[发明专利]微型断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型断路器。

背景技术

断路器是一种用于保护所提供的负载免于过电流(即超过负载的额定电流的电流)伤害的电气开关。断路器一般包括位于电源与负载之间的主电流路径上的一对可断开的触点，且断路器被布置为在过电流情况下断开触点，以断开供电的连续性。

微型断路器(此处称为“MCB”)为用于保护控制电路或家用器具的类型的断路器，这种控制电路或家用器具的额定电流通常为125安培或更小，额定电压通常为440伏特(各相之间)或更小，额定短路电容为25000安培或更小。MCB的实体轮廓一般遵循标准DIN 43880[EN 60898-1：2003]所描述的尺寸。通常，家用装置具有安装在断路器面板(也叫做“配电盘”或熔丝盒)上的多个MCB。

传统的MCB包括一对触点，该触点位于用于连接到电源的线路端子与用于连接到由电源供电的负载的负载端子之间的主电流路径上。传统的MCB还包括跳闸机构，用于在发生过电流情况时断开触点。跳闸机构一般包括双金属材料部件，用于在发生过载情况时触发触点断开机构以断开触点，还包括螺线管，用于在发生短路情况时触发触点断开机构以断开触点。过载情况是一种过电流情况，其中缓慢变化的过电流穿过主电流路径，这将导致负载的过热。短路情况是一种过电流情况，其中浪涌过电流穿过主电流路径。

触点断开机构是一种基于弹簧的机构，其释放机械能以断开触点。传统的MCB还包括可手动操作的杆，以在触点被跳闸机构断开后闭合触点，还通过向触点断开结构提供机械能而复位跳闸机构。

双金属材料部件位于MCB的主电流路径中。如果过电流穿过主电流路径，则该双金属材料开始被加热。持续的过电流导致连续的加热，从而致使双金属材料变形，直到该双金属材料产生一个触发触点机构通过移动跳闸杆而断开触点的力。

螺线管具有位于MCB的主电流路径中的线圈。线圈的衔铁由保持弹簧保持在适当的位置，但是当浪涌过电流穿过主电流通路时，线圈产生的磁场对衔铁产生作用力，该力克服保持弹簧的作用从而移动衔铁以触发触点断开机构通过移动跳闸杆而断开触点。

当很大的短路过电流流过主电流路径时，螺线管的线圈产生较大的磁场，该磁场产生作用于螺线管的衔铁上的较大的力。其使螺线管的衔铁以高速移动接触跳闸杆，从而在很短的时间内触发触点断开机构。另外，因为衔铁以高速移动，其以较大量的力触动跳闸杆以接触触点中的可移动触点，从而机械地辅助触点的断开，即除了触发触点断开机构之外。这种机械辅助可有助于防止触点由于触点之间流过的较大电流而焊接在一起。触点焊接在一起被认为是“平头”焊接，其在较大的短路电流(例如1000A到2000A)下非常危险。

上述的传统MCB是公知的，其设计在低成本条件下提供了较高等级的过电流保护。

发明内容

本发明涉及上述传统MCB涉及的各种改进。这些改进旨在克服和/或改善发明人发现的与传统MCB相关的问题，如下所述。

总的来说，本发明的第一方面提供了一种MCB，其中传感器探测流过主电流路径的电流，且其中跳闸机构可基于传感器的输出而跳闸。例如，跳闸机构可具有控制单元，该控制单元布置为如果控制单元基于所述传感器的输出(例如基于表示流过MCB的主电流路径的电流的值)而确定发生了过电流情况，则产生跳闸信号以触发跳闸机构断开MCB的触点。

MCB响应于短路情况而断开其触点所花费的时间可被称作MCB的“分离时间”。如上所述，传统的MCB的跳闸机构通过螺线管被触发以断开MCB的触点，该螺线管的线圈位于MCB的主电流路径中。这种传统的MCB的分离时间依赖于螺线管的衔铁克服保持弹簧从而在短路过电流开始之后从螺线管被射出所花费的时间。该时间依赖于短路过电流开始时主电流路径中的电压波形中的点，如果过电流起始于电压波形中错误的点，螺线管的衔铁可能无法获得足够的能量来克服保持弹簧，直到电压波形的后半个循环。因此，传统的MCB的分离时间取决于电压波形中短路过电流开始的点，通常在4至9ms之间变化。

只要传感器探测到过电流，根据本发明的第一个方面的MCB就可触发跳闸机构，且不受过电流开始时主电流路径中可获得的能量大小的限制。因此，MCB的分离时间比传统MCB更短和/或更恒定。较短的分离时间是有益的，因为这意味着在短路过电流事件中流过更少的能量。

注意，传统MCB中的螺线管和双金属部件都不能够探测穿过MCB的主电流路径的电流。