[发明专利]具有机械触点机构的电子断路器

说明书

本发明提供了一种断路器，包括：在闭合位置和打开位置之间可移动的触点，在闭合位置接线端和负载端电连接，并且在打开位置接线端和负载端电隔离。主跳闸线圈和次跳闸线圈连接至这所述触点，当激活时每个跳闸线圈均能导致所述触点从闭合位置移动到打开位置，从而使得断路器跳闸。一旦判定断路器并未在可接受的跳闸参数范围内操作，监控电路使得主跳闸线圈激活，并且一旦判定断路器并未在可接受的禁用参数范围内操作，监控电路使得次跳闸线圈激活。若断路器已经被主跳闸线圈跳闸，则断路器可被用户复位，然而若断路器已经被次跳闸线圈跳闸，则断路器不可被用户复位。

技术领域

本发明涉及一种电子控制的断路器,特别是具有物理打开触点构型以及带有禁用特征的故障安全保护的电子断路器，该断路器结合了机械触点机构，同时最大化了断路器的故障安全水平，以确保断路器能够提供需要的电路保护。

背景技术

传统断路器应用机电装置来提供针对电流过载和电流浪涌的保护。类似地，断路器应用电子电路来检测并且当检测到接地故障和/或电弧故障时电子电路使得断路器跳闸，该断路器通常还结合了机电装置以提供针对电流过载和浪涌的保护。在这些断路器中电子器件通常并不提供关于电流过载或浪涌的断路器的监控或保护性控制。因此，一旦针对接地故障和/或电弧保护的电子电路故障，断路器仍保持其针对过载和超出的涌浪电流的保护。

理想上，这样的断路器还能够应用电子电路(单独应用电子电路或与接地故障和/或电弧故障保护组合使用)来监控极端情况下电流过载和涌浪电流，并且因此使得断路器跳闸。其中的电子器件将能够被精确地编程以提供针对过载和涌浪电流的精确保护。仅应用电子电路来提供断路器的保护功能的问题在于，如果电子电路故障，则在过载期间断路器可能会保持“接通”(连接)状态，从而导致危险的不可接受的状况。

一种采用热双金属构型或液磁构型来提供电流过载和浪涌保护的机电断路器不能完全防止故障，然而设计为要尽可能地防止故障。因此，电子控制的断路器的任何设计都需要与传统机电断路器设计固有的防故障构型类似程度的防故障构型。

在跳闸(即断开)状态下不结合物理触点打开的情况下完全依靠固态微处理器控制的电子器件来提供保护的任何电子断路器的应用中，安全性成为主要因素。而且，仅采用固态微处理器控制的电子器件来切换高压电力的现有的电路保护技术引起高成本和严重的散热问题。最实用和安全的方法是将基于微处理器的电子器件与机械触点机构相结合以监控所需的电路保护参数，该机械触点机构将在打开(即断开)位置提供物理触点间隙。

过去已经进行了多次尝试来提供完全依赖于固态微处理器控制的电子器件的电子断路器以提供针对电流过载和涌浪电流的保护、以及针对接地故障和/或电弧故障的保护。然而，过去的这些尝试中的断路器设计都不能提供与传统机电断路器设计所固有的防故障构型类似程度的防故障构型。

例如，授予Engel等人的第4,331,999号美国专利以及授予Wilson等人的第4,338,647号美国专利公开了具有数字控制单元154的断流器，数字控制单元154响应于多种感测到的情况导致跳闸线圈22跳闸。然而，这两篇参考文献都讨论了使用开关场效应晶体管192来响应于来自数字控制单元154的信号来控制流经跳闸线圈22的电流。这样，在数字控制单元154和/或晶体管192内发生故障的情况下，晶体管192可能陷入未通电状态，从而导致跳闸线圈22无效，导致潜在的危险状况。

因此，工业上仍然存在对电子控制的断路器的未满足需求，该电控断路器具有机械触点机构同时最大化了断路器的故障安全水平，以确保其提供所需的电路保护能力。

许多这样的问题在我最近被授予的第10,290,448号和第10,340,678号美国专利文献中都得到了解决，这两篇专利文献均名为“具有物理打开触点构型和故障安全保护功能的电子断路器”。