CN1172374A - 断路器 - Google Patents

Abstract

一种断路器,在设定延时作用特性的过程中,用户只设定额定短路设定器,利用内部特性设定单元自动地实现短延时作用设定和长延时作用运行设定,以致当预先假定要保护最大公测度同类负载状况时,为了获得满足预先假定条件的延时作用特性的其它参数,根据符合所设定的额定电流值的独立系数设定延时作用特性的其它参数。在上述断路器结构中,可以省去易出故障的设定开关,可以消除错误设定,增强使用的简易性。

Description

断路器

本发明涉及用来保护电路线路的断路器，尤其是涉及断路器延时作用特性的控制。

例如在日本专利文献JP-A-5-236633和JP-A-1-270722中公开了传统的断路器。

前一篇日本专利文献JP-A-5-236633公开了一种带有脱扣装置的断路器，它响应流过电路线路的故障电流(accident current)而受激励。这种断路器具有多级故障电流电平鉴别装置以及适于对应电平鉴别装置的鉴别电平执行脱扣装置的延时作用的操作的延时产生装置，这就可以通过提高延时作用工作特性设定的选择性而使保护合作更为容易。

具体地说，对应于流过主电路各相的电流的值的模拟信号或者对应于这些电流的平均值的模拟信号为电流检测装置所检测，而且通过A/D转换器为微型计算机所获得。微型计算机根据模拟信号的电平控制延时作用特性。

后一篇日本专利文献JP-A-1-270722公开了一种采用信号处理电路的技术，这种技术根据通过A/D转换器所转换的主电路各相的负载电流值中最大的一个执行脱扣作用。这种信号处理电路是由采用微型计算机的数字运算装置所构成的，以具有考虑了热保护的平方积运算电路的功能。有了这种现有技术，就可以简化信号处理电路的结构，以及可以消除模拟输出所需要的颇为困难的输出电平调节工作，从而提高电流运算结果值和脱扣作用的精度。

现在参照附图1-7描述具有三个脱扣区(短延时区、长延时区和即时脱扣区)的传统断路器所遇到的问题。

图1是传统的断路器的剖视图，图2是图1断路器的电路示意图，图3是图2断路器的详细电路示意图，图4是表示协同传统的断路器的过电流延时作用特性的各种特性的图象，图5传统的断路器的主视图，图6是说明传统的断路器的过电流延时作用特性的图象，图7则是表示传统的断路器的过电流延时作用特性的图象。

用标号30所表示的断路器具有一个包括用以检测电路线路中的电流的CT单元1的通断机构、一个由CT单元1检测的电流所控制的过电流继电器单元2、响应过电流继电器单元2的操作而脱扣的脱扣装置3、用以实现电气线路和触头5的切换/切断的操作手柄4、以及用以熄灭在切换/切断过程中在触头上所产生的电弧的灭弧装置6。这些构件容纳在模制壳7和模制盖8所组成的盒中。模制盖8可拆卸地安装到模制壳7上，以及具有安装操作手柄4的孔。

现在参照图2和3描述断路器30的功能。由CT单元1所检测的各相的模拟电流信号经过整流，然后由放大电路予以放大，以模拟电流信号的形式输送到过电流继电器单元2。在过电流继电器单元2中，A/D转换器把各相的模拟电流转换成数字信号，由转换的数字信号所表示的各相的负载电流中最大的一个为内装的CPU所检测。特性设定单元10把额定电流设定值、短延时设定值和长延时操作时间设定值加到CPU。当负载电流超过额定电流时，根据设定的延时作用特性，CPU控制触发电路，触发电路再驱动脱扣线圈(未示出)，使通断机构脱扣。

在传统的实例中，如图4中所示，断路器的过电流延时作用特性设置成与连接在其上游和下游的设备的相应的负载特性保护合作。

如果上游的设备是熔丝，断路器的特性就设置成执行与例如熔丝的熔断特性的热特性的保护合作。

在上述保护合作中，为了容易控制延时作用特性，可调地或可控地设置延时作用特性的各个区的特性参数，以便能由微型计算机进行所需的设定。

图3中所示的特性设定单元10进行特性设定，如图5中所示，特性设定单元10包括为所要调节的各特性参数所配置的独立的设定器(额定电流设定器12、短延时设定器13和长延时设定器14)。

于是如图7中所示，用普通的方法，对应于额定电流设定值的变化，通过切换个别设定器而实现个别特性参数设定值的改变。在这种情况下，利用系数δ改变延时作用特性参数的设定值。然而，对于在调节范围内所设定的任何额定电流值，系数δ具有相同的值，而且并不总是能达到克服过电流的适当保护。

另一方面，为各参数所配置的独立的设定器13和14能容许精细改变延时作用特性，然而甚至在不需要严格的特性设定时也必须设定所有设定器的许多设定点，从而导致颇为困难的设定操作。

此外，由不完全认识特性的设定操作人员所进行的设定工作由于设定过程中的不小心错误所引起的误操作会发生危险状况。

本发明设想消除上述问题，本发明的目的是提供一种断路器，这种断路器能用来在延时作用特性的设定功能、实用中设定的简易性以及适当的过电流保护之间提供协调。

为了达到上述目的，根据本发明第一种断路器的结构，断路器具有用以检测和放大流过多相电路线路的负载电流的模拟信号处理单元，用以把检测的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，以及用以根据数字信号使脱扣装置脱扣，以获得预定的延时作用特性和设定延时作用特性的可控参数的数字信号处理单元。断路器包括设定装置，用以在延时作用特性的可控参数运算开始时只可变地设定表示额定负载电流值的一个参数，而根据额定负载电流值把延时作用特性的其它可控参数先固定在对应的预定值。

根据本发明第二种断路器的结构，断路器具有用以检测和放大流过多相电路线路的负载电流的模拟信号处理单元，用以把检测的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，用以根据数字信号使脱扣装置脱扣，以获得预定的延时作用特性的数字信号处理单元，以及用以设定延时作用特性的可控参数的设定装置。断路器包括用以在第一模式和第二模式之间执行切换的切换单元，设定装置具有延时作用特性设定功能，用以运算开始时只可变地设定表示额定负载电流值的一个参数，而当模式切换到第一模式时根据额定负载电流值把延时作用特性的其它可控参数预先固定在对应的预定值，用以当模式切换到第二模式时，重新设定通过延时作用特性设定功能所设定的其它可控参数的固定值的至少其中之一。

根据本发明第三种断路器的结构，断路器具有用以检测和放大流过多相电路线路的负载电流的模拟信号处理单元，用以把检测的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，用以根据数字信号使脱扣装置脱扣，以获得预定的延时作用特性和设定延时作用特性的可控参数的数字信号处理单元。断路器包括短路装置，具有延时作用特性设定功能的设定装置，用以在运算开始时只可变地设定表示额定负载电流值的一个参数，而当短路装置接通时根据额定负载电流值把延时作用特性的其它可控参数预先固定在对应的预定值，以及用以在运算开始时可变地设定额定负载电流值而当短路装置关断时可变地设定延时作用特性的其它可控参数。

有了本发明的上述结构，根据断路器的使用状态，就能实现简单的延时作用特性设定功能和精细的延时作用特性设定功能之间的切换，因此，一方面能利用由特性参数可调功能所产生的优点，另一方面，可以使复杂而困难的调节功能予以短路，从而提供一种减少了错误设定可能性的简单而容易使用的断路器。

此外，通过提供满足最大公测度同类普通负载(greatest commonmeasure like general load)的两种延时作用特性模式，同时将可设定的特性参数只限于额定电流，就能在足够实用的范围内处理一般的负载。

而且，可设定的特性参数只限于额定电流，因而提供了能省去复杂的设定开关的廉价的断路器，这时断路器可用于最大公测度同类普通负载，且能减少错误设定的可能性。

图1是传统的断路器的剖视图。

图2是传统的断路器的电路示意图。

图3是传统的断路器的详细电路示意图。

图4是表示传统的断路器的过电流延时作用特性和协同特性的图象。

图5传统的断路器的主视图。

图6是说明传统的断路器的过电流时限特性的图象。

图7则是表示传统的断路器的过电流延时作用特性的图象。

图8是根据本发明的第一实施例的断路器的主视图。

图9是根据本发明的第一实施例的断路器的详细电路示意图。

图10是表示根据本发明的第一实施例的断路器的过电流延时作用特性的图象。

图11是表示一般电动机的负载电流特性的图象。

图12是用以说明适用于小容量电动机的负载电流的根据本发明的第一实施例的断路器的过电流延时作用特性的示意图。

图13是用以说明适用于大容量电动机的负载电流的根据本发明的第一实施例的断路器的过电流延时作用特性的示意图。

图14表示根据本发明的第一实施例的断路器的改型的过电流延时作用特性的图象。

图15是根据本发明的第二实施例的断路器的主视图。

图16是表示根据本发明的第二实施例的断路器的延时作用特性的图象。

图17是根据本发明的第三实施例的断路器的主视图。

现在参照图1和图8至17描述本发明的各实施例。

第一实施例

现在参照图1和图8至14描述本发明的第一实施例。

图8是根据本发明的第一实施例的断路器的主视图，图9是根据该实施例的断路器的电路图，图10是表示根据该实施例的断路器的过电流延时作用特性的图象，图11是表示电动机的负载电流特性的图象，图12是用以说明用于小容量电动机的负载电流的该实施例的断路器的过电流延时作用特性的图象，图13是用以说明用于大容量电动机的负载电流的该实施例的断路器的过电流延时作用特性的图象，图14表示根据该实施例的改型的断路器的过电流延时作用特性的图象。

为了描述本发明，还参阅了图1。如图1以及图8和9中所示，用标号40表示的本发明的断路器具有一个包括用以检测电路线路中的电流的CT单元1的通断机构、由CT单元1检测的电流所控制的过电流继电器单元2、响应过电流继电器单元2的操作而脱扣的脱扣装置3、用以实现电路线路和通断触头5的切换/切断的操作手柄4、以及用以熄灭在切换/切断过程中在触头上所产生的电弧的灭弧装置6。这些构件容纳在模制壳7和模制盖8所组成的盒中。模制盖8可拆卸地安装到模制壳7上，以及具有安装操作手柄4的孔。

现在参照图9和10描述断路器40的功能。由CT单元1所检测的各相的模拟电流信号利用整流电路予以逐相整流，然后利用电阻器转换成电压。转换后的电压部分输送到电源电路，电源电路再将电能输送到各元件，部分则以模拟电流信号的形式输送到过电流继电器单元2。在过电流继电器单元2中，模拟电流信号送到放大电路予以放大，然后逐相送到A/D转换器，以转换成数字信号。与A/D转换器相连接的CPU检测用数字信号所表示的各相负载电流中最大的一个。CPU通过I/O单元与特性设定单元10和内部特性设定单元9相耦合。特性设定单元10只配置了一个额定电流设定器12(见图8)。本实施例并不包括传统上都配置的短延时设定器13和长短延时设定器14，通过这些设定器所要获得的特性的各区的参数是利用在过电流继电器单元2中所配置的内部特性设定单元9而设定的。

具体地说，尽管特性设定装置10只将额定电流设定值加到CPU，但是内部特性设定单元9将短延时区的参数设定值和长延时区的参数设定值加到CPU。另一方面，CPU可以履行内部特性设定单元9的功能。当负载电流超过额定电流时，CPU根据设定的延时作用特性而产生脱扣信号。脱扣信号通过I/O单元传送到脱扣装置3，以致可以驱动脱扣装置中所安装的脱扣线圈(未示出)，将通断机构制动，将通断触头5开路。

如图10中所示，在延时作用特性控制区的参数中，为了在正常使用期间可由用户设定的被选中的唯一的一个参数是额定电流的参数。当改变额定电流参数的设定值时，延时作用特性的其它参数则设计成可以利用内部特性设定单元9通过乘以由制造厂家事先确定的常系数α和β而自动地确定。

在本实施例中，对于额定电流的各设定值，这些系数α和β具有独立的规定值。其目的是预先假定负载特性能包括所连接的普通负载(下文称为最大公测度同类负载)的特性，而不规定所要保护的物体，以及用以获得符合预先假定的负载特性的延时作用特性。

为了说明的简明起见，现在描述如图11中所示的普通的电动机负载的实例。将小容量电动机的负载曲线(a)与大容量电动机的负载曲线(b)相比较。假定前者具有稳定的负载电流i1和起动电流αi1，后者则具有稳定的负载电流i2和起动电流βi2，保持α＞β，较大的电流流过小容量电动机。

因此，根据预先假定这些普通的电动机负载时延时作用特性的比较、即图12所示的小容量电动机的负载曲线(a)的延时作用特性与图13所示的大容量电动机的负载曲线(b)的延时作用特性的比较来推断，就可以知道当为了根据电动机容量所设定的额定电流而要确定短延时区的运行起动电流值变化以满足普通电动机的起动电流特性以及起动电流αi1和βi2时，比为了额定电流所要确定的短延时区的运行起动电流值与相应的额定电流值有恒定比时能获得更好的保护特性。

在结合图10所描述的实施例中，根据额定电流值对于短延时检测起动电流值的设定只改变设定比，但是在本实施例的一个改型中，如图14中所示，对于其它参数也可以改变设定比。

换言之，当额定电流的设定值从I1变到I2时，长延时特性值的设定值利用系数n和m从mI1变到nI2，短延时特性值的设定值则利用系数α、β、k和l从αI1和βI2变到lI1和kI2。

在本实施例中，要由用户设定的参数只限于额定电流，其它特性区的参数则根据独立的特定系数相对于额定电流的相应设定值而予以设定。

在本实施例中，用最简单的结构就能简易地设定最大公测度同类普通负载的延时作用特性，而这并不旨在满足特定的负载特性或很精细的特性设定。根据本实施例，当在不更换断路器本身的前提下根据所连接的负载的增加或减少而改变额定电流时，就能省去设定开关复杂而困难的操作，以及以低廉的成本提供能防止错误设定的断路器。

第二实施例

现在参阅图15和16，描述本发明的第二实施例。图15是根据本发明的第二实施例的断路器的主视图。图16是表示图15的断路器的延时作用特性的图象。

在本实施例中提供了两种设定模式。在第一种模式中，对于用户只容许额定电流设定器12的设定功能，而在第二实施例中，通过设定功能所设定的延时作用特性的其它参数的设定值可以被重新设定。在本实施例中，在盒的正面配置了用以切换设定模式的设定模式切换单元17。当模式切换到第一种模式时，对用户所容许的设定功能只限于额定电流设定器12，至于延时作用特性的其它参数，对应于所设定的额定电流的这些参数的设定值限于最大公测度同类普通负载的值，这就如第一实施例的情况，容许这些值根据独立的特定系数而改变。

当模式切换到第二种模式时，可以将根据设定的额定电流值所设定的延时作用特性的其它参数的设定值重新设定。

如图16中所示，重新设定用的系数是与第一种模式用的系数不同的，但是，用固定于γ的系数可以实现重新设定。另一方面，象第一种模式那样，可以用变成具有独立特定值的系数实现重新设定。

由于可利用两种设定模式，在容许处理普通的负载的同时可以实现如第一实施例那样简单的特性设定。

在断路器盒正面所配置的设定模式切换指示器18上能指明两种设定状态的任何一种。

第三实施例

现在参阅图17，描述本发明的第三实施例。

图17是根据本发明的第三实施例的断路器的主视图。在本实施例中，可以处理用第一实施例那样的简单的设定功能所不能处理的状况。在本实施例中，如图17中所示的那样，配置了额定电流设定器12，短延时设定器13和长延时设定器14，利用短路切换单元15进行简单特性设定和个别参数的特性设定之间的切换。在本实施例中，通过操作短路切换单元15，借助如先有技术情况中那样的设定器就能独立地逐个参数调节延时作用特性的其它参数(短延时设定参数和长延时设定参数)。

具体地说，当图17中所示的短路切换单元15关断或断开时，利用借助短延时设定器13和长延时设定器14所获得的设定值进行延时作用特性的控制。

当短路切换单元15接通或连接时，短延时设定器13和长延时设定器14被短路，以抑制这些功能，以致为了履行第一实施例的设定功能而进行延时作用特性调节，在这种调节过程中，根据制造厂家所确定的特定参数，相对于由额定短路设定器12所设定的额定短路设定值自动确定短时限设定和长延时设定。

在短路状态指示器16上可以指明短路切换单元15的通/断状态。

Claims (3)

1.一种断路器，具有用以检测和放大流过多相电路线路的电流的负载模拟信号的模拟信号处理单元，用以把检测的模拟信号转换成数字信号的模数(A/D)转换器，以及用以根据数字信号使脱扣装置脱扣，以获得预定的延时作用特性和设定延时作用特性的可控参数的数字信号处理单元，

其特征在于包括：

设定装置，用以在延时作用特性的可控参数运算开始时只可变地设定表示额定负载电流值的一个参数，而根据额定负载电流值把延时作用特性的其它可控参数先固定在对应的预定值。

2.一种断路器，具有用以检测和放大流过多相电路线路的负载电流的模拟信号处理单元，用以把检测的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，用以根据数字信号使脱扣装置脱扣，以获得预定的延时作用特性的数字信号处理单元，以及用以设定延时作用特性的可控参数的设定装置，

其特征在于包括：

用以在第一种模式和第二种模式之间执行切换的切换单元，

所述设定装置具有延时作用特性设定功能，用以运算开始时只可变地设定表示额定负载电流值的一个参数，而当模式切换到第一种模式时根据额定负载电流值把延时作用特性的其它可控参数预先固定在对应的预定值，用以当模式切换到第二种模式时，重新设定通过延时作用特性设定功能所设定的其它可控参数的固定值的至少其中之一。

3.一种断路器，具有用以检测和放大流过多相电路线路的负载电流的模拟信号处理单元，用以把检测的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，用以根据数字信号使脱扣装置脱扣，以获得预定的延时作用特性和设定延时作用特性的可控参数的数字信号处理单元，

其特征在于包括：

短路装置；

具有延时作用特性设定功能的设定装置，用以在运算开始时只可变地设定表示额定负载电流值的一个参数，而当所述短路装置接通时根据额定负载电流把其它可控延时作用特性预先固定在对应的预定值，以及用以在运算开始时可变地设定额定负载电流值而当所述短路装置关断时可变地设定延时作用特性的其它可控参数。

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