CN102725815A - 使用断路器跳闸功能作为反馈机制的带有跳闸指示的电子微型断路器 - Google Patents

Abstract

一种用于识别断路器中的故障情况的类型的方法包括针对故障情况监控分支电路。响应于检测到所述故障情况，中断穿过所述分支电路的电流流动。故障情况的类型被储存在存储设备中，故障情况的类型响应于接收到控制信号而从该存储设备被检索。基于随时间而变的断路器把手的机械位置来指示故障情况的类型。

Description

使用断路器跳闸功能作为反馈机制的带有跳闸指示的电子微型断路器

发明领域

本发明通常涉及断路器，以及更具体地，涉及用于指示跳闸情况的类型的方法。

发明背景

按照惯例，断路器被用于保护配电电路免受电弧放电故障、接地故障、短路故障和/或过载。通常地，微型断路器特别用来保护家庭中以及商业和轻工业应用中的分支电路。例如，微型断路器使用电弧故障探测器、对由短路电流产生的巨大磁力作出响应的磁衔铁、和/或合并对持久的过载情况作出响应的双金属器件的热磁跳闸设备。

当在受保护的电路上检测到故障或者过载情况时，断路器跳闸以断开断路器的可分离触头，并且由此中断在受保护电路中的电流流动。通常由致动把手的位置指示断路器的状态，该致动把手指示断路器是在ON（接通）位置、OFF（断开）位置还是在TRIPPED（跳闸）位置。然而，当断路器跳闸时，致动把手的位置不指示导致跳闸情况的故障类型。换言之，用户不能确定断路器是基于电弧放电故障情况、接地故障情况、短路故障情况、还是过载情况而跳闸。

为了解决该问题，一些电流断路器设计包括发光二极管（LED），该发光二极管是多色的或者闪光的，以指示为什么断路器跳闸的缘由。然而，包括额外的部件进一步增大了断路器的成本和复杂度。

因此，需要用于解决上述问题和其它问题的断路器的跳闸指示。

发明概述

在本发明的实现中，断路器的跳闸指示将反馈提供给用户，以指示发生在受保护的分支电路上的故障情况的原因。该断路器是微型断路器，该微型断路器包括用于断开和闭合一对可分离触头的把手，该把手具有当断路器跳闸时指示的TRIPPED位置、当电流在分支电路中流动时指示的ON位置、以及当电流被中止穿过分支电路流动时指示的OFF位置。

断路器还包括推动测试（PTT）按钮，该按钮发信号给电子模块以执行自我检测，并且随后如果电子模块通过检测则使断路器跳闸（其中，如果测试没有被通过，则不使断路器跳闸）。该电子模块针对故障情况例如电弧故障、接地故障、短路或者过载来监控分支电路。如果故障情况发生，电子模块将信号发送到跳闸螺线管以断开断路器的主触头，并由此中断分支电路中的电流流动。

故障情况被储存在存储设备例如非易失性存储器中。为了确定故障情况的类型，用户按下推动测试（PTT）按钮，且实质上同时地将把手移到ON位置。在响应中，信号被发送到电子模块以反馈跳闸的原因。电子模块从存储设备检索故障情况，并使用随时间而变的把手的位置来指示故障情况。

根据示范性的实现，以上描述的电子模块是可编程的，以（i）通过不使断路器跳闸来指示过载情况（即，把手保持在ON位置）；（ii）通过在某一时间延迟后使断路器跳闸来指示电弧故障情况（例如，把手在两秒的延迟后移动到TRIPPED位置）；以及（iii）通过在另一时间延迟后使断路器跳闸来指示接地故障情况（例如，把手在四秒的延迟后移动到TRIPPED位置）。

在本发明的可选的实现中，用于识别断路器中的故障情况的类型的方法包括针对故障情况监控分支电路。响应于检测到故障情况，穿过分支电路的电流被中断。故障情况的类型被储存在存储设备中，故障情况的类型响应于接收到控制信号而从该存储设备被检索。基于随时间而变的断路器把手的机械位置来指示故障情况的类型。

在本发明的另一个可选的实现中，一种方法目的在于识别断路器中的故障情况的类型来保护分支电路。该断路器包括非易失性存储设备、推动测试（PTT）按钮、以及在ON位置和TRIIPED位置之间可移动的把手。该方法包括监控分支电路以检测故障情况的发生，并从多种不同类型的故障情况确定故障情况的类型。故障情况的类型被储存在非易失性存储设备中，并响应于通常与将把手移动到ON位置同时地按下推动测试（PTT）按钮，故障情况的类型从非易失性存储设备被检索。根据故障情况的类型，把手被自动定位在随时间而变的ON位置和TRIPPED位置中的一个上。

考虑地不同实施方式的详细描述，本发明额外的方面对于本领域中的普通技术人员将是明显的，该详细描述参考附图来完成，附图的简要说明在下面提供。

附图的简要说明

通过参考结合附图理解的下面的描述，本发明可以被最好地理解。

图1是示出内部部件的断路器的透视图。

图2是示出用于指示跳闸情况的方法的流程图。

所示实施方式的详细描述

虽然将结合某些优选的实施方式来描述本发明，将理解，本发明并不局限于那些特定的实施方式。相反，本发明旨在包括所有可被包括在由所附权利要求限定的本发明精神和范围内的可选形式、修改、和等效布置。

参考图1，断路器100是微型断路器，其检测在受保护的分支电路上故障情况的发生。断路器具有闭锁机构102和把手104。闭锁机构102被用于当某些故障情况发生时自动分离一对可分离的触头（或者主触头）106、108。把手104被用于手动断开和闭合可分离触头106、108，并且在若干断路器位置——包括ON位置、OFF位置和TRIPPED位置——之间是可移动的。

在ON位置，可分离触头106、108被闭合以允许电流穿过受保护的分支电路流动。处在ON位置的把手104的物理位置是逆时针方向的最左边位置（如在图1中所示出和描绘的）。

在OFF位置，可分离触头106、108被断开以阻止电流穿过受保护的分支电路流动。通常地，OFF位置指示可分离触头106、108的手动分离。处在OFF位置的把手104的物理位置是顺时针方向的最右边位置（如在图1中的104”所示出的）。

在TRIPPED位置，可分离触头106、108被断开以阻止电流穿过受保护的分支电路流动（类似于OFF位置）。通常地，TRIPPED位置指示可分离触头106、108的自动分离。处在TRIPPED位置的把手104的物理位置在逆时针方向的最左边位置（ON位置）和顺时针方向的最右边位置（OFF位置）之间（如图1中的104’所示出的）。

断路器100还包括推动测试（PTT）按钮110，该按钮通过发信号到电子模块111来执行自我检测。电子模块111包括带有非易失性存储器的微控制器112。为了发起自我检测，用户按下推动测试（PTT）按钮110。如果电子模块111通过检测，断路器100被跳闸以指示检测的成功完成。如果电子模块111没有通过检测，断路器100不被跳闸，这指示可能存在问题。

电子模块111监控分支电路以确定故障情况的任何发生。故障情况可以是不同的类型，包括电弧故障情况、接地故障情况、以及过载情况。如果发生任何故障情况，微控制器112发送信号到跳闸螺线管114以断开可分离触头106、108。可分离触头106、108的断开中断在分支电路的流动的电流。

当故障情况发生时，断路器100被跳闸，且把手104自动地移动到TRIPPED位置。在TRIPPED位置，把手104自动位于ON位置和OFF位置之间，以在视觉上指示发生了故障情况。故障情况的类型被储存在存储设备例如电子模块111的非易失性存储器中。

为了确定使可分离触头106、108断开的故障情况的类型，用户按下推动测试（PTT）按钮，并且随后将把手104移动到ON位置。在响应中，控制信号被发送到电子模块111以指示跳闸的原因。电子模块111从存储设备检索故障情况的类型，并且基于随时间而变的把手的位置来向用户指示故障情况的类型。

例如，在一个实施方式中，电子模块111通过将把手104保持在ON位置来指示过载情况，因此，如果条件允许，它可以再次即时跳闸（如以下进一步讨论的）。为了指示电弧故障情况，电子模块111在第一时间延迟例如两秒后自动地将把手104从ON位置移动到TRIPPED位置。为了指示接地故障情况，电子模块111可以是可编程的，以在第二时间延迟例如四秒后自动地将把手104从ON位置移动到TRIPPED位置。在另一个实施例中，为了指示某个故障情况，在没有延迟后（即，实质上即时地）将把手104自动地移动到TRIPPED位置。因此，基于（i）把手104是否移动到ON位置和（ii）在将把手104手动地设定在ON位置的时间和把手104自动地移动到TRIPPED位置的时间之间消逝的时间，用户可以确定发生在分支电路上的故障情况的特定类型。

参考图2，跳闸指示方法包括接通断路器以开始监控受保护的电路（200）。在检测到故障情况时，做出断路器必须被跳闸的确定（210）。相应地，断路器跳闸并且将跳闸的原因写入非易失性存储器（220）。用户例如通过手动地将断路器的把手移动到ON位置来重置断路器（230）。

如果断路器接通时断路器的推动测试（PTT）按钮被保持（240），控制信号被发送到电子模块111以发起指示模式同时继续监控受保护的电路（250）。跳闸的原因（或者故障情况的类型）从存储器被检索（260），并且根据在表1中设定的可编程的参数，断路器依据时间自动地跳闸（265）。例如，如果故障情况的类型是“热过载”，断路器将保持接通且把手104不移动。如果“瞬时跳闸”响应于短路而发生，断路器通常将立即（即，在零秒后）自动跳闸。如果故障情况的类型是“电弧故障”，断路器将在两秒的时间延迟后自动跳闸。如果故障情况的类型是“接地故障”，断路器将在四秒的时间延迟后自动跳闸。

如果断路器被跳闸以指示“瞬时跳闸”、“电弧故障”或者“接地故障”（270），用户重置断路器（230）。如果断路器不跳闸，指示“热过载”（270），断路器继续监控受保护的电路（280）而不需要重置断路器。

如果在断路器被接通时断路器的推动测试（PTT）按钮没有保持（240），则跳闸的原因从存储器清除，并且断路器开始监控电路（290）。

虽然本发明的特定的实施方式、方面和应用被示出和描述，应理解，本发明并不局限于在此公开的精确的结构和组成，以及各种修改、变化和变更从前述描述中可能是明显的，而不偏离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于识别断路器中的故障情况的类型的方法，所述方法包括：

针对多种不同类型的故障情况中的故障情况监控分支电路；

响应于检测到所述故障情况，中断穿过所述分支电路的电流流动；

将所述故障情况的类型存储在存储设备中；

生成控制信号；

响应于所述控制信号的生成，从所述存储设备检索所述故障情况的类型；以及

基于随时间而变的断路器把手的机械位置来指示所述故障情况的类型。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述不同类型的故障情况包括过载情况、接地故障情况和电弧故障情况。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述断路器把手的所述机械位置在接通位置和跳闸位置之间自动地变化。

4.如权利要求1所述的方法，其中，（i）通过将所述断路器把手保持在第一机械位置来指示故障情况的第一类型，以及（ii）通过在接收到所述控制信号后的预选时间段内将所述断路器把手自动地移动到第二机械位置来指示故障情况的第二类型。

5.如权利要求1所述的方法，其中，（i）通过在第一时间延迟后将所述断路器把手自动地从第一机械位置移动到第二机械位置来指示故障情况的第一类型，以及（ii）通过在第二时间延迟后将所述断路器把手自动地从所述第一机械位置移动到所述第二机械位置来指示故障情况的第二类型，所述第一时间延迟和所述第二时间延迟中的每一个从所述控制信号生成的时间起而被测量。

6.如权利要求1所述的方法，其中，（i）通过在所述控制信号生成后将所述断路器把手保持在第一机械位置来指示故障情况的第一类型,(ii)通过在第一时间延迟后将所述断路器把手自动地移动到第二机械位置来指示故障情况的第二类型，以及（iii）通过在第二时间延迟后将所述断路器把手自动地移动到所述第二机械位置来指示故障情况的第三类型，所述第一时间延迟和所述第二时间延迟中的每一个从所述控制信号生成的时间起而被测量。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制信号响应于推动测试（PTT）按钮按下而生成，所述断路器把手被移动到接通位置，并且其中（i）通过在接收所述控制信号后将所述断路器把手保持在所述接通位置来指示第一类型的故障情况,(ii)通过在第一时间延迟后将所述断路器把手自动地移动到跳闸位置来指示第二类型的故障情况，以及（iii）通过在第二时间延迟后将所述断路器把手自动地移动到跳闸位置来指示第三类型的故障情况，所述第二时间延迟大于所述第一时间延迟，所述第一时间延迟和所述第二时间延迟中每一个从所述控制信号生成的时间起而被测量。

8.如权利要求1所述的方法，还包括按下推动测试（PTT）按钮时实质上同时地将所述断路器把手移动到特定的机械位置以产生所述控制信号。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述断路器把手被移动到接通位置。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述存储设备是非易失性存储器。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述电流流动的所述中断通过分离所述断路器的一对可分离触头来实现。

12.如权利要求1所述的方法，还包括如果没有生成所述控制信号就从所述存储设备清除所述故障情况的类型。

13.如权利要求1所述的方法，还包括在指示所述故障情况的类型时继续监控所述分支电路。

14.如权利要求1所述的方法，还包括响应于检测到所述故障情况而启动螺线管以中断电流流动，所述螺线管的启动导致一对可分离触头的断开。

15.一种用于识别断路器中的故障情况的类型以保护分支电路的方法，所述断路器包括非易失性存储设备、推动测试（PTT）按钮、以及在接通位置和跳闸位置之间可移动的把手，所述方法包括：

监控所述分支电路以检测故障情况的发生；

从多种不同类型的故障情况确定所述故障情况的类型；

将所述故障情况的类型存储在所述非易失性存储设备中；

响应于按下所述推动测试（PTT）按钮和将所述把手移动到所述接通位置，从所述非易失性存储设备检索所述故障情况的类型；以及

根据所述故障情况的类型，依据时间将所述把手自动定位在所述接通位置和所述跳闸位置中的一个上。

16.如权利要求15所述的方法，还包括提供用于使所述不同类型的故障情况中的每个与下列项相关的电子模块：（i）所述把手的特定位置以及（ii）从所述推动测试（PTT）按钮被按下的时间起的特定的时间延迟，所述不同类型的故障情况至少包括过载情况、电弧故障情况和接地故障情况。

17.如权利要求16所述的方法，其中通过将所述把手定位在所述接通位置来指示所述过载情况，所述把手保持在所述接通位置以指示所述故障情况的类型。

18.如权利要求16所述的方法，其中通过在至少两秒的时间延迟后自动地将所述把手从所述接通位置移动到所述跳闸位置来指示所述电弧故障情况。

19.如权利要求16所述的方法，其中通过在至少四秒的时间延迟后自动地将所述把手从所述接通位置移动到所述跳闸位置来指示所述接地故障情况。