断路器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在超过电流边界值或/和电流‑时间段边界值的情况下中断电路的断路器，具有能量转换器，该能量转换器在初级侧与电路连接并且在次级侧为断路器的至少一个控制单元提供能量供应。在能量转换器的次级侧输出端与断路器的控制单元之间连接扼流圈。

Circuit breaker

The invention relates to a circuit breaker for interrupting a circuit when the current boundary value or / and the current \u2011 time period boundary value are exceeded, which has an energy converter connected with the circuit on the primary side and providing energy supply for at least one control unit of the circuit breaker on the secondary side. A choke is connected between the output end of the secondary side of the energy converter and the control unit of the circuit breaker.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】断路器
本专利技术涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的断路器。
技术介绍
断路器是一种保护设备，其功能与保险装置类似。断路器监视借助导体流经该断路器的电流，并且当超过保护参数、诸如电流边界值或电流-时间段边界值(即，当存在针对一定的时间段的电流值)时，中断到能量汇点或耗电器的电流或能量流，这被称为触发。中断例如通过断开断路器的触点来实现。特别是对于低压电路或低压电网，依据电路中所规定的电流大小，存在不同类型的断路器。在本专利技术的意义上，断路器尤其是指如其在低压设备中针对63至6300安培的电流使用的开关。更具体地，封闭式断路器用于63至1600安培的电流、特别是125至630或1200安培的电流。敞开式断路器特别地用于630至6300安培的电流、更具体地1200至6300安培的电流。敞开式断路器也被称为空气断路器，简称ACB，并且封闭式断路器也被称为塑壳断路器或紧凑型断路器，简称MCCB。低压尤其是指直至1000伏的交流电压或1500伏的直流电压的电压。在本专利技术的意义上，断路器尤其是指具有控制单元(例如电子触发单元，也称为电子脱扣器(ElectronicTripUnit)，简称ETU)的断路器。控制单元监视由传感器(例如罗戈夫斯基线圈)所测量的电流的大小，或者附加地以类似的方式监视电路的电压或/和其他参数的大小，并引起电路中断。对于控制单元的运行需要电能，电能可以通过能量转换器(例如变压器)提供。该能量转换器在初级侧与待保护的电路连接并且在次级侧与控制单元连接。在电流过“高”的情况下，断路器根据其保护参数或响应值来中断电路。保护参数或响应值基本上是电流的大小或/和电流和时间的大小，在持续“高”的电流的情况下在该时间之后应当进行电路的中断。与保险装置不同，这些保护参数或响应值在断路器的情况下是可调节的，例如借助控制单元(例如电子触发单元)。能量转换器用于断路器的所谓的自能量供应。该能量转换器基于磁性耦合功率传输原理，由此可以将能量提供给控制单元(例如电子触发单元)。在此，电路的导体通常形成能量转换器的初级侧。即，电气导体例如是能量转换器的初级线圈。这些转换器中的问题在于高的初级电流，其导致对应的高的次级电流(变压器原理)。这种高的初级电流尤其是在高的负载电流或短路电流的情况下发生。其结果是，超过了电流转换器的视在功率。由此，能量转换器达到磁饱和状态。电流转换器的视在功率随初级电流幅度和电网频率而线性增加。由此导致对于满足控制单元或ETU的次级侧的功率要求所必需的最小的初级电流。该最小的初级电流由应用的要求来规定，并且由此得到能量转换器或电流转换器中的铁磁芯的磁性尺寸(特别是材料选择以及磁性的芯长度和横截面)。基本上，对于磁性工作点B，产生了最小的磁性横截面A，该磁性工作点B在电网频率f下从所需的次级电压U得出。这由已知的变压器方程来描述：U＝4.4*N2*□A*B*f次级电流I2通过相对于初级电流I1的匝数比N2得出，其中从初级电流中减去为了产生磁通量所需的磁化电流Iμ。I2＝(I1-Iμ)/N2两个次级参量的乘积定义了电流转换器的视在功率。如果该视在功率小于布置在次级侧上的功率消耗，则磁芯达到饱和，因为磁通密度受到芯材料的限制。在最小的初级电流之上，视在功率通过初级电流幅度以驱动的方式上升。但是，针对所有的运行条件，电子器件的功率消耗在很大程度上保持恒定，并且由此导致电源(能量转换器或电流转换器)与汇点(控制单元或ETU)之间出现上述失配。多余的功率在输入电压调节器和/或在次级绕组中被转换为热量。该热量必须被引出，否则在控制单元和/或在能量转换器中会产生严重的自热。目前在断路器的情况下使用能量转换器(例如电流转换器)，该能量转换器直至所定义的初级电流的大约200％都在线性区域中工作。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，改进开头提到的类型的断路器，特别是降低视在功率或发热。对于从权利要求1的前序部分出发的断路器，该技术问题通过权利要求1的特征性特征以及通过根据权利要求17的用于断路器的扼流圈来解决。根据本专利技术规定了扼流圈，其必要时以有利的设计方案可以设置在断路器的能量转换器和控制单元之间。能量转换器或变压器的视在功率通过初级电流确定。能量转换器或变压器在次级侧在电流与电压之间没有固定的相位关系的情况下工作。因此，提取有功功率也并非强制必须。如果附加地串联接入电抗，则可以通过该阻抗处的无功功率来补偿变压器的视在功率。为此目的，在能量转换器与控制单元(ETU)之间接入了扼流圈。在从属权利要求中说明了有利的设计方案。在本专利技术的一种有利的设计方案中，电路的导体形成能量转换器的初级侧。这具有特别的优点，即，特别地对于初级侧直接由导体形成的能量转换器，实现了对视在功率的有效降低。在本专利技术的一种有利的设计方案中，以距能量转换器的第一空间距离布置扼流圈，特别地，能量转换器的芯和扼流圈的芯在磁场和电场方面被最大程度地绝缘。这具有特别的优点，即，避免了在两个芯的接触面的区域中的涡流损耗，由此减少了热的问题。在本专利技术的一种有利的设计方案中，扼流圈特别地相对于初级导体水平地布置。水平地布置尤其是指这样一种布置，在该布置中由扼流圈芯包围的平面、特别是扼流圈芯的最大尺寸的平面与初级导体或引导电流的导体轨道平行地布置。这具有特别的优点，即，包围初级导体的磁场均匀地作用在扼流圈芯上，从而使初级导体场对扼流圈的寄生影响最小。在本专利技术的一种有利的设计方案中，扼流圈具有磁粉芯、尤其是以封闭式的形式的磁粉芯。这具有特别的优点，即，通过分布在芯材料中的气隙降低了扼流圈芯的磁导率，从而使芯的磁饱和转移到高的次级电流。在本专利技术的一种有利的设计方案中，粉芯具有Fe、Fe/Ni合金或铁氧体。这具有特别的优点，即，能够实现特别便宜和容易获得的解决方案，因为这些材料便宜并且好获得。在本专利技术的一种有利的设计方案中，粉芯是环形芯、以两次实施或具有端接I形连接芯的U形或E形的半芯。这具有特别的优点，即，可以根据设备中的现有的结构空间来最佳地选择结构形式。在本专利技术的一种有利的设计方案中，扼流圈具有由高磁导率材料构成的磁芯，例如具有气隙。这具有特别的优点，即，可以通过磁性的芯长度与气隙宽度的比值非常精确地设置磁导率。由此，该设计方案中的扼流圈电感在很大程度上保持恒定，直至达到磁饱和为止。在本专利技术的一种有利的设计方案中，高磁导率材料具有铁氧体、纳米晶带或电片。这具有特别的优点，即，较高频率下的磁芯损耗低。在本专利技术的一种有利的设计方案中，能量转换器的次级侧输出端与低通滤波器连接，该低通滤波器的输出端经由扼流圈与控制单元连接。这具有特别的优点，即，减少或避免了由于电流谐波而引起的高的磁化反转损耗。低通滤波器为所有高于滤波器频率的、被衰减的电流分量形成低阻抗的电气旁路。在本专利技术的一种有利的设计方案中，低通滤波器具有电容器。这具有特别的优点，即，提供了低通滤波器的特别简单的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在超过电流边界值或/和电流-时间段边界值的情况下中断电路的断路器，具有能量转换器，所述能量转换器在初级侧与电路连接并且在次级侧为断路器的至少一个控制单元提供能量供应，/n其特征在于，/n在能量转换器的次级侧输出端与断路器的控制单元之间连接扼流圈。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 DE 102017205003.91.一种用于在超过电流边界值或/和电流-时间段边界值的情况下中断电路的断路器，具有能量转换器，所述能量转换器在初级侧与电路连接并且在次级侧为断路器的至少一个控制单元提供能量供应，
其特征在于，
在能量转换器的次级侧输出端与断路器的控制单元之间连接扼流圈。


2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，电路的导体形成能量转换器的初级侧。


3.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，以距所述能量转换器的第一空间距离布置所述扼流圈。


4.根据权利要求1、2或3所述的断路器，其特征在于，所述扼流圈相对于初级导体水平地布置。


5.根据权利要求1、2、3或4所述的断路器，其特征在于，所述扼流圈具有磁粉芯。


6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述磁粉芯是封闭式的。


7.根据权利要求5或6所述的断路器，其特征在于，所述粉芯具有Fe、Fe/Ni合金或铁氧体。


8.根据权利要求5、6或7所述的断路器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A克劳斯，M斯特勒，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE