CN1166709A - 过电流跳闸装置 - Google Patents

Abstract

一种过电流跳闸装置，包括：电容器(13)，用于存储驱动跳闸电磁铁(7)的电力；及充电电流发生装置(18)，它在检测到过电流时开始对电容器充电及直到跳闸控制电路(5)输出跳闸信号之前完成对电容器的充电。由跳闸信号引起晶闸管(12)被导通，使电容器的电荷驱动跳闸电磁铁的操作持续到电容器的电荷失去为止，甚至当由于电路断路器(8)开断使来自整流电路(4)的电源停止后，在预定时间上将不可能使电路断路器复位和再合闸。

Description

过电流跳闸装置

本发明涉及设置作为电路的过电流保护装置并附设于电路断路器或电磁接触器或对其分开设置的过电流跳闸装置。

根据电源方式，过流跳闸装置可分为两种类型。一种所谓电流互感器电源类型是设计为用电流互感器次边输出驱动电子电路，例如为结合在固态类型电路断路器中的一种装置。一种外部供电类型是设计为用外部电源驱动电子电路，例如为固态类型的过电流继电器。

图3是表示结合在电子电路断路器中电流互感器电源类型的过电流跳闸装置。在图3中，流过三相电路1的电流作为电流信号被电流互感器2检测出来，该电流互感器2的次边输出受到整流电路3的全波整流，然后整流波形被电流-电压转换电路4转换成正比于电流信号的电压信号。跳闸控制电路5通过接收来自电流-电压转换电路4的电压信号来监测电路中的电流幅值，并当判断出过电流时，在预定延时期满时将跳闸信号施加于触发电路6。然后，接收到跳闸信号的触发电路6驱动跳闸电磁铁7，并通过触发未示出的开关机构开断电路断路器8。供给各部分4至7的电力是由电源电路9提供的，而供给电源电路9的电力是由整流电路3提供的。

另一方面，图4是表示外部电源类型的固态过电流继电器的方框图。在图4中，整流电路3、电流-电压转换电路4、跳闸控制电路5、触发电路6等均与互感器电源类型中的那些部分相同，而由触发电路6驱动跳闸继电器10，跳闸线圈如分开设置的并联跳闸释放装置的跳闸线圈是由跳闸继电器10的输出激磁的，由此开断电路1。另外，对各部分4至7提供电力的电源电路9通过外部输入端子11从未示出的外部电源接收电力。

在上述传统装置中，互感器电源类型的特征在于：当电路断路器已被开断时就中断了对跳闸电磁铁的供电。因此，紧接着跳闸操作之后，电路断路器变为待由手动复位及重合闸。其结果是，具有因粗心重合闸断路器使过电流重复发生从而致使电线过热，在最坏情况下引起火灾的危险。此外，提出一种所谓热起点函数方法作为防止火灾的措施。就是，热起点函数是在跳闸操作后由在过流跳闸装置内的延时电路在模拟基础上计算电线的热辐射特性。但是，即使使用该方法，在紧接着跳闸操作后电路断路器变为待被复位及重合闸，它也不能避免因再导通使导线温度上升到安全限值附近的危险。

与其相反地，外部电源类型的特征在于：不存在上述问题，在跳闸操作后跳闸继电器的操作被保持一个预定时间，因此只要外部电源维持着就没有在跳闸操作后立即再合闸电路的危险。但是，如果失去外部电源，就会遇到类似的问题。

本发明是鉴于上述问题作出的，因此本发明的目的是防止由于在过流跳闸装置被操作后电路的立即重合闸引起的电线燃烧。

为了实现上述目的，本发明致力于一种过电流跳闸装置，它在所有时间内监测流过电路的电流幅度，并当判断出过电流时在预定延时期满时驱动跳闸装置，该过流跳闸装置包括：电荷存储装置，用于存储不仅用于驱动跳闸装置的电力而且用于保持跳闸装置操作一预定时间的电力；及充电电流发生装置，用于将充电电流输出到电荷存储装置，以使得电荷存储装置在发生过流至延时期满的间隔中完成电荷存储。

作为上述装置的结果，甚至在跳闸操作后停止了对过流跳闸装置电源电路的供电，跳闸装置的操作仍能被存储在电荷存储装置中的电力保持一预定时间。因此可避免在该时间中的电路重合闸。当检测到过电流时充电电流发生装置开始对电荷存储装置充电，并在跳闸装置被驱动前完成充电操作。

关于上述的延时时间，具有三种过电流跳闸装置相对于输入电流幅值及操作时间的操作特性：独立时延特性，反向时延特性及从属时延特性。可以认为，充电电流发生装置根据过电流的幅值输出充电电流，以便配合这些操作特性。例如，在反向时延特性的情况下，电荷存储装置被充电，例如是以正比于过电流幅值的充电电流充电的，因此，过电流愈大，充电完成时间就愈短。

当具有跳闸电磁铁作为跳闸机构的过电流跳闸装置结合在电路断路器中时，跳闸电磁铁在出现过电流时被来自电荷存储装置的电力驱动，它接着使开关机构跳闸，由此开断电路。此外，在电路断路后，使跳闸电磁铁的操作保持一预定时间，直到来自电荷存储装置的电力衰失为止，因此在该时间中不允许断路器被复位及重合闸。

再者，在具有跳闸继电器作为跳闸机构的过电流跳闸装置的情况下，跳闸继电器的输出施加于一个开关操作电路，例如使电路开断的电磁接触器，以使得由电荷存储装置驱动跳闸继电器将开关开断，及使电路保持开断直到电荷存储装置的电荷失去为止。另一方面，当电荷存储装置的电荷失去时通过复位跳闸继电器可自动地将电路重合闸。在此情况下，除非过电流被消除，电路将再开断及重合闸，该操作将以预定周期重复直到过流消除为止。其结果是，在过流操作后允许执行自动连续操作(自动复位)。

从以下结合附图的说明中将会更加清楚本发明的上述及另外的目的和特征。

图1是表示根据本发明一个实施例的过流跳闸装置的电路框图；

图2是表示根据本发明另一实施例的过流跳闸装置的电路框图；

图3是表示电流互感器电源类型的传统过流跳闸装置的框图；及

图4是表示外部电源类型的传统过流跳闸装置的框图。

现在将参照图1及2来描述本发明的优选实施例。应指出与传统例中相对应的部分及部件将用相同的标号表示。首先，图1是表示根据本发明一实施例的具有反向时延特性的电流互感器电源类型的过流跳闸装置的电路框图。图1中所示的过电流跳闸装置类似于图3中所示的传统例。这就是，对电源电路9提供来自整流电路3的电力，及对电流-电压转换电路4和跳闸控制电路5提供来自电源电路9的电力。但是该过电流跳闸装置与传统例的区别在于：跳闸电磁铁7是通过存储在作为电荷存储装置的电容13中的电荷经由作为触发装置的晶闸管12驱动的。

电容器13由来自充电电流发生装置18的充电电流充电，后者由并联于电源电路9的多个晶体三极管14至16(图示实施例中为三个)及控制晶体三极管导通及关断的充电电流控制电路17组成。调节供给电压的恒压二极管19与电容13相并联，及在电源电路9的电压降低时间上阻断来自电容13的反向电流的二极管20与电容13相串联。

在图示的装置中，充电电流控制电路17通常阻断与晶体管14至16的基极相连接的电阻电路的电流。因此，由于晶体管14至16缺少基极电压使晶体管14至16关断，故电容13与电源电路9断开。如果假设，在电路1中发生过电流，跳闸控制电路5将相应于过电流的过电流发生信号施加于充电电流控制电路17。其结果是，充电电流控制电路17根据过电流的幅值使晶体管14至16中的仅一个，或二个或全部三个晶体管序贯地导通，例如从左侧起导通。因而，充电电流从电源电路9经过晶体管14至16及二极管20流入电容13，使该电容器充电。在此时，过电流的幅值愈大，晶体管14至16中导通的数目愈多，于是充电电流增大而使充电完成时间减小。此外，充电完成时间被设成短于从跳闸控制电路5检测到过电流的时刻到跳闸控制电路5输出跳闸信号的时刻的时间(延时)值。

另一方面，当过电流发生后与过电流相应的延时期满时，跳闸控制电路5将跳闸信号施加到晶闸管12的控制极电路。其结果是，晶闸管12导通，它又引起在该时刻已完全被充电的电容13驱动跳闸电磁铁7。跳闸电磁铁7通过未示出的致动器作用于开关机构21，使开关机构21释放，由此开断电路断路器8。当电路1已被断开时，对电源电路9的供电停止，但在此时，跳闸电磁铁7保持工作一预定时间，例如一分钟左右，直到存储在电容13中的电荷失去为止。当跳闸电磁铁7在工作时开关机构21不能被复位，这又使得不能再合上电路断路器。在图1中可以看到，具有大电阻值电阻22的短接电路可被插入与晶体管14至16相并联，如点划线所示，用于在所有时间上基于储备使电容13充电以便增加存储在电容13中的电荷，而不增大充电完成时间。

图2是表示根据本发明另一实施例的外部电源类型的过流跳闸装置的电路框图。在图2中，与图1中所示实施例的区别在于：电源电路9通过外部输入端子11接收来自一个未示出的外部电源的电力，及当过电流发生时由电容器13的电力驱动跳闸继电器10。这里，跳闸继电器10的输出施加于电磁接触器23的操作电路24。当跳闸继电器10工作时，即当跳闸继电器10的触头10a导通时，在操作电路24内的触头24a关断，这就使电磁接触器23的操作线圈23a失电，而使该电磁接触器23释放。一方面，当接触头10a关断时，接触头24a导通，接着通过其操作线圈23a的激磁使电磁接触器23重合闸。

如果假定，在电路1中发生了过电流，在预定延时期满后跳闸继电器10被驱动，这和在图1所示实施例中所述的一样，然后触头10a导通。其结果是，电磁接触器23被释放，并保持释放状态直到电容13的电荷失去为止，例如如上所述的1分钟左右。当此后电容13的电荷失去后，跳闸继电器10复位以关断触头10a，而触头24a导通并重合闸电磁接触器23。在此情况下，如果在该时刻过电流未消除，过电流跳闸装置再次操作并由此释放电磁接触器23，并在预定时间后重合闸电磁接触器23。这就是说，在图2所示的实施例中，在电路1已被开断后，试图以预定周期再合闸电路1，并当过电流已消失时，将自动地恢复负载工作。

虽然在上述实施例中描述的是具有反向时延特性的过电流跳闸装置，本发明也可应用于具有独立时延特性或从属时延特性的过电流跳闸装置。此外，跳闸装置不局限于跳闸电磁铁或跳闸继电器，且跳闸继电器的输出不仅可供给电磁接触器，而且可供给电磁跳闸装置或电路断路器的远程操作装置以及警报蜂鸣器的驱动电路。

如上所述，根据本发明，甚至在对电源电路的供电停止后，跳闸装置也能被电荷存储装置保持工作一预定时间。因此，可有效地防止在跳闸操作后因电路立即重复再合闸引起的诸如导线燃烧等事故。此外，在本发明中，使用跳闸继电器作为跳闸装置，该跳闸继电器开断电路断路器，即当跳闸继电器工作时开断电路及当跳闸继电器不工作时合闸电路断路器。作为该结构的结果，尝试了以预定周期来再合闸电路直到跳闸操作后过电流消除为止，并且在过流被消除后可自动恢复负载工作。

为了示范及说明起见，以上进行了对本发明优选实施例的描述。这并非是要将本发明穷尽或局限在所公开的确定形式上，根据上述技术可以作出多种修改或变化或从本发明的实施中可得到这些修改或变化。实施例的选择及描述是为了解释本发明的原理及其实际应用，以使本领域中的熟练技术人员能以各种实施例来使用本发明并作出各种修改以适应预期的特定用途。应注意到本发明的范围由附设于此的权利要求书及其等效物来限定。

Claims (3)

1.一种过电流跳闸装置，它在所有时间上监测流过电路的电流的幅值并在从判断出过电流时起的预定时延期满后驱动跳闸机构，所述装置包括：

电荷存储装置，用于存储不仅用于驱动跳闸装置的电力而且用于保持跳闸装置操作一预定时间的电力；及

充电电流发生装置，用于将充电电流输出到电荷存储装置，以使得所述电荷存储装置在发生过电流时起至延时期满止的间隔中完成电荷存储。

2.根据权利要求1所述的过电流跳闸装置，还包括一个跳闸电磁铁，它结合在电路的电路断路器中并使电路断路器的开关机构跳闸，该跳闸电磁铁用作跳闸机构。

3.根据权利要求1所述的过电流跳闸装置，其中所述跳闸机构包括将输出给予电路的电路断路器操作电路的跳闸继电器；

其中当跳闸继电器工作时所述跳闸继电器开断电路断路器，及当跳闸继电器不工作时它合闸电路断路器。

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