用于对电流路径进行直流电流中断的分离设备以及保护开关制造技术

本发明专利技术涉及用于对电流路径(2)进行直流电流中断的分离设备(14)，尤其是用于保护开关(8)的分离设备，分离设备具有混合开关(16)，混合开关具有引导电流的机械的接触系统(18、18′)和与其并联的半导体开关系统(20)，其中，接触系统(18、18′)具有至少一个固定不动的固定接触部(22a、22b)和至少一个运动接触部(24a、24b)，其中，运动接触部(24a、24b)布置在与驱动系统(28、28′)耦接的引导电流的接触桥(26、26′)上，接触桥在切换运动中使运动接触部(24a、24b)从断开位置运动到以接触力(Fk)抵靠在固定接触部(22a、22b)上的闭合位置中，并且其中，在接触桥(26、26′)上布置有至少一个第一磁体元件(38、38′)，第一磁体元件借助气隙(42)与固定不动的第二磁体元件(40、40′)间隔开地布置，使得在电流流过接触桥(26、26′)时，在第一磁体元件(38、38′)中引起磁场(B)，并且使得实现第一和第二磁体元件(38、38′、40、40′)的磁性吸引，其中，该吸引引起了与接触力(Fk)指向相同的磁力(Fm)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对电流路径进行直流电流中断的分离设备以及保护开关
本专利技术涉及用于对电流路径进行直流电流中断的分离设备，尤其是用于保护开关的分离设备，该分离设备具有混合开关，该混合开关具有引导电流的机械的接触系统和与接触系统并联的半导体开关系统。本专利技术还涉及具有这种分离设备的保护开关。
技术介绍
例如，为了安装、装配或维修目的以及尤其是为了一般性的人身保护，将电部件或装置与开关回路或电流回路可靠地分离是值得期待的。因此，相应的切换单元或分离设备必须能够在负载下进行中断，也就是在无需首先切断给电流回路供电的电压源的情况下进行。为了进行负载分离，可以使用性能卓越的半导体开关。然而，这些半导体开关具有的缺点是，即使在正常运行中，在半导体开关处也出现不可避免的功率损耗。此外，使用这种功率半导体开关，典型性无法确保电气分离并且因此无法确保可靠的人身保护。相比之下，如果使用机械开关(切换接触部)进行负载分离，则在完成接触部断开时，同样建立了电装置与电压源的电气分离。这种机械开关或接触系统的电接触部通常被实施为固定不动的固定接触部和能相对于该固定接触部运动的运动接触部。运动接触部在此能相对于固定接触部运动，并且能从闭合位置转移到断开位置中。这意味着，借助切换运动让运动接触部在断开位置与闭合位置之间运动，以使对接触系统或切换单元进行切换。在闭合位置中，接触系统的接触部典型地构成非常小的碰触位置，流过接触系统的通过电流在碰触位置处集中。在运行中，在此出现磁效应，尤其是出现所谓的“霍姆斥力”，该磁效应将力施加到接触部上，该力使得运动接触部与固定接触部之间的碰触式接触松脱。为了避免这种情况，这种接触系统通常具有弹簧元件，该弹簧元件以弹簧力将运动接触部挤压向固定接触部，也就是加载有沿闭合位置指向的附加的接触力或接触压力。但是，在出现故障电流或过载电流时可能会发生霍姆斥力超过接触力，由此引起了接触部意外抬起。尤其是在要切换的直流电压高于24伏(DC)时，在对有电流流过的电接触部进行分离时，经常通过如下方式出现切换电弧，即，在断开接触部后电流继续以电弧放电的形式沿电弧路段流动。由于这种切换电弧在大约50伏起的直流电压和大约1安培起的直流电流的情况下不可能自动熄灭，因此接触系统在此时可能会受损或完全被破坏。能想到所谓的混合型的分离设备，其具有混合开关。这种混合开关通常具有机械的接触系统以及与其并联的半导体开关系统。半导体开关系统在此具有至少一个功率半导体开关，该功率半导体开关在接触系统闭合时断开，也就是不导电，而在接触系统断开时，该功率半导体开关至少被暂时切换成导电。尤其地，在接通时首先激活半导体开关系统，并且在短暂的延迟之后，当通过电流稳定时，闭合接触系统。随后，停用半导体开关系统，并且让机械的接触系统接管整个电流。相应地以相反的顺序进行关断。由此，使得电弧的电流从接触系统的接触部传导或换向到半导体开关系统上，由此，使得接触系统的切换接触部之间的电弧被熄灭，或从一开始就不出现。因此，利用这种混合型的分离设备能够实现的是，在将运动接触部运动到断开位置，即机械的接触系统断开的切换过程中，至少在有限的电流范围内可以可靠地防止接触部之间的切换电弧。合适地，分离设备具有与混合开关串联布置的熔断保险丝。熔断保险丝在此确保在电流高于此电流范围时对系统提供可靠的保护。当在保护开关中使用这种分离设备时，必须确保混合开关安全地承受故障电流或过载电流，这是因为否则将无法确保让(熔断)保险丝在预定的特征曲线之内做出可靠响应。为了确保即使在考虑到老化效应的情况下保险丝也在特性曲线之内进行响应，必须由机械的接触系统可靠地高达几千安培(kA)的过电流。因此，需要将接触压力提高到几倍，这对于接触系统在标称电流范围内进行低欧姆的接触来说是必需的。为了确保保险丝安全响应，例如能够实现的是，将用于产生接触压力的一个或多个弹簧元件相应实施得超规格，从而使得接触力或接触压力在出现斥力时具有足够的余量，例如还考虑到机械振动。但是，由此将不利地提高分离设备的生产成本和所需的结构空间需求。此外，为了切换和保持接触系统需要相对较高的功率。尤其是在仅具有一个固定接触部和一个运动接触部的接触系统中能想到的是，运动接触部被实施为(导体)环。在运行中，流经环的电流产生磁场，该磁场引起磁力以支持接触力。由此能够实现对斥力的抵消。在此，该作用与通过电流流动方向无关。例如也能想到的是，以如下方式直接地或借助导板让永磁体的磁场在接触系统的区域中取向，即，使得在与电流流动过程中包围运动接触部的磁场系统协同作用中得到了对接触压力的有利的作用。在此，所引起的磁力的方向与电流流动方向有关。
技术实现思路
本专利技术的任务是，说明一种特别合适的分离设备，其用于电流路径的直流电流中断。此外，本专利技术的任务是，说明一种具有相应的分离设备的保护开关。根据本专利技术的分离设备适用于并被设立成用于电流路径的直流电流中断，尤其是用于被接到电流路径中的保护开关。尤其是混合型的分离设备具有用于电流路径的直流电流中断的混合开关。混合开关具有能切换的机械的接触系统。下文中将“机械的接触系统”理解为纯粹的机械的接触系统和机电的接触系统。在此以及下文中，“切换”尤其应被理解为将接触系统的接触部机械分离或电气分离(“断开”)和/或将接触部闭合(“闭合”)。接触系统的接触插头与混合开关的半导体开关系统并联。换句话说，混合开关具有接触系统和半导体开关系统的并联电路。半导体开关系统适宜地具有至少一个可控的功率半导体开关。接触系统具有至少一个固定不动的固定接触部和至少一个能相对于该固定接触部运动的运动接触部。运动接触部由引导电流的接触桥(切换臂)承载。接触桥在此例如由铜材料制成。接触桥与驱动系统耦接，该驱动系统使接触桥(进而是运动接触部)从断开位置运动到以接触力抵靠在固定接触部上的闭合位置中。换句话说，借助驱动系统向运动接触部加载挤压压力或接触压力，这确保了对接触部的安全贴靠。优选地，驱动系统实施有弹簧元件，其中，接触力(闭合力)作为弹簧元件的预紧力或复位力来引起。根据本专利技术，在接触桥上布置有至少一个第一磁体元件，该第一磁体元件借助气隙与固定不动的第二磁体元件隔开地布置，使得在电流流过接触桥时在第一磁体元件中引起磁场，并且使得实现第一和第二磁体元件的磁性吸引。换句话说，第一磁体元件引导由被电流流过的接触桥所产生的磁场，其中，通过第二磁体元件闭合了经过气隙的磁回路。在该吸引或磁性的相互作用的过程中，引起了与接触力指向相同的磁力(拉力)，由此提高了运动接触部在固定接触部上的有效的接触力。除了驱动系统的接触力之外，通过电流流动还在两个磁体元件之间引起了力作用，这提高了接触压力，并且因此抵消了所出现的霍姆斥力。换句话说，接触力和磁力与斥力指向相反。该力作用在此与电流流动方向无关，并且因此始终增强接触力。斥力和所引起的磁力均与流过接触系统的电流强度的平方成比例地增加。这意味着，在出现过电流或故障电流时，斥力和磁力都以相同的方式增加，从而通过磁体元件使磁力始终具有足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于对电流路径(2)进行直流电流中断的分离设备(14)，尤其是用于保护开关(8)的分离设备，所述分离设备具有混合开关(16)，所述混合开关具有引导电流的机械的接触系统(18、18‘)和与所述接触系统并联的半导体开关系统(20)，/n-其中，所述接触系统(18、18‘)具有至少一个固定不动的固定接触部(22a、22b)和至少一个运动接触部(24a、24b)，/n-其中，所述运动接触部(24a、24b)布置在与驱动系统(28、28‘)耦接的引导电流的接触桥(26、26‘)上，所述接触桥在切换运动中使所述运动接触部(24a、24b)从断开位置运动到以接触力(Fk)抵靠在所述固定接触部(22a、22b)上的闭合位置中，/n-其中，在所述接触桥(26、26‘)上布置有至少一个第一磁体元件(38、38‘)，所述第一磁体元件借助气隙(42)与固定不动的第二磁体元件(40、40‘)间隔开地布置，使得在电流流过所述接触桥(26、26‘)时在所述第一磁体元件(38、38‘)中引起磁场(B)并实现第一和第二磁体元件(38、38‘、40、40‘)的磁性的吸引，其中，所述吸引引起了与所述接触力(Fk)指向相同的磁力(Fm)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180523 DE 102018208119.01.用于对电流路径(2)进行直流电流中断的分离设备(14)，尤其是用于保护开关(8)的分离设备，所述分离设备具有混合开关(16)，所述混合开关具有引导电流的机械的接触系统(18、18‘)和与所述接触系统并联的半导体开关系统(20)，
-其中，所述接触系统(18、18‘)具有至少一个固定不动的固定接触部(22a、22b)和至少一个运动接触部(24a、24b)，
-其中，所述运动接触部(24a、24b)布置在与驱动系统(28、28‘)耦接的引导电流的接触桥(26、26‘)上，所述接触桥在切换运动中使所述运动接触部(24a、24b)从断开位置运动到以接触力(Fk)抵靠在所述固定接触部(22a、22b)上的闭合位置中，
-其中，在所述接触桥(26、26‘)上布置有至少一个第一磁体元件(38、38‘)，所述第一磁体元件借助气隙(42)与固定不动的第二磁体元件(40、40‘)间隔开地布置，使得在电流流过所述接触桥(26、26‘)时在所述第一磁体元件(38、38‘)中引起磁场(B)并实现第一和第二磁体元件(38、38‘、40、40‘)的磁性的吸引，其中，所述吸引引起了与所述接触力(Fk)指向相同的磁力(Fm)。


2.根据权利要求1所述的分离设备(14)，
其特征在于，
所述机械的接触系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·恩格瓦尔德，
申请(专利权)人：埃伦贝格尔及珀恩斯根有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE