包括電子跳閘電路、數個溫度傳感器和過溫跳閘例程的斷路器的制造方法
【專利說明】包括電子跳閘電路、數個溫度傳感器和過溫跳閘例程的斷路器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求來自于2012年9月20日提交的美國專利申請序列號13/623，394的優(yōu)先權并要求其權益，其通過引用并入本文。
技術領域
[0003]本公開概念一般涉及電氣開關設備，并且更特別涉及包括電子跳閘單元的斷路器。
【背景技術】
[0004]斷路器在本領域中一般是已知并且熟知的。斷路器用于保護電氣電路免于由于諸如過載條件或相對高電平短路或故障條件之類的過流條件導致的損壞。在用于住宅以及輕型商業(yè)應用的小型斷路器(通常稱為微型斷路器)中，該保護通常由熱-磁跳閘裝置提供。該跳閘裝置包括響應于持續(xù)過流條件發(fā)熱并彎曲的雙金屬。雙金屬依次地解除閂鎖以彈簧為動力的操作機構，該操作機構斷開斷路器的可分離觸點以中斷在受保護電力系統中流動的電流。
[0005]工業(yè)斷路器常常使用裝有跳閘單元的斷路器框架。參見例如美國專利N0.5，910，760以及6，144，271。跳閘單元可以是模塊化的并可被替換，以便改變斷路器的電特性。
[0006]眾所周知的是采用利用微處理器檢測各種類型的過流跳閘條件并提供諸如例如長延時跳閘、短延時跳閘、瞬時跳閘和/或接地故障跳閘之類的各種保護功能的跳閘單元。長延時跳閘功能保護由受保護電氣系統供應的負載免于過載和/或過流。短延時跳閘功能可用于協調在斷路器層級中的下游斷路器的跳閘。瞬時跳閘功能保護斷路器所連接到的電導體免于諸如短路之類的損壞性過流條件。如所暗示的，接地故障跳閘功能保護電氣系統免于接地故障。
[0007]最早的電子跳閘單元電路設計利用諸如晶體管、電阻器和電容器之類的分立部件。
[0008]更近地，諸如在美國專利N0.4，428，022以及5，525，985中公開的設計已經包括了提供改進的性能和靈活性的微處理器。這些數字系統對電流波形周期性地采樣以生成電流的數字表示。微處理器使用采樣以執(zhí)行實施一個或多個電流保護曲線的算法。
[0009]由于不適當布線、有故障端子或其它電連接，或者可分離觸點的有故障接口，在斷路器端子處可能存在過熱電連接，或者在斷路器內部可能存在過熱可分離觸點。這將可能導致電力損失、電弧故障或火災。包括雙金屬熱跳閘機構或熱-磁跳閘機構的斷路器可以能夠在這些類型的電連接故障中跳閘，這是因為在斷路器端子和/或可分離觸點處的過熱將導致在雙金屬處更高的溫度。
[0010]然而，當采用電子跳閘單元時不提供這種保護，這是因為典型的過載或過流保護是通過使用電流互感器、羅氏(Rogowski)線圈或其它電流傳感器監(jiān)測電流來實現，而非通過雙金屬跳閘機構。
[0011 ] 斷路器存在改進的余地。

【發(fā)明內容】

[0012]本公開概念的實施例滿足這些及其它需求，在本公開的實施例中，電子跳閘電路響應于有故障的斷路器電連接而使斷路器跳閘。
[0013]依照本公開的概念，一種斷路器包括:第一端子；第二端子；可分離觸點；多個導體，其電連接在所述第一端子與所述第二端子之間的所述可分離觸點；操作機構，其被構造為斷開和閉合所述可分離觸點；電流傳感器，其被構造為感測流過所述可分離觸點的電流并輸出電流值；數個溫度傳感器，其輸出與所述多個導體中的數個導體相對應的數個溫度值；以及電子跳閘電路，其與所述操作機構配合以跳閘斷開所述可分離觸點，所述電子跳閘電路包括處理器，所述處理器包括第一輸入端、第一例程、數個第二輸入端以及第二例程，所述第一輸入端輸入來自所述電流傳感器的所述電流值，所述第一例程輸入來自所述第一輸入端的所述電流值，并且使所述操作機構響應于過流條件而跳閘斷開所述可分離觸點，所述數個第二輸入端輸入來自所述數個溫度傳感器的所述數個溫度值，所述第二例程將所述數個溫度值與數個溫度限值相比較，并且使所述操作機構響應于過溫條件而跳閘斷開所述可分離觸點。
[0014]所述第一端子可以是線路端子；所述第二端子可以是負載端子；所述多個導體可以包括線路導體、負載導體以及柔性導體，所述線路導體電連接到所述線路端子，所述負載導體電連接到所述負載端子；所述可分離觸點可以包括固定觸點和可動觸點；所述操作機構可以包括承載所述可動觸點的可動觸點臂；所述柔性導體可以電連接在所述可動觸點臂與所述負載導體之間；并且所述數個溫度傳感器中的至少一個可接近在所述柔性導體與所述負載端子之間的電連接，以便感測所述電連接的溫度。
[0015]所述數個溫度值可以是數個模擬溫度值；并且所述處理器可以還包括模數轉換器，所述模數轉換器用于將所述數個模擬溫度值轉換成數個數字溫度值以便由所述第二例程輸入。
[0016]所述數個溫度值可以是數個數字溫度值；并且所述數個數字溫度值可以由所述第二例程輸入。
[0017]所述數個溫度值可以是多個溫度值；并且所述第二例程可以確定所述多個溫度值的最大溫度值，并且將所述最大溫度值與單個溫度限值相比較以確定所述過溫條件。
【附圖說明】
[0018]當接合附圖閱讀時，可從如下優(yōu)選實施例的描述中獲得本公開概念的完全理解，其中:
[0019]圖1是依照本公開概念的實施例的斷路器的框圖；
[0020]圖2是示出沿著依照本公開概念的實施例的斷路器的電流傳導路徑的測量和計算的溫度分布的繪圖；
[0021]圖3是用于圖1的處理器的跳閘例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]如在本文中采用的，術語“數個”將意為一或大于一的整數(即多個)。
[0023]如在本文中采用的，術語“處理器”將意為可存儲、檢索并處理數據的可編程模擬和/或數字裝置；計算機；工作站；個人計算機；微處理器；微控制器；微計算機；中央處理單元；主機計算機；小型計算機；服務器；聯網的處理器；或任何適合的處理裝置或設備。
[0024]如在本文中采用的，兩個或更多個部分“連接”或“耦接”在一起的陳述將意為所述部分或直接地或通過一個或多個中間部分接合在一起。而且，如在本文中采用的，兩個或更多個部分附接的陳述將意為所述部分直接地接合在一起。
[0025]雖然本公開概念適用于廣泛的具有任意極數的斷路器，但本公開概念結合單極或三極斷路器來描述。
[0026]參照圖1，如常規(guī)的一樣，斷路器2包括第一端子4、第二端子6、可分離觸點8以及多個導體，例如10、12、38，所述多個導體電連接在第一和第二端子4、6之間的可分離觸點8。操作機構14被構造為斷開以及閉合可分離觸點8。電流傳感器16被構造為感測流過可分離觸點8的電流18，并輸出電流值20。
[0027]依照本公開概念，數個溫度傳感器22 (在圖1中僅示出一個示例溫度傳感器22)輸出對應于數個導體10、12、38的數個溫度值24 (在圖1中僅示出一個示例溫度值24)。電子跳閘電路26 (例如，但不限于，電子跳閘單元)配合操作機構14以跳閘斷開可分離觸點8。電子跳閘電路26包括處理器28，該處理器28具有第一輸入端30和常規(guī)第一例程32 (例如，但不限于，瞬時跳閘；I2t ;長延時跳閘；短延時跳閘；接地故障跳閘)，該第一輸入端30輸入來自電流傳感器16的電流值20，該常規(guī)第一例程32輸入來自第一輸入端30的電流值20并使操作機構14 (例如，但不限于，由跳閘線圈33供電)響應于過流條件而跳閘斷開可分尚觸點8。
[0028]依照本公開概念，處理器28還具有數個第二輸入端34 (在圖1中僅示出一個示例第二輸入端34)和第二例程36，該第二輸入端34輸入來自數個溫度傳感器22的數個溫度值24，該第二例程36將數個溫度值24與數個溫度限值相比較并使操作機構14響應于過溫條件而跳閘斷開可分離觸點8。
[0029]示例I
[0030]第一端子4是線路端子，第二端子6是負載端子，并且導體10、12、38包括線路導體10、負載導體12以及柔性導體38，該線路導體10電連接線路端子4，該負載導體12電連接到負載端子6?？煞蛛x觸點8包括固定觸點40和可動觸點42。操作機構14包括可動觸點臂44，該可動觸點臂44承載在斷開位置(在圖1中示出)與閉合位置(以虛線圖形示出)之間的可動觸點42。柔性導體38電連接在可動觸點臂44與負載導體12之間。數個溫度傳感器22中的至少一個接近在柔性導體38與負載端子6之間的電連接37，以便感測電連接37的溫度。
[0031]示例2
[0032]數個溫度值24是數個模擬溫度值。處理器28還包括模數轉換器(ADC) 46 (以虛線圖形示出)，該模數轉換器46用于將數個模擬溫度值轉換成數個數字溫度值以便由所述第二例程36輸入。優(yōu)選地，處理器28還包括適當的多路復用器(未示出)，以允許ADC 46將模擬電流值20轉換成數字電流值以便由第一例程32輸入。
[0033]示例3
[0034]備選地，數個溫度值24是由第二例程36輸入的數個數字溫度值。
[0035]示例4
[0036]本公開的電子跳閘單元26感測斷路器導體溫度(例如，但不限于，柔性導體38的溫