專利名稱：帶選擇性的斷路器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種斷路器，具體地，涉及一種能夠提供包含過載保護、短路延時保 護、短路瞬時保護的3段故障保護的低壓微型斷路器，以實現對配電網絡中的下級終端微 型斷路器的選擇性。
背景技術：
隨著電氣自動化的發展，微型直流斷路器已經成為一種廣泛應用于低壓終端配電 系統中的電器。它通常能夠確保各種使用者所要求的額定電流、電壓和負載下的連接和斷 開。當電路中有任何異常故障(例如過載或者短路)，它可以通過將動觸頭與靜觸頭斷開從 而斷開被保護的電路，這樣能夠使負載完全與電源隔離。 目前常用的微型斷路器僅僅提供2段保護特性，即過載保護和短路瞬時保護，而 沒有提供短路短延時保護性能，更不能夠實現終端配電系統中的保護動作的選擇性。因此 當故障發生時，經常出現微型斷路器越級跳閘或者同時動作。這就極大影響了各種配電系 統供電的連續性，尤其是極大影響了住宅配電系統供電的連續性。 所以，需要有一種能夠提供具有包含過載保護、短路延時保護、短路瞬時保護在內 的3段保護的微型斷路器，以實現對配電網絡中的下級終端微型斷路器的選擇性，并使配 電系統供電能夠穩定可靠。
發明內容
針對上述的缺點和不足，本發明的目的就是實現上述的帶有3段保護特性的微型 斷路器。 本發明的帶選擇性微型斷路器采用了目前已經在塑殼斷路器中廣泛使用的電子 脫扣器技術，電子脫扣器可以實現短路延時保護特性，并且具有工作穩定、精確度高、能夠 檢測故障電流、快速動作的優點。 根據本發明一個方面，提供一種配電系統中使用的斷路器，包括斷路器回路，所述 斷路器回路包括串聯在斷路器的第一極的線路上的過載脫扣器、磁脫扣系統、主觸頭，所述 斷路器回路還包括輔助觸頭和操作機構(4)，所述操作機構在配電系統正常工作和過載故 障情況下控制主觸頭和輔助觸頭的閉合或切斷。所述斷路器還包括電子脫扣附件回路，所 述電子脫扣附件回路包括串聯連接的選擇性電阻和電子脫扣器，所述串聯的選擇性電阻和 電子脫扣器與斷路器第一極相關的至少包括主觸頭，磁脫扣系統的輸入電路部分相并聯。 其中在配電系統短路故障情況下，主觸頭在磁脫扣系統的推動下斷開，使短路電流流經所 述輔助觸頭、選擇性電阻和電子脫扣器，所述電子脫扣器根據在預定延遲時間內短路故障 是否消除來選擇性地控制操作機構，進而操作機構控制主觸頭和輔助觸頭選擇性地進行相 應的閉合或切斷操作。 其中，電子脫扣器包括基準電源產生電路，生成一電子脫扣器工作所需的供電電 源；信號檢測部件，檢測斷路器中的短路電流信號；信號放大器，接收信號檢測部件所檢測的短路電流信號并進行放大處理；信號比較器，將信號放大器的輸出信號與一預定的閾值 電平進行比較；執行元件，用于執行該電子脫扣器的脫扣動作；以及芯片微處理器，接收信 號比較器的輸出信號，啟動將脫扣器動作延遲一預定時間的處理，分析信號比較器的輸出 信號以判斷短路故障是否被清除，其中如果在預定的延遲時間內短路故障被清除，則主觸 頭重新閉合，并且芯片微處理器不觸發執行元件進行脫扣動作；如果經過預定延時時間后， 短路故障還沒有被清除，則芯片微處理器輸出控制信號給執行元件，執行元件根據芯片微 處理器的輸出信號來進行脫扣動作。 其中，所述輔助觸頭連接在與斷路器的所述第一極形成回路的第二極上，且所述 過載脫扣器包括在所述斷路器的輸入電路部分中；其中，所述電子脫扣附件回路還包括 供電電源，用于為電子脫扣器供電；以及輔助操作機構，在電子脫扣器的觸發下進行輔助脫 扣工作，以控制操作機構的脫扣動作。 其中，所述輔助觸頭與選擇性電阻和電子脫扣器串聯連接在斷路器的所述第一極 上。 其中，斷路器的所述第一極是L極，斷路器的所述第二極是N極。 其中，所述過載脫扣器選用雙金屬片。 其中，信號檢測部件為基于霍爾效應的電流檢測元件。 根據本發明的上述技術方案，由于針對配電系統的不同故障類型提供了選擇性的 保護方式，因此能夠保證供電的連續性。根據本發明的上述技術方案，僅僅由發生故障處上 一級的斷路器消除故障；同時提高微型斷路器的短路分斷能力。
通過下面結合附圖對示例實施例的詳細描述，將更好地理解本發明。應當清楚地
理解，所描述的示例實施例僅僅是作為說明和示例，而本發明不限于此。本發明的精神和范
圍僅僅由所附權利要求書的具體內容限定。下面描述附圖的簡要說明，其中 圖1是根據本發明第一示例實施例的2極選擇性斷路器的結構原理示意圖； 圖2是根據本發明第二示例實施例的1極選擇性斷路器的結構原理示意圖；以及 圖3是在本發明的上述實施例中使用的電子脫扣器的結構示意圖。
具體實施例方式
現在將詳細介紹本發明的示例實施例，其示例在附圖中示出，全部附圖中相同的 引用數字指代相同的元素。下面參照附圖描述實施例以說明本發明。
圖1是根據本發明第一示例實施例的2極選擇性斷路器的結構原理示意圖。
如圖l所示，根據本發明的2極選擇性斷路器包括2個并聯的電流回路斷路器回 路100和電子脫扣附件回路200。 斷路器回路100主要包括過載脫扣器1、磁脫扣系統2、主觸頭3、輔助觸頭5、操作 機構4。 電子脫扣附件回路200包括選擇性電阻6、電子脫扣器7、供電電源8以及輔助操 作機構9。 斷路器回路100的過載脫扣器1、主觸頭3、磁脫扣系統2依次串聯在斷路器的一個極的線路上，優選地連接在斷路器的L極線路上。過載脫扣器1可以選用常用的雙金屬 片來實現。 輔助觸頭5連接在斷路器的另一個極的線路上，優選地連接在斷路器的N極線路 上。 電子脫扣附件回路200中的選擇性電阻6、電子脫扣器7串聯之后與斷路器回路 100中串聯的過載脫扣器1、主觸頭3、磁脫扣系統2、相并聯。供電電源8可以直接從斷路 器所連接的電源L、 N極得到，以便為電子脫扣器7供電。輔助操作機構9在電子脫扣器7 的觸發下進行輔助脫扣工作。 操作機構4在過載脫扣器1的推動下或在操作者手動操作下控制主觸頭3和輔助 觸頭5的斷開或閉合操作。此外操作機構4還可以在輔助操作機構9的輔助脫扣操作觸發 下進行脫扣工作。 當配電系統中發生短路故障時，根據本發明的2極選擇性斷路器將位于電子脫扣 附件回路200中的選擇性電阻6插入到電流回路中，進而能夠大大提高斷路器的限流性能 和短路分斷能力。 下面具體地描述根據本發明的2極選擇性斷路器的具體工作原理。 當沒有故障、正常工作時，主觸頭3和輔助觸頭5都是閉合的。用戶通過操作手柄
帶動操作機構4，可以按照期望來閉合、斷開主觸頭3和輔助觸頭5，進而接通、切斷電源與
負載之間的連接。 當負載發生過載故障時，過載脫扣器1能夠檢測到故障，并且推動操作機構4進行 脫扣動作，操作機構4會斷開主觸頭3和輔助觸頭5，進而切斷電源與負載之間的連接，排除 負載的過載故障對配電系統的影響。 當發生短路故障時，磁脫扣系統2能夠檢測到故障電流，并且推動主觸頭3斷開， 當主觸頭3斷開后，短路電流就通過輔助回路(即通過選擇性電阻6、電子脫扣器7)和N極 返回線路(即輔助觸頭5)，輔助回路中的電子脫扣器7開始工作，它能夠實現一定的延時， 如果在這段延時時間內故障被下級斷路器切除，主觸頭3會重新閉合。如果經過延時時間 后，短路故障還沒有被清除，電子脫扣器7會觸發輔助操作機構9進行脫扣動作，輔助操作 機構9會帶動操作機構4將N極返回線路上的輔助觸頭5斷開，同時使主觸頭3處于斷開 位置，從而使2極選擇性斷路器徹底斷開電源與負載之間的連接，只有靠手動才能重新閉 合該2極選擇性斷路器。 圖2是第二示例實施例的1極選擇性斷路器的結構原理示意圖。 如圖2所示，根據本發明的1極選擇性斷路器包括2個并聯的電流回路斷路器回
路100和電子脫扣附件回路200。 斷路器回路100主要包括過載脫扣器1、磁脫扣系統2、主觸頭3、輔助觸頭5、操作 機構4。 電子脫扣附件回路200包括選擇性電阻6和電子脫扣器7。 斷路器回路100的過載脫扣器1、磁脫扣系統2、主觸頭3依次串聯在斷路器的一 個極的線路上，優選地連接在斷路器的L極線路上。過載脫扣器1可以選用常用的雙金屬 片來實現。 輔助觸頭5與電子脫扣附件回路200串聯組成輔助回路，該輔助回路與斷路器回路100中串聯的磁脫扣系統2、主觸頭3相并聯，如圖2所示。 操作機構4在過載脫扣器1的推動下或在操作者手動操作下控制主觸頭3和輔助 觸頭5的斷開或閉合操作。此外操作機構4還可以在電子脫扣器7的觸發下進行脫扣工作。
當配電系統中發生短路故障時，根據本發明的1極選擇性斷路器將位于電子脫扣 附件回路200中的選擇性電阻6插入到電流回路中，進而能夠大大提高斷路器的限流性能 和短路分斷能力。 下面具體地描述根據本發明的1極選擇性斷路器的具體工作原理。 當沒有故障、正常工作時，主觸頭3和輔助觸頭5都是閉合的。用戶通過操作手柄
帶動操作機構4，可以按照期望來閉合、斷開主觸頭3和輔助觸頭5，進而接通、切斷電源與
負載之間的連接。 當負載發生過載故障時，過載脫扣器1能夠檢測到故障，并且推動操作機構4進行 脫扣動作，操作機構4會斷開主觸頭3和輔助觸頭5，進而切斷電源與負載之間的連接，排除 負載的過載故障對配電系統的影響。 當發生短路故障時，磁脫扣系統2能夠檢測到故障電流，并且推動主觸頭3斷開， 當主觸頭3斷開后，短路電流就通過輔助回路(即通過輔助觸頭5、電子脫扣器附件回路 200)開始工作，輔助回路中的電子脫扣器7能夠實現一定的延時，如果在這段延時時間內 故障被下級斷路器切除，主觸頭3會重新閉合。如果經過延時時間后，短路故障還沒有被清 除，電子脫扣器7會觸發操作機構4進行脫扣工作，操作機構4會帶動輔助觸頭5斷開，同 時使主觸頭3處于斷開位置，從而使1極選擇性斷路器徹底斷開電源與負載之間的連接，只 有靠手動才能重新閉合該1極選擇性斷路器。 圖3是在本發明的上述實施例中使用的電子脫扣器7的結構示意圖。
本發明實施例中所使用的電子脫扣器7包括信號檢測部件71、信號放大器72、信 號比較器73、供電單元74、整流濾波器75、穩壓調節器76、芯片微處理器77以及執行元件 78。其中供電單元74、整流濾波器75、穩壓調節器76組成一基準電源產生部件，產生電子 脫扣器7進行工作的基準電源。 供電單元74可以從電源線路的相應極上取電源信號進而產生原始的基準電源信 號，也可以根據信號檢測部件71檢測的信號輸出來產生原始的基準電源信號，該原始的基 準電源信號經由整流濾波器的整流濾波處理后輸入到穩壓調節器76中，穩壓調節器76對 輸出的信號進行穩壓調節以生成最后的基準電源給電子脫扣器7供電。
信號檢測部件71優選地為基于霍爾效應的電流檢測元件。信號檢測部件71檢測 斷路器中的短路電流，并將所檢測的短路電流信號提供給信號放大器72進行放大處理，信 號放大器72輸出的放大后的短路電流信號在信號比較器73中與一預定的閾值電平進行比 較。信號比較器73的輸出信號提供給芯片微處理器77。信號檢測部件71也可以產生原始 的基準電源信號給供電單元74。 芯片微處理器77在接收到信號比較器73的輸出信號之后，首先啟動將脫扣器動 作延遲一預定時間的處理，然后分析信號比較器73的輸出信號以判斷短路故障是否被清 除。如果在預定的延遲時間內短路故障被清除，則主觸頭3會重新閉合，并且芯片微處理器 77不觸發執行元件78進行脫扣動作；如果經過預定延時時間后，短路故障還沒有被清除， 則芯片微處理器77輸出控制信號給執行元件78，執行元件78根據芯片微處理器77的輸出信號來進行脫扣動作，即電子脫扣器7的執行元件78會觸發操作機構4，操作機構4會帶動 輔助觸頭5斷開，同時使主觸頭3處于斷開位置，從而使斷路器徹底斷開電源與負載之間的 連接，只有靠手動才能重新閉合斷路器。 本發明實施例中所使用的上述電子脫扣器可以實現短路延時保護特性，并且具有 工作穩定、精確度高、能夠檢測故障電流、快速動作的優點。達到了對配電系統的可靠的選 擇性保護。 根據本發明的選擇性斷路器通過在短路故障回路中插入選擇性電阻，可以很好地 限制短路電流，提高產品的短路分斷能力；通過使用電子脫扣器，能夠準確地檢測到故障電 流，可靠、穩定地實現短延時功能。本發明的選擇性斷路器結構簡單、緊湊，整個斷路器僅僅 有一個操作機構或僅僅有一個主要操作機構，因而保證了操作機構的可靠動作。本發明的 選擇性斷路器減少了電弧在主觸頭附近的停留時間，減少電弧對動靜觸頭的電腐蝕，提高 產品的電氣壽命。 雖然已經圖示和描述了所考慮的本發明的示例實施例，但是本領域技術人員可以 理解，隨著技術的進步，可以作出各種變更和修改并可以用等價物替換其元素而不背離本 發明的真實范圍。
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權利要求
一種配電系統中使用的斷路器，包括斷路器回路，所述斷路器回路包括串聯在斷路器的第一極的線路上的過載脫扣器(1)、磁脫扣系統(2)、主觸頭(3)，所述斷路器回路還包括輔助觸頭(5)和操作機構(4)，所述操作機構(4)在配電系統正常工作和過載故障情況下控制主觸頭(3)和輔助觸頭(5)的閉合或切斷，其特征在于所述斷路器還包括電子脫扣附件回路，所述電子脫扣附件回路包括串聯連接的選擇性電阻(6)和電子脫扣器(7)，所述串聯的選擇性電阻(6)和電子脫扣器(7)與斷路器第一極相關的至少包括主觸頭(3)，磁脫扣系統(2)的輸入電路部分相并聯，其中在配電系統短路故障情況下，主觸頭(3)在磁脫扣系統(2)的推動下斷開，使短路電流流經所述輔助觸頭(5)、選擇性電阻(6)和電子脫扣器(7)，所述電子脫扣器(7)根據在預定延遲時間內短路故障是否消除來選擇性地控制操作機構(4)，進而操作機構(4)控制主觸頭(3)和輔助觸頭(5)選擇性地進行相應的閉合或切斷操作。
2. 如權利要求1所述的斷路器，其特征在于電子脫扣器(7)包括 基準電源產生電路，生成一電子脫扣器工作所需的供電電源； 信號檢測部件(71)，檢測斷路器中的短路電流信號；信號放大器(72)，接收信號檢測部件(71)所檢測的短路電流信號并進行放大處理； 信號比較器(73)，將信號放大器(72)的輸出信號與一預定的閾值電平進行比較； 執行元件(78)，用于執行該電子脫扣器的脫扣動作；以及芯片微處理器(77)，接收信號比較器(73)的輸出信號，啟動將脫扣器動作延遲一預定 時間的處理，分析信號比較器(73)的輸出信號以判斷短路故障是否被清除，其中如果在預 定的延遲時間內短路故障被清除，則主觸頭(3)重新閉合，并且芯片微處理器(77)不觸發 執行元件(78)進行脫扣動作；如果經過預定延時時間后，短路故障還沒有被清除，則芯片 微處理器(77)輸出控制信號給執行元件(78)，執行元件(78)根據芯片微處理器(77)的輸 出信號來進行脫扣動作。
3. 如權利要求l所述的斷路器，其特征在于所述輔助觸頭(5)連接在與斷路器的所述第一極形成回路的第二極上，且 所述過載脫扣器(1)包括在所述斷路器的輸入電路部分中； 其中，所述電子脫扣附件回路還包括 供電電源(8)，用于為電子脫扣器(7)供電；以及輔助操作機構(9)，在電子脫扣器(7)的觸發下進行輔助脫扣工作，以控制操作機構 (4)的脫扣動作。
4. 如權利要求l所述的斷路器，其特征在于所述輔助觸頭(5)與選擇性電阻(6)和電子脫扣器(7)串聯連接在斷路器的所述第一 極上。
5. 如權利要求l-4之一所述的斷路器，其特征在于 斷路器的所述第一極是L極，斷路器的所述第二極是N極。
6. 如權利要求l-4之一所述的斷路器，其特征在于 所述過載脫扣器(1)選用雙金屬片。
7. 如權利要求l-4之一所述的斷路器，其特征在于信號檢測部件(71)為基于霍爾效應的電流檢測元件。
全文摘要
本發明提供一種配電系統中使用的斷路器，包括斷路器回路，所述斷路器回路包括過載脫扣器、磁脫扣系統、主觸頭、輔助觸頭和操作機構，操作機構在正常工作和過載故障情況下控制主觸頭和輔助觸頭的閉合或切斷。所述斷路器還包括電子脫扣附件回路，其包括串聯連接的選擇性電阻和電子脫扣器，選擇性電阻和電子脫扣器與串聯在斷路器第一極中的至少包括主觸頭、磁脫扣系統的輸入電路部分相并聯，在短路故障情況下，主觸頭在磁脫扣系統的推動下斷開，使短路電流流經所述輔助觸頭、選擇性電阻和電子脫扣器，所述電子脫扣器根據短路故障在預定延遲時間內是否消除來選擇性地控制操作機構，進而操作機構控制主觸頭和輔助觸頭的進行相應的閉合或切斷操作。
文檔編號H01H71/10GK101752148SQ20081018296
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月12日 優先權日2008年12月12日
發明者孫海濤 申請人:施耐德電器工業公司