具有電網(wǎng)電壓相關(guān)的和無(wú)關(guān)的檢測(cè)的故障電流保護(hù)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視電網(wǎng)的故障電流保護(hù)設(shè)備，所述故障電流保護(hù)設(shè)備具有：殼體；所述殼體中的總和電流轉(zhuǎn)換器，所述總和電流轉(zhuǎn)換器用于提供所述電網(wǎng)的總和電流；與電壓無(wú)關(guān)的第一檢測(cè)電路，所述第一檢測(cè)電路裝入到所述殼體中，用于檢測(cè)所述總和電流；以及觸發(fā)裝置，所述觸發(fā)裝置同樣裝入到所述殼體中并且由所述第一檢測(cè)電路操控。
【背景技術(shù)】
[0002] 故障電流（FI，F(xiàn)ehlerstrom)保護(hù)設(shè)備(也稱作故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)）在耗電器設(shè)備中用于人員保護(hù)和火災(zāi)防護(hù)。防接地故障電流或者技術(shù)上的漏電電流的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)(也稱作RCD (Residual Current Device:剩余電流裝置)）是監(jiān)視電回路以便探測(cè)和切斷安裝中的電故障(安裝故障或者直接接觸時(shí)的保護(hù)）的保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備。
[0003]因?yàn)椴煌墓收想娏?所有種類的直流電流和交流電流）應(yīng)由故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)檢測(cè)，所以區(qū)分不同類型的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)。因此，類型AC的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)或者故障電流保護(hù)設(shè)備僅僅用于檢測(cè)正弦形的交流故障電流。類型A的故障電流保護(hù)設(shè)備除了正弦形的交流故障電流之外也檢測(cè)脈沖式的直流故障電流。此外，類型F的故障電流保護(hù)設(shè)備附加地檢測(cè)由直至1kHz的頻率的頻率混合組成的故障電流。最后，類型B的故障電流保護(hù)設(shè)備除了檢測(cè)類型F的故障電流形式之外也用于檢測(cè)平滑的直流故障電流，也就是說(shuō)，所述類型B的故障電流保護(hù)設(shè)備是交直流敏感的（allstromsensitiv)。直流故障電流的檢測(cè)通常需要附加的總和電流轉(zhuǎn)換器并且需要電子單元，所述電子單元需要單獨(dú)的電流供應(yīng)。因此，類型B的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)是電網(wǎng)電壓相關(guān)的。
[0004] 例如類型A或者F的、電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)具有根據(jù)圖1的原理結(jié)構(gòu)。電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的總和電流轉(zhuǎn)換器1檢測(cè)多個(gè)線路(例如三相系統(tǒng)中的相線L1、L2、L3和零線N)的總和電流，所述多個(gè)線路構(gòu)成總和電流轉(zhuǎn)換器1的初級(jí)側(cè)2。典型的環(huán)形的芯在圖1中用符號(hào)表示為線形的轉(zhuǎn)換器芯3?？偤碗娏鬓D(zhuǎn)換器1的次級(jí)側(cè)4通常由圍繞環(huán)形的轉(zhuǎn)換器芯3的線圈構(gòu)成。次級(jí)側(cè)4的輸出信號(hào)代表總和電流并且輸送給觸發(fā)電路或者檢測(cè)電路5。該觸發(fā)電路或者檢測(cè)電路大多通過(guò)扁平組件構(gòu)成。檢測(cè)電路5檢測(cè)交流電流的振幅并且當(dāng)交流電流振幅超過(guò)測(cè)定電流極限時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。利用檢測(cè)電路5的輸出信號(hào)控制吸持磁體或者觸發(fā)裝置5。該觸發(fā)裝置6在觸發(fā)情況下、也就是在過(guò)高的總和電流的情況下中斷引導(dǎo)電流的電網(wǎng)線路。
[0005]但這種電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。一方面，總和電流轉(zhuǎn)換器1至檢測(cè)電路5的導(dǎo)線斷裂或者從檢測(cè)電路5至觸發(fā)裝置6的導(dǎo)線斷裂不能夠被識(shí)別。在這樣的導(dǎo)線斷裂的情況下，故障電流保護(hù)設(shè)備與總和電流無(wú)關(guān)地未被觸發(fā)。結(jié)果是所謂的〃觸發(fā)失效"。
[0006]第二個(gè)缺點(diǎn)是初級(jí)側(cè)的直流故障電流，所述直流故障電流驅(qū)使總和電流轉(zhuǎn)換器進(jìn)入飽和中。如果直流故障電流與交流故障電流疊加，則交流故障電流由于轉(zhuǎn)換器芯3的飽和而不再或者不充分地被傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)。結(jié)果又是"觸發(fā)失效"。
[0007]因?yàn)楣收想娏鞅Ｗo(hù)開(kāi)關(guān)通常也擁有具有檢驗(yàn)回路的檢驗(yàn)鍵，所述檢驗(yàn)回路具有確定為小尺寸的電阻，所以此外還存在以下危險(xiǎn)：該電阻由于持續(xù)的直流電流而被損壞。
[0008]最先提到的有關(guān)導(dǎo)線斷裂的缺點(diǎn)例如可以通過(guò)有關(guān)導(dǎo)線或者焊接部位的高的制造質(zhì)量來(lái)解決。替代地，也可以使用冗余的功能組件。有關(guān)疊加的直流故障電流的解決方案在于，使用所謂的交直流敏感的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)，例如類型B的FI。
[0009]類型B的傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓相關(guān)的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)的原理電路圖在圖2中被描述。該電路的具有第一總和電流轉(zhuǎn)換器1、連接到該第一總和電流轉(zhuǎn)換器的第一檢測(cè)電路5以及觸發(fā)裝置6的上部部分相應(yīng)于圖1的結(jié)構(gòu)。部件1至5也稱作FI部分。
[〇〇1〇] 與該電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的FI部分并行地，類型B的故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)具有電網(wǎng)電壓相關(guān)的DI部分(差動(dòng)電流)。該DI部分包括電網(wǎng)電壓相關(guān)的總和電流轉(zhuǎn)換器11，該電網(wǎng)電壓相關(guān)的總和電流轉(zhuǎn)換器具有初級(jí)側(cè)12、總和電流轉(zhuǎn)換器芯13和次級(jí)側(cè)14。次級(jí)側(cè)14利用脈沖激勵(lì)，所述脈沖由未更詳細(xì)示出的電子設(shè)備產(chǎn)生。對(duì)此，需要相應(yīng)的電網(wǎng)電壓供給。第二檢測(cè)電路15在信號(hào)技術(shù)上連接到次級(jí)部分14,該第二檢測(cè)電路典型地?cái)?shù)字地實(shí)施。該第二檢測(cè)電路用于從第二總和電流轉(zhuǎn)換器11的信號(hào)中識(shí)別直流故障電流并且發(fā)送相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)給觸發(fā)裝置6。故障電流保護(hù)開(kāi)關(guān)因此不僅能夠識(shí)別交流故障電流而且能夠識(shí)別直流故障電流并且照料（sorgen fUr)相應(yīng)的中斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，利用較簡(jiǎn)單的手段提供交直流敏感的故障電流保護(hù)設(shè)備。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過(guò)用于監(jiān)視電網(wǎng)的故障電流保護(hù)設(shè)備解決，所述故障電流保護(hù)設(shè)備具有：
-殼體；
-所述殼體中的唯一的總和電流轉(zhuǎn)換器，所述總和電流轉(zhuǎn)換器用于提供所述電網(wǎng)的總和電流；
-電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的第一檢測(cè)電路，所述第一檢測(cè)電路裝入到所述殼體中，用于檢測(cè)所述總和電流；
-觸發(fā)裝置，所述觸發(fā)裝置同樣裝入到所述殼體中并且由所述第一檢測(cè)電路操控，其中，
-裝入到所述殼體中的、電網(wǎng)電壓相關(guān)的第二檢測(cè)電路連接到所述總和電流轉(zhuǎn)換器上，-所述第二檢測(cè)電路能夠由裝入到所述殼體中的電源部分供給能量，
-所述第二檢測(cè)電路被構(gòu)造用于測(cè)量所述總和電流轉(zhuǎn)換器的次級(jí)線圈處的阻抗并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果操控所述觸發(fā)裝置，
-所述殼體中的切換裝置被構(gòu)造用于將兩個(gè)檢測(cè)電路交替地切換到總和電流轉(zhuǎn)換器上。
[0013]因此有利地，故障電流保護(hù)設(shè)備具有僅僅一個(gè)唯一的總和電流轉(zhuǎn)換器。該總和電流轉(zhuǎn)換器由電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的檢測(cè)電路以及電網(wǎng)電壓相關(guān)的檢測(cè)電路作為總和電流的提供者使用。同樣裝入到故障電流保護(hù)設(shè)備的殼體中的切換裝置交替地將這兩個(gè)檢測(cè)電路切換到總和電流轉(zhuǎn)換器上。因此可能的是，相同的總和電流轉(zhuǎn)換器有時(shí)被用于通過(guò)電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)的第一檢測(cè)電路檢測(cè)交流電流分量并且有時(shí)被用于通過(guò)電網(wǎng)電壓相關(guān)的第二檢測(cè)電路檢測(cè)總和電流的直流電流分量。
[0014]優(yōu)選地，所述第一檢測(cè)電路僅僅被構(gòu)造用于檢測(cè)所述總和電流的交流電流分量。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：總和電流轉(zhuǎn)換器可以簡(jiǎn)單地按照變壓器的原理構(gòu)建并且因此不需要電網(wǎng)電壓相關(guān)的電子設(shè)備。在一種實(shí)施變型方案中，所述第二檢測(cè)電路被構(gòu)造用于檢測(cè)所述總和電流的直流電流分量和交流電流分量。于是，如果第一檢測(cè)電路檢測(cè)總和電流的交流電流分量，則在交流電流分量處產(chǎn)生檢測(cè)范圍的重疊。如果第一檢測(cè)電路例如檢測(cè)直至100kHz的交流電流頻率并且第二檢測(cè)電路檢測(cè)直至1kHz的交流電流，則在該直至1kHz的低頻率范圍中實(shí)現(xiàn)雙重檢測(cè)。通過(guò)該冗余能夠提高故障電流保護(hù)設(shè)備的安全性。
[0015]在一種替代的實(shí)施方式中，所述第二檢測(cè)電路可以僅僅被構(gòu)造用于檢測(cè)所述總和電流的直流電流分量。因此，因?yàn)闊o(wú)交流電流分量必須由第二檢測(cè)電路探測(cè)，所以相比于對(duì)于DC和AC檢測(cè)的情況，該第二檢測(cè)電路可以顯著更簡(jiǎn)單地被構(gòu)成。
[0016]在一種特別簡(jiǎn)化的實(shí)施方式中，所述第二檢測(cè)電路被構(gòu)造用于由所檢測(cè)的直流電流分量單獨(dú)通過(guò)閾值功能產(chǎn)生用于所述觸發(fā)裝置的操控信號(hào)。閾值功能在電路技術(shù)上可以以最小耗費(fèi)實(shí)現(xiàn)。這意味著，交直流敏感的故障電流保護(hù)設(shè)備（即該故障電流保護(hù)設(shè)備探測(cè)直流電流和交流電流）利用這兩個(gè)并行的檢測(cè)電路可以很簡(jiǎn)單地構(gòu)建，因?yàn)橹绷麟娏鳈z測(cè)利用簡(jiǎn)單的閾值識(shí)別實(shí)現(xiàn)。
[〇〇17] 此外，所述故障電流保護(hù)設(shè)備可以具有狀態(tài)顯示器，利用所述狀態(tài)顯示器能夠顯示所述第二檢測(cè)電路的測(cè)量結(jié)果的代表。因此有利地可能的是，向外部發(fā)信號(hào)，這已經(jīng)導(dǎo)致觸發(fā)裝置的觸發(fā)。因此，狀態(tài)顯示器例如可以實(shí)施為簡(jiǎn)單的LED，所述LED顯示：第二檢測(cè)電路而非第一檢測(cè)電路已經(jīng)導(dǎo)致觸發(fā)。在最簡(jiǎn)單的情況下，狀態(tài)顯示器也可以限于僅僅通過(guò)發(fā)光顯示總和電流中直流電流分量的識(shí)別。于是，如果故障電流保護(hù)設(shè)備已經(jīng)被觸發(fā)并且狀態(tài)顯示器未發(fā)光，則可以認(rèn)為：交流電流分量已經(jīng)導(dǎo)致觸發(fā)。替代的狀態(tài)顯示器包括閃爍的發(fā)光裝置或者測(cè)量結(jié)果的數(shù)值顯示器。
[0018]此外，故障電流保護(hù)設(shè)備可以具有接口，利用所述接口能夠?qū)⒂嘘P(guān)第二檢測(cè)電路的測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)從殼體向外部傳輸。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：不僅僅能夠記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，而且能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析處理。因此，也尤其能夠影響設(shè)備的進(jìn)一步控制。
[0019]有益地，所述第二阻抗電路被構(gòu)造用于測(cè)量所述觸發(fā)裝置處的阻抗并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果輸出信號(hào)。這意味著，第二檢測(cè)電路不僅僅可以用于監(jiān)視總和電流轉(zhuǎn)換器，而且可以用于監(jiān)視觸發(fā)裝置。因此，不僅僅能夠在總和電流轉(zhuǎn)換器情況下而且能夠在觸發(fā)裝置情況下通過(guò)簡(jiǎn)單的方式探測(cè)導(dǎo)線斷裂（Drahtbruch )。
[0020]為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化故障電流保護(hù)設(shè)備，第二檢測(cè)電路的電源部分可以是單相的。利用如此簡(jiǎn)單的電源部分尤其能夠減少多相故障電流保護(hù)設(shè)備的成本。于是如果同時(shí)也還使用簡(jiǎn)單的閾值功能用于直流電流識(shí)別，則可以提供非常成本低的故障電流保護(hù)設(shè)備，所述故障電流保護(hù)設(shè)備是交直流敏