用于监视相对于预定电流阈值的主导体的电流的设备以及相关的脱扣组件和切换设备制造技术

一种用于监视相对于预定电流阈值在主导体中的电流的设备，包括：可关联到所述主导体并包括固定部分和可以围绕旋转轴旋转的元件的磁路；操作地连接到所述旋转元件以用于将它保持在第一位置的至少一个弹簧，所述弹簧沿着线性轴可弹性地变形；以及操作地关联到所述磁路的感测装置。磁路被以这样的方式配置，使得当所述主导体中的所述电流超出所述预定电流阈值时，所述旋转元件从所述第一位置旋转到第二位置，以便至少减少所述旋转元件和所述固定部分之间的一个或多个空气间隙，并使弹簧从第一长度伸长到第二长度。感测装置被配置成用于生成由所述旋转元件从所述第一位置到所述第二位置的旋转导致的输出电气信号。所述至少一个弹簧操作地连接到旋转元件，以这样的方式使得在所述旋转元件从所述第一位置到所述第二位置的旋转期间，所述至少一个弹簧朝向所述旋转轴倾斜，移动到所述旋转元件的横切于所述旋转轴的表面上方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于监视相对于预定电流阈值主导体的电流的设备，特别是针对直流电或具有低频率的交变电流的应用。进一步，本专利技术涉及使用这样的电流监视设备的脱扣组件和切换设备。
技术介绍
一般而言，已知类型的电流互感器被用于监视在主导体中流动的交变电流；这些互感器具有围绕主导体的固定铁磁芯，以及围绕芯的一部分卷绕的次级绕组。当电流在主导体中流动时，在芯中生成的磁通量导致在次级绕组中的电气信号。此已知类型的互感器可以用于电气切换设备，通常用在断路器、切断器以及接触器中。例如，构思了一种断路器，用于防止其中安装了该断路器的电路发生过电流故障状况，诸如由于过载或短路所导致的电流状况。为了执行此保护性的功能，断路器包括一个或多个接触部以及脱扣单元，这些接触部可与对应的固定接触部分离以用于中断流动的电流，脱扣单元诸如电子继电器，用于当检测到故障过电流状况时引起接触部的分离。上文所公开的已知类型的电流互感器可以与用于感测过电流故障状况的脱扣单元相关联。进一步，在次级绕组的末端生成的电气信号也可以用于给脱扣单元供电。上文所公开的已知电流互感器不适用于监视直流电或适当地监视具有非常低频率(例如，小于10Hz)的交变电流。进一步，在这些情况下，次级绕组将不会生成适用于给脱扣单元供电的电气信号。美国专利No.6,034,858公开了一种电流监视设备，该电流监视设备适用于感测在主导体中流动的电流何时超出预定电流阈值，甚至在直流电或具有低频率的交变电流的情况下。此已知电流监视设备包括：-可关联到主导体的磁路，具有固定部分和相对于固定部分可移动的元件；以及-围绕磁路的对应的部分卷绕的次级绕组。在此监视设备的一个实施例中，可移动元件是可以绕主轴枢轴旋转的叶片(blade)。叶片通过弹簧被保持在静止位置，并且在固定部分和被保持在静止位置中的叶片之间存在至少一个空气间隙。磁路被以这样的方式配置，使得叶片远离静止位置地旋转，以便当主导体中的电流超出预定电流阈值时，减小与固定部分的空气间隙。叶片的旋转导致在次级绕组中生成电气信号。在伸长状态下的保持弹簧针对叶片的旋转施加抵抗性转矩，用于较小空气间隙。由于在伸长状态下的弹簧施加的弹力的增大，因此可能减慢或者甚至停止期望的叶片的旋转的抵抗性转矩存在增大的趋势。进一步，由于用于旋转叶片的机械功依赖于叶片旋转结束时的转矩值，因此，抵抗性转矩的增大降低了在磁路中发生的用于在次级绕组中生成输出电气信号的能量转移的效率。根据以上，仍然存在对属于现有技术的解决方案进行进一步改进的理由和期望。这样的期望通过一种用于监视相对于预定电流阈值主导体中的电流的设备来满足，该设备包括：-可关联到所述主导体并包括固定部分和可以绕旋转轴旋转的元件的磁路；-操作地连接到所述旋转元件以用于将旋转元件保持在第一位置的至少一个弹簧，所述弹簧沿着线性轴可弹性地变形；以及-操作地与所述磁路相关联的感测装置。磁路被以这样的方式配置，使得当所述主导体中的电流超出预定电流阈值时，所述旋转元件从所述第一位置旋转到第二位置，以便至少减小所述旋转元件和所述固定部分之间的一个或多个空气间隙并且使弹簧沿着线性轴从第一长度伸长为第二长度。感测装置被配置成生成由所述旋转元件从所述第一位置到所述第二位置的旋转导致的输出电气信号。至少一个弹簧以这种方式操作地连接到旋转元件，使得在所述旋转元件从所述第一位置到所述第二位置的所述旋转期间弹簧朝向所述旋转轴倾斜，移动到所述旋转元件的横切于所述旋转轴的表面上方。本公开的另一方面是提供用于电气切换设备的脱扣组件，包括用于致动所述切换设备的至少一个脱扣单元以及如由所附权利要求限定并在下面的描述中公开的监视设备的设备；这样的设备操作地与所述至少一个脱扣单元相关联。本公开的另一方面是提供切换设备，该切换设备包括如由所附权利要求限定并在下面的描述中所公开的监视设备和脱扣组件的至少一个设备和/或至少一个脱扣组件。附图说明借助根据本公开的电流监视设备的某些优选但非排他的实施例的描述，进一步的特性和优点将变得更加显而易见，这些仅仅通过非限制性示例的方式借助于附图被示出，其中：图1是根据本公开的电流监视设备的透视图；图2示出了图1的电流监视设备，其中，其外壳的一部分被移除以示出一些内部部件；图3示出了以相对于图2的不同的视角来看的图1的电流监视设备的一些内部部件；图4-7是图1的电流监视设备的一些内部部件的平面图，这样的内部部件至少包括旋转元件和相关联的弹簧；图8是与图4和5中所示出的旋转元件以及相关联的弹簧相关的示意图；图9是与图6和7中所示出的旋转元件以及相关联的弹簧相关的示意图；图10是示出了由图4和5中所示出的弹簧对旋转状态下的相关联的元件施加的抵抗性转矩的第一模拟，以及由图6和7中所示出的弹簧对旋转状态下的相关联的元件施加的抵抗性转矩的第二模拟；图11是包括根据本公开的电流监视设备的脱扣组件的示意性框图表示；以及图12示出了根据本公开的在安装到断路器的极的阶段中图1的电流监视设备。具体实施方式应该指出的是，在随后的详细描述中，无论从结构和/或功能的角度来看，相同的或类似的部件具有相同的附图标记，而不考虑在本公开的不同的实施例中是否示出了它们；还应注意，为了清楚地并简明地描述本公开，附图可能不一定按比例绘制，并且本公开的某些特征可能在某种程度上以示意形式被示出。进一步，当引用作为整体的任何部件、或引用一个部件的任何部分、或引用部件的全部组合、或者甚至引用部件的一种组合的任何部分的时候在本文中使用术语“适用”或“布置”或“配置”或“改变形状”时，必须理解，它指代并相应地包含这样的术语引用的相关的部件或其部分的结构、和/或配置和/或形式和/或定位，或者部件或者其部分的组合。最后，在下文中使用的术语“横切于”或“横切地”包含非平行于元件的方向或它相关的方向，并且垂直必须被视为横切方向的特定情况。本专利技术涉及用于监视相对于预定电流阈值主导体5中的电流的设备，该设备在附图中用数字附图标记1整体地表示，并且在下文中，为简单起见，表示为“监视设备1”。监视设备1包括可关联到要被监视的主导体5的磁路(在附图中，用数字附图标记2整体地表示)。根据图1中所示出的示例性实施例，监视设备1包括由绝缘材料制成的用于封装磁路2的外壳100；优选地，通过操作地将第一绝缘壳体101和第二绝缘壳体102彼此耦接来实现外壳100。磁路2包括固定部分10和可以绕旋转轴50相对于固定部分10旋转的元件20。固定部分10和旋转元件20由铁磁材料制成；优选地，它们由层叠的铁磁片制成。参考附图，根据本专利技术的监视设备1进一步包括沿着线性轴35可弹性地变形的至少一个弹簧30。此弹簧30操作地连接到旋转元件20，用于将它保持在第一位置，在那里，在固定部分10和旋转元件20之间存在至少一个空气间隙3。换言之，弹簧30以这种方式操作地连接到旋转元件20，以便当弹簧30通过旋转元件20远离第一位置的旋转被弹性地变形时，弹簧30施加用于导致旋转元件20返回到第一位置的弹力。弹簧30的线性轴35和第一位置中的旋转元件20的旋转轴50相隔第一最小距离D1(例如，在图8和9中所描绘的)。磁路2被以这样的方式配置，以便当主导体5中的电流超出预定电流阈值时，旋转元件20从第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视相对于预定电流阈值在主导体(5)中的电流的设备(1)，所述设备(1)包括：‑可关联到所述主导体(5)并包括固定部分(10)和能够围绕旋转轴(50)旋转的元件(20)的磁路(2)；‑操作地连接到所述旋转元件(20)以用于将所述旋转元件保持在第一位置的至少一个弹簧(30)，所述弹簧(30)沿着线性轴(35)可弹性地变形；以及‑操作地关联到所述磁路(2)的感测装置(60，70)；其中：‑所述磁路(2)被以这样的方式配置，使得当所述主导体(5)中的电流超出所述预定电流阈值时，所述旋转元件(20)从所述第一位置旋转到第二位置，以便至少减小所述旋转元件(20)和所述固定部分(10)之间的一个或多个空气间隙(3)，并沿着所述线性轴(35)使所述弹簧(30)从第一长度(XI)伸长到第二长度(XF)；以及‑所述感测装置(60，70)被配置成用于生成由所述旋转元件(20)的从所述第一位置到所述第二位置的所述旋转导致的输出电气信号(61，62)；其特征在于，所述至少一个弹簧(30)操作地连接到所述旋转元件(20)，以这样的方式使得在所述旋转元件(20)从所述第一位置到所述第二位置的所述旋转期间，所述弹簧(30)朝向所述旋转轴(50)倾斜，移动到所述旋转元件(20)的横切于所述旋转轴(50)的表面(21)上方。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监视相对于预定电流阈值在主导体(5)中的电流的设备(1)，所述设备(1)包括：-可关联到所述主导体(5)并包括固定部分(10)和能够围绕旋转轴(50)旋转的元件(20)的磁路(2)；-操作地连接到所述旋转元件(20)以用于将所述旋转元件保持在第一位置的至少一个弹簧(30)，所述弹簧(30)沿着线性轴(35)可弹性地变形；以及-操作地关联到所述磁路(2)的感测装置(60，70)；其中：-所述磁路(2)被以这样的方式配置，使得当所述主导体(5)中的电流超出所述预定电流阈值时，所述旋转元件(20)从所述第一位置旋转到第二位置，以便至少减小所述旋转元件(20)和所述固定部分(10)之间的一个或多个空气间隙(3)，并沿着所述线性轴(35)使所述弹簧(30)从第一长度(XI)伸长到第二长度(XF)；以及-所述感测装置(60，70)被配置成用于生成由所述旋转元件(20)的从所述第一位置到所述第二位置的所述旋转导致的输出电气信号(61，62)；其特征在于，所述至少一个弹簧(30)操作地连接到所述旋转元件(20)，以这样的方式使得在所述旋转元件(20)从所述第一位置到所述第二位置的所述旋转期间，所述弹簧(30)朝向所述旋转轴(50)倾斜，移动到所述旋转元件(20)的横切于所述旋转轴(50)的表面(21)上方。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，当所述旋转元件(20)位于所述第一位置时，所述线性轴(35)和所述旋转轴(50)相隔第一最小距离(D1)，而当所述旋转元件(20)位于所述第二位置时，所述线性轴(35)和所述旋转轴(50)相隔第二最小距离(D2)，并且其中所述弹簧(30)的所述倾斜是这样的，使得所述第二最小距离(D2)等于或小于所述第一最小距离(D1)乘以所述第一长度(XI)与所述第二长度(XF)的比率。3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备(1)，其中，所述旋转元件(20)包括：-相对于所述旋转轴(50)彼此相对的第一表面(22)和第二表面(23)，并且当所述旋转元件(20)位于所述第二位置时，所述第一表面(22)和所述第二表面(23)中的每一个被适配为面向所述固定部分(10)的对应的表面(17，18)；以及-在所述第一表面和第二表面(22，23)之间的至少一个阶梯部分(25，26)。4.根据所述前面的权利要求中的一项或多项所述的设备(1)，其中，所述感测装置(60，70)包括围绕所述磁路(2)的对应的部分(12，13)卷绕的至少一个绕组(60)。5.根据权利要求4所述的设备(1)，其中：-所述固定部分(10)包括用于围绕所述主导体(5)的芯(11)；-所述磁路(2)包括布置在所述芯(11)的对应的分流部分(13)的前面的支路(12)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·多列尔，T·埃斯卡拉达卡萨斯，S·托斯卡尼，
申请(专利权)人：ABB股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT