【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电气开关装置。本专利技术还涉及用于开关电流的相关开关系统和方法。
技术介绍
1、诸如断路器的开关装置经常用于检测与电流相关的电气故障，并且用于在检测到故障的情况下中断电流。为此，断路器配备有用于检测电气故障的装置，这些装置在必要时启动开关装置来中断电流。
2、开关装置通常由可在两个位置之间移动的导电触点形成，在一个位置，它电连接两个端子，在两个端子之间传导电流，在另一个位置，触点远离至少一个端子。此外，当触点处于第二位置时，这种装置提供了将它们的两个端子彼此电隔离的优点，从而提供了非常高水平的保护，尤其是当它们的致动机构默认地将它们保持在第二位置时。
3、然而，上述类型的移动开关装置仍然相对较慢，因为中断通常需要一个或多个毫秒。此外，在中断期间，电弧通常出现在移动触点和移动触点从其移开的一个或多个端子之间。这种电弧需要开关装置的特定配置，以便通过大而复杂的灭弧室安全地熄灭，并且还会产生在其间形成电弧的元件的磨损，这限制了开关装置的寿命。
4、因此，代替移动触点，使用了一个或多个电子控制的晶体管，这样可以更快地中断电流而不会出现电弧。为了确保足够的保护，所使用的晶体管必须是“默认不导通”类型，换句话说，这种类型需要积极的动作(在晶体管的栅极上接收命令)以允许电流流动，并且在没有这种动作时阻止电流流动。例如，已经为这种用途提供了mosfet晶体管。
5、然而，默认不导通的晶体管对电流具有相对较高的电阻，这是一个值得注意的问题，因为当电流强度高时，它会导致显著的损耗。因
6、因此，需要一种用于开关电流的装置，该装置具有有限的尺寸和低电阻，同时允许更快地中断电流，并具有比现有技术的开关装置更长的寿命。
技术实现思路
1、为此目的，提供了一种电气开关装置，包括输入、输出、开关模块和控制模块，开关模块被设计成在输入和输出之间传导电流，控制模块被设置成用于检测电气故障，并且用于在检测到故障的情况下命令开关模块中断电流。
2、该开关模块包括被设置用于在输入和输出之间传导电流的电路，该电路包括串联的至少两个第一背靠背正常导通的jfet晶体管和包括第一端子和第二端子的至少一个开关装置，该开关装置被设置用于在第一配置和第二配置之间切换，当开关装置处于第一配置时，开关装置允许电流在第一端子和第二端子之间流动，当开关装置处于第二配置时，开关装置阻止电流流动，开关装置默认处于第二配置，控制模块被设置用于产生至少第一电信号，该第一电信号被设计为将开关装置保持在第一配置，所述控制模块被设置用于在检测到故障的情况下，产生发送到第一晶体管的至少第二中断电信号，每个第二信号被设计用于控制相应的第一晶体管对电流的中断，所述控制模块被设置用于响应于检测而中断第一信号。
3、根据本专利技术，在检测到电气故障的情况下，电流被jfet快速切断。此外，处于第二配置并因此默认不导通的开关装置确保了即使当控制模块没有被供电并因此不能将jfets保持在其不导通状态时也能保持这种保护。
4、此外，由于jfets非常快速地中断电流，开关装置不需要以能够中断的方式来确定尺寸，而只需要保持隔离即可。特别地，即使开关装置是移动接触型的，也不会产生电弧，这限制了其磨损，因此消除了对灭弧室的需要，同时允许在爆炸性环境中使用装置15。
5、一般来说，开关装置可以表现出高导电性，因为它不必中断高电流，因此在中断期间不必承受高过电压，这个角色由jfets扮演，jfets自然表现出非常高的导电性。因此，开关装置的电阻很低。
6、因此，jfets的主要缺陷——它们默认导电的事实，这通常被认为使它们不适合用于电开关装置——通过开关装置的存在得到补偿，而它们的优点(它们的高导电性)没有被开关装置的电阻补偿，因为后者仍然是有限的。
7、根据本专利技术的有利的但非强制性的方面，该开关装置表现出一个或多个单独或根据所有技术上可能的组合的以下特征:
8、开关装置包括第一致动器和第一导电触点，第一触点可在第一位置和第二位置之间移动，当开关装置处于第一配置时，第一触点处于第一位置，当开关装置处于第二配置时，第一触点处于第二位置，当第一触点处于第一位置时，第一触点在第一端子和第二端子之间传导电流，当第一触点处于第二位置时，第一触点远离第一和第二端子中的至少一个，第一致动器被设置用于当致动器被提供第一电信号时将第一触点保持在第一位置。
9、开关装置包括两个第二背靠背mosfet晶体管，默认为不导通类型，串联在第一端子和第二端子之间，当第二晶体管被提供相应的第一信号时，每个第二晶体管导通电流，并且在没有第一信号时阻止电流流动。
10、该电路还包括与第一晶体管和开关装置串联连接的隔离器，该隔离器包括第三端子、第四端子、第二触点、第二致动器和控制装置，第二触点可在第三位置和第四位置之间移动，当第二触点处于第三位置时，第二触点在第三端子(80)和第四端子之间传导电流，当第二触点处于第四位置时，第二触点远离第三和第四端子中的至少一个，第二致动器被设置用于当操作者致动控制装置时在第三位置和第四位置之间移动第二触点。
11、控制装置是旋转杆。
12、该装置包括控制装置，该控制装置可以由操作者致动，用于通过控制模块命令中断第一信号。
13、每个第一晶体管包括源极、漏极和栅极，其中两个第一晶体管的源极沿着电流路径插入在所述两个第一晶体管的漏极之间。
14、第一晶体管的数量大于或等于四，第一晶体管被分成成对的第一晶体管组，每个组包含至少一个第一晶体管，如果该组包括一个以上的第一晶体管，则每个组的第一晶体管在相同方向上连续地彼此串联连接，一组中的每个第一晶体管与同一对的另一组中的一个或多个第一晶体管方向相反，一对中的每个组与该对中的另一组串联连接，这些对彼此串联连接。
15、第一晶体管由sic或gan制成。
16、该装置包括单个输入和多个输出，每个输出连接到单个点，第一晶体管插入在输入和所述单个点之间，对于每个输出，开关模块包括插入在输出和所述单个点之间的相应开关装置。
17、该装置包括开关装置和控制装置，开关装置包括开关模块，控制装置包括控制模块，开关装置和控制装置彼此远离并且被设置用于彼此通信。
18、还提供了一种开关系统，其被设置用于在输入和相应输出之间传输多个电流，用于根据至少一个电流的参数的测量来检测电气故障，并且用于在检测到电气故障时至少中断相应的电流，该开关系统包括多个如前所述的开关装置。
19、还提供了一种用于开关电流的方法，该方法由包括输入、输出、开关模块和控制模块的电气开关装置实现，该开关模块被设计成在输入和输出之间传导电流，
20、该开关模块包括被设置用于在输入和输出之间传导电流的电路，该电路包括串联的至少两本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电气开关装置(15)，包括输入(1，3)、输出(2，4)、开关模块(20)和控制模块(25)，开关模块(20)被设计成在输入(1，3)和输出(2，4)之间传导电流，控制模块(25)被设置成检测电气故障并在检测到故障的情况下命令开关模块(20)中断电流，
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中开关装置(40)包括第一致动器(75)和第一导电触点(70)，第一触点(70)能够在第一位置和第二位置之间移动，当开关装置(40)处于第一配置时，第一触点(70)处于第一位置，当开关装置(40)处于第二配置时，第二触点处于第二位置，当第一触点(70)处于第一位置时，第一触点(70)在第一端子(60)和第二端子(65)之间传导电流，当第一触点(70)处于第二位置时，第一触点(70)远离第一和第二端子(60，65)中的至少一个，第一致动器(75)被设置用于当致动器(75)被提供第一电信号时将第一触点(70)保持在第一位置。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中开关装置(15)包括两个默认不导通类型的第二MOSFET晶体管(130，135)，其背靠背串联在第一端子(
4.根据权利要求1至3中任一项所述的开关装置，其中所述电路还包括与所述第一晶体管(30，35)和所述开关装置(40)串联连接的隔离器(45)，所述隔离器(45)包括第三端子(80)、第四端子(85)、第二触点(90)、第二致动器(95)和控制装置(100)，所述第二触点(90)能够在第三位置和第四位置之间移动，当第二触点(90)处于第三位置时，第二触点(90)在第三端子(80)和第四端子(85)之间传导电流，当第二触点(90)处于第四位置时，第二触点(90)远离第三和第四端子(80，65)中的至少一个，第二致动器(95)被设置用于当控制装置(100)被操作者致动时在第三位置和第四位置之间移动第二触点(90)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中控制装置(100)是旋转杆。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，包括控制装置(100)，该控制装置能够由操作者致动，用于经由控制模块(25)命令中断第一信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中每个第一晶体管(30，35)包括源极、漏极和栅极，两个第一晶体管(30，35)的源极沿着电流路径插入所述两个第一晶体管(30，35)的漏极之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中第一晶体管(30，35)的数量大于或等于四，第一晶体管(30，35)被分成成对的第一晶体管组(30，35)，每组包含至少一个第一晶体管(30，35)，如果该组包括一个以上的第一晶体管(30，35)，则每组的第一晶体管(30，35)在相同方向上连续地彼此串联连接，一组的每个第一晶体管(30，35)与同一对的另一组的一个或多个第一晶体管(30，35)在相反的方向上，一对中的每个组与该对中的另一组串联连接，这些对彼此串联连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中第一晶体管(30，35)由SiC或GaN制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括单个输入和多个输出(2)，每个输出(2)连接到单个点(5)，第一晶体管(30，35)置于输入(1)和所述单个点(5)之间，对于每个输出(2)，开关模块(20)包括置于输出(2)和所述单个点(5)之间的相应开关装置(40)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括开关装置和控制装置，所述开关装置包括开关模块(20)，所述控制装置包括控制模块(25)，所述开关装置和所述控制装置彼此远离并且被设置用于彼此通信。
12.一种开关系统(10),其被设置用于在输入(1，3)和相应的输出(2，4)之间传输多个电流，用于检测与至少一个所述电流相关的电气故障，并且用于在检测到电气故障时至少中断相应的电流，该开关系统包括多个如前述权利要求中任一项所述的开关装置(15)。
13.一种用于开关电流的方法，由包括输入(1，3)、输出(2，4)、开关模块(20)和控制模块(25)的电气开关装置(15)实现，开关模块(20)被设计成在输入(1，3)和输出(2，4)之间传导电流，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种电气开关装置(15)，包括输入(1，3)、输出(2，4)、开关模块(20)和控制模块(25)，开关模块(20)被设计成在输入(1，3)和输出(2，4)之间传导电流，控制模块(25)被设置成检测电气故障并在检测到故障的情况下命令开关模块(20)中断电流，
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中开关装置(40)包括第一致动器(75)和第一导电触点(70)，第一触点(70)能够在第一位置和第二位置之间移动，当开关装置(40)处于第一配置时，第一触点(70)处于第一位置，当开关装置(40)处于第二配置时，第二触点处于第二位置，当第一触点(70)处于第一位置时，第一触点(70)在第一端子(60)和第二端子(65)之间传导电流，当第一触点(70)处于第二位置时，第一触点(70)远离第一和第二端子(60，65)中的至少一个，第一致动器(75)被设置用于当致动器(75)被提供第一电信号时将第一触点(70)保持在第一位置。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中开关装置(15)包括两个默认不导通类型的第二mosfet晶体管(130，135)，其背靠背串联在第一端子(60)和第二端子(65)之间，当第二晶体管(130，135)被提供相应的第一信号时，每个第二晶体管(130，135)传导电流，并且在没有第一信号时阻止电流流动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的开关装置，其中所述电路还包括与所述第一晶体管(30，35)和所述开关装置(40)串联连接的隔离器(45)，所述隔离器(45)包括第三端子(80)、第四端子(85)、第二触点(90)、第二致动器(95)和控制装置(100)，所述第二触点(90)能够在第三位置和第四位置之间移动，当第二触点(90)处于第三位置时，第二触点(90)在第三端子(80)和第四端子(85)之间传导电流，当第二触点(90)处于第四位置时，第二触点(90)远离第三和第四端子(80，65)中的至少一个，第二致动器(95)被设置用于当控制装置(100)被操作者致动时在第三位置和第四位置之间移动第二触点(90)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中控制装置(100)是旋转杆。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·多梅杰，J·布伦吉尔，
申请(专利权)人：施耐德电气工业公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。