保护开关装置和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，其中机械分离触点单元(MK)与电子中断单元(EU)串联连接，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护开关装置和方法


[0001]本专利技术涉及具有电子中断单元的用于低压电路的保护开关装置的
以及一种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]低压是指交流电压高达1000伏或直流电压高达1500伏的电压。低压特别是指大于小电压的电压，小电压的值为50伏交流电压或120伏直流电压。
[0003]低压电路或低压电网或低压系统是指额定电流或标称电流直至125安培、更特别是直至63安培的电路。低压电路特别是指额定电流或标称电流直至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指额定电流、标称电流或/和关断电流、即在正常情况下引导通过电路的最大电流，或者电路通常中断的电流，例如通过保护装置、诸如保护开关装置或线路保护开关或断路器中断的电流。
[0004]线路保护开关是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。线路保护开关保护线路免受由电流过高和/或短路引起的发热而造成的损坏。线路保护开关可以在过载和/或短路的情况下自动关断电路。线路保护开关是一种非自动复位的保险丝元件。与线路保护开关不同的是，断路器的电流被设置为大于125安培，在某些情况下也从63安培开始。因此，线路保护开关的结构更简单并且更精致。线路保护开关通常具有用于如下固定可能性，即固定在所谓的顶帽式导轨(支承导轨，DIN导轨，TH35)上。
[0005]线路保护开关采用机电结构。在壳体中，它们具有用于中断(触发)电流的机械开关触点或工作电流触发器。通常，双金属保护元件或双金属元件用于在长时间过流(过流保护)或热过载(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流界限值或在发生短路(短路保护)的情况下短时间地触发。设置一个或多个灭弧室或用于灭弧的装置。此外，设置用于要保护的电路的导体的连接元件。
[0006]具有电子中断单元的保护开关装置是相对较新的发展。保护开关装置具有基于半导体的电子中断单元。也就是说，低压电路的电流引导通过半导体器件或半导体开关，该半导体器件或半导体开关可以中断电流或切换为导电。具有电子中断单元的保护开关装置还通常具有机械分离触点系统，其特别是根据低压电路的相关标准具有分离特性，其中机械分离触点系统的触点串联连接到电子中断单元，即要保护的低压电路的电流既引导通过机械分离触点系统又引导通过电子中断单元。
[0007]在基于半导体的保护开关装置或者固态断路器(Solid State Circuit Breaker，缩写SSCB)中，开关能量不需要像机械开关装置那样转化为电弧，而是借助附加的电路、能量吸收器转化为热。关断能量在此包括存储在电路中的能量，即存储在电网阻抗、线路阻抗或负载阻抗(耗电器阻抗)中的能量。为了减轻能量吸收器的负荷，在关断瞬间流动的电流必须尽可能低。这也适用于短路的情况。这里的电流上升非常快。通过快速短路检测，可以及早发现短路，避免过高的短路电流。基于半导体的保护开关装置在关断过程的意义上几乎无延迟地、在μs的范围内中断电路。不出现高的电流，并且降低了基于半导体的保护开关
装置的能量吸收器的负荷。已知的短路检测或关断标准通常基于实际电流值的确定和评估。
[0008]本专利技术涉及低压交流电路，具有交流电压，其通常具有频率f的取决于时间的正弦交流电压，该频率通常为50或60赫兹(Hz)。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：
[0009]u(t)＝U*sin(2π*f*t)
[0010]其中：
[0011]u(t)＝时间t处的瞬时电压值
[0012]U＝电压的幅度(最大值)
[0013]谐波交流电压可以通过指针的旋转来表示，指针的长度对应于电压的幅度(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完全旋转，并且其全角为2π(2Pi)或360
°
。角频率是这个旋转指针相角的变化率。谐波振荡的角频率总是其频率的2π倍，即：
[0014]ω＝2π*f＝2π/T＝交流电压的角频率(T＝振荡的周期持续时间)
[0015]角频率(ω)的说明相对于频率(f)通常是优选的，因为许多振动理论公式由于三角函数的出现可以借助角频率来更紧凑地表示，根据定义，三角函数的周期为2π：
[0016]u(t)＝u*sin(ωt)
[0017]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。
[0018]在正弦的、特别是在时间上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称为相角也就是说，相角周期性地通过0...2π或0
°
...360
°
的范围。也就是说，相角周期性地呈现0和2π或0
°
和360
°
之间的值或由于周期性；缩写为：或)。
[0019]因此，瞬时电压值u(t)指的是在时间点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角的电压的值(或针对相应的周期)。

技术实现思路

[0020]本专利技术要解决的技术问题是，改进上述类型的保护开关装置，特别是表明在发生短路或过流时，即超过至少一个电流阈值时，电子中断单元可以快速地执行电流流动的避免。
[0021]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或者根据权利要求12的方法来解决。
[0022]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(电子)保护开关装置，具有：
[0023]‑
壳体，具有用于低压电路的导体的第一、特别是电网侧的接头和第二、特别是负载侧的接头，
[0024]‑
机械分离触点单元，其与电子中断单元串联连接，
[0025]其中特别地机械分离触点单元与(第二)负载侧的接头相关联，并且电子中断单元与(第一)电网侧的接头相关联，
[0026]‑
机械分离触点单元可以通过断开触点以避免电流流动或接通触点以用于低压电路中的电流流动来切换，
[0027]‑
电子中断单元可以通过基于半导体的开关元件切换到开关元件的高阻抗状态以避免电流流动或切换到开关元件的低阻抗状态以用于低压电路中的电流流动，
[0028]‑
电流传感器单元，用于确定低压电路的电流大小，以获得(模拟的)瞬时电流值，
[0029]‑
特别是在电压传感器单元的设计方案中，用于确定低压电路的电压大小，以获得(模拟的)瞬时电压值，
[0030]‑
控制单元，其与电流传感器单元(电压传感器单元)、机械分离触点单元和电子中断单元连接，
[0031]‑
控制单元被设计为，
[0032]提供微处理器控制的数字的第二子单元，其提供至少一个数字的第一电流阈值，
[0033]提供模拟的第一子单元，其具有模拟的第一比较器，该模拟的第一比较器一方面本文档来自技高网...

【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电路的导体的第一接头(L1，N1)和第二接头(L2，N2)，
‑
机械分离触点单元(MK)和电子中断单元(EU)的串联电路，所述串联电路将第一和第二接头电连接，
‑
其中所述机械分离触点单元(MK)能够通过断开触点以避免电流流动或接通触点以用于低压电路中的电流流动来切换，
‑
其中所述电子中断单元(EU)能够通过基于半导体的开关元件切换到开关元件的高阻抗状态以避免电流流动或切换到开关元件的低阻抗状态以用于低压电路中的电流流动，
‑
电流传感器单元(SI)，所述电流传感器单元用于确定低压电路的电流大小，以获得模拟的瞬时电流值，
‑
控制单元(SE)，所述控制单元与所述电流传感器单元(SI)、机械分离触点单元(MK)和电子中断单元(EU)连接，
‑
其中所述控制单元被设计为，提供微处理器控制的数字的第二子单元(SED)，所述数字的第二子单元提供至少一个数字的第一电流阈值，提供模拟的第一子单元(SEA)，所述模拟的第一子单元具有模拟的第一比较器，所述模拟的第一比较器一方面与所述电流传感器单元(SI)连接，并且另一方面与微处理器控制的数字的第二子单元(SED)连接，其中，提供第一数模转换器(DAC1)，所述第一数模转换器将至少一个数字的第一电流阈值转换为至少一个模拟的第一电流阈值，模拟的第一比较器将模拟的瞬时电流值与所述至少一个模拟的第一电流阈值进行比较，并且在超过的情况下在其输出端处输出用于避免低压电路的电流流动的信号。2.根据权利要求1所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，在模拟的瞬时电流值超过至少一个模拟的第一电流阈值的情况下，启动低压电路的电流流动的避免，特别是所述电子中断单元(EU)切换到高阻抗状态。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，所述模拟的第一子单元(SEA)具有模拟的第一比较器和模拟的第二比较器，两个比较器一方面都与所述电流传感器单元(SI)连接，所述电流传感器单元为所述两个比较器提供模拟的瞬时电流值，并且另一方面，与微处理器控制的数字的第二子单元(SED)连接，其中，所述微处理器控制的数字的第二子单元(SED)为所述第一比较器提供至少一个数字的第一电流阈值，并且为所述第二比较器提供至少一个数字的第二电流阈值，其中，提供第二数模转换器(DAC2)，所述第二数模转换器将至少一个数字的第二电流阈值转换为至少一个模拟的第二电流阈值，所述模拟的第一比较器将模拟的瞬时电流值与至少一个模拟的第一电流阈值进行比较，并且在超过的情况下，在其输出端处输出用于避免低压电路的电流流动的信号，所述模拟的第二比较器将模拟的瞬时电流值与至少一个模拟的第二电流阈值进行比较，并且在低于的情况下，在其输出端处输出用于避免低压电路的电流流动的信号。4.根据权利要求3所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，
在模拟的瞬时电流值超过至少一个模拟的第一电流阈值的情况下，启动低压电路的电流流动的避免，在模拟的瞬时电流值低于至少一个模拟的第二电流阈值的情况下，启动低压电路的电流流动的避免，特别地，在这两种情况下，所述电子中断单元(EU)切换到高阻抗状态。5.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，提供与所述控制单元(SE)、特别是第二子单元(SED)连接的电压传感器单元(SU)，用于确定低压电路的电压大小，以获得瞬时电压值。6.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关装置(SG)，其特征在于，提供温度传感器单元(TS)，所述温度传感器单元与所述控制单元(SE)、特别是第二子单元(SED)连接，用于确定所述保护开关装置中的至少一个温...

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