[發明專利]具有集成致動器的電流互感器

有效

• 申請號: 201010174489.6
• 申請日: 2010-05-10
• 公開（公告）號: CN101908448A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 桑德羅·利貝托;漢斯·魏歇特;比特·維利格
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制技術股份有限公司
• 主分類號: H01H71/24
• 分類號: H01H71/24;H02H3/08;H01F38/28;H01F27/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

背景技術

對于約一百安培以下的額定電流，典型的電流保護電動斷路器是用用于熱保護的雙金屬帶/加熱器和用于短路保護的磁性柱塞來設計的。這些設備的操作以熱的形式產生了大量的功率損耗。政府調控和公眾意見趨向于減小所有電氣設備的功率消耗，從而產生了針對更高效的電氣設備設計的市場壓力。此外，在鼓勵在新應用中使用這樣的設計以及對使用更高效的斷路器來改進現有應用的成本進行彌補方面，可得到運營費用減少了。

該類現有斷路器的設計中的另一缺點是缺乏用于測量斷路器情況的集成電子設備以及將該數據傳送到控制系統或網絡的能力。由于斷路器有關的問題的最初跡象是在斷路器故障之后，因此損失了更高的操作效率和預防性維護的機會。趨向于更復雜的控制系統和控制系統網絡通信的用戶趨勢產生了額外的市場壓力：要提供將該等級的電子設備集成到現有控制系統的通信網絡中的能力。

此外，對于該類斷路器的市場興趣系針對該設計的操作特性，如觸點斷開的速度、防止重新閉合和防止熔接，然而又期望較小的形狀規格，以允許斷路器裝進現有的較小外罩設計來減小制造成本，并通過開啟新的應用領域來增加設備的可用性。因此，市場壓力驅動斷路器在之前被認為不可及的方向上發展，這些市場壓力來自未被滿足的對于更有能效的斷路器的需求，以及滿足所期望的政府和工業標準、包含用于數據收集和通信的自供電的電子設備，但是又要適合更小、之前可能已存在的形狀規格。

發明內容

以下示出了簡化的發明內容以提供對所公開的新技術的一些方面的基本理解。該發明內容不是全面的概要，并不是意圖指出關鍵或必需的元素或描述本發明的范圍。其唯一目的是以簡化的形式呈現一些概念作為稍后呈現的更詳細描述的前序。

該新技術結合現有類型斷路器的所期望的特性與來自新市場方向的壓力所要求的方面來產生新型的斷路器。該新型的斷路器以滿足現在的需求和現有外罩的較小形狀規格來提供之前被認為僅在低效的大型設計中才可獲得的保護。通過旨在減小所需外罩寬度的并排雙線圈設計(與使用同心雙線圈的實現不同)實現了尺寸的減小。

該設計的核心使用分離然而并排的線圈的雙線圈繞組系統以減小斷路器外罩的物理尺寸。并排設計允許柱塞系統的線圈繞組用作對嵌入式電子設備提供能量的電流互感器的初級線圈。初級線圈繞組的多圈提供了用于對嵌入式數據收集和通信電子設備供電的較高線路輸出。另外，初級線圈用來測量初級電流，作為傳送到集成電子設備以傳送到可通信地連接的網絡和控制系統的數據源。此外，包括集成磁致動器以在檢測到過載時提供快速觸點斷開。集成磁致動器還用來在處理過載時防止重新閉合和熔接的問題，對于該電流負載而言這是該物理尺寸的其他斷路器設計的典型問題。

根據本發明的一方面，斷路器的系統包括：初級線圈組件，用于提供基于電流的過載保護；磁致動器組件，用于斷開斷路器觸點；次級線圈組件，用于提供基于電壓的過載保護；以及控制系統接口組件，用于傳送操作數據。根據本發明的另一方面，斷路器的系統包括：用于提供基于電流的過載保護的裝置；用于斷開斷路器觸點的裝置；用于提供基于電壓的過載保護的裝置；以及用于傳送操作數據的裝置。

根據本發明的又一方面，提供了一種斷路器系統，該系統包括：初級線圈，用于提供基于電流的過載保護；磁致動器組件，用于斷開斷路器觸點；次級線圈，用于提供基于電壓的過載保護；以及控制系統接口組件，用于傳送操作數據。

優選地，所述初級線圈是電流線圈并且與所述次級線圈分離地實現，所述初級線圈被配置為為所述控制系統接口組件提供能量。

優選地，所述初級線圈與所述次級線圈并排地實現。

優選地，該斷路器系統還包括柱塞組件，所述初級線圈纏繞所述柱塞組件。

優選地，所述磁致動器組件在過載情況下基于由所述初級線圈的電流負載驅動的磁場強度來實現所述柱塞組件和銜鐵的整體機械移動，以斷開所述斷路器觸點。

優選地，所述磁致動器組件被設計為用作所述初級線圈的銜鐵的彈簧柱塞。

優選地，所述次級線圈是電壓線圈。

優選地，該斷路器系統還包括被配置為為所述控制系統接口組件提供能量的電源組件，所述電源組件從所述初級線圈的繞組得到電源組件的電源。

優選地，所述控制系統接口組件包括被配置為測量與斷路器相關的數據的電子設備，所述控制系統接口組件被配置為將所述與斷路器相關的數據傳送到可通信地連接到所述控制系統接口組件的其他設備。

優選地，所述與斷路器相關的數據包括所述初級線圈的電流、所述次級線圈的電壓、所述斷路器系統的外罩的溫度以及與過載情況相關聯的斷開事件中的一個或更多個。