本發(fā)明涉及電氣保護(hù)裝置和系統(tǒng)的，例如電路斷路器。更具體地，本發(fā)明涉及被稱為“固態(tài)斷路器”的電路斷路器的。

背景技術(shù)：

1、許多機(jī)電式電氣開關(guān)裝置，如空氣斷路器，特別是小型斷路器(mcb)通常包括滅弧室。滅弧室設(shè)置成熄滅在裝置脫扣后電觸頭分離時(shí)裝置電觸頭之間空氣中產(chǎn)生的電弧。

2、除了用于斷開電路的至少一個(gè)可移動(dòng)部件外，滅弧室通常還包括一個(gè)疊在另一個(gè)頂部的金屬板的堆疊，以擴(kuò)展和熄滅電路斷開時(shí)可能出現(xiàn)的電弧。

3、然而，為了提高這些電氣保護(hù)裝置(以下稱為“保護(hù)裝置”)的性能，已提出用包含基于半導(dǎo)體部件的功率開關(guān)的電子斷路裝置來替代滅弧室。這種斷路器被稱為“固態(tài)”斷路器。

4、2022年11月25日公布的法國(guó)專利申請(qǐng)fr3123141公開了此類電氣保護(hù)裝置。

5、例如，這些電氣保護(hù)裝置的改進(jìn)性能有利于包括電化學(xué)蓄電池組的直流(dc)電氣系統(tǒng)，其電氣保護(hù)裝置必須能夠在發(fā)生電氣故障時(shí)以非?？斓姆磻?yīng)時(shí)間中斷強(qiáng)電流。

6、這些固態(tài)電氣保護(hù)裝置必須能夠中斷電流，其可靠性和安全性至少與機(jī)電保護(hù)裝置相同。這些可靠性和安全性要求在標(biāo)準(zhǔn)中定義，例如由美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(ul)認(rèn)證機(jī)構(gòu)管理的“ul?489i”標(biāo)準(zhǔn)。

7、本標(biāo)準(zhǔn)包括固態(tài)塑殼斷路器(sscb)或固態(tài)混合塑殼斷路器(sshcb)必須滿足的要求。

8、這些要求涵蓋了2023年的斷路器，其標(biāo)稱值范圍為，例如，交流電流高達(dá)1000v，直流電流高達(dá)1500v，使用半導(dǎo)體進(jìn)行切換。例如，這些保護(hù)裝置旨在保護(hù)服務(wù)入口、電源線和分支電路。這些裝置可能需要輔助控制電源。

9、該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，斷路器在斷開電子設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，在閉合和斷開時(shí)必須能夠切斷等于六倍標(biāo)稱電流的電流。

10、本發(fā)明的目的是提出一種電氣保護(hù)裝置，包括在斷開電子設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)的切換機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、上述目標(biāo)至少部分通過一種電氣保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包括兩個(gè)連接端子、可分離并連接在兩個(gè)連接端子之間的主電觸頭，主電觸頭可在電觸頭分離的斷開狀態(tài)和電觸頭接觸的閉合狀態(tài)之間切換；切換機(jī)構(gòu)，該切換機(jī)構(gòu)適用于將主電觸頭切換至斷開狀態(tài)；與主電觸頭串聯(lián)連接的固態(tài)電源開關(guān)，該電源開關(guān)適于在阻斷電流通過的斷開狀態(tài)和允許電流通過的閉合狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，以及與主電觸頭并聯(lián)連接的安全裝置。該安全裝置包括輔助電觸頭，該輔助電觸頭是可分離的，并且可在斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間移動(dòng)。切換機(jī)構(gòu)適于將輔助電觸頭切換到斷開狀態(tài)。電氣保護(hù)裝置包括控制單元，控制單元適于在斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換電氣保護(hù)裝置，在斷開狀態(tài)下，電源開關(guān)、主電觸頭和輔助電觸頭處于斷開狀態(tài)，在閉合狀態(tài)下，電源開關(guān)、主電觸頭和輔助電觸頭處于閉合狀態(tài)?？刂茊卧m于控制電源開關(guān)和切換機(jī)構(gòu)，并且當(dāng)電氣保護(hù)裝置閉合時(shí)，在主電觸頭和電源開關(guān)閉合之前閉合安全裝置的輔助電觸頭，并且當(dāng)電氣保護(hù)裝置斷開時(shí)，在斷開安全裝置的輔助電觸頭之前斷開主電觸頭和電源開關(guān)。當(dāng)大于預(yù)定值的電流流過所述安全裝置時(shí)，安全裝置適于激活切換機(jī)構(gòu)以將主電觸頭和輔助電觸頭切換到斷開狀態(tài)。

2、有利的是，保護(hù)電氣保護(hù)裝置免受電源開關(guān)可能出現(xiàn)的故障的影響，該故障仍會(huì)允許電流通過，盡管電流開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)。

3、具體而言，當(dāng)電氣保護(hù)裝置正在閉合時(shí)，即當(dāng)電氣保護(hù)裝置從斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)時(shí)，安全裝置的輔助電觸頭首先閉合。假設(shè)電源開關(guān)雖然處于斷開狀態(tài)，但無論如何都會(huì)允許電流通過，則安全裝置激活切換機(jī)構(gòu)以立即斷開主電觸頭和輔助電觸頭，可能在閉合過程中，從而中斷電氣保護(hù)裝置中的電流。

4、同樣，當(dāng)電氣保護(hù)裝置正在斷開時(shí)，即當(dāng)電氣保護(hù)裝置從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時(shí)，安全裝置的輔助電觸頭最后斷開。假設(shè)電源開關(guān)雖然被切換到斷開狀態(tài)，但無論如何仍允許電流通過，則安全裝置激活切換機(jī)構(gòu)以立即斷開主電觸頭和輔助電觸頭，從而中斷電氣保護(hù)裝置中的電流。

5、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，安全裝置包括第一撞擊器，當(dāng)大于預(yù)定值的電流流過所述安全裝置時(shí)，第一撞擊器激活切換機(jī)構(gòu)，將主電觸頭和輔助電觸頭切換至斷開狀態(tài)。

6、有利的是，通過撞擊器的可能電流可使所述撞擊器脫扣并激活切換機(jī)構(gòu)。

7、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，切換機(jī)構(gòu)適用于將可分離主電觸頭和可分離輔助電觸頭切換至斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)，安全裝置還適用于，當(dāng)大于預(yù)定值的電流流經(jīng)所述安全裝置時(shí)，且在激活切換機(jī)構(gòu)以將可分離主電觸頭和可分離輔助電觸頭切換至斷開狀態(tài)后，阻止切換機(jī)構(gòu)以防止主電觸頭和輔助電觸頭切換至閉合狀態(tài)。

8、有利的是，在電源開關(guān)可能出現(xiàn)故障后脫扣的情況下，安全裝置會(huì)阻止可分離主電觸頭和輔助電觸頭閉合的任何可能性，使電氣保護(hù)裝置安全。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一撞擊器包括阻擋元件，其適于在撞擊器被撞擊時(shí)保持切換機(jī)構(gòu)被阻擋。

10、有利的是，一旦脫扣，撞擊器將被阻擋在其脫扣位置，從而使切換機(jī)構(gòu)保持阻擋狀態(tài)，從而防止可分離主電觸頭和輔助電觸頭閉合的可能性。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，安全裝置還包括與輔助電觸頭串聯(lián)連接的限流元件。

12、有利的是，如果輔助電觸頭斷開時(shí)形成電弧，限流元件可降低通過安全裝置的電流強(qiáng)度，從而熄滅處于斷開位置的輔助電觸頭之間的電弧。這對(duì)于直流和/或高壓(例如，大于750vdc的電壓)尤其有利。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與輔助電觸頭串聯(lián)連接的限流元件為保險(xiǎn)絲。

14、有利的是，保險(xiǎn)絲可根據(jù)保險(xiǎn)絲的尺寸永久切斷安全裝置中的電流。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述安全裝置還包括移動(dòng)屏，所述移動(dòng)屏由電絕緣材料制成，適于在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，默認(rèn)情況下，所述移動(dòng)屏位于第一位置，并位于主電觸頭之間，以防止主電觸頭在第二位置接觸。安全裝置包括第二撞擊器，當(dāng)大于預(yù)定值的電流流過所述安全裝置時(shí)，第二撞擊器適于將移動(dòng)屏移動(dòng)到第二位置。

16、有利的是，在電源開關(guān)可能出現(xiàn)故障的情況下，放置絕緣屏，從物理上防止主電觸頭閉合。因此，與保險(xiǎn)絲(有效切斷安全裝置)的存在相結(jié)合，該特征防止了主電觸頭的任何閉合，并使得保護(hù)裝置的電流切斷獨(dú)立于切換機(jī)構(gòu)的任何可能動(dòng)作。根

17、據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一撞擊器和第二撞擊器為同一個(gè)撞擊器。

18、有利的是，通過使用同一個(gè)撞擊器激活切換機(jī)構(gòu)并將絕緣屏置于主觸頭之間，簡(jiǎn)化了保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，并使其更加緊湊。

技術(shù)特征：

1.一種電氣保護(hù)裝置(300)，包括:

2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的電氣保護(hù)裝置(300)，其中，所述安全裝置包括第一撞擊器(354)，所述第一撞擊器適于，當(dāng)大于預(yù)定值的電流流經(jīng)所述安全裝置(350)時(shí)，激活所述切換機(jī)構(gòu)(340)以將所述主電觸頭(330)和所述輔助電觸頭(352)切換到斷開狀態(tài)。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣保護(hù)裝置(300)，其中，所述切換機(jī)構(gòu)適于將可分離主電觸頭和可分離輔助電觸頭切換到斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)，所述安全裝置還適于:當(dāng)大于預(yù)定值的電流流過所述安全裝置時(shí)，并且在已經(jīng)激活所述切換機(jī)構(gòu)以將所述可分離主電觸頭和所述可分離輔助電觸頭切換到斷開狀態(tài)之后，阻止切換機(jī)構(gòu)(340)以防止主電觸頭和輔助電觸頭切換到閉合狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的電氣保護(hù)裝置，其中，所述第一撞擊器(354)包括阻擋元件(354a),所述阻擋元件適于在撞擊器被撞擊時(shí)保持切換機(jī)構(gòu)(340)被阻擋。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣保護(hù)裝置，其中，所述安全裝置還包括與所述輔助電觸頭(352)串聯(lián)連接的限流元件(355)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的電氣保護(hù)裝置，其中，與所述輔助電觸頭串聯(lián)連接的限流元件(355)是保險(xiǎn)絲。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣保護(hù)裝置，其中，所述安全裝置還包括移動(dòng)屏(321)，所述移動(dòng)屏由電絕緣材料制成，并且適于在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，所述移動(dòng)屏默認(rèn)位于第一位置，并且位于主電觸頭之間，以在第二位置防止主電觸頭之間接觸，所述安全裝置包括第二撞擊器，第二撞擊器適于，當(dāng)大于預(yù)定值的電流流過所述安全裝置時(shí):-將移動(dòng)屏移動(dòng)到第二位置。

8.根據(jù)權(quán)利要求4和7所述的電氣保護(hù)裝置，其中，所述第一撞擊器(354)和所述第二撞擊器是同一個(gè)撞擊器(354)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種電氣保護(hù)裝置，包括主電觸頭、切換機(jī)構(gòu)、與主電觸頭串聯(lián)的固態(tài)電源開關(guān)、與主電觸頭并聯(lián)的安全裝置，該安全裝置包括輔助電觸頭、控制單元，該控制單元適于控制電源開關(guān)和切換機(jī)構(gòu)，該安全裝置適于，當(dāng)大于預(yù)定值的電流流過所述安全裝置時(shí)，激活切換機(jī)構(gòu)以將主電觸頭和輔助電觸頭切換到斷開狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：E·多梅杰,E·弗蘭金
受保護(hù)的技術(shù)使用者：施耐德電氣工業(yè)公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30