具有探测反向泄漏电流功能的通地泄漏断路器

摘要

本发明公开了一种通地泄漏断路器(ELCB)，所述通地泄漏断路器具有能探测当切断漏电时回流的泄漏电流的功能，所述ELCB包括：断路器部，其用于探测漏电的发生以便切断电源；和泄漏电流探测部，其在断路器部的输入端和输出端之间与断路器部并联地电连接，并在断路器部切断电源后探测从输出端回流的泄漏电流。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通地泄漏断路器(ELCB)，并且更加特别地是，涉及一种具有能够探测当切断漏电时回流的反向泄漏电流的功能的ELCB。

背景技术

漏电是如下一种现象：当电线的包覆层或电气器材的绝缘体老化或者被机械地损坏时，电流会经过导体流入地线。漏电意味着泄漏电流发生引起火灾，造成受害者。为防止由上述漏电引起的人身和物资损失，ELCB通常安装在使用电气器材的地方，如工厂或家庭。典型的ELCB操作如下：当漏电或超负荷发生时，强制地切断给电气器材供电的电源。

在漏电状态被解除后，断路器杆应手动地被复位到原始位置。然而，如果由于在像无线通信转发器这种人不容易接近的地方发生漏电而需要切断电源时，就必须需要有能力将断路器杆复位的人来使电源再次供电。因为前面所述的原因，就存在一个问题，就是从漏电被释放到断路器被手动复位之间的长时间内，电源是不供电的。

图1是表明一种由于漏电而切断电源后断路器杆可自动复位的常规的ELCB的方框图。ELCB 10包括：电源开关单元12，其包括断路器开关；漏电传感单元14，其用于比较“AC1-IN”和“AC2-IN”两个终端电压之间的相差以便探测漏电状态；和断路器驱动单元16，其用于将断路器开关驱动到“OFF(断开)”状态。ELCB 10还包括电连接到电源开关单元12的复位驱动单元18。复位驱动单元18用于强制地将断路器开关复位到“ON(闭合)”状态，以便再次供应电力。

然而，常规的ELCB 10存在一个问题，就是由于复位驱动单元18而使得ELCB 10与通用的ELCB在外形结构上存在很大的不同，从而降低了它的实用性。为解决上述问题，在韩国2006年4月29日提交并在2007年5月9日公布的本发明的申请人的韩国专利第0718530号，公开了一种具有自动复位装置的通地泄漏断路器，所述通地泄漏断路器对通用断路器的结构进行了最少的改变。

然而，常规的自动可复位ELCB在电源被切断后通过使用强制复位方法再次供应电力，因而效率不高。随着时间的增加，强制复位的次数达到了数十次，甚至上百次，这给ELCB造成了机械负荷，降低了ELCB的寿命。

为解决上述问题，韩国实用新型第0312397号公开了一种自动可复位ELCB，其使用电容器向负载侧持续不断地供应小电流，以便探测漏电状态。然而，由电容器供应的电流数量极其有限，而且将它进行实际使用也有局限性，并且由于漏电状态是使用小数量的电流来确定从而其可靠性并不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种在漏电状态被解除后能够自动复位的ELCB。

本发明的一个方案是提供一种通地泄漏断路器(ELCB)，所述通地泄漏断路器(ELCB)具有能探测在切断漏电时回流的泄漏电流的功能，所述通地泄漏断路器(ELCB)包括：断路器部，其用于探测漏电的发生以便切断电源；和泄漏电流探测部，其在断路器部的输入端和输出端之间与断路器部并联地电连接，并在断路器部切断电源后探测从输出端回流的泄漏电流。

所述ELCB还包括：漏电信号生成部，其电连接到泄漏电流探测部并通过使用由泄漏电流探测部探测到的泄漏电流而生成漏电信号；和漏电控制部，其通过使用由漏电信号生成部生成的漏电信号来控制断路器部的操作。

泄漏电流探测部包括：发光二极管，其使用电流发光；和第一电阻，其串联地电连接到发光二极管。

泄漏电流探测部还包括第二电阻，其与发光二极管并联地电连接。

漏电信号生成部包括：第一晶体管，其电连接到发光二极管并由发光二极管生成的光接通；和第三电阻，其串联地连接到第一晶体管。

漏电控制部包括：自动复位单元，其电连接到断路器部并解除断路器部的断路状态；和控制器，其电连接在漏电信号生成部和自动复位单元之间，并且根据由漏电信号生成部生成的漏电信号来控制自动复位单元的操作。

所述ELCB还包括测试部，其在漏电控制部和泄漏电流探测部之间串联地电连接，以便被漏电控制部操作，并且所述测试部根据预先设定的周期来操作泄漏电流探测部。

附图说明

图1是图示一种由于漏电而切断电源后断路器杆可自动复位的常规的ELCB的方框图；

图2为图示根据本发明的一个实施例的具有能探测当切断漏电时回流的反向泄漏电流的功能的ELCB的方框图；

图3为图示图2的ELCB的电路图；

图4为图示根据本发明的另一个实施例的具有能探测当切断漏电时回流的反向泄漏电流的功能的ELCB的方框图；及

图5为图示图4的ELCB的电路图。

具体实施方式

在下文中，将对本发明的实施例进行详细说明。然而，本发明并不局限于下面所公开的实施例，而是可以多种形式来实施。因此，本实施例是为了本发明的全部公开，以及充分地告知本领域的技术人员本发明的范围。

图2为图示根据本发明的一个实施例的具有能探测当切断漏电时回流的反向泄漏电流的功能的ELCB的方框图。图3为说明图2的ELCB的电路图。

参考图2和图3，ELCB 100包括：断路器部110，其用于探测漏电的发生以便切断电源；和泄漏电流探测部120(120a或120b)，其用于探测当电源被断路器部110切断后回流的泄漏电流。

尽管未示出，但断路器部110可包括作为执行典型的ELCB的功能的元件：电源开关单元、漏电传感单元、漏电信号放大单元和断路器驱动单元。电源开关单元、漏电传感单元和断路器驱动单元与图1的ELCB的单元相似，因此对这些单元的说明予以省略。

泄漏电流探测部120(120a或120b)布置为在输入端IN(IN1或IN2)和输出端OUT(OUT1或OUT2)之间与断路器部110并联地电连接，输入端IN(IN1或IN2)和输出端OUT(OUT1或OUT2)安装在断路器部110的两末端上。当发生漏电时，电流不会流入断路器部110，因此从外部经过地线回流到ELCB 100的电流(泄漏电流)流经与断路器部110并联连接的泄漏电流探测部120(120a或120b)。

泄漏电流探测部120(120a或120b)可包括使用电流发光的发光构件LED1或LED2和第一电阻(R1和R2)。最好选用使用少量的电流就能发出高亮度光的发光二极管作为发光构件。肉眼可由发光构件LED1或LED2容易地辨认由泄漏电流探测部120(120a或120b)探测到的泄漏电流。

第一电阻R1和R2是限流电阻器，用于调节电流值来产生足够的电流，以使发光构件LED1和LED2分别发光。同时，可将串联地连接到发光构件LED1和LED2的整流二极管D1和D2布置为将ELCB 100的交流电源整流成直流电源以及防止反向电流。

如上所述，本发明的ELCB 100利用了当发生漏电时经过地线回流到断路器部的负载侧的泄漏电流。

就是说，在发生漏电的电流状态下，泄漏电流探测部120(120a或120b)能探测到泄漏电流；或者在解除漏电状态的正常状态下，泄漏电流探测部分120(120a或120b)探测不到泄漏电流。因此，可根据泄漏电流探测部120(120a或120b)的操作来确定是否发生漏电。

同时，如果断路器部110的开关被用户操作切换到OFF状态，由于泄漏电流探测部120没有探测到泄漏电流，所以发光构件LED1和LED2不发光。因此，有益的是，可对除漏电和强制断开的原因外的使断路器部110定位到开关OFF状态的其他原因进行容易地辨认。

图4为图示根据本发明的另一个实施例的具有能探测当切断漏电时回流的反向泄漏电流的功能的ELCB的方框图。图5为图示图4的ELCB的电路图。

参考图4和图5，ELCB 200包括：断路器部210(210a或210b)；泄漏电流探测部220(220a或220b)；漏电信号生成部230(230a或230b)，其用于生成漏电信号；和漏电控制部240，其用于使用漏电信号来控制断路器部210(210a或210b)的操作。

断路器部210(210a或210b)可包括：开关单元SW1或SW2，其具有固定接触端点F1或F2和活动接触端点M1或M2；电源开关单元(未示出)；漏电传感单元(未示出)；和断路器驱动单元(未示出)。断路器部210与图1中的类似，因而其详细说明予以省略。

泄漏电流探测部220(220a或220b)在输入端IN1或IN2和输出端OUT1或OUT2之间与断路器部210(210a或210b)并联地电连接，输入端IN1或IN2和输出端OUT1或OUT2安装在断路器部210(210a或210b)的两末端上。因此，当发生漏电时回流到断路器部的负载侧的泄漏电流流动到与断路器部210(210a或210b)并联地电连接的泄漏电流探测部220(220a或220b)。

泄漏电流探测部220(220a或220b)可包括：发光二极管D1或D3，其使用电流发光；第一电阻R1或R4，其串联地连接到发光二极管D1或D3；和第二电阻R2或R5，其与发光二极管D1或D3并联地连接。

最好选用具有高发光效率或高速的二极管作为发光二极管D1或D3来构成光电耦合器(photo coupler)P1或P2。第一电阻R1或R4和第二电阻R2或R5执行使回流到负载侧的泄漏电流的一部分流动到发光二极管D1或D3的功能，从而使用在发光二极管D1或D3的发光中。

第一电阻R1或R4和第二电阻R2或R5的电阻值可取决于漏电灵敏度和断路器部210(210a或210b)的施加电压的振幅。例如，如果设定给ELCB 200的漏电灵敏度是30mA，那么将第一电阻R1或R4和第二电阻R2或R5的电阻值设定为使流动到发光二极管D1或D3的电流大约为5mA到15mA。换句话说，第二电阻R2或R5用作漏电灵敏度调节电阻器来调节ELCB 200的漏电灵敏度。

在某些情况下，第一电阻R1或R4可以是电线本身的电阻，第二电阻R2或R5可以是限流可变电阻器。泄漏电流探测部220(220a或220b)还可包括串联连接到发光构件LED和第一电阻R1或R4的整流二极管D2或D4，其用于将交流电源整流成直流电源以及防止反向电流。

回到图4和图5，漏电信号生成部230(230a或230b)被电连接到泄漏电流探测部220(220a或220b)，以便通过使用由泄漏电流探测部220(220a或220b)探测到的泄漏电流来生成漏电信号。通过使用漏电信号来控制断路器部210(210a或210b)的操作的漏电控制部240被布置在漏电信号生成部230(230a或230b)和断路器部210(210a或210b)之间。因此，可通过使用由泄漏电流探测部220(220a或220b)探测到的泄漏电流容易地控制断路器210(210a或210b)的开关操作。

漏电信号生成部230(230a或230b)可包括：第一晶体管Q1或Q2，其与发光二极管D1或D3整体形成来接收在发光二极管D1或D3内生成的光；第三电阻R3或R6，其被串联连接到第一晶体管Q1或Q2；以及直流电源端子。

根据在发光二极管D1或D3内是否存在生成的光，就是说，根据泄漏电流是否发生，来接通或断开第一晶体管Q1或Q2。允许适当的电流流动到第一晶体管Q1或Q2的电阻用作第三电阻R3或R6。

由于泄漏电流探测部使用交流电源而漏电信号生成部使用直流电源，因此可构成光电耦合器P1或P2来从泄漏电流中生成漏电信号S1或S2。

漏电控制部240可通过连接到断路器部210(210a或210b)的自动复位单元260来执行驱动操作，以便解除断路器部210(210a或210b)的断路状态。自动复位单元260可采用多种驱动方法，并且本发明不限于某一种驱动方法。例如，电磁驱动方法和电动驱动方法可作为自动复位单元260的驱动方法，也可使用在韩国专利第0718530号中公开的自动复位方法。

自动复位单元260的驱动操作可由连接在漏电信号生成部230(230a或230b)和自动复位单元260之间的控制器250来控制。4位微型控制器单元(MCU)或者如中央处理单元(CPU)的处理器可用作控制器250。

控制器250操作如下：当发生漏电时，漏电信号生成部230(230a或230b)生成漏电信号S1或S2，然后将漏电信号S1或S2传送到控制器250。这时，控制器250并不操作自动复位单元260而是保持探测漏电状态。另一方面，当漏电信号S1或S2不再输入到控制器250时，控制器250确定它为漏电结束状态并且操作自动复位单元260来解除漏电断路状态。

测试部270(270a或270b)可布置在漏电控制部240和泄漏电流探测部220(220a或220b)之间。测试部270(270a或270b)通过由漏电控制部240接通或断开来操作泄漏电流探测部220(220a或220b)。

测试部270(270a或270b)可包括：第四电阻R7或R9；开关装置RL1或RL2，如继电器；第二晶体管Q3或Q4；以及第五电阻R8或R10。漏电控制部240以预先设定的周期或期望的时间交替地生成测试信号S3和S4，以便启动泄漏电流探测部220(220a或220b)的探测操作，从而将泄漏电流探测部220(220a或220b)所使用的负载调节到期望的水平。

图5的控制器250使用的附图标记S5和S6分别表示漏电探测信号和输出电源信号。尽管在图5中未示出，但漏电探测信号S5由断路器部210(210a或210b)生成，输出电源信号由施加到控制器250的电源生成。自动复位单元260电连接到断路器部210a和210b。漏电控制部240电连接到测试部270a和270b。

如上所述，根据本发明的实施例ELCB 100和ELCB 200在一对输入端和输出端之间同时切断各自施加的两个电源。由于回流到负载侧的泄漏电流会流动到正输出端的一侧或负输出端的一侧，对本领域的技术人员来说，泄漏电流探测部、漏电信号生成部和测试部被布置在每个输入端和每个输出端之间是显而易见的。

如上所述，根据本发明的ELCB使用发光装置来指示从地线回流的泄漏电流的发生，从而可快速和准确地确定泄漏电流或漏电是否发生。

当自动复位装置被用在本发明的ELCB中，可确定漏电状态是否被解除，以便在漏电状态被解除后ELCB立即复位。因此，可实现智能的ELCB，该ELCB可有效地向负载提供电源，而无需数十次或百次地被强制地复位。