專利名稱：用于低壓應用的電氣設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及低壓電氣設備，特別是涉及用于控制低壓系統并自動地重新閉合能與所述設備相關聯的殘余電流斷路器的電氣設備。
背景技術：
殘余電流斷路器通常在電氣系統中用來提供針對接地故障的保護。如圖2中所示 意性示出的，在其最基本形式中，殘余電流斷路器2通常包括借助于接口電路24可操作地 連接到釋放致動器23的殘余電流傳感器25。在由于接地故障而在電路中導體之間存在電 流不平衡的情況下，斷路器解扣(trip)，打開觸點并斷開電路。還有一種用于檢查斷路器的 功能有效性的測試設備，其包括具有測試按鈕26和電阻器27的電路。每隔一定時間，用戶 應使用此測試按鈕來閉合測試電路并使斷路器解扣。殘余電流斷路器通常遇到的一個問題在于，作為由于某種原因而在系統中出現的 瞬態不平衡的結果，斷路器會不適時地解扣。任何此類不必要的解扣可能給用戶造成麻煩 和問題，尤其是在相關系統未受到監管且電路因此而未被立即或在合理時間間隔內恢復的 情況下。此外，用戶有時未能定期執行必要的測試。任何斷路器故障或組件失效可能妨礙 其在接地故障情況下的有效操作和殘余電流斷路器的適當解扣，并且后果甚至可能非常嚴重。另外，斷路器測試階段需要打開電路，結果不能連續地給系統供電。因此，很明顯，已知類型的殘余電流電路器具有許多缺點，已進行各種嘗試來克服 這些缺點，但他們到目前為止尚未以完全令人滿意的方式成功地做到這一點。事實上，存在 許多已知設備，其可以與殘余電流斷路器相關聯以使得能夠克服但不是全部且完全有效地 克服一個或多個上述問題。
發明內容
基于這些考慮，本發明的主要技術目標是制造一種使得能夠克服上述缺點的供低 壓應用使用的電氣設備。作為所述目標的一部分，本發明的一個目的是提供一種低壓設備，其使得與之相 關聯的殘余電流斷路器能夠自動地重新閉合。本發明的另一目的是提供一種低壓設備，其使得殘余電流斷路器能夠自動地重新 閉合且能夠檢查在所述斷路器下游的系統的狀態。本發明的另一目的是提供一種低壓設備，其使得殘余電流斷路器能夠自動地重新 閉合并同時保證操作員安全。本發明的另一目的是提供一種低壓設備，其能夠自動地對與之相關聯的斷路器的 功能有效性執行周期性測試。本發明的另一目的是提供一種低壓設備，其能夠在對斷路器的功能有效性的測試期間保持供電的連續性。本發明的另一目的是提供一種在低壓應用中使用的電氣設備，其包括有限數量的組件且易于組裝和安裝。本發明的另一個但不一定為最后一個目的是提供一種在低壓應用中使用的電氣 設備，其高度可靠且相對易于以有競爭力的成本制造。借助于如下的低壓電氣設備來實現稍后將變得更加明顯的此技術目標以及這些 及其它目的，所述低壓電氣設備用于控制系統并用于自動地使與之相關聯的殘余電流斷路 器重新閉合，其包括-用于將所述設備連接到所述系統的裝置；-用于控制所述設備的單元；-用于控制系統的第一裝置，其可操作地連接到所述控制單元且被設計為可操作 地連接到在所述斷路器下游的所述系統；-用于控制所述殘余電流斷路器的狀態的第二裝置，其可操作地連接到所述控制 單元且被設計為可操作地連接到所述斷路器；-由所述控制單元控制的致動裝置；-復位裝置，其可操作地連接到所述致動裝置且被設計為可操作地連接到所述殘 余電流斷路器；_機械裝置，其用于啟用被設計為可操作地與所述斷路器相關聯的所述設備；-由所述控制單元管理的用于啟用用于控制系統的所述裝置的第一自動裝置；-由所述控制單元控制的用于啟用所述致動裝置的第二自動裝置，。根據本發明的設備的功能特征使得其使斷路器能夠在檢查系統狀態、即在斷路器 的下游不存在故障之后自動地復位。換言之，在瞬態現象的情況下，或者在斷路器的任何不 適時解扣之后，根據本發明的設備能夠自動地恢復系統的功能有效性。
如附圖中的示例所示，通過根據本發明的設備的優選但非限制性實施例的描述， 本發明的其它特性和優點將變得更清楚，在附圖中-圖1是包括殘余電流斷路器和根據本發明的設備的低壓系統的一部分的示意 圖；-圖2是殘余電流斷路器的示意圖；-圖3是根據本發明的設備的第一實施例的示意圖；-圖4是根據本發明的設備的第二實施例的示意圖；-圖5是根據本發明的設備的第三實施例的示意圖；-圖6是包括殘余電流斷路器、根據本發明的設備(如圖5所示)和旁路設備的低 壓系統的一部分的示意圖。
具體實施例方式參照圖1和圖3，根據本發明的低壓電氣設備1的一個實施例包括用于將所述設備 1連接到所述系統的第一連接裝置11、12和第二連接裝置21、22。換言之，第一連接裝置11和12使得其能夠電連接到在殘余電流斷路器2上游的系統的相導體和中性導體，而第二連接裝置21和22使得其能夠電連接到在所述斷路器2下游的系統的相導體和中性導體。設備1還包括例如由微控制器組成的控制單元10，其可操作地連接到用于控制該 系統的第一裝置30，第一裝置30又能夠借助于導體21和22可操作地連接到在所述斷路器 2下游的系統。例如借助于從系統供電的適當電源15來對控制單元10適當地供電。根據 稍后描述的操作方法，第一控制裝置30可以由用于檢查系統狀態并識別在斷路器2下游的 任何故障的適當電路組成。控制單元10可操作地連接到用于控制所述斷路器2的狀態的第二裝置40，第二裝 置40可以可操作地連接到所述斷路器2以使得能夠檢查其狀態。這些第二控制裝置40可 以例如由適合于連接到殘余電流斷路器2的位置傳感器(例如霍爾(Hall)傳感器)組成。 此位置傳感器40優選地被設計為借助于斷路器的復位桿(leVer)61而可操作地耦接到斷 路器2上的手柄。控制單元10還可操作地連接到致動裝置50，且管理其操作；這些致動裝置50又 可操作地連接到復位裝置60，復位裝置60可以可操作地連接到殘余電流斷路器2，以便根 據稍后描述的可操作方法使后者重新閉合。由可以可操作地與所述斷路器2相關聯的機械啟用(enabling)裝置70來手動地 啟用根據本發明的設備1。還存在用于啟用用于控制系統的所述第一裝置30的第一自動裝 置80，以及用于啟用所述致動裝置50的第二自動裝置90。由控制單元10來管理第一自動 裝置80和第二自動裝置90兩者。更詳細地說，機械啟用裝置70優選地包括可在設備1被禁用的第一位置與設備1 被啟用的第二位置之間可操作地移動的轉動臂(cursor)。轉動臂70還被設計為可操作地 與所述殘余電流斷路器2耦接，以便在轉動臂處于所述第二、啟用位置時防止其手動操作。優選地借助于閉合/打開觸點71的所述轉動臂70來手動啟用/禁用該設備。根據本發明的設備如下運行。如圖1所述，可以借助于分別在斷路器2上游和下 游的導體11、12和21、22將設備1連接到與斷路器2并聯的低壓系統。設備1還被可操作 地連接到殘余電流斷路器2，且特別是連接到斷路器上的復位桿61。此可操作連接使得設 備1能夠借助于耦接到所述復位桿61的傳感器40來確定斷路器的狀態(打開/閉合)； 其還可以借助于致動裝置50和復位裝置60來使斷路器的觸點重新閉合，復位裝置60還被 可操作地耦接到斷路器2上的復位桿61。通過使轉動臂70從設備1被禁用的第一位置移位到通過閉合觸點71啟用設備1 的第二位置來啟用設備1。同時，當處于啟用位置時，轉動臂70例如通過覆蓋斷路器的手柄 并防止與其接觸(access)來可操作地與斷路器相互作用。因此，當設備被啟用時，不可能 手動地對斷路器采取行動；同樣地，為了手動地對斷路器2的手柄采取行動，必須移動轉動 臂70并從而禁用設備1，并由此防止斷路器的任何自動重新閉合。這完全確保了需要對系 統采取行動的任何操作員的安全。事實上，只能通過使轉動臂移位并釋放手柄來手動地打 開斷路器；該行動禁用設備1和相關自動重新閉合功能，使得操作員能夠安全地采取行動。在由連接到斷路器2上的復位桿61的位置傳感器40啟用設備1的情況下，控制 單元10可以接收關于斷路器狀態的信息。特別地，當殘余電流斷路器的觸點被打開時，控 制單元10接收由用于控制斷路器2的狀態的所述第二裝置40所檢測的解扣信號。由此，控制單元10向用于啟用所述第一裝置30的第一自動裝置80發送啟用信號，所述第一裝置30用于控制該系統。在實踐中，第一自動啟用裝置80可以有利地由啟用系統控制電路30 的繼電器組成。在被啟用時，系統控制電路30對在斷路器下游的系統的狀態執行檢查并向控制 單元10發送指示系統狀態的信號33。通過借助于閉合開關31和32依次地首先檢查連接 到下游相線的電路并隨后檢查連接到下游中性線的電路，系統控制電路30優選地檢查是 否不存在接地故障電流。將測試結果借助于信號33發送到控制單元10。如果識別到故障，則控制單元10啟用切斷信號發送(signalling)裝置100。另一 方面，如果在斷路器2的下游未檢測到接地故障，則控制單元10向所述第二自動啟用裝置 90發送啟用信號并向所述致動裝置50發送致動信號91。在實踐中，致動裝置50可以由通 過開關90的閉合而自動啟用的適當電動機組成，開關90的閉合使得能夠向該電動機供電。 控制單元10還發送適當的信號91 (例如方波)以便驅動電動機50，該電動機50對復位裝 置60 (例如由可操作地連接到復位桿61的錐齒輪(bevel gear)組成)起作用以使殘余電 流斷路器2重新閉合。如果殘余電流斷路器以少于預置時間(例如16秒)的時間間隔來 解扣預置次數(例如3 4次)，則控制單元10使設備切斷并停止嘗試任何自動重新閉合 動作，且其啟用切斷信號發送裝置100。根據本發明的一個特定實施例，如圖4所示，設備1還可以有利地包括用于對所述 斷路器2進行診斷的第三自動裝置110。換言之，作為手動地對殘余電流斷路器2采取行動 的替代，通過手動地按下測試按鈕26，根據本發明的設備1使得能夠以預置時間間隔對殘 余電流斷路器的功能有效性進行自動測試。通過來自所述控制單元10的自動測試命令的提示，診斷裝置110閉合在上游的導 體12和在所述設備1下游的導體21之間的電阻器112，由此使斷路器2解扣并從而測試其 功能有效性。一旦殘余電流斷路器2已經解扣，控制單元10就根據前述程序使得斷路器2 能夠重新閉合。為了為用戶避免在此自動測試期間切斷電源而引起的任何缺點，圖5和圖6所示 的本發明的一個特定實施例使得能夠在此自動測試完成期間保持電源的連續性。在此實施例中，設備1包括由控制單元10管理且被設計為可操作地連接到旁路設 備3的第四自動旁路裝置120，旁路設備3適合于電連接到在所述斷路器2的上游和下游的 所述系統。旁路設備3包括可以例如作為從設備1接收到的命令的結果而借助于線圈被打 開和閉合的觸點35。這些第四自動旁路裝置120通常在緊挨著進行自動測試之前由控制單 元10啟用，確定所述旁路設備3中的觸點35的閉合。換言之，在自動測試繼電器110中的 觸點111被閉合之前，使繼電器120中的觸點121閉合。因此對旁路繼電器中的線圈供電， 且觸點35閉合以保持自動測試過程期間的電源的連續性。一旦測試已完成且斷路器2已 被自動地重新閉合，則控制單元10使旁路觸點35打開。可以用極其緊湊的設計來實現根據本發明的設備，至少將控制單元10、用于控制 系統的第一裝置30、用于控制斷路器狀態的第二裝置40、致動裝置50、復位裝置60、用于 啟用所述第一控制裝置30的第一自動裝置80、用于啟用所述致動裝置50的第二自動裝 置90、以及切斷信號發送裝置100全部設置在由絕緣材料制成的單個外殼內部。在包括自 動測試和旁路功能的情況下，還可以在同一外殼內部設置用于斷路器診斷的第三自動裝置110和第四自動旁路裝置120。依照以上描述，很清楚的是，根據本發明的低壓設備滿足所述主要目標和目的。事實上，該設備使得與其相關聯的殘余電流斷路器能夠在對斷路器下游的系統的狀態進行檢 查之后自動地重新閉合。這使得能夠避免無論是由于故障還是斷路器的不適時解扣而引起 的向系統供電的中斷，而仍符合必要的安全要求。通過與斷路器上的手柄的相互作用，機械 啟用裝置防止每當設備被啟用時對斷路器進行的任何手動動作，從而確保操作員安全。此外，在多個特定實施例中，根據本發明的設備使得能夠自動地執行對殘余電流 斷路器的功能有效性的例行測試，并且當期望時，借助于被適當啟用的旁路功能來保持系 統供電的連續性。值得強調的是，根據本發明的設備可以在單個模塊內并入大量功能，結果可以節 省制造和安裝成本。基于以上描述，其它特性、修改和改善是可能的且對本領域技術人員來說是不言 而喻的。應將任何此類特性、修改和改善視為本發明的一部分。實際上，根據現有技術需要 和水平，可以使用任何材料來以任何適當的尺寸和形狀來制造該設備。
權利要求
一種低壓電氣設備(1)，用于控制系統并自動地使能夠與之相關聯的殘余電流斷路器(2)重新閉合，其特征在于，所述低壓電氣設備包括用于將所述設備(1)連接到所述系統的第一裝置(11、12)和第二裝置(21、22)；用于控制所述設備(1)的單元(10)；用于控制所述系統的第一裝置(30)，可操作地連接到所述控制單元(10)且被設計為可操作地連接到在所述斷路器(2)下游的所述系統；用于控制所述斷路器(2)的狀態的第二裝置(40)，可操作地連接到所述控制單元(10)且被設計為可操作地連接到所述斷路器(2)；由所述控制單元(10)管理的致動裝置(50)；復位裝置(60)，可操作地連接到所述致動裝置(50)且被設計為可操作地連接到所述斷路器(2)；機械裝置(70)，用于啟用所述設備(1)并適合于可操作地與所述斷路器(2)相關聯；用于啟用用于控制所述系統的所述第一裝置(30)的第一自動裝置(80)，由所述控制單元(10)管理；用于啟用所述致動裝置(50)的第二自動裝置(90)，由所述控制單元(10)管理。
2.根據權利要求1所述的設備(1)，其特征在于，所述機械啟用裝置(70)包括轉動臂， 所述轉動臂能夠在設備(1)被禁用的第一位置和設備(1)被啟用的第二位置之間可操作地 移動，所述轉動臂適合于可操作地與所述殘余電流斷路器(2)耦接，以便在所述轉動臂占 據所述第二位置時防止其手動操作。
3.根據權利要求2所述的設備(1)，其特征在于，借助于由所述轉動臂(70)引發的觸 點(71)的閉合/打開來啟用/禁用所述設備。
4.根據上述權利要求中的一項或多項所述的設備(1)，其特征在于，當用于控制所述 斷路器(2)的狀態的所述第二裝置(40)識別到來自斷路器(2)的解扣信號時，控制單元 (10)向所述第一自動裝置(80)發送用于啟用用于控制所述系統的所述第一裝置(30)的啟 用信號。
5.根據權利要求4所述的設備(1)，其特征在于，當所述第一自動啟用裝置(80)被啟 用時，用于控制所述系統的第一裝置(30)執行對系統狀態的測試并向控制單元(10)發送 指示系統狀態的信號(33)。
6.根據權利要求5所述的設備(1)，其特征在于，當所述信號(33)指示已出現接地故 障時，控制單元(10)啟用切斷信號發送裝置(100)。
7.根據權利要求5所述的設備(1)，其特征在于，當所述信號(33)指示系統的正常狀 態時，控制單元(10)發送啟用所述第二自動啟用裝置(90)的信號和啟動(91)所述致動裝 置(50)的信號。
8.根據權利要求7所述的設備(1)，其特征在于，所述致動裝置(50)對所述復位裝置 (60)起作用。
9.根據上述權利要求中的一項或多項所述的設備(1)，其特征在于包括用于對所述斷 路器⑵執行診斷的第三自動裝置(110)。
10.根據權利要求9所述的設備(1)，其特征在于，基于來自所述控制單元(10)的自動 測試命令，所述第三自動診斷裝置(Iio)閉合在所述設備(1)上游的一個導體(12)和所述設備(1)下游的一個導體(21)之間的電阻器(112)。
11.根據權利要求9或10所述的設備(1)，其特征在于，其包括由控制單元(10)管理且 被設計為可操作地連接到旁路設備(3)的第四自動旁路裝置(120)，旁路設備(3)適合于電 連接到在所述斷路器(2)上游和下游的所述系統，并包括能夠被打開和閉合的觸點(35)。
12.根據權利要求11所述的設備(1)，其特征在于，所述第四自動旁路裝置(120)在所 述自動測試功能被實現的緊挨著之前由所述控制單元(10)啟用，由此使得所述旁路設備 (3)中的觸點(35)閉合。
13.根據上述權利要求中的一項或多項所述的設備(1)，其特征在于，包括外殼，該外 殼由絕緣材料制成并容納控制單元(10)、用于控制所述系統的第一裝置(30)、用于控制 所述斷路器(2)的狀態的第二裝置(40)、致動裝置(50)、復位裝置(60)、用于啟用所述第一 控制裝置(30)的第一自動裝置(80)、用于啟用所述致動裝置(50)的第二自動裝置(90)、 以及用信號通知斷路器切斷的裝置(100)。
14.根據權利要求13所述的設備(1)，其特征在于，由絕緣材料制成的所述外殼還容納 用于對所述斷路器(2)進行診斷的所述第三自動裝置(110)、以及所述第四自動旁路裝置 (120)。
全文摘要
一種用于控制系統并自動地使與之相關聯的殘余電流斷路器重新閉合的低壓電氣設備，包括用于將所述設備連接到系統的第一和第二裝置；設備控制單元；第一裝置，用于控制系統，可操作地連接到所述控制單元且被設計為可操作地連接到在斷路器下游的系統；第二裝置，用于控制所述斷路器的狀態，可操作地連接到控制單元且被設計為可操作地連接到斷路器；由控制單元管理的致動裝置；復位裝置，可操作地連接到所述致動裝置且被設計為可操作地連接到斷路器；機械裝置，用于啟用適合于可操作地與斷路器相關聯的設備；第一自動裝置，用于啟用用于控制系統的第一裝置，由控制單元管理；第二自動裝置，用于啟用所述致動裝置，由控制單元管理。
文檔編號H02H3/33GK101816108SQ200880110015
公開日2010年8月25日 申請日期2008年9月25日 優先權日2007年10月2日
發明者C·阿斯卡里, P·安東內洛 申請人:Abb股份公司