用于保护耗电器的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于保护耗电器(2)的装置(1)，其中，该装置(1)包括具有第一和第二导线(101，102)的第一电流路径(100)和用于测定耗电器(2)的即将发生的过载的监控器。为了提供一种热学上和电学上优化改进且低成本的装置(1)，利用其能够对耗电器的即将发生的过载进行计算，提出，监控器包括第一温度测量单元(18)、载体(15)、评估单元(4)和第一测量转换器(10)，第一测量转换器建立第一电流路径(100)的第一和第二导线(101，102)之间的导电连接，其中第一温度测量单元(18)是与第一测量转换器(10)电隔离的并且包括第一温度传感器(11)，其中在载体(15)的第一侧面(151)上在第一测量转换器(10)和载体(15)之间布置附加的电绝缘材料(14)，并且第一温度传感器(11)如下地布置在载体(15)上，使得其能检测第一测量转换器(10)的温度，其中评估单元(4)能够借助第一温度传感器(11)的所检测到的温度测定耗电器(2)上即将发生的过载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保护耗电器的装置
本专利技术涉及一种防止耗电器过载、特别是热过载的装置。
技术介绍
耗电器在此特别地理解为电动机(例如：异步电机)。在耗电器上因为过高的电流通流而产生热过载。过高的电流通流例如能够由于电动机上的机械过载或者由于电动机的一个或两个电流回路(相位)故障而引起。此时在耗电器上产生不期望的温度变化，这最终会导致耗电器受损。为了测定电耗电器上即将出现的热过载，大部分情况下，用于为耗电器供给电能的装置集成到电流回路中，从而借助这些装置能够探测到即将发生的热过载。在此可以进行单相的但也可以是多相的监控，也就是说可以监控耗电器的单个电流回路(一个相位)，但也可以监控多个电流回路(多个相位)。对于每个应监控的电流回路，相应的装置具有一个电流路径，通过该电流路径引导通过电流回路进行的能量供给。因此，借助该电流路径引导耗电器的电能穿过该装置。借助该装置的监控器监控电流路径的电流，从而能够探测耗电器的即将发生的过载。这类装置例如是过载继电器或断路器。对于下游的耗电器来说，断路器除了通过A脱扣器来防止热过载以外还具有通过N脱扣器的短路保护。本专利技术的装置特别地应为耗电器(例如电动机、导线、变压器和发电机)提供过载保护。对用于测定耗电器的热过载的装置可以提出不同的要求：-该装置应当尽可能地既能够监控AC电流也能监控DC电流，从而既能监控AC耗电器也能监控DC耗电器。-该装置应当具有尽可能大的设定范围。设定范围是指在其中对电耗电器的工作电流能够进行监控的范围。其通过工作电流上限IO和工作电流下限IU限定(IO到IU)。借助该装置上的调节件(例如调节螺栓)能够将热过载脱扣器设定到耗电器的相应的额定电流上，从而能够进行对下游的要监控的耗电器的针对性监控。-该装置应当产生尽可能小的损耗功率。-该装置应当在要监控的电流路径和探测过载的监控器之间具有尽可能简单的电隔离。-该装置应当具有热记忆。即如果测定耗电器即将发生热过载，那么应该中断向耗电器的电流输送直到确保了耗电器的冷却。因此，在测定热过载以后应该不能立即接通耗电器。在耗电器即将发生热过载时，在耗电器的各个电流回路(相位)中产生提高的电流上升。因此，接在耗电器上游的、用于监控耗电器的热过载的装置能够通过监控耗电器的电流路径来探测并评估这种提高的电流上升。为此可以应用不同的测量原理。因此，对即将发生的过载的计算能够借助该装置的不同的监控器来进行。通常对于耗电器的每个要监控的相位，用于探测耗电器的过载的监控器在相应的电流路径上包括双金属脱扣器、电流转换器或分流器。在借助双金属脱扣器来监控时，要监控的电流路径与双金属脱扣器如下地耦合，即由于电流上升而产生双金属脱扣器的升温，并且最终产生了双金属脱扣器的一部分的空间偏转。探测并继续评估这种偏转。借助双金属脱扣器不仅能够检测直流电还能够检测交流电。双金属电路器的典型设定范围在1到1.6。双金属脱扣器的缺点在于，其产生高损耗功率。相反地，在双金属脱扣器中能以很小的耗费实现热记忆和各个电流回路(相位)之间的电隔离。在借助电流转换器来监控时，相应的电流转换器测定其电流路径的电流通流，从而评估单元能够执行对于该电流通流的继续分析，并且最终能够探测即将发生的过载。这种测量方法的缺点在于，不能检测DC电流。设定范围在1到10并且损耗功率低。然而通过电流转换器本身不能模拟热记忆。在借助分流器来监控时，分流器集成到电流路径中，从而通过分流器能够进行对于表征电流通流的电压的截取。通过随后对分流器上所施加的电压的分析能够测定即将发生的热过载。借助分流器测量法能够检测AC/DC电流。设定范围通常在1到4。借助分流器的测量法的缺点在于，通过在分流器上的电压截取并不能模拟热记忆，并且仅能使用高昂的费用来实现电隔离各个相位。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种低成本的装置，利用该装置能够进行对耗电器的即将发生的过载的计算。特别是借助该装置应当不仅能监控直流电还能够监控交流电。此外优选地，还应当实现将监控器与要监控的电流路径简单地电隔离。优选地，该装置在热负荷和电负荷方面应当优化地构造。该目的通过根据一种装置、即通过用于保护耗电器的装置来实现，其中，该装置包括具有第一和第二导线的第一电流路径和用于测定电耗电器的即将发生的过载的监控器，其中监控器包括第一温度测量单元、载体、评估单元和第一测量转换器，测量转换器建立了第一电流路径的第一和第二导线之间的导电连接，其中第一温度测量单元是与第一测量转换器电隔离的并且包括第一温度传感器，其中在载体的第一侧面上于第一测量转换器和载体之间布置了附加的电绝缘材料，并且第一温度传感器如下地布置在载体上，即其能够检测第一测量转换器的温度，其中评估单元借助第一温度传感器的所检测到的温度能够测定耗电器上即将发生的过载。电流路径特别是耗电器的能量供给系统的馈电线的一部分。馈电线同样也被称为主回路或相位。在耗电器(例如电动机)有源运行时，与时间相关的电机电流穿流过该电流路径并因此穿流过第一测量转换器，该电机电流在第一测量转换器中根据电流高度和导通时间导致第一测量转换器的确定的升温(由电流决定的升温)。在耗电器即将发生过载时，第一测量转换器的热学表现与标准运行耗电器时的热学表现相比是有特征性的。特别是在即将发生热过载时，与标准运行状态相比在第一测量转换器上存在升高的温度。通过第一温度测量单元并且特别是第一温度传感器能够检测第一测量转换器的温度并且为评估单元提供该温度。在评估单元方面，根据第一温度传感器的所检测到的温度能够测定并评估第一测量转换器的特征性的升温表现，从而由此识别耗电器上即将发生的过载。优选地，通过评估单元在时间上对第一测量转换器的所检测的温度进行分析，从而由此能够识别耗电器上即将发生的过载。在此，优选地评估第一测量转换器在定义的时间区间内的升温表现。第一测量转换器的升温表现特别地理解为第一测量转换器上的温度测量位置的由第一温度传感器检测的温度在时间上的变化、或者在两个或多个温度测量位置之间的温差(例如第一测量转换器的温度和参考温度之间的温差)的时间上的变化。通过温度的或两个温度测量位置之间的温差的在时间上的变化，也就是升温表现，能够推断时间上的电流走势。根据这种时间上的电流走势又能够推断耗电器上的过载状态。优选地，在评估单元中进行对于温度测量位置的在时间上的扫描、可能存在的温差确定、对于时间上的温度变化的确定和对于时间上的电流走势或过载状态的推断。载体特别是电路板。电路板优选地是FR4电路板，其中“FR”表示“flameretartant”(阻燃)并且“4”表示组分是环氧树脂和玻璃纤维织物。根据通过第一电流路径引导的电流，特别是在过载/短路的情况下，能够在第一测量转换器上形成能损害载体的电流。通过在载体和第一测量转换器之间布置附加的电绝缘材料，能够实现载体的相对于第一测量转换器改进的电绝缘，特别是对于在短路或过载的情况下第一测量转换器上的最大电流而言。除了载体，电绝缘材料特别地设计为载体上的涂层或者独立于载体的构造元件。附加的电绝缘材料因此用于相对于测量转换器电屏蔽载体。只要第一温度传感器布置在载体的第一侧面上，那么可以设想，在温度传感器和载体之间的区域内布置电绝缘材料。同样可以设想，电绝缘材料不覆盖在温度传感器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保护耗电器(2)的装置(1)，其中，所述装置(1)包括具有第一导线和第二导线(101，102)的第一电流路径(100)和用于测定所述耗电器(2)的即将发生的过载的监控器，其特征在于，所述监控器包括第一温度测量单元(18)、载体(15)、评估单元(4)和第一测量转换器(10)，所述第一测量转换器建立了在所述第一电流路径(100)的所述第一导线和所述第二导线(101，102)之间的导电连接，其中，所述第一温度测量单元(18)是与所述第一测量转换器(10)电隔离的并且包括第一温度传感器(11)，其中在所述载体(15)的第一个侧面(151)上在所述第一测量转换器(10)和所述载体(15)之间布置有附加的电绝缘材料(14)，并且所述第一温度传感器(11)如下地布置在所述载体(15)上，使得所述第一温度传感器能够检测所述第一测量转换器(10)的温度，其中所述评估单元(4)能够借助所述第一温度传感器(11)的所检测到的温度测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于保护耗电器(2)的装置(1)，其中，所述装置(1)包括具有第一导线和第二导线的第一电流路径(100)和用于测定所述耗电器(2)的即将发生的过载的监控器，其特征在于，所述监控器包括第一温度测量单元(18)、载体(15)、评估单元(4)和第一测量转换器(10)，所述第一测量转换器建立了在所述第一电流路径(100)的所述第一导线和所述第二导线之间的导电连接，其中，所述第一温度测量单元(18)是与所述第一测量转换器(10)电隔离的并且包括第一温度传感器(11)，其中在所述载体(15)的第一侧面(151)上在所述第一测量转换器(10)和所述载体(15)之间布置有附加的电绝缘材料(14)，并且所述第一温度传感器(11)布置在所述载体(15)上，以使得所述第一温度传感器能够检测所述第一测量转换器(10)的温度，其中所述评估单元(4)能够借助所述第一温度传感器(11)的所检测到的温度测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述附加的电绝缘材料(14)直接地布置在所述第一测量转换器(10)和所述载体(15)之间，并且所述第一温度传感器(11)布置在所述载体(15)的背离所述第一侧面(151)的第二侧面(152)上。3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述载体(15)的所述第一侧面(151)的与所述第一测量转换器(10)相对的区域完全被所述附加的电绝缘材料(14)覆盖。4.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述附加的电绝缘材料(14)具有与电绝缘材料的总厚度相关的10千伏的击穿强度。5.根据权利要求3所述的装置(1)，其中，所述附加的电绝缘材料(14)具有与电绝缘材料的总厚度相关的10千伏的击穿强度。6.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述附加的电绝缘材料(14)能够经受500℃的温度至少十毫秒并且经受300℃的温度至少一分钟而没有机械损坏。7.根据权利要求5所述的装置(1)，其中，所述附加的电绝缘材料(14)能够经受500℃的温度至少十毫秒并且经受300℃的温度至少一分钟而没有机械损坏。8.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述评估单元(4)借助所述第一温度测量单元(18)的所检测到的温度能够测定所述第一测量转换器(10)在时间上的升温表现，并且所述评估单元通过评估所述第一测量转换器(10)的所测定的时间上的所述升温表现能够测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。9.根据权利要求7所述的装置(1)，其中，所述评估单元(4)借助所述第一温度测量单元(18)的所检测到的温度能够测定所述第一测量转换器(10)在时间上的升温表现，并且所述评估单元通过评估所述第一测量转换器(10)的所测定的时间上的所述升温表现能够测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。10.根据权利要求8所述的装置(1)，其中，根据所述第一测量转换器(10)的所测定的所述升温表现与存储在所述评估单元(4)中的参考值相比较，所述评估单元(4)能够测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。11.根据权利要求9所述的装置(1)，其中，根据所述第一测量转换器(10)的所测定的所述升温表现与存储在所述评估单元(4)中的参考值相比较，所述评估单元(4)能够测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。12.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述第一温度测量单元(18)还包括第二温度传感器(12)，其中，所述第二温度传感器(12)能够检测参考温度，其中，所述评估单元(4)借助所述第一温度传感器(11)和所述第二温度传感器(12)的所检测到的温度能够测定所述耗电器(2)上即将出现的过载。13.根据权利要求11所述的装置(1)，其中，所述第一温度测量单元(18)还包括第二温度传感器(12)，其中，所述第二温度传感器(12)能够检测参考温度，其中，所述评估单元(4)借助所述第一温度传感器(11)和所述第二温度传感器(12)的所检测到的温度能够测定所述耗电器(2)上即将出现的过载。14.根据权利要求12所述的装置(1)，其中，所述第一温度测量单元(18)包括第三温度传感器(13)，其中所述第二温度传感器(12)和所述第三温度传感器(13)布置在所述载体(15)的所述第二侧面(152)上，其中所述第一温度测量单元(18)的所述第一温度传感器(11)、所述第二温度传感器(12)和所述第三温度传感器(13)能够分别同时检测所述第一测量转换器(10)的温度，其中所述评估单元(4)根据所述第一温度测量单元(18)的所述所检测到的温度能够测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。15.根据权利要求13所述的装置(1)，其中，所述第一温度测量单元(18)包括第三温度传感器(13)，其中所述第二温度传感器(12)和所述第三温度传感器(13)布置在所述载体(15)的所述第二侧面(152)上，其中所述第一温度测量单元(18)的所述第一温度传感器(11)、所述第二温度传感器(12)和所述第三温度传感器(13)能够分别同时检测所述第一测量转换器(10)的温度，其中所述评估单元(4)根据所述第一温度测量单元(18)的所述所检测到的温度能够测定所述耗电器(2)上即将发生的过载。16.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述第一温度测量单元(18)包括第二温度传感器(12)和第三温度传感器(13)，其中，所述第一温度传感器(11)、所述第二温度传感器(12)和所述第三温度传感器(13)相对于所述第一测量转换器(10)布置成，使得所述第一温度传感器(11)能够检测所述第一测量转换器(10)的第一测量点上的温度、所述第二温度传感器(12)能够检测所述第一测量转换器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈·法伊尔，马丁·迈尔，克劳斯·普菲茨纳，伯恩哈德·勒施，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE