專利名稱：過載脫扣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在過載情況下斷開負(fù)載電流回路的過載脫扣器。
背景技術(shù)：
這樣的過載脫扣器以公知方式用在具有保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備中。
對于主電流回路中的開關(guān)設(shè)備，用于按照運(yùn)行條件斷開的開關(guān)設(shè)備和用于在故障情況下斷開的開關(guān)設(shè)備是不同的。在故障情況下的斷開包括過電流或短路引起的斷開。由于過電流可能是符合運(yùn)行條件的狀態(tài)，例如在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，因此與短路不同可以在一定的時(shí)間內(nèi)容許該過電流。在短路情況下則排除涉及符合運(yùn)行條件的狀態(tài)。如果不考慮選擇性的論題在此應(yīng)當(dāng)立即斷開電流回路。在過載范圍內(nèi)電流繼續(xù)傳導(dǎo)一定時(shí)間。該時(shí)間段的長度取決于電流的大小、負(fù)載的類型和特征。如果存在故障則過電流的電流持續(xù)時(shí)間將超過預(yù)定值。據(jù)此斷開電流回路。
如果在三相電網(wǎng)中有一相出現(xiàn)故障，則電動(dòng)機(jī)負(fù)載出現(xiàn)故障。即使其余兩相中的電流沒有超過容許的額定電流，也要斷開電流。
符合運(yùn)行條件的狀態(tài)和過載情況下的故障狀態(tài)、故障狀態(tài)下的斷開以及對一相故障的識別之間的區(qū)別一般利用雙金屬器件來解決。在此按照圖1的連接圖雙金屬器件B通常由主電流路徑L1、L2、L3中的電流加熱。同時(shí)加熱后的雙金屬器件向周圍環(huán)境輻射出熱量。其大小設(shè)計(jì)這樣進(jìn)行，使得在額定電流下雙金屬器件B的彎曲還不會(huì)導(dǎo)致開關(guān)鎖S的脫扣。如果該彎曲由于過電流在一相中流動(dòng)的時(shí)間不夠長而超過臨界值，則該開關(guān)鎖脫扣。
如果在相故障的情況下金屬的彎曲差超過邊界值，則同樣會(huì)導(dǎo)致開關(guān)鎖S的脫扣。
為了使過電流保護(hù)設(shè)備與不同的負(fù)載大小匹配，可以調(diào)節(jié)容許的額定電流，即使該過電流保護(hù)設(shè)備本身在無限長的時(shí)間之后不會(huì)跳閘的電流。但是在所示出的傳統(tǒng)解決方案中處于數(shù)量級1.5∶1.0的調(diào)節(jié)范圍很小。這種應(yīng)用于多相電動(dòng)機(jī)保護(hù)開關(guān)的傳統(tǒng)過載脫扣器在DE3545930A1中公開。
公知采用可以擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍的電子原理來替代上述熱機(jī)械原理。圖2示出目前公知的電子方案的原理連接圖。在該解決方案中借助換流器W向電子電路提供關(guān)于主電流回路L1、L2、L3中電流大小的信息。符合運(yùn)行條件的過電流和由于故障產(chǎn)生的過電流之間的區(qū)分通過相應(yīng)的耗電器、如電動(dòng)機(jī)的電子模型進(jìn)行。額定電流設(shè)置借助推移電動(dòng)機(jī)模型M中的過電流時(shí)間特征曲線來進(jìn)行。同時(shí)必須在相故障時(shí)對各相中的不容許的電流差進(jìn)行分析。如果在該電動(dòng)機(jī)模型中或在識別差電流D時(shí)檢測到不容許的值，則產(chǎn)生適合于對用于脫扣開關(guān)鎖的執(zhí)行器A進(jìn)行控制的信號。這樣的電子脫扣電路帶來了比較高的費(fèi)用。用于延遲的故障電流保護(hù)電路的電子脫扣電路例如在CH656262A5中公開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于實(shí)現(xiàn)簡單而成本低廉的過電流識別和在大額定電流調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的脫扣。
此外本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還在于提供一種用于在過載情況下斷開負(fù)載電流回路的方法，其可以簡單而成本低廉地識別過載和在大額定電流調(diào)節(jié)范圍內(nèi)進(jìn)行過載脫扣。
該第一個(gè)技術(shù)問題是通過權(quán)利要求1的特征解決的。該解決方案的簡單性在于電子組件和熱機(jī)械組件的組合，這樣就產(chǎn)生了成本非常低廉的解決方案。
本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展在于，在負(fù)載電流回路的各相中采用換流器，其為了引入次級端的輸出信號而與電子處理單元連接。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，電子處理單元具有放大器，在該放大器的輸出端輸出電流信號。
如果熱機(jī)械脫扣器在特定的負(fù)載電流下通過調(diào)節(jié)放大器的放大作用調(diào)節(jié)脫扣，則保證了開關(guān)鎖的脫扣的簡單設(shè)置。
此外，如果電子處理單元具有基于至少兩相之間的電流差產(chǎn)生用于改變放大器的放大作用的差電流信號的差電流裝置，則可以通過簡單方式實(shí)現(xiàn)差電流裝置相故障保護(hù)。
按照權(quán)利要求7，本發(fā)明的過載脫扣器以優(yōu)選方式用于具有保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備。
另一個(gè)技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求8的特征的方法解決。


下面借助圖3詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖3示出按照本發(fā)明的過載脫扣器的原理電路圖，該脫扣器將熱機(jī)械解決方案的簡單性和電子解決方案的大調(diào)節(jié)范圍統(tǒng)一起來。在受監(jiān)控的負(fù)載電流回路中——在此實(shí)施為三相，為了測量電流在負(fù)載電流回路的各相L1、L2、L3中分別采用換流器S1、S2、S3，這些換流器分別與一個(gè)開關(guān)元件1、2、3串聯(lián)。本身公知的開關(guān)鎖4根據(jù)電流負(fù)載脫扣，這導(dǎo)致通過開關(guān)元件1、2、3斷開相L1、L2、L3中的電流。為此換流器S1、S2、S3在次級端與電子處理單元5連接，該處理單元接收轉(zhuǎn)換后的電流并根據(jù)該電流產(chǎn)生電流信號6。電流信號6控制連接在電子處理單元5和開關(guān)鎖4之間的熱機(jī)械脫扣器7。該控制例如理解為根據(jù)電流信號6改變作為熱機(jī)械脫扣器的雙金屬器件7的熱繞組中的電流大小。
雙金屬器件7根據(jù)該熱繞組中的電流彎曲，并且在電流的強(qiáng)度足夠大時(shí)像傳統(tǒng)開關(guān)那樣使開關(guān)鎖4脫扣。
原理上還可以考慮結(jié)合其他熱機(jī)械脫扣器7，其中出于經(jīng)濟(jì)原因優(yōu)選只采用一個(gè)脫扣器。
電子處理單元5包含放大器8，其與換流器S1、S2、S3的次級連接，以放大與負(fù)載電流回路L1、L2、L3中的測量電流成正比的輸出信號，并由此形成用于雙金屬器件7的電流信號。在此放大器8前面連接了或門9。
在該變形中采用的雙金屬器件7當(dāng)然是不能調(diào)節(jié)的。額定電流的調(diào)節(jié)在此借助放大器8的放大作用進(jìn)行。因此在較低的放大作用下從換流器S1、S2、S3向放大單元5輸出的輸出信號被很小地放大。施加在雙金屬器件7上的熱功率很小。因此需要比較大的輸出信號，以使雙金屬器件7的彎曲達(dá)到脫扣開關(guān)鎖4所需要的值。反之則設(shè)置大的放大作用。在此比較小的輸出信號就足以向雙金屬器件7提供大的熱功率，并因此使雙金屬器件7達(dá)到脫扣開關(guān)鎖4所需要的彎曲。由此可以實(shí)現(xiàn)大約4∶1的大額定電流調(diào)節(jié)范圍。
總之，對于在此假設(shè)的未改變的雙金屬器件的調(diào)節(jié)，在熱功率始終相同、也就是在放大器8的輸出端上提供相同的電流信號條件下脫扣開關(guān)鎖4。這可以在負(fù)載電流很小時(shí)用大的放大作用、以及在負(fù)載電流大時(shí)用小的放大作用以相同的方式實(shí)現(xiàn)。
上述過載脫扣器可以簡單的方式通過相故障保護(hù)來擴(kuò)展。為此次級端的輸出信號還輸入電子處理單元5中的差電流裝置10。該差電流處理單元10識別相L1、L2、L3中的電流差，并據(jù)此形成可用于改變放大器8的放大作用的信號。放大作用的提高帶來了雙金屬器件熱功率的增大。由此導(dǎo)致雙金屬器件7的彎曲更大，并導(dǎo)致開關(guān)鎖4的提早脫扣，但不會(huì)超過所設(shè)置的額定電流。由此雙金屬器件7在該變形中實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)模型和差電流識別的功能。電子電路得到了顯著的簡化。不是電子地映射電動(dòng)機(jī)模型和差電流識別，而只需要具有可調(diào)節(jié)的放大作用的可簡單實(shí)現(xiàn)的放大器電路。與熱機(jī)械實(shí)施例相反，在此只需要一個(gè)雙金屬器件。電子實(shí)施例中用于脫扣雙金屬器件所需的執(zhí)行器同樣是多余的，因?yàn)樵摴δ芤灿呻p金屬器件執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種用于斷開過載回路中的負(fù)載電流回路的過載脫扣器，具有根據(jù)負(fù)載回路中的電流產(chǎn)生電流信號(6)的電子處理單元(5)，和根據(jù)所接收的電流信號(6)使開關(guān)鎖(4)脫扣的熱機(jī)械脫扣器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載脫扣器，其特征在于，在所述負(fù)載電流回路的各相(L1，L2，L3)中分別設(shè)置了換流器(S1，S2，S3)，該換流器為了引入次級端的輸出信號而與所述電子處理單元(5)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過載脫扣器，其特征在于，所述電子處理單元(5)具有放大器(8)，在該放大器(8)的輸出端輸出所述電流信號(6)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的過載脫扣器，其特征在于，所述熱機(jī)械脫扣器(7)在特定的負(fù)載電流下通過調(diào)節(jié)所述放大器(8)的放大作用來調(diào)節(jié)所述開關(guān)鎖(4)的脫扣。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的過載脫扣器，其特征在于，所述熱機(jī)械脫扣器(7)實(shí)施為雙金屬器件(7)，其被施加了取決于電流信號(6)的熱功率。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的過載脫扣器，其特征在于，所述電子處理單元(5)具有基于至少兩相(L1，L2，L3)之間的電流差產(chǎn)生用于改變所述放大器(8)的放大作用的差電流信號的差電流裝置(10)。
7.一種開關(guān)設(shè)備，其特征在于，具有按照權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的過載脫扣器。
8.一種用于斷開過載回路中的負(fù)載電流回路的方法，具有以下步驟-在各相(L1，L2，L3)中借助換流器(S1，S2，S3)轉(zhuǎn)換負(fù)載電流；-將來自換流器(S1，S2，S3)的次級端的輸出信號引入電子處理單元(5)并在該電子處理單元中將其放大；-放大后產(chǎn)生作為脫扣標(biāo)準(zhǔn)、被引入熱機(jī)械脫扣器(7)的用于將與熱機(jī)械脫扣器(7)連接的開關(guān)鎖(4)脫扣的電流信號(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述熱機(jī)械脫扣器(7)實(shí)施為雙金屬器件(7)，其熱功率取決于所述電流信號(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于斷開負(fù)載電流回路(L1，L2，L3)的過載脫扣器，具有根據(jù)負(fù)載回路(L1，L2，L3)中的電流產(chǎn)生電流信號(6)的電子處理單元(5)，和根據(jù)所接收的電流信號(6)使開關(guān)鎖(4)脫扣的熱機(jī)械脫扣器(7)。
文檔編號H02H7/09GK1926740SQ200480042454
公開日2007年3月7日 申請日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者阿爾夫·瓦布納 申請人:西門子公司