具有輔助短路的自動斷路器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于保護相的自動斷路器，該裝置具有輸入端子；輸出端子；電流路徑，該電流路徑將輸入端子和輸出端子導電連接；斷開裝置，該斷開裝置設置在電流路徑中并用于在開動時中斷電流路徑；監控裝置，用于監控電流路徑中的電流并在識別到過載電流時開動斷開裝置，本發明還涉及一種具有多個上述的自動斷路器的保護裝置，該保護裝置用于多相供電電路，其中每個相由自動斷路器保護。
【背景技術】
[0002]在電路中，使用安全裝置防止電力線路發熱和短路，該安全裝置例如在發生短路時中斷線路。這種安全裝置能夠實施為自動斷路器或者保險絲。
[0003]這樣的自動斷路器通過其輸入端子與電源相連。其輸出端子與負載相連，其中輸入端子和輸出端子通過電流路徑相連。在電流路徑中設置有斷開裝置，用于在開動時中斷電流路徑。斷開裝置通常實施為開關，更確切而言實施為常開觸點。該自動斷路器還另外具有監控電流路徑中的電流的監控裝置。在識別到過載電流時，通過監控裝置啟動斷開裝置，使其中斷電流路徑。自動斷路器通常具有操縱部件，該操縱部件在開動斷開裝置時開動，從而使斷開裝置的開動能夠從外部識別。另外，斷開裝置能夠通過操縱部件手動操縱，用以取消或者引起中斷。
[0004]電流路徑的中斷產生了電弧，從而使電流路徑中的電流不會直接中斷。當電弧消失時，電流才會完全中斷。因此已知的自動斷路器通常具有滅弧室，電弧進入滅弧室并且消除。在滅弧室內，電弧通過滅弧板分散并中斷。
[0005]產生電弧之后，斷開裝置的電阻升高，電流降低。在已知的自動斷路器中直到電弧消失的斷路時間通常為至少4ms。在這段時間內，與自動斷路器的輸出端子相連的負載會發生損壞或者甚至損毀。
[0006]在多相電源系統中每個相都由這種自動斷路器保護。
[0007]使用中會發生許多問題，可能超出下游開關設備的許可參數，例如接觸器或者電動機開關設備的許可參數，于是必須選擇在低電流情況下就已觸發的自動斷路器。替代的或者另外地使開關設備超尺寸，這就提高了成本并可能導致額外的損失。在具有高峰值電流的應用中，例如在啟動發動機時，這會導致設計沖突。
[0008]除此之外，在現有技術中已知的限制電流的開關元件雖然能夠快速切斷高的短路電流，然而在升高的持續電流情況下作用緩慢，從而使過大的電流可能流過下游的負載和開關設備。因而更加妨礙了自動斷路器，電流電源和負載之間的配合。
[0009]在這種背景下，根據IEC60947-4-1標準，在短路保護范圍內分為兩個分類類別，這些類別描述了在過載電流的情況下設備或負載的可允許損壞程度。在分類類別I中，允許損毀下游設備，例如接觸器或半導體開關裝置。在分類類別2中，下游設備必須原則上維持其功能。機械開關設備，例如接觸器，經常被歸為分類類別2 ;而半導體開關設備，例如用于電動機的半導體開關設備，通常滿足分類類別I的要求。
【發明內容】
[0010]從上述現有技術出發，本發明的目的在于給出一種上面所述類別的自動安全裝置和安全裝置構造，其能夠更好地針對過載電流來保護下游負載和開關設備。
[0011]本發明的目的通過根據本發明的獨立權利要求中的特征來實現。本發明優選的設計在從屬權利要求中給出。
[0012]根據本發明，用于保護相的自動斷路器具有:輸入端子；輸出端子；電流路徑，該電流路徑將輸入端子和輸出端子導電連接；斷開裝置，該斷開裝置設置在電流路徑中并用于在操縱中中斷電流路徑；放電端子；放電路徑，該放電路徑一端與斷開裝置和輸出端子之間的電流路徑相連，另一端與放電端子相連；連接裝置，該連接裝置設置在放電路徑中并在開動時連通放電路徑；監控裝置，用于監控電流路徑中的電流并且在識別到過載電流時操縱斷開裝置和連接裝置，其中監控裝置進行持續電流監控和短路電流監控。
[0013]另外，根據本發明給出了一種具有多個上述自動斷路器的保護裝置，該保護裝置用于多相供電電路，其中每個相由多個自動斷路器保護，并且多個自動斷路器互相耦合。
[0014]本發明的基本思想是給出一種自動斷路器，該自動斷路器通過持續電流和短路電流的連接來保證針對過載電流而對下游負載進行的可靠保護自動斷路器，通過在接通斷開裝置時由產生的電弧經過放電端子放出電流，使其保護效果特別迅速。該自動斷路器因而具有兩個特性，一方面是用于防止超過了允許的最高持續電流的過高的持續電流的線路保護，另一方面是短路保護，從而保證防止過高的峰值電流的保護。電流在斷開裝置的接通時能夠在連接裝置接通后經過放電端子流出，因此自動斷路器的保護功能已觸發得十分迅速。取決于連接裝置的接通時間，約為0.2ms的時間能夠在此實現，在該時間之后負載基本上沒有電流。
[0015]監控裝置優選地用于聯合操縱斷開裝置和連接裝置。特別優選地通過監控裝置同時操縱斷開裝置和連接裝置。
[0016]自動斷路器能夠通過其輸入端子與電源相連，在其輸出端子上與負載相連，負載能夠具有電氣開關裝置。放電端子優選能夠與地線或者零線連接，電流在接通時能夠通過地線或者零線流出。斷開裝置優選成型為用于中斷電流路徑的常開觸點。連接裝置通常成型為用于放電路徑的接通的常閉觸點。
[0017]在多相電源中，每個自動斷路器以其輸入端子與電源的相相連。放電端子優選能夠與地線或者PE導體連接，電流在接通時能夠通過地線或者PE導體流出。放電端子還能夠選擇與其他的相或者人造中性點相連。
[0018]本發明有利的設計中，自動斷路器進一步擴展為，監控裝置具有用于持續電流監控的雙金屬片開關。因此檢測電流路徑中的熱度，來檢測出過高的導電電流。通過雙金屬片開關性質的選擇能夠選擇保護性能。
[0019]本發明有利的設計中，自動斷路器進一步擴展為，監控裝置具有用于短路電流監控的磁性開關。相應地，磁性的瞬時脫扣能夠用作快速過程，即，快速產生的峰值電流的短路保護。短路保護的靈敏度可通過磁性材料的特性來達到。磁場時間上的變化與磁滯曲線相應。優選通過過載電流產生磁場，以便于借助于繼電器線圈和銜鐵能夠實現操縱。
[0020]本發明有利的設計中，自動斷路器進一步擴展為，自動斷路器具有耦合裝置，為了共同操縱而通過該耦合裝置將斷開裝置和連接裝置耦合，并且監控裝置通過耦合裝置操縱斷開裝置和連接裝置。監控裝置必須只能操縱耦合裝置，由此使斷開裝置和連接裝置自動被操縱。原則上能夠任意地設置耦合裝置。例如，耦合裝置可以是電氣或電子的耦合裝置。耦合裝置特別優選為機械耦合裝置。更優選地，耦合裝置通過繼電器操縱。
[0021]本發明有利的設計中，自動斷路器進一步擴展為，自動斷路器具有操縱部件，在由監控裝置操縱的情況下，該操縱部件被操縱，從而使得操縱能夠從外部識別。操縱部件優選地與耦合裝置相連。
[0022]本發明有利的設計中，自動斷路器進一步擴展為，操縱部件設置為，進行斷開裝置和連接裝置的手動操縱。相應地能夠手動操縱自動斷路器，使下游負載與電源斷開。操縱部件優選地與耦合裝置相連。
[0023]本發明有利的設計中，保護裝置進一步擴展為，這些自動斷路器互相機械耦合。通過機械耦合，自動斷路器能夠通過各自分別的監控裝置向另外的自動斷路器相互傳輸操縱。機械耦合特別可靠并且容易地形成。
[0024]本發明有利的設計中，保護裝置進一步構造為，自動斷路器具有用于手動操縱斷開裝置和連接裝置的操縱部件，并且這些自動斷路器通過耦合元件互相機械耦合。機械耦合特別可靠并且能夠在自動斷路器間簡單傳輸操縱。耦合元件特別優選地成型為安裝在操縱元件上的單獨的構件。因此可以靈活進行自動斷路器的耦合。特別是可用的自動斷路器可以容易地互相耦合，因而隨時可以構成保護裝置。
[0025]本發明有利的設計中，保護裝置進一步擴展為，耦合元件具有用于手動操縱耦合的自動斷路器的手動操縱器。因而保護裝置相應于自動斷路器的操縱同樣能夠手動操縱，以便于將負載同時從所有相的電源斷開。優選將用于手動操縱的手動操縱器實施為既用于共同斷開單個自動斷路器的電流路徑還用于電流路徑的接通，這與自動斷路器的操縱元件的功能相對應。特別優選地將手動操縱器成型為，能夠從外部識別操縱。
[0026]本發明有利的設計中，保護裝置成型為整體的設備。
【附圖說明】
[0027]接下來，根據結合附圖的優選實施例來詳細闡明本發明。附圖中:
[0028]附圖1示出了具有設置在多相電源和多相負載之間的保護裝置的電路圖，
[0029]附圖2示出了附圖1中電路圖的詳細示圖，其中僅示出了保護裝置的自動斷路器，
[0030]附圖3示出了附圖2中電路圖的詳細示圖，其中詳細示出了附圖2所示的自動斷路器，
[0031]附圖4示出了在使用常規自動斷路器的情況下檢測到過載電流時的負載電流的變化圖，
[0032]附圖5示出了在使用根據本發明的自動斷路器的情況下