一种差动电流（ＤＩ）保护装置（１），包括一总电流互感器（２）、一与该总电流互感器次级相连接且与电源电压有关的脱扣电路（５）、以及一个用于操作一位于闭合电网（Ｌ，Ｎ）中的开关（８）的脱扣器（７），其特征在于： －一个由脱扣电路（５）控制的第一电子开关（１２），和 －一个与该第一电子开关（１２）相连接、且经一整流器（Ｄ１）与该脱扣器（７）相连接的第二电子开关（６），该第二电子开关一方面作为电压调节器来调节该脱扣电路（５）的供给电压（Ｕ↓［Ｖ］），另一方面在达到脱扣标准（Ｕ↓［Ｆ］）时操作该脱扣器（７）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种差动电流(DI)保护装置，包括一个总电流互感器(Sum-menstromwandler)、一个与电源电压有关的脱扣电路、以及一个用于操作一位于闭合电网(Leiternetz)中的开关的脱扣器。
技术介绍
这样一种保护装置用于确保在一电气设备中防止产生一个对人体有危险的电流。这样一种电流例如会在人触及一电气设备的导电部分时出现。然后，该泄漏电流(Fehlerstrom)或差动电流(Differenzstrom)经该人体作为人体电流流向大地。在超出所谓的设计泄漏电流时，用于防止形成对人体有危险的人体电流的保护开关可靠、快速地将电网的有关电流回路断开。保护开关的这种结构例如已在“ETZ(1986)，Heft 20，Seite 938 bis 945”(《电气技术杂志》第20卷第938至945页)中公开。在那里，尤其是图1至图3描述了一泄漏电流保护开关(FI-保护开关)和一差动电流保护开关(DI-保护开关)原理电路图和作用原理。FI保护开关和DI保护开关类似地由三个组件构成。在总电流互感器(电网的所有导电导线均通过其变压器铁心)的次级线圈中在有泄漏电流的情况下感应出一电压信号，该电压信号控制一个经一脱扣电路与该次级线圈相连接的脱扣器。该脱扣器与一开关卡锁(Schaltschloss)相耦合，在该脱扣器吸合时通过该开关卡锁将一位于该导线或每一导线上的断路器的触头打开。此外，该FI-保护开关从该泄漏电流本身获取为脱扣所需要的能量，此过程与电源电压无关，而在DI-保护开关中脱扣依据电源电压完成。为此在出现泄漏电流时将由总电流互感器发出的信号输送给该DI-保护开关或DI-附件中通常由电网经一电源部分供电的脱扣电路。在用作DI-保护开关的低价格或低成本器械中常常采用闸流晶体管来控制脱扣器，并通常利用一电阻电源部分或电容电源部分作为电源部分。如果此时要求该脱扣器在一个大的电源电压范围内(例如50V至230V)起作用，则为了在一简单的低成本的电源部分结构中限制其损耗功率，必须强制性地使该脱扣器构件的耗电达到最小。然而这要求采用小控制功率或低栅极电流的闸流晶体管。但是，在这种闸流晶体管中其临界电压陡度受到下述限制在因瞬时电源过电压而超过临界陡度时，会导致闸流晶体管自激发，从而使保护装置出现误脱扣。因此，在利用闸流晶体管时不能可靠地保证该DI-保护装置在所谓的模拟瞬时电源过电压1，2/50微秒标准脉冲下不会发生使电网出现非预期断路的脱扣。虽然DI-保护装置的非预期脱扣能通过将一个电容器与该闸流晶体管的阳极-阴极-路径相并联而减弱，其中通过此并联减缓了该闸流晶体管在具有陡峭边沿电流脉冲处的电压升高。然而由于该电容器位于已整流的电源电压，在进行低成本设计时仅允许电容器具有有限的容量。因此以这种方式不能有效地消除误脱扣问题，尤其是一方面就运行条件来说实际上不可避免地提高了DI保护装置的器械内部温度，另一方面闸流晶体管的临界电压陡度随着温度增加而大大降低了。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种DI保护装置，允许其在具有尽可能低成本结构的同时还可在一个相当大的电源电压范围(尤其是从50V至230V)避免误脱扣。本专利技术的上述技术问题是这样来解决的该DI保护装置具有一个由脱扣电路控制的第一电子开关，和一个与该第一电子开关相连接、且经一整流器与该脱扣器相连接的第二电子开关，该第二电子开关一方面作为电压调节器来调节该脱扣电路的供给电压，另一方面在达到脱扣标准时操作该脱扣器。本专利技术的出发点是，当采用一个不仅用作该脱扣器的电子开关、而且承担附加功能的晶体管来代替闸流晶体管以消除闸流晶体管成本高的缺陷时，可以避免该DI-保护装置的误脱扣。此外，当一种这样的电子开关附加承担了在电源部分的电压调节器的功能时，可看出在同时使成本相当于采用一闸流晶体管的情况下还可以采用另一个电子开关。这样一来，在具有良好性能和误脱扣可靠性的同时，由于采用闸流晶体管所引起的成本方面的缺陷可以通过下述方式得到补偿由于明显改善电源部分的效率，可以节省相应的成本。在合适的实施方式中，下面还称作主晶体管的(第二)电子开关作为一纵向调节器(Laengsregler)工作。为此，其合适地与一个作为参考元件的齐纳二极管和一个滤波电容器相连接。从而该主晶体管与一对电源电压整流的整流嚣一起形成一个带有纵向调节器或电压调节器的电源部分。作为主晶体管，合适地采用一种所谓的IGBT(隔离栅双极晶体管)，因为其在输入侧性能如同场效应晶体管(MOS-FET)，在输出侧如同双极晶体管。尤其就其在瞬时电源过电压时的抗干扰性来说，此性能相对于闸流晶体管的典型性能特别有利。作为另一电子开关或辅助晶体管，合适地采用一MOS-FET，即金属-氧化物-半导体场效应晶体管。本专利技术的优点尤其在于通过在DI-保护装置中采用两个电子开关(以一个主晶体管和一个辅助晶体管的合适方式)，并通过由此而可能实现的带有纵向调节器的电源部分，使得该保护装置在低成本下具有较高脱扣可靠性和较好抗误脱扣性的优良性能。附图说明下面结合附图对本专利技术的一个实施方式作详细说明。图1以线路方框图示意地给出一个带有一辅助晶体管及一个用于调节电压和操作脱扣器的主晶体管的DI-保护装置。具体实施例方式在图1中所描述的DI-保护装置1(下面还称作保护开关)具有一个带有一变压器铁心3的总电流互感器2，通过该总电流互感器引入双线电源的相线L和零线N。在此，保护开关接在一电负载(图中未示出)之前，该电负载例如沿着供电方向A由电源L、N提供电流。该电源还可以是一个三线电源或者是一个带有三根相线和一根零线的四线电源。变压器铁心3还绕有一次级线圈4。如果出现一个干扰，例如由于漏电流而使负载侧待供电流的一部分经地面而被导走，则此电流差或泄漏电流在该总电流互感器2的次级线圈4将感应产生一电压差UF，其作为所出现的泄漏电流的尺度引入。该在次级线圈4中产生的电压差UF将在一脱扣电路5中由脱扣电子集成电路IC进行分析求值。为了使脱扣电路5运行，向该DI-保护开关1(不同于与电源电压有关的FI-保护开关)供给一个对电源电压UN(如110V或230V)整流后所获取的电流。为此设置了一个下面称作主晶体管6的IGBT形式的(第二)电子开关，其在栅极侧或控制极侧接有一电阻R1和一齐纳二极管Z。主晶体管6在栅极侧仅接受小电流，从而由电阻R1和齐纳二极管构成的支路可以是高电阻的，这导致小的损耗。该在阴极侧与主晶体管6的栅极侧或控制极侧相连接的齐纳二极管Z的阳极侧接地。该主晶体管6的集电极侧一方面经电阻R1与其基极相连，另一方面经二极管D1与一脱扣器7相连，该脱扣器的继电器线圈接在相线L上。该脱扣器7经一图中未示出的开关卡锁与一开关8机械连接，开关8的触头8a、8b分别位于相线L或零线N上。在此实施方式中，借助在阳极侧与脱扣器7或脱扣器的继电器线圈相连的二极管D1实现半波整流。尤其在四线电源情况，还可以设置一桥式整流器来代替此D1。主晶体管6在发射极侧经一由电阻R2和二极管D2以及滤波电容器或充电滤波器C构成的串联电路接地。在主晶体管6与电阻R1、R2以及二极管D2、Z和电容C的这种布线中，实现了在该二极管D2和该电容C间带有一电压抽头10的电压调节电路9。通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种差动电流(DI)保护装置(1)，包括一总电流互感器(2)、一与该总电流互感器次级相连接且与电源电压有关的脱扣电路(5)、以及一个用于操作一位于闭合电网(L，N)中的开关(8)的脱扣器(7)，其特征在于-一个由脱扣电路(5)控制的第一电子开关(12)，和-一个与该第一电子开关(12)相连接、且经一整流器(D1)与该脱扣器(7)相连接的第二电子开关(6)，该第二电子开关一方面作为电压调节嚣来调节该脱扣电路(5)的供给电压(UV)，另一方面在达到脱扣标准(UF)时操作该脱扣器(7)。2.按照权利要求1所述的DI-保护装置，其特征在于所述第二电子开关(6)与一参考元件(Z)和一电容器(C)一起形成电压调节电路(9)。3.按照权利要求2所述的DI-保护装置，其特征在于所述电压调节电路(9)与一整流器(D1)一起作为带有纵向调节器的电源部分工作。4.按照权利要求1至3中任一项所述的DI-保护装置，其特征在于所述第二电...
【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·鲍尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：
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