【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用于限制或减小电流上升的装置、一种具有此类装置和开关装置的布置以及一种具有此类布置的电路，该电路连接到直流电网。
技术介绍
1、通常，在断电操作的情况下，高电流流过开关装置的开关触点是一个问题，因为开关触点暴露于开关电弧，电流越高，开关电弧越强。在开关装置下游的电路中出现短路或电弧闪光的情况下尤其如此。这样的短路或电弧闪光导致流过开关装置的电流非常急剧的上升，并且开关装置尽可能快地从电网切断短路或电弧闪光是非常重要的。然而，当然，从检测到过电流状况的时间点直到开关装置的开关触点确实断开并且确实断开足够宽以减轻所述开关触点之间的开关电弧燃烧的时间点需要有限的时间跨度。对于像固态断路器(sscb)等的电子开关或像混合断路器(hcb)等的混合解决方案同样如此。低电流上升(低di/dt)在此很重要，因为负责中断电流的半导体具有有限的最大关断电流。如果短路电流升高至超过该极限，则开关无法切断该电流。
2、电路中的电感可以限制所述电流上升。然而，这在直流电网中无法正常工作，因为电感的磁芯往往被直流电压饱和，从而限制了减小过电流事件中的电流上升的效果。原因在于，相对磁导率不仅取决于磁芯的材料，还取决于所述磁芯中的磁通密度。在高磁通密度下，相对磁导率μr可以下降到1。空气线圈没有这个问题，但它们非常大，因此无法在许多应用中使用。为此，还提出了永磁体，其产生的磁场方向与电流引起的磁场方向相反。因此，磁芯通过永磁体偏置，从而扩大了在磁芯饱和之前可用于由所述电流引起的磁场的范围。然而，这些配置存在下述问题：非常高的电流可
技术实现思路
1、因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于限制或减少电流上升的改进装置、具有此类装置的改进布置以及具有此类布置的改进电路。特别地，应当提出一种解决方案，其允许通过使用简单且小尺寸的部件来限制直流电网中的开关装置的开关触点的劣化。
2、本专利技术的目的通过一种用于限制或减少电流上升的装置来解决，该装置包括：
3、-第一磁芯，该第一磁芯具有用于磁通量的至少一条环形路径，
4、-第一磁体布置，该第一磁体布置在该第一磁芯的至少一条环形路径中具有至少一个永磁体，以及
5、-第一线圈，该第一线圈缠绕在该第一磁芯上，其中
6、-该至少一条环形路径包括具有平行子路径的第一区段，并且其中该子路径的第一子路径包括第一旁通气隙，并且该子路径的第二子路径是包括该第一磁体布置的连续路径。
7、此外，本专利技术的目的通过一种布置来解决，该布置包括所提出的上述类型的装置和与该第一线圈或具有该第一线圈的所述装置的线圈布置串联切换的开关装置。
8、此外，本专利技术的目的通过一种电路来解决，该电路具有连接到直流电网的上述类型的布置。
9、最后，本专利技术的目的通过使用上述类型的装置来解决，该装置与第一线圈或具有所述第一线圈的所述装置的线圈布置串联切换，特别是用于直流应用中。
10、一方面，所提出的装置提供了通过永磁体偏置磁芯的功能从而扩大范围，该范围可用于在磁芯饱和之前由所述电流引起的磁场。然而，这仅适用于产生与由永磁体产生的磁场相反的磁场的电流方向。因此，有效地避免或至少降低了磁芯在正常操作期间的饱和。相应地，磁芯在宽电流范围内对第一线圈的电感做出重大贡献，并且电感不因饱和磁芯而劣化。因此，基于第一线圈和环形磁芯的电感，有效地限制或减少了在短路或电弧闪光的情况下的电流上升。然而，应当注意，优选地，将磁芯设计成在过电流事件期间也不发生饱和的方式。这可以通过旁通气隙的适当设计来实现，该设计也影响磁饱和发生的点。
11、这意味着，与现有技术解决方案相比，在开关装置的开关触点确实断开并且确实断开足够宽以减轻所述开关触点之间的开关电弧燃烧时的关断电流显著减小。所提出的装置特别适用于直流电网，并且有效地减少其中开关装置的开关触点的劣化。同时，其尺寸小，因此特别适用于具有有限空间的应用。所提出的装置对于“慢速”开关装置也是特别有用的，其中从检测到过电流状况直到开关装置的开关触点确实断开需要相当长的时间。
12、第一磁体布置优选地设计成其磁场也不使第一磁芯饱和的方式。然而，第一磁体布置甚至可以强到使得第一磁芯饱和。这意味着，在过电流状况的第一时刻，第一线圈基本上充当空气线圈，然后随着时间的推移，该第一磁芯变得有效。该实施方案可用于其中第一磁芯应相对较小并且第一磁体布置应确保利用第一磁芯的整个非饱和范围的应用中。
13、由于所提出的装置限制或减少了电流上升，因此其也可以被视为并且被称为“电流上升限制器”。
14、另一方面，特别是在过大电流的情况下，旁路气隙接管了磁通量的一部分(或者甚至主要部分)。因此，流经永磁体的磁通量的一部分可以保持很小。特别地，所述电流引起的、通过永磁体的磁通量应当低到使得其不引起永磁体的退磁。因此，旁通气隙保护所提出的装置免受过大电流的破坏。
15、最后，特别是与空气线圈相比，所提出的装置在小尺寸、低重量、较低传导损耗(由于第一线圈的导体的较短长度)以及较低的电磁发射的情况下同时提供了偏置功能和过电流保护。
16、通常，开关装置可以实施为真空断路器。真空断路器可以非常快速地切换，因为为了避免在开关触点之间的电弧所必需的介电距离非常短。因此，可以以有利的方式在短路或电弧闪光的情况下利用减小的电流上升。
17、通常，开关装置可以对过电流做出反应。在这种情况下，它实现断路器的功能，并且可以在整个公开中相应地命名。特别地，这种断路器可以实施为固态断路器(sscb)或混合断路器(hcb)。更具体地，这种混合断路器的机械开关部分可以实施为提供上文已公开的优点的真空断路器。
18、一般来说，所提出装置的基本实施方案可用于其中电流方向不反转或其中反向电流不能超过特定限值(例如，由于电压源的内部电阻)的直流应用中。如果反向电流方向上的限值低至足以使得开关装置(例如，断路器)能够毫无问题地切断电流，则单向限流或减流装置可为足够的。然而，双向设计也是可能的，并且在下文中解释。
19、在有利的实施方案中，第一磁芯具有用于磁通量的第一环形路径，其中布置有第一磁体布置和具有平行子路径的第一区段，并且该装置还包括：
20、-分离的第二磁芯，其具有用于磁通量的第二环形路径，
21、-第二磁体布置，其在该第二磁芯的第二环形路径中具有至少一个永磁体，
22、-第二线圈，其缠绕在该第二磁芯上，以及
23、-在第二环形路径中的、具有平行子路径的第二区段，其中子路径的第一子路径包括第二旁通气隙，并且子路径的第二子路径是包括所述第二磁体布置的连续路径，并且其中
24、-该第一线圈和该第二线圈串联切换并且形成线圈布置，并且其中
25、-该第一磁体布置和通过第一线圈中的线圈布置的电流在第一磁芯内产生不同旋转方向的磁通量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于限制或减少电流上升的装置(1，1a...1h)，包括：
2.根据权利要求1所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
8.根据权利要求4至7中任一项所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，与所述主气隙(GM)相邻的所述第一磁芯(2a...2h)包括阶梯部(ST)或渐缩部(TA)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，所述第一线圈(L1)布置在所述主气隙(GM)的区域中。
11.根据权利要
12.一种布置(6)，包括根据权利要求1至11中任一项所述的装置(1，1a...1h)和与所述装置(1，1a...1h)的第一线圈(L1)或线圈装置串联切换的开关装置(8，8a...8c)。
13.一种电路，其特征在于，根据权利要求12所述的布置(6)连接到直流电网(7)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于限制或减少电流上升的装置(1，1a...1h)，包括：
2.根据权利要求1所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
8.根据权利要求4至7中任一项所述的装置(1，1a...1h)，其特征在于，
9.根据权利要求1至8中任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·科佩季科，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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