專利名稱：電絕緣電流測(cè)量設(shè)備、電子觸發(fā)器和包括這種設(shè)備的斷路器的制作方法
電絕緣電流測(cè)量設(shè)備、電子觸發(fā)器和包括這種設(shè)備的斷路器
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及具有電絕緣的電流測(cè)量設(shè)備，包括
-至少一個(gè)電子分流器，被設(shè)計(jì)使將要測(cè)量的電流流過后者，
-至少一個(gè)輸入信號(hào)輸入端，被連接到所述分流器以接收代表電流的信號(hào)，
-輸出信號(hào)的輸出端，表示代表電流的所述輸入信號(hào)，和
-信號(hào)傳送裝置，具有接收輸入信號(hào)和提供所述輸出信號(hào)的電絕緣，
所述傳送裝置包括
-至少一個(gè)信號(hào)變壓器，具有接收代表所述輸入信號(hào)的原始信號(hào)的至 少一個(gè)初級(jí)繞組，
-開關(guān)裝置，切換輸入信號(hào)并且將代表所述輸入信號(hào)的所述原始信號(hào) 提供給所述初級(jí)繞組，和
-該開關(guān)裝置的控制裝置，包括控制信號(hào)輸入端，在切換周期期間 接收控制信號(hào)；和輸出端，與控制信號(hào)輸入端電隔離，并且連接到所述 開關(guān)裝置以在所述切換周期期間命令原始信號(hào)切換。 本發(fā)明還涉及一種電子脫扣單元和包括一個(gè)這種電流測(cè)量設(shè)備的斷路 器。 '
技術(shù)現(xiàn)狀
具有電絕緣的已知電流測(cè)量設(shè)備通常是以變流器實(shí)現(xiàn)的。但是，當(dāng)要測(cè) 量的電流或者是AC或者DC的時(shí)候，可以使用連接到分流器的耦合設(shè)備。 具有電絕緣的這樣已知耦合設(shè)備通常是以用于處理輸入信號(hào)SI的第一部分1 和用于處理輸出信號(hào)SO的第二部分2實(shí)現(xiàn)的。已知的設(shè)備的示意圖在圖1 中表示。第一輸入信號(hào)部分1通常包括信號(hào)放大器3和調(diào)制器4，以傳送輸 入信號(hào)的變換值或者數(shù)字值。該調(diào)制器4通常連接到變壓器5或者其它的耦 合器，以將第一部分1與第二信號(hào)處理部分2隔離。在第二部分2中，該信 號(hào)在電路6中被處理和重建以處理為輸出信號(hào)SO。在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中， 接收輸入信號(hào)的第一部分1需要電力供應(yīng)電路7,用于放大器和調(diào)制器能夠工作。在現(xiàn)有技術(shù)布局中，第一主電源8對(duì)輸出信號(hào)處理電路6和包括斬波 器9和電源變壓器10的電功率轉(zhuǎn)換電路以及電路7供電，以對(duì)整個(gè)第一部分 l提供電能。
在其它的布局中，可以是兩個(gè)獨(dú)立的電源，以向第一部分和第二部分分 別地供電。
需要輔助電源電路的具有電絕緣的已知的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的測(cè)量電流測(cè)量 設(shè)備很難結(jié)合在測(cè)量處理電路或者很小尺寸的裝備單元中。另外，這樣的設(shè) 備還具有耗費(fèi)電能的缺點(diǎn)，從而使它們不適宜非常低消耗的應(yīng)用。尤其是， 它們不能容易地集成在模塊化的電子斷路器中。
如在文獻(xiàn)GB1585889和US2003/0076086中表示的，某些設(shè)備包括接收切 換的電流測(cè)量信號(hào)的變壓器。但是，在文獻(xiàn)US2003/0076086中，該信號(hào)切 換控制裝置是光電部件，其不適宜具有很大熱應(yīng)力的工業(yè)應(yīng)用。尤其是， 這些部件具有當(dāng)溫度增加的時(shí)候極大地降低的效率和速度特性。這些高的工作 溫度尤其存在于電氣設(shè)備之中，諸如電子脫扣設(shè)備和電子斷路器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有電絕緣的電流測(cè)量設(shè)備，其不需要對(duì)處理輸 入信號(hào)的部分供電，并且其能夠隨著很大的溫度擺動(dòng)正常地工作，以及一種電 子脫扣單元和包括這種設(shè)備的斷路器。
在按照本發(fā)明具有電絕緣的電流測(cè)量設(shè)備中，該開關(guān)裝置的所述控制裝置 包括利用電》茲感應(yīng)和/或利用電容連接的耦合裝置。
所述信號(hào)變壓器包括連接到檢測(cè)裝置以接收切換的次級(jí)輸出信號(hào)和提 供代表輸入信號(hào)的輸出信號(hào)的輸出繞組。
在第一供選擇的實(shí)施例中，輸入信號(hào)切換是單向的。在第二供選擇的實(shí)施 例中，輸入信號(hào)切換是雙向或者交變的。
在第一特定實(shí)施例中，該信號(hào)變壓器(14)包括以反向繞線方向連接的兩個(gè) 初級(jí)繞組，每個(gè)繞組的第一端連接到繞組的公共點(diǎn)以接收信號(hào)輸入，和繞組的 第二端連接到第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置，以切換并將輸入信號(hào)交替地引導(dǎo) 到第一和第二繞組上。
該開關(guān)裝置最好是在切換開始和結(jié)束時(shí)借助于命令交疊將輸入信號(hào)切 換到初級(jí)繞組上。在第二特定的實(shí)施例中，該信號(hào)變壓器包括連接到開關(guān)裝置的初級(jí)繞 組，開關(guān)裝置包括以具有兩個(gè)分支的橋路形式連接的四個(gè)電子開關(guān)，橋路 的外部線路連接到分流器以接收輸入信號(hào)，并且橋路的內(nèi)部分支連接到所述信 號(hào)變壓器的所述初級(jí)繞組，所述橋路形式的開關(guān)被以與施加于所述信號(hào)變壓器 的初級(jí)繞組的原始信號(hào)相反的方向的交叉方式交替地命令。
在第三個(gè)特定的實(shí)施例中，輸入信號(hào)被施加于由串聯(lián)連接的兩個(gè)測(cè)量電 阻器的橋路形成的分流器，測(cè)量電阻器的公共點(diǎn)連接到信號(hào)變壓器的初級(jí)繞組 的第 一端，信號(hào)變壓器的所述初級(jí)繞組的第二端連接到具有開關(guān)裝置的兩個(gè)開 關(guān)的切換橋路的公用中心部分，所述橋路的開關(guān)的外部線路連接到與電阻器橋 路的公共點(diǎn)相對(duì)的外部部分，兩個(gè)開關(guān)以與施加于所述信號(hào)變壓器的初級(jí)繞 組的原始信號(hào)相反的方向交替地工作。
該檢測(cè)裝置最好是由用于過濾切換的輸出信號(hào)的裝置組成。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該檢測(cè)裝置包括與開關(guān)裝置的控制同步的同步檢 測(cè)裝置以重新構(gòu)成代表所述輸入信號(hào)的輸出信號(hào)。
有利地，該信號(hào)變壓器包括
-至少第 一初級(jí)繞組，以接收代表在第一分流器中流動(dòng)的電流的第一輸入 信號(hào)，和至少第一開關(guān)裝置，以切換所述第一輸入信號(hào)，
-至少第二初級(jí)繞組，以接收代表在第二分流器中流動(dòng)的電流的第二 輸入信號(hào)，和至少第二開關(guān)裝置，以切換所述第二輸入信號(hào)，所述第二 分流器與所述第一分流器電分離，和
-至少一個(gè)次級(jí)繞組，以提供代表所述第一輸入信號(hào)或者所述第二輸入信 號(hào)的信號(hào)。
有利地，該電流測(cè)量設(shè)備包括處理裝置
-選擇所述第一開關(guān)裝置的第一控制裝置以提供代表所述第一輸入信 號(hào)的輸出信號(hào)，或者
-選擇所述第二開關(guān)裝置的第二控制裝置以提供代表所述第二輸入信號(hào) 的輸出信號(hào)。
最好是，該處理裝置順序地命令控制裝置的選擇 順序地提供代表每個(gè) 輸入信號(hào)的多路復(fù)用的輸出信號(hào)。
有利地，該處理裝置同時(shí)命令控制裝置以提供代表輸入信號(hào)總和的輸出 信號(hào)。最好是，該處理裝置包括信號(hào)采樣裝置，以對(duì)代表多路復(fù)用的次級(jí)信號(hào) 的輸出信號(hào)采樣，并且提供代表每個(gè)輸入信號(hào)的值，采樣是與控制裝置的選 擇同步的。
最好是，采樣是在跟隨閉合開關(guān)裝置的控制脈沖的起動(dòng)的預(yù)置時(shí)間延遲之 后執(zhí)行的。
最好是，該處理裝置在短持續(xù)時(shí)間期間激活命令控制裝置，并且在長(zhǎng)持 續(xù)時(shí)間期間停止命令控制裝置。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該開關(guān)裝置的所述控制裝置包括至少一個(gè)控制變 壓器，該控制變壓器具有接收控制信號(hào)的初級(jí)繞組和控制開關(guān)裝置的次級(jí)繞 組。
最好是，該控制裝置的至少一個(gè)控制變壓器是一種空氣絕緣的變壓
器，該空氣絕緣的變壓器在電路支撐(support)的第一表面上具有初級(jí)繞 組，和在所述電路支撐的第二表面上具有次級(jí)繞組。
最好是，該電路支撐由聚酰亞胺材料組成。有利地，該電路支撐具有構(gòu) 成在3和80 pm之間的厚度。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該測(cè)量變壓器是一種空氣絕緣的變壓器，該空氣絕 緣的變壓器在電路支撐的第一表面上具有至少一個(gè)初級(jí)繞組，和在所述電路 支撐的第二表面上具有次級(jí)繞組。
有利地，該電路支撐由聚酰亞胺材料組成，并且具有構(gòu)成在3和80 pm 之間的厚度。
在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)控制變壓器和至少一個(gè)測(cè)量變壓器放 置在相同的絕緣支撐上，該相同的絕緣支撐在所述電路支撐的每側(cè)上具有繞 組。
有利地，該電路支撐由聚酰亞胺材料組成，并且具有構(gòu)成在3和80 pm 之間的厚度。
在另 一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)裝置的所述控制裝置包括至少兩個(gè)電容耦合 電容器，該電容耦合電容器每個(gè)具有接收控制信號(hào)的第一電極和命令開關(guān)裝 置的第二電極。
有利地，電路支撐由聚酰亞胺材料組成，并且具有構(gòu)成在3和80 iam之 間的厚度，所述電路支撐在第一表面上具有所述兩個(gè)耦合電容器的第一電極 和在第二表面上具有所述兩個(gè)耦合電容器的第二電極。在另一個(gè)實(shí)施例中，該測(cè)量設(shè)備包括開關(guān)裝置的控制裝置，并且該開關(guān)
裝置被聚集在MEMS類型的電石茲微型組件中。 一種按照本發(fā)明的電子脫扣單元，包括 -電流測(cè)量設(shè)備，
-用于處理保護(hù)功能的處理單元，連接到電流測(cè)量設(shè)備以接收代表電流 的至少一個(gè)信號(hào)，
-按照所述至少一個(gè)電流信號(hào)提供脫扣信號(hào)的脫扣輸出端，包括至少以上定 義的電流測(cè)量設(shè)備，包括用于流動(dòng)將要測(cè)量的電流的至少 一 個(gè)電子分流器 (shunt),提供給處理單元的電流信號(hào)由保護(hù)功能處理以提供脫扣信號(hào)。
一種按照本發(fā)明的電子斷路器，包括
-電觸點(diǎn)，
-命令開啟所述電觸點(diǎn)的操作機(jī)構(gòu)， -與所述電觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電流測(cè)量設(shè)備，
-用于處理保護(hù)功能的處理單元，連接到電流測(cè)量設(shè)備以接收代表電流 的至少一個(gè)信號(hào)，
-按照所述至少一個(gè)電流信號(hào)提供開啟電觸點(diǎn)的脫扣信號(hào)的脫扣輸出端， 包括至少以上定義的電流測(cè)量設(shè)備，包括-用于流動(dòng)將要測(cè)量的電流的
至少一個(gè)電子分流器，提供給處理單元的電流信號(hào)由保護(hù)功能處理以提供
開啟電觸點(diǎn)的所述脫扣信號(hào)。


從下面僅僅作為非限制性的例子給出并且在伴隨的附圖中表示的本發(fā) 明的特定的實(shí)施例的描述中，其它的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將變得更加明顯地清晰可 見，其中
圖1表示按照技術(shù)現(xiàn)狀具有電絕緣的電流測(cè)量設(shè)備的示意圖； 圖2表示按照本發(fā)明第 一實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的示意圖； 圖3表示按照?qǐng)D2具有通過晶體管切換控制的設(shè)備的示意圖； 圖4表示按照本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例具有反轉(zhuǎn)類型切換的電流測(cè)量設(shè)備的 第一示意圖5A至5G表示在按照?qǐng)D4的實(shí)施例的設(shè)備中的 號(hào)的時(shí)序圖； 圖6和7表示按照本發(fā)明實(shí)施例具有反轉(zhuǎn)類型切換的電流測(cè)量設(shè)備的供選擇的實(shí)施例；
圖8A至8C表示按照具有雙向切換的本發(fā)明的實(shí)施例在電流測(cè)量設(shè)備 中的信號(hào)圖9表示按照?qǐng)D7的示意圖的本發(fā)明的實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的實(shí)施
例；
圖10表示按照具有在公用信號(hào)變壓器上輸入信號(hào)多路復(fù)用的本發(fā)明 實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的第 一 示意圖11表示按照具有在公用信號(hào)變壓器上輸入信號(hào)多路復(fù)用的本發(fā)明實(shí) 施例的電流測(cè)量設(shè)備的第二示意圖12A至12G表示在圖11的設(shè)備中的信號(hào)圖13表示示出測(cè)量采樣獲取周期的流程圖14表示包括按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量設(shè)備的電子裝備單元的示 意圖15以印刷的形式表示在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的控制 裝置中使用的脈沖變壓器；
圖16以印刷的形式表示一組在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備中 使用的脈沖變壓器和測(cè)量變壓器；
園17和18示出按照多個(gè)實(shí)施例的設(shè)備的供選擇的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖2表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的示意圖。具有電絕緣 的電流測(cè)量設(shè)備包括輸入信號(hào)SI的至少一個(gè)輸入端11，連接到電子分流器40 用于測(cè)量電流IP。該設(shè)^~還包括代表所述輸入信號(hào)的輸出信號(hào)SO的輸出端 12;和具有電絕緣的信號(hào)傳送裝置13，接收輸入信號(hào)并提供所述輸出信號(hào)。該 傳送裝置包括具有至少一個(gè)初級(jí)繞組15的至少一個(gè)信號(hào)變壓器14，以接收代表 所述輸入信號(hào)SI的原始信號(hào)SP。該輸入信號(hào)是通過由控制開關(guān)表示的開關(guān)裝置 16切換的，以將代表所述輸入信號(hào)SI的所述原始信號(hào)SP提供給所述初級(jí)繞組 15。開關(guān)裝置16是由包4舌接收控制信號(hào)SC的控制信號(hào)輸入端18的控制裝置 17命令的。該控制裝置的輸出端20與控制信號(hào)輸入端18電隔離，并且連接到 所述開關(guān)裝置16,以便以切換頻率命令原始信號(hào)切換。
在圖2中，該信號(hào)SI是由電子開關(guān)16以高的切換頻率切換的，以在信號(hào)變壓器14的初級(jí)繞組15上提供切換的信號(hào)SP。所述信號(hào)變壓器14包括連接 到檢測(cè)裝置23的輸出繞組21 ，檢測(cè)裝置23接收切換的次級(jí)輸出信號(hào)SD,并且 提供代表輸入信號(hào)SI的輸出信號(hào)SO。在信號(hào)變壓器的次級(jí)繞組21中引起的次 級(jí)信號(hào)SD然后被處理以提供輸出信號(hào)SO。處理可以包括在放大器22中放大， 繼之以在輸出信號(hào)處理模塊23中檢測(cè)和濾波。檢測(cè)可以通過單個(gè)交變整流、 通過包絡(luò)檢測(cè)或者通過同步整流來執(zhí)行。
開關(guān)裝置的控制信號(hào)SC最好是由設(shè)置在第二信號(hào)處理部分2中的切換 信號(hào)發(fā)生器24提供。處理模塊23和控制信號(hào)發(fā)生器24最好是i殳置在相同的 處理單元25中，并且由相同的電源電路26提供。這個(gè)電源電路26還可以 為放大器22供電。該控制信號(hào)被施加于隔離的控制裝置的脈沖變壓器27。 該控制裝置的輸出端可以包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路28,該信號(hào)條件電路28例如包 括適用于開關(guān)裝置16的二極管29和電容器30。
圖3示出按照具有借助于場(chǎng)效應(yīng)晶體管31的切換控制的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施 例的設(shè)備的布置圖，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管31具有反向連接的內(nèi)部二極管32。這 些晶體管以相反的方向串聯(lián)連接，即，它們的源極連接在一起，并且起用于 由脈沖變壓器27提供的控制信號(hào)的基準(zhǔn)的作用，并且它們的控制電極連接 在一起，以經(jīng)由調(diào)節(jié)器28接收該變壓器27的所述控制信號(hào)。無論該輸入信 號(hào)的方向或者極性，兩個(gè)晶體管被導(dǎo)通。如果沒有提供控制信號(hào)，兩個(gè)晶體 管被截止，并且取決于輸入信號(hào)的方向或者極性，僅僅兩個(gè)二極管的一個(gè)阻止 該輸入信號(hào)。借助于這樣的布局，無論輸入信號(hào)(其可以是AC或者DC )的 極性和電平，該設(shè)備工作。在圖3的示意圖中，測(cè)量或者負(fù)載電阻器40連接 在該設(shè)備的輸入端上以產(chǎn)生輸入信號(hào)SI。如果電阻器40是一個(gè)電子分流器， 則信號(hào)SI是電流測(cè)量信號(hào)。
如果輸入信號(hào)具有非常低的電壓，例如小于0.6伏特，單個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體 管31可以是足夠的。在這個(gè)區(qū)域，該晶體管雙向地工作，并且相關(guān)的二極管 沒有被以正向偏壓導(dǎo)通。
對(duì)于電流測(cè)量，信號(hào)變壓器14的輸入阻抗最好是非常低的。初級(jí)繞組 15因而包括少量的匝數(shù)。
通過在順序的控制順序上以相同的極性切換輸入信號(hào)，并且還將具有相同 極性的輸入信號(hào)施加于信號(hào)變壓器的初級(jí)繞組，該電流測(cè)量設(shè)備可以以單向輸 入信號(hào)的切換才莫式工作。為了改善信號(hào)變壓器14的操作，該輸入信號(hào)的切換有利地可以是雙向 的。在這種情況下，該輸入信號(hào)被以每個(gè)命令順序切換和反轉(zhuǎn)，以在信號(hào)變壓 器14的初級(jí)感應(yīng)電路上提供具有反向順序感應(yīng)方向的原始信號(hào)。因此，該信 號(hào)變壓器的磁耦合電路在一個(gè)方向被磁化，然后按照該控制命令在另一個(gè)方 向消磁和重新磁化，以控制所述磁路的剩磁，并且改善在變壓器14的初級(jí)和 次級(jí)之間信號(hào)傳送的效率。
圖4表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例具有雙向轉(zhuǎn)換開關(guān)的電流測(cè)量設(shè)備的第 一示意圖。在這種情況下，信號(hào)變壓器14包括兩個(gè)初級(jí)繞組15A和15B以相 反的繞線方向相連接，每個(gè)繞組的第一端連接到繞組的公共點(diǎn)以接收輸入信號(hào) 輸入，第二繞組端連接到第一開關(guān)裝置16A和第二開關(guān)裝置16B,以切換和將 輸入信號(hào)SI交替地引導(dǎo)到第一和第二繞組上。最好是，為了改善變壓器14的 磁路的操作，該開關(guān)裝置在切換開始和結(jié)束時(shí)以命令交疊將信號(hào)切換到初級(jí)繞 組上。信號(hào)發(fā)生器24對(duì)開關(guān)裝置16A和16B提供由控制開關(guān)代表的控制信號(hào)。 發(fā)生器24還將第一同步信號(hào)SY提供給處理模塊23以執(zhí)行輸出信號(hào)的同步檢 測(cè)。取決于在初級(jí)繞組上信號(hào)的方向，該輸出信號(hào)事實(shí)上可以是正或者負(fù)的。 同步檢測(cè)允許具有代表輸入信號(hào)極性的信號(hào)極性。發(fā)生器24還可以提供或者 接收第二同步信號(hào)，以隨著信號(hào)采樣器工作。該發(fā)生器、同步檢測(cè)器和采樣器 可以形成為相同的電路的一部分。
圖5A至5G表示在按照?qǐng)D4的實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備中信號(hào)的時(shí)序圖。 在圖5A中，曲線41示出輸入信號(hào)SI。在這個(gè)圖中，輸入信號(hào)SI是DC并且 是正極性。圖5B示出代表開關(guān)裝置切換16A的控制的曲線42。圖5C示出代 表開關(guān)裝置切換16B的控制的曲線43。圖5D示出代表在信號(hào)變壓器14的 第一初級(jí)繞組15A中的電流I15A的曲線44。圖5E示出代表在信號(hào)變壓器 14的第二初級(jí)繞組15B中的電流I15B的曲線45。圖5F示出代表與在以反向 控制的信號(hào)變壓器14的兩個(gè)初級(jí)繞組15A和15B中流動(dòng)的電流I15A和I15B 相對(duì)應(yīng)的電流合成I15Y曲線46。圖5G示出代表在信號(hào)變壓器14的次級(jí)繞組 21上的輸出信號(hào)SD的曲線47。 在時(shí)間tl，命令閉合開關(guān)16A，而開關(guān)16B剛好被開啟。繞組15A接收 輸入信號(hào)SI。它產(chǎn)生電流I15A和增加的^茲感應(yīng)115。這個(gè)感應(yīng)在變壓器次 級(jí)繞組21上產(chǎn)生輸出信號(hào)，其等于磁通量的衍生物，因此，正極性信號(hào)SD。 在時(shí)間t2上，命令閉合開關(guān)16B，而命令開啟開關(guān)16A。電流I15B在繞組15B中流動(dòng)。電流II5A被消除。因?yàn)槔@組15B以與繞組15A相反的方向繞 制，由115代表的結(jié)果磁感應(yīng)降低。在變壓器次級(jí)上的信號(hào)SD變?yōu)樨?fù)的。交 替切換開關(guān)16A和16B在變壓器14沒有任何間斷地引起磁感應(yīng)，并且從而產(chǎn) 生具有零DC分量的AC信號(hào)SD。
借助于這樣的設(shè)備，在初級(jí)繞組中的感應(yīng)電流永不中斷，并且由于在初 級(jí)繞組中的切換，沒有在次級(jí)輸出信號(hào)SD中引起干擾。該輸出信號(hào)SD可以 被整流以提供與原始信號(hào)有相同符號(hào)的信號(hào)。切換周期TC可以限定在開關(guān) 16的接通開始和接通結(jié)束之間，例如，在時(shí)間tl和t2之間。
圖6表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例具有雙向轉(zhuǎn)換開關(guān)的電流測(cè)量設(shè)備的第 二示意圖。在這種情況下，信號(hào)變壓器14包括連接到開關(guān)裝置16的初級(jí)繞 組15,開關(guān)裝置16包括以具有兩個(gè)支路50和51的橋路形式連接的四個(gè)電 子開關(guān)16A1、 16A2和16Bl、 16B2。在這個(gè)布局中，該橋路的外部線路才妄 收輸入信號(hào)SI，并且該橋路的支路的內(nèi)部部分53連接到信號(hào)變壓器14的所 述初級(jí)繞組15。所述開關(guān)16Al、 16A2和16B1、 16B2以橋路形式被以與施 加于所述信號(hào)變壓器14的初級(jí)繞組15的原始信號(hào)SP相反的方向的交叉方 式交替地命令。交叉連接的開關(guān)16A1和16A2被同時(shí)命令以在第一方向施加 該輸入信號(hào)，并且交叉連接的開關(guān)16B1和16B2被同時(shí)命令以在第二方向施 加該輸入信號(hào)。電阻器40可以是測(cè)量電阻器，或者用于測(cè)量電流信號(hào)的電子 分流器。
圖7表示按照本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例具有雙向轉(zhuǎn)換開關(guān)的電流測(cè)量設(shè)備的第 三示意圖。在這種情況下，輸入信號(hào)SI被施加于串聯(lián)連接的兩個(gè)測(cè)量電阻器 40A和40B的橋路。測(cè)量電阻器的公共點(diǎn)54連接到信號(hào)變壓器14的初級(jí) 繞組15的第一端，并且該信號(hào)變壓器的所述初級(jí)繞組的第二端連接到具有 開關(guān)裝置的兩個(gè)開關(guān)16A和16B的切換橋路的公用中心部分55。所述橋路 的開關(guān)的外部線路57和58連接在與電阻器橋路的公共點(diǎn)54相對(duì)的外部 部分59和60上。兩個(gè)開關(guān)16A和16B以與施加于所述信號(hào)變壓器14的初 級(jí)繞組15的原始信號(hào)SP相反的方向交替地工作。當(dāng)開關(guān)16A被閉合并且開 關(guān)16B開啟的時(shí)候，在電阻器40A中流動(dòng)的、并且具有第一符號(hào)(例如正 極性)的信號(hào)SI的一部分SIA被施加于繞組15。然后，對(duì)于后續(xù)的切換命 令，開關(guān)16B被閉合并且開關(guān)16A被開啟。在這種情況下，呈現(xiàn)在測(cè)量電阻 器40B上的、并且具有與第一符號(hào)相反的第二負(fù)符號(hào)的信號(hào)SI的一部分SIB被施加于變壓器初級(jí)繞組15。當(dāng)該信號(hào)基準(zhǔn)是在公共點(diǎn)54上時(shí)，在電阻器 40B上的信號(hào)具有與在電阻器40A上的信號(hào)相反的極性。
圖8A至8C表示在按照具有雙向切換的本發(fā)明實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備中信 號(hào)的曲線。在圖8A中，曲線65示出正弦波形的AC輸入信號(hào)SI。在圖8B中， 曲線66示出在具有雙向原始信號(hào)SP控制的信號(hào)變壓器的次級(jí)上提供的信號(hào) SD。在圖8C中，曲線67示出被處理的輸出信號(hào)SO,以便重新構(gòu)成代表輸入 信號(hào)的正弦波信號(hào)。該處理裝置通過以同步方式整流該信號(hào)，例如借助于電子 開關(guān)的橋路，或者具有編程的采樣和處理的電子電路來檢測(cè)雙向的信號(hào)。該檢 測(cè)裝置因此包括用于過濾切換的輸出信號(hào)的裝置和/或與開關(guān)裝置的控制同步 的同步檢測(cè)裝置，以重新構(gòu)成代表所述輸入信號(hào)的輸出信號(hào)。
為了限制設(shè)備的電子消耗，處理裝置25可以在短持續(xù)時(shí)間期間激活控制 裝置的命令，并且在更長(zhǎng)的不活動(dòng)周期期間停止命令該控制裝置。例如，在 圖6的示意圖中，在第一周期期間，交叉連接的開關(guān)16A1和16A2被命令，然 后在第二周期期間，開關(guān)16B1和16B2被命令，而開關(guān)16A1和16A2被停止。 最后，對(duì)于所有開關(guān)，在第三周期期間，控制被停止。最好是，第一和第二周期 比第三周期更短。該周期可以在預(yù)置周期或者工作周期方面是常規(guī)的，或者可以
按照處理裝置的需求隨4;u也使用。
圖9表示按照?qǐng)D7的示意圖的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的實(shí)施 例。在這個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量電阻器40是用于測(cè)量電流的電子分流器。輸出信號(hào) SO因而代表在所述分流器中流動(dòng)的電流。該分流器包括分隔在中點(diǎn)的每側(cè)上的 第一部分40A和第二部分40B的中點(diǎn)54。該分流器包括用于測(cè)量流量的電源 連接墊片和三個(gè)測(cè)量引線。公用連接72連接到該分流器的點(diǎn)54,第一外部連 接73連接到與第一部分40A相同的側(cè)，并且第二外部連接74連接到與第二部 分40B相同的側(cè)。該開關(guān)裝置，諸如電子開關(guān)16A和16B以及其他附帶的部 件，諸如調(diào)節(jié)電路28被以要測(cè)量的電路的電勢(shì)安排在第一印制電路80上。這 個(gè)電路80容納與該分流器的引線，和與信號(hào)變壓器14的初級(jí)繞組的引線，以 及與控制裝置17的脈沖變壓器27A和27B的引線。第二印制電路81支撐處理 單元25的電路，諸如檢測(cè)和處理電路23以及控制信號(hào)發(fā)生器24。在印制電 路81上的電子電路處于不同的電位，并且相對(duì)于設(shè)置在印制電路80上的電子 電路電子地和通電地切換。印制電路81在一側(cè)上具有與信號(hào)變壓器14和脈沖 變壓器27A和27B的引線，以及在另一側(cè)上具有與電源82的輸入端P,信號(hào)SO的輸出端83和公共接地OV輸入端84的引線。
為了測(cè)量若干電壓或者電流信號(hào)，可以并行使用如上所述的若干設(shè)備。但 是，尤其是，本發(fā)明的實(shí)施例，該信號(hào)變壓器形成多路復(fù)用單元的一部分。
圖IO表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在公用信號(hào)變壓器14上具有輸入信號(hào)多 路復(fù)用的電流測(cè)量設(shè)備的第一示意圖。信號(hào)變壓器14包括接收第一輸入信號(hào) SI1的至少第一初級(jí)繞組151,和切換所述第一輸入信號(hào)SI1的至少第一開關(guān)裝 置161,以及接收第二輸入信號(hào)SI2的至少第二初級(jí)繞組152,和切換所述第二 輸入信號(hào)SI2的至少第二開關(guān)裝置162,以及提供代表所述第一輸入信號(hào)SI1或 者所述第二輸/v信號(hào)SI2的次級(jí)信號(hào)SD的至少一個(gè)次級(jí)繞組21。
處理單元25選擇所述第一開關(guān)裝置161的第一控制裝置271，以提供代表 所述第一輸入信號(hào)SI1的輸出信號(hào)SO,或者選擇第二開關(guān)裝置162的第二控制 裝置272,以提供代表所述第二輸入信號(hào)S12的輸出信號(hào)S0。因此，關(guān)于信號(hào) 變壓器的次級(jí)繞組21的信號(hào)SD，可以或者是代表第一輸入信號(hào)的信號(hào)，或者代 表第二輸入信號(hào)的信號(hào)，或者按照開關(guān)裝置的開關(guān)控制代表輸入信號(hào)組合的信
圖11表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在公用信號(hào)變壓器14上具有輸入信號(hào) SIl、 SI2、 SI3、 SI4的多路復(fù)用的電流測(cè)量設(shè)備的第二示意圖。四個(gè)信號(hào)SI1至 SI4可以在測(cè)量電阻器401、 402、 403或者404上產(chǎn)生，然后分別;也由開關(guān)裝置 161、 162、 163和164切換，并且分別地由控制裝置271、 272、 273和274的 脈沖變壓器控制。在該示t圖中，開關(guān)裝置274僅僅完全地表示在一個(gè)部分中， 而其它的是由模塊在兩個(gè)部分中表示以減輕圖示。該輸入信號(hào)的切換允許原始 信號(hào)SP1、 SP2、 SP3和SP4提供給信號(hào)變壓器14的初級(jí)繞組151、 152、 153 和154。電鍍或者電絕緣是由虛線86表示的。次級(jí)信號(hào)SD被施加于具有可調(diào) 整放大參數(shù)的放大器22。來自該放大器的輸出信號(hào)在被施加于處理單元25之 前由低通濾波器87濾波。處理單元25包括信號(hào)采樣器88，以采樣代表多路復(fù) 用的次級(jí)信號(hào)的信號(hào)，并且提供代表每個(gè)輸入信號(hào)的值，采樣是與控制裝置的 選擇同步的。放大器22和采樣器88是由基準(zhǔn)電路89引用的。設(shè)置在處理單 元中的纟敫控制器或者^:處理器允許控制被提供的開關(guān)裝置的信號(hào)，并且執(zhí)行用 于同步檢測(cè)目的的采樣的同步。接收信號(hào)SD采樣的微處理器90將不同的值分 解為若干輸出信號(hào)SOl、 S02、 S03和S04，每個(gè)分別地代表輸入信號(hào)SIl、 SI2、 SI3和SI4。該處理裝置最好是順序地命令控制裝置的選擇以順序地提供代表每個(gè)輸入
信號(hào)SI1至SI4的多路復(fù)用的輸出信號(hào)SO。有利地，該處理裝置可以同時(shí)命令 控制裝置來提供代表輸入信號(hào)總和的輸出信號(hào)SO。
借助于諸如在圖11的示意圖中的那個(gè)的布局，該電流測(cè)量i殳備可以是在四 極斷路器中使用的電子脫扣單元，該四極斷路器接收代表來自三相和中線的信 號(hào)。測(cè)量電阻器401、 402、 403或者404因而是電流測(cè)量分流器。在接地^床護(hù) 的情況下，同時(shí)控制四個(gè)通道可以提供代表差動(dòng)電流的信號(hào)SO。
在另一個(gè)實(shí)施例中，由處理器進(jìn)行四個(gè)通道的同時(shí)的數(shù)字處理可以提供^f戈表 差動(dòng)電流或者輸入信號(hào)總和的信號(hào)SO。
圖12A至12G表示在圖11的設(shè)備中的信號(hào)的曲線。不同的開關(guān)裝置161 至164的狀態(tài)在圖12A的曲線91至94上表示。狀態(tài)l對(duì)應(yīng)于相應(yīng)開關(guān)的閉 合狀態(tài)，并且狀態(tài)O對(duì)應(yīng)于開啟狀態(tài)。圖12B示出代表輸入信號(hào)SI1例子的曲 線95。圖12C示出代表輸入信號(hào)SI2例子的曲線96。圖12D示出代表輸入信 號(hào)SI3例子的曲線97。圖12E示出代表輸入信號(hào)SI4例子的曲線98。圖12F示 出代表次級(jí)信號(hào)SD例子的曲線99。圖12G示出次級(jí)信號(hào)的采才羊，以將信號(hào)SD 分解為代表四個(gè)輸出信號(hào)SIl、 SI2、 SI3和SI4的四個(gè)輸出信號(hào)SOl、 S02、 S03 和S04。
在時(shí)間tl,開關(guān)161被閉合，并且次級(jí)信號(hào)SD變?yōu)榇磔斎胄盘?hào)SIl。在 使能變壓器14操作的時(shí)間延遲D被穩(wěn)定之后，在時(shí)間t2，信號(hào)SD被采樣以具 有代表信號(hào)SIl的輸出信號(hào)SOl。在開關(guān)161控制的結(jié)尾，在時(shí)間t3,在變壓 器初級(jí)繞組上沒有任何信號(hào)，并且該次級(jí)信號(hào)變?yōu)榱阒?。在時(shí)間t4，開關(guān)162 被閉合，并且次級(jí)信號(hào)SD變?yōu)榇磔斎胄盘?hào)SI2。在用于變壓器14操作的時(shí)間 延遲D被穩(wěn)定之后，在時(shí)間t5,信號(hào)SD被采樣以具有代表信號(hào)SI2的輸出信號(hào) S02。在時(shí)間t6,開關(guān)162的控制被終止。然后，在時(shí)間t7，開關(guān)163 #1閉 合，并且次級(jí)信號(hào)SD變?yōu)榇磔斎胄盘?hào)SI3。在用于變壓器14操作的時(shí)間 延遲D被穩(wěn)定之后，在時(shí)間t8，信號(hào)SD被采樣以具有代表信號(hào)SI3的輸出 信號(hào)S03。在時(shí)間t9，開關(guān)163的控制被終止。最后，在時(shí)間t10，開關(guān)164 被閉合，并且次級(jí)信號(hào)SD變?yōu)榇磔斎胄盘?hào)SI4。在用于變壓器14操作的時(shí) 間延遲D被穩(wěn)定之后，在時(shí)間tll，信號(hào)SD被采樣以具有代表信號(hào)SI4的輸出 信號(hào)S04。在時(shí)間tl2，開關(guān)164的控制#1終止。在時(shí)間tl3,通過閉合開關(guān) 161,該周期重新開始，并且在時(shí)間tl4采樣SD以提供S01。時(shí)間延遲D對(duì)應(yīng)于在在來自信號(hào)變壓器14的輸出上采樣次級(jí)信號(hào)SD和閉合開關(guān)的開始之間 的等待時(shí)間。
圖13表示示出測(cè)量采樣獲取周期的流程圖。在步驟100,該處理單元選 擇要測(cè)量的通道。然后，在步驟101，該開關(guān)裝置的電子開關(guān)被閉合。然后， 在用于變壓器操作的時(shí)間延遲D被穩(wěn)定，尤其是，在步驟102消除寄生振蕩之 后，在步驟103，該處理單元命令對(duì)代表次級(jí)信號(hào)SD的信號(hào)采樣。采樣因此是 在跟隨閉合開關(guān)裝置的控制脈沖的起動(dòng)的預(yù)置時(shí)間延遲D之后扭^亍的。
圖14表示具有電子脫扣單元的電子斷路器的示意圖，該電子脫扣單元包括 按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量設(shè)備。上述的電子斷路器104包括至少一個(gè)測(cè)量 電阻器401和402，與所述至少一個(gè)測(cè)量電阻器串聯(lián)連接的電觸點(diǎn)105,控制電 觸點(diǎn)105開啟的^喿作才幾構(gòu)106,和用于處理命令連接到所述機(jī)構(gòu)106的繼電器 108的保護(hù)功能的處理裝置107。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該斷路器包括如 上所述具有連接到所述至少一個(gè)測(cè)量電阻器的至少一個(gè)信號(hào)輸入端的電流測(cè)量 設(shè)備110,和連接到保護(hù)功能處理裝置107以提供代表在所述測(cè)量電阻器中流動(dòng) 的電流的輸出信號(hào)SO的信號(hào)輸出端。在圖14中，存在兩個(gè)測(cè)量電阻器401和 402，其中兩個(gè)初級(jí)電流IP1和IP2可以流動(dòng)和產(chǎn)生輸入測(cè)量信號(hào)SI1和SI2。 在這種情況下，電流測(cè)量設(shè)備110可以與圖IO具有信號(hào)多路復(fù)用的那個(gè)是相同 的。電阻器401和402可以是具有非常低值的電阻器，諸如電子分流器。
在如上所述的實(shí)施例中，該開關(guān)裝置的控制裝置最好是具有接收控制信 號(hào)的初級(jí)繞組115和命令開關(guān)裝置的次級(jí)繞組116的脈沖變壓器27、271、272。
當(dāng)開關(guān)裝置的控制裝置是脈沖或者高頻控制變壓器的時(shí)候，固有的工作頻率 可以是很高的，以降j^f茲路的尺寸或者除去該磁路。控制可以在控制周期期間采 取非常高頻率的信號(hào)突發(fā)串的形式。圖15以印刷的形式表示在按照本發(fā)明一個(gè) 實(shí)施例的電流測(cè)量設(shè)備的控制裝置中使用的脈沖變壓器。在這種情況下，該脈 沖變壓器是一種空氣絕緣的變壓器，該空氣絕緣的變壓器在印刷電路118的第 一表面117上具有初級(jí)繞組115，和在所述印刷電路的第二表面119上具有次 級(jí)繞組116。該工作頻率因而是非常高的，以實(shí)現(xiàn)非常小的繞組尺寸。在圖 15的實(shí)施例中，每個(gè)繞組具有十三匝數(shù)，并且每一面外形尺寸小于一個(gè)厘米。 自然地，在這些情況下，該控制裝置的工作頻率比切換頻率更高。該控制信號(hào) 因而是在切換周期TC期間提供的高頻的方波脈沖或者脈沖串。該印刷電路還可 以是蝕刻電路或者起載體(例如陶瓷或者氧化鋁載體)作用的任何其它的電路。甚至以印刷的形式，該控制變壓器可以具有適用于電路支撐的形狀和尺寸的;茲
路。為了P爭(zhēng)低所述空氣絕緣的控制變壓器的大小，電路支撐118有利地由聚酰 亞胺材料組成。該電路支撐最好是具有構(gòu)成在3和80 ^im之間的厚度E。
在特定的實(shí)施例情形下，該測(cè)量變壓器可以是一種空氣絕緣的變壓器， 該空氣絕緣的變壓器在電路支撐118的第一表面上具有至少一個(gè)初級(jí)繞組 15,和在所述電路支撐的第二表面上具有次級(jí)繞組21。該電路支撐有利地由 具有構(gòu)成在3和80 pm之間的厚度E的聚酰亞胺材料組成。
圖16示出放置在相同的絕緣支撐上的兩個(gè)控制變壓器和測(cè)量變壓器的組 件，絕緣支撐在所述電路支撐的每側(cè)上具有繞組。同樣在這種情況下，該電路 支撐有利地由具有構(gòu)成在3和80 pm之間的厚度E的聚酰亞胺材料組成。
圖17和18示出按照本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備的供選擇的實(shí)施例。
在圖17中，該開關(guān)裝置的控制裝置是雙重電容連接120，讓脈沖通過并且 阻止DC或者低頻電流以實(shí)現(xiàn)電絕緣。在電容連接的每個(gè)分支上，該控制信號(hào) 互補(bǔ)以使控制電流在兩個(gè)連接之間流動(dòng)，并且保證共模電絕緣。該開關(guān)裝置的 所述控制裝置因此包括至少兩個(gè)電容耦合電容器501、 502,該電容耦合電容 器每個(gè)具有接收控制信號(hào)的第一電極503和命令開關(guān)裝置的第二電極504。該 電容器最好是實(shí)現(xiàn)在由具有構(gòu)成在3和80 pm之間的厚度的聚酰亞胺材料組成 的電路支撐505上。在這種情況下，所述電路支撐在第一表面上具有所述兩個(gè) 耦合電容器501和502的第一電極503，和在第二表面上具有所述兩個(gè)耦合電 容器501和502的第二電極504。
在圖18中，該開關(guān)裝置的控制裝置和開關(guān)裝置被聚集在以最好是通過 稱為MEM的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電^茲微型組件122中。
可以使用幾種類型的開關(guān)裝置，尤其是，場(chǎng)效應(yīng)晶體管、雙極晶體管，或 者具有電》茲、靜電或者光學(xué)控制的開關(guān)。
輸入信號(hào)SI的切換頻率可以取決于使用的耦合變壓器的尺寸和有關(guān)通 過所述變壓器的通過量。這個(gè)切換頻率有利地與檢測(cè)和采樣裝置的容量有關(guān) 系。
如上所迷的電流測(cè)量設(shè)備允許測(cè)量任何類型的電信號(hào)，尤其是，電流、 電壓，或者在信號(hào)變壓器的相同的磁路上以多路復(fù)用的模式的若干類型。對(duì) 于電壓測(cè)量，該輸入信號(hào)可以由分壓器橋路提供。
該電流測(cè)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)的電器可以是任何類型。如果該電器包括電氣保護(hù)功能，諸如繼電器或者斷路器脫扣單元，該測(cè)量電阻器有利地是電子分流器。 這些分流器可以是阻抗或者電阻抗類型，例如具有感抗。
權(quán)利要求
1.一種具有電絕緣的電流測(cè)量設(shè)備，包括-至少一個(gè)電子分流器(40)，被設(shè)計(jì)以使將要測(cè)量的電流流過后者，-輸入信號(hào)(SI)的至少一個(gè)輸入端，被連接到所述分流器，以接收代表電流的信號(hào)，-輸出信號(hào)(SO)的輸出端，該輸出信號(hào)表示代表電流的所述輸入信號(hào)，和-具有電絕緣的信號(hào)傳送裝置，接收輸入信號(hào)和提供所述輸出信號(hào)，所述傳送裝置包括-至少一個(gè)信號(hào)變壓器(14)，具有至少一個(gè)初級(jí)繞組(15、15A、15B、151、152、153、154)以接收代表所述輸入信號(hào)(SI、SIA、SIB、SI1、SI2、SI3、SI4)的原始信號(hào)(SP、SP1、SP2、SP3、SP4)，-開關(guān)裝置(16、16A、16B、161、162、163、164、31、32)，切換輸入信號(hào)并且將代表所述輸入信號(hào)的所述原始信號(hào)提供給所述初級(jí)繞組，和-開關(guān)裝置的控制裝置(17、17A、17B、27、27A、27B、271、272、273、274)，包括在切換周期(TC)期間接收控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入端(SC)，和與控制信號(hào)輸入端電隔離并且連接到所述開關(guān)裝置(16、16A、16B、161、162、163、164、31、32)以在所述切換周期(TC)期間命令原始信號(hào)切換的輸出端，其特征在于開關(guān)裝置的所述控制裝置包括利用電磁感應(yīng)和/或利用電容連接的耦合裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于所述信號(hào)變壓器(14)包括 連接到檢測(cè)裝置(23)的輸出繞組(21),接收切換的次級(jí)輸出信號(hào)(SD)，并且提 供代表輸入信號(hào)(SI、 SIA、 SIB、 SIl、 SI2、 SI3、 SI4)的輸出信號(hào)(SO)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于輸入 信號(hào)(SI、 SIA、 SIB、 SIl、 SI2、 SI3、 SI4)的切換是單向的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于輸入 信號(hào)(SI、 SIA、 SIB、 SIl、 SI2、 SI3、 SI4)的切換是雙向的或者交變。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于信號(hào)變壓 器(14)包括以反向繞線方向連接的兩個(gè)初級(jí)繞組(15A, 15B),每個(gè)繞組的第一端連接到繞組的公共點(diǎn)以接收信號(hào)輸入，和繞組的第二端連接到第 一開關(guān)裝置(16A)和第二開關(guān)裝置(16B)，以切換并將輸入信號(hào)(SI、 SIA、 SIB)交替地引導(dǎo)到 第一和第二繞組上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于開關(guān)裝置在切換開始 和結(jié)束時(shí)借助于命令交疊在初級(jí)繞組(15A, 15B)上切換輸入信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于信號(hào)變 壓器(14)包括連接到開關(guān)裝置(16)的初級(jí)繞組(15)，開關(guān)裝置(16)包括以具 有兩個(gè)分支(50, 51)的橋路形式連接的四個(gè)電子開關(guān)(16A1、 16A2、 16Bl、 16B2)，橋路的外部線路接收輸入信號(hào)(SI),并且橋路的內(nèi)部分支(53)連接到所 述信號(hào)變壓器的所述初級(jí)繞組(15),所述橋路形式的開關(guān)被以與施加于所述信 號(hào)變壓器(14)的初級(jí)繞組(15)的原始信號(hào)(SP)相反的方向的交叉方式交替地命 令。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于輸入信號(hào) (SI, SIA， SIB)被施加于由串聯(lián)連接的兩個(gè)測(cè)量電阻器(40A, 40B)的橋路形 成的分流器，測(cè)量電阻器的公共點(diǎn)(54)連接到信號(hào)變壓器(14)的初級(jí)繞組(35)的 第一端，信號(hào)變壓器的所述初級(jí)繞組(15)的第二端連接到具有開關(guān)裝置的兩個(gè) 開關(guān)(16A, 16B)的切換橋路的公用中心部分(55)，所述橋路的開關(guān)的外部線路 (57， 58)連接到與電阻器橋路的公共點(diǎn)相對(duì)的外部部分(59, 60)，兩個(gè)開關(guān)以 與施加于所述信號(hào)變壓器(14)的初級(jí)繞組(15)的原始信號(hào)(SP)相反的方向交 替地工作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至8的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于檢測(cè)裝置 (23)包括用于過濾切換的輸出信號(hào)的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2至9的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于檢測(cè)裝 置(23)包括與開關(guān)裝置(16， 16A, 16B， 161, 162, 163, 164， 31， 32)的控制 同步以重新構(gòu)成代表所述輸入信號(hào)(SI)的輸出信號(hào)(SO)的同步檢測(cè)裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于信號(hào)變 壓器(14)包括-至少第一初級(jí)繞組(151),以接收代表在第一分流器(40C)中流動(dòng)的電流 的第一輸入信號(hào)(SIl),和至少第一開關(guān)裝置(161),以切換所述第一輸入信號(hào)，-至少第二初級(jí)繞組(152),以接收代表在第二分流器(40D)中流動(dòng)的 電流的第二輸入信號(hào)(SI2)，和至少第二開關(guān)裝置(162),以切換所述第二輸入信號(hào)，所述第二分流器與所述第一分流器電分離，和-至少一個(gè)次級(jí)繞組(21),以提供代表所述第一輸入信號(hào)(SI1)或者所述第 二輸入信號(hào)(SI2)的信號(hào)(SD)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于其包括處理裝置(25): -選擇所述第一開關(guān)裝置(161)的第一控制裝置(271)以提供代表所述第一輸入信號(hào)(SI1)的輸出信號(hào)(S0)，或者-選擇所述第二開關(guān)裝置(162)的第二控制裝置(272)以提供代表所述第二輸 入信號(hào)(SI2)的輸出信號(hào)(SO)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于處理裝置(25)順序地 命令控制裝置的選擇以順序地提供代表每個(gè)輸入信號(hào)(SIl, SI2， SI3， SI4)的 多路復(fù)用的輸出信號(hào)(SO)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或者13的一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于處理裝置 (25)同時(shí)命令控制裝置來提供代表輸入信號(hào)總和的輸出信號(hào)(SO)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于處 理裝置(25)包括信號(hào)采樣裝置(88),以對(duì)代表多路復(fù)用的次級(jí)信號(hào)(SD)的輸出 信號(hào)采樣，并且提供代表每個(gè)輸入信號(hào)的值，采樣是與控制裝置的選擇同步 的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于采樣是在跟隨閉合開關(guān) 裝置(16， 16A, 16B， 161, 162， 163， 164, 31， 32)的控制脈沖的起動(dòng)的預(yù)置 時(shí)間延遲(D)之后執(zhí)行的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12至16的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于處 理裝置(25)在短持續(xù)時(shí)間期間激活命令控制裝置，并且在長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間期間停止 命令控制裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于開關(guān) 裝置的所述控制裝置包括具有接收控制信號(hào)的初級(jí)繞組和控制開關(guān)裝置的次 級(jí)繞組的至少一個(gè)控制變壓器(21, 271， 272, 273， 274， 27A, 27B)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于控制裝置的至少一個(gè) 控制變壓器是一種空氣絕緣的變壓器，空氣絕緣的變壓器在電路支撐(118)的 第一表面(117)上具有初級(jí)繞組(115),和在所述電路支撐的第二表面(119)上具 有次級(jí)繞組(116)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于電路支撐由聚酰亞胺材料組成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或者20的一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于電路支 撐具有構(gòu)成在3和80 pm之間的厚度(E)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于測(cè)量 變壓器是一種空氣絕緣的變壓器，該空氣絕緣的變壓器在電路支撐(118) 的第一表面(21)上具有至少一個(gè)初級(jí)繞組(15),和在所述電路支撐的第二 表面(119)上具有次級(jí)繞組(21)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于電路支撐由具有 構(gòu)成在3和80 iim之間的厚度(E)的聚酰亞胺材料組成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18至23的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于 所述至少一個(gè)控制變壓器(371, 372)和至少一個(gè)測(cè)量變壓器(14)被放置在 相同的絕緣支撐(118)上，絕緣支撐(118)在所述電路支撐的每側(cè)上具有繞 組(116， 116, 15， 21)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于電路支撐由聚酰亞胺 材料組成，并且具有構(gòu)成在3和80 |im之間的厚度(E)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1至25的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于開關(guān)裝 置的所述控制裝置由至少兩個(gè)電容耦合電容器(501, 502)組成，兩個(gè)電容耦合電 容器(501, 502)每個(gè)具有接收控制信號(hào)的第一電極(503)和命令開關(guān)裝置的第二電 極(504)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于其包括由具有構(gòu)成 在3和80 ^im之間的厚度的聚酰亞胺材料組成的電路支撐(505),所述電路 支撐在第一表面上具有所述兩個(gè)耦合電容器(501, 502)的第一電極(503)和在第 二表面上具有所述兩個(gè)耦合電容器的第二電極(504)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1至27的任何一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，其特征在于其還包 括開關(guān)裝置(17)的控制裝置，并且開關(guān)裝置(16)被聚集在MEMS類型的電》茲微 型組件(122)。
29. —種按照本發(fā)明的電子脫扣單元，包括 -電流測(cè)量設(shè)備，-用于處理保護(hù)功能的處理單元(107)，連接到電流測(cè)量設(shè)備以接收代表 電流的至少 一個(gè)信號(hào)(ID)，-按照所述至少一個(gè)電流信號(hào)提供脫扣信號(hào)的脫扣輸出端，其特征在于所述電流測(cè)量設(shè)備是按照權(quán)利要求1至28的一個(gè)的電流測(cè) 量設(shè)備，包括用于流動(dòng)將要測(cè)量的電流的至少一個(gè)電子分流器(40, 40A， 40B, 401， 402),提供給處理單元的電流信號(hào)由保護(hù)功能處理以提供脫扣信號(hào)。
30. —種電子斷路器，包括-電觸點(diǎn)(105)，-命令開啟所述電觸點(diǎn)的操作機(jī)構(gòu)(106)， -與所述電觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電流測(cè)量設(shè)備，-用于處理保護(hù)功能的處理單元(107)，連接到電流測(cè)量設(shè)備以接收代表電流的至少一個(gè)信號(hào)(ID)，-按照所述至少 一個(gè)電流信號(hào)提供開啟電觸點(diǎn)的脫扣信號(hào)的脫扣輸出端， 其特征在于所述電流測(cè)量設(shè)備是按照權(quán)利要求1至28的一個(gè)的電流測(cè)量設(shè)備，包括-用于流動(dòng)將要測(cè)量的電流的至少一個(gè)電子分流器(40， 40A, 40B， 401， 402)，提供給處理單元的電流信號(hào)由保護(hù)功能處理以提供開啟電觸點(diǎn)的所 述脫扣信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電絕緣電流測(cè)量設(shè)備，包括連接到電子分流器(40)的信號(hào)入口，輸出信號(hào)出口(SO)，和接收輸入信號(hào)并提供所述輸出信號(hào)的電絕緣信號(hào)傳送裝置。該傳送裝置包括至少一個(gè)信號(hào)變壓器(14)，該信號(hào)變壓器(14)具有至少一個(gè)初級(jí)繞組(15)，用于接收代表輸入信號(hào)的原始信號(hào)(SP)，切換輸入信號(hào)并且將其提供給所述初級(jí)繞組的開關(guān)裝置(16)，和用于控制電子絕緣開關(guān)裝置、并包括在切換周期(TC)期間接收控制信號(hào)(SC)的控制入口的裝置(17)。觸發(fā)器和電子斷路器包括一個(gè)這樣的電流測(cè)量設(shè)備和處理電子保護(hù)功能的單元。
文檔編號(hào)G01R19/18GK101622544SQ200780046867
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者伊萬·卡杜克斯, 布魯諾·雷蒙德, 迪蒂爾·倫納德 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司