專利名稱：用于脫扣單元和包含該脫扣單元的電氣開關裝置的手動可選瞬時電流設定的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及電氣開關裝置，更特別地涉及包括脫扣單元的電氣開關裝置例如 斷路器。本發(fā)明還涉及用于電路中斷器的脫扣單元。
背景技術：
電氣開關裝置包括，例如，電路開關器件；電路中斷器，例如斷路器；網(wǎng)絡保護器； 接觸器；馬達起動器；馬達控制器；以及其它負載控制器。電氣開關裝置例如電路中斷器， 尤其是模制外殼類型的斷路器，在現(xiàn)有技術中是公知的。例如參見美國專利NO. 5，341，191。斷路器用來保護電氣電路免遭由于過電流情況造成的損害，例如過載情況或者較 高電平短路或故障情況。模制外殼斷路器通常每相包括一對可分離觸點。可分離觸點可通 過設置在外殼外面的手柄被手動操作或者響應于過電流情況被自動操作。通常，這種斷路 器包括設計為迅速打開和閉合可分離觸點的操作機構，以及在自動操作模式中感測過電流 情況的脫扣單元。當感測到過電流情況時，脫扣單元使該操作機構脫扣到脫扣狀態(tài)，從而將 可分離觸點移動到打開位置。工業(yè)斷路器通常使用一種斷路器框架，該斷路器框架容納脫扣單元。例如參見美 國專利NO. 5，910，760以及NO. 6，144，271。脫扣單元可以是模塊化的并且可以進行替換，以 改變斷路器的電特性。眾所周知，可采用使用微處理器的脫扣單元來檢測各種類型的過電流脫扣情況并 提供各種保護功能，例如長延遲脫扣，短延遲脫扣，瞬時脫扣，和/或接地故障脫扣。長延遲 脫扣功能保護受保護的電氣系統(tǒng)所服務的負載免于過負載和/或過電流。短延遲脫扣功能 可用于協(xié)調分級斷路器中的下游斷路器的脫扣。瞬時脫扣功能保護與斷路器連接的電導體 免遭過電流情況例如短路的損害。顧名思義，接地故障脫扣功能保護電氣系統(tǒng)免遭接地故 障。最早的電子脫扣單元電路設計使用了分立的部件，例如晶體管，電阻器和電容器。最近，例如美國專利NO. 4，428，022和NO. 5，525，985中所公開的設計已包括了微 處理器，這提供了改進的性能和靈活性。這些數(shù)字系統(tǒng)對電流波形進行周期性采樣以產(chǎn)生 電流的數(shù)字表示。微處理器使用樣本執(zhí)行算法，從而實現(xiàn)一個或多個電流保護曲線。一些已知的模制外殼斷路器(MCCB)包括短延遲時間設定。實際的短延遲脫扣 時間被有意地延遲并且具有大約37毫秒的最小脫扣時間，該最小脫扣時間是由微處理 器執(zhí)行的短延遲算法的計算時間得來的。這些MCCB的瞬時特征是由固定模擬超馳電路 (override circuit)提供的。單個齊納二極管被預先確定單個固定閾值。固定模擬超馳電 路檢測峰值電流并在少于一個線循環(huán)(line cycle)內啟動脫扣。由于齊納二極管是固定 的且不可調的部件，所以瞬時脫扣閾值被設定為單個固定值。例如，如圖1的脫扣曲線所示，接近1. 15X的頂部豎直線為長延遲吸動(LDP)。在 這個示例中，對于斷路器的連續(xù)電流額定值的1. 15倍以下的檢測電流沒有脫扣。1. 15X和
56X之間的斜線為長延遲時間(LDT)。這為斷路器連續(xù)電流額定值的約1. 15倍和約6倍之 間的檢測電流提供了脫扣時間。在約120毫秒處的水平線為短延遲時間(SDT)。還可具有 (例如但不限于)約50毫秒和約300毫秒的設定。對應于50、120和300毫秒設定的實際 短延遲脫扣時間通常分別大約是37、87和275毫秒。最后，在約15毫秒處的水平線為瞬時 時間。如果檢測電流高于斷路器脫扣單元最大額定電流(或者傳感器額定值)的約12倍， 則脫扣單元將在此時脫扣。連續(xù)電流額定值可與最大額定電流相同(如圖1所示)或者可 以是最大額定電流的一個百分比(< 100% )(未示出)。美國專利NO. 7，203，040公開了一種斷路器和脫扣單元，該脫扣單元具有用于減 少弧閃能量和弧閃曝露嚴重程度的ARMS。在發(fā)生故障時，特定的脫扣功能被手動地利用減 少電弧能量的維護脫扣功能(maintenance trip function)替代。在ARMS模式中，維護脫 扣功能減小了吸動電流(Pickup current)和/或減小或消除了特定脫扣功能的時間延遲。對于電氣開關裝置例如電路中斷器具有改進的空間。對于用于電路中斷器的脫扣單元也具有改進的空間。

發(fā)明內容
希望在選擇性協(xié)調方案中具有手動可選瞬時脫扣閾值。本發(fā)明的實施例可以滿足這種及其它需求，對于電氣開關裝置例如電路中斷器的 瞬時脫扣電路，本發(fā)明提供了多個手動可選的預定電流條件，所述預定電流條件大于電弧 減少維護電流條件(arc reduction maintenance current condition)。例如，這些預定電 流條件的范圍在電路中斷器脫扣機構的最大額定電流的大約六倍到大約十二倍之間。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種電氣開關裝置包括可分離觸點；構造成打開和閉 合可分離觸點的操作機構；以及與該操作機構協(xié)作以脫扣打開可分離觸點的脫扣機構， 該脫扣機構包括用于感測流經(jīng)可分離觸點的電流并提供表示該電流的信號的傳感器， 用于在多個預定電流條件中選擇一個的可手動操作選擇器，其中每個預定電流條件均 大于電弧減少維護電流條件，以及瞬時脫扣電路，該瞬時脫扣電路與傳感器和可手動操 作選擇器協(xié)作以便將表示電流的信號與選定的一個預定電流條件進行比較，并且響應地 (responsively)導致操作機構瞬時脫扣打開可分離觸點。瞬時脫扣電路可包括脫扣線圈和比較器，該比較器包括與傳感器電互連的第一輸 入端、具有基準電壓的第二輸入端、以及構造成引起脫扣線圈被通電和使得操作機構脫扣 打開可分離觸點的輸出端。比較器的第一輸入端可具有幅值通常大于該基準電壓的電壓。 傳感器可進一步構造成隨著電路中流動的電流的增加而降低比較器的第一輸入端的電壓。 當選擇了較小的一個預定電流條件時，可手動操作選擇器還可構造成降低比較器的第一輸 入端的電壓。作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于電路的電路中斷器的脫扣單元。該脫扣 單元包括用于感測電路中流動的電流并提供表示該電流的信號的傳感器；用于在多個預 定電流條件中選擇一個的可手動操作選擇器，其中每個預定電流條件均大于電弧減少維護 電流條件；以及瞬時脫扣電路，該瞬時脫扣電路與傳感器和可手動操作選擇器協(xié)作以便將 表示電流的信號與選定的一個預定電流條件進行比較，并響應地瞬時產(chǎn)生脫扣信號?？墒謩硬僮鬟x擇器可包括多個齊納二極管，每個齊納二極管具有相應的不同值。瞬時脫扣電路可以是與其中一個齊納二極管協(xié)作的模擬瞬時脫扣電路，所述其中一個齊納 二極管對應于選定的一個預定電流條件。預定電流條件可包括在第一值和較大的第二值之間的多個不同電流條件?？墒謩?操作選擇器還可包括對應于較大的第二值的開路輸入端?？墒謩硬僮鬟x擇器可構造成響應 于對具有較大的第二值的其中一個不同電流條件的選擇，選擇性地不使第二齊納二極管中 的任何一個與第一齊納二極管并行電連接。


結合附圖閱讀以下對優(yōu)選實施例的描述，可以獲得對本發(fā)明的完整理解圖1是脫扣單元的電流/時間的脫扣曲線圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括脫扣單元的斷路器的等距視圖。圖3是示出連接于電氣系統(tǒng)的圖2的斷路器的框圖形式的示意圖。圖4是圖2的脫扣單元的俯視圖。圖5是圖2的脫扣單元的面板組件的等距視圖。圖6是圖2的面板的圖例的俯視圖。圖7-9是圖2的脫扣單元的電流/時間的脫扣曲線圖。圖10是圖5的選擇器開關印刷電路板的示意性框圖。圖11和12是根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的瞬時脫扣電路的示意性框圖。
具體實施例方式文中所使用的術語“數(shù)量”含義為1或者大于1的整數(shù)(即，多個)。文中所使用的術語“處理器”指能夠存儲、檢索和處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù) 字裝置；計算機；工作站；個人計算機；微處理器；微控制器；微型計算機；中央處理單元； 大型計算機；小型計算機；服務器；網(wǎng)絡處理器；或者任何合適的處理設備或裝置。文中所使用的兩個或更多部件“連接”或“聯(lián)接”在一起的表述是指這些部件直接 接合在一起或者通過一個或多個中間部件接合在一起。另外，文中所使用的兩個或更多部 件“附接”的表述是指這些部件直接接合在一起。文中所使用的術語“選擇器開關”是指可手動操作的旋轉選擇器開關，可手動操作 且樞轉聯(lián)接的選擇器開關，或任何適當?shù)目墒謩硬僮鞯倪x擇裝置，其構造成從多種不同電 流條件中選擇一種電流條件。文中使用的術語“總脫扣延遲”是指電氣開關裝置的可分離觸點、操作機構、瞬時 脫扣電路和傳感器的固有的操作延遲的總和，或者如果有任何有意的延遲的話，所述固有 的操作延遲加上任何有意的延遲的總和。例如，可分離觸點和操作機構通常是機械結構，其 需要較少的操作時間來脫扣打開可分離觸點。此外，瞬時脫扣電路和傳感器通常都是電結 構，其需要非常少的操作時間來感測流經(jīng)可分離觸點的電流，確定所感測的電流是否超出 預定脫扣閾值，并使得操作機構脫扣打開可分離觸點。文中所使用的術語“瞬時脫扣電路”明確地排除了短延遲脫扣電路、長延遲脫扣電 路、接地故障脫扣電路、電弧故障脫扣電路和/或為電氣開關裝置提供大于33. 333ms (例 如，60Hz的兩個線循環(huán))的總脫扣延遲的脫扣電路。
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文中使用的術語“瞬時的”或者“瞬時地”表示(1)對于脫扣操作除了操作延遲之 外沒有任何有意的脫扣延遲，所述操作延遲是電氣開關裝置的可分離觸點、操作機構、瞬時 脫扣電路和/或傳感器固有的，和/或(2)小于或等于大約50Hz或者大約60Hz的大約一 個線循環(huán)的總脫扣延遲(例如，約8ms ；約15ms ；約16. 666ms ；約20ms ；大約一個線循環(huán)或 者更少的任何適當?shù)臅r間)。文中使用的術語“一個循環(huán)瞬時”表示小于或等于大約50Hz或者大約60Hz的大 約一個線循環(huán)的總脫扣延遲(例如，大約8ms ；大約15ms ；大約16. 666ms ；大約20ms ；大約 一個線循環(huán)或者更少的任何適當?shù)臅r間)。文中使用的術語“兩個循環(huán)瞬時”表示小于33. 333ms的總脫扣延遲(例如，60Hz 的兩個線循環(huán))。文中使用的術語“電弧減少維護電流條件”表示四倍于電氣開關裝置脫扣機構的 最大額定電流的電流條件。文中使用的術語“最大額定電流”表示與電氣開關裝置(例如但不限于斷路器) 的脫扣機構(例如但不限于脫扣單元)的一定數(shù)量的電流傳感器(例如但不限于電流互感 器)的最大額定電流值或傳感器額定值相同的值。文中使用的術語“連續(xù)電流額定值”表示與電氣開關裝置(例如但不限于斷路器) 的脫扣機構(例如但不限于脫扣單元)的額定電流相同的值。連續(xù)電流額定值可等于或小 于該脫扣機構的最大額定電流。本發(fā)明結合三相斷路器進行了描述，但是本發(fā)明可應用于具有任何數(shù)量的相或極 的電氣開關裝置及用于該電氣開關裝置的脫扣單元。圖2示出一種電氣開關裝置，例如通過示例性斷路器1示出的電路中斷器。參考 圖3，此斷路器1保護示例性電路，例如電氣系統(tǒng)2，該電路包括三相(例如，A、B和C)電路 導體3A、3B和3C，還可包括中性(N)導體3N和接地(G)導體3G。該示例性斷路器是基于 微處理器的斷路器1。斷路器1包括傳感器，例如電流互感器(CT)7A、7B、7C和7N，其生成 表示在各相導體3A、3B和3C中、以及如果希望的話在中性導體3N中流動的電流的信號8。脫扣機構，例如通過示例性電子脫扣單元9示出的脫扣電路，監(jiān)控由這些電流互 感器7A、7B、7C、7N感測的電流并且響應于預定電流和/或預定電流/時間條件生成脫扣信 號10。電子脫扣單元9結合了合適的處理器，例如示例性微處理器(μΡ)11。在此示例性 實施例中，電子脫扣單元9的電流互感器7A、7B、7C、7N確定了脫扣單元9的最大額定電流。電子脫扣單元9響應于特定的過電流條件產(chǎn)生脫扣信號10。如常規(guī)上一樣，操作 機構15構造成打開和閉合成組的可分離觸點17A、17B和17C。脫扣信號10通過適當?shù)拿?扣裝置(例如但不限于，脫扣線圈(圖11的174)；脫扣螺線管(未示出))致動操作機構 15，該操作機構15響應地打開成組的可分離觸點17A、17B、17C，以便中斷通過電氣系統(tǒng)2的 對應相導體3A、3B、3C的電流。因此，脫扣單元9與操作機構15協(xié)作以脫扣打開可分離觸 點 17A、17B、17C。斷路器1、尤其是電子脫扣單元9提供了多種保護模式。特別是提供了瞬時保護模 式和電弧減少維護系統(tǒng)(ARMS)保護模式。還可提供長延遲、短延遲和/或接地故障保護、 和/或其它適當?shù)谋Ｗo模式。脫扣單元9優(yōu)選包括由μ Pll執(zhí)行的程序20。下面將結合圖3-5進行討論，可手動操作選擇器32構造成從多種預定電流條件中選擇一種，每一種預定電流條件都大于四倍于脫扣單元9的最大額定電流的電弧減少維護 電流條件。在瞬時保護模式中，脫扣單元9構造成將信號8和多種預定電流條件22中所 選擇的其中一種進行比較，并響應地瞬時產(chǎn)生脫扣信號10。還具有單獨的一定數(shù)量的預定 ARMS電流條件24，如下面將討論的。如圖4最佳示出的，脫扣單元9包括殼體26，該殼體26具有第一開口 28和第二 開口 30。可手動操作選擇器例如選擇器開關32設置在第一開口 28附近并構造成選擇圖3 的預定電流條件22和一定數(shù)量的預定ARMS電流條件24中的一種。示例性可動指示器34與選擇器開關32協(xié)作并且設置在第二開口 30的附近?？?動指示器34構造成指示是否預定電流條件22中的一種或一定數(shù)量的預定ARMS電流條件 24中的一種被選擇器開關32選擇。示例性脫扣單元9(圖3和4)使用可動指示器34，并 且例如具有對于LED或者其它發(fā)光狀態(tài)固定指示器的不充分的電能(或者在某些情況下沒 有電能)?？商娲?，可使用電子指示器或者不使用指示器。參考圖4和5，脫扣單元殼體26 (圖4)包括面板31，該面板具有第一開口 28和第 二開口 30 (圖4)。脫扣單元9包括印刷電路板(PCB) 35，該印刷電路板通過支架例如模制分 支36、37和緊固件38、39聯(lián)接到面板31。例如，由于避免了改變用于脫扣單元9 (圖4)的 基座18和蓋子19 (例如但不限于，熱固性部件)的模具(未示出)的需要，使用面板31 (例 如但不限于，熱塑性部件)的模制分支36、37將PCB 35聯(lián)接于面板31減少了模制部件的 數(shù)量。選擇器開關32可樞轉地聯(lián)接到PCB 35。可動指示器34從外圍聯(lián)接到選擇器開 關32，并構造成與選擇器開關32 —起樞轉。特別地，選擇器開關32是旋轉選擇器開關，其 包括相對于脫扣單元殼體26可樞轉地設置的樞轉元件40和聯(lián)接到樞轉元件40的選擇器 元件42。選擇器元件42設置在第一殼體開口 28處?？蓜又甘酒?4包括外圍元件44，該 外圍元件44設置在選擇器元件42的外圍并能夠與選擇器元件42 —起移動。外圍元件44 設置在第二殼體開口 30(圖4)處。樞轉元件40包括接納與PCB 35聯(lián)接的樞轉柱(未示 出)的開口(未示出)?？蓜又甘酒?4還包括聯(lián)接到外圍元件44并且設置在第二殼體開 口 30處的指示器元件(未示出)。圖6示出了圖2的面板31的示例性圖例52。在這個示例中，斷路器脫扣單元9包 括最大額定電流。示例性的一定數(shù)量的預定ARMS電流條件24包括大約2. 5倍于最大額定 電流的第一電流條件54和大約四倍于最大額定電流的第二電流條件56。示例性預定電流 條件22包括在大約六倍于最大額定電流的條件58和大約12倍于最大額定電流的條件66 之間的不同電流條件58、60、62、64、66。所有這些不同的瞬時電流條件58、60、62、64、66大 于所有不同ARMS電流條件54、56。條件60、62、64分別對應于最大額定電流的7倍、8倍和 10倍。圖7和8示出了類似于圖1的脫扣曲線70、72，不同之處在于，長延遲時間的部分 74、76和全部短延遲時間78在最大額定電流的2. 5倍(圖7)或者4倍(圖8)以上被取 代。圖9示出了類似于圖7和8的脫扣曲線70,72的脫扣曲線80、82、84、86、88 (86以 實線示出，而80、82、84、88以虛線示出)，不同之處在于，所有的長延遲時間90都沒有被取 代，短延遲時間78沒有被取代，或者短延遲時間78的部分或全部在最大額定電流的6倍、7倍、8倍、10倍或12倍以上被取代。在該示例性實施例中，脫扣曲線80、82、84、86、88包括 對應于約8毫秒的預定電流條件22 (圖6)的共同的脫扣時間，但是瞬時脫扣電路(例如圖 11中的120)可以使用任何適當?shù)目偯摽垩舆t(例如，一個循環(huán)瞬時；兩個循環(huán)瞬時)。圖3中的4 11、特別是程序20構造成提供脫扣曲線80、82、84、86、88的一個主 要部分，其通常對應于表示流經(jīng)可分離觸點17A、17B、17C的電流的信號8的最大值，這些電 流小于最大額定電流的大約6倍。如下面結合圖10和11所討論的，瞬時脫扣電路120和 PCB 35將所述脫扣曲線80、82、84、86、88有利地取代為在最大額定電流的大約6倍和大約 12倍之間的五個示例性電流中的選定的一個。參考圖10，示出了圖5的選擇器開關PCB 35。示例性的七位置選擇器開關32包 括一個對應于開路的輸入端92和接納六個不同齊納二極管96、98、100、102、104、106的陰 極的六個輸入端94。雖然所示出的六個不同齊納二極管96、98、100、102、104、106的示例性 的不同齊納電壓在9. IV到1. 8V的范圍內變化，但是可以理解可使用任何適當?shù)牟煌凝R 納電壓。PCB 35包括兩個輸出端108、110，所述兩個輸出端分別電連接到圖5的選擇器元 件42的可動臂112和不同的齊納二極管96、98、100、102、104、106的陽極。參考圖11，示出了可與圖3中的脫扣單元9相同或者相似的另一個脫扣單元9’。 脫扣單元9’包括傳感器電路118、瞬時脫扣電路120、微型計算機(μ C) 122，該微型計算機 包括圖3的μΡΙΙ。如圖所示，瞬時脫扣電路120可以使用比較器124形式的μ C 122的一 部分，但是也可使用單獨的和獨立的比較器(未示出)。瞬時脫扣電路120有利地與圖10 的 PCB 35 接口。傳感器電路118包括四個全波電橋126、128、130、132，所述四個全波電橋可與圖3 中的電流互感器7A、7B、7C、7N—起使用以用于四個電路中斷器的極(例如對應于相位Α、Β、 C和中性)。全波電橋126、128、130、132分別與四個負載電阻器134、136、138、140操作性 地關聯(lián)。從公共節(jié)點144獲得DC電壓142，該公共節(jié)點144分別通過二極管146、148、150、 152與負載電阻器134、136、138、140電互連。一個極的DC電壓，例如跨越負載電阻器134的 電壓154，是負的并且由通過相應的負載電阻器的電流與該負載電阻器的電阻的乘積構成。 四個負載電阻器134、136、138、140的最高(最大負值)峰值電壓可導致齊納二極管156的 齊納擊穿。當齊納二極管156穿通時，它趨向于將電容器160和電阻器162的公共節(jié)點158 引向接地端164。輸入端(CPO) 166是μ C122的比較器124的外部輸入端㈠。另一比較器輸入端 (+) (CPREF) 168在內部設定基準為+1. 25V。當節(jié)點158處的電壓降低到+1. 25V以下時，比 較器輸出端(PCO) 170升高以提供脫扣信號10 (圖3)，其導致可分離觸點17A、17B、17C打開。參考圖10和11，從圖10的選擇器開關PCB 35可以看到，根據(jù)針對圖6中預定電 流條件58、60、62、64的圖5的選擇器元件42的可動臂112的位置，不同的齊納二極管102、 100,98,96中的一個分別與齊納二極管156并行電連接，該齊納二極管156具有對應于圖6 的預定電流條件66的示例性齊納電壓11V。始自輸入端92的開路并行跨越用于預定電流 條件66的齊納二極管156。繼而，最低齊納電壓電平確定了瞬時脫扣電平。通過選擇器開 關32接入和切斷齊納二極管102、100、98、96中的所希望的一個。其它齊納二極管104和 106用于圖6的一定數(shù)量的示例性ARMS電流條件24。
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總之，示例性模擬瞬時脫扣電路120與傳感器電路118和可手動操作選擇器例如 示例性選擇器開關32協(xié)作，以便將表示最高相電流的電壓142與從預定電流條件22中選 擇的一種進行比較。當比較器124確定節(jié)點158處的電壓低于基準輸入端168的電壓時， 導致比較器輸出端(PCO) 170升高。繼而，緩沖器172使脫扣線圈174通電，這導致操作機 構15(圖3)瞬時脫扣打開可分離觸點17A、17B、17C。比較器124的輸入端㈠166的電壓的幅值通常大于另一比較器輸入端⑴168處 的電壓。傳感器電路118構造成隨著在圖3的電路2中流動的電流的增大而降低輸入端 166的電壓。此外，當選擇了相對較小(較大)的一個齊納電壓、從而選擇了預定電流條件 22中的相對較小(較大)的一種時，選擇器開關32 (圖10)構造成降低(增大)輸入端166 的電壓。如參考全波電橋126所示出的，電橋126、128、130、132中的每一個包括輸入端176 和輸出端178。電橋輸入端176接納對應的CT 7A的輸出端180。電橋輸出端178用于向 電源182供電并且提供電壓154，該電壓154是表示流過可分離觸點17A(圖3)的電流的信 號。電橋輸出端178的一端電連接到負載電阻器134的一端。負載電阻器134的另一端電 連接到接地端164。應當理解，圖11中的瞬時脫扣電路120可以應用于任何數(shù)量的斷路器 極。在圖11的示例中，μ Pll可以單獨和獨立地驅動輸出端(PCO) 170 (的輸出)到脫 扣線圈緩沖器172。可替代地，如圖12所示，瞬時脫扣電路184包括具有輸入端185和輸出 端186的μΡ Γ。μ P輸入端185接納比較器輸出端170’，μ P輸出端186驅動脫扣線圈 緩沖器172。此實施例相對于圖11的瞬時脫扣電路120向總脫扣延遲增加了一些時間，這 是由于μ Ρ1Γ必須感測輸入端185是有源的，然后設定輸出端186。μΡ Γ包括合適的程 序20’，該程序實現(xiàn)了這一功能以及圖3的程序20的功能。盡管已經(jīng)對本發(fā)明的特定實施例進行了詳細描述，但是本領域技術人員應當理 解，根據(jù)本發(fā)明的全部教導可以對這些細節(jié)進行各種改變和替代。因此，所公開的具體設置 僅是為了舉例說明，而不是限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其任何和 所有等同方案的全部內容給出。
權利要求
一種電氣開關裝置(1)，包括可分離觸點(17A；17B；17C)；操作機構(15)，該操作機構構造成打開和閉合所述可分離觸點；以及脫扣機構(9)，該脫扣機構與所述操作機構協(xié)作以便脫扣打開所述可分離觸點，所述脫扣機構包括傳感器(7A；7B；7C)，該傳感器構造成感測流過所述可分離觸點的電流并提供表示所述電流的信號(8)，可手動操作選擇器(32)，該可手動操作選擇器構造成從多個預定電流條件(22)中選擇一個，所述預定電流條件中的每一個均大于電弧減少維護電流條件(56)，以及瞬時脫扣電路(120；184)，該瞬時脫扣電路與所述傳感器和所述可手動操作選擇器協(xié)作，以將表示所述電流的所述信號與所述預定電流條件中的選定的一個進行比較，并響應地使所述操作機構瞬時脫扣打開所述可分離觸點。
2.根據(jù)權利要求1所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述瞬時脫扣電路包括脫扣 線圈(174)和比較器(124)，該比較器包括與所述傳感器電互連的第一輸入端(166)、具有 基準電壓(CPREF)的第二輸入端(168)以及輸出端(170)，該輸出端構造成使所述脫扣線圈 被通電并使所述操作機構脫扣打開所述可分離觸點；所述比較器的第一輸入端的電壓的幅 值通常大于所述基準電壓；所述傳感器還構造為隨著所述電路中流動的電流的增大而降低 所述比較器的第一輸入端的電壓；并且，所述可手動操作選擇器還構造為在選擇了所述預 定電流條件中的較小的一個時降低所述比較器的第一輸入端的電壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述脫扣機構包括最大額定 電流；并且，所述預定電流條件包括在所述最大額定電流的大約6倍和大約12倍之間的多 個不同的電流條件(58、60、62、64、66)。
4.根據(jù)權利要求3所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述預定電流條件(22)選 自所述最大額定電流的6倍，7倍，8倍，10倍和12倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述可手動操作選擇器(32) 包括多個齊納二極管(96、98、100、102)，每個所述齊納二極管具有相應的不同值；所述瞬 時脫扣電路是與其中一個齊納二極管協(xié)作的模擬瞬時脫扣電路(120)，所述其中一個齊納 二極管對應于所述預定電流條件中的所述選定的一個。
6.根據(jù)權利要求1所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述脫扣單元還包括處理 器(11)，該處理器構造成提供對應于表示所述電流的所述信號和時間的脫扣曲線(80 ；82 ； 84 ；86)；所述脫扣曲線包括一定數(shù)量的長延遲吸動、長延遲時間和短延遲時間；所述長延 遲吸動、所述長延遲時間和所述短延遲時間中的每一個對應于一定數(shù)量的電流值，所述一 定數(shù)量的電流值中的每一個小于所述預定電流條件(22)中的每一個。
7.根據(jù)權利要求6所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述脫扣曲線包括對應于多 個所述預定電流條件(22)的共用時間。
8.根據(jù)權利要求7所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述共用時間是大約8毫秒。
9.
10.根據(jù)權利要求1所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述瞬時脫扣電路包括比 較器電路(124)和電互連在所述傳感器和所述比較器電路之間的第一齊納二極管(156)，所述第一齊納二極管具有對應于所述預定電流條件中的一個的第一值；所述可手動操作選 擇器包括多個第二齊納二極管(96、98、100、102)，每個所述第二齊納二極管具有小于所述 第一齊納二極管的第一值的相應的第二值，所述相應的第二值對應于所述預定電流條件中 的不同的一個。
11.根據(jù)權利要求1所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述瞬時脫扣電路(120; 184)包括脫扣線圈(174)和比較器(124)，該比較器包括與所述傳感器電互連的第一輸入 端(166)、具有基準電壓(CPREF)的第二輸入端(168)以及輸出端(170 ；170’)，該輸出端 構造成使所述脫扣線圈被通電并且使所述操作機構脫扣打開所述可分離觸點。
12.根據(jù)權利要求11所述的電氣開關裝置(1)，其特征在于，所述瞬時脫扣電路(184) 還包括處理器(11’)，該處理器包括輸入端(185)和輸出端(186)，所述處理器的輸入端構 造成接納所述比較器的輸出端，所述處理器的輸出端構造成響應所述處理器的輸入端使所 述脫扣線圈被通電，并且使所述操作機構脫扣打開所述可分離觸點。
13.一種用于電路(2)的電路中斷器(1)的脫扣單元(9)，所述脫扣單元包括傳感器(7A;7B;7C)，該傳感器構造成感測在所述電路中流動的電流并提供表示所述電流的信號⑶；可手動操作選擇器(32)，該可手動操作選擇器構造成從多個預定電流條件(22)中選 擇一個，所述預定電流條件中的每一個均大于電弧減少維護電流條件(56)；以及瞬時脫扣電路(120 ； 184)，該瞬時脫扣電路與所述傳感器和所述可手動操作選擇器協(xié) 作，以便將表示所述電流的所述信號與所述預定電流條件中的選定的一個進行比較，并響 應地瞬時產(chǎn)生脫扣信號(10)。
14.根據(jù)權利要求13所述的脫扣單元(9)，其特征在于，所述脫扣單元包括最大額定電 流；所述預定電流條件包括在所述最大額定電流的大約6倍和大約12倍之間的多個不同的 電流條件(58、60、62、64、66)。
15.根據(jù)權利要求13所述的脫扣單元(9)，其中，所述可手動操作選擇器(32)包括多 個齊納二極管(96、98、100、102)，每個所述齊納二極管具有相應的不同值；并且，所述瞬時 脫扣電路是與其中一個齊納二極管協(xié)作的模擬瞬時脫扣電路(120)，所述其中一個齊納二 極管對應于所述預定電流條件中的所述選定的一個。
16.根據(jù)權利要求13所述的脫扣單元(9)，其特征在于，所述傳感器包括構造成感測所 述電路中流動的電流的電流互感器(7A ；7B ；7C)、負載電阻器(134)、以及包含輸入端(176) 和輸出端(176)的全波電橋(126)，所述電流互感器包括輸出端(180)，所述全波電橋的輸 入端接納所述電流互感器的輸出端，所述全波電橋的輸出端是表示所述電流的所述信號， 并且與所述負載電阻器電連接。
17.根據(jù)權利要求13所述的脫扣單元(9)，其特征在于，所述瞬時脫扣電路包括比較器 電路(124)和電互連在所述傳感器和所述比較器電路之間的第一齊納二極管(156)，所述 第一齊納二極管具有對應于所述預定電流條件中的一個的第一值；所述可手動操作選擇器 包括多個第二齊納二極管(96、98、100、102)，每個所述第二齊納二極管具有小于所述第一 齊納二極管的第一值的相應的第二值，所述相應的第二值對應于所述預定電流條件中的不 同的一個。
18.根據(jù)權利要求17所述的脫扣單元(9)，其特征在于，所述可手動操作選擇器構造成選擇性地使所述第二齊納二極管中的一個與所述第一齊納二極管并行電連接。
19.根據(jù)權利要求18所述的脫扣單元(9)，其特征在于，所述預定電流條件包括在第一 值和較大的第二值之間的多個不同的電流條件(58、60、62、64、66)；所述可手動操作選擇 器還包括對應于所述較大的第二值的開路輸入端(92)；所述可手動操作選擇器構造成響 應于從所述不同電流條件中選擇具有所述較大的第二值的一個，選擇性地不使所述第二齊 納二極管中的任何一個與所述第一齊納二極管并行電連接。
20.根據(jù)權利要求13所述的脫扣單元(9)，其特征在于，所述瞬時脫扣電路包括脫扣線 圈(174)和比較器(124)，該比較器包括與所述傳感器電互連的第一輸入端(166)、具有基 準電壓(CPREF)的第二輸入端(168)和輸出端(170)，該輸出端構造成使所述脫扣線圈被通 電并且使所述操作機構脫扣打開所述可分離觸點；所述比較器的第一輸入端的電壓的幅值 通常大于所述基準電壓；所述傳感器還構造成隨著所述電路中流動的電流的增大而降低所 述比較器的第一輸入端的電壓；所述可手動操作選擇器還構造成在選擇了所述預定電流條 件中的較小的一個時降低所述比較器的第一輸入端的電壓。
全文摘要
一種斷路器，該斷路器包括可分離觸點、構造成打開和閉合可分離觸點的操作機構、和脫扣機構，該脫扣機構與所述操作機構協(xié)作以便脫扣打開觸點。脫扣機構包括電流互感器，其構造成感測流過觸點的電流并提供表示該電流的信號?？墒謩硬僮鬟x擇器通過使用多個不同的齊納二極管從多個預定電流條件中選擇一個。每個預定電流條件都大于四倍于脫扣機構的最大額定電流的電弧減少維護電流條件。瞬時脫扣電路與電流互感器和可手動操作選擇器協(xié)作，以便對表示電流的信號和從預定電流條件中選擇的一個進行比較。瞬時脫扣電路響應地使操作機構瞬時脫扣打開觸點。
文檔編號H01H71/10GK101933112SQ200980103466
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月30日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者H·J·卡利諾, T·M·沙克 申請人:伊頓公司