[发明专利]带有可分开触点闭合后被禁用的跳闸机构的非自动电源断路器

说明书

本申请和Jones等人于1998年1月12日提交的标题为“带有专用过载电流传感器的电子跳闸部件”的共同转让、公同未决的09/005，816号申请相关。

发明的领域

本发明涉及断路器，并且更具体地涉及使用跳闸机构的非自动式电源断路器。

背景技术

电源断路器不同于模制盒式断路器的最重要应用特性在于电源断路器在不跳闸下承受非常高的过载电流的能力。电源断路器在短期内不造成内部损坏的最大电流称为短期耐电流额定值(例如，通常建立0.5、1.0和3.0秒的短期耐电流额定值)。短期耐电流额定值标志电源断路器在给定时间内承受过电流的机械性能和热性能，并且该额定值说明该断路器与激励跳闸作用的电流电平无关的特性。

典型地在辐射状配电系统中使用电源断路器组，以对负载中心、马达控制中心或配电盘馈电。这些负载中心中的多个断路器接着再对各种独立的负载馈电。为了协调电源断路器和这些下游断路器之间的跳闸特性，最理想的是把该断路器的机械特性设计成具有尽可能高的、最好等于电源的有效故障电流的“耐电流”电平。

若在其短期耐电流额定值的限制内应用电源断路器，通常会在未经瞬时跳闸特性下应用这些断路器。这些电源断路器可以在该短期时间内容忍任何可能的故障电流，并且赋予下游断路器消除负载线之一上发生的任何故障的足够的机会。仅当故障位于尚未插入断路器的最邻近下游中时，该电源断路器最终才会跳闸。对于任何其它故障位置，该电源断路器应保持闭合。这样，所有不直接卷入该故障的馈线负载保持连续运转。这种只为任何故障断开上游方向上最近的断路器的特性称为“选择协调”或“选择性”。

通常把现代低压电源断路器设计成其闭合弹簧具有中等过电流状态下闭合的充足能量，但不具有相对大的故障电流状态下闭合的充足能量。这样的断路器设计成一旦闭合能“耐受”这样的故障电流，但是不需要能“闭和锁”它们。

不能“闭和锁”造成有意识的在操作机构的闭合弹簧能和所造成的操作持续性、可靠性之间进行设计折衷。若这样的断路器试图在相对大的故障电流下闭合，则闭合通常是不完全的并且如果允许持续这种状态会对可分开触点造成损害。一旦闭合在这些断路器中安装的集成跳闸部件可以检测出这样的故障电流状态，并且如果该故障电流超过该具体断路器的“闭和锁”阈值它可发出立即跳闸信号。这种重要的自保护特性通常称为“使电流释放”(MCR)并由许多现代低压电源断路器采用。

典型地，集成跳闸部件中主要成本的元部件是检测流过断路器的相电流的电流传感器组(例如，每相一个电流传感器)以及处理检测到的电流信号来确定何时应该断开断路器从而断开可分开触点的电路。这些元部件的成本典型地为数百美元。不过，一旦存在这些元部件，可在很小增加成本下获得MCR功能。

电源断路器市场中的一部分只把电源断路器用作为不需要自动过电流保护从而不带有过电流跳闸部件的简单开关。备择地，称为非自动断路器的这种开关可以出售给那些喜欢设置他们自己的过电流保护系统的用户。

在这种情况下，制造商对非自动断路器规定和耐受能力等同的瞬时电路电流额定值。但是，由于没有跳闸部件，不能具有MCR功能，从而在瞬时电路额定值之内的故障电流下该断路器不能完全闭合，因此使断路器因滥用而损坏。于是，希望通过一个替代的、相对便宜的方式来满足MCR功能。因此，存在改进的空间。

发明的内容

涉及一种非自动电源断路器的本发明满足该要求和其它要求，其中该非自动电源断路器保护电流释放(MCR)功能并且不必为复杂的多功能跳闸部件花钱。

该非自动电源断路器包括：用于在闭合位置和断开位置之间移动的可分开触点装置以及用于在断开位置和闭合位置之间移动该可分开触点装置的操作装置。一个装置测定具有第一状态和第二状态的信号，其中该第一状态用于该可分开触点装置的断开位置，而当该可分开触点装置移动到闭合位置后该信号处于该第二状态。一个检测装置检测通过该可分开触点装置的电流并提供和该电流相对应的信号。一个跳闸装置使用该和电流对应的信号以及和该可分开触点装置的断开、闭合位置对应的信号以便提供跳闸信号。该跳闸装置包括用于当该测定装置的信号为第二状态时禁用该跳闸信号的装置。跳闸致动器装置使用该跳闸信号以便驱动该操作装置从而把该可分开触点装置移动到它的断开位置。一个装置用该检测装置的信号驱动该跳闸致动器装置。

该检测装置最好包括一个具有输出的电流传感器，并且该驱动跳闸致动器装置的装置最好包括一个电容器以及用该电流传感器的输出充电该电容器的装置，以利用该电容器驱动跳闸致动器装置。