[发明专利]用于过电流保护电路的系统和方法有效
申请号: | 200880001737.8 | 申请日: | 2008-01-03 |
公开(公告)号: | CN101647167B | 公开(公告)日: | 2017-11-03 |
发明(设计)人: | N·派克;V·M·德奥卡 | 申请(专利权)人: | 施耐德电气公司 |
主分类号: | H02H3/093 | 分类号: | H02H3/093;H02H6/00 |
代理公司: | 永新专利商标代理有限公司72002 | 代理人: | 过晓东 |
地址: | 美国罗*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 电流 保护 电路 系统 方法 | ||
技术领域
本发明的各种实施方案一般地涉及电路的过电流保护。更确切的说,至少一个实施方案涉及用于隔开电路保护设备的系统和方法。
背景技术
一般来说,电路的过电流保护是通过断路器,保险丝或二者的结合使用来提供的。根据需要被保护的电路,包括电线和电缆,以及电器,电机,变压器和其他的电气负载的额定电流来选择这些保护设备。通常,电气系统包括提供多条分支电路的主断路器或主保险丝,多条分支电路中的每一条都包括独立的保护装置。
在本文中,术语“电路保护设备”是指一种提供过电流保护的装置,包括响应于一个或更多的预定的过电流条件的过电流感应和去耦电路。
一般来说,保险丝包括金属丝或金属带,当被预定的电流数量加热时,金属丝或金属带会熔断。保险丝的额定值或额定的电流额定值是保险丝在无需具有熔丝熔断和断开电路,即无需使保险丝“熔断”时,保险丝可以负载的连续电流的数量。因此,一种20安培的保险丝在无需由于保险丝中的元件中的过高温度而断开电路时,可以在连续负载20安培的电流。保险丝将要负载的过电流的时间总和会由于电流数量的增加而减少。
断路器也可以设计为响应于过电流而断开。由于断路器被设计为在过电流跳脱之后被重新接上和闭合,因此,断路器一般包括机械的或电机械的操作装置。对应地,过电流保护可以包括响应于过电流(例如,住宅用的模制外壳断路器),和/或电流感应和电子行程单位(例如,商业/工业用的断路器)而弯曲的热敏元件。
过电流的条件可能源自过载和短路。断路器和保险丝可以经受干扰操作,在其中断路器和保险丝通过断开电路和断开相关的负载来响应低级别的过载。保险丝可以特别快地进行动作,以及由于它们的操作速度,许多电气规程和常委会制定的规定都要求保险丝可以在特殊的操作中使用。然而,过电流条件下的保险丝的快速动作有时会导致令人讨厌的失效,失效时保险丝由于瞬间过载而断开,且必须立即被替换。同样地,许多断路器要求在作为过载的后果被断开之后,进行手动复位。
尽管,电路保护的许多现有方法提供了一套匹配的保护设备,这些设备的电流设定值(例如,设备的额定电流值)是在需要保护的电气负载的基础上建立的。正如上文中提到的,可以包括不仅是例如,照明电路,电器和类似的电路等操作设备,也包括连接电路中的各种元件的电线。对应地,电路保护的现有方法一般没有考虑保险丝的热特性会如何导致滋扰跳闸,原因在于电路保护的设计将重点集中在电路提供的设备和电线的保护上。换句话来说,出于保护由保护设备所保护的电路和设备的利益的需要,在低级别的过载中的电路保护设备的操作是可以允许的。
现有方法中的其他问题包括具有模拟输出的电流感应电路(例如,电流感应器)的使用,模拟输出被提供给数模转换器(“ADC”)的输入端。尤其是,ADC的准确度和范围受限于ADC的大小(即,转换器中的字节的数量)和ADC所选的分辨率。这些限制降低了在某些过电流条件下的电流感应的准确度。一般来说,ADC的分辨率和范围是以其被使用的电路的额定的电流额定值为基础的。然而,电路中所负载电流可以从额定的连续电流或低于额定的连续电流(例如,住宅用的电路中的15或20安培)到过载电流的水平(以是额定的连续电流的额定值的2或3倍),和到电路短路(可以是10倍或上百倍高于额定的连续电流)的范围内大幅变化。在电流感应电路中使用的ADC的上述限制可能导致电流测量的不准确性,和对应地,ADC中使用的过电流保护的不准确性。尤其是,高于最大电流的电流被ADC准确地表示为是“截尾的(clipped)”。也就是,电流波的数字表示可能具有一些高于最大值的电流的所有振幅的相同值。
对过电流保护方案的现有方法中的其他问题还在于,热负载的补偿通常在“电路与电路”的基础上解决。也就是,系统包括多条分支电路,热负载可以在“电路与分电路”的基础上进行评估,而且整个系统的热容量不能得到充分的解决。例如,连续电流的额定电流为100安培的转换开关包括10条分支电路,每一条分支电路都具有用于保护分支电路的独立的断路器或保险丝,断路器或保险丝的总额定电流值总计远远超过转换开关的额定电流值。在先前的实施例中,10条电路中每一条电路的额定电流为20安培,提供10条电路的转换开关理论上是提供了200安培的电流。因此,转换开关不包括主电路保护设备和100安培的额定转化开关可能是过载的,而无需电路保护设备的任何操作。对应地,当主电路保护设备被包括在其中时,现有的方法可以同时将所有的10条电路与主设备隔离开,以试图给系统提供更多的保护。这样的方法可能导致关键负载所不需要的隔离。
发明内容
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