CN103996575A - 一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器，该热磁式断路器是由断路器保护单元和电流检测及通讯单元组成，电流检测及通讯单元通过嵌入式安装在断路器保护单元上，通过断路器保护单元实现保护功能，通过电流检测及通讯单元实现监控功能，保护功能与监控功能分离。采用本发明的技术方案，结构布局简单，可靠性好，可实现标准化的、用于热磁式断路器的电流检测及通讯单元，实现了保护功能和通讯检测功能分离，同时实现更小体积的带电流检测和通讯功能。

Description

一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器

技术领域

本发明涉及断路器的结构，更具体地说，涉及一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器的整体布局结构。

背景技术

断路器的智能化可通讯是当今断路器产品最重要的发展方向之一，电子式的断路器产品由于可以检测回路的电流值并将电流值从通讯接口发送至上位机进行统一监控和管理，大幅提升了配电***的智能化水平，极大方便了对配电各支路的电能监控和管理，所以越来越受到用户的重视和喜爱，但电子式产品相比传统的热磁式断路器产品也存在着一些问题和隐患，例如：产品由于需要内置电流互感器和功能复杂的电路，相比传统的热磁式断路器产品会大幅提升产品的成本和体积，由于电流互感器需要同时对电路进行自生供电并保证铁芯的磁饱和强度（B-H曲线不发生畸变），实现电流互感器小型化设计相当困难，同时小型化会造成电路电磁兼容问题和绝缘保护问题的显著提升，产品可靠性大幅降低。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器，该热磁式断路器结构布局简单，可靠性好，可实现标准化的、用于热磁式断路器的电流检测及通讯单元，实现了保护功能和通讯检测功能分离，同时实现更小体积的带电流检测和通讯功能。

为达到上述目的，本发明一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器包括热磁式断路器，其特征是：所述热磁式断路器是由断路器保护单元和电流检测及通讯单元组成，电流检测及通讯单元通过嵌入式安装在断路器保护单元上，通过断路器保护单元实现保护功能，通过电流检测及通讯单元实现监控功能，保护功能与监控功能分离。

进一步的，所述断路器保护单元是由触头机构、热过载双金属片和瞬动电磁铁组成。

进一步的，所述电流检测及通讯单元是由壳体、电流互感器和电路板组成；在壳体内安装有多个电流互感器和电路板，电路板通过导线分别与多个电流互感器连接，在电路板上设置有可同外部通讯电路连接的通讯接口。

进一步的，所述电流互感器的铁芯材料是由高导磁率材料制成，可采用硅钢片材料或者是超微晶材料或者是坡莫合金材料。

在上述技术方案中，在传统的热磁式断路器保护单元后串接此电流检测及通讯单元，此电流检测及通讯单元中的电流互感器将对内置的电路板上的电路进行供电，并提供主回路的电流模拟信号，通过电路运算处理后，可通过单元上的通讯接口将主回路的电流值实时发送到外部的数据接收装置中，和电子式断路器不同的是，电路的保护功能是由热磁式断路器自身进行实现的，而电流检测及通讯单元是实现低倍数额定电流情况下的精确检测和高倍数额定电流下的模糊检测，不需要重复实现电路的保护功能，故在配电电路要求的延时保护最大值10In或12In的时候，不需要考虑电流互感器铁芯的饱和问题，即磁感应强度曲线（B-H曲线）的畸变问题，故电流互感器不用过多考虑磁饱和问题来限制铁芯的体积，同时通过去除电路对磁通变换器的输出要求（12V），可在降低电路功耗至少60%情况下，保证电流互感器对电路板的正常供电。

本发明具有以下有益效果：第一，本发明的断路器保护单元相比较传统的电子式断路器，省去了电子磁通变换器，整体结构简单，体积减小，便于安装；第二，在断路器保护单元后安装了电流检测及通讯单元，实现了保护功能和通讯检测功能分离，整个装置整体布局简单，能够实现标准化操作，同时实现更小体积的带电流检测和通讯功能；第二，通过使用高导磁率的硅钢片、超微晶或坡莫合金等材料作为电流互感器的铁芯，可以较电子式断路器大幅减少电流互感器的体积，可靠性好，同时可实现整个电流检测及通讯单元，乃至带此种通讯单元的热磁式断路器整体体积的大幅减少，整体安装尺寸可远小于现有电子式断路器产品。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优点将通过下面结合附图对实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1示出了本发明电流检测及通讯单元外置的一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器的结构示意图；

图2示出了本发明一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器内部结构框图；

图3示出了本发明一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器中断路器保护单元的结构示意图；

图4示出了本发明一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器中电流检测及通讯单元的立体结构图；

图5示出了图4的电流检测及通讯单元的内部结构示意图；

图6示出了传统的电子式断路器的内部结构框图；

图7示出了本发明电流检测及通讯单元内置的一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的电流检测及通讯单元可内置和外置，本发明的实施例为外置结构。

由图1可见，本发明一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器是由断路器保护单元1和电流检测及通讯单元2组成，本实施例中电流检测及通讯单元2通过嵌入式安装在断路器保护单元1上，通过断路器保护单元1实现保护功能，通过电流检测及通讯单元2实现监控功能，本实施例实现了保护功能与监控功能分离。

由图1、图2、图3可见，本实施例一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器中的断路器保护单元1是由触头机构3、热过载双金属片4和瞬动电磁铁5组成。在本实施例中，触头机构3、热过载双金属片4和瞬动电磁铁5均安装在断路器保护单元1的基座中，通过电流变化和热量的大小来控制触头机构3、热过载双金属片4和瞬动电磁铁5的动作，来实现热磁式断路器的保护功能。

由图1、图2、图4、图5可见，本实施例一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器中的电流检测及通讯单元2是由壳体6、电流互感器7和电路板8组成；在本实施例中，电流检测及通讯单元2通过壳体6嵌入式安装在断路器保护单元1出线端相间隔板的安装槽中，在壳体6的安装孔位内安装有与断路器保护单元1的出线端子相对应的多个电流互感器7，在壳体6内还安装有电路板8。电路板8通过导线分别与多个电流互感器7连接，在电路板8上设置有可同外部通讯电路连接的通讯接口9，通过通讯接口9可同外部通讯电路进行连接，传输实时的主回路电流参数。

在本实施例中，电流互感器7的铁芯材料是由高导磁率材料制成，本实施例是采用硅钢片材料制成，另外还可采用超微晶材料或者是坡莫合金材料。电流互感器7的铁芯材料采用高导磁率材料制作，缩小了产品体积，提高了互感器输出电能，能保证电路正常工作，同时因通讯检测功能与保护功能分离，故仅要求铁芯在主回路3-5倍的额定电流下能不发生显著饱和，如检测与保护功能同时有效，使电路能对主回路电流进行正常电流值计算和输出（按GB14048.2产品国标要求，断路器延时电流最大值为10-12倍的额定电流，故电子式断路器的电流互感器铁芯要求在主回路10-12倍的额定电流下不能发生显著饱和，显著饱和会致使采样电流波形畸变而无法计算电流值），故互感器铁芯及整体尺寸可大幅缩减。

图6示出了传统的电子式断路器的内部结构框图；由图6可示，传统的电子式断路器的保护和通讯单元既承担了断路器的保护功能，又承担了断路器的监控功能，其内部的瞬动电磁铁、触头机构和电子磁通变换器承担了断路器的辅助保护功能。在传统的电子式断路器中，由于保护和监控功能没有分离，不能实现标准化操作，另外，由于设置了电子磁通变换器，结构复杂，占用体积较大。

图7提供了本发明电流检测及通讯单元内置的一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器的结构示意图。在图7中，将电流检测及通讯单元2内置于断路器保护单元1中，结构更为紧凑，其它结构和功能与本实施例的一致。

在本实施例中，在断路器保护单元1后串接此电流检测及通讯单元2，此电流检测及通讯单元2中的电流互感器7将对内置的电路板8上的电路进行供电，并提供主回路的电流模拟信号，通过电路运算处理后，可通过电流检测及通讯单元2上的通讯接口9将主回路的电流值实时发送到外部的数据接收装置中，本实施例可在降低电路功耗至少60%情况下，保证电流互感器7对电路板8上的电路进行正常供电。本实施例结构布局简单，可靠性好，可实现标准化的、用于热磁式断路器的电流检测及通讯单元，实现了保护功能和通讯检测功能分离，同时实现更小体积的带电流检测和通讯功能。另外，本实施列的断路器保护单元相比较传统的电子式断路器，省去了电子磁通变换器，整体结构简单，体积减小，便于安装；在断路器保护单元后串接电流检测及通讯单元，实现了保护功能和通讯检测功能分离，整个装置整体布局简单，能够实现标准化操作，同时实现更小体积的带电流检测和通讯功能；通过使用高导磁率的硅钢片、超微晶或坡莫合金等材料作为电流互感器的铁芯，可以较电子式断路器大幅减少电流互感器的体积，可靠性好，同时可实现整个电流检测及通讯单元，乃至带此种通讯单元的热磁式断路器整体体积的大幅减少，整体安装尺寸可远小于现有电子式断路器产品。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明思想的情况下，对上述实施例作出种种修改和变化，因而本发明的保护范围并不是被上述实施例所限，而应该是符合权利要求提到的创新特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器，其特征是：所述热磁式断路器是由断路器保护单元和电流检测及通讯单元组成，电流检测及通讯单元安装在断路器保护单元上，通过断路器保护单元实现保护功能，通过电流检测及通讯单元实现监控功能，保护功能与监控功能分离。

2.根据权利要求1所述的一种具体电流检测及通讯功能的热磁式断路器，其特征是：所述断路器保护单元是由触头机构、热过载双金属片和瞬动电磁铁组成。

3.根据权利要求1所述的一种具体电流检测及通讯功能的热磁式断路器，其特征是：所述电流检测及通讯单元是由壳体、电流互感器和电路板组成；在壳体内安装有多个电流互感器和电路板，电路板通过导线分别与多个电流互感器连接，在电路板上设置有可同外部通讯电路连接的通讯接口。

4.根据权利要求3所述的一种具有电流检测及通讯功能的热磁式断路器，其特征是：所述电流互感器的铁芯材料是由高导磁率材料制成，可采用硅钢片材料或者是超微晶材料或者是坡莫合金材料。