CN108028157A - 框架模块、包括该框架模块的断路器及关联方法 - Google Patents

Abstract

一种用于断路器(1)的框架模块(11)，所述框架模块包括：第一接口(13)，所述第一接口(13)被构造成连接至跳闸单元(20)；第二接口(15)，所述第二接口(15)被构造成连接至框架(10)；以及电流额定值存储单元(12)，所述电流额定值存储单元(12)被构造成存储与所述框架关联的电流额定值，并且当所述跳闸单元连接至所述第一接口时将存储的电流额定值提供至所述跳闸单元。

Description

框架模块、包括该框架模块的断路器及关联方法

相关申请交叉引用

本申请要求于2015年8月24日提交的美国专利申请序号14/833,253的优先权和权益，该申请通过引用被并入本文中。

技术领域

所公开的构思一般涉及断路器，并且更具体地涉及包括框架和跳闸单元的断路器。所公开的构思还涉及将与断路器框架关联的电流额定值提供至跳闸单元的方法。

背景技术

通常使用电路中断器(比方说例如但不局限于断路器)保护电路不受到由于过流条件(诸如过载条件)、短路或另一故障条件(诸如电弧故障或接地故障)造成的损坏。电路中断器通常包括可分离触头。可分离触头可以通过操作员手柄手动地操作或者响应于检测的故障条件自动地操作。通常，这些断路器包括操作机构和跳闸机构(诸如跳闸单元)，操作机构设计成快速地打开可分离触头，跳闸机构感测若干故障条件，以使断路器自动地跳闸。一旦感测到故障条件，跳闸单元就使操作机构跳闸到跳闸状态，这将可分离触头移动到其打开位置。

断路器包括框架和跳闸单元。框架包括除了跳闸单元之外断路器的所有各种部件。跳闸单元可以与具有相同或相似设计的框架一起替换使用。断路器的一个系列可以是使用相同或相似框架的一组断路器。

断路器具有关联的额定电流(In)，其通常还称作安培额定值或连续电流额定值。额定电流是为断路器无跳闸地传送设计的最大连续电流。额定插件(rating plug)是断路器的自包含部分，其在断路器跳闸单元中可由用户互换和替换以设置断路器的额定电流。框架等级(frame size)(也称作框架额定值)是应用于具有相似的物理配置的一组断路器(例如但不局限于断路器的一个系列)的一个术语。框架等级指该组中可达到的最大电流额定值。

与高于断路器的框架等级的电流额定值关联的额定插件不应当安装在该断路器中。例如，与4000A电流额定值关联的额定插件不应当安装在800A框架等级的断路器中。这会产生危险的情况，原因是电流断路器直到4000A电流才会跳闸，而断路器的各部件只保证直至800A的最大连续电流安全操作。

为了解决这个问题，已经采用断路器和额定插件之间的机械互锁方案。更详细地，额定插件和断路器设计成使得具有比断路器的框架等级更高的电流额定值的额定插件物理上不能够插入到断路器中。可以在额定插件和/或断路器中采用螺纹尺寸、销钉、垫片和配合螺母柱的各种组合，以确保只有某些额定插件可以物理地插入到断路器中。

这种机械互锁方案的其它问题是其对灵活性或扩展没有帮助。断路器的不同组受机械空间和可用的螺纹尺寸、长度和节距的限制。另外，一组断路器的变化，诸如提高或降低一组断路器的框架等级的重新设计，可能要求新的机械互锁方案使适当值的额定插件与一组断路器的框架等级匹配。为了支持较新的断路器设计，为每一代新的断路器系列设计新的机械互锁方案很快会导致提高的机械复杂度。因此，机械互锁方案的使用无益于扩展。

断路器和关联方法有改进的空间。

发明内容

这些需求和其它需求由所公开构思的实施例满足，实施例涉及框架模块、包括该框架模块的断路器和关联方法，其中，所述框架模块被构造成存储与框架关联的电流额定值，并且将所述电流额定值提供至连接的跳闸单元。

根据所公开构思的各方面，一种用于包括框架和跳闸单元的断路器的框架模块，所述框架模块包括：第一接口，所述第一接口被构造成连接至所述跳闸单元；第二接口，所述第二接口被构造成连接至所述框架；以及电流额定值存储单元，所述电流额定值存储单元被构造成存储与所述框架关联的电流额定值，并且当所述跳闸单元连接至所述第一接口时将存储的电流额定值提供至所述跳闸单元。

根据所公开构思的其它方面，一种断路器包括：框架；跳闸单元；以及框架模块，所述框架模块包括：第一接口，所述第一接口被构造成连接至所述跳闸单元；第二接口，所述第二接口被构造成连接至所述框架；以及电流额定值存储单元，所述电流额定值存储单元被构造成存储与所述框架关联的电流额定值，并且当所述跳闸单元连接至所述第一接口时将存储的电流额定值提供至所述跳闸单元。

根据所公开构思的其它方面，一种将与框架关联的电流额定值提供至跳闸单元的方法包括：在框架模块的电流额定值存储单元中存储与所述框架关联的电流额定值；将所述框架模块连接至所述跳闸单元；以及将存储的电流额定值提供至所述跳闸单元。

附图说明

通过结合附图阅读以下对优选实施例的描述可以获得对公开的构思的全面理解，附图中：

图1是根据所公开构思的示例性实施例的断路器的示意图；

图2是根据所公开构思的示例性实施例的框架模块的前视图；

图3是图2的框架模块的侧视图；

图4是根据所公开构思的示例性实施例的跳闸单元的前视图；

图5是图2和图3的框架模块连接至图4的跳闸单元的前视图；

图6是根据所公开构思的示例性实施例的断路器的前视图；

图7是根据所公开构思的示例性实施例的显示器的前视图；

图8是根据所公开构思的另一示例性实施例的显示器的前视图；以及

图9是根据所公开构思的示例性实施例将电流额定值提供至断路器和跳闸单元的方法的流程图。

具体实施方式

本文中使用的方向性词语，比方说例如左、右、前、后、上、下和其派生词指图中所示的元件的方向，除非本文中明确陈述否则不是对权利要求的限制。

如本文中使用的“处理器”这个术语指能够存储、检索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；微型计算机；中央处理单元；大型计算机；小型计算机；服务器；联网处理器或者任何适当的处理装置或设备。

如本文中使用的“若干”这个术语表示1或者大于1的整数(即多个)。

如本文中使用的“电流额定值”、“额定电流”、“安培额定值”、“连续电流额定值”和“In”这些术语表示诸如断路器或断路器的框架之类的装置额定不跳闸连续地传送的最大电流。

如本文中使用的“电流设置”、“安培设置”和“Ir”这些术语表示将断路器设置成不跳闸连续地传送的电流。该电流是可调节的，可以表示为电流额定值的百分比。

图1是根据所公开构思的示例性实施例的断路器1的示意图。断路器1包括由诸如汇流排的电导体或其它适当的电导体电连接的第一和第二端子2、4。第一和第二端子2、4可以用来将断路器1与电源3和断路器1外部的负载5电连接。断路器1还包括电连接在第一和第二端子2、4之间的可分离触头6。可分离触头6在闭合时使电流在第一和第二端子2、4之间流动。当可分离触头6打开时，第一和第二端子2、4之间的电连接被打断，电流不能在其间流动。包括于断路器1中的操作机构8被构造成打开或闭合可分离触头6。

将断路器1划分成框架10、框架模块11和跳闸单元20。框架10和跳闸单元20通过框架模块11连接在一起形成断路器1。框架10包括第一和第二端子2、4，可分离触头6和操作机构8。框架模块11包括电流额定值存储单元12。电流额定值存储单元12可以包括诸如以下的任意一个或多个的存储器：各种类型的内部和/或外部存储介质，诸如但不局限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH以及提供存储寄存器的诸如此类的介质，即机器可读介质，以用于诸如以计算机的内部存储区的方式的数据存储，并且可以是易失性存储器或非易失性存储器。电流额定值存储单元12被构造成存储与框架10关联的电流额定值(In)。电流额定值存储单元12还被配置成将存储的电流额定值提供至跳闸单元20。在所公开构思的一些示例性实施例中，电流额定值存储单元12被构造成将存储的电流额定值传送至跳闸单元20。在所公开构思的其它示例性实施例中，跳闸单元20被构造成访问并读取电流额定值存储单元12中存储的电流额定值。

框架模块11还包括标签16。标签16可以是但不局限于粘性粘附物，其被应用到框架模块11并指示与框架10关联的电流额定值。在所公开构思的一些示例性实施例中，标签16是显示器，诸如但不局限于双稳态类型的显示器，其被构造成显示与框架10关联的电流额定值。双稳态类型的显示器不需要电能来维持信息的显示，所以如果在双稳态显示器上显示与框架10关联的电流额定值，则即便去掉电能之后，电流额定值会继续被显示。

框架10和跳闸单元20被构造成通过框架模块11相互机械、电连接。框架模块11包括第一接口13和第二接口15，第一接口13被构造成连接至跳闸单元20上的相应接口21，第二接口15被构造成连接至框架10上的相应接口14。框架模块11被构造成通过第一接口13与跳闸单元20交换数据。来自跳闸单元20的信号还可以经由第一和第二接口13、15通过框架模块11传送至框架10，类似地，来自框架10的信号可以经由第一和第二接口13、15通过框架模块11传送至跳闸单元20。

跳闸单元20可以电、机械连接至框架模块11，之后跳闸单元20和框架模块11的组合可以电、机械连接至框架10。跳闸单元20可以是可互换的。即，跳闸单元20可以与框架10断开，与框架10兼容的另一跳闸单元(未示出)可以连接至框架10。

跳闸单元20被构造成确定何时跳闸打开可分离触头，并控制操作机构8跳闸打开可分离触头6。跳闸单元20可以包括若干关联的传感器，诸如但不局限于被构造成感测在第一和第二端子2、4之间流动的电流的一个或多个电流传感器。跳闸单元20可以使用关联的传感器的输出确定何时跳闸打开可分离触头6。

跳闸单元20包括处理器22、存储器24、输入单元26和显示器28。处理器22可以是例如但不局限于微处理器、微控制器或与存储器24相接的某些其它适当的处理装置或电路。存储器24可以是以下的任意一个或多个：各种类型的内部和/或外部存储介质，诸如但不局限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH以及提供存储寄存器的诸如此类的介质，即机器可读介质，以用于诸如以计算机的内部存储区的方式的数据存储，并且可以是易失性存储器或非易失性存储器。

处理器22被构造成对何时跳闸打开可分离触头6进行确定。存储器24是被构造成存储信息的计算机可读介质。存储器24可以被构造成存储但不局限于：跳闸单元20的设置(例如但不局限于电流设置(“Ir”)；长延迟时间(“LDT”)；短延迟拾取(“SDPU”)；短延迟时间(“SD时间”))。处理器22还可以使用从框架10接收的存储的电流额定值来设置跳闸单元20中的电流额定值。这避免了用额定插件设置跳闸单元20中的电流额定值的必要。

输入单元26被构造成允许用户将信息(例如但不局限于跳闸单元设置)输入到跳闸单元20中。输入单元26可以是物理接口，诸如但不局限于键盘，诸如旋钮或按钮的输入装置，触摸屏或任何其它适当的物理接口。输入单元26还可以是电子接口，诸如但不局限于输入端口，以允许用户以电子方式将信息从外部电子装置(诸如计算机、膝上型计算机、平板电脑或任何其它适当的电子装置)输入到跳闸单元20。

显示器28被构造成显示信息。显示器28可以显示与跳闸单元20关联的信息，诸如但不局限于当前跳闸单元20的设置。显示器28可以显示其它信息，诸如但不局限于跳闸的原因。显示器28还可以显示存储在框架10的电流额定值存储单元12中的电流设置。显示器28可以是任何适当类型的显示器，诸如但不局限于发光二极管(LED)显示器或液晶显示器(LCD)。还考虑了显示器28可以是双稳态显示器，其只使用电能来改变显示的内容，但没有电能也能够保持显示的内容。还考虑了显示器28可以是包括超过一种类型的显示器的组合类型的显示器(诸如但不局限于组合了LED显示区的双稳态显示区)。

在所公开构思的一些示例性实施例中，跳闸单元20可以用来改变存储在框架模块11的电流额定值存储单元12中的电流额定值。例如但不加限制，电流额定值存储单元12可以一开始存储与框架10关联的电流额定值。不过，客户可以请求将较低的电流额定值与断路器1关联。在跳闸单元20已经连接至框架模块11之后，跳闸单元20可以用来在电流额定值存储单元12中存储自定义电流额定值。自定义电流额定值然后可以显示在标签16上以指示这是与断路器1关联的电流额定值。

通过在框架模块11中存储与框架10关联的电流额定值或者与断路器关联的自定义电流额定值，然后将其提供至跳闸单元20，跳闸单元20就能够不需要额定插件而接收适当的电流额定值。因此，能够避免额定插件和其关联的机械互锁方案。而且，以电子方式提供至跳闸单元20的电流额定值可以用来设置跳闸单元20中的电流额定值。另外，电流额定值可以显示在跳闸单元20的显示器28上，使得用户能够确定电流额定值是多少。

在所公开构思的一些示例性实施例中，电流额定值存储单元12被构造成存储与框架10关联的最大电流额定值和最小电流额定值两者。最大电流额定值和最小电流额定值然后可以显示在标签16上或者跳闸单元20的显示器28上。最大电流额定值和最小电流额定值定义与框架10关联的连续电流的优选范围。

图2和图3分别是根据所公开构思的示例性实施例的框架模块11的前视图和侧视图。框架模块包括电流额定值存储单元12、标签16以及第一和第二接口13、15，不过，电流额定值存储单元12和第二接口15在图2和图3中不可见。例如如图2所示，标签16可以放置在对框架模块11的用户可见的位置，使得用户可以可视地验证存储在电流额定值存储单元12中的电流额定值。另外，当跳闸单元20连接至框架10时，用户可以可视地验证标签16上的电流额定值与跳闸单元20的显示器28上显示的电流额定值匹配。

图4是根据所公开构思的示例性实施例的跳闸单元20的前视图。图4的跳闸单元20包括接口21、处理器22、存储器24、输入单元26和显示器28。然而，接口21、处理器22和存储器26在图4中不可见。

图5图解说明连接在一起的框架模块11和跳闸单元20。如图5所示，当框架模块11连接至跳闸单元20时，标签16是可见的。以此方式，用户能够将标签16上指示的电流额定值与显示器28上显示的电流额定值比较。相同的电流额定值应当显示在标签16和显示器28两者上。

图6是根据所公开构思的示例性实施例的断路器1的前视图。断路器1包括框架10。连接好的框架模块11和跳闸单元20连接至框架10，因此，通过框架模块11将跳闸单元20与框架10连接。

图7是根据所公开构思的示例性实施例的显示器28’的前视图。显示器28’包括双稳态显示屏，其可以显示电流额定值和诸如电流设置之类的一个或多个跳闸单元设置。考虑了在不偏离所公开构思的范围下，显示器28’可以用在本文中描述的跳闸单元20、20’、20”的任何一个中。

图8是根据所公开构思的另一示例性实施例的显示器28”的前视图。显示器28”包括双稳态显示区和LED显示区。在此示例性实施例中，电流额定值和一个或多个跳闸单元设置显示在双稳态显示区中。LED显示区包括用来指示跳闸的原因的一个或多个LED。双稳态显示区不需要电能来维持内容的显示。LED显示区确实需要少量的电能来保持点亮。诸如电池或电容器之类的电源可以与LED显示区关联，使得在显示器28”丢失电能之后，一个或多个LED能保持点亮。考虑了在不偏离所公开构思的范围下，显示器28”可以用在本文中描述的跳闸单元20、20’、20”的任何一个中。

图9是根据所公开构思的示例性实施例将电流额定值提供至跳闸单元的方法的流程图。将结合图1的断路器1描述该方法。不过，考虑了在不偏离所公开构思下，所述方法可以结合其它断路器使用。首先，构造框架10、框架模块11和跳闸单元20。在30，在框架模块11的电流额定值存储单元20中存储与框架10关联的电流额定值。在32，将框架模块11经由第一接口13连接至跳闸单元20。可选地，在33，在电流额定值存储单元12中存储自定义电流额定值。自定义电流额定值12可以由客户请求，并且可以通过跳闸单元20设置。在34，将存储在电流额定值存储单元12中的电流额定值提供至跳闸单元20。在36，在跳闸单元20的显示器28上显示电流额定值。尽管没有图示，但框架模块11和跳闸单元20可以在任意点连接至框架10以完成断路器1的构造。

尽管已经详细地描述了所公开构思的特定实施例，但本领域技术人员会认识到根据本公开的整体教导，可以开发对这些细节的各种变形和替代方式。因此，所公开的具体布置旨在只是示意性的，不是对所公开构思的范围的限制，给予所公开构思的范围所附权利要求的其任意和所有等同物的全部宽度。

Claims (15)

1.一种用于包括框架(10)和跳闸单元(20)的断路器(1)的框架模块(11)，所述框架模块包括：

第一接口(13)，所述第一接口(13)被构造成连接至所述跳闸单元；

第二接口(15)，所述第二接口(15)被构造成连接至所述框架；以及

电流额定值存储单元(12)，所述电流额定值存储单元(12)被构造成存储与所述框架关联的电流额定值，并且当所述跳闸单元连接至所述第一接口时将存储的电流额定值提供至所述跳闸单元。

2.根据权利要求1所述的框架模块(11)，其中，所述电流额定值包括与所述框架关联的最大电流额定值和与所述框架关联的最小电流额定值。

3.根据权利要求1所述的框架模块(11)，其中，所述电流额定值存储单元还被构造成存储与所述断路器关联的自定义电流额定值，并且当所述跳闸单元连接至所述第一接口时将存储的自定义电流额定值提供至所述跳闸单元。

4.根据权利要求1所述的框架模块(11)，还包括：

标签(16)，所述标签(16)设置在所述框架的外部并指示与所述框架关联的电流额定值。

5.根据权利要求4所述的框架模块(11)，其中，所述标签是双稳态显示器。

6.一种断路器(1)，包括：

框架(10)；

跳闸单元(20)；以及

根据权利要求1-5中任一项的框架模块(11)。

7.根据权利要求6所述的断路器(1)，其中，所述跳闸单元被构造成接收来自用户的自定义电流额定值，并且将所述自定义电流额定值提供至所述框架模块。

8.根据权利要求6所述的断路器(1)，其中，所述框架还包括：

第一端子(2)，所述第一端子(2)被构造成电连接至电源(3)；

第二端子(4)，所述第二端子(4)被构造成电连接至负载(5)；

可分离触头(6)，所述可分离触头(6)电连接在所述第一端子和所述第二端子之间；以及

操作机构(8)，所述操作机构(8)被构造成跳闸打开所述可分离触头。

9.根据权利要求8所述的断路器(1)，其中，所述跳闸单元被配置成确定何时跳闸打开所述可分离触头，并且控制所述操作机构跳闸打开所述可分离触头。

10.根据权利要求6所述的断路器(1)，其中，所述跳闸单元被构造成从所述电流额定值存储单元读取存储的电流额定值。

11.根据权利要求6所述的断路器(1)，其中，所述框架被构造成将存储的电流额定值传送至所述跳闸单元。

12.根据权利要求6所述的断路器(1)，其中，所述跳闸单元还包括：

显示器(28，28’，28”)，所述显示器(28，28’，28”)被构造成显示信息，

其中，所述跳闸单元被构造成在所述显示器上显示存储的电流额定值。

13.根据权利要求12所述的断路器(1)，其中，所述跳闸单元被构造成在所述显示器上显示电流设置、长延迟时间、短延迟拾取和短延迟时间中的至少一个。

14.根据权利要求6所述的断路器(1)，其中，所述跳闸单元还包括：

输入单元(26)，所述输入单元(26)被构造成允许用户输入跳闸单元设置。

15.一种将与框架(10)关联的电流额定值提供至跳闸单元(20)的方法，所述方法包括：

在根据权利要求1-14中任一项的框架模块(11)的电流额定值存储单元(12)中存储与所述框架关联的电流额定值；

将所述框架模块连接至所述跳闸单元；以及

将存储的电流额定值提供至所述跳闸单元。