CN106898526A - 具有电子跳闸单元的电气开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有电子跳闸单元的电气开关装置，包括：壳体；线路端子；负载端子；设置在线路端子和负载端子之间的导电路径上的可分离触头；构造成打开和闭合所述可分离触头的操作机构，所述操作机构包括跳闸杆；和电子跳闸单元。所述电气开关装置还包括跳闸致动器组件，其包括：与所述壳体联接的致动器壳体；与所述致动器壳体联接的致动器；和构造成将致动器与电子跳闸单元电连接的连接器。所述电气开关装置还包括电流变换器组件，其包括：与负载端子电联接的杆状导体和围绕杆状导体设置的电流变换器，其中所述电子跳闸单元构造成电控制所述致动器的致动。

Description

具有电子跳闸单元的电气开关装置
技术领域
所公开的构思总地涉及电气开关装置，例如断路器。
背景技术
电气开关装置用于保护电路免于由跳闸(脱扣)状况导致的损坏，所述跳闸状况例如为过电流状况、欠电压状况、较高水平的短路或故障状况、接地故障或电弧故障状况。紧凑型塑壳断路器(紧凑型MCCB)例如包括至少一对可分离的触头，所述触头或者通过设置在壳体外侧的手柄被手动操作，或者响应于跳闸状况通过跳闸元件自动地操作。
紧凑型MCCB包括热磁跳闸机构。该跳闸机构的热方面包括供电流流过的双金属件。电流的增大使得双金属件的温度升高，这进而引起其弯曲。当双金属件弯曲足够的量时，其使得紧凑型MCCB跳闸。跳闸机构的热方面提供了长延迟跳闸功能，这常常由持续的过电流状况触发。
该跳闸机构的磁方面包括供电流流过的磁性舌板(clapper)结构。当电流增大到阈值水平之上时，由流过磁性舌板结构的电流引起的磁场使得相关的悬臂移动。悬臂的移动使得紧凑型MCCB跳闸。该跳闸机构的磁方面提供了即时跳闸功能。
很多类型的断路器包括电子跳闸单元(ETU)。ETU接收来自一个或多个传感器的输入并且判定是否有故障状况发生，所述传感器例如是位于断路器内或断路器外部的用于感测电流的电流变换器/电流互感器(CT)。ETU能够控制是否使断路器的可分离触头跳闸打开/脱开。ETU还允许使用者修改跳闸设置，例如使断路器跳闸的电流或断路器跳闸前的延时。操作ETU的电力由CT提供，该CT在断路器内或在断路器外部围绕导体布置。该CT也用于感测流过断路器的电流。需要较大尺寸的CT以精确地感测宽范围的电流。
紧凑型MCCB较小并且现有的紧凑型MCCB中已有的构件不能留出足够的空间来结合ETU或其相关构件，例如CT。这样，ETU尚未结合到紧凑型塑壳断路器中。
图1是通常的紧凑型MCCB 100的等轴测视图，图2是图1的紧凑型MCCB 100的剖视图。如在图1和2中示出的，紧凑型MCCB 100不包括ETU或其相关构件。由于紧凑型MCCB 100中的有限空间和构件构型，ETU及其相关构件如CT不能被结合到紧凑型MCCB 100中。
电气开关装置有改进的空间。
发明内容
这些需要和其它需要由所公开的构思的实施例来满足，所公开的构思涉及包括电子跳闸单元和电流变换器的电气开关装置。
根据所公开的构思的各个方面，一种电气开关装置包括：壳体；线路端子；负载端子；设置在线路端子和负载端子之间的导电路径上的可分离触头；构造成打开和闭合所述可分离触头的操作机构，所述操作机构包括跳闸杆；电子跳闸单元；跳闸致动器组件，其包括：与所述壳体联接的致动器壳体；与所述致动器壳体联接的致动器；和构造成将致动器与电子跳闸单元电连接的连接器；以及电流变换器组件，其包括：与负载端子电联接的杆状导体；和围绕杆状导体设置的电流变换器，其中所述电子跳闸单元构造成电控制所述致动器的致动。
附图说明
当结合附图阅读时从下面对优选实施例的描述可充分理解所公开的构思，在附图中：
图1是通常的紧凑型MCCB设计的等轴测视图，
图2是图1的通常的紧凑型MCCB的剖视图，
图3是根据所公开的构思的一个实施例的紧凑型MCCB的等轴测视图，
图4是图3的紧凑型MCCB的等轴测剖视图，
图5是图3的紧凑型MCCB的剖视侧视图，
图6是图3的紧凑型MCCB中所包括的操作组件的等轴测视图，
图7是图3的紧凑型MCCB中所包括的CT组件的等轴测视图；以及
图8是图3的紧凑型MCCB中所包括的跳闸致动器组件的等轴测视图。
具体实施方式
本文中使用的方向用语，例如左、右、前、后、顶/上、底/下及其派生用语，与在图中示出的各要素的取向有关并且不限制权利要求，除非本文中明确说明。
如本文中所使用的，两个或更多个部件/部分“联接/耦接”在一起的表述应表示各部件直接连结在一起或通过一个或多个中间部件连结。
如本文中所使用的，术语“数量”应表示一个或多于一个的整数个(即，多个)。
如本文中所使用的，术语“处理器”应表示能够存储、获取和处理数据的可编程模拟和/或数字装置；控制器；控制电路；计算机；工作站；个人计算机；微处理器；微控制器；微计算机；中央处理单元；大型计算机；迷你型计算机；服务器；网络处理器；或者任何适当的处理装置或设备。
图3到8示出了根据所公开的构思的一个实施例的电气开关装置(例如但非限制性地为紧凑型MCCB 1)。图3是紧凑型MCCB 1的等轴测视图。图4是紧凑型MCCB 1的等轴测剖视图。图5是紧凑型MCCB 1的剖视图。图6是紧凑型MCCB 1中所包括的操作组件40的等轴测视图。图7是紧凑型MCCB 1中所包括的CT组件20的等轴测视图，并且图8是紧凑型MCCB 1中所包括的跳闸致动器组件10的等轴测透视图。
紧凑型MCCB 1包括基本形成紧凑型MCCB 1的外部形状并且容纳紧凑型MCCB 1的很多构件的壳体8。紧凑型MCCB 1还包括线路端子5和负载端子6。线路端子5构造成电连接至电源(未示出)，而负载端子构造成电连接至负载(未示出)。线路端子5和负载端子6由穿过紧凑型MCCB 1的导电路径电连接。可分离触头2设置在线路端子5和负载端子6之间的导电路径上。当可分离触头2闭合时线路端子5和负载端子6彼此电连接。但是，打开可分离触头2(例如但非限制性地为使可分离触头2跳闸打开)使线路端子5与负载端子6电气地断开。
紧凑型MCCB 1还包括操作机构3。操作机构3构造成打开和闭合可分离触头2。操作机构3响应于紧凑型MCCB 1中所包括的跳闸杆7的旋转而打开和闭合可分离触头2。跳闸杆7的旋转可例如通过紧凑型MCCB 1中所包括的跳闸按钮4、复位(重置)按钮16或跳闸致动器18而引发。跳闸按钮4构造成可从紧凑型MCCB 1的外部接近/触及。跳闸按钮4构造成使得使用者对其的致动导致跳闸按钮4与跳闸杆7相互作用而使得跳闸杆7旋转并且使得操作机构3打开可分离触头2。复位按钮16构造成可从紧凑型MCCB 1的外部接近。复位按钮16构造成使得使用者对其的致动导致复位按钮16将跳闸致动器18复位。跳闸致动器18构造成电连接至ETU 30并由ETU 30控制。跳闸致动器18构造成在ETU 30的作用下与跳闸杆7相互作用并且使跳闸杆7旋转以及使操作机构3打开可分离触头2。在所公开的构思的某些实施例中，跳闸致动器18是螺线管。
紧凑型MCCB 1的壳体8包括形成在其顶侧(例如但非限制性地从图3-5的视角看)的两个辅助凹窝9。如在图3中示出的，一个辅助凹窝9是空的。跳闸致动器组件10设置在另一个辅助凹窝9中。尽管一个辅助凹窝9在图3中示出为空的，但是本领域的普通技术人员应理解的是ETU 30可以设置在一个辅助凹窝9中。还可以想到的是在所公开的构思的某些实施例中ETU 30可以设置在壳体8的顶侧。
跳闸致动器组件10包括致动器壳体12、跳闸致动器18、连接器14和复位按钮16。致动器壳体12构造成在一个辅助凹窝9中联接至壳体8。在所公开的构思的一些实施例中，致动器壳体12构造成具有与供其设置在其中的辅助凹窝9的形状基本对应的外部形状。跳闸致动器18联接至致动器壳体12并且设置在致动器壳体12内部。跳闸致动器18构造成通过连接器14电连接至ETU 30。在所公开的构思的一些实施例中，致动器壳体12包括在其中形成的孔口，使得连接器能够穿过所述孔口而电连接至位于致动器壳体12外部的ETU 30。
CT组件20(图7)包括负载端子6、CT 22、扁平导体24、杆状导体26和热敏二极管28。扁平导体24和杆状导体26形成线路端子5和负载单子6之间的导电路径的一部分。扁平导体24电连接在负载端子6和杆状导体26之间。CT 22围绕杆状导体26设置并且热敏二极管抵靠扁平导体24设置。
CT 22和热敏二极管28通过不同的连接器电连接至ETU 30。CT 22构造成感测从杆状导体26流过的电流的大小并且将所感测到的大小提供给ETU 30。CT 22还构造成使用从杆状导体26流过的电流来向ETU 30供电。ETU 30使用由CT 22提供的电力来为其自身的操作供电。热敏二极管28构造成感测扁平导体24的温度并且将所感测到的温度提供给ETU30。利用由CT 22感测到的电流大小和由热敏二极管28感测到的温度，ETU 30能提供与通常的紧凑型MCCB中存在的热磁跳闸单元所提供的功能类似的即时和延迟跳闸功能。另外，不需要与热磁跳闸单元相关联的构件(例如位于主导电路径上的双金属件和磁性舌板结构)，并且因此能够从所公开的构思的实施例的紧凑型MCCB 1中省略所述构件。
ETU 30控制跳闸致动器18来引发可分离触头2的跳闸打开。根据所公开的构思的一些实施例，ETU 30基于由CT 22感测到的电流大小和/或由热敏二极管28感测到的温度来控制跳闸致动器18。根据所公开的构思的一些实施例，ETU 30仅包括模拟电路或仅处理器、相关的存储器和模拟电路。例如但非限制性地，所述处理器可以是微处理器、微控制器或一些其它适当的处理装置或电路。所述存储器可以是各种类型的内部和/或外部存储介质中的任意一种或多种，例如但非限制性地为RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH以及例如以计算机的内部存储区域的方式提供存储寄存器(即机器可读介质)以进行数据存储并且可以为易失性存储器或非易失性存储器的那些存储介质。本领域内的普通技术人员可以理解的是，ETU 30可以提供通常的热磁跳闸单元所提供的功能以外的其它功能。例如但非限制性地，ETU 30可以具有能用于调节紧凑型MCCB 100的跳闸特性的可调设置，例如但非限制性地为紧凑型MCCB 1的满载电流设置(“Ir”)、长延时(“LDT”)、短延迟拾取(“SDPU”)和短延时(“SDTime”)。
在所公开的构思的各实施例中，紧凑型MCCB 1具有与在图1和2中示出的通常的紧凑型MCCB 100相比的各种不同之处。例如，通常的MCCB 100包括热磁跳闸单元，该热磁跳闸单元包括与跳闸杆相互作用以引发跳闸的双金属件和磁性舌板结构。相比之下，紧凑型MCCB 1包括控制跳闸致动器18与跳闸杆7相互作用来引发跳闸的ETU 30。另外，通常的紧凑型MCCB 100的热磁跳闸单元的构件位于其壳体的底部，如图1和2所示。在所公开的构思的实施例的紧凑型MCCB 1中，壳体8的内部的底部不包含热磁跳闸单元件的构件。而是，该空间被用于CT组件20。另外，扁平导体24和杆状导体26的组合用于提供供热敏二极管28安装的平坦表面和供CT 22围绕着设置的圆形表面。最后，由于紧凑型MCCB 1使用ETU 30而非热磁跳闸单元，故紧凑型MCCB 1能够提供与通常的热磁跳闸单元类似的功能和诸如可调设置的更多高级功能。
尽管已详细描述了所公开的构思的具体实施例，但本领域的普通技术人员可以理解的是，在本公开的整体教导的启示下对于这些细节可以有各种修改和替换。因此，所公开的特定布置仅仅是例示性的并且不限制所公开的构思的范围，该范围将被赋予所附权利要求及其任意和所有等同方案的完整范围。
附图标记列表：
1 紧凑型塑壳断路器
2 可分离触头
3 操作机构
4 跳闸按钮
5 线路端子
6 负载端子
7 跳闸杆
8 壳体
9 辅助凹窝
10 跳闸致动器组件
12 致动器壳体
14 连接器
16 复位按钮
18 跳闸致动器
20 电流变换器组件
22 电流变换器
24 扁平导体
26 杆状导体
28 热敏二极管
30 电子跳闸单元
40 操作组件
100 紧凑型塑壳断路器。

Claims (16)

1.一种电气开关装置，包括：
壳体；
线路端子；
负载端子；
可分离触头，所述可分离触头设置在所述线路端子和所述负载端子之间的导电路径上；
操作机构，所述操作机构构造成打开和闭合所述可分离触头，所述操作机构包括跳闸杆；
电子跳闸单元；
跳闸致动器组件，其包括：
与所述壳体联接的致动器壳体；
与所述致动器壳体联接的致动器；和
构造成将所述致动器与电子跳闸单元电连接的连接器；以及
电流变换器组件，其包括：
电联接至所述负载端子的杆状导体；和
围绕所述杆状导体设置的电流变换器，
其中，所述电子跳闸单元构造成电控制所述致动器的致动。
2.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述电气开关装置是紧凑型塑壳断路器。
3.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述壳体包括一定数量的辅助凹窝，并且所述跳闸致动器组件设置在一个所述辅助凹窝中。
4.根据权利要求3所述的电气开关装置，其中，所述致动器壳体的形状对应于供所述跳闸致动器组件设置在其中的所述辅助凹窝的形状。
5.根据权利要求3所述的电气开关装置，其中，所述电子跳闸单元设置在另一个所述辅助凹窝中。
6.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述跳闸致动器组件还包括构造成使所述跳闸致动器复位的复位按钮。
7.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述跳闸致动器构造成与所述跳闸杆相互作用以使得所述操作机构打开所述可分离触头。
8.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述致动器组件包括在其中形成的孔口，并且所述连接器构造成延伸穿过所述孔口以电连接到所述电子跳闸单元。
9.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述电流变换器通过所述连接器电连接到所述电子跳闸单元，并且所述电流变换器构造成感测在所述线路端子和所述负载端子之间流过的电流的大小并将所感测到的大小提供给所述电子跳闸单元。
10.根据权利要求9所述的电气开关装置，其中，所变换的电流配置成向所述电子跳闸单元供电。
11.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述电流变换器组件包括电连接在所述负载端子和所述杆状导体之间的扁平导体。
12.根据权利要求11所述的电气开关装置，其中，所述电流变换器设置在所述壳体的内部的底部中，并且所述杆状导体从所述扁平导体朝所述壳体的底面延伸。
13.根据权利要求11所述的电气开关装置，其中，所述电流变换器组件还包括构造成感测所述扁平导体的温度的温度传感器，并且所述温度传感器设置在所述扁平导体上。
14.根据权利要求13所述的电气开关装置，其中，所述温度传感器是热敏二极管。
15.根据权利要求1所述的电气开关装置，还包括：
按压跳闸按钮，该按钮构造成与所述跳闸杆相互作用以使得所述操作机构打开所述可分离触头。
16.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中，所述电子跳闸单元构造成调节所述电气开关装置的跳闸特性。
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