具有多个绕组的电磁致动器的制作方法

本发明涉及一种电磁致动器，其对电冲击的抵抗性得到了增强。本发明特别地涉及与用于保护线路的电气设备的触发锁相关联地使用的电磁致动器，所述电气设备例如是取决于电源电压的关断和/或差动设备。

这些设备应在非常特别的条件中被触发，典型地于在进入被所提及的设备保护的线路的电流总量与从该线路出来的电流总量之间产生失衡时，这对应于随差动故障之后的“差动”保护，或在电流强度失常地高时，这对应于随短路故障之后的“磁”保护。

致动器传统地括围绕可动磁芯的绕组，该可动磁芯能够在由绕组产生的磁场的作用下从休止位置移动到致动位置。更确切地，其包括：

-所谓的“差动”绕组，其响应于待保护的电流线路上的差动类型的故障产生磁场；

-所谓的“磁”绕组，其响应于待保护的电流线路上的短路类型的故障产生磁场。

实际上，这涉及一种具有多个绕组的致动器，该致动器构成允许使用同一个致动器确保不同类型的保护的紧凑的解决方案。

背景技术：

本发明提出要解决的问题如下：被诸如前述电气设备的电气设备保护的电路经受电磁兼容性(cem：compatibilitéélectromagnétique)试验和测试，以验证所述电路对于来自其它设备(或更广泛地，来自环境)的干扰是否具有足够的抵抗性。

这些试验是标准化的，并在于发送多个8/20μs的电流波、然后一个1.2/50μs的电压波到电气设备。该电气设备在这些条件中不应触发(déclencher)。这意味着在施加这样的波的同时，不应突发介电击穿，也不应突发对设备内部的构件的损坏。

按照惯例，这样的致动器由控制元件(例如闸流晶体管)操控，该控制元件本身则在设备检测电路检测到故障时被激活。压敏电阻在如1.2/50μs的电压波的过压波的情况下保护控制元件。放置在差动绕组的下游的该压敏电阻在限定电压阈值以上成为导通的，并由此允许将控制元件的端子处的电压限制到低于控制元件的击穿电压的值。

在1.2/50μs的电压波在差动绕组中流动时，其可以导致设备在2kv下的不适宜的触发，而标准要求致动器能够在2kv之下承受冲击而不触发。

当8/20μs的电流波在磁绕组中流动时，且如果差动绕组的线圈通过电磁耦合嵌置在磁绕组的线圈中，在差动绕组的端子处出现大的感应电压，这导致介电击穿同时破坏差动保护。

为了克服这两个问题，当前的技术方案在于在差动绕组的端子处放置额外的压敏电阻。该解决方案允许避免在8/20μs的电流波的情况下的击穿，但是具有这样的缺陷：在1.2/50μs的电压波期间由于由串联的两个压敏电阻消耗的非常大的电流(约为1000a)，增大了在控制元件的端子处的电压(约为1000v)。控制元件因此必须能够承受这样的电压，以不被过早地损坏。因此，其将包括1200v的闸流晶体管或igbt，即相对昂贵的构件。

在差动绕组的上游添加电阻以限制穿过压敏电阻的电流是可行的，但是这使得致动器的紧凑性重新成为问题，且控制元件为了同时承受1.2/50μs的电压波和8/20μs的电流波依然将从昂贵的构件中选择。

因此目前所采用的解决方案是相对昂贵的。

技术实现要素：

在本发明的范围内，所追求的目标因此在于开发一种电磁致动器，该电磁致动器能够承受由并非由电路本身的机能障碍导致的瞬时过压引起的冲击，而不导致其中集成有所述致动器的设备的触发。这样的电磁致动器的制造还将是易于实施且低成本的。

根据本发明的电磁致动器传统地包括：

-差动绕组，其响应于待保护电流线路上的差动类型的故障产生磁场；

-磁绕组，其与差动绕组嵌置，并响应于待保护电流线路上的短路类型的故障产生磁场。

该致动器的特征在于，其还包括第三绕组，该第三绕组被缠绕成短路并与所述差动绕组和所述磁绕组嵌置，产生与由磁绕组产生的磁场相反的磁场。

本发明的主要构思在于设置额外的被短路绕组，而不是如现有技术中的情况那样设置额外的压敏电阻。该解决方案从经济的角度来看是有利的，因为绕组比压敏电阻更加便宜；从紧凑型的角度来看也是有利的，因为额外的绕组嵌置在由已经存在的绕组限定的容积中，并因此不占用额外的空间。

在磁绕组由8/20μs的电流波穿过时，其产生磁场。被短路的绕组通过其在磁绕组的附近处的定位而捕获该磁场，并通过磁耦合自然地产生沿与在磁绕组中流动的电流相反的方向穿过第三绕组的电流。该感应电流由此产生与由磁绕组产生的磁场相反的磁场。由此得到的磁场明确地弱于由磁绕组最初产生的磁场，这允许减小差动绕组上的感应电压。

该配置允许避免由8/20μs的电流波导致的击穿，而不影响致动器在1.2/50μs的电压波期间的良好运行。

此外，由于差动绕组上的感应电压被降低，定位于下游的构件(即在控制元件的端子处的压敏电阻、以及控制元件)可在较低的范围中选择，因此更加便宜。

本发明基于所述三个绕组定位在同一限定空间中以在它们彼此之间具有磁耦合。所述三个绕组甚至可以是共轴的，以简化它们的卷绕和它们在致动器内的定位。该配置允许确保致动器的最大的紧凑性。

根据一种可行性，被短路的第三绕组和差动绕组具有用于卷绕的共用点，例如在圆柱形套筒轴处，在制造致动器过程中的卷绕步骤期间，这两个绕组的线圈围绕该圆柱形套筒轴被同时缠绕。该共用点由此允许便于这两个绕组的同时卷绕和将被短路的绕组集成在致动器的内部。

通常，被短路的绕组被定尺寸为使得该被短路的绕组不干涉磁绕组和差动绕组的正常运行。

本发明还保护一种用于保护线路的电气设备，该电气设备包括如上所述的电磁致动器。

基于以下详细的说明及仅以示例性、而非限制本发明的方式提供的附图，本发明将被更好地理解。

附图说明

现在将参照附图更加详细地说明本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的致动器的示意性视图；

图2是示出在8/20μs的电流波期间在致动器上测得的感应电压的演变的曲线图。

具体实施方式

本发明的如图1所示的致动器包括在被保护线路中(即通常在相ph和中性线n之间)并联的磁绕组1和差动绕组2。该致动器传统地放置在存在于待保护线路上的负载的上游。

这些绕组1、2围绕可动磁芯(未示出)，该可动磁芯在由绕组1、2产生的磁场的作用下从休止位置移动到致动位置，以闭合或断开定位在负载上游的接触件(8)。

该致动器由控制元件5操控，该控制元件5在此为闸流晶体管，其本身在设备的检测电路(未示出)检测到故障时被激活。该闸流晶体管5在差动绕组2的下游放置在相ph和中性线n之间。

与闸流晶体管5并联连接的压敏电阻4在过压波的情况下保护该闸流晶体管5。

该致动器还包括在其自身上被短路的绕组3。在图1中，这三个绕组1、2、3是彼此分隔开的，但实际上，它们嵌置在彼此之中，以产生磁耦合。

绕组3通过其形成为短路在8/20μs的电流波期间始终产生与由磁绕组1产生的场相反的磁场，而不论卷绕方向。由此，差动绕组2的端子处的电压被减小，这允许避免介电击穿和对压敏电阻及邻近的闸流晶体管的损坏。

被短路的绕组3和差动绕组2可以在共用点7处连接，该共用点7则位于电势相。该连接在图1中通过虚线示出。其用作用于这两个绕组(2、3)的同时卷绕的基本点。

图2允许示出在具有3000a的8/20μs的电流波期间差动绕组上的感应电压的减小。在该示例中，磁绕组包括7个线圈，差动绕组包括1000个线圈。

曲线10示出在没有附加的压敏电阻的情况下，在如前所述的现有技术的致动器上测得的感应电压的演变。感应电压具有上升到12000v以上的峰值。

曲线11示出在根据本发明的致动器上测得的感应电压的演变，同时第三绕组具有设为短路的并嵌置在两个其它绕组中的100个线圈。相对于曲线10，感应电压被3除，并最大升至4000v。

最终，曲线12示出在根据本发明的致动器上测得的感应电压的演变，同时第三绕组具有设为短路的并嵌置在两个其它绕组中的200个线圈。处于短路的线圈的数量的增加允许进一步降低感应电压，该感应电压升高至3000v以下。

在引用的附图中所示的配置仅仅是本发明的可行的示例、而绝非是限制性的，相反地，本发明包括在本领域技术人员的范围内的形式和设计变型。