CN109313998B - 烟火式电路保护系统、模块和方法 - Google Patents

Abstract

一种烟火式电路保护系统，包括第一连接端子、第二连接端子以及连接在第一和第二连接端子之间的多个烟火式模块(100)。每个烟火式模块(100)包括非导电的壳体(102)和便于烟火式模块(100)的彼此的插入式连接的电连接器(124、126)。单个烟火式控制模块(100)可以控制和协调多个烟火式断开模块。

Description

烟火式电路保护系统、模块和方法

技术领域

本发明的领域总地涉及电路保护装置以及相关的系统和方法，并且更具体地涉及烟火式电路保护装置、系统和方法。

背景技术

已知烟火式电路保护装置包括用于连接到电路的端子和烟火式断开特征，烟火式断开特征释放能量以断开装置内的端子之间的电连接。烟火式断开特征可以包括存储的化学、电或机械能，其经由烟火式电荷的致动而释放以切断装置的端子之间的电连接。因此，烟火式电路保护装置有时被称为烟火式断路器或烟火式开关。一旦被激活，当线路侧电路中出现预定的故障状况时，这种装置可以通过烟火式电路保护装置将负载侧电路与线路侧电路电隔离，并防止对负载侧电路的可能损坏(故障状况可能以其他方式存在)。

不管在识别故障状况时通过装置完成的电路中的能量(电压和电流)如何，烟火式电路保护装置对于它们的快速和可靠操作是有利的。这是因为打开装置所需的能量来自烟火式单元中的化学存储源而不是电路故障的能量(如在可熔断的电路保护器中)或来自存储的机械能(如在传统的断路器装置中)。

然而，已知的烟火式电路保护装置在某些方面仍然有缺点，迄今为止，已将其用途局限于相对较小的一组小众应用。需要改进。

附图说明

参考以下附图描述非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部件。

图1是根据本发明的烟火式电路保护模块的示例性实施例的第一透视图。

图2是图1中所示的烟火式电路保护模块的第二透视图。

图3是根据本发明的与图1和图2中的烟火式电路保护模块一起使用的烟火式控制模块的示例性实施例的透视图。

图4是根据本发明的烟火式电路保护系统的第一示例性实施例的透视图，包括图1和图2的烟火式电路保护模块以及图3中所示的烟火式控制模块。

图5是图4中所示的烟火式电路保护系统的框图。

图6是根据本发明的烟火式电路保护系统的第二示例性实施例的透视图，包括图1和图2的烟火式电路保护模块以及图3中所示的烟火式控制模块。

图7是根据本发明的烟火式电路保护系统的第三示例性实施例的透视图，包括图1和图2的烟火式电路保护模块。

图8是根据本发明的烟火式电路保护系统的第四示例性实施例的透视图，包括图1和图2中所示的烟火式电路保护模块，以及烟火式控制模块的另一示例性实施例。

图9是图8中所示的烟火式控制模块的透视图。

图10是根据本发明的烟火式电路保护系统的第五示例性实施例的透视图，包括图1和图2中所示的烟火式电路保护模块，以及图3中所示的烟火式控制模块。

图11是根据本发明的烟火式电路保护系统的第六示例性实施例的透视图，包括图1和图2中所示的烟火式电路保护模块，以及图3中所示的烟火式控制模块。

具体实施方式

为了最大程度地理解本发明，下面描述对烟火式电路保护装置的现有技术及其限制的讨论，接着讨论解决和克服那些限制并且有益地满足了本领域中长期和未满足的需求的本发明的示例性实施例。

传统的烟火式电路保护装置在某些方面往往有缺点，这迄今为止已成为其广泛使用和采用的障碍。因此，传统的烟火式电路保护装置倾向于仅在某些小众应用中采用。

例如，已知的烟火式电路保护装置倾向于限于相对低电压应用(通常为70V或更低)和相对低电流应用(通常为100A或更低)。对于该范围之外的电压和电流应用，通常不考虑传统的烟火式电路保护装置。

烟火式电路保护装置需要外部致动源和监控系统来检测故障状况并激活烟火式断开特征。提供致动源和监控系统并将它们连接到烟火式电路保护装置相对于其他类型的电路保护装置可能是不实用的且不方便的。这些问题随着保护期望电路所需的烟火式电路保护装置的数量成倍增加。

传统的烟火式电路保护装置通常不包括电弧缓解元件，因此对于较高电压系统，通常与烟火式电路保护装置并行地使用另一电路保护装置(通常为保险丝)。这增加了实施烟火式电路保护装置的成本和费用，并且随着保护期望电路所需的烟火式电路保护装置的数量成倍增加。

最后，烟火式电路保护装置对于特定应用而言往往开发昂贵，并且与容纳保险丝并且促进容易地连接到电路的现有电路保护附件(例如保险丝座、保险丝盒等)不兼容。没有大量的努力和分析来确定烟火式电路保护装置和其他电路保护装置之间的对应关系，它们不容易用作其它类型的电路保护器(例如保险丝)的简易替代品。

以下描述了本发明的示例性实施例，其有益地克服了本领域中的这些和其他缺点。如下面详细解释的，模块化烟火式电路保护装置被提议与模块化烟火式控制模块结合使用，模块化烟火式控制模块提供易于配置的系统，该系统可以容易地与标准保险丝、端子、控制器和其他部件一起使用从而以相对较低成本满足各种电路保护规范和需求，并且与已建立的电路保护保险丝类和相关装置具有一般兼容性。方法方面将部分地显而易见，并且部分地在以下描述中明确地讨论。

图1和图2是根据本发明的烟火式电路保护装置(本文称为烟火式断开模块100)的示例性实施例的透视图。烟火式断开模块100通常包括非导电的壳体102以及从壳体102的相对的侧面延伸并暴露在其上的第一和第二端子104、106。第一和第二端子104、106提供到外部电路的连接结构，并且在所示的示例中，端子104、106是扁平端子，包括安装孔，该安装孔可以提供例如与配电块的端子柱的连接，或者与另一导体的螺栓连接。在其他替代实施例中，同样可以使用本领域中已知的其他类型的端子。而且，在其他实施例中，端子104、106不是如所示示例中的相同类型，而可以是相对于彼此不同的类型。还应理解，在另一实施例中，端子104、106可从壳体102中的其他位置突出或暴露，包括但不限于端子104、106从壳体102的同一侧延伸的实施例。

在所示的示例中，壳体102具有由顶面或顶表面108、与顶表面108相对的底面或底表面110、横向侧面或横向侧表面112、114和纵向侧面或纵向侧表面116、118限定的大致矩形的外部轮廓。在侧表面112上邻近端子106形成凹槽120，并且壳体102的一部分在横向侧面112上悬于端子106之上，同时在壳体102中在横向侧面112上的端子106下方形成间隙或切口122。然而，端子104在相对侧面处远离壳体突出而没有在横向侧面114处形成在壳体102中的悬垂或切口。因此，在所示的示例中，壳体102具有不对称的形状。在其他实施例中，其他几何形状和几何结构(包括对称形状)也是可能的。

还如图1和图2所示，烟火式断开模块100的纵向侧面116、118各自包括暴露在其上的相应电连接器124、126。在所示的示例中，连接器124是母连接器，并且连接器126是公连接器。在所示示例中，连接器124、126通常彼此相对并且在相对于烟火式断开模块100的相对的侧面116、118的相同位置彼此共线。即，连接器124、126以相同的高度和与壳体102的相应侧面108、114的相同间距来定位。因此，对准的烟火式断开模块100可以经由第一烟火式断开模块100上的公连接器126以及第二烟火式断开模块100上的母连接器124使用插头和插座型接合彼此电连接。

当两个相邻的烟火式断开模块100的相应电连接器124、126如下面描述的示例系统中那样接合和配合时，烟火式断开模块100的电互连被建立用于如下所述在烟火式中电路保护系统的控制和协调目的。虽然示例性的公和母连接器126、124被示出在烟火式断开器100中的示例性位置处，并且尽管提供了两个插脚公连接器126和两个孔母连接器124，但是在其他实施例中可以使用其他类型的公和母连接器126，无论在其他实施例中是处于壳体102上的相同位置还是不同位置。

每个烟火式模块100中的电连接器124和126经由第一公插脚和第一配合孔电连接到模块壳体102内的烟火式断开元件128(图5)。烟火式断开元件128可以由控制电路以下述方式激活，以已知方式释放模块100内的存储能量，以便以已知方式打开或断开端子104、106之间的导电电路路径。通常，可以在烟火式断开模块100内部使用本领域已知的任何已知类型的烟火式元件128和相关类型的能量存储元件(例如，化学、电气、机械)。

电源和电子控制电路130(图5)也可以包括在烟火式断开模块100中。当控制电路130经由连接器124、126中的一个接收到触发命令时，烟火式元件128由电源激活以使能量被释放，进而打开或断开模块100的端子104、106。

模块100的控制电路可以包括基于处理器的微控制器，其包括处理器和存储器，其中存储可执行指令、命令和控制算法，以及如所述令人满意地操作所需的其他数据和信息。基于处理器的装置的存储器可以是例如随机存取存储器(RAM)、以及与RAM存储器结合使用的其他形式的存储器，包括但不限于闪存(FLASH)、可编程只读存储器(PROM)和电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。

如本文所使用的，术语“基于处理器的”微控制器不应仅指代包括所示的处理器或微处理器的控制器装置，还应指代其他等效元件，例如微计算机、可编程逻辑控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)和其他可编程电路、逻辑电路、其等同物、以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器。上面列出的基于处理器的装置仅是示例性的，因此不旨在以任何方式限制术语“基于处理器”的定义和/或含义。

在预期的实施例中，控制电路130的电源可以是线电压(单独提供或从用烟火式电路保护模块100保护的电路得到)、隔离电源，或者可以采用一个或多个电力收集供应源。预期实施例中的潜在电源和供应源还包括使用功率电阻器来限制AC线电压、整流AC线电压、电压调节器、齐纳二极管上的电压降、功率电容器或超级电容器上的电压降，和/或电池电源或电池组。也可以利用诸如太阳能和风能的可再生能源。

为了下述目的，还经由每个烟火式断开模块100的连接器124和126在壳体102中建立通过电连接。因此，多个烟火式断开模块100可以以菊花链布置经由所提供的连接器124、126彼此电连接，并且可以通过烟火式断开模块100的连接串进行连续性检查以经由连接器126和124中的第二插脚和第二孔来验证和考虑所有连接的烟火式断开模块100。激活信号可以经由连接器124、126从下面描述的控制模块发送，以独立的方式单独激活每个模块100中的烟火式断开元件128，或根据需要同时激活所连接的模块100中的相应的烟火式元件128。

图3是与烟火式电路保护装置模块100(图1和图2)一起使用的模块化烟火式控制模块140的示例性实施例的透视图。

烟火式控制模块140通常包括非导电的壳体142以及从壳体142的相对侧面延伸并暴露在其上的第一和第二端子144、146。端子144、146提供到外部电路的连接结构，并且在所示示例中，端子144、146是扁平端子，包括安装孔，该安装孔可以提供例如与配电块的端子柱的连接、或者与另一导体的螺栓连接。端子144、146类似于上述烟火式断开模块100的端子104、106。本领域中已知的其他类型的端子同样可以替代地用于其他替代实施例中，并且在所有实施例中，烟火式控制模块140中的端子结构不必与烟火式断开模块100中的端子结构相同。而且，在其他实施例中，端子144、146不是如所示示例中的相同类型，而可以是相对于彼此不同的类型。还应理解，在另一个实施例中，端子144、146可以从模块140的壳体142中的其他位置突出或暴露，包括但不限于端子144、146从壳体142的同一侧面延伸的实施例。

在所示的示例中，烟火式控制模块140的壳体142具有由顶面或表面148、与顶表面148相对的底面或表面150、横向侧面或表面152、154、以及纵向侧面或表面156、158限定的大致矩形外部轮廓。与烟火式断开模块100的壳体102不同，烟火式控制模块140的壳体142在所示的示例中具有对称的形状。控制模块壳体142的侧面156、158通常是具有大致相等长度的边缘的正方形侧面，而烟火式断开模块壳体102的侧面116、118包括基本上不同长度的侧边缘。在其他实施例中，其他几何形状和几何结构，包括控制模块140的不对称形状，是可能的。应注意，烟火式控制模块140的形状和轮廓在形状和比例上与烟火式电路保护模块100(图1和图2)明显不同，使得两个烟火式模块100、140可以在使用上容易地识别和区分。有利地，在将两个模块100、140组装到诸如下面描述的系统中时，两个模块100、140不容易被彼此误认。

烟火式控制模块140包括在壳体142的横向侧面156、158中的一个上的双孔母连接器124形式的电连接器。连接器124位于烟火式断开模块100中与对应连接器124相同的高度处。使用连接器124，控制模块140可以经由模块100的连接器126与烟火式电路保护模块100并排对准并连接到烟火式电路保护模块100，以配置烟火式电路保护系统，如下面进一步描述的。然而，在所示实施例中，控制模块140可替代地包括公连接器126而不是母连接器124。此外，在又一个实施例中，控制模块140可以包括在其相对侧面上的公和母连接器，其中任一个可以连接到烟火式电路保护模块100中的一个。

控制模块140可以是基于处理器的装置，其经由电线或电缆170与远程装置160通信。远程装置160可以向控制模块140输入信号或者可以响应于来自控制模块140的输出信号。控制模块140可以包括基于处理器的微控制器，其包括处理器和存储器，其中可执行指令、命令和控制算法、以及如所述令人满意地操作所需的其他数据和信息。基于处理器的装置的存储器可以是例如随机存取存储器(RAM)、以及与RAM存储器结合使用的其他形式的存储器，包括但不限于闪存(FLASH)、可编程只读存储器(PROM)和电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。

如本文所使用的，术语“基于处理器的”微控制器不应仅指代包括所示处理器或微处理器的控制器装置，还应指代其他等效元件，例如微计算机、可编程逻辑控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)和其他可编程电路、逻辑电路、其等同物、以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器。上面列出的基于处理器的装置仅是示例性的，因此不旨在以任何方式限制术语“基于处理器”的定义和/或含义。

在一个实施例中，远程装置160可以是监控系统，其以已知的方式检测连接到一个或多个烟火式电路保护模块100的电路中的电气故障状况(例如，电过流状况)。在这种情况下，监控系统可以是单独提供的基于处理器的装置，其与电压传感器、电流传感器或用于检测电气故障检测的其他传感器通信。用于检测故障状况的其他可能的传感器可以包括热传感器、振动传感器、压力传感器、声学传感器、流体传感器和光传感器。可以接收来自诸如上述传感器的一个或多个传感器的信号输入，并通过监控系统将其与预定的触发命令设定点或阈值进行比较，以确定是否激活烟火式电路保护模块100。如果来自传感器的输入低于适用的阈值，确定不存在故障状况，并且将继续监控信号输入。另一方面，当来自传感器的输入达到或超过适用的阈值时，确定存在电气故障状况并且可以经由电缆170将触发命令从监控系统160发送到控制模块140。然后，控制模块140可以将触发信号传送到受影响的烟火式电路保护模块100。

在另一个预期的实施例中，感测值与触发设定点值的比较可以由控制模块140自身基于来自远程装置160的支持数据进行，或者仍然可选地基于其自身的感测或监控能力进行。例如，烟火式控制模块140可以监控在电路中的另一个元件(例如，一个或多个电保险丝，例如保险丝208(图4和图5))上感测的电气状况，并且基于监控状况与预定的触发设定点进行比较并在必要时发出触发命令。使用电压和电流感测电路来监控保险丝上的电路状况以检测电气故障状况的各种不同技术是已知的并且可以被烟火式控制模块140利用。

一旦如上所述确定电气故障状况，无论是通过控制模块140本身还是通过远程装置160，控制和致动模块140将激活信号发送到一个或多个烟火式电路保护模块100，使得可以实现通过烟火式电路保护模块100的断开以保护负载侧的连接电路。通知信号或消息可以从烟火式控制模块140发送到远程装置160，以便可以响应于所进行的烟火式断开而采取进一步的适当动作，包括但不限于向负责人员生成通知或警报，以便可以通过更换激活和打开的烟火式断开模块来恢复电路。

总而言之，并且鉴于上述情况，在预期的实施例中，电气故障检测和确定可以由远程装置160在外部承担，可以由另一个装置或系统承担并且通过远程装置160传送到控制模块140，可以由控制模块140自身检测和确定，或者在一些情况下，触发命令信号也可以手动生成或由与电力系统相关联的另一系统或设备编程。这样，控制模块140可以响应于人或其他设备以主动方式采取的动作，而不管在烟火式断开模块100处是否实际存在故障状况。

为了促进控制模块140与外部装置160之间的通信，预期实施例中的电线或电缆170可包括接地导体以支持远程装置160和/或控制模块140中的控制电子器件。电缆170还可以包括输入信号导体，用于将命令信号和数据传送到控制模块140，以及传送在同一信号线或电缆170中的另外信号线上的测试和诊断信号。当控制模块140在电缆170上接收到触发命令信号时，控制模块140可以经由控制模块140的连接器124将触发命令信号输出到一个或多个连接的烟火式电路保护模块100中。这样，单个控制模块140可以协调和控制多个烟火式电路保护模块100，以及与远程装置160通信。

预期实施例中的控制模块140可以由线电压(单独提供或从用烟火式电路保护模块100保护的电路提供)、隔离电源或通过利用已知的电力收集技术供电。预期实施例中的潜在电源和供应源还包括使用功率电阻器来限制AC线电压、整流AC线电压、电压调节器、齐纳二极管上的电压降、功率电容器或超级电容器上的电压降、和/或电池电源或电池组。也可以利用诸如太阳能和风能的可再生能源。

图4是根据本发明的烟火式电路保护系统200的第一示例性实施例的透视图，以及图5是系统200的框图。所示的系统200包括一个烟火式断开模块100和一个烟火式控制模块140。模块100和140并排放置，并通过模块140的相应母连接器124(图3)和模块100的公连接器126(图2)利用插入式连接来机械和电气互连。汇流条204、206经由螺栓连接连接到模块100的端子106、104和模块的端子144、146，并且汇流条204、206可以继而以类似的方式连接到外部电路。如图5所示，汇流条204可以连接到线路侧或电源电路180，并且汇流条206可以连接到负载侧电路190。在其他实施例中，可以利用除汇流条之外的端子来进行这种连接，包括端子螺钉连接器、焊接连接、钎焊连接或使用已知的紧固件等的本领域已知的其他连接技术。

系统200还包括用于当烟火式电路保护模块100被激活以断开或打开端子104、106之间的电连接时的灭弧目的的高压低电流保险丝208。保险丝208经由与对于模块100、140所示的端子元件类似的端子元件连接到汇流条204、206。保险丝208建立与烟火式电路保护模块100电并联的电流路径。当烟火式电路保护模块100的端子104、106之间的电路路径打开时，电流然后转移通过保险丝208。保险丝208包括灭弧介质或其他灭弧特征，以在保险丝208内的可熔断元件打开时消散保险丝208内的电弧电位。通过这种布置，烟火式电路保护模块100本身不需要包括电弧缓解特征。

在正常操作中，当不存在电气故障状况时，烟火式电路保护模块100在其端子104、106之间提供低电阻电路路径。然而，保险丝208表现出相对较高的电阻，因此在正常情况下，非常少的电流会流过保险丝。相反，在正常条件下的几乎所有电流将流过烟火式电路保护模块100。取决于被保护的电路及其电弧电位，保险丝208在某些情况下可以被认为是可选的并且可以在系统200中被省略。

可以提供壳体基座210和壳体盖212，以在互连时保护系统200的部件，如图所示。基座210限定了容器，其大小和尺寸被设计为容纳模块100、140和电弧缓解保险丝208。所示示例中的盖212包括孔，电缆170可以穿过该孔。在一些实施例中，盖212可以是透明的。在其他实施例中，盖212可以是彩色编码的，以向人传达所包括的断开模块100的类型，而不必打开盖212进行检查。虽然示出并描述了示例性壳体，但壳体的其他变型是可能的并且可以根据需要利用。在某些实施例中，壳体可以被认为是可选的，并且可以在系统200中省略。

图6是根据本发明的烟火式电路保护系统250的第二示例性实施例的透视图。系统250包括三个烟火式断开模块100、控制模块140和可选的电弧缓解保险丝208。系统250包括比系统200的汇流条204、206大的汇流条端子254、256，但在其他方面相似。

三个烟火式断开模块100经由上述相应的连接器124、126彼此电连接并且与模块140电连接。三个烟火式断开模块100在汇流条端子254、256之间并联地彼此电连接，使得它们可共同地容纳的在汇流条254、256之间流动的电流量大于任何单独一个烟火式断开模块100可以处理的电流量。与系统200(图4)相比，系统250可以因此以更大的电流输入操作以实现系统250的更高的电流额定值。

如上所述，烟火式控制模块140可以自身或响应于来自电缆170的输入信号而独立地或作为一组激活烟火式断开模块100。虽然示出了三个烟火式断开模块100，但是在进一步和/或替代实施例中可以提供更多或更少数量的烟火式断开模块100。系统250还示出为包括壳体基座260和盖262，其大于系统200中的壳体基座210、212，但在其他方面类似。

图7是根据本发明的烟火式电路保护系统300的第三示例性实施例的透视图。

系统300包括四个烟火式断开模块100，以及经由电缆170与烟火式断开模块100通信的控制模块140。这样，控制模块140可以位于与烟火式断开模块100相距一定距离处。电缆170可以设有相应的连接器124、126，以将电缆170的一端插入烟火式断开模块100，而另一端插入烟火式控制模块140。控制模块140可以经由另一电缆170与远程装置160通信。在一些实施例中，远程装置160同样可以直接连接到烟火式断开模块100而不利用控制模块140。

出于与先前解释相同的原因，系统300还包括可选的电弧缓解保险丝208。系统300包括汇流条端子304、306，其大于系统250的汇流条254、256，但在其他方面类似。

四个烟火式断开模块100经由上述相应的连接器124、126彼此电连接。四个烟火式断开模块100在汇流条端子304、306之间并联地彼此电连接，使得它们可以共同容纳的在汇流条304、306之间流动的电流量大于任何单独一个烟火式断开模块100可以处理的电流量。与系统250(图6)相比，系统300可以因此以更大的电流输入操作以实现系统300的更高电流额定值。

如上所述，烟火式控制模块140和/或远程装置160可以独立地或作为一组激活烟火式断开模块100中的断开元件128。虽然图7中示出了四个烟火式断开模块100，但是在进一步和/或替代实施例中可以提供更多或更少数量的烟火式断开模块100。系统300还示出为包括壳体基座360和盖362，其大于系统200中的壳体基座210、212，但在其他方面类似。

图8是根据本发明的烟火式电路保护系统400的第四示例性实施例的透视图，其包括六个烟火式断开模块100，以及经由电缆170与烟火式断开模块100通信的烟火式控制模块402的另一示例性实施例。

六个烟火式断开模块100被示出为在汇流条端子404、406之间以三对串联连接的模块100进行连接。这种布置允许系统400在更高的电压下操作和/或提供系统冗余以及改进的可靠性。

系统400中的每个模块100的连接器124、126与每对串联连接的模块100中的相邻模块的连接器124、126配合。这样，在图8中左侧的三个模块100经由模块连接器124、126彼此连接，并且右侧的三个模块100也是如此。每组三个连接的模块100还连接到控制模块402，如图9所示，控制模块402包括两个连接器124，而不是如上述模块140中的一个连接器124。模块402成比例地大于模块140以跨越图400中所示的两组模块100。模块402在功能上类似于用于输出触发命令信号以在需要时激活烟火式断开模块100中的断开元件128的模块140。控制模块402中的两个连接器124提供双输出，一个输出到系统400中的每组三个连接的模块100。

与上述模块140类似，控制模块402自身或响应于来自电缆170的输入信号，可以独立地或作为一组激活烟火式断开模块100。虽然在每组中示出了三个烟火式断开模块100，但是在进一步和/或替代实施例中可以提供更多或更少数量的烟火式断开模块100。可以根据需要在系统400中可选地使用与上述系统中所述的壳体基座和盖类似的壳体基座和盖。

系统400还包括可选的电弧缓解保险丝410，其比上述系统200、250、300中的保险丝208大并且可以在比上述系统200、250、300中的保险丝208更高的电压下操作，但在其他方面用于相同的目的。系统400包括汇流条端子404、406，其比系统200的汇流条204、206大，但在其他方面类似。

图10是根据本发明的烟火式电路保护系统500的第五示例性实施例的透视图。

系统500包括如系统400中的以三个构成连接组的串联连接的断开模块100。代替使用系统400的双输出控制模块402，系统500使用经由连接器124、126连接到模块组中的一个的控制模块140，以及为控制目的将两组连接的模块100彼此串联连接的跳接元件502。预期实施例中的跳接元件502包括一组连接器124或126，以便于如图所示的模块100的串联连接。

控制模块140通过其自身或响应于来自电缆170的输入信号，可独立地或作为一组激活烟火式断开模块100。虽然在每组中示出了三个烟火式断开模块100，但是在进一步和/或替代实施例中可以提供更多或更少数量的烟火式断开模块100。

系统500还包括可选的电弧缓解保险丝410。系统500包括汇流条端子504、506，其比系统200的汇流条204、206大，但在其他方面类似。可以根据需要在系统500中可选地使用类似于上述系统中所述的壳体基座和盖。

图11是根据本发明的烟火式电路保护系统600的第六示例性实施例的透视图。

系统600包括控制模块140和通过连接器124、126彼此互连的三个烟火式断开模块100。全电压和电流限制器608与汇流条端子604、606之间的每个断开模块100串联连接。限制器608可以是限流保险丝，其在电气故障状况下为控制模块140提供机械备用和/或利用可选的电弧限制保险丝410辅助电弧缓解。然而，其他类型的电流限制器是已知的，并且可以为了类似目的被利用。还示出了接触桥610以将控制模块140连接到汇流条604。可以根据需要在系统600中可选地使用与上述系统中所述的壳体底座和盖类似的壳体底座和盖。

现在显而易见的是，通过添加或减去断开模块并改变它们与所描述的其他元件之间的互连，可以容易地组装烟火式电路保护系统的其他变型。现在已经描述了模块100、140和402，本领域技术人员可以构建控制电路以实现控制而无需进一步解释。可以使用适当的算法等来完成控制器的任何编程以提供期望的效果，这被认为是在本领域技术人员的范围内。

相对于现有的烟火式电路保护装置和系统，烟火式电路断开模块、烟火式控制模块和包括其的可配置系统有助于至少在以下方面中对烟火式断开特征的需求和扩展使用。

本发明的可配置的烟火式电路保护系统容易促进在现在用于不同类型的保险丝平台但是不容易与传统的烟火式断开装置兼容的电弧闪光减少维护系统(ArcflashReduction Maintenance Systems,ARMS)中使用烟火式断开特征。

本发明的各种不同的烟火式电路保护系统，包括但不限于上述示例，可以容易地配置用于具有少量标准模块化装置和模块化部件的许多应用。可以组装各种不同的系统，以满足特定应用的各种不同需求，而无需定制以及相关的费用和难度。具有模块化部件的本发明的可配置烟火式电路保护系统减少(如果没有消除的话)开发用于不同应用的新烟火式断开特征的需求。

本发明的模块化烟火式部件提供了有利的规模经济，其降低了提供烟火式断开特征的成本，并且简化了为呈现不同需求的各种不同应用提供全系列系统所需的部件的清单。

在本发明的所提出的系统中使用烟火式断开特征有利地促进了可与用于可熔应用的较低电阻一起操作的电路保护系统。因此，本发明的系统可以较低的瓦特损耗、较冷的操作、以及为可熔应用的改善的循环/疲劳寿命来操作。

所提出的本发明的烟火式电路保护系统便于多相电力系统的多相的管理和协调，并消除多相电力系统中的不期望的单相断开事件。

本发明的烟火式致动器的内置控制功能提供了简单且方便的互连能力，这降低了安装成本和单独安装的和独立的烟火式电路保护装置的复杂性。烟火式致动的控制功能提供了所提出的可配置烟火式保护系统与其他系统(例如，作为一个示例的电弧感测系统)的连接和联网的简易性。通过将多个模块化烟火式保护装置互连到单个控制模块，同样便于烟火式保护系统的控制功能的远程操作。

现在相信已经结合所公开的示例性实施例充分说明了本发明构思的益处和优点。

已经公开了一种模块化烟火式电路保护系统，其包括至少一个烟火式断开模块。所述至少一个烟火式断开模块包括：包括相对的侧表面的非导电的壳体；在相对的侧表面中的一个上的第一电连接器；在相对的侧表面中的另一个上的第二电连接器；在非导电的壳体内并且电连接到第一和第二电连接器中的至少一个的烟火式断开元件，以及耦合到壳体以用于连接到外部电路的第一和第二端子。

可选地，第一电连接器可以是公连接器，第二电连接器可以是母连接器。可以在壳体中从第一电连接器到第二电连接器建立通过电连接。烟火式元件可以配置成释放化学能、电能或机械能之一以断开第一和第二端子。非导电的壳体可以是不对称的。所述至少一个烟火式断开模块可以与烟火式控制模块组合，所述烟火式控制模块具有与第一电连接器和第二电连接器中的一个兼容的至少一个电连接器。

还公开了模块化烟火式电路保护系统的实施例，其包括模块化烟火式控制模块。模块化烟火式控制模块包括：包括相对的侧表面的非导电的壳体，在相对的侧表面之一上的至少一个电连接器，在非导电的壳体内并且电连接到至少电连接器的烟火式控制电路，以及耦合到壳体以用于连接到外部电路的第一和第二端子。

可选地，所述至少一个电连接器可以是公连接器或母连接器中的一个。该系统还可以包括用于与远程装置通信的电缆。响应于检测到的电气故障状况，烟火式控制电路经由至少一个电连接器向至少一个烟火式断开模块输出触发命令信号。非导电的壳体可以是对称的。烟火式控制模块可以与至少一个烟火式断开模块组合，该烟火式断开模块具有与至少一个电连接器兼容的电连接器。在相对的侧表面之一上的至少一个电连接器可包括在相对的侧表面中的同一侧表面上的第一连接器和第二连接器。

还公开了一种烟火式电路保护系统，包括第一连接端子、第二连接端子和连接在第一和第二连接端子之间的多个烟火式模块，多个烟火式模块中的每一个包括非导电的壳体和便于烟火式模块的彼此的插入式连接的电连接器。

可选地，所述多个烟火式模块包括至少一个烟火式断开模块和烟火式控制模块。多个烟火式模块还可包括多个烟火式断开模块，每个烟火式断开模块具有烟火式断开元件。多个烟火式模块可以并联连接在第一连接端子和第二连接端子之间。多个烟火式模块可包括串联连接在第一连接端子和第二连接端子之间的烟火式模块。烟火式电路保护系统还可以包括与多个烟火式模块并联连接的电弧缓解元件或者与多个烟火式模块中的至少一些串联连接的限制元件中的至少一个。第一连接端子和第二连接端子中的至少一个可以是汇流条。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种模块化烟火式电路保护系统，包括：

第一烟火式断开模块，包括：

非导电的壳体，包括彼此相对的第一侧表面和第二侧表面；

在所述第一侧表面上的第一电连接器，所述第一电连接器位于所述第一侧表面上以机械地以及电气地与在所述第一侧表面上邻接所述第一烟火式断开模块的第二烟火式断开模块的配合的电连接器相连；

在所述第二侧表面上的第二电连接器，所述第二电连接器位于所述第二侧表面上以机械地以及电气地与在所述第二侧表面上邻接所述第一烟火式断开模块的第三烟火式断开模块的配合的电连接器相连；

烟火式断开元件，位于所述非导电的壳体内，并与所述第一电连接器或所述第二电连接器中的一个电连接；以及

耦合到所述非导电的壳体以用于连接到外部电路的第一端子和第二端子；

其中所述第二烟火式断开模块或第三烟火式断开模块中的一个是烟火式控制模块，其响应于检测到的电气故障状况，通过第一电连接器或第二电连接器向所述烟火式断开元件发出触发命令。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电连接器是公连接器，并且其中所述第二电连接器是母连接器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中在所述非导电的壳体中从所述第一电连接器，经过所述第一烟火式断开模块，到所述第二电连接器建立电连接，以建立到所述第三烟火式断开模块的配合的电连接器的电连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述烟火式断开元件释放化学能、电能或机械能以相对于彼此断开所述第一端子和第二端子。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述非导电的壳体是不对称的。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述烟火式控制模块包括：

非导电的壳体，包括彼此相对的第一侧表面和第二侧表面；

暴露在所述烟火式控制模块的第一侧表面或所述烟火式控制模块的第二侧表面上的电连接器，所述电连接器建立至所述第一烟火式断开模块的第一电连接器或第二电连接器中的一个的插入式控制连接；

烟火式控制电路，位于所述烟火式控制模块的非导电的壳体内并与所述电连接器电连接；以及

耦合到所述烟火式控制模块的非导电的壳体以用于连接到外部电路的第一端子和第二端子。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括用于在烟火式控制模块与远程装置之间建立通信的电缆。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述烟火式控制模块的所述非导电的壳体是对称的。

9.根据权利要求6所述的系统，其中暴露在所述烟火式控制模块的第一侧表面和第二侧表面中的一个上的电连接器包括第一连接器和第二连接器。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括第一连接端子和第二连接端子，所述第一连接端子和所述第二连接端子中的至少一个是汇流条，并且至少所述第一烟火式断开模块连接在所述第一连接端子和所述第二连接端子之间。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第二烟火式断开模块或第三烟火式断开模块在所述第一连接端子和所述第二连接端子之间与所述第一烟火式断开模块并联连接。

12.根据权利要求11所述的系统，还包括与所述第一烟火式断开模块并联连接的电弧缓解元件或者与所述第一烟火式断开模块串联连接的限制器元件中的一个。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一烟火式断开模块和第二烟火式断开模块串联连接在所述第一连接端子和所述第二连接端子之间。

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