CN101673929B - 电路断路器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种电路断路器，其通过缩短大电流产生时直至断路器开始跳闸动作为止的时间，消除触点的损耗、熔接，使通电性能长期保持良好且获得高可靠性。该电路断路器的特征在于，设置第2跳闸机构，其在负载电流超过断路器的最大瞬时电流设定值的情况下，在断路器开关触点间产生电弧之前进行上述断路器的跳闸动作，与上述第1跳闸机构进行的跳闸动作相比，上述第2跳闸机构进行的断路器的跳闸动作更快。

Description

电路断路器

技术领域

本发明涉及一种检测事故电流并对电路进行保护的电路断路器，特别涉及电路断路器的过电流的检测和跳闸动作的高速化。

背景技术

已知现有电路断路器中过电流的检测是以如下方式进行的：将对配置于各相上的变流器的二次输出的电流进行整流而形成的恒压电路，作为用于使跳闸电路动作的恒压电源，同时利用构成上述跳闸电路的微型计算机进行运算、判定，按照规定的反比时限特性对跳闸线圈进行励磁，使插入至各相的断路器进行跳闸动作。(例如参照专利文献1)

专利文献1：特开2001-165964号公报

发明内容

但是，对于上述这种利用微型计算机使断路器的跳闸电路动作的方式，实际上，在符合规定的反比时限特性的动作区域中没有问题，但在例如超过最大瞬时电流设定值这样的短路大电流流过时，从开始断路器的跳闸动作至完成断路动作为止需要例如约20几ms的时间。具体地说，从发生短路开始至由恒压电路形成电压源为止需要例如小于或等于1ms，包括微型计算机的初始设定时间在内的运算·判定时间和触发电路的动作需要例如约10ms，跳闸机构的动作时间需要例如约15ms，合计需要约26ms的时间。

因此，在超过最大瞬时电流设定值这样的短路大电流流过的情况下，从开始进行断路器的跳闸动作至完成断路动作为止，断路器的开关触点上会流过大电流，使触点间长时间产生电弧，因此有时会消耗触点，以至损害通电性能。另外，由于触点间产生的电弧而流过比通常更多的短路电流，因此还有可能导致两触点间熔接。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种电路断路器，其通过缩短大电流产生时使断路器开始跳闸动作为止的时间，从而避免触点的损耗、熔接，使通电性能长期保持良好并获得高可靠性。

本发明所涉及的电路断路器，其将对配线电路中配置的电源供给变流器的二次电流进行整流而形成的恒压电路，作为用于使跳闸电路动作的恒压电源，同时，在上述跳闸电路中具有微型计算机，其对应于上述配线电路中流过的负载电流而进行运算·判定，以得到规定的反比时限动作特性，该电路断路器按照上述反比时限动作特性，通过第1跳闸机构进行断路器的跳闸动作，其特征在于，在所述电路断路器中设置第2跳闸机构，其在上述负载电流超过该断路器的最大瞬时电流设定值的情况下，在断路器的开关触点间产生电弧之前进行上述断路器的跳闸动作，与上述第1跳闸机构进行的跳闸动作相比，上述第2跳闸机构进行的断路器的跳闸动作更快。

发明的效果

根据本发明，因为设置有第二跳闸机构，其在超过最大瞬时电流设定值而有可能在断路器的触点间产生电弧的大电流流过的情况下，立即使断路器进行跳闸动作，所以可以使从大电流流过开始至断路器开始跳闸动作为止的时间缩短，在两触点间产生电弧之前完成断开动作，由此具有可以避免触点的损耗，得到通电性能良好的电路断路器的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的电路断路器的跳闸电路结构图。

图2是表示本发明的电路断路器的跳闸动作特性的一个例子的图。

图3是第2跳闸机构的概略剖面图。

图4是本发明的实施方式2中的电路断路器的跳闸电路结构图。

图5是本发明的实施方式3中的电路断路器的跳闸电路结构图。

图6是本发明的实施方式4中的电路断路器的跳闸电路结构图。

具体实施方式

实施方式1

下面，参照图1至图3说明本发明的实施方式1。图1是本发明的实施方式1中的电路断路器的跳闸电路结构图，图2是本发明的电路断路器的跳闸动作特性图，图3是第2跳闸机构的剖面图。在图1中，1是配线电路，2是断路器的开关触点，3a、3b、3c是在上述各电路1中配置的第1电源供给变流器，4a、4b、4c是电流检测线圈，5是第一整流电路，其对来自上述第1电源供给变流器3a、3b、3c的二次输出电流进行整流，6是恒压电路，其构成接收并使上述第一整流电路5的整流输出稳定化的恒压源，7是控制电路，其以上述恒压电路6的输出作为电压源，以上述电流检测线圈4a、4b、4c的二次电流作为输入信号，该控制电路7包括：由未图示的A/D变换电路、积分电路等构成的专用IC 8；以及微型计算机9，其内置对断路器的反比时限动作进行控制的特性，进行规定的运算、判定。

虽然没有进行图示，但如专利文献1所述，微型计算机9具有：长时限特性检测部，其对额定电流的115％～短时限电流设定值进行检测；短时限特性检测部，其对短时限电流设定值～瞬时电流设定值进行检测；以及瞬时特性检测部，其对大于或等于瞬时电流设定值进行检测，该微型计算机9根据彼此不同的指数函数特性，对电流值和跳闸时限的关系进行控制。并且，10是利用上述微型计算机9的输出信号进行动作的闸流晶体管等触发电路，11是通过上述触发电路10的导通而进行励磁的第1跳闸线圈，12a、12b、12c是在上述各电路1中配置的第2电源供给变流器，13是对来自上述第2电源供给变流器12a、12b、12c的二次输出电流进行整流的第二整流电路，14是接收上述第二整流电路13的输出而进行励磁的第2跳闸线圈。

下面，根据图2的跳闸动作特性图，说明本实施方式1中的电路断路器的跳闸动作。如图2所示，具有反比时限特性，即，配线电路1中流过大于或等于额定电流的电流，随着电流的大小变大，断路器的开关触点2断开的动作时间变短，其中，将额定电流的115％～短时限电流设定值定义为长时限动作区域，将短时限电流设定值～瞬时电流设定值(最大)定义为短时限动作区域，将大于或等于瞬时电流设定值定义为瞬时动作区域。另外，在图2中为了有助于理解，假定为特定的断路器(例如额定电流为2000A)的跳闸动作，以与额定电流的比值示出具体的电流值，如果断路器的额定电流变化，则该特性值也变化。

在这里，如果配线电路1中流过负载电流，则第1电源供给变流器3a、3b、3c的二次输出电流由第一整流电路5进行整流，由恒压电路6进行稳定化，成为使控制电路7动作的电源。另一方面，由电流检测线圈4a、4b、4c检测配线电路1中流过的电流大小，经由上述控制电路7的专用IC 8而由微型计算机9进行监视。微型计算机9与配线电路1中流过的负载电流的大小对应地，判断是否是图2的长时限动作区域、短时限动作区域、或瞬时动作区域，根据各自的反比时限特性输出计算结果，使由闸流晶体管构成的触发电路10动作，对第1跳闸线圈11进行励磁而使断路器进行跳闸动作。直至该第一跳闸机构的动作完成为止，如前所述需要约20几ms的时间。

此外，实际上，在负载电流超过最大瞬时电流设定值，达到有可能使断路器主体产生电弧的电流之前的范围A内，上述第2跳闸机构在上述第1跳闸机构的动作之前开始动作。

即，如果将图2的断路器主体产生电弧的区域记作B，则在本发明中，在大于上述最大瞬时电流设定值X(额定电流的例如约16倍)而尚未超过使断路器主体的触点间产生电弧的电流Y(额定电流的例如约30倍)的过电流流过配线电路1的情况下，从第2电源供给变流器12a、12b、12c经由第二整流电路13，使第2跳闸线圈14励磁，比第1跳闸线圈11的动作更快地进行断路器的断开动作。此时的第2跳闸线圈的动作电流如图2的Z点所示，是额定电流的例如约25倍的值，在断路器主体产生电弧之前进行跳闸动作。

因此，与仅具有第1跳闸机构而不存在上述第2跳闸机构的情况下，直至动作完成为止如前所述需要例如约20几ms相对，由于在同时使用第2跳闸机构的情况下，并没有经由包括微型计算机9的控制电路7和由闸流晶体管构成的触发电路10，因此直至该动作完成为止的时间与包括微型计算机9的初始设定在内的运算·判定时间(例如约10ms)相应地缩短，成为例如约10几ms。此外，将第2跳闸线圈14的励磁时刻如下所述调整为，使上述Z点落在从最大瞬时电流设定值X至断路器主体的触点间产生电弧的电流Y之间(A区间)。

图3是第二跳闸机构的概略结构图，与上述第2跳闸线圈14的励磁时刻的调整方法一起进行说明。在该图中，14是卷绕在线轴21的芯部上的线圈，相当于图1的第2跳闸线圈14。固定铁心22和可动铁心23彼此相对地配置在上述线轴21内，另外，在上述固定铁心22和可动铁心23之间存在复位弹簧24，以使两者配置为保持规定的间隙27。磁轭25用于使由上述线圈14产生的磁通通过上述固定铁心22、可动铁心23进行磁耦合，在配线电路1中流过大于上述最大瞬时电流设定值而尚未超过使断路器主体的触点间产生电弧的过电流的情况下，轴26使断路器的开关触点2动作(未图示)。

如上所述，第2跳闸机构由线圈14、固定铁心22、可动铁心23、复位弹簧24等构成，通过复位弹簧24的弹力将可动铁心23和固定铁心22向彼此远离的方向进行预紧。在上述负载电流是大于额定电流而尚未超过最大瞬时电流设定值X的值的情况下，线圈14的磁动势被设定为比复位弹簧24的弹簧载荷小，由于可动铁心23没有吸附在固定铁心22上，因此断路器不会被触发。

但是，在超过最大瞬时电流设定值X的大电流流过的情况下，线圈14的磁动势被设定为大于上述弹簧载荷，使可动铁心23吸附在固定铁心22上，轴26突出而使第2跳闸机构动作。

对上述复位弹簧24的弹簧载荷及线圈14的磁动势进行调整·设定，使该可动铁心23吸附在固定铁心22上的动作点为超过最大瞬时电流设定值X而小于断路器的触点间产生电弧的电流。

如上所述，因为在小于或等于最大瞬时电流设定值的电流时，通过第一跳闸机构高精度地进行动作，另外，在超过最大瞬时电流设定值而小于断路器的触点间产生电弧的电流时，使第二跳闸机构动作，所以可以缩短包括微型计算机在内的控制电路的运算·判定时间，可以抑制大电流区域中的电弧的产生。

实施方式2

图4是本发明的实施方式2中的电路断路器的跳闸电路结构图，对于与实施方式1说明的图1中的部件相同或相当的部分标注相同标号。本发明的实施方式2构成为省略实施方式1的第2电源供给变流器12a、12b、12c及第二整流电路13，将第2跳闸线圈14插入整流电路5和恒压电路6之间。通过上述构成，与实施方式1相比，由于电源供给变流器及整流电路分别只需一组即可，因此使电路结构变得简单。

实施方式3

图5是本发明的实施方式3中的电路断路器的跳闸电路结构图。对于与图1中的部件相同或相当的部分标注相同标号，仅说明与图1不同的部分。本发明的实施方式3构成为将实施方式1的第2电源供给变流器12a、12b、12c及第二整流电路13插入至第1电源供给变流器3a、3b、3c的二次侧电路中。通过上述构成，与实施方式1相比，由于可以缩小贯穿的导体外形以及电流大小，因此可以使第2电源供给变流器12a、12b、12c及整流电路以小容量构成。

实施方式4

图6是本发明的实施方式4中的电路断路器的跳闸电路结构图。对于与图1中的部件相同或相当的部分标注相同标号，仅说明与图1不同的部分。本发明的实施方式4构成为将可变电阻器15与实施方式1的第2跳闸线圈14并联连接。

通过上述构成，由于可以对从第2电源供给变流器12a、12b、12c向上述第2跳闸线圈14供给的电流进行分流，因此通过调整该可变电阻器15的值，可以将第2跳闸线圈14动作的短路电流的大小与断路器的额定电流等对应地进行设定。

Claims (6)

1.一种电路断路器，其将对配线电路中配置的电源供给变流器的二次电流进行整流而形成的恒压电路，作为用于使跳闸电路动作的恒压电源，同时，在上述跳闸电路中具有微型计算机，其对应于上述配线电路中流过的负载电流而进行运算、判定，以得到规定的反比时限动作特性，该电路断路器按照上述反比时限动作特性，通过第1跳闸机构进行断路器的跳闸动作，

其特征在于，

在所述电路断路器中设置第2跳闸机构，其在上述负载电流超过该断路器的最大瞬时电流设定值的情况下，在断路器的开关触点间产生电弧之前进行上述断路器的跳闸动作，与上述第1跳闸机构进行的跳闸动作相比，上述第2跳闸机构进行的断路器的跳闸动作更快。

2.根据权利要求1所述的电路断路器，其特征在于，

第2跳闸机构至少由跳闸线圈、固定铁心、可动铁心、以及弹簧构成，在上述负载电流是大于上述断路器的额定电流而尚未超过最大瞬时电流设定值的值的情况下，上述跳闸线圈的磁动势被设定为比上述弹簧的弹簧载荷小，在上述负载电流超过该断路器的最大瞬时电流设定值的情况下，在上述断路器的开关触点间产生电弧之前，将上述跳闸线圈的磁动势设定为大于上述弹簧载荷。

3.根据权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于，具有：

第一整流电路，其利用配线电路中配置的第1电源供给变流器，向第1跳闸机构的跳闸线圈供给整流电压；以及第2整流电路，其利用配线电路中配置的第2电源供给变流器，向第2跳闸机构的跳闸线圈供给整流电压。

4.根据权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于，

具有单一的整流电路，其利用配线电路中配置的电源供给变流器，向第1跳闸机构的跳闸线圈及第2跳闸机构的跳闸线圈供给整流电压。

5.根据权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于，具有：

第一整流电路，其利用配线电路中配置的第1电源供给变流器，向第1跳闸机构的跳闸线圈供给整流电压；以及第2整流电路，其利用在上述第1电源供给变流器的二次侧配置的第2电源供给变流器，向第2跳闸机构的跳闸线圈供给整流电压。

6.根据权利要求3所述的电路断路器，其特征在于，

将可变电阻器与上述第2跳闸机构的跳闸线圈并联连接。

Images