包括电子跳闸电路、数个温度传感器和过温跳闸例程的断路器的制造方法
【专利说明】包括电子跳闸电路、数个温度传感器和过温跳闸例程的断路器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求来自于2012年9月20日提交的美国专利申请序列号13/623，394的优先权并要求其权益，其通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本公开概念一般涉及电气开关设备，并且更特别涉及包括电子跳闸单元的断路器。
【背景技术】
[0004]断路器在本领域中一般是已知并且熟知的。断路器用于保护电气电路免于由于诸如过载条件或相对高电平短路或故障条件之类的过流条件导致的损坏。在用于住宅以及轻型商业应用的小型断路器(通常称为微型断路器)中，该保护通常由热-磁跳闸装置提供。该跳闸装置包括响应于持续过流条件发热并弯曲的双金属。双金属依次地解除闩锁以弹簧为动力的操作机构，该操作机构断开断路器的可分离触点以中断在受保护电力系统中流动的电流。
[0005]工业断路器常常使用装有跳闸单元的断路器框架。参见例如美国专利N0.5，910，760以及6，144，271。跳闸单元可以是模块化的并可被替换，以便改变断路器的电特性。
[0006]众所周知的是采用利用微处理器检测各种类型的过流跳闸条件并提供诸如例如长延时跳闸、短延时跳闸、瞬时跳闸和/或接地故障跳闸之类的各种保护功能的跳闸单元。长延时跳闸功能保护由受保护电气系统供应的负载免于过载和/或过流。短延时跳闸功能可用于协调在断路器层级中的下游断路器的跳闸。瞬时跳闸功能保护断路器所连接到的电导体免于诸如短路之类的损坏性过流条件。如所暗示的，接地故障跳闸功能保护电气系统免于接地故障。
[0007]最早的电子跳闸单元电路设计利用诸如晶体管、电阻器和电容器之类的分立部件。
[0008]更近地，诸如在美国专利N0.4，428，022以及5，525，985中公开的设计已经包括了提供改进的性能和灵活性的微处理器。这些数字系统对电流波形周期性地采样以生成电流的数字表示。微处理器使用采样以执行实施一个或多个电流保护曲线的算法。
[0009]由于不适当布线、有故障端子或其它电连接，或者可分离触点的有故障接口，在断路器端子处可能存在过热电连接，或者在断路器内部可能存在过热可分离触点。这将可能导致电力损失、电弧故障或火灾。包括双金属热跳闸机构或热-磁跳闸机构的断路器可以能够在这些类型的电连接故障中跳闸，这是因为在断路器端子和/或可分离触点处的过热将导致在双金属处更高的温度。
[0010]然而，当采用电子跳闸单元时不提供这种保护，这是因为典型的过载或过流保护是通过使用电流互感器、罗氏(Rogowski)线圈或其它电流传感器监测电流来实现，而非通过双金属跳闸机构。
[0011 ] 断路器存在改进的余地。
【发明内容】
[0012]本公开概念的实施例满足这些及其它需求，在本公开的实施例中，电子跳闸电路响应于有故障的断路器电连接而使断路器跳闸。
[0013]依照本公开的概念，一种断路器包括:第一端子；第二端子；可分离触点；多个导体，其电连接在所述第一端子与所述第二端子之间的所述可分离触点；操作机构，其被构造为断开和闭合所述可分离触点；电流传感器，其被构造为感测流过所述可分离触点的电流并输出电流值；数个温度传感器，其输出与所述多个导体中的数个导体相对应的数个温度值；以及电子跳闸电路，其与所述操作机构配合以跳闸断开所述可分离触点，所述电子跳闸电路包括处理器，所述处理器包括第一输入端、第一例程、数个第二输入端以及第二例程，所述第一输入端输入来自所述电流传感器的所述电流值，所述第一例程输入来自所述第一输入端的所述电流值，并且使所述操作机构响应于过流条件而跳闸断开所述可分离触点，所述数个第二输入端输入来自所述数个温度传感器的所述数个温度值，所述第二例程将所述数个温度值与数个温度限值相比较，并且使所述操作机构响应于过温条件而跳闸断开所述可分离触点。
[0014]所述第一端子可以是线路端子；所述第二端子可以是负载端子；所述多个导体可以包括线路导体、负载导体以及柔性导体，所述线路导体电连接到所述线路端子，所述负载导体电连接到所述负载端子；所述可分离触点可以包括固定触点和可动触点；所述操作机构可以包括承载所述可动触点的可动触点臂；所述柔性导体可以电连接在所述可动触点臂与所述负载导体之间；并且所述数个温度传感器中的至少一个可接近在所述柔性导体与所述负载端子之间的电连接，以便感测所述电连接的温度。
[0015]所述数个温度值可以是数个模拟温度值；并且所述处理器可以还包括模数转换器，所述模数转换器用于将所述数个模拟温度值转换成数个数字温度值以便由所述第二例程输入。
[0016]所述数个温度值可以是数个数字温度值；并且所述数个数字温度值可以由所述第二例程输入。
[0017]所述数个温度值可以是多个温度值；并且所述第二例程可以确定所述多个温度值的最大温度值，并且将所述最大温度值与单个温度限值相比较以确定所述过温条件。
【附图说明】
[0018]当接合附图阅读时，可从如下优选实施例的描述中获得本公开概念的完全理解，其中:
[0019]图1是依照本公开概念的实施例的断路器的框图；
[0020]图2是示出沿着依照本公开概念的实施例的断路器的电流传导路径的测量和计算的温度分布的绘图；
[0021]图3是用于图1的处理器的跳闸例程的流程图。
【具体实施方式】
[0022]如在本文中采用的，术语“数个”将意为一或大于一的整数(即多个)。
[0023]如在本文中采用的，术语“处理器”将意为可存储、检索并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；微计算机；中央处理单元；主机计算机；小型计算机；服务器；联网的处理器；或任何适合的处理装置或设备。
[0024]如在本文中采用的，两个或更多个部分“连接”或“耦接”在一起的陈述将意为所述部分或直接地或通过一个或多个中间部分接合在一起。而且，如在本文中采用的，两个或更多个部分附接的陈述将意为所述部分直接地接合在一起。
[0025]虽然本公开概念适用于广泛的具有任意极数的断路器，但本公开概念结合单极或三极断路器来描述。
[0026]参照图1，如常规的一样，断路器2包括第一端子4、第二端子6、可分离触点8以及多个导体，例如10、12、38，所述多个导体电连接在第一和第二端子4、6之间的可分离触点8。操作机构14被构造为断开以及闭合可分离触点8。电流传感器16被构造为感测流过可分离触点8的电流18，并输出电流值20。
[0027]依照本公开概念，数个温度传感器22 (在图1中仅示出一个示例温度传感器22)输出对应于数个导体10、12、38的数个温度值24 (在图1中仅示出一个示例温度值24)。电子跳闸电路26 (例如，但不限于，电子跳闸单元)配合操作机构14以跳闸断开可分离触点8。电子跳闸电路26包括处理器28，该处理器28具有第一输入端30和常规第一例程32 (例如，但不限于，瞬时跳闸；I2t ;长延时跳闸；短延时跳闸；接地故障跳闸)，该第一输入端30输入来自电流传感器16的电流值20，该常规第一例程32输入来自第一输入端30的电流值20并使操作机构14 (例如，但不限于，由跳闸线圈33供电)响应于过流条件而跳闸断开可分尚触点8。
[0028]依照本公开概念，处理器28还具有数个第二输入端34 (在图1中仅示出一个示例第二输入端34)和第二例程36，该第二输入端34输入来自数个温度传感器22的数个温度值24，该第二例程36将数个温度值24与数个温度限值相比较并使操作机构14响应于过温条件而跳闸断开可分离触点8。
[0029]示例I
[0030]第一端子4是线路端子，第二端子6是负载端子，并且导体10、12、38包括线路导体10、负载导体12以及柔性导体38，该线路导体10电连接线路端子4，该负载导体12电连接到负载端子6。可分离触点8包括固定触点40和可动触点42。操作机构14包括可动触点臂44，该可动触点臂44承载在断开位置(在图1中示出)与闭合位置(以虚线图形示出)之间的可动触点42。柔性导体38电连接在可动触点臂44与负载导体12之间。数个温度传感器22中的至少一个接近在柔性导体38与负载端子6之间的电连接37，以便感测电连接37的温度。
[0031]示例2
[0032]数个温度值24是数个模拟温度值。处理器28还包括模数转换器(ADC) 46 (以虚线图形示出)，该模数转换器46用于将数个模拟温度值转换成数个数字温度值以便由所述第二例程36输入。优选地，处理器28还包括适当的多路复用器(未示出)，以允许ADC 46将模拟电流值20转换成数字电流值以便由第一例程32输入。
[0033]示例3
[0034]备选地，数个温度值24是由第二例程36输入的数个数字温度值。
[0035]示例4
[0036]本公开的电子跳闸单元26感测断路器导体温度(例如，但不限于，柔性导体38的温