專(zhuān)利名稱(chēng)：具有可調(diào)電弧閃光保護(hù)和無(wú)線傳感器的斷路器及其用法的制作方法
具WT調(diào)電弧閃光保護(hù)和，傳感器的斷路器及其用法駄領(lǐng)域概括來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及斷路器，特別是具有無(wú)線傳^l和可調(diào)電弧閃光保 護(hù)水平的斷路器。背景駄A^周知，斷路器通常廣泛應(yīng)用于遇到某些預(yù)定狀況時(shí)的電路中斷，當(dāng)然 它們還可被用于其他目的。特別是，這些預(yù)定狀況取決于由斷路器所連接電路 決定的電流水平，該電流水平根據(jù)應(yīng)用可從幾安培變化至幾百甚至幾千安培。 通常，斷路器具有一組可分離的觸點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到某組預(yù)定狀況需要斷開(kāi)電路時(shí)， 這些觸點(diǎn)能被分離。當(dāng)可分離的觸點(diǎn)開(kāi)始彼此移開(kāi)時(shí)，經(jīng)常在可分離觸點(diǎn)間形 成電弧閃光。所述普通技術(shù)人員清楚地知道，這些電弧閃光可升至高溫，根據(jù) 電^l7K平，那些電弧閃光的瞬時(shí),可達(dá)3000K至30， OOOK之間，因此電弧 閃艦于那些對(duì)通電體進(jìn)行維護(hù)或測(cè)試的人員來(lái)說(shuō)是個(gè)安全隱患。因此，至 少基于安全原因，人們已經(jīng)意識(shí)到需要具有可調(diào)電弧閃光保護(hù)7jC平的斷路器。例如，2005年10月6日公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2005/0219775，公開(kāi)了一 種低電壓斷路器，該斷路器具有替代了斷路器常^!^特定脫扣功能的維護(hù)脫扣 功能，目的 小起動(dòng)電流和/或時(shí)間延遲以更快鵬扣，從而頓工作中的斷 路器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)或測(cè)試期間，減小由故障產(chǎn)生的電弧能量。該申請(qǐng)所公開(kāi)的 裝置中，il31啟動(dòng)直^^腿線至脫扣單元上的維護(hù)開(kāi)關(guān)，使維護(hù)脫扣功能替代 常規(guī)脫扣功能，相同的脫扣單元可在斷路器的前漸艮容易地找到。不過(guò)，雖然 在<775專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的裝置具有故障7jC平調(diào)整，但是至少有一個(gè)明顯的缺陷，即需要操作人員干預(yù)，這與維護(hù)開(kāi)關(guān)H3^連接至斷路蹄關(guān)。換言之， 如果維護(hù)和/或測(cè)試人員在維護(hù)和/或測(cè)試通電裝置時(shí)忘記切換至維護(hù)脫扣功能 以斷氐保護(hù)7jC平，貝U用戶(hù)可能會(huì)暴露于由意外故障所弓胞的電弧閃光中，這樣 將不會(huì)提,何保護(hù)。此外，由于開(kāi)關(guān)是^^線至斷路器的，所以它只^ii31 操作人員身體直接接觸斷路器來(lái)切換，它可能不^t行維護(hù)或測(cè)試的錢(qián)，從而進(jìn)一步增加了在需要時(shí)不能陶氐保護(hù)水平的可能性。因此，期望能開(kāi)發(fā)一種斷路器脫扣單元，該單^131繊職傳感裝置能 夠在斷路器周?chē)付▍^(qū)域內(nèi)有人員存在時(shí)減小電弧能量，以增加提供的保護(hù)和 消除操作人員干預(yù)。鵬無(wú)線傳S^預(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)人員存在與否，無(wú)需操 作人員干預(yù)，即可調(diào)整不同的保護(hù)水平，包括瞬時(shí)啟動(dòng)電流(pickup current)、 ^iifi啟動(dòng)(pickup)、短時(shí)間延遲、接地柳章,和接地故障時(shí)間，，僅以 這些為例但不限于此。發(fā)明內(nèi)容上面總結(jié)的一個(gè)或多個(gè)需求以及在本領(lǐng)域己知的其它需^13i^樣的斷路器解決，該斷路器包括微處理器和與職理器通信的無(wú)線傳感器，其中無(wú)線傳 S^配置成在斷路器周?chē)念A(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)人員是否存在，這樣當(dāng)無(wú)線傳感 驗(yàn)該預(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到有人員雜時(shí)，由微鵬器改變斷路器的做水平。本發(fā)明還公開(kāi)了斷氏斷路器電弧閃光保護(hù)水平的方法，該方^^括S31與 斷路器的微，器通信的無(wú)線傳感器在斷路器周?chē)念A(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)人員是否 存在的步驟；禾B當(dāng)無(wú)線傳感驗(yàn)該預(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到有人員絲時(shí)改變斷路器 ,水平的步驟。上文簡(jiǎn)要描述了本發(fā)明的特點(diǎn)，以使下文中的詳細(xì)描述更易理解，更好地 突出本發(fā)明對(duì)該領(lǐng)域獄的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，為了支持附屬權(quán)利要求的主題，下文 中還描述了本發(fā)明的其他特點(diǎn)?；谶@種考慮，在詳細(xì)解釋本發(fā)明的多個(gè)tti^例之前，應(yīng)理解本發(fā)明并不 僅僅局限于應(yīng)用在下文描述或附圖中所示意的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和組件配置。本發(fā)明還 適用其他實(shí)施例，且可以多種方式實(shí)施。還有，應(yīng)理解這里柳的措辭和術(shù)語(yǔ) 是出于描述的目的而不應(yīng)認(rèn)為有限制性。同樣，本領(lǐng)域獄人員將在公開(kāi)的內(nèi)容基礎(chǔ)上理解這種齢，并可很容易 itt于此設(shè)計(jì)其他的結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種目的。因此，重要 的是，應(yīng)將本發(fā)明的權(quán)利要求視為包含這些不脫離本發(fā)明精神和范圍的等同結(jié) 構(gòu)。并且，前娜要的目的通常是使美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局和公眾，尤其是^9P些對(duì) 專(zhuān)利或法律術(shù)語(yǔ)或措辭還不!總的科學(xué)家、工程師和餘者倉(cāng)嫩從本申請(qǐng)所公開(kāi)技術(shù)的性質(zhì)和本質(zhì)的粗WW究中快速得出結(jié)論。因此，摘要既不能限定僅由權(quán)利要求p艮定的發(fā)明，用，也不能以^f可方式限制發(fā)明范圍。


參考下文詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖，可以很容易地獲得對(duì)本發(fā)明更為^的伺時(shí)可認(rèn)識(shí)溯它固有的多館點(diǎn)，其中 圖l示出了根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例的一種斷路器的絲圖； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例的另外一種斷路器的示意亂和 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例的一種斷路 法的概括性流 程圖。具體實(shí) 式參考附圖，其中所有視圖中相同的參考標(biāo)記標(biāo)明相同或相應(yīng)的部件，根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的一實(shí)施例，描述了具有可調(diào)閃光，和無(wú)線傳,的斷路器。圖1 示出了斷路器10的示意圖。如圖所示，來(lái)自被微電路(未示出)的電流信號(hào) 12#^斷路器10的電壓調(diào)節(jié)電路14,以、搶波和調(diào)整電流信號(hào)12的增益。接 著將調(diào)節(jié)后的信號(hào)鄉(xiāng)給斷路器10的微處理器16。與微處理器16相連的還有 職傳感器18和鵬轉(zhuǎn)換器(fluxshifter)電路20。 作^1§中，最初對(duì)斷路器10編程使其工作在常規(guī)，水平。如果與斷 路器10相連的電路上發(fā)生爐，微理器向aS轉(zhuǎn)換器20發(fā)出信號(hào)，貝蜥路 器10的脫扣單元(未示出)脫扣。齡卜，職傳繊18的范圍表征予腚?yún)^(qū)域,從而無(wú)論何時(shí)只要在該區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到有人員雜，該檢測(cè)結(jié)彩就被傳徵微處 理器16,并且由斷路器10,的，7jC平陶氐，這樣當(dāng)電流信號(hào)12逛拷慮 至贓予跪區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到人員而在微理器16內(nèi)體的陶氐的7jC平時(shí)，鵬轉(zhuǎn)換 器20將使斷路器10脫扣。 一旦人員離開(kāi)安全區(qū)，微^bS器16被編程以將{， 水平復(fù)位為常M7K平或其他ft^想要的水平。同樣，如果維護(hù)禾n/或測(cè)試人員頓具有斷路器io的通電錢(qián)進(jìn)行維護(hù)禾n/或測(cè)試時(shí)^A預(yù)定區(qū)域，由于被無(wú)線傳繊18檢測(cè)到，所以電弧閃光微水平 自動(dòng)陶氐，而無(wú)需該人員接觸斷路器10或其他任何與其5I^接的開(kāi)關(guān)，從而將 用戶(hù)暴露于意外故障弓胞的電弧閃光危險(xiǎn)中的可能性降至最小或消除。同樣，根據(jù)所公開(kāi)的發(fā)明，斷路器10M3K頓繊職傳感錢(qián)，在斷路器周?chē)鷧^(qū)域 內(nèi)有人員存在時(shí)，在無(wú)需操作人員干預(yù)的情況下能提高電弧閃光保護(hù)水平。通 過(guò)無(wú)線傳^l檢測(cè)在非安全區(qū)域內(nèi)是否存在人員，可調(diào)整不同的《默水平，包 括但不限于瞬時(shí)啟動(dòng)電流、短艦啟動(dòng)、短時(shí)間鵬、接地故瞎地鵬、接:tfe/ 地柳章時(shí)間皿、長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間延遲、保護(hù)性繼電器保護(hù)(過(guò)壓、欠壓、 電流不足、M失衡)啟動(dòng)和Sifi。正如本領(lǐng)域普職術(shù)人員所理解的，本發(fā)明可直樹(shù)柳任何無(wú)線傳感設(shè)備 莉莫塊。例如，職傳麟18可艦職^jl信、互聯(lián)網(wǎng)，稱(chēng)或手粥十算職 設(shè)，理連接至斷路器10的微^i器16，僅以這些為例但不限于此。如圖2所示，在根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的斷路器30的另一實(shí)施例中，被斷路器 30保護(hù)的電路(未示出)皿多4Si接至^E調(diào)節(jié)電路36的相電 感器34 在32雜到斷路器30，電壓調(diào)節(jié)電路36向斷路器30的模數(shù)或A/D轉(zhuǎn)換器38提供會(huì)S1濾波和增益調(diào)整的信號(hào)。基于微^ha器的脫扣單元記錄經(jīng)由電流互感器34、電壓調(diào)節(jié)電路36和A/D轉(zhuǎn)換器38流經(jīng)斷路器30或電#131載繼電器的 電流。電軀繊34也可被配置為向脫扣單元供電。為了執(zhí)行斷氐的育遣保護(hù) 模式，將微鵬器40繊以ffiitt自職傳繊42的職輸入檢柳旌預(yù)定區(qū) 域內(nèi)是否存在用戶(hù)，然后決定將斷路器30^成何種 7夂平，包括^ffl標(biāo)準(zhǔn) ，^S點(diǎn)/延遲、預(yù)定義保護(hù)設(shè)置^/EiS和用戶(hù)定義，^g^/延遲，但不局 限于此。正如本應(yīng)用領(lǐng)域普通獄人員所理解的，職傳繊42的輸入可連接 至Mba器40的中斷(interrupt),以便增加從標(biāo)準(zhǔn)值到預(yù)定義值的ii渡時(shí)間。 并且，，傳感設(shè)備可以由電源供電，該電,從包括電池、電流源禾n/或外部24Vdc電源、24Vdc并糊&閘或ST模塊，24Vdc ，釋放或UVR模塊、超大 電容器和它們的組合的組中選出。正如可應(yīng)用領(lǐng)域普通M人員所理解的，在 并糊&閘模塊中，當(dāng)其W^B腿(例如12"600Vac/dc)時(shí)，它將向脫扣單元發(fā) 出信號(hào)以使斷路器脫扣。它也可直接向斷路器的M轉(zhuǎn)換器發(fā)出信號(hào)。它還可 具有擾態(tài)指示器(繼電器觸點(diǎn))以顯示弓胞脫扣的ST輸入電壓。欠壓釋放模塊 中，當(dāng)電壓低于由辦預(yù)定義的電壓時(shí)，各單元向脫扣單元發(fā)出信號(hào)以使斷路 器脫扣。它也可直接向斷路器的M轉(zhuǎn)換器發(fā)出信號(hào)。它還可具有^R態(tài)指^^器 (繼電器觸點(diǎn))以顯示弓胞脫扣的UVR輸入腿。在艦3if呈中， 一旦在離職傳 !42的特定區(qū)域(例如200米)內(nèi)檢測(cè)到人員活動(dòng)，斷路器30的脫扣單元(標(biāo)出)陶氏其瞬時(shí)保護(hù)體點(diǎn)，以允許 斷路器30更' 扣。面板LED配置成以由微M器40控制的預(yù)定頻率閃爍， 以用來(lái)指示房間中有人員^。 LCD、 LED禾口/或繼電器輸出也可TO來(lái)向操作 人員指示脫扣單元工作在標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)模式還是低電弧能量保護(hù)模式。脫扣單元也 可包含可配置成實(shí)現(xiàn)該特征的內(nèi)部可編程繼電器。如果允許,觸點(diǎn)還可被配置 ^ 3職傳繊42的房間內(nèi)檢測(cè)至陏人員雜時(shí)改變狀態(tài)。觸點(diǎn)可連接至 警縣統(tǒng)，并且斷路器觀置成允許用戶(hù)能夠艦脫扣單元上的織(恭示出) 禾口/或開(kāi)關(guān)(未示出)關(guān)閉Jd^W"。當(dāng)脫扣單^S51戰(zhàn)略布置于房間內(nèi)的無(wú)線 傳繊42檢測(cè)到在斷路器所鵬間(或預(yù)定不安全區(qū)域)內(nèi)有人員雜時(shí)，它 自動(dòng),通電流釋放(makecuirentrelease)或MCR、 iW時(shí)或HSET,種，其 他保護(hù)設(shè)置點(diǎn)和延遲6^為用戶(hù)預(yù)定義的值。同樣，用戶(hù)也能夠M:鍵盤(pán)、通 信、^鵬線輸A^其組合撤銷(xiāo)戰(zhàn)保護(hù)。與圖2中的實(shí)施例相似，可以調(diào)整不 同的i^7jC平，包括瞬時(shí)啟動(dòng)電流、短延遲啟動(dòng)、短時(shí)間延遲、接地故障延遲 和接地故障時(shí)間鵬，僅以這些為例但不限于此。非易失性存儲(chǔ)器46可用來(lái)存 儲(chǔ)脫扣單元參數(shù)(例如微選項(xiàng)(長(zhǎng)時(shí)間、短時(shí)間、瞬時(shí)、接地故P韓)，斷路器信息(傳^i額定值、框架尺寸、中性點(diǎn)^a等)，保護(hù)^a點(diǎn)和延遲時(shí)間， 僅以這些為例)，在脫扣單元斷電時(shí)這離將保持不變。在包含無(wú)線傳^的斷路器中減小電弧閃光保護(hù)的方法也包含在本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例的范圍內(nèi)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例的斷路,fW法 50的概括性離圖。在60,無(wú)線傳繊首先在斷路器的操作區(qū)域內(nèi)檢測(cè)是否存 在人員。如果無(wú)線傳 ^￡操作區(qū)域內(nèi)未檢測(cè)到人員，另(3么在70保持脫扣單元 的常規(guī)保護(hù)7jC平。如果職傳^l實(shí)在操作區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到人員，那么在80將 脫扣單元的保護(hù)水平陶氐至預(yù)先編程的水平。當(dāng)脫扣單元的操作以斷氏后的保 護(hù)7KWl行時(shí)，在90斷路器的無(wú)線傳^^^作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)監(jiān)測(cè)人員的存在， 并在110將斷氐后的微7JCTO持在低水平。 一旦在操作區(qū)域內(nèi)不再檢測(cè)到人 員，那么在100斷路器的保護(hù)水平被復(fù)位為常船K平或其他樹(shù)可由用戶(hù)在斷路 器的mhS器中預(yù)編程的水平。根據(jù)戰(zhàn)描述，應(yīng)意識(shí)到對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明各部分之 間的髓宜的尺度關(guān)系，包括尺寸、形式功能(fomifimction)和操儲(chǔ)式的變 化、裝配和艦對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員M而易見(jiàn)的，因此，所有與那些附圖所示和說(shuō)明書(shū)所描述等同的關(guān)系意圖僅涵蓋在附力敝利要求的范圍內(nèi)。1 外，由于本發(fā)明已經(jīng)在附圖中示出并在上文中用與目前認(rèn)為是有實(shí)用性 的內(nèi)棘關(guān)的特性和細(xì)節(jié)以及本發(fā)明的幾個(gè)雌例充分描述，所以對(duì)本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)可在不脫離在此所闡述的原理和概念的情況下作出改動(dòng)。因此，應(yīng)當(dāng)iXSM^所附權(quán)利要線廣泛的解釋確定本發(fā)明的錄范圍，以涵皿有這些改動(dòng)和等同物。
權(quán)利要求
1. 一種斷路器，包括微處理器；和與微處理器通信的無(wú)線傳感器，該無(wú)線傳感器配置成在斷路器周?chē)念A(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)是否存在人員，其中當(dāng)無(wú)線傳感器檢測(cè)到在該預(yù)定區(qū)域內(nèi)存在人員時(shí)，由微處理器改變斷路器的保護(hù)水平。
2、 權(quán)利要求l的斷路器，其中保護(hù)水平選自包括瞬時(shí)啟動(dòng)電流、短延遲啟動(dòng)、短時(shí)間延遲、接地故暾 地延E、接J4/地故障時(shí)間延遲、長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間g、 {，性繼電器旨 和其組合的組；W7K平是用戶(hù)定義的設(shè)置點(diǎn)，^且職傳感器連接至'微理器的中斷，以增加i^戶(hù)7K平變化的3^度時(shí)間。
3、 權(quán)利要求1的斷路器，還包括 雜至微艦器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 雜至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的腿調(diào)節(jié)電路；連接至電壓調(diào)節(jié)電路并且配置成向斷路器供電的相電 感器； 連接至微艦器的鵬轉(zhuǎn)換器電路；警報(bào)燈，該警報(bào)燈隨鵬琉傳感雜測(cè)至顧定區(qū)域內(nèi)有人員存在時(shí)啟動(dòng)；LCD、 LED、或繼電器輸出，配置成指示預(yù)定區(qū)域內(nèi)人員的存在；和 停用無(wú)線傳麟的體。
4、 權(quán)利要求l的斷路器，其中^5^傳 1^隨為通雌自包括下述方式 的組的方式與微處理器通信無(wú)線電通信、互聯(lián)網(wǎng)通信和用手^i十算無(wú)線設(shè)備 的通信及其組合。
5、 一種陶氏斷路器電弧閃光保護(hù)水平的方法， 魏括M3i與斷路器的微^a器通信的，傳自在斷路器周?chē)念A(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)人員是否雜；和當(dāng)職傳ffi^予跪區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到人員雜時(shí)改變斷路器的做水平。
6、 權(quán)利要求5的方法，其中所述改變還包括將微7K平由常M7K平^S陶氐的水平。
7、 權(quán)利要求6的方法，還包括當(dāng)無(wú)線傳^I^測(cè)至IJ人員離開(kāi)該預(yù)定區(qū)域時(shí)，將傲戶(hù)7K平從斷氏的7K平改輕常規(guī)水平。
8、 權(quán)利要求6的方法，其中，水平選自瞬時(shí)啟動(dòng)電流、短EiE啟動(dòng)、短時(shí)間延遲、接地柳章延遲、 接地柳章時(shí)間延凝卩其組合；且，水平Jiffi戶(hù)定義的^點(diǎn)mE^。
9、 ^l利要求6的方法，還包括 當(dāng)無(wú)線傳^M該預(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到人員存在時(shí)，啟動(dòng)設(shè)置在斷路器上的燈；在^g在斷路器上的LCD、 LED或繼電器輸出上指^f頁(yè)定區(qū)域內(nèi)有人員存在。
10、 權(quán)利要求5的方法，還包括 在檢測(cè)到人員存在后，停用無(wú)線傳麟。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有可調(diào)電弧閃光保護(hù)和無(wú)線傳感器的斷路器及其用法。該斷路器包括微處理器和與微處理器通信的無(wú)線傳感器，該無(wú)線傳感器配置成在斷路器周?chē)念A(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)人員是否存在，從而當(dāng)無(wú)線傳感器在預(yù)定區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到人員存在時(shí)，由微處理器改變斷路器的保護(hù)水平。降低斷路器的電弧閃光保護(hù)水平的方法也包含在發(fā)明公開(kāi)的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)G05B15/02GK101256917SQ20071018572
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者A·K·辛格, B·L·比什諾伊, D·特里帕蒂, E·帕帕迪馬, K·U·恩索富爾, N·B·文森特, S·V·昂尼 申請(qǐng)人:通用電氣公司