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CN1295700A - 在危险情况下切断电源的方法及相应的防护设备 - Google Patents

在危险情况下切断电源的方法及相应的防护设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在危险的情况下切断电源的方法及其相应的安全设备。该方法和安全设备使用至少一个烟雾检测器,例如火警器(1)或类似的环境检测器,和一个继电器单元(2)或类似开关,当环境条件发生变化和超过预定极限值时,所述烟雾检测器发出例如脉冲的信息,继电器单元和烟雾检测器连接,它根据烟雾检测器发出的信息进入导通状态,根据本发明,继电器单元(2)用于将地线(PE)与电网的零线(Nsr)电连接,根据这些线的导体电阻,部分电流反回到地线(PE)中,在正常情况下,在相线(L1)和零线(Nsr)之间的零和电流出现不稳定状态,在该和电流与零之间的差值超过故障电流安全开关(7)起动电流值时,该故障电流安全开关(7)动作,切断供电电流。

Description

在危险情况下切断电源的 方法及相应的防护设备
本发明涉及一种用于在危险的情况下切断总电源供电电流的方法，该方法使用至少一个烟雾检测器，例如火警器或类似的环境检测器，和一个继电器单元或类似开关，当环境条件发生变化并超过预定限定值时，所述烟雾检测器发出例如脉冲的一个信息，继电器单元和烟雾检测器连接，它根据烟雾检测器发出的信息进入导通状态。这些危险情况例如是失火，漏气，温度突然升高或降低。
本发明还涉及实现如上所述的方法的安全设备。
DK专利申请293/93描述了一种安全断电器，只要一报警，该安全断电器就产生足够的电流通过故障电流继电器，借此完全切断总电源配电盘的供电。安全断电器可以避免各种事故，例如由于燃气泄漏引起的燃气爆炸或电器设备引起的火灾。安全断电器包括一个检测器，例如监测燃气扩散的燃气检测器，以及一个继电器，该继电器中控制开关的终端一方面与总电源连接，另一方面与一个电阻并联后与接地端连接。该安全断电器与一个插座连接。当检测器监测到某种险情时，例如燃气泄漏到环境中时，它给继电器发出脉冲，继电器使与总电源电阻并联的开关接地，设置在配电盘的保险丝盒前面的故障电流继电器监则到流入地中的低电流，因此，切断总电源配电盘的供电。
丹麦专利申请公开的现有的断电器的缺陷在于工作电压要跨过继电器和电阻以后才接地。这种设置需要对装置进行精确的设计以及一些安全组件，因为在危险的情况下，适当的工作电压要跨过电阻而接地，例如散热器或电气设备的任何其它的不可靠的接地点。
上述安全断电器的缺陷还在于其与插座连接。这种安全设置对于安装并不可靠，因为室内的任何人不用任何工具都可以操作切断该安全设备，之后就可能忘记重新接通，所以在不定的时间周期内失去了防护效果。
现有的安全断电器的缺陷还在于整个总电源配电盘用一个故障电流保护器保护。我们注意到各个设备例如一个或多个加热器、电暖气、热水器等均与总电源配电盘连接。这些设备即使在正常情况下也会出现很少的漏电，当这些漏电累加在一起时，通常在没有任何原因的情况下可能频繁断开总故障电流保护器。
本发明的目的旨在克服上述安全断电器的缺陷。本发明的另一个目的在于提供一种新的在危险的情况下切断总电源的方法及其相应的安全设备。
本发明方法的特征在于，所述继电器单元用于将地线与电网的零线电连接，然后根据这些地线的导体电阻，部分电流反回到地线中，在正常情况下，在相线和零线之间的零和电流出现不稳定状态，在该和电流与零之间的差值超过一个预定限定值时，检测该值，进而切断供电电流。本发明的安全设备的特征在于，装在所述继电器单元中的所述继电器开关设置在电网的零线和地线之间，当所述继电器开关进入导通状态即运行位置时，它根据导体电阻与地线连接形成部分反回电流，在正常情况下，在相线和零线之间的零和电流可能不稳定，在该和电流值与零之间的差值超过故障电流安全开关的起动电流值时，该故障电流安全开关动作，切断供电电流。从属权利要求明确反映了本发明的优选实施例。
本发明的在危险的情况下切断总电源的方法中使用了一个烟雾检测器和一个继电器单元或类似开关，例如火警或类似的环境检测器，当环境条件发生变化超过预定限定值时，该烟雾检测器发出例如脉冲的信息，烟雾检测器和继电器单元连接，根据烟雾检测器发出的信息它们进入导通状态。根据本发明，继电器单元用于将地线与电网的零线进行电连接，根据这些线的导体电阻，部分电流反回到地线中，在正常情况下，在相线和零线之间的零和电流出现不稳定状态，在该和电流与零之间的差值超过一个预定的限定值时，检测该值，切断供电电流。
地线导体和零线导体的电阻值基本相同，当这些线由继电器单元导通时，约50％的电流回流到地线中。正常情况时没有电流在相线和零线之间流过，这些线的连接造成原来为零的和电流的不稳定。当和电流与零之间的差值超过保护配电盒的故障电流安全开关的起动电流值时，故障电流安全开关立即动作，切断供电电流。
在这一方面，环境检测器在其直接的周围用作一个对一个具体的预定变化起作用的检测器，例如检测器附近的气体浓度、温度或散热量的变化。检测器例如是一个烟雾检测器，该烟雾检测器例如是一个或多个与同一继电器相连接的火灾报警器，也可以是温度检测器，散热检测器等。
本发明的优点在于能够在例如一座建筑物的需要范围内，一旦出现险情就可切断总电源的供电电流，而且操作方法简单。总电源是一个公共电源，或者是一个具有有限数量的可能的负载的小型封闭式电网。
本发明的好处还在于可以用目前市场上可买到的广泛通用的构件和设备组装适用的安全设备。
本发明还有一个好处是利用本发明的方法和安全设备可以大大减少电器设备在房间内引起火灾的危险。
本发明具有安装简单和可靠的优点。本发明的安全设备不需要增加新的保险丝/自动导线保护单元，在大多数情况下，不需要在配电盒和例如继电器单元之间安装新导线，因为增加新保护单元会使成本大幅度增加。反之，如果使用几个并联的火灾报警器，实际上就需要在各个房间内布线。
本发明最大的优点在于通过分配存在的反向电流就可以使和电流不稳定，而不需要增加象电阻器一类的构件将工作电压接地。
本发明还有一个优点是由电工结合普通的改装操作就可以在现有房间中安全地进行更新。另外，1999年生效的EU指令强制要求在新设施内安装火警器，所以从最经济的利益出发，可以在最初的签订的电器合同中使用本发明的安全设备，而不用现有的电池工作的火警器。
本发明还有一个优点，就是在出现险情时可在一个规定的区域内，例如一个房间的一个特定的部分甚至一个单一房间切断供电电流。以这样的方式，一旦发现房间内有少量的烟雾蔓延，就可以防止由例如电视机一类的电器设备引起房间起火，所述房间例如是单元楼和集体公寓里的公共用房。在另一种极端情况下，所选择的保护范围可以包括切断向需要的单元房供电的配电盘的电压。在这种情况下，可以认为本发明的安全设备与丹麦现有技术的安全断电器的差别是采用了起动电流为1A-3A的漏电选择单元，这在市场上通常可以买到，可以连接该漏电单元，使其起动现有开关或为此设立的开关。为了起动这些经选择的漏电单元，使用一些遥控断电器，这些断电器用作装在配电盘上的辅助设备，根据本发明，它们受一个非延时的30mA漏电安全开关控制，安全开关用作单个电器的保护设备，本发明的火警继电器单元产生的和电流远大于零，因而可以控制过程。本发明的这种根据中间步骤有选择地切断配电盘供电的系统的断电过程比丹麦现有的安全断电器稳定，由原先的环境检测器检测到的范围更大。
下面将结合附图详细描述本发明及其别的优点，该附图是本发明安装在房间内的比较有限的安全设备的示意图。
在这种情况下，总电源包括相线L1，L2，L3，零线N和防护线，即地线PE。电子葫芦5接到相线L1的保险丝6上，也可以接到类似的部件上。电子葫芦5包括发光器件8及其发光开关8a和若干插座9。本发明的安全设备与电子葫芦5连接。
本发明的安全设备包括一个烟雾检测器，例如火警器1，一个继电器单元2和一个故障电流安全开关7。火警器1用盒装蓄电池或电池保护，该火警器由总电源电流供电，它可以直接与继电器单元2连接。火警器1和继电器单元2通过电线L，零线Np和脉冲线Ⅰ相互连接，继电器单元2包括一个继电器线圈3和继电器开关4，而继电器开关4又包括中间接线端4c和选择接触端4a，4b。继电器开关4的中间接线端4c和第二选择端4b分别与零线Nsr和地线PE连接。继电器开关4的第一选择端4a为自由端，没有与任何部位连接。
火警器1和继电器单元2与同一电子葫芦5连接，所以它们受到保险丝6的保护。安全设备中的故障电流安全开关7接在保险丝6与电子葫芦5之间，这样总电源供应的电压从相线L1经接线端7a，7b流到电子葫芦5，零线N在电子葫芦5的外面，它经接线端7c，7d与电子葫芦5的零线Nsr连接。
电池保护的火警器1可以是任何公知的火警器，例如基于电离作用的(ionisation-based)、在总电源的电压下运行的带有蓄电保护器的烟雾检测器，该检测器的商标为BRK-Electronics Model 86E。继电器单元2可以是由生产火警器1的同一厂商生产的具有放大器的继电器单元。最好能够将多个火警器，例如最多达12个火警器与一个继电器单元连接。
例如故障电流安全开关7是公知的安全断电器。该故障电流安全开关7根据和电流原理运行。在正常情况下，相线L1和零线Nsr的和电流为零，在漏电的情况下，和电流与零之间出现差值。当电子葫芦5出现故障时，相线L1上的一部分电流(故障电流)供应给该电子葫芦，这一部分电流例如在地线PE上返回到地中。这样就出现电流不稳定。如果故障电流超过故障电流安全开关7的预定起动电流值，则立即起动故障电流安全开关7，切断相线L1向电子葫芦5的供电。也可选择用故障电流安全开关7控制其它开关，以便切断向电子葫芦5的供电。故障电流安全开关7所选择的结构可以是“分立故障电流安全开关组(separate fault current block)”，它可以用来控制同一厂商生产的大功率开关，以便切断向总电源的控制部分的供电。故障电流安全开关7的起动电流例如为30MA。
安全设备的运行如下。当火警器1例如检测到房间内的烟雾时，它向继电器单元2发出脉冲，具体地说是向继电器控制线圈3发出脉冲。这样就将开关4从静止位置A推到运行位置B。开关4在运行位置B时处于闭合状态，即接线端4c，4b相互连接，然后零线Nsr和地线PE相互连接。开关4在静止位置A时处于开启状态，零线Nsr和地线PE之间彼此不连接。应注意的是，所述零线Nsr和PE相对于电器系统的地线来讲均没有大的电位差。所以继电器单元2的动作根本不会引起电子葫芦5的电压短路或产生电流峰值，即使有很小的峰值，也会释放掉或烧断保护电子葫芦的保险丝。接通开关4到达运行位置B使得零线N和地线PE相互连接，根据这些导体的电阻，电子葫芦的一部分返回电流(通常为50％)流到地线PE中。如果这部分返回电流超过故障电流安全开关7的起动电流，例如30MA时，则故障电流安全开关7动作，切断向电子葫芦5的供电。如果电器设备，例如电视机出现烟雾或火情，则切断向该设备的供电。这样，一旦着火就可立即切断电器设备与总电源的连接，因而整个火势极有可能在一开始就受到控制。
应注意的是，火警器1本身装有备用电源，例如蓄电池，所以在总电源切断以后，火警器运行时用报警信号告知险情。
为了使安全设备一直处于准备运行状态，本故障电流安全开关7需要一个小的基准负载，通常总电压为230VAC(例如相线L1的电压)时是60mA。该基准负载表示成电功率时约为15W，在这种功率量级下的用电负载尤其适用于灼热，也就是电视机显象管的备用工作状态。利用电子葫芦5就可以确保基准负载一直处于准备工作阶段，例如开关盒或房间内的仪器盒用一个牢固连接的电阻器10保护。电阻器10例如是一个15W的加热电阻器，它可以由能进行自我调节的加热线制成。另一方面，如果运行时没有用负载，则不需要起动安全设备。
安全设备的故障电流安全开关7最好是用DIN杆固定的开关，可以在一个安装盒中对其进行改装，所述安装盒设置在配电盘中或紧靠该配电盘。安装盒主要用于连接保险丝安装盒。应注意的是，新的电器设备不需要在用火警器保护的房间和为其配电的配电盘之间另外加接电缆或电线。在旧的电器设备(芬兰，1985年以前)中，基本要在电流输送线L1或需受到保护的房间暗线(dipwires)和配电盘之间另外加一段地线(PEN)。从防火技术来看，要准确地将火警器，装在需保护的房间内，只要从火警器到离需要保护的房间最近的总开关盒连接新的电缆。
本发明不限于上述实施例，在权利要求限定的发明保护范围内可以进行各种变换。

Claims (5)

1．一种用于在危险的情况下切断总电源供电电流的方法，该方法使用至少一个烟雾检测器，例如火警器(1)或类似的环境检测器，和一个继电器单元(2)或类似开关，当环境条件发生变化并超过预定限定值时，所述烟雾检测器发出例如脉冲的一个信息，继电器单元(2)和烟雾检测器连接，它根据烟雾检测器发出的信息进入导通状态，其特征在于，所述继电器单元(2)用于将地线(PE)与电网的零线(Nsr)电连接，然后根据这些地线(PE)的导体电阻，部分电流反回到地线(PE)中，在正常情况下，在相线(L1)和零线(Nsr)之间的零和电流出现不稳定状态，在该和电流与零之间的差值超过一个预定限定值时，检测该值，进而切断供电电流。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由总保险丝(6)限制的电子葫芦(5)控制故障电流，所述火警器(1)还与总保险丝连接，在危险的情况下由此保险丝(6)保护的主要部件(5)的供电被切断。
3．一种用于在危险的情况下切断总电源供电的安全设备，该设备包括一个故障电流安全开关(7)，至少一个烟雾检测器，例如火警器(1)或类似的环境检测器，和一个继电器单元(2)或类似开关，当环境条件发生变化并超过预定限定值时，所述烟雾检测器发出例如脉冲的信息，继电器单元和烟雾检测器连接，继电器单元包括一个继电器开关(4)或类似开关，根据火警器(1)发出的信息该开关进入导通状态，即运行位置(B)，其特征在于，装在所述继电器单元(2)中的所述继电器开关(4)设置在电网的零线(Nsr)和地线(PE)之间，当所述继电器开关(4)进入导通状态即运行位置(B)时，它根据导体电阻与地线(PE)连接形成部分反回电流，在正常情况下，在相线(L1)和零线(Nsr)之间的零和电流可能不稳定，在该和电流值与零之间的差值超过故障电流安全开关(7)的起动电流值时，该故障电流安全开关(7)动作，切断供电电流。
4．根据权利要求3所述的安全设备，其特征在于，所述故障电流安全开关(7)与限制电子葫芦(5)的总保险丝(6)连接，所述火警器(1)也与电子葫芦(5)连接，在危险的情况下，切断由此保险丝(6)保护的主要部件的供电。
5．根据权利要求4所述的安全设备，其特征在于，为了使所述故障电流安全开关(7)一直保持运行准备状态，最好将一个电阻器(10)与所述电子葫芦(5)牢固连接。
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