故障电流保护开关的电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及故障电流保护开关的电路装置，包括：用于检测电源网络（１２）中的故障电流的检测设备（１０），优选在该检测设备后面安装一个用于故障电流的预备电路（２０），蓄能器电路（３０），它根据检测到的故障电流被充电，用于监控蓄能器电路（３０）充电状态的阈值开关（４０），开关元件（５０），通过该元件可以产生触发元件（６０）所需的触发电压脉冲，而触发元件（６０）则是用于至少一个由电源网络供电的负载的触发开关的，其中当蓄能器电路（３０）达到规定的充电状态（即额定充电状态）时，阈值开关（４０）会使开关元件（５０）产生触发元件（６０）所需的触发电压脉冲，其中提供一个第二阈值开关（４０’），它当蓄能器电路（３０）达到另外一个规定的充电状态（即最低充电状态）时，将开关元件（５０）锁闭。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一个故障电流保护开关的电路装置。该电路包括下列部件用于检测电源网络故障电流的检测设备(优选在该设备后面安装一个故障电流的预备电路)、蓄能器电路(根据检测到的故障电流对其充电)、用于监控蓄能电路充电状态的阈值开关和一个开关元件(通过该元件可以产生触发元件所需的触发电压脉冲，而触发元件则是用于至少一个由电源网络供电的负载的触发开关)，其中，当阈值开关达到蓄能电路规定的充电状态(即额定充电状态)时，会使开关元件产生触发元件所需的触发电压脉冲。这一类型的故障电流保护开关或者故障电流监控开关例如由DE 41 12 169A1和DE 44 29 007公开。一般来讲，这些电路装置中的第一个阈值开关是由一个Z二极管构成，而开关元件是由一个电子开关(比如闸流管)构成。由于各种干扰因素(比如电灯串联装置、开关网络部件、以及为电机驱动的变频器或暴雨引起的故障电流)引起的不断增加的电源网络的负荷，在使用故障电流保护开关时会出现下面的问题一些很小的干扰因素就可能会导致故障电流保护开关的非预期的触发。特别在由闸流管构成的开关元件中经常由于开关元件的尖端放电而出现故障电流保护开关的非正常触发。也可能在开关元件提前出现了非正常点火后蓄能器电路通过触发元件在没有将它与电源网络分开的情况下自行放电，这将会导致故障电流保护开关不能触发。这一问题在上面提到文献中并未提及。本专利技术旨在介绍一种用于前面所说的故障电流保护开关的电路装置，此装置可以排除上面所提到的各种弊端，最大限度地抑制故障电流保护开关非正常触发或不能触发的情况，并且从整体上提高其抗干扰性。为达到上述目的，提供一个第二阈值开关，当蓄能器电路达到另外一个给定充电状态(即最低充电状态)时将开关元件锁闭。这样，如果干扰因数低于通过这个另外设定的充电状态给定的阈值，那么这些干扰因素将不会导致开关元件的触发，从而就可以可靠避免故障电流保护开关发生非正常点火了。为了防止故障电流保护开关不能触发，在本专利技术另外一个实施例中还将蓄能器电路的另外一个规定充电状态(即最低充电状态)设置为高于运行触发元件工作所必需的充电状态。另外，在本专利技术的另一个变体中，上面所提到的第二阈值开关是由一个自导通N沟道耗尽型结场效应晶体管(J4)构成的。这样，最后形成的整个电路装置结构简单，性能可靠。根据本专利技术的另外一个变体，将场效应晶体管(J4)与其它半导体器件一起集成在同一个芯片中。这样的结构一体化允许获得小的、节约空间的电路。下面将通过所附的表示特别优选的实施例的示意图进一步阐释本专利技术。这些示意图包括附图说明图1是公知的故障电流保护开关的方框图；图2是按照本专利技术所设计的带第二阈值开关40’的故障电流保护开关的简易方框图；图3是本专利技术的一个实施例的故障电流保护开关的电路装置；图4是按照本专利技术的故障电流保护开关的另外一种电路装置的简易示意图故障电流保护开关(后面简称FI开关)包括保护开关、监控开关和报警开关。一般来讲，FI开关的功能是监控电气设备并在故障电流流出电源网络并流进地面对人造成威胁之前及时切断与电源网络的连接。为此，FI开关这样配置，使故障电流在高于某个特定值时可自行切断与电源网络的连接。额定故障电流IΔn，即允许的最大故障电流一般是30mA左右，如果超过这个值，FI开关在过了约为10mS的容许时间后才切断电源。这一容许值是从足以对人造成威胁(如导致人心脏震颤)的电流强度和频率等值所得出的。图1是公知的FI开关组件的方框示意图。如果设备完好无损，也就是说没有流向地面的故障电流的情况下，工作电流从电源网络流向负载再从负载流回电源网络。如果某个部分由于故障的原因出现了流向地面的故障电流，那么该区域周围流向负载的电流将会大于流回电源网络的电流。如果该这一泄露电流通过人体流向地面，那么就将对这个人构成危险甚至造成重伤。流向负载电流和回流电流之间的差电流(即流失的故障电流)能够由检测装置10识别出来。检测装置10由一个总和电流互感器构成，该电流互感器又是由一个磁心(如环形磁心)构成。组成总和电流互感器初级绕组的各导线可以缠绕在电流互感器环形周围的一个或多个绕组中，如果电流强度合适，可以使其直接通过电流互感器的环形部分。在各个构成初级绕组的导线中的差电流在同样缠绕在环形磁心周围的次级绕组中产生一个磁场，该磁场可以感应次级绕组中的电压。这样，检测装置10或者说总和电流互感器就可以检测到差电流或故障电流并将其转化为需再处理的电压了。检测装置10输出端中的电压一般是供给预备电路20的。这一点可以保证通过FI开关准确地识别出不同类型的故障电流(如脉动直流故障电流、交流故障电流和带直流成分的故障电流等)。因此预备电路20是根据FI电路的具体情况来分别设计的。优选用一个可以对交流故障电流进行整流的简单整流器电路来做上面提到的预备电路20。由检测装置10或预备电路20上所施加的电压差所产生的电流将继续流向蓄能器电路30。一旦出现故障电流，就开始向蓄能器电路30充电。充电状态根据故障电流的强度及持续时间的不同而不同。在延时FI开关中尤其会使用这种蓄能器电路。这种装置的优点在于，只要持续时间不超过允许时间，由单独的故障电流向蓄能器电路30进行的充电不会累积计算。这样就保证了只有一个故障电流，其值大于额定故障电流，以及持续时间长于允许向蓄能器电路30充电的时间，从而完成FI开关的触发。蓄能器电路30可以由一个可自行放电的电容器或R-C元件构成。蓄能器电路30的充电状态是通过一个阈值开关40来进行监控的。当达到一个特定的充电状态(后文将其称为“蓄能器电路30的额定充电状态”)时该阈值开关40会将一个控制脉冲传给它后面的开关元件50，随后由该元件切断FI开关。为了FI开关能够进行正常触发，为蓄能器电路30上所施加的电压规定了一个额定充电状态，这一额定状态是与额定故障电流Iδn与允许时间是彼此协调的优选用一个齐纳二极管构成阈值开关40，因为它具有确定的击穿电压。由阈值开关40所送出的控制脉冲是用来控制开关元件50的。该开关元件用作充电开关，并为触发元件60产生所需的触发电压脉冲。如果是在一个不依赖电源电压的FI电路中，该开关元件50可以利用蓄能器电路30中所储存的能量来产生这一触发电压脉冲。这个开关元件50一般是由一个电子开关构成。这个电子开关最好是一个有自我增强能力的开关元件，比如一个闸流管。当然，除了闸流管，还可以使用其他部件如晶体管或电子继电器。达到通常的点火电压时闸流管会自动点火。而FI在进行正常触发时并不使用闸流管的自我点火功能，而是使用由第一阈值开关40发出的控制信号，该信号可以将开关元件50点燃。由开关元件50所产生的触发电压脉冲将流向触发元件60，该元件可以将负载从电源网络分离开来。触发元件60可以作为永磁铁触发器(PMA)构成。此时会有一个衔铁(电枢)通过一个线圈来移动，并且通过一个锁扣机构和一个接触器使负载与电源网络12分离。在正常触发时的情形如下图所示。如果一个故障电流至少达到了额定故障电流的强度并且持续时间超过了允许时间，它将会引起蓄能器电路30进入充电状态，直到其达到额定充电状态。当达到了额定充电状态时，阈值开关40将会向开关元件50施加一个控制脉冲，从而达到将其点燃或接通的目的。由此所产本文档来自技高网...

【技术保护点】
故障电流保护开关的电路装置，包括：－用于检测电源网络（１２）中的故障电流的检测设备（１０），优选在该设备后面连接一个用于故障电流的预备电路（２０），－蓄能器电路（３０），根据检测到的故障电流对其充电，－用于监控蓄能器 电路（３０）充电状态的阈值开关（４０），－开关元件（５０），通过该元件可以产生触发元件（６０）所需的触发电压脉冲，触发元件（６０）用于至少一个由电源网络供电的负载的断路开关，其中，当蓄能器电路（３０）达到规定的充电状态（额定 充电状态）时，阈值开关（４０）会使开关元件（５０）产生触发元件（６０）所需的触发电压脉冲，其特征为：－提供一个第二阈值开关（４０’），－当蓄能器电路（３０）达到另外一个规定的充电状态（最低充电状态）时，该阈值开关将开关元件（ ５０）锁闭。

【技术特征摘要】
AT 2001-6-12 A 909/20011.故障电流保护开关的电路装置，包括-用于检测电源网络(12)中的故障电流的检测设备(10)，优选在该设备后面连接一个用于故障电流的预备电路(20)，-蓄能器电路(30)，根据检测到的故障电流对其充电，-用于监控蓄能器电路(30)充电状态的阈值开关(40)，-开关元件(50)，通过该元件可以产生触发元件(60)所需的触发电压脉冲，触发元件(60)用于至少一个由电源网络供电的负载的断路开关，其中，当蓄能器电路(30)达到规定的充电状态(额定充电状态)时，阈值开关(40)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M科赫，G里青格，
申请(专利权)人：莫勒自动系统公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]