保护开关装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种保护开关装置(SG)，其具有：用于低压交流电路的导体的电网侧接头(L1，N1)和负载侧接头(L2，N2)；与电网侧接头(L1，N1)连接的机械分离触点系统(MK)，其用于电流中断低压电路，该机械分离触点系统另一方面与电子中断单元(EU)连接，该电子中断单元通过基于半导体的开关元件具有用于中断的开关元件的高欧姆状态和用于低压电路中的电流流动的开关元件的低欧姆状态，其中电子中断单元(EU)另一方面与负载侧接头(L2，N2)连接。机械分离触点系统(MK)可手动致动，使得机械分离触点系统(MK)的触点可以手动地接通以用于电流流动并且手动地断开以用于低压电路中的中断。测量机械分离触点系统(MK)与电子中断单元(EU)之间的导体(L，N)之间的电压的大小，并且在单极中断的机械分离触点系统(MK)的情况下，在10至50伏特的电压下降的情况下，或者在双极中断的机械分离触点系统(MK)的情况下，在20至100伏特的电压下降的情况下，识别出机械分离触点系统(MK)的致动。统(MK)的致动。统(MK)的致动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护开关装置及方法


[0001]本专利技术涉及如下
：一种具有电子中断单元的用于低压电路的保护开关装置和一种用于具有电子中断单元的用于低压电路的保护开关装置的方法。

技术介绍

[0002]低压是指交流电压最高1000伏特或直流电压最高1500伏特的电压。低压特别是指大于小电压的电压，小电压的值为交流电压50伏特或直流电压120伏特。
[0003]低压电路或低压电网或低压设备是指额定电流或标称电流最大125安培、更具体地说最大63安培的电路。低压电路特别是指额定电流或标称电流最大50安培、40安培、32安培、25安培、16安培或10安培的电路。提到的电流值特别是表示额定、标称和/或关断电流，即在正常情况下通过电路最大引导的电流，或电路通常例如通过保护装置、诸如保护开关装置、线路保护开关或断路器中断的最大电流。
[0004]线路保护开关是一种从很久前就已知的过流保护装置，其在电气安装技术中应用在低压电路中。其保护线路免受由过高电流和/或短路引起的发热而造成的损坏。线路保护开关能够在过载和/或短路的情况下自动关断电路。线路保护开关是一种不会自动复位的保险丝元件。
[0005]相对于线路保护开关，断路器设置用于大于125A的电流，在某些情况下也从63安培开始。因此，线路保护开关具有更简单、更精致的设计。线路保护开关通常具有固定在所谓的帽轨(支承轨道，DIN导轨，TH35)上的固定可能性。
[0006]线路保护开关被机电地构造。在壳体中，它们具有机械开关触点或者工作电流触发器，以用于中断(触发)电流。通常，双金属保护元件或者双金属元件用于在长时间过电流(过电流保护)或者在热过载(过载保护)的情况下触发(中断)。具有线圈的电磁触发器用于在超过过电流界限值时或者在短路(短路保护)的情况下用于短时间的触发。设置一个或多个灭弧室或用于灭弧的设备。此外，设置用于待保护的电路的导体的连接元件。
[0007]具有电子中断单元的保护开关装置是相对较新的发展。它们具有基于半导体的电子中断单元。也就是说，低压电路的电流流动通过半导体器件或半导体开关引导，该半导体器件或半导体开关可以中断电流流动或者导电地接通。此外，具有电子中断单元的保护开关装置通常具有机械分离触点系统，特别是具有根据低压电路的相关标准的分离特性，其中，机械分离触点系统的触点与电子中断单元串联连接，即，待保护的低压电路的电流通过机械分离触点系统以及通过电子中断单元引导。
[0008]这种分离触点系统通常具有灭弧系统，利用该灭弧系统可以将在开关时产生的电弧(开关电弧)熄灭或减少。
[0009]本专利技术涉及低压交流电路，具有交流电压，通常具有频率为f的、取决于时间的正弦交流电压。交流电压的瞬时电压值u(t)的时间依赖关系通过如下等式来描述：
[0010]u(t)＝U*sin(2π*f*t)。
[0011]其中：
[0012]u(t)＝时间t处的瞬时电压值
[0013]U＝电压的幅值(最大值)
[0014]谐波交流电压可以通过指针的旋转来表示，指针的长度相应于电压的幅值(U)。在此，瞬时偏转是指针在坐标系上的投影。振荡周期对应于指针的一整圈，其全角为2π(2pi)或者360
°
。角频率是这个旋转指针的相位角的变化率。谐波振荡的角频率始终是其频率的2π倍，即：
[0015]ω＝2π*f＝2π/T＝交流电压的角频率(T＝振荡的周期持续时间)
[0016]通常，角频率(ω)的说明比频率(f)更优选，因为由于三角函数的出现许多振动理论公式可以借助角频率更紧凑地表示，三角函数的周期根据定义为2π：
[0017]u(t)＝U*sin(ωt)
[0018]在时间上不恒定的角频率的情况下，也使用术语瞬时角频率。
[0019]在正弦的、尤其是时间恒定的交流电压的情况下，根据角速度ω和时间t的、取决于时间的值对应于取决于时间的角度该角度也被称为相位角也就是说，相位角周期性地穿过0
…
2π或者0
°…
360
°
的范围。也就是说，相位角周期性地呈现0和2π或者0
°
和360
°
之间的值之间的值或者由于周期性；缩写为：或者
[0020]因此，以瞬时电压值u(t)表示在时间点t的电压的瞬时值，即在正弦(周期性的)交流电压的情况下指的是关于相位角的电压的值(或者相应的周期)。

技术实现思路

[0021]本专利技术要解决的技术问题是，改进开头所述类型的保护开关装置，特别是能够实现对机械分离触点系统的开关动作的(替换的)识别。更特别地，能够实现减少由开关电弧引起的触点烧损或者在时间上缩短开关电弧。
[0022]上述技术问题通过具有权利要求1的特征的保护开关装置以及通过根据权利要求14的方法来解决。
[0023]根据本专利技术提供了一种用于保护低压电路、特别是低压交流电路的保护开关装置，其具有：
[0024]‑
壳体，该壳体具有用于低压交流电路的(至少两个)导体的电网侧接头和负载侧接头，
[0025]‑
与(两个)电网侧接头连接的机械分离触点系统，其用于电流地中断低压电路，该机械分离触点系统另一方面与电子中断单元连接，该电子中断单元通过基于半导体的开关元件具有用于中断的开关元件的高欧姆状态和用于低压电路中的电流流动的开关元件的低欧姆状态，
[0026]其中，电子中断单元另一方面与(两个)负载侧接头连接，
[0027]‑
电压传感器，该电压传感器布置在机械分离触点系统与电子中断单元之间，用于确定低压电路的在那里的电压的大小，
[0028]‑
机械分离触点系统能够手动地致动，从而机械分离触点系统的触点能够手动地接通以用于电流流动并且能够手动地断开以用于低压电路中的中断，
[0029]‑
控制单元，该控制单元与电压传感器和电子中断单元连接。
[0030]根据本专利技术，保护开关装置被设计为，使得确定电压的大小，并且
[0031]‑
在单极中断的机械分离触点系统的情况下(例如低压电路的两个导体的仅一个导体中断)，在10至50伏特的电压下降的情况下，或者
[0032]‑
在双极中断的机械分离触点系统的情况下(例如低压电路的两个导体的两个导体中断)，在20至100伏特的电压下降的情况下，识别出机械分离触点系统的断开。
[0033]此外，在小于10伏特的电压下降的情况下，同样可以识别出机械分离触点系统的断开。
[0034]因此，根据本专利技术有利地可以实现与机械分离触点系统、即与其机械部件无关地识别其断开(致动)，其中在低压电路中仅使用一个电压测量。有利地，应该使用非常快速的电压测量。
[0035]本专利技术的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
[0036]在本专利技术的有利的设计方案中，将电压的(瞬时的)大小与(瞬时的)下阈值进行比较。(瞬时的)下阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于保护低压电路的保护开关装置(SG)，具有：
‑
壳体(GEH)，所述壳体具有用于低压交流电路的导体的电网侧接头(L1，N1)和负载侧接头(L2，N2)，
‑
机械分离触点系统(MK)，所述机械分离触点系统与所述电网侧接头(L1，N1)连接并且用于电流地中断所述低压电路，所述机械分离触点系统另一方面与电子中断单元(EU)连接，所述电子中断单元通过基于半导体的开关元件具有用于中断的开关元件的高欧姆状态和用于所述低压电路中的电流流动的开关元件的低欧姆状态，其中，所述电子中断单元(EU)另一方面与所述负载侧接头(L2，N2)连接，
‑
电压传感器(SU)，所述电压传感器布置在机械分离触点系统(MK)和电子中断单元(EU)之间，用于确定所述低压电路的那里的电压的大小，
‑
所述机械分离触点系统(MK)能够手动地致动，从而所述机械分离触点系统(MK)的触点能够手动地接通以用于电流流动并且能够手动地断开以用于所述低压电路中的中断，
‑
控制单元(SE)，所述控制单元(SE)与所述电压传感器(SU)和所述电子中断单元(EU)连接，所述保护开关装置(SG)被设计为，使得确定所述电压的大小并且
‑
在单极中断的机械分离触点系统(MK)的情况下，在10至50伏特的电压下降的情况下，或者
‑
在双极中断的机械分离触点系统(MK)的情况下，在20至100伏特的电压下降的情况下，或者
‑
在小于10伏特的电压下降的情况下，识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开。2.根据权利要求1所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，将所述电压(DU)的大小与瞬时的下阈值(SWU_low)进行比较，其中，所述瞬时的下阈值(SWU_low)由所述电压的瞬时期望值(UE)的绝对值乘以比例因数、特别是0.85至1并减去固定电压值形成，所述固定电压值在单极中断的机械分离触点系统(MK)情况下特别是10至50伏特，或者在双极中断的机械分离触点系统(MK)的情况下特别是20至100伏特，使得在低于所述瞬时的下阈值(SWU_low)的情况下，识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开。3.根据权利要求1或2所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，将所述电压(DU)的大小与瞬时的上阈值(SWU_high)进行比较，其中，所述瞬时的上阈值(SWU_high)由所述电压的瞬时期望值(UE)的绝对值除以比例因数、特别是0.85至1并且加上固定电压值、特别是10至100伏特形成，所述固定电压值与所述机械分离触点系统(MK)的极数无关，使得在超过所述瞬时的上阈值(SWU_high)的情况下，识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开。4.根据前述权利要求中任一项所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，在识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开时，所述电子中断单元(EU)的基于半导体的开关元件，特别是在第一时间段内、特别是小于100μs、更特别地小于50μs或10μs，变换到高阻抗状态，以避免由开关电弧引起的触点烧损或在时间上减少所述机械分离触点系统的开关电弧持续时间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，所述保护开关装置(SG)具有通信单元，使得在识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开时，通过所述通信单元输出至少一个信息。6.根据前述权利要求中任一项所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，所述保护开关装置(SG)具有显示单元，使得在识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开时，通过所述显示单元显示信息。7.根据前述权利要求中任一项所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，所述保护开关装置(SG)具有存储器，使得在识别出所述机械分离触点系统(MK)的断开时，将信息存储在所述存储器中。8.根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M坦豪泽，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：