专利名称：过载脱扣器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在过载情况下断开负载电流回路的过载脱扣器。
背景技术：
这样的过载脱扣器以公知方式用在具有保护功能的开关设备中。
对于主电流回路中的开关设备，用于按照运行条件断开的开关设备和用于在故障情况下断开的开关设备是不同的。在故障情况下的断开包括过电流或短路引起的断开。由于过电流可能是符合运行条件的状态，例如在电机启动时，因此与短路不同可以在一定的时间内容许该过电流。在短路情况下则排除涉及符合运行条件的状态。如果不考虑选择性的论题在此应当立即断开电流回路。在过载范围内电流继续传导一定时间。该时间段的长度取决于电流的大小、负载的类型和特征。如果存在故障则过电流的电流持续时间将超过预定值。据此断开电流回路。
如果在三相电网中有一相出现故障，则电动机负载出现故障。即使其余两相中的电流没有超过容许的额定电流，也要断开电流。
符合运行条件的状态和过载情况下的故障状态、故障状态下的断开以及对一相故障的识别之间的区别一般利用双金属器件来解决。在此按照图1的连接图双金属器件B通常由主电流路径L1、L2、L3中的电流加热。同时加热后的双金属器件向周围环境辐射出热量。其大小设计这样进行，使得在额定电流下双金属器件B的弯曲还不会导致开关锁S的脱扣。如果该弯曲由于过电流在一相中流动的时间不够长而超过临界值，则该开关锁脱扣。
如果在相故障的情况下金属的弯曲差超过边界值，则同样会导致开关锁S的脱扣。
为了使过电流保护设备与不同的负载大小匹配，可以调节容许的额定电流，即使该过电流保护设备本身在无限长的时间之后不会跳闸的电流。但是在所示出的传统解决方案中处于数量级1.5∶1.0的调节范围很小。这种应用于多相电动机保护开关的传统过载脱扣器在DE3545930A1中公开。
公知采用可以扩大调节范围的电子原理来替代上述热机械原理。图2示出目前公知的电子方案的原理连接图。在该解决方案中借助换流器W向电子电路提供关于主电流回路L1、L2、L3中电流大小的信息。符合运行条件的过电流和由于故障产生的过电流之间的区分通过相应的耗电器、如电动机的电子模型进行。额定电流设置借助推移电动机模型M中的过电流时间特征曲线来进行。同时必须在相故障时对各相中的不容许的电流差进行分析。如果在该电动机模型中或在识别差电流D时检测到不容许的值，则产生适合于对用于脱扣开关锁的执行器A进行控制的信号。这样的电子脱扣电路带来了比较高的费用。用于延迟的故障电流保护电路的电子脱扣电路例如在CH656262A5中公开。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于实现简单而成本低廉的过电流识别和在大额定电流调节范围内的脱扣。
此外本发明要解决的技术问题还在于提供一种用于在过载情况下断开负载电流回路的方法，其可以简单而成本低廉地识别过载和在大额定电流调节范围内进行过载脱扣。
该第一个技术问题是通过权利要求1的特征解决的。该解决方案的简单性在于电子组件和热机械组件的组合，这样就产生了成本非常低廉的解决方案。
本发明的优选扩展在于，在负载电流回路的各相中采用换流器，其为了引入次级端的输出信号而与电子处理单元连接。另一个优点在于，电子处理单元具有放大器，在该放大器的输出端输出电流信号。
如果热机械脱扣器在特定的负载电流下通过调节放大器的放大作用调节脱扣，则保证了开关锁的脱扣的简单设置。
此外，如果电子处理单元具有基于至少两相之间的电流差产生用于改变放大器的放大作用的差电流信号的差电流装置，则可以通过简单方式实现差电流装置相故障保护。
按照权利要求7，本发明的过载脱扣器以优选方式用于具有保护功能的开关设备。
另一个技术问题通过具有权利要求8的特征的方法解决。
下面借助图3详细解释本发明的实施例。
具体实施例方式
图3示出按照本发明的过载脱扣器的原理电路图，该脱扣器将热机械解决方案的简单性和电子解决方案的大调节范围统一起来。在受监控的负载电流回路中——在此实施为三相，为了测量电流在负载电流回路的各相L1、L2、L3中分别采用换流器S1、S2、S3，这些换流器分别与一个开关元件1、2、3串联。本身公知的开关锁4根据电流负载脱扣，这导致通过开关元件1、2、3断开相L1、L2、L3中的电流。为此换流器S1、S2、S3在次级端与电子处理单元5连接，该处理单元接收转换后的电流并根据该电流产生电流信号6。电流信号6控制连接在电子处理单元5和开关锁4之间的热机械脱扣器7。该控制例如理解为根据电流信号6改变作为热机械脱扣器的双金属器件7的热绕组中的电流大小。
双金属器件7根据该热绕组中的电流弯曲，并且在电流的强度足够大时像传统开关那样使开关锁4脱扣。
原理上还可以考虑结合其他热机械脱扣器7，其中出于经济原因优选只采用一个脱扣器。
电子处理单元5包含放大器8，其与换流器S1、S2、S3的次级连接，以放大与负载电流回路L1、L2、L3中的测量电流成正比的输出信号，并由此形成用于双金属器件7的电流信号。在此放大器8前面连接了或门9。
在该变形中采用的双金属器件7当然是不能调节的。额定电流的调节在此借助放大器8的放大作用进行。因此在较低的放大作用下从换流器S1、S2、S3向放大单元5输出的输出信号被很小地放大。施加在双金属器件7上的热功率很小。因此需要比较大的输出信号，以使双金属器件7的弯曲达到脱扣开关锁4所需要的值。反之则设置大的放大作用。在此比较小的输出信号就足以向双金属器件7提供大的热功率，并因此使双金属器件7达到脱扣开关锁4所需要的弯曲。由此可以实现大约4∶1的大额定电流调节范围。
总之，对于在此假设的未改变的双金属器件的调节，在热功率始终相同、也就是在放大器8的输出端上提供相同的电流信号条件下脱扣开关锁4。这可以在负载电流很小时用大的放大作用、以及在负载电流大时用小的放大作用以相同的方式实现。
上述过载脱扣器可以简单的方式通过相故障保护来扩展。为此次级端的输出信号还输入电子处理单元5中的差电流装置10。该差电流处理单元10识别相L1、L2、L3中的电流差，并据此形成可用于改变放大器8的放大作用的信号。放大作用的提高带来了双金属器件热功率的增大。由此导致双金属器件7的弯曲更大，并导致开关锁4的提早脱扣，但不会超过所设置的额定电流。由此双金属器件7在该变形中实现了电动机模型和差电流识别的功能。电子电路得到了显著的简化。不是电子地映射电动机模型和差电流识别，而只需要具有可调节的放大作用的可简单实现的放大器电路。与热机械实施例相反，在此只需要一个双金属器件。电子实施例中用于脱扣双金属器件所需的执行器同样是多余的，因为该功能也由双金属器件执行。
权利要求
1.一种用于断开过载回路中的负载电流回路的过载脱扣器，具有根据负载回路中的电流产生电流信号(6)的电子处理单元(5)，和根据所接收的电流信号(6)使开关锁(4)脱扣的热机械脱扣器(7)。
2.根据权利要求1所述的过载脱扣器，其特征在于，在所述负载电流回路的各相(L1，L2，L3)中分别设置了换流器(S1，S2，S3)，该换流器为了引入次级端的输出信号而与所述电子处理单元(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的过载脱扣器，其特征在于，所述电子处理单元(5)具有放大器(8)，在该放大器(8)的输出端输出所述电流信号(6)。
4.根据上述权利要求之一所述的过载脱扣器，其特征在于，所述热机械脱扣器(7)在特定的负载电流下通过调节所述放大器(8)的放大作用来调节所述开关锁(4)的脱扣。
5.根据上述权利要求之一所述的过载脱扣器，其特征在于，所述热机械脱扣器(7)实施为双金属器件(7)，其被施加了取决于电流信号(6)的热功率。
6.根据上述权利要求之一所述的过载脱扣器，其特征在于，所述电子处理单元(5)具有基于至少两相(L1，L2，L3)之间的电流差产生用于改变所述放大器(8)的放大作用的差电流信号的差电流装置(10)。
7.一种开关设备，其特征在于，具有按照权利要求1、2、3、4、5或6所述的过载脱扣器。
8.一种用于断开过载回路中的负载电流回路的方法，具有以下步骤-在各相(L1，L2，L3)中借助换流器(S1，S2，S3)转换负载电流；-将来自换流器(S1，S2，S3)的次级端的输出信号引入电子处理单元(5)并在该电子处理单元中将其放大；-放大后产生作为脱扣标准、被引入热机械脱扣器(7)的用于将与热机械脱扣器(7)连接的开关锁(4)脱扣的电流信号(6)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述热机械脱扣器(7)实施为双金属器件(7)，其热功率取决于所述电流信号(6)。
全文摘要
本发明涉及一种用于断开负载电流回路(L1，L2，L3)的过载脱扣器，具有根据负载回路(L1，L2，L3)中的电流产生电流信号(6)的电子处理单元(5)，和根据所接收的电流信号(6)使开关锁(4)脱扣的热机械脱扣器(7)。
文档编号H02H7/09GK1926740SQ200480042454
公开日2007年3月7日 申请日期2004年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者阿尔夫·瓦布纳 申请人:西门子公司