CN100428603C - 具有选择性保护组件的选择性开关 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种具有选择性保护组件的选择性开关，包括一断路器组件和一选择性保护组件，断路器组件和选择性保护组件通过进行端和出现端互相并联实现电气连接，还通过机械连动装置实现机械连接，选择性保护组件中包括一电子延时脱扣装置；电子延时脱扣装置包括：检测单元，检测电流并输出检测信号；电子控制单元，与检测单元相连，接收、分析检测单元输出的检测信号并产生控制信号；脱扣器，与电子控制单元相连，接收电子控制单元产生的控制信号，脱扣器连接到选择性保护组件中的操作机构，根据控制信号操作所述操作机构。本发明的有益效果是，其中的电子延时脱扣装置工作稳定，能精确地检测到短路电流、并作出快速判断和动作，借此提高了产品的测量精度，达到可靠的选择性保护作用。

Description

具有选择性保护组件的选择性开关

技术领域

本发明涉及电器装置中的保护装置，更具体地说，涉及一种在终端配电网络中使用的具有选择性保护组件的选择性开关。

背景技术

目前，随着建筑电气和建筑自动化的发展，微型断路器在住宅配电系统中的应用越来越广泛。在微型断路器中，常用的开关仅仅能提供过载长延时和短路瞬动两段保护特性，而缺乏短路短延时保护特性，因此会导致越级跳闸的现象。由于目前该种缺乏选择性保护的微型断路器广泛使用，从而使得住宅配电系统中越级跳闸的现象比较普遍，这就极大地影响了系统的稳定性和可靠性。虽然前接熔断器可以提供必要的短路后备保护，但也不能给予终端用电设备以必要的选择性保护。

于是，就需要一种能够提供选择性保护，特别是具有短路短延时保护特性的选择性开关。

发明内容

本发明的目的是提供能够进行选择性保护的选择性开关，通过使用电子延时脱扣装置来实现短路短延时保护功能。

根据本发明，提供一种具有选择性保护组件的选择性开关，包括一断路器组件和一选择性保护组件，断路器组件和选择性保护组件通过进行端和出现端互相并联实现电气连接，还通过机械连动装置实现机械连接，所述选择性保护组件中包括一电子延时脱扣装置，所述电子延时脱扣装置包括：检测单元，检测选择性保护组件中的电流并输出检测信号；电子控制单元，与所述检测单元相连，接收、分析所述检测单元输出的检测信号并产生控制信号；脱扣器，与所述电子控制单元相连，接收所述电子控制单元产生的控制信号，所述脱扣器连接到选择性保护组件中的第二操作机构，根据所述控制信号操作所述第二操作机构；其中，当被保护的线路处于正常工作状态时，两个组件中的触头都是闭合的；当电路中发生过载电流时，断路器组件和选择性保护组件分别使得断路器组件和选择性保护组件中的触头断开，从而切断过载电流；当电路中发生短路电流时，断路器组件和选择性保护组件分别使得断路器组件和选择性保护组件中的触头断开，从而切断短路电流。

根据本发明的一实施例，所述电子控制单元包括：整流器，接收所述检测单元输出的检测信号进行整流并输出两部分(一部分为被测信号，另一部分为供电能量)；信号放大器，与所述整流器相连，将经所述整流器整流并输出的被测信号进行放大；供电电源，与所述整流器相连，接收整流器的输出能量并产生工作电源；稳压及分压器，与所述供电电源相连，对工作电源进行稳压及分压，其输出连接到所述信号放大器的供电端，为其提供稳定的电源；控制器，与所述信号放大器的信号输出端相连，也连接到所述稳压及分压器的输出，根据所述信号放大器的输出信号计算、分析并产生控制信号，所述控制信号输出到所述脱扣器，触发所述脱扣器动作。

按照本发明，所述选择性保护组件中除了包括一电子延时脱扣装置外，还包括：限流电阻，串接在选择性保护组件电路上；第二操作机构，与所述脱扣器相连，在所述脱扣器的操作下进行动作，并且所述第二操作机构与所述选择性开关中断路器组件的第一操作机构通过机械连动装置完成机械连接；第二触头，串接在选择性保护组件电路上，在所述第二操作机构的操作下进行开/闭。而所述断路器组件包括：第一操作机构，与所述第二操作机构通过机械连动装置完成机械连接；第一触头，串接在断路器组件电路上，在所述第一操作机构的操作下进行开/闭；过电流脱扣器，串接在断路器组件电路上，与所述第一操作机构相连，在检测到过电流故障时触发所述第一操作机构进行动作；电磁机构，串接在断路器组件电路上，在检测到短路故障时同选择性保护组件协同工作实现开关的选择性保护功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中涉及到的选择性开关能弥补微型断路器在选择性功能方面的欠缺，并且根据本发明设计的开关可与其他模数化终端电器相配合使用。其中的电子延时脱扣装置工作稳定，能精确地检测到短路电流、并作出快速判断和动作，借此提高了产品的测量精度，达到可靠的选择性保护作用。

附图说明

本发明的上述的和其他的特征和优势将在下面结合附图和实施例的描述之后变得更加明显，在附图中相同的标记表示相同的特征，其中：

图1是按照本发明的选择性开关的结构框图；

图2是本发明的选择性开关中电子延时脱扣装置的框图。

具体实施方式

本发明的主要创新点在于，在选择性保护组件中使用一电子延时脱扣装置来提高开关选择性保护功能的精确性，该电子延时脱扣装置包括：检测单元，检测选择性保护组件中的电流并输出检测信号；电子控制单元，与检测单元相连，接收、分析检测单元输出的检测信号并产生控制信号；脱扣器，与电子控制单元相连，接收电子控制单元产生的控制信号，脱扣器连接到选择性保护组件中的操作机构，根据控制信号操作所述操作机构。该电子延时脱扣装置在发生短路电流时可以实现短延时，协助操作机构一起工作，切断故障电流。

参考图1所示，本发明的选择性开关包括两个主要的组成部件，断路器组件100和选择性保护组件200，这也是本发明的创新点之一，在传统的技术中，所有的元器件都是放置在同一个框架内，这其实给使用和检修都造成了一些不便，本发明按照功能将元器件分离形成两个主要的组件，无论安装使用还是检修都变得更加简单。上述的断路器组件100和选择性保护组件200两者通过一组进行端和出现端300、302互相并联实现电气连接；其中，断路器组件100包括：第一操作机构102，其还与选择性保护组件200中的第二操作机构204通过机械连动装置完成机械连接；第一触头104，串接在断路器组件电路106上，在第一操作机构102的操作下进行开/闭；过电流脱扣器108，串接在断路器组件电路106上，与第一操作机构102相连，在检测到过电流故障时触发第一操作机构102进行操作断开第一触头104，从而切断断路器组件电路106，与此同时通过机械连动装置，选择性保护组件中的第二操作机构204断开第二触头208，切断选择性保护组件电路206；电磁机构110，串接在断路器组件电路106上，在检测到短路故障时同选择性保护组件协同工作实现开关的选择性保护功能。在图1所示的选择性开关中，选择性保护组件200中包括：限流电阻202，串接在选择性保护组件电路206上；第二操作机构204，与断路器组件100中的第一操作机构102通过机械连动装置实现机械连接，可在第一操作机构102操作时连动操作，切断选择性保护组件电路206；第二触头208，串接在选择性保护组件电路206上，在第二操作机构204的操作下进行开/闭；本发明的特点是选择性保护组件200中还包括一电子延时脱扣装置400，该电子延时脱扣装置400包括：检测单元402，检测选择性保护组件中的电流并输出检测信号；电子控制单元404，与检测单元402相连，接收、分析检测单元402输出的检测信号并产生控制信号；脱扣器406，与电子控制单元404相连，接收电子控制单元404产生的控制信号，脱扣器406连接到选择性保护组件200中的第二操作机构204，根据控制信号操作第二操作机构204。需要说明，本发明中的过电流脱扣器108可以使用双金属片，也可以使用电子式的过电流脱扣器来达到同样的保护要求；电子延时脱扣装置400中的检测单元402可以为CT。本发明的选择性开关的基本工作原理为：当被保护的线路处于正常工作状态时，两个组件中的触头都是闭合的；当电路中发生过载电流时，断路器组件的过电流脱扣器作用在操作机构上使第一触头断开，与此同时，通过机械连动装置，选择性保护组件的操作机构使第二触头断开，从而切断过载电流；当电路中发生短路电流时，第一触头受到电磁机构的作用，立刻斥开到临时断开位置，此时选择性保护组件开始起作用，由于选择性保护组件中存在着限流电阻，所以整个开关能在短路电流情况下有效地限流，以确保选择性保护组件工作正常。电子延时脱扣装置也同时开始工作，并相应启动电子控制单元预设的短路延时脱扣程序，在这段延时时间内，如果短路故障被清除，那么第一触头又会重新闭合(这点是和微型断路器有明显区别的地方)；如果短路故障未被清除，则电子延时脱扣装置与选择性保护组件的操作机构协同配合，使第二触头断开，与此同时，通过机械连动装置，断路器组件的第一操作机构使第一触头永久断开，从而使开关彻底断开。这时只能靠手动才能重新闭合开关。

参考图1所示的本发明的选择性开关的结构图，在工作的过程中，选择性开关中的各个元器件具体实现如下的功能：当被保护的线路处于正常工作状态时，两个组件100和200中的第一触头104和第二触头208都是闭合的；而在过载电流的情况下是断路器组件100中的过电流脱扣器108作用在第一操作机构102上使第一触头104断开，与此同时，通过机械连动装置的作用，第二操作机构204使第二触头208断开，从而切断过载电流；但当发生电流短路的情况时，电磁机构110会作用在第一触头104上使其立刻斥开到临时断开位置；此时，选择性保护组件200中的电子延时脱扣装置400的CT(即检测单元)402检测出短路电流，电子控制单元404收到检测信号后马上启动预设的短路延时脱扣程序，在这段设定的延时时间内，如果短路故障被清除，那么第一触头104又会在第一操作机构102的操作下重新闭合；但如果短路故障未被清除，则电子控制单元404触发脱扣器406，使其立即作用在第二操作机构204上断开第二触头208，并通过机械连动装置使断路器组件100中的第一操作机构102再一次动作使第一触头104永久断开，从而使开关彻底断开，这时只能靠手动才能重新闭合开关。而限流电阻202在发生短路电流直到短路电流被切断的过程中都起作用。此结构可以很好地实现开关的选择性功能，还能有效地限制短路电流。

参考图2所示本发明的选择性开关中电子延时脱扣装置的框图，对于本发明中的电子控制单元404，其可进一步包括：整流器410，接收检测单元402输出的检测信号进行整流并输出两部分(一部分为被测信号，另一部分为供电能量)；信号放大器412，与整流器410相连，将经整流器410整流并输出的被测信号进行放大；供电电源414，接收整流器410的输出能量产生工作电源；稳压及分压器416，与供电电源414相连，对工作电源进行稳压及分压，其输出连接到信号放大器412的供电端，为其提供稳定的电源；控制器418，与信号放大器412的信号输出端相连，也连接到稳压及分压器416的输出，根据信号放大器412的输出信号计算、分析并产生控制信号，控制信号输出到脱扣器406，触发脱扣器406动作。

电子控制单元404在线路中出现短路电流时，首先接收CT 402检测出短路电流的信号，经过整流器410之后产生供电电源414；供电电源414通过稳压及分压器416分别对信号放大器412和控制器418进行供电；同时，经整流器410整流后的电流信号通过信号放大器412输入到控制器418中，由其进行计算和控制，相应启动预设的短路延时脱扣程序，并根据短路电流是否清除而适时输出控制信号来触发脱扣器406动作。该种电子延时脱扣装置400工作稳定，能精确地检测到短路电流、并作出快速判断和动作，借此提高了产品的测量精度，达到可靠的选择性保护作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中涉及到的选择性开关能弥补微型断路器在选择性功能方面的欠缺，并且根据本发明设计的开关可与其他模数化终端电器相配合使用。其中的电子延时脱扣装置工作稳定，能精确地检测到短路电流、并作出快速判断和动作，借此提高了产品的测量精度，达到可靠的选择性保护作用。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种具有选择性保护组件的选择性开关，其特征在于，包括一断路器组件和一选择性保护组件，所述断路器组件和选择性保护组件通过进线端和出线端互相并联实现电气连接，还通过机械连动装置实现机械连接，所述选择性保护组件中包括一电子延时脱扣装置，所述电子延时脱扣装置包括：

检测单元，检测选择性保护组件中的电流并输出检测信号；

电子控制单元，与所述检测单元相连，接收、分析所述检测单元输出的检测信号并产生控制信号；

脱扣器，与所述电子控制单元相连，接收所述电子控制单元产生的控制信号，所述脱扣器连接到选择性保护组件中的第二操作机构，根据所述控制信号操作所述第二操作机构；

其中，当被保护的线路处于正常工作状态时，两个组件中的触头都是闭合的；

当电路中发生过载电流时，断路器组件和选择性保护组件分别使得断路器组件和选择性保护组件中的触头断开，从而切断过载电流；

当电路中发生短路电流时，断路器组件和选择性保护组件分别使得断路器组件和选择性保护组件中的触头断开，从而切断短路电流。

2.如权利要求1所述的选择性开关，其特征在于，所述电子控制单元包括：

整流器，接收所述检测单元输出的检测信号进行整流并输出；

信号放大器，与所述整流器相连，将经所述整流器整流并输出的信号进行放大；

供电电源，与所述整流器相连，接收整流器的输出，产生工作电源；

稳压及分压器，与所述供电电源相连，对工作电源进行稳压及分压，其输出连接到所述信号放大器和控制器；

控制器，与所述信号放大器相连，也连接到所述稳压及分压器的输出，根据所述信号放大器的输出信号计算、分析并产生控制信号，所述控制信号触发所述脱扣器动作。

3.如权利要求1或2所述的选择性开关，其特征在于，所述选择性保护组件中除了包括一电子延时脱扣装置外，还包括：

限流电阻，串接在选择性保护组件电路上；

第二操作机构，与所述脱扣器相连，在所述脱扣器的操作下进行动作，并且所述第二操作机构与所述选择性开关中断路器组件的第一操作机构通过机械连动装置实现机械连接；

第二触头，串接在选择性保护组件电路上，在所述第二操作机构的操作下进行开/闭。

4.如权利要求3所述的选择性开关，其特征在于，所述断路器组件包括：

第一操作机构，与所述第二操作机构通过机械连动装置实现机械连接；

第一触头，串接在断路器组件电路上，在所述第一操作机构的操作下进行开/闭；

过电流脱扣器，串接在断路器组件电路上，与所述第一操作机构相连，在检测到过电流故障时触发所述第一操作机构进行动作；

电磁机构，串接在断路器组件电路上，在检测到短路故障时，该电磁机构作用于第一触头，使第一触头斥开到临时断开位置，此时选择性保护组件开始起作用，由于选择性保护组件中存在着限流电阻，所以整个开关在短路电流情况下进行限流，电子延时脱扣装置也同时开始工作，并相应启动电子控制单元预设的短路延时脱扣程序，在这段延时时间内，如果短路故障被清除，那么第一触头又会重新闭合；如果短路故障未被清除，则电子延时脱扣装置与选择性保护组件的操作机构协同配合，使第二触头断开，与此同时，通过机械连动装置，断路器组件的第一操作机构使第一触头永久断开。

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