[发明专利]具有过热保护和低误差I2t计算装置的断路器

说明书

本发明涉及具有温度补偿控制电路的模制外壳断路器。

模制外壳断器器或类似装置包括控制电路，它可能是分立元件的或集成电路的。不管怎样，该控制电路的可靠性在高温环境下变得令人怀疑，例如在沙漠中的白天里就会遇到这种高温;或者由于本身的机电问题也会产生高温，例如与负载导体连接不良而产生高温。由于这种原因，断路器和类似装置都装设有过热保护，当断路器的温度超过一预定值时，过热保护使断路器自动跳闸，该预定值可根据本地的标准、设计、规范等条件而变化。一个典型的温度示例是90℃，超过这一温度就要使断路器跳闸以保证安全运行。在过去，一直采用热敏电阻在硅可控整流器的触发电路中引起过热跳闸，硅可控整流器与断路器跳闸线圈或跳闸装置相串联。断路器的控制系统通常包括大规模集成电路和精密电压基准。一个带隙基准值是一种典型的精密电压基准。

本发明的一个目的是为断路器提供一种可靠的、有效的、廉价的过热保护电路。

以此为目的，一个断路器应该包括一个硅可控整流器或类似的门（选通）装置，与一个通量分路跳闸装置或类似的跳闸装置串联连接。当足够大的控制极电流提供给硅可控整流器的控制极时，跳闸装置被驱动，使断路器的主触头断开。该控制极电流由一个开关或晶体管控制的电流源供给。这个开关或晶体管本身在其基极端被控制，例如由第二个晶体管控制，它的导通用来激励第一个晶体管的基极一发射电路，也就是说，使第一个晶体管导通。该控制晶体管的基极连接到一个带隙调节器基准电路的串联电阻中一个适当选择的连接点上。

这种方案的优点在于这样的事实，该串联电阻具有正的温度系数并与控制晶体管基极一发射极电路的负温度系数相互作用，当达到过高的温度值时就使该晶体管导通。在本发明的另一实施例中，该控制晶体管的发射极可以通过一个电阻连接到系统的公共端或接地，该电阻具有给定的每℃欧姆值特性。这样做的优点是，过热的温度值能以一种可预测的方式建立起来。在本发明的又一实施例中，该控制晶体管的发射极处于不接地状态，这样，过热的运行就被消除或不能进行。在本发明的另一个实施例中，一个用于I²t计算电路的记忆电阻被一个有源开关控制装置所代替，这样，当上述装置接通时，就可以利用电容器放电的记忆作用。然而，当不需要记忆作用时，上述装置被断开，实质上是与充电电路断开了。这样做的好处是，在上述断路器所保护的导体中产生热量，而代表该热量的全部电流直接供给电容器，从而减小了以前与并联记忆电阻回路有关的误差。

从下面对本发明最佳实施例的描述中，本发明将变得更加明晰，其实施例在附图中示出，其中：

图1表示应用本发明概念的一个模制外壳断路器的正视图;

图2A-2C表示本发明的电气和机械的接线图，其中本发明的电气和机电元件部分地以示意图形表示，部分地以功能框图形式表示。

现在请参照附图，特别是图1，示出了作为本发明讨论主题的设备。特别画出了一个模制外壳断路器10。该模制外壳断路器10可以是以前的已转让给本发明受让人的那些美国专利中所表示和描述的任何一种类型。

图中提供了断路器底座12，它可能具有一个凹进的开口14，一个能重复使用并且可替换的跳闸组件机构16可放置在开口14中，例如根据上述美国专利4639701号所表示和叙述的那种机构。该跳闸组件机构16可包括电子控制电路作为其中的部件，电子控制电路包含在一个固态跳闸组件18中，该组件18包括一个能单独重复使用、可拆卸的以及可更换的额定电阻插头20作为其部件。一种先有技术的固态跳闸组件的使用和功能在美国专利3818275号中已有陈述，该专利于1974年6月18日发表颁布给A.B.Shimp题目是“应用电流互感器改进了跳闸回路的断路器”。一种定值插头的使用和功能在美国专利3826951号中及美国专利4603313号中都有叙述，前者于1974年7月30日颁发给Maier等人，题目是“具有可更换的定值调整器和联锁装置的断路器”;后者于1986年7月29日颁发给Shimp等人，题目是“具有可更换的定值插头联锁装置和推压跳闸按钮的断路器”。所有前述美国专利都与本发明一样转让给同一受让人。在本发明的最佳实施例中，断路器10可以是最大交流额定电压为600伏的设备，采用可互换、可调整的磁性或电子式跳闸组件，长期电流额定值可达400安培。上文应看作是本发明的原理存在于其中的一个实际实施例的说明。然而，前面叙述的说明性示例不应认为是一种限制。本发明的原理可适用于大范围的断路器应用场合，而不应看作受到下列各项的限制：结构尺寸，商品体系名称，商业贸易名称或商标、功率、电压或电流额定值。而且，断路器的实际类型也不受限制。