专利名称：用于低压应用的电气设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及低压电气设备，特别是涉及用于控制低压系统并自动地重新闭合能与所述设备相关联的残余电流断路器的电气设备。
背景技术：
残余电流断路器通常在电气系统中用来提供针对接地故障的保护。如图2中所示 意性示出的，在其最基本形式中，残余电流断路器2通常包括借助于接口电路24可操作地 连接到释放致动器23的残余电流传感器25。在由于接地故障而在电路中导体之间存在电 流不平衡的情况下，断路器解扣(trip)，打开触点并断开电路。还有一种用于检查断路器的 功能有效性的测试设备，其包括具有测试按钮26和电阻器27的电路。每隔一定时间，用户 应使用此测试按钮来闭合测试电路并使断路器解扣。残余电流断路器通常遇到的一个问题在于，作为由于某种原因而在系统中出现的 瞬态不平衡的结果，断路器会不适时地解扣。任何此类不必要的解扣可能给用户造成麻烦 和问题，尤其是在相关系统未受到监管且电路因此而未被立即或在合理时间间隔内恢复的 情况下。此外，用户有时未能定期执行必要的测试。任何断路器故障或组件失效可能妨碍 其在接地故障情况下的有效操作和残余电流断路器的适当解扣，并且后果甚至可能非常严重。另外，断路器测试阶段需要打开电路，结果不能连续地给系统供电。因此，很明显，已知类型的残余电流电路器具有许多缺点，已进行各种尝试来克服 这些缺点，但他们到目前为止尚未以完全令人满意的方式成功地做到这一点。事实上，存在 许多已知设备，其可以与残余电流断路器相关联以使得能够克服但不是全部且完全有效地 克服一个或多个上述问题。
发明内容
基于这些考虑，本发明的主要技术目标是制造一种使得能够克服上述缺点的供低 压应用使用的电气设备。作为所述目标的一部分，本发明的一个目的是提供一种低压设备，其使得与之相 关联的残余电流断路器能够自动地重新闭合。本发明的另一目的是提供一种低压设备，其使得残余电流断路器能够自动地重新 闭合且能够检查在所述断路器下游的系统的状态。本发明的另一目的是提供一种低压设备，其使得残余电流断路器能够自动地重新 闭合并同时保证操作员安全。本发明的另一目的是提供一种低压设备，其能够自动地对与之相关联的断路器的 功能有效性执行周期性测试。本发明的另一目的是提供一种低压设备，其能够在对断路器的功能有效性的测试期间保持供电的连续性。本发明的另一目的是提供一种在低压应用中使用的电气设备，其包括有限数量的组件且易于组装和安装。本发明的另一个但不一定为最后一个目的是提供一种在低压应用中使用的电气 设备，其高度可靠且相对易于以有竞争力的成本制造。借助于如下的低压电气设备来实现稍后将变得更加明显的此技术目标以及这些 及其它目的，所述低压电气设备用于控制系统并用于自动地使与之相关联的残余电流断路 器重新闭合，其包括-用于将所述设备连接到所述系统的装置；-用于控制所述设备的单元；-用于控制系统的第一装置，其可操作地连接到所述控制单元且被设计为可操作 地连接到在所述断路器下游的所述系统；-用于控制所述残余电流断路器的状态的第二装置，其可操作地连接到所述控制 单元且被设计为可操作地连接到所述断路器；-由所述控制单元控制的致动装置；-复位装置，其可操作地连接到所述致动装置且被设计为可操作地连接到所述残 余电流断路器；_机械装置，其用于启用被设计为可操作地与所述断路器相关联的所述设备；-由所述控制单元管理的用于启用用于控制系统的所述装置的第一自动装置；-由所述控制单元控制的用于启用所述致动装置的第二自动装置，。根据本发明的设备的功能特征使得其使断路器能够在检查系统状态、即在断路器 的下游不存在故障之后自动地复位。换言之，在瞬态现象的情况下，或者在断路器的任何不 适时解扣之后，根据本发明的设备能够自动地恢复系统的功能有效性。
如附图中的示例所示，通过根据本发明的设备的优选但非限制性实施例的描述， 本发明的其它特性和优点将变得更清楚，在附图中-图1是包括残余电流断路器和根据本发明的设备的低压系统的一部分的示意 图；-图2是残余电流断路器的示意图；-图3是根据本发明的设备的第一实施例的示意图；-图4是根据本发明的设备的第二实施例的示意图；-图5是根据本发明的设备的第三实施例的示意图；-图6是包括残余电流断路器、根据本发明的设备(如图5所示)和旁路设备的低 压系统的一部分的示意图。
具体实施例方式参照图1和图3，根据本发明的低压电气设备1的一个实施例包括用于将所述设备 1连接到所述系统的第一连接装置11、12和第二连接装置21、22。换言之，第一连接装置11和12使得其能够电连接到在残余电流断路器2上游的系统的相导体和中性导体，而第二连接装置21和22使得其能够电连接到在所述断路器2下游的系统的相导体和中性导体。设备1还包括例如由微控制器组成的控制单元10，其可操作地连接到用于控制该 系统的第一装置30，第一装置30又能够借助于导体21和22可操作地连接到在所述断路器 2下游的系统。例如借助于从系统供电的适当电源15来对控制单元10适当地供电。根据 稍后描述的操作方法，第一控制装置30可以由用于检查系统状态并识别在断路器2下游的 任何故障的适当电路组成。控制单元10可操作地连接到用于控制所述断路器2的状态的第二装置40，第二装 置40可以可操作地连接到所述断路器2以使得能够检查其状态。这些第二控制装置40可 以例如由适合于连接到残余电流断路器2的位置传感器(例如霍尔(Hall)传感器)组成。 此位置传感器40优选地被设计为借助于断路器的复位杆(leVer)61而可操作地耦接到断 路器2上的手柄。控制单元10还可操作地连接到致动装置50，且管理其操作；这些致动装置50又 可操作地连接到复位装置60，复位装置60可以可操作地连接到残余电流断路器2，以便根 据稍后描述的可操作方法使后者重新闭合。由可以可操作地与所述断路器2相关联的机械启用(enabling)装置70来手动地 启用根据本发明的设备1。还存在用于启用用于控制系统的所述第一装置30的第一自动装 置80，以及用于启用所述致动装置50的第二自动装置90。由控制单元10来管理第一自动 装置80和第二自动装置90两者。更详细地说，机械启用装置70优选地包括可在设备1被禁用的第一位置与设备1 被启用的第二位置之间可操作地移动的转动臂(cursor)。转动臂70还被设计为可操作地 与所述残余电流断路器2耦接，以便在转动臂处于所述第二、启用位置时防止其手动操作。优选地借助于闭合/打开触点71的所述转动臂70来手动启用/禁用该设备。根据本发明的设备如下运行。如图1所述，可以借助于分别在断路器2上游和下 游的导体11、12和21、22将设备1连接到与断路器2并联的低压系统。设备1还被可操作 地连接到残余电流断路器2，且特别是连接到断路器上的复位杆61。此可操作连接使得设 备1能够借助于耦接到所述复位杆61的传感器40来确定断路器的状态(打开/闭合)； 其还可以借助于致动装置50和复位装置60来使断路器的触点重新闭合，复位装置60还被 可操作地耦接到断路器2上的复位杆61。通过使转动臂70从设备1被禁用的第一位置移位到通过闭合触点71启用设备1 的第二位置来启用设备1。同时，当处于启用位置时，转动臂70例如通过覆盖断路器的手柄 并防止与其接触(access)来可操作地与断路器相互作用。因此，当设备被启用时，不可能 手动地对断路器采取行动；同样地，为了手动地对断路器2的手柄采取行动，必须移动转动 臂70并从而禁用设备1，并由此防止断路器的任何自动重新闭合。这完全确保了需要对系 统采取行动的任何操作员的安全。事实上，只能通过使转动臂移位并释放手柄来手动地打 开断路器；该行动禁用设备1和相关自动重新闭合功能，使得操作员能够安全地采取行动。在由连接到断路器2上的复位杆61的位置传感器40启用设备1的情况下，控制 单元10可以接收关于断路器状态的信息。特别地，当残余电流断路器的触点被打开时，控 制单元10接收由用于控制断路器2的状态的所述第二装置40所检测的解扣信号。由此，控制单元10向用于启用所述第一装置30的第一自动装置80发送启用信号，所述第一装置30用于控制该系统。在实践中，第一自动启用装置80可以有利地由启用系统控制电路30 的继电器组成。在被启用时，系统控制电路30对在断路器下游的系统的状态执行检查并向控制 单元10发送指示系统状态的信号33。通过借助于闭合开关31和32依次地首先检查连接 到下游相线的电路并随后检查连接到下游中性线的电路，系统控制电路30优选地检查是 否不存在接地故障电流。将测试结果借助于信号33发送到控制单元10。如果识别到故障，则控制单元10启用切断信号发送(signalling)装置100。另一 方面，如果在断路器2的下游未检测到接地故障，则控制单元10向所述第二自动启用装置 90发送启用信号并向所述致动装置50发送致动信号91。在实践中，致动装置50可以由通 过开关90的闭合而自动启用的适当电动机组成，开关90的闭合使得能够向该电动机供电。 控制单元10还发送适当的信号91 (例如方波)以便驱动电动机50，该电动机50对复位装 置60 (例如由可操作地连接到复位杆61的锥齿轮(bevel gear)组成)起作用以使残余电 流断路器2重新闭合。如果残余电流断路器以少于预置时间(例如16秒)的时间间隔来 解扣预置次数(例如3 4次)，则控制单元10使设备切断并停止尝试任何自动重新闭合 动作，且其启用切断信号发送装置100。根据本发明的一个特定实施例，如图4所示，设备1还可以有利地包括用于对所述 断路器2进行诊断的第三自动装置110。换言之，作为手动地对残余电流断路器2采取行动 的替代，通过手动地按下测试按钮26，根据本发明的设备1使得能够以预置时间间隔对残 余电流断路器的功能有效性进行自动测试。通过来自所述控制单元10的自动测试命令的提示，诊断装置110闭合在上游的导 体12和在所述设备1下游的导体21之间的电阻器112，由此使断路器2解扣并从而测试其 功能有效性。一旦残余电流断路器2已经解扣，控制单元10就根据前述程序使得断路器2 能够重新闭合。为了为用户避免在此自动测试期间切断电源而引起的任何缺点，图5和图6所示 的本发明的一个特定实施例使得能够在此自动测试完成期间保持电源的连续性。在此实施例中，设备1包括由控制单元10管理且被设计为可操作地连接到旁路设 备3的第四自动旁路装置120，旁路设备3适合于电连接到在所述断路器2的上游和下游的 所述系统。旁路设备3包括可以例如作为从设备1接收到的命令的结果而借助于线圈被打 开和闭合的触点35。这些第四自动旁路装置120通常在紧挨着进行自动测试之前由控制单 元10启用，确定所述旁路设备3中的触点35的闭合。换言之，在自动测试继电器110中的 触点111被闭合之前，使继电器120中的触点121闭合。因此对旁路继电器中的线圈供电， 且触点35闭合以保持自动测试过程期间的电源的连续性。一旦测试已完成且断路器2已 被自动地重新闭合，则控制单元10使旁路触点35打开。可以用极其紧凑的设计来实现根据本发明的设备，至少将控制单元10、用于控制 系统的第一装置30、用于控制断路器状态的第二装置40、致动装置50、复位装置60、用于 启用所述第一控制装置30的第一自动装置80、用于启用所述致动装置50的第二自动装 置90、以及切断信号发送装置100全部设置在由绝缘材料制成的单个外壳内部。在包括自 动测试和旁路功能的情况下，还可以在同一外壳内部设置用于断路器诊断的第三自动装置110和第四自动旁路装置120。依照以上描述，很清楚的是，根据本发明的低压设备满足所述主要目标和目的。事实上，该设备使得与其相关联的残余电流断路器能够在对断路器下游的系统的状态进行检 查之后自动地重新闭合。这使得能够避免无论是由于故障还是断路器的不适时解扣而引起 的向系统供电的中断，而仍符合必要的安全要求。通过与断路器上的手柄的相互作用，机械 启用装置防止每当设备被启用时对断路器进行的任何手动动作，从而确保操作员安全。此外，在多个特定实施例中，根据本发明的设备使得能够自动地执行对残余电流 断路器的功能有效性的例行测试，并且当期望时，借助于被适当启用的旁路功能来保持系 统供电的连续性。值得强调的是，根据本发明的设备可以在单个模块内并入大量功能，结果可以节 省制造和安装成本。基于以上描述，其它特性、修改和改善是可能的且对本领域技术人员来说是不言 而喻的。应将任何此类特性、修改和改善视为本发明的一部分。实际上，根据现有技术需要 和水平，可以使用任何材料来以任何适当的尺寸和形状来制造该设备。
权利要求
一种低压电气设备(1)，用于控制系统并自动地使能够与之相关联的残余电流断路器(2)重新闭合，其特征在于，所述低压电气设备包括用于将所述设备(1)连接到所述系统的第一装置(11、12)和第二装置(21、22)；用于控制所述设备(1)的单元(10)；用于控制所述系统的第一装置(30)，可操作地连接到所述控制单元(10)且被设计为可操作地连接到在所述断路器(2)下游的所述系统；用于控制所述断路器(2)的状态的第二装置(40)，可操作地连接到所述控制单元(10)且被设计为可操作地连接到所述断路器(2)；由所述控制单元(10)管理的致动装置(50)；复位装置(60)，可操作地连接到所述致动装置(50)且被设计为可操作地连接到所述断路器(2)；机械装置(70)，用于启用所述设备(1)并适合于可操作地与所述断路器(2)相关联；用于启用用于控制所述系统的所述第一装置(30)的第一自动装置(80)，由所述控制单元(10)管理；用于启用所述致动装置(50)的第二自动装置(90)，由所述控制单元(10)管理。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述机械启用装置(70)包括转动臂， 所述转动臂能够在设备(1)被禁用的第一位置和设备(1)被启用的第二位置之间可操作地 移动，所述转动臂适合于可操作地与所述残余电流断路器(2)耦接，以便在所述转动臂占 据所述第二位置时防止其手动操作。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，借助于由所述转动臂(70)引发的触 点(71)的闭合/打开来启用/禁用所述设备。
4.根据上述权利要求中的一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，当用于控制所述 断路器(2)的状态的所述第二装置(40)识别到来自断路器(2)的解扣信号时，控制单元 (10)向所述第一自动装置(80)发送用于启用用于控制所述系统的所述第一装置(30)的启 用信号。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，当所述第一自动启用装置(80)被启 用时，用于控制所述系统的第一装置(30)执行对系统状态的测试并向控制单元(10)发送 指示系统状态的信号(33)。
6.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，当所述信号(33)指示已出现接地故 障时，控制单元(10)启用切断信号发送装置(100)。
7.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，当所述信号(33)指示系统的正常状 态时，控制单元(10)发送启用所述第二自动启用装置(90)的信号和启动(91)所述致动装 置(50)的信号。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述致动装置(50)对所述复位装置 (60)起作用。
9.根据上述权利要求中的一项或多项所述的设备(1)，其特征在于包括用于对所述断 路器⑵执行诊断的第三自动装置(110)。
10.根据权利要求9所述的设备(1)，其特征在于，基于来自所述控制单元(10)的自动 测试命令，所述第三自动诊断装置(Iio)闭合在所述设备(1)上游的一个导体(12)和所述设备(1)下游的一个导体(21)之间的电阻器(112)。
11.根据权利要求9或10所述的设备(1)，其特征在于，其包括由控制单元(10)管理且 被设计为可操作地连接到旁路设备(3)的第四自动旁路装置(120)，旁路设备(3)适合于电 连接到在所述断路器(2)上游和下游的所述系统，并包括能够被打开和闭合的触点(35)。
12.根据权利要求11所述的设备(1)，其特征在于，所述第四自动旁路装置(120)在所 述自动测试功能被实现的紧挨着之前由所述控制单元(10)启用，由此使得所述旁路设备 (3)中的触点(35)闭合。
13.根据上述权利要求中的一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，包括外壳，该外 壳由绝缘材料制成并容纳控制单元(10)、用于控制所述系统的第一装置(30)、用于控制 所述断路器(2)的状态的第二装置(40)、致动装置(50)、复位装置(60)、用于启用所述第一 控制装置(30)的第一自动装置(80)、用于启用所述致动装置(50)的第二自动装置(90)、 以及用信号通知断路器切断的装置(100)。
14.根据权利要求13所述的设备(1)，其特征在于，由绝缘材料制成的所述外壳还容纳 用于对所述断路器(2)进行诊断的所述第三自动装置(110)、以及所述第四自动旁路装置 (120)。
全文摘要
一种用于控制系统并自动地使与之相关联的残余电流断路器重新闭合的低压电气设备，包括用于将所述设备连接到系统的第一和第二装置；设备控制单元；第一装置，用于控制系统，可操作地连接到所述控制单元且被设计为可操作地连接到在断路器下游的系统；第二装置，用于控制所述断路器的状态，可操作地连接到控制单元且被设计为可操作地连接到断路器；由控制单元管理的致动装置；复位装置，可操作地连接到所述致动装置且被设计为可操作地连接到断路器；机械装置，用于启用适合于可操作地与断路器相关联的设备；第一自动装置，用于启用用于控制系统的第一装置，由控制单元管理；第二自动装置，用于启用所述致动装置，由控制单元管理。
文档编号H02H3/33GK101816108SQ200880110015
公开日2010年8月25日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年10月2日
发明者C·阿斯卡里, P·安东内洛 申请人:Abb股份公司