专利名称：电子脱扣器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于断路器的电子脱扣器。
背景技术：
断路器是用于接通和分断电流并在电流过载的情况下对线路和设备提供保护的一种低压电器。在使用的过程中，断路器的动静触头会被不断磨损，从而引起触头超程的减少和触头间接触电阻的急剧增加。这种电接触的恶化会导致电器电路的过热、烧毁，进而可能引起火灾的发生。因此，准确掌握断路器的使用情况以便及时更换成为广大用户非常关心的问题之一。对于断路器的使用情况，用户的关注点主要在于断路器已经折损的使用寿命以及剩余使用寿命，以此判断是否需要更换断路器。
在现有技术中，判断断路器已经折损的使用寿命或者剩余使用寿命主要有以下两种方式-通过一计数器来记录断路器的分断次数，以此判断断路器已经折损的使用寿命。例如，如果计数器记录的某一型号的断路器已经分断即断路器的动触头机械开合80次，则将80次确定为断路器已经折损的使用寿命。进一步地，用户根据例如经验确定该型号的断路器的额定使用寿命，例如为分断100次，由此，可以确定剩余使用寿命为20次，以此判断是否需要更换断路器。然而，本领域技术人员知晓，断路器在电路中经历的各次分断电流往往具有不同大小，而不同大小的电流对断路器的使用寿命，尤其是电气使用寿命的折损并不相同。也就是说，同一断路器随着电气环境的不同，其额定使用寿命，即能够正常分断的次数，往往并不相同。因此，将断路器的额定使用寿命简单地假定为某一确定的分断次数是不准确的，由此推知的断路器的剩余使用寿命也是不准确的。因此，根据这种方式判断断路器的使用情况无法准确地引导用户及时更换断路器。-根据断路器动静触头的相对位置的变化，判断触头磨损情况，以此作为断路器已经折损或者剩余的使用寿命的表征。例如，对于施耐德(Schneider)公司的NW断路器，可以采用上述方式。尽管这种指示能够较为准确地掌握断路器的使用情况，但是其需要专业人员打开断路器后进行观察判断，不仅依赖于专业人员的技术水平，而且操作相当不方便。由此可见，现有技术中的上述方式都存在一定的不足之处。另一方面，电子脱扣器是低压断路器上一种非常重要且常见的部件，用来侦测、记录、显示线路中的电气参数，并对过电流、过电压等故障作判断以指令脱扣执行器分断负载，从而保护线路及设备的安全。如果电子脱扣器能够准确显示断路器已经折损的使用寿命和剩余使用寿命，前面提及的技术问题则有可能迎刃而解。然而，这在现有技术中的电子脱扣器上却未能实现，原因在于第一，对于上面提及的通过计数器对分断次数的记录来判断断路器使用情况的第一种方式，尽管现有技术中的部分电子脱扣器集成了计数器的功能，使得能够显示断路器的分断次数，以此为用户提供更换断路器的依据。然而，由于无法确定断路器的额定使用寿命，即断路器能够正常分断的次数，因此，用户无法确定断路器的剩余使用寿命，因此，无法在适当的时机及时更换断路器。第二，对于上面提及的通过用户观察来判断断路器使用情况的方式的第二种方式，显然，电子断路器无法将用户的观察情况以及经验集成到其中，因此，现有技术的电子断路器根本无法基于判断断路器使用情况的第二种人工方式实现断路器的已经折损的使用寿命或者剩余使用寿命的显示。综上所述，期望提供一种具有显示断路器使用情况的功能的电子脱扣器，其能够能准确、方便、及时地给用户提供断路器的已经折损的使用寿命和剩余使用寿命的指示。
发明内容
根据上述的缺点和不足，本发明的目的是至少解决现有技术中存在的上述问题。 首先，注意到，传统地，断路器的使用寿命具有多种表示方式，例如，使用时间、分断次数、经历某一阈值以上的电流的次数等，相应地，传统的电子脱扣器显示这些参数(如果具有该项功能的话)。然而，不管断路器的年龄的表示方法如何，发明人发现，用户最期望知晓的是，一个断路器的寿命折损情况，以便及时进行更换。然而，如果仅仅知晓断路器的上述参数的话，这并不有助于用户简单地判断是否需要更换断路器，因为，其一，如上面解释的，在不同的电气环境中，断路器的额定使用寿命并不相同，因此，尽管已知断路器已经折损的寿命，但是由于无法准确知晓额定使用寿命，因此无法准确知晓剩余使用寿命，因此无法准确知晓更换断路器的时机；其二，即便用户自己假定一额定使用寿命，由此判断推测需要更换断路器的时机，这种方法也不直观或直接，更不准确。为了解决该技术问题，根据本发明的第一实施例，提出一种用于断路器的电子脱扣器，该电子脱扣器包括显示单元，其中，该显示单元的显示内容能够直接或者间接地表明所述断路器的当前年龄值，其中所述当前年龄值为断路器当前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率。由此，发明人首次提出断路器年龄这一概念，并采用一大于等于O且小于等于I的比值，即已经折损的使用寿命与额定使用寿命的比率，来表征年龄，由此，用户可以非常直观、简便、有效地判断是否需要更换断路器。例如，如果电子脱扣器显示当前年龄值为0%，用户知晓该断路器为一全新的断路器；如果电子脱扣器显示当前年龄值为50%，用户知晓该断路器为半新的断路器，其使用寿命刚好过半；如果电子脱扣器显示当前年龄值为90%，用户知晓该断路器即将达到报废状态，应当注意及时更换。进一步地，对于前述第一实施例，电子脱扣器还可以包括预设单元，该预设单元用于预设断路器与电子脱扣器初次连通之前断路器的初始年龄值，该初始年龄值为断路器与电子脱扣器初次连通之前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率；植入单元，该植入单元用于植入分断电流-年龄值增长量换算表，该换算表表示分断电流与断路器经历该分断电流导致的年龄值增长量的对应关系，其中该年龄值增长量为断路器经历该分断电流导致的使用寿命折损量与断路器的额定使用寿命的比率；记录单元，该记录单元用于记录断路器每次分断时的电流值；换算单元，该换算单元与所述植入单元和所述记录单元连接，用于在断路器经历分断电流时在所述换算表中查询与所述记录单元记录的当前分断电流值最接近的分断电流值及其对应的年龄值增长量，并将该对应的年龄值增长量确定为断路器经历当前分断电流所导致的断路器的年龄值增长量；累计单元，该累计单元与所述换算单元和所述预设单元连接，用于累计所述换算单元每次确定的年龄值增长量以得到断路器的总年龄值增长量，并将所述预设单元中的初始年龄值与该总年龄值增长量相力口，以得到断路器的当前年龄值；输出单元，该输出单元与所述累计单元连接，用于输出断路器的当前年龄值；其中，所述输出单元与所述显示单元连接，以将当前年龄值输出到显示单元，从而使得显示单元表明所述断路器的当前年龄值。进一步地，对于前述第一实施例，电子脱扣器也可以还包括预设单元，该预设单元用于预设断路器与电子脱扣器初次连通之前断路器的初始年龄值，该初始年龄值为断路器与电子脱扣器初次连通之前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率；植入单元，该植入单元用于植入分断电流-年龄值增长量换算表，该换算表表示分断电流与断路器经历该分断电流导致的年龄值增长量的对应关系，其中该年龄值增长量为断路器经历该分断电流导致的使用寿命折损量与断路器的额定使用寿命的比率；记录单元，该记录单元用于记录断路器每次分断时的电流值；换算单元，该换算单元与所述植入单元和所述记录单元连接，用于在断路器经历分断电流时在所述换算表中查询与所述记录单元记录的当前分断电流值最接近的分断电流值及其对应的年龄值增长量，并将该对应的年龄值增长量确定为断路器经历当前分断电流所导致的断路器的年龄值增长量；累计单元，该累计单元·与所述换算单元和所述预设单元连接，用于累计所述换算单元每次确定的年龄值增长量以得到断路器的总年龄值增长量，并将所述预设单元中的初始年龄值与该总年龄值增长量相力口，以得到断路器的当前年龄值；输出单元，该输出单元与所述累计单元连接，用于输出I与断路器的当前年龄值的差值，该差值表示断路器当前剩余的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率；其中，所述输出单元与所述显示单元连接，以将该差值输出到显示单元，以使得显示单元表明断路器当前剩余的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率，从而间接地表明所述断路器的当前年龄值。优选地，对于前述实施例，所述分断电流-年龄值增长量换算表可以在实验的基础上确定，其中在实验中如果全新的断路器经历某一大小的分断电流N次后达到额定使用寿命，则对应该大小的分断电流的年龄值增长量确定为1/N。由此，将影响断路器使用寿命的关键变量，即分断电流，与断路器的使用寿命相关联，并将其应用到电子断路器的年龄确定和显示中，这在现有技术中是没有思及或采用过的。事实上，长期以来，尽管人们知晓断路器的使用寿命主要受制于动静触头的磨损情况，然而，该磨损却又受制于许多因素，例如，触头的材料与质量；触头的焊接质量；触头系统的结构例如，接触点、接触压力、引弧方法；开断时流过触头的电流；开断时加在触头两端的电压；以及开断电流的时间等。因此，尽管在电气领域，长期以来一直期望找到一种能够确定断路器的动静触头的年龄的有效方法，但是，考虑到其与上述诸多因素相关，人们认为，如果要正确有效地确定断路器的年龄，需要付出相当的劳动和成本来设计一复杂的系统或装置，因此，望而却步，止步于此。然而，另一方面，令人惊喜地是，本发明人经过大量和分析和实验，发现了解决上述技术难题的方法。具体地，本发明人发现，对于一个特定的断路器而言，如上所述的影响动静触头电气寿命的因素中除电流之外的其它因素都是确定的，也就是说，对于一个特定的断路器，一旦出厂而投入使用，其年龄仅受开断时流过动静触头的电流的影响，即其年龄是电流的函数。并且，对于同一款的各个断路器，在使用前其物理参数基本相同，例如，触头的材料与质量、触头的焊接质量、触头系统的结构、开断电流的时间等都是确定且相同的。因此，实际上，该断路器的年龄仅受制于实际使用的电气环境，更具体地，仅受制于实际使用中经历电流的情况。因此，可以通过实验，确定断路器经历某一大小的分断电流后达到额定使用寿命的次数N，相应地，对于经历一次对应该大小的分断电流，其年龄值增长量，即折损的寿命为1/N。进行一系列的实验，则可以确定一系列分断电流与断路器年龄增长量的关系，从而可以得到分断电流-年龄值增长量换算表。基于此，可以设计出一种电子脱扣器，或者改造现有技术中断路器的电子脱扣器，使得该电子脱扣器能够记录动静触头的电流情况，并基于分断电流-年龄值增长量换算表，经过合理换算，从而确定出断路器的年龄，并通过电子脱扣器的显示单元进行显示。由此，可以解决现有技术中一直渴望解决但始终未能获得成功的上述技术难题。优选地，对于前述实施例，分断电流-年龄值增长量换算表由实验中涉及的分断电流值和与之对应的年龄值增长量构成，或者，根据实验中涉及的分断电流值和与之对应的年龄值增长量，通过数学方法拟合得到分断电流-年龄值增长量关系曲线，根据该曲线确定分断电流-年龄值增长量换算表。
·
优选地，对于前述实施例，电子脱扣器还可包括报警单元，该报警单元与所述输出单元连接，用于在当前年龄值大于预设阈值时向用户报警。优选地，对于前述实施例，该电子脱扣器也可还包括报警单元，该报警单元与所述输出单元连接，用于在所述差值小于预设阈值时向用户报警。优选地，对于前述实施例，所述报警单元包括声学报警装置或者光学报警装置，或者同时包括声学报警装置和光学报警装置。优选地，对于前述实施例，所述预设单元中的初始年龄值和所述植入单元中的分断电流-年龄值增长量换算表之一或者二者在产品出厂前由制造商设定，或者由用户设置或编辑。由此，电子脱扣器可以反复使用。例如，当更换断路器后，当连接更换后的断路器和电子脱扣器之后，可以重置该电子脱扣器，即重置预设单元中的初始年龄值，如果新换上的断路器为全新的，则将初始年龄值设定为0，如果半新旧的，则可以将初始年龄值设定为O. 5或50%。进一步地，如果新更换的断路器与原断路器的型号并不相同，则可以在植入单元中植入不同的相应分断电流-年龄值增长量换算表，进而使得电子脱扣器能够服务于另一型号的断路器。优选地，对于前述实施例，所述显示单元的显示内容以颜色、分数、百分比、柱状图、饼图或者其组合的形式表征断路器的当前年龄值。当然，根据用户的偏好不同，年龄值还可以有别的显示方式。应当认识到，上述描述仅仅是为了示例性的目的，而不是要限制本发明的范围。
本发明的示例性实施例的上述和其它特征以及优点将从下面的结合附图的详细描述变得更加明显，并且该描述和附图仅用于示例性目的而不是以任何方式来限制本发明的范围，其中图I是示出根据本发明的一优选实施例的电子脱扣器的结构的框图；图2是示出根据本发明的进一步优选的一实施例的电子脱扣器的结构的框图。
具体实施例方式下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。首先，需要说明的是，在此，术语“年龄”、“年龄值”表示的为一比值，即使用寿命折损量与额定使用寿命比率，除非另有相反说明或暗示。采用所述比率来表征断路器使用状态也正是本发明对现有技术的 贡献之一。图I是示出根据本发明的一优选实施例的电子脱扣器的结构的框图。参照图1，电子脱扣器I包括显示单元107，该显示单元用于显示与电子脱扣器连通的断路器的当前年龄值，其中所述当前年龄值定义为断路器当前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率。当然，该显示单元也可以显示断路器的剩余年龄，即I与断路器当前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率的差值。二者从发明原理上讲没有实质区别，如何显示可以依据用户的偏好进行设计。而显示的内容可以为颜色、分数、百分比、柱状图、饼图或者其组合的形式以及其它形式。例如，优选地，断路器的当前年龄值或者剩余年龄值可以百分数进行显示，由此，非常易于用户理解。进一步地，还可以辅以例如饼图，当前年龄值或者剩余年龄值为饼图的已经填充的部分，其余部分为空白。而填充部分还可以具有不同颜色，以直观地向用户显示断路器的使用情况。例如，如果断路器的年龄为0-30%，则显示为绿色，表示一基本全新的断路器，用户可以放心使用，暂不必考虑更换事宜；如果断路器的年龄为30-80%，则显示为蓝色，表示已经使用过并且正常工作的断路器，用户同样可以暂不必考虑更换事宜，但应给予一定关注；如果断路器的年龄为80-100%，则显示为红色，并且可以辅以闪烁，表示断路器快接近报废状态，提醒用户应当及时更换。继续参照图1，电子脱扣器I还包括预设单元101，用于预设断路器与电子脱扣器I初次连通之前断路器的初始年龄值，初始年龄值定义断路器与电子脱扣器I初次连通之前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率；植入单元102，用于植入分断电流-年龄值增长量换算表，换算表表示分断电流与断路器经历分断电流导致的年龄值增长量的对应关系，其中年龄值增长量定义为断路器经历分断电流导致的使用寿命折损量与断路器的额定使用寿命的比率；记录单元103，用于记录断路器每次分断时的电流值；换算单元104，其与植入单102元和记录单元103连接，用于在断路器经历分断电流时在换算表中查询与记录单元103记录的当前分断电流值最接近的分断电流值及其对应的年龄值增长量，并将对应的年龄值增长量确定为断路器经历当前分断电流所导致的断路器的年龄值增长量；累计单元105，其与换算单元104和预设单元101连接，用于累计换算单元104每次确定的年龄值增长量以得到断路器的总年龄值增长量，并将预设单元101中的初始年龄值与总年龄值增长量相加，以得到断路器的当前年龄值；输出单元106，其与累计单元105连接，用于输出断路器的当前年龄值。其中，输出单元106与显示单元107连接，以将当前年龄值输出到显示单元107，从而使得显示单元107显示断路器的当前年龄值。替代地，输出单元106可以输出I与断路器的当前年龄值的差值，该差值表示断路器当前剩余的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率，相应地，输出单元106将该差值输出到显示单元107，以使得显示单元107显示断路器当前剩余的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率，即剩余年龄值，从而间接地表明所述断路器的当前年龄值。应当指出的是，根据本发明的电子脱扣器I可以并不具有预设单元、植入单元、记录单元、换算单元、累计单元、输出单元的全部，或者可以具有更多的功能单元，或者这些单元中的一个或多个可以集成为一个单元，并且这些单元的连接关系也可以不同于图I所示的，只要其能够实现记录断路器每次分断的电流，根据该电流换算得到电路器的年龄值，并将该电流值输出到显示单元进行显示即可。进一步地，本领域技术人员可以根据现有技术中已知的技术，基于本发明的教导，实施上述各个功能单元，因此，为了简洁，在此并不提供对各个功能单元的更详细的电路结构的解释和说明。例如，对于累计单元，显然，具有累计功能的电子元器件的结构在本领域是已知的，技术人员可以根据需要进行选择和设计。并且，对于现有技术中已有的电子脱扣器，可以在本发明的教导下，容易地进行改造，以实现具有断路器年龄显示功能的电子脱扣器。对于上述实施例，关键之一在于分断电流-年龄值增长量换算表如何确定。以下施耐德公司的Kl Cl 160A的断路器为例进行相应说明。如前所述，断路器的最薄弱环节往往在于其触头，即触头的电气寿命是断路器中寿命值最短的部件/器件，其决定了断路器的使用寿命。因此，将断路器的触头的年龄设定 为断路器的年龄。预先知晓的是，上述型号的断路器的工作电压为440V，并且断路器的触点磨损达到1_时，其电气性能显著下降，从而应当更换断路器，即触点磨损达到1_时，断路器达到额定使用寿命，整个寿命周期终止。通过实验，确定当触点磨损达到Imm时，在同一大小的分断电流下，断路器能够正常工作的次数，如下表所示表I
权利要求
1.一种用于断路器的电子脱扣器，其特征在于，该电子脱扣器包括显示单元，该显示单元的显示内容能够直接或者间接地表明所述断路器的当前年龄值，其中所述当前年龄值为断路器当前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率。
2.如权利要求I所述的电子脱扣器，其特征在于，该电子脱扣器还包括 预设单元，该预设单元用于预设断路器与电子脱扣器初次连通之前断路器的初始年龄值，该初始年龄值为断路器与电子脱扣器初次连通之前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率； 植入单元，该植入单元用于植入分断电流-年龄值增长量换算表，该换算表表示分断电流与断路器经历该分断电流导致的年龄值增长量的对应关系，其中该年龄值增长量为断路器经历该分断电流导致的使用寿命折损量与断路器的额定使用寿命的比率； 记录单元，该记录单元用于记录断路器每次分断时的电流值； 换算单元，该换算单元与所述植入单元和所述记录单元连接，用于在断路器经历分断电流时在所述换算表中查询与所述记录单元记录的当前分断电流值最接近的分断电流值及其对应的年龄值增长量，并将该对应的年龄值增长量确定为断路器经历当前分断电流所导致的断路器的年龄值增长量； 累计单元，该累计单元与所述换算单元和所述预设单元连接，用于累计所述换算单元每次确定的年龄值增长量以得到断路器的总年龄值增长量，并将所述预设单元中的初始年龄值与该总年龄值增长量相加，以得到断路器的当前年龄值； 输出单元，该输出单元与所述累计单元连接，用于输出断路器的当前年龄值； 其中，所述输出单元与所述显示单元连接，以将当前年龄值输出到显示单元，从而使得显示单元表明所述断路器的当前年龄值。
3.如权利要求I所述的电子脱扣器，其特征在于，该电子脱扣器还包括 预设单元，该预设单元用于预设断路器与电子脱扣器初次连通之前断路器的初始年龄值，该初始年龄值为断路器与电子脱扣器初次连通之前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率； 植入单元，该植入单元用于植入分断电流-年龄值增长量换算表，该换算表表示分断电流与断路器经历该分断电流导致的年龄值增长量的对应关系，其中该年龄值增长量为断路器经历该分断电流导致的使用寿命折损量与断路器的额定使用寿命的比率； 记录单元，该记录单元用于记录断路器每次分断时的电流值； 换算单元，该换算单元与所述植入单元和所述记录单元连接，用于在断路器经历分断电流时在所述换算表中查询与所述记录单元记录的当前分断电流值最接近的分断电流值及其对应的年龄值增长量，并将该对应的年龄值增长量确定为断路器经历当前分断电流所导致的断路器的年龄值增长量； 累计单元，该累计单元与所述换算单元和所述预设单元连接，用于累计所述换算单元每次确定的年龄值增长量以得到断路器的总年龄值增长量，并将所述预设单元中的初始年龄值与该总年龄值增长量相加，以得到断路器的当前年龄值； 输出单元，该输出单元与所述累计单元连接，用于输出I与断路器的当前年龄值的差值，该差值表示断路器当前剩余的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率； 其中，所述输出单元与所述显示单元连接，以将该差值输出到显示单元，以使得显示单元表明断路器当前剩余的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率，从而间接地表明所述断路器的当前年龄值。
4.如权利要求2或3所述的电子脱扣器，其特征在于，所述分断电流-年龄值增长量换算表在实验的基础上确定，其中在实验中如果全新的断路器经历某一大小的分断电流N次后达到额定使用寿命，则对应该大小的分断电流的年龄值增长量确定为1/N。
5.如权利要求4所述的电子脱扣器，其特征在于，分断电流-年龄值增长量换算表由实验中涉及的分断电流值和与之对应的年龄值增长量构成，或者，根据实验中涉及的分断电流值和与之对应的年龄值增长量，通过数学方法拟合得到分断电流-年龄值增长量关系曲线，根据该曲线确定分断电流-年龄值增长量换算表。
6.如权利要求2所述的电子脱扣器，其特征在于，该电子脱扣器还包括报警单元，该报警单元与所述输出单元连接，用于在当前年龄值大于预设阈值时向用户报警。
7.如权利要求3所述的电子脱扣器，其特征在于，该电子脱扣器还包括报警单元，该报警单元与所述输出单元连接，用于在所述差值小于预设阈值时向用户报警。
8.如权利要求6或7所述的电子脱扣器，其特征在于，所述报警单元包括声学报警装置 或者光学报警装置，或者同时包括声学报警装置和光学报警装置。
9.如权利要求2或3所述的电子脱扣器，其特征在于，所述预设单元中的初始年龄值和所述植入单元中的分断电流-年龄值增长量换算表之一或者二者在产品出厂前由制造商设定，或者由用户设置或编辑。
10.如权利要求1-3之一所述的电子脱扣器，其特征在于，所述显示单元的显示内容以颜色、分数、百分比、柱状图、饼图或者其组合的形式表征断路器的当前年龄值。
全文摘要
本发明提供一种用于断路器的电子脱扣器，其特征在于，该电子脱扣器包括显示单元，该显示单元的显示内容能够直接或者间接地表明所述断路器的当前年龄值，其中所述当前年龄值为断路器当前已经折损的使用寿命与断路器的额定使用寿命的比率。在一优选实施例中，该电子脱扣器包括预设单元、植入单元、记录单元、换算单元、累计单元、输出单元和显示单元。本发明的电子脱扣器能够能准确、方便、及时地给用户提供断路器的已经折损的使用寿命和剩余使用寿命的指示。
文档编号G07C3/00GK102915883SQ20111022318
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者刘振忠 申请人:施耐德电器工业公司