[发明专利]电开关设备、断路器以及中断电源电路的过电流的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及电开关设备，更具体地，涉及断路器，例如，航空器 或宇航断路器。本发明还涉及中断电源电路的过电流的方法。

背景技术

断路器用于保护电路免于受到由过电流条件(例如过载条件或相对高 电平的短路或故障条件)引起的损害。在用于家用的轻便商业应用的通常 称为小型断路器的小的断路器中，典型地由热-磁跳闸装置提供这样的保 护。该跳闸装置包括双金属器件，该双金属器件响应于持续性过电流条件 而发热和弯曲。该双金属器件又解开弹簧传动的操作机构，该弹簧传动的 操作机构打开断路器的可分离接触，从而中断受保护的电力系统中的电流 流动。

已知提供与双金属器件联合操作的悬臂式环境补偿双金属器件。当被 加热时，该双金属器件使绝缘滑梭(shuttle)移动，该滑梭牵引环境补偿 双金属器件，该环境补偿双金属器件又附接到跳闸闩锁构件。环境温度条 件的升高或降低使得双金属器件的自由端和环境补偿双金属器件的自由端 沿着相同方向移动，从而在两个双金属器件端部之间保持合适的间隙，以 消除环境温度的改变的影响。在过电流条件下，双金属器件和绝缘滑梭牵 引环境双金属器件，该环境双金属器件使得跳闸闩锁构件移动以跳闸打开 操作机构。

例如，将超小型断路器用于航空器或宇航电气系统，其中这些超小型 断路器不仅提供过电流保护，而且用作用于开启和关断设备的开关。这样 的断路器必须很小以适应短路器面板的高密度布局，该短路器面板使得用 户可使用用于众多电路的断路器。例如，航空器电气系统通常包括几百个 断路器，每一个断路器都通过推拉手柄用于电路保护功能以及电路断开功 能。

通常，超小型断路器已提供对抗持续性过电流的保护，该保护是通过 由响应于由过电流引起的I²R发热的双金属器件触发的闩锁而实现的。提 供额外的保护日益引起关注，并且，最重要的是电弧故障保护。

在偶发的电弧故障条件期间，由于故障电流的均方根(RMS)值太小 而不能启动自动跳闸电路，断路器的过载能力将不起作用。向断路器添加 电弧故障探测能力会增加喷溅电弧保护所需的元件之一--理想情况下， 电弧故障探测电路的输出直接使断路器跳闸并由此打开断路器。例如，参 见美国专利6,710,688；6,542,056；6,522,509；6,522,228；5,691,869；以及 5,224,006。

美国专利6,864,765、6,813,131、6,710,688、6,650,515和6,542,056公 开了包括三种不同跳闸模式的断路器，所有这三种跳闸模式都采用跳闸闩 锁以启动操作机构且使可分离的接触跳闸打开。这三种跳闸模式包括：(1) 由双金属器件检测过电流条件(热跳闸)，该双金属器件通过滑梭和环境 补偿双金属器件来启动跳闸闩锁；(2)由电子电路检测电弧故障(和/或 接地故障)条件，其中电子电路激励跳闸电动机以启动跳闸闩锁；以及(3) 相对高电流条件(瞬间跳闸)也引起跳闸闩锁。

美国专利7,170,376公开了一种小型线圈组件，其包括由电弧故障检测 电路和柱塞(plunger)控制的线圈。细长的环境温度补偿双金属器件被内 部连接到环境温度滑块，从而部分地通过环境温度补偿双金属器件控制该 滑块的横向移动。柱塞被耦合到环境温度滑块，以与滑块一起实现电弧故 障跳闸功能。

如果断路器操作机构不能相对快速地打开可分离的接触，则会损坏断 路器的内部部件。例如，已知如果过电流或故障条件持续太长时间，则可 分离的接触会熔接为闭合的。此外，当可分离的接触使电源电路断开时， 过长的跳闸时间会产生碳。该碳会在故障之后引起电介质击穿，且会在打 算打开断路器时允许载流路径。并且，安装的断路器会被腐蚀、粘住或以 其他方式被损坏。这可引起断路器的保护对应的电源电路免受热过载的能 力的主要改变。

一种已知的断路器包括熔断丝(fusible link)，其用于防止可分离的 接触的熔合以及从而防止不能断开电源电路。如果可分离的接触溶解或者 如果发生电介质击穿，则该熔断丝打开。

在诸如断路器的电开关设备中存在改进的空间。

在中断电源电路的过电流的方法中也存在改进的空间。

发明内容