用于防止意外电弧的电源开关制造技术

本发明专利技术涉及被配置来防止低压开关机构中的意外电弧的电源开关。本发明专利技术为该电源开关提供对开关机构中产生的意外电弧作出响应的过流评估模块。来自于电弧监控系统ＬＢＳ的过流信号１０４（闪现意外电弧）通过第一评估模块Ｓ１、１８２、６３与用于触发控制模块的信号１０３相联系，所述第一评估模块Ｓ１、１８２、６３用于评估源自于意外电弧的过流强度。只有在来自电流检测模块８０的信号１８０高于可预调整的阈值Ｓ１的情况下，才发出关断脉冲２００来激活用于触发电源开关的模块７０。本发明专利技术允许电源开关更迅速地去除基于意外电弧的过流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在壳体中的多极电源开关，包括触断器模块，用于与为 低压开关机构供电的电源连接或断开；触发模块，用于在过载时与低压开 关机构断开；电流检测模块，用于检测为低压开关机构供电的导体电流； 优选的电子控制模块，用于处理所检测到的导体电流，并至少生成针对触 发模块的触发信号。
技术介绍
电源开关在发生过流、短路或意外电弧时的断电能力和切断时间取决 于各种参数。切断过程包括触发时间、固有时间和切断时间。触发时间是 从出现引起触发的变化因素到触发过程开始的时间，例如开关闭锁的解除。 这之后是开关的固有时间，其取决于移动和打开开关接触点的动态过程。 在开关用于相对高的功率范围(标称电流高至100千安(kA))的情况中， 切断时间可以高至50到65毫秒。已知存在这样的电源开关，其包括电子 触发模块(例如，DE 19743997Al)，并且允许可变地调整开关机构的保护 条件的功能配置。然而，这种电子模块未改变切断时间。电气装置中意外电弧的发生可能对人和/或财产造成严重损害；如果未 被排除，那么应该尽可能地限制这种伤害和损害。为了避免这种损害，已 经提出了各种措施，其中的最优方案是，在比馈送开关的切断时间更短的 时间内去除(消除)意外电弧。意外电弧的检测需要变流器，其必须被添 加到开关机构装置中。而这占据空间并且很昂贵。此外，必须安装额外的 模块来消除意外电弧。意外电弧消除模块的额外花费在经济上并不总是合 理的。
技术实现思路
本专利技术的目的是向电源开关添加使其切断时间縮短的装置。5根据本专利技术，该目的是通过独立权利要求中的特性特征实现的，而从 属权利要求公开了本专利技术的有益发展结果。本专利技术的核心在于电源开关可以由过流评估设备(电弧监控系统) 激活，所述过流评估设备对在低压开关机构中发生的意外电弧作出反应； 来自于电弧监控系统的过流信号可以通过第一评估模块与用于触发控制模 块的信号相联系(linkedto)，所述第一评估模块用于评估源自于意外电弧 的过流强度；以及只有在来自电流检测模块的信号高于可预调整的阈值的 情况下，才发出关断脉冲来激活用于触发电源开关的模块。意外电弧的闪 现以及基于该电弧的故障电流的迅速上升使得来自电弧检测与评估单元的 开关信号直接传至用于触发电源开关的模块，由此导致所述电源开关打开 接触点(contact )。本专利技术的优点基本上在于因为是直接激活用于控制电源开关的模块， 所以与通过电源开关的设备内部电流检测模块来激活的情况相比较，触发 机构被更早(并因此更迅速地)激活。本专利技术允许在不使用可能有用的电 弧消除设备的情况下，综合关于意外电弧的数据的评估并利用无论如何都 存在于电源开关中的变流器，这与縮短防止意外电弧的切断时间相关联。对电源开关的切断命令在电源开关的实际电子器件中生成，并且直接 作用于电子触发模块的磁线圈。该触发过程的直接影响使得能够显著縮短 切断时间。在已知的电源开关中，中转固有时间和触发链使用工作电流触 发模块将切断时间增至约65毫秒。所提供的方案使得该时间縮短20到30 毫秒，这意味着縮短了约50%。本专利技术在成本上具有明显的优点。可以构造具有模块化结构的意外电 弧防止模块。根据本专利技术的电源开关的使用会使得意外电弧防止系统变得 更加普遍。意外电弧防止系统一般来说不仅检测光学现象，还检测第二物理变量。 该第二物理变量一般为电流强度。检测电流强度需要变流器，而变流器占 据空间并必然产生额外成本。本专利技术利用电源开关中己经提供的、并且之 前仅用于触发电源开关的变流器。本专利技术的进一步的有利实施例具有以下可以单独或者 互组合来使用 的特征。优选地，第一评估模块的阈值应该被设置为标称电流的两倍。对于例 如表征为高导体阻抗的特定开关机构件，该阈值将减小。电源开关的电流检测模块包括本领域技术人员已知的常规模块，通常使用Rogowski线圈。电弧监控系统包括至少一个意外电弧传感器，该意外电弧传感器的输 出信号可以通过至少一个监控线传输给控制模块。意外电弧传感器检测当出现意外电弧时发生的物理效应。优选地，检 测来自意外电弧的光学现象，因此主要提出光学检测模块(即，光电二极 管和/或光纤)。电子网关模块可以被插入在前述监控线与用于控制电源开 关的模块之间。该网关模块组合了监控线(优选地，可以通过连接器连接 到网关模块)和至少一个到控制模块的输出线的访问模块。电弧监控系统 与电源开关之间的通信由此用该网关模块作为媒介。如果使用光学检测模块，则来自意外电弧传感器的信号是光信号。网 关模块因此包括光耦合器，在其中将光信号转换成电信号来激活用于控制 电源开关的模块。网关模块因此与控制模块电气隔离。优选地，用于传输 警告信号的监控线可以被配置为电子总线。根据本专利技术的组件可以与在出现意外电弧时被激活来使相电流承载流 径短路的模块(后文中称为短路模块)进行组合。因此，除了意外电弧 的检测和基于该检测的用于切断电源开关的处理之外，还可以消除几乎全 部起初的意外电弧。短路模块产生金属短路，其在少于2毫秒的时间内收 回提供给意外电弧的电能。因此，应该在控制模块中配置有信号输出，用 于激活短路模块。这允许用短路模块在任意级改装根据本专利技术的组件。如果使用前述短路模块，则用于评估意外电弧过流的第二评估模块应 该与控制模块相关联。第二评估模块的可预调整的阈值应该高于第一评估 模块的阈值，并且只有在来自电流检测模块的信号高于第二评估模块的阈 值的情况下，才发出关断脉冲来激活短路模块。优选地，第二评估模块的 阈值应该被设置为标称电流的四倍。可以说存在两个意外电弧防止级别。 这些措施防止短路模块在低意外电弧电流时被激活，因为首先只有电源开 关由于可调整阈值而被连接。仅在相对高意外电弧电流时才几乎立即触发 短路模块。电弧检测模块和短路模块的元件的细节结构可以按照本领域技术人员 的期望来配置。有利地使用前述电子网关模块，通过该电子网关模块，使 用致动信号来激活短路模块。如前文所述，网关模块是电源开关与意外电 弧检测和防止系统之间的通信构件。还可以在网关模块中规定，只有在意外电弧发生在低压开关机构的可预选隔区(compartment)内的情况下才激 活短路模块。因此，(通过短路模块进行的)意外电弧的去除可以仅与开关 机构的特定保护区域相关联(这将在后文更详细地描述)。因此，意外电弧 防止系统可以用于不同的开关机构，并且因此可以在不进行后续改变的情 况下进行扩展。在简化实施例的方式中，如果将电弧检测信号(通过光电网关)直接 馈送至电源开关的电子器件，则可以省略网关模块。在该类型的一种情况 中，至少一个光传感器可以直接连接到电源开关上的输入。用于产生短路的短路模块应该被安排在负载侧上(即，在电源开关之 后)，位于负载侧的导电轨之间。然而，有可能存在其中将短路模块安排在 主侧上(即，在电源开关之前)更为有利的电路装置。在这种情况中，上 级的电源开关的目的是，在短路模块产生短路时，以无电压的方式将该装 置作为整体来连接。电源开关可以具有锁机构来防止电源开关恢复为接通，所述锁机构在 触发短路模块中的开关功能之后开始工作。锁功能在该配置中可以为机械 的或机电式的。这确保开关机构可以仅在已致动的短路模块已经替换成功 能上为新的短路模块并且锁功能已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在壳体中的电源开关，包括：　.触断器模块，用于与为低压开关机构供电的电源连接或断开，　.触发模块（７０），用于在过载时与所述低压开关机构断开，　.电流检测模块（８０），用于检测为所述低压开关机构供电的导体电流（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）， 　.控制模块（Ｓ１、１８０、１８２、１８３、６０），用于对所检测到的导体电流（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）进行处理，并至少生成针对所述触发模块（７０）的触发信号（１８３），　其特征在于：所述电源开关能够由对意外电弧的发生作出反应的电弧监控系统（Ｌ ＢＳ）来激活；来自于所述电弧监控系统（ＬＢＳ）的过流信号（１０４）通过第一评估模块（Ｓ１、６３、６０）与来自所述控制模块（Ｓ１、１８０、１８２、１８３、６０）的触发信号（１８３）相联系，所述第一评估模块（Ｓ１、６３、６０）用于评估意外电弧过流；以及只有在来自所述电流检测模块（８０）的信号（１８０）高于可预调整的阈值（Ｓ１）的情况下，才发出关断脉冲（２００）来激活用于触发所述电源开关的模块（７０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-5-10 102007022401.11、一种在壳体中的电源开关，包括·触断器模块，用于与为低压开关机构供电的电源连接或断开，·触发模块(70)，用于在过载时与所述低压开关机构断开，·电流检测模块(80)，用于检测为所述低压开关机构供电的导体电流(L1、L2、L3)，·控制模块(S1、180、182、183、60)，用于对所检测到的导体电流(L1、L2、L3)进行处理，并至少生成针对所述触发模块(70)的触发信号(183)，其特征在于所述电源开关能够由对意外电弧的发生作出反应的电弧监控系统(LBS)来激活；来自于所述电弧监控系统(LBS)的过流信号(104)通过第一评估模块(S1、63、60)与来自所述控制模块(S1、180、182、183、60)的触发信号(183)相联系，所述第一评估模块(S1、63、60)用于评估意外电弧过流；以及只有在来自所述电流检测模块(80)的信号(180)高于可预调整的阈值(S1)的情况下，才发出关断脉冲(200)来激活用于触发所述电源开关的模块(70)。2、 根据权利要求l所述的电源开关，其特征在于，所述电流检测模块 (80)包括Rogowski线圈。3、 根据权利要求1或2中的任意一个所述的电源开关，其特征在于， 所述电弧监控系统(LBS)包括至少一个意外电弧传感器(10)，来自所述 至少一个意外电弧传感器(10)的输出信号能够通过至少一个监控线(20) 被传输给所述控制模块(Sl、 180、 182、 183、 60)。4、 根据前述权利要求中的任意一个所述的电源开关，其特征在于，所 述电源开关的所述控制模块(Sl、 180、 182、 183、 60)包括光电网关(51)， 其能够由来自所述电弧传感器的检测信号(102、 104)直接作用。5、 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：S达尔，A舒马赫，W瓦格纳，
申请(专利权)人：默勒有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]