专利名称：电气开关装置以及用于电路的电路中断器的脱扣单元的制作方法
技术领域：
本实用新型总体涉及电气开关装置，更特别地涉及包括脱扣单元的电气开关装置
例如断路器。本实用新型还涉及用于电路中断器的脱扣单元。
背景技术：
电气开关装置包括，例如，电路开关器件；电路中断器，例如断路器；网络保护器； 接触器；马达起动器；马达控制器；以及其它负载控制器。电气开关装置例如电路中断器， 尤其是模制外壳类型的断路器，在现有技术中是公知的。例如参见美国专利NO. 5， 341， 191。 断路器用来保护电气电路免遭由于过电流情况造成的损害，例如过载情况或者较 高电平短路或故障情况。模制外壳断路器通常每相包括一对可分离触点。可分离触点可通 过设置在外壳外面的手柄被手动操作或者响应于过电流情况被自动操作。通常，这种断路 器包括设计为迅速打开和闭合可分离触点的操作机构，以及在自动操作模式中感测过电流 情况的脱扣单元。当感测到过电流情况时，脱扣单元使该操作机构脱扣到脱扣状态，从而将 可分离触点移动到打开位置。 工业断路器通常使用一种断路器框架，该断路器框架容纳脱扣单元。例如参见美 国专利NO. 5， 910， 760以及NO. 6， 144， 271。脱扣单元可以是模块化的并且可以进行替换，以 改变断路器的电特性。 众所周知，可采用使用微处理器的脱扣单元来检测各种类型的过电流脱扣情况并 提供各种保护功能，例如长延迟脱扣，短延迟脱扣，瞬时脱扣，和/或接地故障脱扣。长延迟 脱扣功能保护受保护的电气系统所服务的负载免于过负载和/或过电流。短延迟脱扣功能 可用于协调分级断路器中的下游断路器的脱扣。瞬时脱扣功能保护与断路器连接的电导体 免遭过电流情况例如短路的损害。顾名思义，接地故障脱扣功能保护电气系统免遭接地故 障。 最早的电子脱扣单元电路设计使用了分立的部件，例如晶体管，电阻器和电容器。 最近，例如美国专利NO. 4， 428， 022和NO. 5， 525， 985中所公开的设计已包括了微 处理器，这提供了改进的性能和灵活性。这些数字系统对电流波形进行周期性采样以产生 电流的数字表示。微处理器使用样本执行算法，从而实现一个或多个电流保护曲线。 —些已知的模制外壳断路器(MCCB)包括短延迟时间设定。实际的短延迟脱扣 时间被有意地延迟并且具有大约37毫秒的最小脱扣时间，该最小脱扣时间是由微处理 器执行的短延迟算法的计算时间得来的。这些MCCB的瞬时特征是由固定模拟超驰电路 (override circuit)提供的。单个齐纳二极管被预先确定单个固定阈值。固定模拟超驰电 路检测峰值电流并在少于一个线循环(line cycle)内启动脱扣。由于齐纳二极管是固定 的且不可调的部件，所以瞬时脱扣阈值被设定为单个固定值。 例如，如图1的脱扣曲线所示，接近1. 15X的顶部竖直线为长延迟吸动(LDP)。在 这个示例中，对于断路器的连续电流额定值的1. 15倍以下的检测电流没有脱扣。1. 15X和 6X之间的斜线为长延迟时间(LDT)。这为断路器连续电流额定值的约1. 15倍和约6倍之间的检测电流提供了脱扣时间。在约120毫秒处的水平线为短延迟时间(SDT)。还可具有 (例如但不限于)约50毫秒和约300毫秒的设定。对应于50、 120和300毫秒设定的实际 短延迟脱扣时间通常分别大约是37、87和275毫秒。最后，在约15毫秒处的水平线为瞬时 时间。如果检测电流高于断路器脱扣单元最大额定电流(或者传感器额定值)的约12倍， 则脱扣单元将在此时脱扣。连续电流额定值可与最大额定电流相同(如图l所示)或者可 以是最大额定电流的一个百分比(< 100% )(未示出)。 美国专利NO. 7，203，040公开了一种断路器和脱扣单元，该脱扣单元具有用于减 少弧闪能量和弧闪曝露严重程度的ARMS。在发生故障时，特定的脱扣功能被手动地利用减 少电弧能量的维护脱扣功能(maintenance tripfunction)替代。在ARMS模式中，维护脱 扣功能减小了吸动电流(pickupcurrent)和/或减小或消除了特定脱扣功能的时间延迟。 对于电气开关装置例如电路中断器具有改进的空间。 对于用于电路中断器的脱扣单元也具有改进的空间。
实用新型内容希望在选择性协调方案中具有手动可选瞬时脱扣阈值。 本实用新型的实施例可以满足这种及其它需求，对于电气开关装置例如电路中断 器的瞬时脱扣电路，本实用新型提供了多个手动可选的预定电流条件，所述预定电流条件 大于电弧减少维护电流条件(arc reductionmaintenance current condition)。例如，这 些预定电流条件的范围在电路中断器脱扣机构的最大额定电流的大约六倍到大约十二倍 之间。 根据本实用新型的一个方面，一种电气开关装置包括可分离触点；构造成打开 和闭合可分离触点的操作机构；以及与该操作机构协作以脱扣打开可分离触点的脱扣机 构，该脱扣机构包括用于感测流经可分离触点的电流并提供表示该电流的信号的传感器， 用于在多个预定电流条件中选择一个的可手动操作选择器，其中每个预定电流条件均大于 电弧减少维护电流条件，以及瞬时脱扣电路，该瞬时脱扣电路与传感器和可手动操作选择 器协作以便将表示电流的信号与选定的一个预定电流条件进行比较，并且相应地导致操作 机构瞬时脱扣打开可分离触点。 瞬时脱扣电路可包括脱扣线圈和比较器，该比较器包括与传感器电互连的第一输 入端、具有基准电压的第二输入端、以及用于引起脱扣线圈被通电和使得操作机构脱扣打 开可分离触点的输出端。比较器的第一输入端可具有幅值通常大于该基准电压的电压。传 感器可进一步构造成随着电路中流动的电流的增加而降低比较器的第一输入端的电压。当 选择了较小的一个预定电流条件时，可手动操作选择器还可构造成降低比较器的第一输入 端的电压。 作为本实用新型的另一个方面，提供一种用于电路的电路中断器的脱扣单元。该 脱扣单元包括用于感测电路中流动的电流并提供表示该电流的信号的传感器；用于在多 个预定电流条件中选择一个的可手动操作选择器，其中每个预定电流条件均大于电弧减少 维护电流条件；以及瞬时脱扣电路，该瞬时脱扣电路与传感器和可手动操作选择器协作以 便将表示电流的信号与选定的一个预定电流条件进行比较，并相应地瞬时产生脱扣信号。 可手动操作选择器可包括多个齐纳二极管，每个齐纳二极管具有相应的不同值。瞬时脱扣电路可以是与其中一个齐纳二极管协作的模拟瞬时脱扣电路，所述其中一个齐纳 二极管对应于选定的一个预定电流条件。 预定电流条件可包括在第一值和较大的第二值之间的多个不同电流条件。可手动 操作选择器还可包括对应于较大的第二值的开路输入端。可手动操作选择器可构造成响应 于对具有较大的第二值的其中一个不同电流条件的选择，选择性地不使第二齐纳二极管中 的任何一个与第一齐纳二极管并行电连接。
结合附图阅读以下对优选实施例的描述，可以获得对本实用新型的完整理解 图1是脱扣单元的电流/时间的脱扣曲线图。 图2是根据本实用新型的实施例的包括脱扣单元的断路器的等距视图。 图3是示出连接于电气系统的图2的断路器的框图形式的示意图。 图4是图2的脱扣单元的俯视图。 图5是图2的脱扣单元的面板组件的等距视图。 图6是图2的面板的图例的俯视图。 图7-9是图2的脱扣单元的电流/时间的脱扣曲线图。 图10是图5的选择器开关印刷电路板的示意性框图。 图11和12是根据本实用新型的其它实施例的瞬时脱扣电路的示意性框图。 附图标记列表1电气开关装置，电路中断器，断路器2电路，例如电气系统3A电路导体3B电路导体3C电路导体3N中性导体3G接地导体7A电流互感器(CT)7BCT7CCT7NCT8表示电流的信号9电子脱扣单元9，脱扣单元10脱扣信号11处理器，例如微处理器(yP)11，yP15操作机构17A成组的可分离触点17B成组的可分离触点[0051]17C成组的可分离触点18基座19盖子20程序22多个预定电流条件24一定数量的预定ARMS电流条件26壳体28第一开口30第二开口31面板32可手动操作选择器，例如选择器开关34可动指示器35印刷电路板(PCB)36支架，例如模制分支37支架，例如模制分支38紧固件39紧固件40枢转元件42选择器元件44外围元件52图例54第一电流条件56第二电流条件58不同电流条件60不同电流条件62不同电流条件64不同电流条件66不同电流条件70脱扣曲线72脱扣曲线74部分76部分78短延迟时间80脱扣曲线82脱扣曲线84脱扣曲线86脱扣曲线88脱扣曲线90长延迟时间0090]92输入端
0091]94六个输入端
0092]96齐纳二极管
0093]98齐纳二极管
0094]100齐纳二极管
0095]102齐纳二极管
0096]104齐纳二极管
0097]106齐纳二极管
0098]108输出端
0099]110输出端
0100]112可动臂
0101]118传感器电路
0102]120瞬时脱扣电路
0103]122微型计算机(iiC)
0104]124比较器
0105]126全波电桥
0106]128全波电桥
0107]130全波电桥
0108]132全波电桥
0109]134负载电阻器
0110]136负载电阻器
0111 ]138负载电阻器
0112]140负载电阻器
0113]142DC电压
0114]144公共节点
0115]146二极管
0116]148二极管
0117]150二极管
0118]152二极管
0119]154电压
0120]156齐纳二极管
0121]158节点
0122]160电容器
0123]162电阻器
0124]164接地端
0125]166输入端(CPO)
0126]168比较器输入端(+) (CPREF)
0127]170比较器输出端
0128]170'比较器输出端[0129]172缓冲器174脱扣线圈176输入端178输出端180输出端182电源184瞬时脱扣电路185输入端186输出端
具体实施方式文中所使用的术语"数量"含义为1或者大于1的整数(即，多个)。 文中所使用的术语"处理器"指能够存储、检索和处理数据的可编程模拟和/或数
字装置；计算机；工作站；个人计算机；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处理单元；
大型计算机；小型计算机；服务器；网络处理器；或者任何合适的处理设备或装置。 文中所使用的两个或更多部件"连接"或"联接"在一起的表述是指这些部件直接 接合在一起或者通过一个或多个中间部件接合在一起。另外，文中所使用的两个或更多部 件"附接"的表述是指这些部件直接接合在一起。 文中所使用的术语"选择器开关"是指可手动操作的旋转选择器开关，可手动操作 且枢转联接的选择器开关，或任何适当的可手动操作的选择装置，其构造成从多种不同电 流条件中选择一种电流条件。 文中使用的术语"总脱扣延迟"是指电气开关装置的可分离触点、操作机构、瞬时 脱扣电路和传感器的固有的操作延迟的总和，或者如果有任何有意的延迟的话，所述固有 的操作延迟加上任何有意的延迟的总和。例如，可分离触点和操作机构通常是机械结构，其 需要较少的操作时间来脱扣打开可分离触点。此外，瞬时脱扣电路和传感器通常都是电结 构，其需要非常少的操作时间来感测流经可分离触点的电流，确定所感测的电流是否超出 预定脱扣阈值，并使得操作机构脱扣打开可分离触点。 文中所使用的术语"瞬时脱扣电路"明确地排除了短延迟脱扣电路、长延迟脱扣电 路、接地故障脱扣电路、电弧故障脱扣电路和/或为电气开关装置提供大于33. 333ms (例 如，60Hz的两个线循环)的总脱扣延迟的脱扣电路。 文中使用的术语"瞬时的"或者"瞬时地"表示(1)对于脱扣操作除了操作延迟之 外没有任何有意的脱扣延迟，所述操作延迟是电气开关装置的可分离触点、操作机构、瞬时 脱扣电路和/或传感器固有的，和/或(2)小于或等于大约50Hz或者大约60Hz的大约一 个线循环的总脱扣延迟(例如，约8ms ;约15ms ;约16. 666ms ;约20ms ;大约一个线循环或 者更少的任何适当的时间)。 文中使用的术语"一个循环瞬时"表示小于或等于大约50Hz或者大约60Hz的大 约一个线循环的总脱扣延迟(例如，大约8ms ;大约15ms ;大约16. 666ms ;大约20ms ;大约 一个线循环或者更少的任何适当的时间)。 文中使用的术语"两个循环瞬时"表示小于33. 333ms的总脱扣延迟(例如，60Hz的两个线循环)。 文中使用的术语"电弧减少维护电流条件"表示四倍于电气开关装置脱扣机构的 最大额定电流的电流条件。 文中使用的术语"最大额定电流"表示与电气开关装置(例如但不限于断路器) 的脱扣机构(例如但不限于脱扣单元)的一定数量的电流传感器(例如但不限于电流互感 器)的最大额定电流值或传感器额定值相同的值。 文中使用的术语"连续电流额定值"表示与电气开关装置(例如但不限于断路器) 的脱扣机构(例如但不限于脱扣单元)的额定电流相同的值。连续电流额定值可等于或小 于该脱扣机构的最大额定电流。 本实用新型结合三相断路器进行了描述，但是本实用新型可应用于具有任何数量 的相或极的电气开关装置及用于该电气开关装置的脱扣单元。 图2示出一种电气开关装置，例如通过示例性断路器1示出的电路中断器。参考 图3，此断路器1保护示例性电路，例如电气系统2，该电路包括三相(例如，A、B和C)电路 导体3A、3B和3C，还可包括中性(N)导体3N和接地(G)导体3G。该示例性断路器是基于 微处理器的断路器1。断路器1包括传感器，例如电流互感器(CT)7A、7B、7C和7N，其生成 表示在各相导体3A、3B和3C中、以及如果希望的话在中性导体3N中流动的电流的信号8。 脱扣机构，例如通过示例性电子脱扣单元9示出的脱扣电路，监控由这些电流互 感器7A、7B、7C、7N感测的电流并且响应于预定电流和/或预定电流/时间条件生成脱扣信 号10。电子脱扣单元9结合了合适的处理器，例如示例性微处理器(yP)ll。在此示例性 实施例中，电子脱扣单元9的电流互感器7A、7B、7C、7N确定了脱扣单元9的最大额定电流。 电子脱扣单元9响应于特定的过电流条件产生脱扣信号10。如常规上一样，操作 机构15构造成打开和闭合成组的可分离触点17A、17B和17C。脱扣信号10通过适当的脱 扣装置(例如但不限于，脱扣线圈(图11的174);脱扣螺线管(未示出))致动操作机构 15，该操作机构15相应地打开成组的可分离触点17A、 17B、 17C，以便中断通过电气系统2的 对应相导体3A、3B、3C的电流。因此，脱扣单元9与操作机构15协作以脱扣打开可分离触 点17A、17B、17C。 断路器1、尤其是电子脱扣单元9提供了多种保护模式。特别是提供了瞬时保护模 式和电弧减少维护系统(ARMS)保护模式。还可提供长延迟、短延迟和/或接地故障保护、 和/或其它适当的保护模式。脱扣单元9优选包括由PP11执行的程序20。 下面将结合图3-5进行讨论，可手动操作选择器32构造成从多种预定电流条件中 选择一种，每一种预定电流条件都大于四倍于脱扣单元9的最大额定电流的电弧减少维护 电流条件。在瞬时保护模式中，脱扣单元9构造成将信号8和多种预定电流条件22中所 选择的其中一种进行比较，并相应地瞬时产生脱扣信号10。还具有单独的一定数量的预定 ARMS电流条件24，如下面将讨论的。 如图4最佳示出的，脱扣单元9包括壳体26，该壳体26具有第一开口 28和第二 开口 30。可手动操作选择器例如选择器开关32设置在第一开口 28附近并构造成选择图3 的预定电流条件22和一定数量的预定ARMS电流条件24中的一种。 示例性可动指示器34与选择器开关32协作并且设置在第二开口 30的附近。可 动指示器34构造成指示是否预定电流条件22中的一种或一定数量的预定ARMS电流条件24中的一种被选择器开关32选择。示例性脱扣单元9(图3和4)使用可动指示器34，并 且例如具有对于LED或者其它发光状态固定指示器的不充分的电能(或者在某些情况下没 有电能)。可替代的，可使用电子指示器或者不使用指示器。 参考图4和5，脱扣单元壳体26(图4)包括面板31，该面板具有第一开口 28和第 二开口 30 (图4)。脱扣单元9包括印刷电路板(PCB) 35，该印刷电路板通过支架例如模制分 支36、37和紧固件38、39联接到面板31。例如，由于避免了改变用于脱扣单元9 (图4)的 基座18和盖子19(例如但不限于，热固性部件)的模具(未示出)的需要，使用面板31(例 如但不限于，热塑性部件)的模制分支36、37将PCB 35联接于面板31减少了模制部件的 数量。 选择器开关32可枢转地联接到PCB 35。可动指示器34从外围联接到选择器开 关32，并构造成与选择器开关32 —起枢转。特别地，选择器开关32是旋转选择器开关，其 包括相对于脱扣单元壳体26可枢转地设置的枢转元件40和联接到枢转元件40的选择器 元件42。选择器元件42设置在第一壳体开口 28处。可动指示器34包括外围元件44，该 外围元件44设置在选择器元件42的外围并能够与选择器元件42 —起移动。外围元件44 设置在第二壳体开口 30(图4)处。枢转元件40包括接纳与PCB 35联接的枢转柱(未示 出)的开口 (未示出)。可动指示器34还包括联接到外围元件44并且设置在第二壳体开 口 30处的指示器元件(未示出)。 图6示出了图2的面板31的示例性图例52。在这个示例中，断路器脱扣单元9包 括最大额定电流。示例性的一定数量的预定ARMS电流条件24包括大约2. 5倍于最大额定 电流的第一电流条件54和大约四倍于最大额定电流的第二电流条件56。示例性预定电流 条件22包括在大约六倍于最大额定电流的条件58和大约12倍于最大额定电流的条件66 之间的不同电流条件58、60、62、64、66。所有这些不同的瞬时电流条件58、60、62、64、66大 于所有不同ARMS电流条件54、56。条件60、62、64分别对应于最大额定电流的7倍、8倍和 10倍。 图7和8示出了类似于图1的脱扣曲线70、72，不同之处在于，长延迟时间的部分 74、76和全部短延迟时间78在最大额定电流的2.5倍(图7)或者4倍(图8)以上被取 代。 图9示出了类似于图7和8的脱扣曲线70、72的脱扣曲线80、82、84、86、88 (86以 实线示出，而80、82、84、88以虚线示出)，不同之处在于，所有的长延迟时间90都没有被取 代，短延迟时间78没有被取代，或者短延迟时间78的部分或全部在最大额定电流的6倍、7 倍、8倍、10倍或12倍以上被取代。在该示例性实施例中，脱扣曲线80、82、84、86、88包括 对应于约8毫秒的预定电流条件22(图6)的共同的脱扣时间，但是瞬时脱扣电路(例如图 11中的120)可以使用任何适当的总脱扣延迟(例如，一个循环瞬时；两个循环瞬时)。 图3中的yPll、特别是程序20构造成提供脱扣曲线80、82、84、86、88的一个主 要部分，其通常对应于表示流经可分离触点17A、17B、17C的电流的信号8的最大值，这些电 流小于最大额定电流的大约6倍。如下面结合图10和11所讨论的，瞬时脱扣电路120和 PCB 35将所述脱扣曲线80、82、84、86、88有利地取代为在最大额定电流的大约6倍和大约 12倍之间的五个示例性电流中的选定的一个。 参考图IO，示出了图5的选择器开关PCB 35。示例性的七位置选择器开关32包括一个对应于开路的输入端92和接纳六个不同齐纳二极管96、98、100、102、104、106的阴 极的六个输入端94。虽然所示出的六个不同齐纳二极管96、98、 100、 102、 104、 106的示例性 的不同齐纳电压在9. IV到1. 8V的范围内变化，但是可以理解可使用任何适当的不同的齐 纳电压。PCB 35包括两个输出端108、110，所述两个输出端分别电连接到图5的选择器元 件42的可动臂112和不同的齐纳二极管96、98、100、102、104、106的阳极。 参考图ll，示出了可与图3中的脱扣单元9相同或者相似的另一个脱扣单元9'。 脱扣单元9'包括传感器电路118、瞬时脱扣电路120、微型计算机(ii C) 122，该微型计算机 包括图3的iiPll。如图所示，瞬时脱扣电路120可以使用比较器124形式的iiC 122的一 部分，但是也可使用单独的和独立的比较器(未示出)。瞬时脱扣电路120有利地与图10 的PCB 35接口。 传感器电路118包括四个全波电桥126、128、130、132，所述四个全波电桥可与图3 中的电流互感器7A、7B、7C、7N—起使用以用于四个电路中断器的极(例如对应于相位A、B、 C和中性)。全波电桥126、128、130、132分别与四个负载电阻器134、 136、 138、 140操作性 地关联。从公共节点144获得DC电压142，该公共节点144分别通过二极管146、 148、 150、 152与负载电阻器134、136、138、140电互连。一个极的DC电压，例如跨越负载电阻器134的 电压154，是负的并且由通过相应的负载电阻器的电流与该负载电阻器的电阻的乘积构成。 四个负载电阻器134、136、138、140的最高(最大负值)峰值电压可导致齐纳二极管156的 齐纳击穿。当齐纳二极管156穿通时，它趋向于将电容器160和电阻器162的公共节点158 引向接地端164。 输入端(CPO) 166是ii C122的比较器124的外部输入端(_)。另一比较器输入端 (+) (CPREF) 168在内部设定基准为+1. 25V。当节点158处的电压降低到+1. 25V以下时，比 较器输出端(PC0)170升高以提供脱扣信号10 (图3)，其导致可分离触点17A、17B、17C打开。 参考图IO和ll，从图10的选择器开关PCB 35可以看到，根据针对图6中预定电 流条件58、60、62、64的图5的选择器元件42的可动臂112的位置，不同的齐纳二极管102、 100、98、96中的一个分别与齐纳二极管156并行电连接，该齐纳二极管156具有对应于图6 的预定电流条件66的示例性齐纳电压IIV。始自输入端92的开路并行跨越用于预定电流 条件66的齐纳二极管156。继而，最低齐纳电压电平确定了瞬时脱扣电平。通过选择器开 关32接入和切断齐纳二极管102、100、98、96中的所希望的一个。其它齐纳二极管104和 106用于图6的一定数量的示例性ARMS电流条件24。 总之，示例性模拟瞬时脱扣电路120与传感器电路118和可手动操作选择器例如 示例性选择器开关32协作，以便将表示最高相电流的电压142与从预定电流条件22中选 择的一种进行比较。当比较器124确定节点158处的电压低于基准输入端168的电压时， 导致比较器输出端(PC0)170升高。继而，缓冲器172使脱扣线圈174通电，这导致操作机 构15(图3)瞬时脱扣打开可分离触点17A、17B、17C。 比较器124的输入端(_) 166的电压的幅值通常大于另一比较器输入端(+) 168处 的电压。传感器电路118构造成随着在图3的电路2中流动的电流的增大而降低输入端 166的电压。此外，当选择了相对较小(较大)的一个齐纳电压、从而选择了预定电流条件 22中的相对较小(较大)的一种时，选择器开关32(图10)构造成降低(增大)输入端166的电压。 如参考全波电桥126所示出的，电桥126、 128、 130、 132中的每一个包括输入端176 和输出端178。电桥输入端176接纳对应的CT 7A的输出端180。电桥输出端178用于向 电源182供电并且提供电压154，该电压154是表示流过可分离触点17A(图3)的电流的信 号。电桥输出端178的一端电连接到负载电阻器134的一端。负载电阻器134的另一端电 连接到接地端164。应当理解，图11中的瞬时脱扣电路120可以应用于任何数量的断路器 极。 在图11的示例中，ii Pll可以单独和独立地驱动输出端(PC0) 170(的输出)到脱 扣线圈缓冲器172。可替代地，如图12所示，瞬时脱扣电路184包括具有输入端185和输出 端186的iiPll'。 yP输入端185接纳比较器输出端170'， yP输出端186驱动脱扣线圈 缓冲器172。此实施例相对于图11的瞬时脱扣电路120向总脱扣延迟增加了一些时间，这 是由于yPll'必须感测输入端185是有源的，然后设定输出端186。 yPll'包括合适的程 序20'，该程序实现了这一功能以及图3的程序20的功能。 尽管已经对本实用新型的特定实施例进行了详细描述，但是本领域技术人员应当 理解，根据本实用新型的全部教导可以对这些细节进行各种改变和替代。因此，所公开的具 体设置仅是为了举例说明，而不是限制本实用新型的范围，本实用新型的范围由所附权利 要求及其任何和所有等同方案的全部内容给出。
权利要求一种电气开关装置，其特征在于包括可分离触点(17A；17B；17C)；操作机构(15)，该操作机构构造成打开和闭合所述可分离触点；以及脱扣机构(9)，该脱扣机构与所述操作机构协作以便脱扣打开所述可分离触点，所述脱扣机构包括传感器(7A；7B；7C)，该传感器构造成感测流过所述可分离触点的电流并提供表示所述电流的信号(8)，可手动操作选择器(32)，该可手动操作选择器构造成从多个预定电流条件(22)中选择一个，所述预定电流条件中的每一个均大于电弧减少维护电流条件(56)，以及瞬时脱扣电路(120；184)，该瞬时脱扣电路与所述传感器和所述可手动操作选择器协作，以将表示所述电流的所述信号与所述预定电流条件中的选定的一个进行比较，并相应地使所述操作机构瞬时脱扣打开所述可分离触点。
2. 根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，所述瞬时脱扣电路包括脱扣线 圈(174)和比较器(124)，该比较器包括与所述传感器电互连的第一输入端(166)、具有基 准电压(CPREF)的第二输入端(168)以及输出端(170)，该输出端用以使所述脱扣线圈被通 电并使所述操作机构脱扣打开所述可分离触点；所述比较器的第一输入端的电压的幅值通 常大于所述基准电压；所述传感器还构造为随着所述电路中流动的电流的增大而降低所述 比较器的第一输入端的电压；并且，所述可手动操作选择器还构造为在选择了所述预定电 流条件中的较小的一个时降低所述比较器的第一输入端的电压。
3. 根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，所述脱扣机构包括最大额定电 流；并且，所述预定电流条件包括在所述最大额定电流的大约6倍和大约12倍之间的多个 不同的电流条件(58、60、62、64、66)。
4. 根据权利要求3所述的电气开关装置，其特征在于，所述预定电流条件(22)选自所 述最大额定电流的6倍，7倍，8倍，10倍和12倍。
5. 根据权利要求l所述的电气开关装置，其特征在于，所述可手动操作选择器(32)包 括多个齐纳二极管(96、98、100、102)，每个所述齐纳二极管具有相应的不同值；所述瞬时 脱扣电路是与其中一个齐纳二极管协作的模拟瞬时脱扣电路(120)，所述其中一个齐纳二 极管对应于所述预定电流条件中的所述选定的一个。
6. 根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，所述脱扣机构还包括处理器 (ll)，该处理器构造成提供对应于表示所述电流的所述信号和时间的脱扣曲线(80 ;82 ; 84 ;86);所述脱扣曲线包括一定数量的长延迟吸动、长延迟时间和短延迟时间；所述长延 迟吸动、所述长延迟时间和所述短延迟时间中的每一个对应于一定数量的电流值，所述一 定数量的电流值中的每一个小于所述预定电流条件(22)中的每一个。
7. 根据权利要求6所述的电气开关装置，其特征在于，所述脱扣曲线包括对应于多个 所述预定电流条件(22)的共用时间。
8. 根据权利要求7所述的电气开关装置，其特征在于，所述共用时间是大约8毫秒。
9. 根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，所述瞬时脱扣电路包括比较器 电路(124)和电互连在所述传感器和所述比较器电路之间的第一齐纳二极管(156)，所述 第一齐纳二极管具有对应于所述预定电流条件中的一个的第一值；所述可手动操作选择器包括多个第二齐纳二极管(96、98、100、102)，每个所述第二齐纳二极管具有小于所述第一 齐纳二极管的第一值的相应的第二值，所述相应的第二值对应于所述预定电流条件中的不 同的一个。
10. 根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，所述瞬时脱扣电路(120 ;184) 包括脱扣线圈(174)和比较器(124)，该比较器包括与所述传感器电互连的第一输入端 (166)、具有基准电压(CPREF)的第二输入端(168)以及输出端(170 ;170')，该输出端构造 成使所述脱扣线圈被通电并且使所述操作机构脱扣打开所述可分离触点。
11. 根据权利要求10所述的电气开关装置，其特征在于，所述瞬时脱扣电路(184)还包 括处理器(ll')，该处理器包括输入端(185)和输出端(186)，所述处理器的输入端构造成 接纳所述比较器的输出端，所述处理器的输出端构造成响应所述处理器的输入端使所述脱 扣线圈被通电，并且使所述操作机构脱扣打开所述可分离触点。
12. —种用于电路的电路中断器的脱扣单元，其特征在于，所述脱扣单元包括 传感器(7A ;7B ;7C)，该传感器构造成感测在所述电路中流动的电流并提供表示所述电流的信号(8);可手动操作选择器(32)，该可手动操作选择器构造成从多个预定电流条件(22)中选 择一个，所述预定电流条件中的每一个均大于电弧减少维护电流条件(56);以及瞬时脱扣电路(120 ;184)，该瞬时脱扣电路与所述传感器和所述可手动操作选择器协 作，以便将表示所述电流的所述信号与所述预定电流条件中的选定的一个进行比较，并相 应地瞬时生成脱扣信号(10)。
13. 根据权利要求12所述的脱扣单元，其特征在于，所述脱扣单元包括最大额定电流； 所述预定电流条件包括在所述最大额定电流的大约6倍和大约12倍之间的多个不同的电 流条件(58、60、62、64、66)。
14. 根据权利要求12所述的脱扣单元，其特征在于，所述可手动操作选择器(32)包括 多个齐纳二极管(96、98、100、102)，每个所述齐纳二极管具有相应的不同值；并且，所述瞬 时脱扣电路是与其中一个齐纳二极管协作的模拟瞬时脱扣电路(120)，所述其中一个齐纳 二极管对应于所述预定电流条件中的所述选定的一个。
15. 根据权利要求12所述的脱扣单元，其特征在于，所述传感器包括构造成感测所述 电路中流动的电流的电流互感器(7A;7B;7C)、负载电阻器(134)、以及包含输入端(176) 和输出端(176)的全波电桥(126)，所述电流互感器包括输出端(180)，所述全波电桥的输 入端接纳所述电流互感器的输出端，所述全波电桥的输出端是表示所述电流的所述信号， 并且与所述负载电阻器电连接。
16. 根据权利要求12所述的脱扣单元，其特征在于，所述瞬时脱扣电路包括比较器电 路(124)和电互连在所述传感器和所述比较器电路之间的第一齐纳二极管(156)，所述第 一齐纳二极管具有对应于所述预定电流条件中的一个的第一值；所述可手动操作选择器包 括多个第二齐纳二极管(96、98、100、102)，每个所述第二齐纳二极管具有小于所述第一齐 纳二极管的第一值的相应的第二值，所述相应的第二值对应于所述预定电流条件中的不同 的一个。
17. 根据权利要求16所述的脱扣单元，其特征在于，所述可手动操作选择器构造成选 择性地使所述第二齐纳二极管中的一个与所述第一齐纳二极管并行电连接。
18. 根据权利要求17所述的脱扣单元，其特征在于，所述预定电流条件包括在第一值 和较大的第二值之间的多个不同的电流条件(58、60、62、64、66);所述可手动操作选择器 还包括对应于所述较大的第二值的开路输入端(92);所述可手动操作选择器构造成响应 从所述不同电流条件中选择具有所述较大的第二值的一个，选择性地不使所述第二齐纳二 极管中的任何一个与所述第一齐纳二极管并行电连接。
19. 根据权利要求12所述的脱扣单元，其特征在于，所述瞬时脱扣电路包括脱扣线圈 (174)和比较器(124)，该比较器包括与所述传感器电互连的第一输入端(166)、具有基准 电压(CPREF)的第二输入端(168)和输出端(170)，该输出端构造成使所述脱扣线圈被通电 并且使所述操作机构脱扣打开所述可分离触点；所述比较器的第一输入端的电压的幅值通 常大于所述基准电压；所述传感器还构造成随着所述电路中流动的电流的增大而降低所述 比较器的第一输入端的电压；所述可手动操作选择器还构造成在选择了所述预定电流条件 中的较小的一个时降低所述比较器的第一输入端的电压。
专利摘要本实用新型涉及一种断路器(1)，该断路器包括可分离触点(17A；17B；17C)、构造成打开和闭合可分离触点的操作机构(15)、和脱扣机构(9)，该脱扣机构与所述操作机构协作以便脱扣打开触点。脱扣机构包括电流互感器(7A；7B；7C)，其构造成感测流过触点的电流并提供表示该电流的信号(8)。可手动操作选择器(32)通过使用多个不同的齐纳二极管(96、98、100、102)从多个预定电流条件(22)中选择一个。每个预定电流条件都大于四倍于脱扣机构的最大额定电流的电弧减少维护电流条件。瞬时脱扣电路(120)与电流互感器和可手动操作选择器协作，以便对表示电流的信号和从预定电流条件中选择的一个进行比较。瞬时脱扣电路相应地使操作机构瞬时脱扣打开触点。
文档编号H01H71/74GK201438447SQ20092000949
公开日2010年4月14日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年1月31日
发明者H·J·卡利诺, T·M·沙克 申请人:伊顿公司