[发明专利]由电流互感器供电的电子跳闸单元和包括其的断路器

说明书

技术领域

本发明的主题一般涉及断路器和其操作方法，并且更具体地涉及包括电流互感器和电子跳闸单元的断路器。

背景技术

断路器常常用来保护电路诸如配电布线不受由于短路或过载引起的过热的影响。断路器通常包括被配置成由致动器机构打开和闭合的至少一组触头。致动器机构通常被配置成响应于人工或其它机械输入(例如通过电动致动器的运动)打开和闭合触头，并且还被配置成响应于来自跳闸单元的输入快速地打开。

断路器的跳闸单元可以以许多方式操作。例如，热磁断路器的跳闸单元通常响应于断路器中导体的电流和温度跳开断路器触头。这些跳闸单元可以使用电流互感器以感测所称的“瞬间”电流水平跳闸的电流，并且可以使用机械和/或机电装置提供热跳闸。

发明内容

根据本发明的主题的示例性实施例，一种断路器可以包括：可分离的一组触头，所述一组触头可在闭合位置和打开位置之间运动；操作机构，所述操作机构被配置成打开所述一组触头；导体，所述导体耦连至所述一组触头；电流互感器，所述电流互感器耦连至所述导体；以及跳闸电路，所述跳闸电路耦连至所述操作机构和所述电流互感器。所述跳闸电路可以被配置成当通过所述导体的电流水平超过比所述电流互感器的饱和阈值更大的电流阈值时，使所述操作机构打开所述一组触头。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述断路器可以包括电源电路，所述电源电路耦连至所述电流互感器。所述电源电路可以被配置成将功率从所述电流互感器供应至所述跳闸电路。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述跳闸电路可以被配置成基于所述一组触头的状态改变所述电流阈值的水平。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述跳闸电路可以被配置成在所述一组触头闭合之后的间隔中改变所述电流阈值，并在此后提供固定的电流阈值。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述跳闸电路可以包括：耦连至所述电流互感器的电流检测电路、参考信号发生器电路和跳闸信号发生器电路。所述电流检测电路可以被配置成响应于所述电流互感器生成电流检测信号。所述参考信号发生器电路可以被配置成生成在所述一组触头闭合之后的所述间隔中变化的参考信号。所述跳闸信号发生器电路可以被配置成响应于电流检测信号与所述参考信号的比较生成跳闸信号。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述参考信号发生器电路可以包括电压调节器、并联连接的第一电阻器和第一电容器以及并联连接的第二电阻器和第二电容器。所述电压调节器可以具有耦连至所述电流互感器的输出的输入电压和耦连至第一节点的输出电压。第一电阻器和第一电容器可以耦连至所述第一节点和第二节点。第二电阻器和第二电容器可以耦连至所述第二节点和地。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述跳闸信号发生器电路可以包括：第一可变电阻器，所述第一可变电阻器耦连至所述电流检测信号；以及瞬时跳闸比较器，其第一输入耦连至所述第二节点，其第二输入耦连至所述第一可变电阻器。所述跳闸信号可以是所述瞬时跳闸比较器的输出。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述断路器可以包括热传感器，所述热传感器热耦连至所述导体。所述热传感器可以被配置成生成温度信号。所述跳闸电路还可以被配置成响应于所述温度信号打开所述一组触头。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述热传感器可以包括热二极管。所述跳闸电路还可以被配置成响应于所述热二极管两端的电压打开所述一组触头。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述热传感器可以包括生成第一温度信号的第一热传感器。所述断路器还可以包括第二热传感器。所述第二热传感器可以被配置成生成指示所述断路器的环境温度的第二温度信号。所述跳闸电路还可以被配置成响应于所述第一和第二温度信号打开所述一组触头。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述跳闸电路可以被配置成响应于所述第一温度信号与参考温度信号的比较打开所述一组触头。所述跳闸电路可以被配置成响应于所述第二温度信号改变所述参考温度信号。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述跳闸电路还可以包括峰值检测电路。所述峰值检测电路可以被配置成检测来自所述电流互感器的超过参考峰值的输出电流的峰值。所述参考峰值可以对应于通过所述一组触头的电流水平，在此电流水平，所述跳闸电路被配置成使所述操作机构打开所述一组触头。

在本发明的主题的示例性实施例中，所述参考峰值可以被配置成当功率被施加至所述断路器时从初始参考峰值上升到稳态参考峰值。