通地洩漏電路斷路器的製作方法

2023-12-11 06:49:17

專利名稱：通地洩漏電路斷路器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種用作電子電路的電子開關的通地洩漏電 路斷路器，更具體地，涉及一種進一步提高了安全性的通地洩漏電路 斷路器。
背景技術：
眾所周知，用作電子電路的電子開關的斷路器分為用於避免電擊
通過人體並避免由於洩漏而著火的通地洩漏電路斷路器(ELCB)和 用於切斷由於短路而引起的過量電流和由於負載(設備或機器)的過 度使用而引起的溢出電流的無熔絲斷路器(NFB)。
在這兩種斷路器中，ELCB是採用檢測電流並在由於負載處的洩 漏而產生到地的漏電時切斷電路的方法的電流操作的斷路器。ELCB 使用零相變流器(ZCT)作為檢測器件。圖1示出了ECLB的一個示例。
參考圖l，傳統的ECLB包括切換單元IO，用於在控制單元50的操 作控制之下自動地切斷來自電子電路的供電；零相變流器20，用於檢 測電子電路的洩漏電流；放大器，用於放大從零相變流器20接收到的 洩漏電流的電壓；檢測器40，用於整流並平滑從放大器30接收到的洩 漏電流，並產生洩漏電壓；控制單元50，包括參考電壓產生器52，用 於產生用於確定洩漏的參考電壓，和比較器51，用於通過將來自檢測 器40的洩漏電壓與來自參考電壓產生器52的參考電壓相比較而確定是 否發生洩漏並自動地控制切換單元10的操作；以及電源控制器60，用
於控制從電子電路對各個組件的供電。 下面示意地描述ELCB的操作。
在接通切換單元10時，電流從電源流向負載。在這種情況下，在 電子電路處於正常狀態下時，在零相變流器20中產生的磁通量彼此抵 消，因此不會檢測到由於電磁感應而引起的洩漏電流。相反地，當電子電路處於異常狀態下時，出現與洩漏或過載相對應的磁通量之差，
因此從零相變流器20輸出由於電磁感應而引起的與磁通量之差相對應 的洩漏電流。
如果電子電路處於異常狀態下，則零相變流器20所檢測到的洩漏 電流由放大器30放大並被提供給檢測器40。
檢測器40整流並平滑從放大器30接收到的洩漏電流，從而產生洩 漏電壓。從放大器30接收到的洩漏電流是交流的，而通過整流和平滑
所獲得的洩漏電壓是洩漏電流的平均電壓，是直流的。
參考電壓產生器52產生參考電壓，以便確定是否發生了洩漏。參
考電壓是直流電壓，如果需要，參考電壓可變化。
在上述狀態下，比較器51將來自檢測器40的洩漏電壓與來自參考 電壓產生器52的參考電壓相比較，確定是否發生了洩漏，並自動地控 制切換單元10的操作。切換單元10由比較器51控制，並自動地切斷來 自電子電路的供電。
然而，這種傳統的ELCB採用一種將零相變流器20所檢測到的總
洩漏電流的洩漏電壓與參考電壓相比較並確定是否發生來自電子電路 的洩漏的方法，因此出現了ELCB會發生故障並且安全性改進受限的 問題。
更詳細地，零相變流器20所檢測到的洩漏電流是其中由於洩漏電 阻而引起的洩漏電流和由於構成負載的電容器而引起的洩漏電流無差 別地彼此相加的洩漏電流。作為參考，電容器安裝在負載的地線上以 便避免例如電磁幹擾(EMI)或電磁適應性(EMC)的噪聲。電容器 所引起的洩漏電流並不會很大地影響人體上電擊的發生或由於洩漏而 引起的著火。
結果，當在不考慮由於電容器所引起的洩漏電流的情況下減小參 考電壓產生器的參考電壓時，ELCB靈敏地反應，從而確保了安全性。 然而，所存在的問題在於，即使不發生洩漏，ELCB也頻繁地操作。 相反地，當在充分考慮電容器所引起的洩漏電流的情況下適當增加參 考電壓產生器的參考電壓時，減少了由於電容器的洩漏電流而引起的 ELCB的故障。然而，ELCB並不靈敏地做出反應，因此出現不確保安全性的問題。
傳統上，在參考電壓的確定中，在考慮由於電容器而引起的洩漏 電流的情況下來確定參考電壓，以便確保對於洩漏的安全性，同時避
免ELCB不必要地進行操作。
因此，在傳統技術中，在避免ELCB的故障和安全性改進方面存 在限制。

發明內容
技術問題
因此，考慮到現有技術中出現的上述問題而做出本發明，並且本 發明的目的是提供一種改進了安全性並且減少了故障發生的ELCB。
技術方案
為了實現上述目的，本發明提供一種通地洩漏電路斷路器 (ELCB)，具有切換單元，用於在控制單元的控制之下自動地切斷
來自電子電路的供電；零相變流器，用於檢測電子電路的洩漏電流； 放大器，用於放大從零相變流器接收到的洩漏電流的電壓；檢測器40，
用於整流並平滑從放太器接收到的洩漏電流，並產生洩漏電壓；控制
單元，用於通過將來自檢測器的洩漏電壓與參考電壓相比較來確定是
否發生洩漏，並自動地控制切換單元的操作；以及電源控制器，用於
控制從電子電路至各個元件的供電，所述通地洩漏電路斷路器包括
分壓器，用於對電子電路的電壓進行分壓和檢測；同步信號產生器，
用於將來自分壓器的檢測電壓轉換為方波同步信號；以及同步檢測器， 用於與來自同步信號產生器的同步信號同步地，對從放大器接收到的
洩漏電流進行同步的檢測、整流和平滑，然後產生純(net)洩漏電壓； 其中控制單元通過將來自檢測器的洩漏電壓與參考電壓相比較來確定 是否發生洩漏，並自動地控制切換單元的操作，並通過將來自同步檢 測器的純洩漏電壓與純參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動 地控制切換單元的操作。
有益效果
根據上述本發明，採用了一種雙重斷路方法基於零相變流器20 所檢測到的總洩漏電流的總洩漏電壓來確定是否發生洩漏，並自動地
切斷來自電源的供電，並基於同步檢測器90所同步檢測到的純洩漏電
流的純洩漏電壓來確定是否發生洩漏，並自動地切斷來自電源的供電， 因此優點在於減少了 ELCB的故障發生率，並有效地改善了ELCB 的洩漏斷路功能，從而極大地改進了安全性。


圖i是示出了傳統ELCB的圖； 圖2是示出了根據本發明第一實施例的ELCB的圖； 圖3是示出了圖2所示的ELCB的應用的圖；以及 圖4是示出了根據本發明第二實施例的ELCB的圖。 基本元件的附圖標記的說明
10:切換單元11:切換控制器
20:零相變流器
SO-放大器40:撿領lJ器
SO:控制單元51:比較器
52:參考電壓產生器
53:輔助比較器54:A/D轉換器
55:半導體器件60:電源控制器
70:分壓器80:同步信號產生器
90:同步檢測器100輸出單元
具體實施例方式
參考下面的示範性附圖來詳細描述本發明。
圖2-4是示出了本發明的圖，在圖中，將相同的附圖標記用於表 示與示出了現有技術的圖l相同的組件，並省略對這些組件的描述。
參考圖2，根據本發明的ELCB包括切換單元10，用於在控制單 元50的操作控制之下自動地切斷來自電子電路的供電；零相變流器 20，用於檢測電子電路的洩漏電流；放大器，用於放大從零相變流器 20接收到的洩漏電流的電壓；檢測器40，用於整流並平滑從放大器 30接收到的洩漏電流，並產生洩漏電壓；控制單元50，用於通過將來自檢測器40的洩漏電壓與參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自 動地控制切換單元10的操作，並通過將來自同步檢測器90的純洩漏 電壓與純參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動地控制切換單 元10的操作；電源控制器60，用於控制從電子電路至各個元件的供 電；分壓器，用於分壓並檢測電子電路的電壓；同步信號產生器80， 用於將來自分壓器70的檢測電壓轉換為方波同步信號；以及同步檢測 器90，用於與來自同步信號產生器80的同步信號同步地，對從放大 器接收到的洩漏電流進行同步的檢測、整流和平滑，然後產生純洩漏 電壓。
在圖2所示的實施例的情況下，控制單元50包括參考電壓產生器 52，產生用於確定洩漏的參考電壓和純洩漏電壓；比較器51，用於通 過將來自檢測器40的洩漏電壓與來自參考電壓產生器52的參考電壓 相比較來確定是否發生洩漏，並自動地控制切換單元10的操作；以及 輔助比較器53，用於通過將來自同步檢測器90的純洩漏電壓與來自 參考電壓產生器52的純參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動 地控制切換單元10的操作。
下面參考圖2來描述根據本發明的ELCB的操作。
在切換單元10接通時，電流從電源流向負載。
在這種情況下，零相變流器20所檢測到的洩漏電流由放大器30 放大，然後被提供給檢測器40。檢測器40整流並平滑從放大器30接 收到的洩漏電流，然後產生洩漏電壓。比較器51通過將來自檢測器 40的洩漏電壓與來自參考電壓產生器52的參考電壓相比較來確定是 否發生洩漏，並自動地控制切換單元IO的操作。在這種情況下，零相 變流器20所檢測到的洩漏電流是其中由於洩漏電阻所引起的洩漏電 流和由於構成負載的電容器所引起的洩漏電流無差別地彼此相加的洩 漏電流。檢測器40無任何變化地從零相變流器20獲取洩漏電流，並
對其進行整流和平滑，因此在考慮電容器時，將來自參考電壓產生器 52的參考電壓設置為相對高的值。
同時，同步檢測器90與來自同步信號產生器80的同步信號同步 地，對從放大器30接收到的洩漏電流進行同步的檢測、整流和平滑， 然後產生純洩漏電壓。輔助比較器53通過將來自同步檢測器90的純
洩漏電壓與來自參考電壓產生器52的純參考電壓相比較來確定是否 發生洩漏，並自動地控制切換單元10的操作。在這種情況下，電容器 的電流領先電壓90度，因此，在與來自同步信號產生器80的同步信 號同步地對從放大器30接收到的洩漏電流進行同步的檢測、整流和平 滑時，產生其中去除了電容器所引起的洩漏電流的純洩漏電壓。結果， 在考慮到安全性時，將來自參考電壓產生器52的純參考電壓設置為相 對低的值。
根據本發明的ELCB採用雙重斷路方法基於其中零相變流器20 所檢測到的洩漏電流和由於電容器所引起的洩漏電流彼此相加的總洩 漏電流來確定是否發生洩漏，並自動地切斷來自電源的供電，同時， 基於其中去除了由於電容器所引起的洩漏電流的純洩漏電流來確定是 否發生洩漏，並切斷來自電源的供電，從而減少了ELCB的故障發生 率，並提高了安全性。
例如，只要同步檢測器90所同步檢測到的純洩漏電流的純洩漏電 壓高於純參考電壓，即使零相變流器20所檢測到的洩漏電流的洩漏電 壓低於參考電壓，也斷開切換單元IO,並且切斷來自電源的供電。
同時，如圖3所示，當額外提供由控制單元50控制並向外輸出 ELCB的操作狀態的輸出單元100時，產生的優點在於用戶可容易地 知道ELCB的操作狀態。
作為輸出單元100,可使用例如蜂鳴器或揚聲器的公知的有聲信 號產生器或例如發光器件(LED)或顯示器的公知的可見信號產生器。 在本實施例中，將由輔助比較器53控制並顯示純洩漏電壓電平的LED 或由輔助比較器53控制並產生警報的蜂鳴器用作輸出單元100。
圖2和3示出了模擬式ELCB，而圖4示出了數字式ELCB。
在圖4的ELCB中，控制單元50包括模擬/數字(A/D)轉換器 54，用於將來自檢測器40的洩漏電壓和來自同步檢測器90的純洩漏 電壓轉換為數位訊號；以及半導體器件55,用於通過將來自檢測器40 並通過A/D轉換器54所接收的洩漏電壓與預存儲的參考電壓相比較， 來確定是否發生洩漏，並通過將來自同步檢測器90並通過A/D轉換 器54所接收的純洩漏電壓與預存儲的純參考電壓相比較來確定是否 發生洩漏，並自動地控制切換單元]O的操作。
在本實施例中，預先在半導體器件55中作為數據存儲要與零相變 流器20所檢測到的洩漏電流的洩漏電壓相比較的洩漏電壓和要與同 步檢測器90所檢測到的純洩漏電流的純洩漏電壓相比較的純參考電壓。
在圖4所示的數字式ELCB中，額外提供輸出單元100，因此用 戶可容易地通過輸出單元100而知道ELCB的操作狀態。例如，將由 半導體器件55控制的例如LCD的顯示器用作輸出單元100，因此用 戶可通過輸出單元100，通過文本來直接檢查洩漏電流或洩漏電壓的 數值，或者純洩漏電流或純洩漏電壓的數值。
本發明並不局限於上述實施例，而可在不背離所附權利要求所公 開的範圍內進行修改。
權利要求
1.一種通地洩漏電路斷路器(ELCB)，具有切換單元(10)，用於在控制單元(50)的控制之下自動地切斷來自電子電路的供電；零相變流器(20)，用於檢測電子電路的洩漏電流；放大器，用於放大從零相變流器(20)接收到的洩漏電流的電壓；檢測器40，用於整流並平滑從放大器(30)接收到的洩漏電流，並產生洩漏電壓；控制單元(50)，用於通過將來自檢測器(40)的洩漏電壓與參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動地控制切換單元(10)的操作；以及電源控制器(60)，用於控制從電子電路至各個元件的供電，所述通地洩漏電路斷路器包括分壓器(70)，用於對電子電路的電壓進行分壓和檢測；同步信號產生器(80)，用於將來自分壓器(70)的檢測電壓轉換為方波同步信號；以及同步檢測器(90)，用於與來自同步信號產生器(80)的同步信號同步地，對從放大器接收到的洩漏電流進行同步的檢測、整流和平滑，然後產生純洩漏電壓；其中，控制單元(50)通過將來自檢測器(40)的洩漏電壓與參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動地控制切換單元(10)的操作，並通過將來自同步檢測器(90)的純洩漏電壓與純參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動地控制切換單元(10)的操作。
2. 根據權利要求1所述的ELCB，其中，控制單元(50)包括 參考電壓產生器(52)，用於產生用於確定洩漏的參考電壓和純洩漏電 壓；比較器(51)，用於通過將來自檢測器(40)的洩漏電壓與來自參 考電壓產生器(52)的參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動 地控制切換單元(10)的操作；以及輔助比較器(53)，用於通過將來 自同步檢測器(90)的純洩漏電壓與來自參考電壓產生器(52)的純 參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動地控制切換單元(10) 的操作。
3. 根據權利要求1所述的ELCB，其中，控制單元(50)包括 模擬/數字(A/D)轉換器(54)，用於將來自檢測器(40)的洩漏電壓和來自同步檢測器(90)的純洩漏電壓轉換為數位訊號；以及半導體 器件(55)，用於通過將來自檢測器(40)並通過A/D轉換器(54) 所接收的洩漏電壓與預存儲的參考電壓相比較，來確定是否發生洩漏， 並通過將來自同步檢測器(卯)並通過A/D轉換器(54)所接收的純 洩漏電壓與預存儲的純參考電壓相比較來確定是否發生洩漏，並自動 地控制切換單元(10)的操作。
4.根據權利要求1至3中的任意一個所述的ELCB，還包括輸出 單元(100)，由控制單元(50)控制並向外輸出ELCB的操作狀態， 以允許用戶知道ELCB的操作狀態。
全文摘要
本發明涉及一種用作電子電路的電子開關的通地洩漏電路斷路器(ELCB)，採用雙重斷路方法基於零相變流器20所檢測到的總洩漏電流的總洩漏電壓來確定是否發生洩漏，並自動地切斷來自電源的供電，並基於同步檢測器90所同步檢測到的純洩漏電流的純洩漏電壓來確定是否發生洩漏，並自動地切斷來自電源的供電，因此優點在於減少了ELCB的故障發生率，並有效地改善了ELCB的洩漏斷路功能，從而極大地改進了安全性。
文檔編號H01H83/02GK101199034SQ200680019522
公開日2008年6月11日 申請日期2006年5月26日 優先權日2005年6月2日
發明者金榮浚 申請人:甲進株式會社