CN211529879U - 一种带有温度传感器的断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有温度传感器的断路器，通过内置有温度检测部件从而进行温度预警；包括壳体和设置在壳体内的断路器组件；所述壳体内设有上端子和下端子，并在靠近上端子或下端子处单独设有或同时设有用于检测端子温度的温度传感器；通过所述温度传感器向外反馈该断路器中接入线路的任一端或两端温度。本实用新型通过在不改变现有的单级或多级断路器尺寸前提下，在内部集成有检测端子温度的传感器，则相较于现有的断路器结构，能够有针对性的防止外部接入线路中发生故障产热传递至断路器中影响整个电路设备运行。

Description

一种带有温度传感器的断路器

技术领域

本实用新型属于电路保护设备技术领域，具体涉及一种带有温度传感器的断路器。

背景技术

引发电气火灾或电路负载设备故障的常见供电线路因素有两个，一是由于电流因素引起的电气火灾，由于电流在导体上产生大量的热，只是绝缘损坏从而引起火灾，例如断路过载；二是由故障电弧引起的电气火灾，电气故障产生温度较高的故障电弧或电火花能够引燃周围的可燃物（一般为导线绝缘层材料），从而进一步引起电气火灾，例如电气部件接触不良接地故障。

其中的电流因素分为瞬时大流量和存在剩余电流的情况，而瞬时大流量即为断路情况，一般通过常用的电磁断路器即可起到保护电路的效果。而所谓的剩余电流，是指低压配电线路中各相（含中性线）电流矢量和不为零的电流，也就是漏电。则要避免线路因漏电而出现火灾的情况发生，需要单独设置RCD漏电保护器。漏电保护器在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性，这是其他保护电器，如熔断器、自动开关等无法比拟的。

自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流，他们的动作保护值要避免正常负荷电流来整定，因此上述模块的主要作用是用来切断系统的相间短路故障（有的自动开关还具有过载保护功能）。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，故动作整定值可以整定得很小（一般为mA级），当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作，切断电源。

而为了避免因为故障电弧引起线路起火，还需要单独设置故障电路检测器，则在配电箱或者配电设施中常见有多个断路器组件并排设置，占用空间较大，且仅能够对故障进行检测并断闸，无法自动重合，需要维护人员现场进行合闸操作，费时费力。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供

一种带有温度传感器的断路器，通过内置有温度检测部件从而进行温度预警；包括壳体和设置在壳体内的断路器组件；

所述壳体内设有上端子和下端子，并在靠近上端子或下端子处单独设有或同时设有用于检测端子温度的温度传感器；

通过所述温度传感器向外反馈该断路器中接入线路的任一端或两端温度。

所谓断路器是指能够开合、承载和开断正常回路条件下的电流并能够在规定的时间内开合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。本实用新型主要是一种低压断路器，其实质是通过内部可动作的脱扣机构进行手动或自动开闭，在正常回路条件下课根据需求进行手动操作脱扣机构开闭，而在异常回路条件下脱扣机构会自动断开，当恢复正常后再由手动进行合闸操作。

而所谓的自动断开，现有技术大都通过检测接入电路的电流情况，一旦接入电路短路导致电流异常增大，则其断路器中与接入电路并联的检测部件会动作致使脱扣机构动作。现有技术中的检测部件实质为一种电磁机构，包括可动的铁芯和缠绕在铁芯外部的线圈，该线圈与接入电路并联。该线圈电阻较大，分流较小，但当瞬时电流过大时，则该线圈会产生磁场并推动所述铁芯向外运动，从而通过铁芯运动使得脱扣机构脱扣形成断路。

进一步的，所述壳体内设有反馈模块，所述反馈模块接收所述温度传感器的检测信息并将其通过有线或无线的方式向外传输反馈。

所谓的反馈模块是具有反馈功能的控制电路板，一般为集成多个芯片的PCB板，包括主要用于信息处理的单片机，通过接受一个或多个温度传感器信息进行处理，并通过集成的输出模块向外输出反馈。

进一步的，所述断路器为两个均设有壳体的独立部分相互扣合所形成的两级断路器结构，该两级断路器结构的每个独立部分内均设有一个断路器组件，且每个所述断路器组件内均单独设有温度传感器；

每个所述断路器组件的温度传感器共用一个反馈模块。

而所述反馈模块包括控制电路板和设置在控制电路板上的无线收发模块；

所述温度传感器与控制电路板连接。

所述无线收发模块一般采用低功耗的NB-IoT技术，但也可以采用2G、3G、4G、5G等其他通信技术与外部终端设备进行信息传输。

低压断路器一般为独立的模块，其包括一组上端子和下端子，而根据需求，可采用多个单级的断路器组合形成多级断路器结构。常见的为两级断路器结构，其包括两个独立壳体，每个壳体内均设有完整的断路器组件，则针对每个断路器组件单独设有温度传感器。但由于两级断路器为相互扣合的一体式结构形式，则为了提高集成度，两个断路器组件可共用一个反馈模块。

进一步的，所述壳体内还设有用于检测断路器组件接入线路的故障电弧检测模块，通过从断路器组件的端子引出检测线穿入所述故障电弧检测模块内的传感器进行检测，并将温度信息与故障电弧信息同时向外反馈。

进一步的，所述断路器的两个独立部分之间设有用于容纳反馈模块的空腔；

所述温度传感器的信号线穿过壳体并进入所述空腔中。

进一步的，所述壳体内还设有与反馈模块连接并通过反馈模块控制的动作机构，所述动作机构与所述断路器组件联动并可致使断路器组件进行断开或重合。

进一步的，所述动作机构包括电机、减速组件和传动组件，所述电机与反馈模块连接，电机的输出端通过减速组件进行扭矩放大后再通过传动组件与断路器组件中实现脱扣效果的部分传动连接。

进一步的，所述壳体内设有用于安装温度传感器的安装座，所述安装座设置在靠近上端子或下端子的位置。

进一步的，所述安装座上设有朝向上端子或下端子的导热口便于导热。

其中，所述安装座为一侧设有安装口的柱状空芯结构，所述温度传感器从安装口内插入安装座内；

在安装座朝向上端子或下端子的侧壁上设有导热口便于导热。

进一步的，所述温度传感器通过设有的绝缘导热材料与上端子或下端子进行热传递。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过在不改变现有的单级或多级断路器尺寸前提下，在内部集成有检测端子温度的传感器，则相较于现有的断路器结构，能够有针对性的防止外部接入线路中发生故障产热传递至断路器中影响整个电路设备运行。

附图说明

图1是本实用新型中断路器组件一侧的结构示意图；

图2是本实用新型采用两级断路器结构时展示一侧断路器组件的轴测图；

图3是本实用新型设有控制电路板一侧的轴侧示意图；

图4是本实用新型设有控制电路板一侧的正视图；

图5是本实用新型单个壳体拆开后展示内壁结构的示意图；

图6是本实用新型图5中的A局部放大示意图；

图7是本实用新型图5中的B局部放大示意图。

图中：1-壳体，2-上端子，3-下端子，4-温度传感器，5-控制电路板，6-安装座。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

断路器是指能够开合、承载和开断正常回路条件下的电流并能够在规定的时间内开合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。本实用新型主要是一种低压断路器，其实质是通过内部可动作的脱扣机构进行手动或自动开闭，在正常回路条件下课根据需求进行手动操作脱扣机构开闭，而在异常回路条件下脱扣机构会自动断开，当恢复正常后再由手动进行合闸操作。

现有技术大都通过检测接入电路的电流情况，一旦接入电路短路导致电流异常增大，则其断路器中与接入电路并联的检测部件会动作致使脱扣机构动作。现有技术中的检测部件实质为一种电磁机构，包括可动的铁芯和缠绕在铁芯外部的线圈，该线圈与接入电路并联。该线圈电阻较大，分流较小，但当瞬时电流过大时，则该线圈会产生磁场并推动所述铁芯向外运动，从而通过铁芯运动使得脱扣机构脱扣形成断路。

本实施例具体公开一种带有温度传感器4的断路器，通过内置有温度检测部件从而进行温度预警；包括壳体1和设置在壳体1内的断路器组件；所述壳体1内设有上端子2和下端子3，并在靠近上端子2或下端子3处单独设有或同时设有用于检测端子温度的温度传感器4；通过所述温度传感器4向外反馈该断路器中接入线路的任一端或两端温度。

由于现有许多电路起火的事故中，经过后期探查发现原本断路器并未失效，而是接入电路外部出现故障导致起火，起火点并不在断路器部位。而这种事故中往往接入电路中的电流并未引起脱扣机构动作，则现有的电气保护系统为了应对多种不同的故障情况，从而通过多个不同功能的保护模块组合实施电路保护效果。

本实施例是一种在现有断路器结构中集成有特殊检测部件的技术改进方案，现有的检测模块大都对接入线路的电流进行检测，通过检测特征值来判断是否出现对应故障。但有可能由于其他线路出现故障发热并热传递至接入线路中，而电流并未出现异常情况。则针对接入线路出现异常的发热情况，本实施例通过集成有温度传感器4进行实时检测，与现有技术不同，该温度传感器4集成在壳体1内并靠近两侧的上端子2或下端子3位置进行检测。

而具体的检测值可通过线路向外传输，例如与该断路器集成在同一配电箱中的控制检测模块中，从而通过该模块检测该配电箱中的所有断路器的温度信息进行实时监控，或直接通过外接有的无线通信模块向远端的后台服务器中实时发送数据进行检测，而后台能够直观的查看每个断路器中接入电路的温度监测情况并针对其可能出现的故障风险进行评估。

现有技术中也会对温度进行检测，但其主要针对断路器内部进行范围监测，也就是断路器内部温度异常变化的监控，但两个接线端子为金属材料的片体，因其与壳体1接触面积较小，且壳体1本身为绝缘材料，其导热系数较低，若整个断路器内部温度出现异常变化时可能已经出现严重故障而无法及时应对处理。

值得说明的是，所述断路器组件既包括能够实现断路器完整功能的必要组件，常见的低压断路器的断路器组件包括机械部件、上端子2、下端子3、电磁部件和灭弧部件，其中每个部件之间通过硬质或软质的导体连接。所谓的机械部件则包括有脱扣组件和手动操动机构，其中的脱扣组件通过一个活动的触点实现合闸和断闸。

在本实施例中，如图1所示，可以看到整个断路器的壳体1中分为多个区域，包括机械室、电磁室、进线室、出线室和灭弧室，图中并未展示出软质的金属导线，其电流方向是从进线室的上端子2进入，并通过上端子2连接的导体进入脱扣组件和引弧板中，所述引弧板连接有灭弧组件，在断路器分断大电流时，动/静触点之间会产生温度极高、发出强光的电弧，则此时通过引弧板将电弧引入灭弧室中达到快速熄灭电弧的目的。而进入脱扣组件的电流经过动触点到静触点再到下端子3导出，同时电流还进入并联在静触点与下端子3之间的电磁线圈中，一旦出现过大电流则致使电磁室内的电磁组件动作。

本实施例中的温度传感器4设置在上端子2和下端子3一侧，并朝向两个端子的内侧弯折导体表面，通过中间绝缘导热介质进行热传递。而本实施例中的绝缘导热介质即为空气。

实施例2：

本实施例同样公开一种带有温度传感器4的断路器，如图1-7所示，包括壳体1和设置在壳体1内的断路器组件；所述壳体1内设有上端子2和下端子3，并在靠近上端子2或下端子3处单独设有或同时设有用于检测端子温度的温度传感器4；通过所述温度传感器4向外反馈该断路器中接入线路的任一端或两端温度。

在壳体1内设有反馈模块，所述反馈模块接收所述温度传感器4的检测信息并将其通过有线或无线的方式向外传输反馈。所谓的反馈模块是具有反馈功能的控制电路板5，一般为集成多个芯片的PCB板，包括主要用于信息处理的单片机，通过接受一个或多个温度传感器4信息进行处理，并通过集成的输出模块向外输出反馈。

如图2所示，本实施例中的断路器为两个均设有壳体1的独立部分相互扣合所形成的两级断路器结构，该两级断路器结构的每个独立部分内均设有一个断路器组件，且每个所述断路器组件内均单独设有温度传感器4；每个所述断路器组件的温度传感器4共用一个反馈模块。

低压断路器一般为独立的模块，其包括一组上端子2和下端子3，而根据需求，可采用多个单级的断路器组合形成多级断路器结构。常见的为两级断路器结构，其包括两个独立壳体1，每个壳体1内均设有完整的断路器组件，则针对每个断路器组件单独设有温度传感器4。但由于两级断路器为相互扣合的一体式结构形式，则为了提高集成度，两个断路器组件可共用一个反馈模块。

反馈模块包括控制电路板5和设置在控制电路板5上的无线收发模块；所述温度传感器4与控制电路板5连接。所述无线收发模块一般采用低功耗的NB-IoT技术，但也可以采用2G、3G、4G、5G等其他通信技术与外部终端设备进行信息传输。

断路器的两个独立部分之间设有用于容纳反馈模块的空腔；所述温度传感器4的信号线穿过壳体1并进入所述空腔中。

两级断路器结构中，由于是两个单级断路器扣合而成，每个单级断路器的壳体1内均包含有完整的断路器组件，则为了安装反馈模块，同时便于两侧的温度传感器4的连接，则将两侧的断路器组件向两侧外部移动，从而在两个壳体1之间形成空腔。若是两个独立的壳体1结构，则该空腔是由断路器组件向外移动且扣合的壳体1端面向内凹陷所形成的空间，而温度传感器4的信号线直接穿过外壳并接入反馈模块中，则在保证断路器整体体积不变的前提下实现检测反馈功能。

所谓的两级断路器，是指断路器同时控制零线和火线，可同时开闭，从而达到双极控制。原本的两级断路器包括采用同一壳体1结构的一体式构型和采用单独的单级断路器扣合联动形成两级构型。采用统一壳体1的方案中，其内部设有隔板将两侧的断路器组件隔开并达到屏蔽隔断的效果，为了设置检测组件和自动重合组件，会对内部的断路器组件的位置进行调整，使其尽可能朝两侧移动，在壳体1的中部留出空间，则既能够达到较好的隔断效果，避免两侧的断路器组件互相影响，同时又能够有足够的空间设置两个功能组件。

其中，检测组件同时对两级接入线路进行检测，在两个接入端子上单独引出用于检测的线路。由于检测组件中包含有多种基于电流特征值的检测单元，则该检测单元均采用互感器作为检测部件，使得单独引出的通电导体穿过互感器的中心，并由互感器将数据传输至每个模块的处理IC中，再由处理IC分析处理数据并判断是否出现故障，一旦出现故障则控制断路器组件动作断闸或者控制自动重合组件动作间接断闸。

壳体1内还设有与反馈模块连接并通过反馈模块控制的动作机构，所述动作机构与所述断路器组件联动并可致使断路器组件进行断开或重合。

动作机构包括电机、减速组件和传动组件，所述电机与反馈模块连接，电机的输出端通过减速组件进行扭矩放大后再通过传动组件与断路器组件中实现脱扣效果的部分传动连接。

本实施例中在设置反馈模块的空腔内还单独设有微型电动机构，通过旋转方式带动断路器中的手柄转动，致使原本的脱扣组件的开闭状态改变。现有的脱扣组件多采用转动的方式进行脱扣，其内部均设有弹性体，用以提供朝向脱扣方向的回复力。市场上也存在线性移动脱扣组件机构，但由于电动机构大都采用电机作为动力源，则线性移动脱扣组件的自动重合机构还需要单独设置线性方向转换机构，导致其体积较大。

而本实施例中的微型电动机构包括依次连接的电机、减速组件和传动组件，由于该空腔具有底面积较大但厚度较小的特点，而反馈模块为集成的PCB板结构，则电机为竖向设置，其输出端的转动轴线与该空腔的底面平行。但由于微型电机的扭矩较小，故通过设有的减速组件进行扭矩放大，并通过传动组件进行换向并同时控制两侧的断路器组件进行开闸或合闸。

而电机通过反馈组件进行控制，反馈组件接受到温度传感器4的信息，可向外发送信息进行预警，或直接通过预设阈值的方式，一旦温度超过阈值，便通过控制电机动作使两侧的断路器断开。若因为温度或其他因素导致两侧的断路器组件断闸，可通过反馈模块接收远端发送的重合指令进行控制重合。

壳体1内设有用于安装温度传感器4的安装座6，所述安装座6设置在靠近上端子2或下端子3的位置。所述安装座6上设有朝向上端子2或下端子3的导热口便于导热。

其中，所述安装座6为一侧设有安装口的柱状空芯结构，所述温度传感器4从安装口内插入安装座6内；在安装座6朝向上端子2或下端子3的侧壁上设有导热口便于导热。所述温度传感器4通过设有的绝缘导热材料与上端子2或下端子3进行热传递。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种带有温度传感器的断路器，通过内置有温度检测部件从而进行温度预警；其特征在于：包括壳体（1）和设置在壳体（1）内的断路器组件；

所述壳体（1）内设有上端子（2）和下端子（3），并在靠近上端子（2）或下端子（3）处单独设有或同时设有用于检测端子温度的温度传感器（4）；

通过所述温度传感器（4）向外反馈该断路器中接入线路的任一端或两端温度。

2.根据权利要求1所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述壳体（1）内设有反馈模块，所述反馈模块接收所述温度传感器（4）的检测信息并将其通过有线或无线的方式向外传输反馈。

3.根据权利要求2所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述断路器为两个均设有壳体（1）的独立部分相互扣合所形成的两级断路器结构，该两级断路器结构的每个独立部分内均设有一个断路器组件，且每个所述断路器组件内均单独设有温度传感器（4）；

每个所述断路器组件的温度传感器（4）共用一个反馈模块。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述壳体（1）内还设有用于检测断路器组件接入线路故障电弧的故障电弧检测模块，通过从断路器组件的端子引出检测线穿入所述故障电弧检测模块内的传感器进行检测，并将温度信息与故障电弧信息同时向外反馈。

5.根据权利要求3所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述断路器的两个独立部分之间设有用于容纳反馈模块的空腔；

所述温度传感器（4）的信号线穿过壳体（1）并进入所述空腔中。

6.根据权利要求2、3或5所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述壳体（1）内还设有与反馈模块连接并通过反馈模块控制的动作机构，所述动作机构与所述断路器组件联动并可致使断路器组件进行断开或重合。

7.根据权利要求6所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述动作机构包括电机、减速组件和传动组件，所述电机与反馈模块连接，电机的输出端通过减速组件进行扭矩放大后再通过传动组件与断路器组件实现脱扣效果的部分传动连接。

8.根据权利要求6所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述壳体（1）内设有用于安装温度传感器（4）的安装座（6），所述安装座（6）设置在靠近上端子（2）或下端子（3）的位置。

9.根据权利要求8所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述安装座（6）上设有朝向上端子（2）或下端子（3）的导热口便于导热。

10.根据权利要求6所述的一种带有温度传感器的断路器，其特征在于：所述温度传感器（4）通过在温度传感器（4）上设有的绝缘导热材料与上端子（2）或下端子（3）进行热传递。

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