用于连接至电网的装置以及用于保护这种装置的方法

文档序号:8227846阅读:452来源:国知局
用于连接至电网的装置以及用于保护这种装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于连接至电网的装置以及用于保护这种装置的方法。该装置包括:电路板;第一输入侧连接位置,电网的第一相能够连接至该第一输入侧连接位置;第二输入侧连接位置,电网的第二相能够连接至该第二输入侧连接位置;和第一和第二电导体;其中,第一导体与第一输入侧连接位置在设备内部连接、并且第二导体与第二输入侧连接位置在设备内部连接。
【背景技术】
[0002]电网特别是工业设施的低压电网,经由该电网将三相交流电导向至用电器。特别地,用电器是电机器,例如电动机。
[0003]在这种类型的电设施中,通常使用主动影响电流的设备用于开关、控制和/或调节电流。这例如能够是用于运行异步电机或者欧姆负载的机械的和/或电子的开关设备,但也能够是用于能改变转速地运行电机的变流器。其同样也能够例如是用于将再生电流输入到电网中的逆变器。
[0004]为此,主动影响电流的设备经由其输入侧的连接位置与电网的导线连接,并且借助于其输出侧的连接位置与用电器的或者生成能量的单元的导线连接。在设备运行期间,这能够导致在导线之间或者在连接的用电器或者生成能量的单元内部出现短路,尽管通常极少出现。
[0005]在短路的情况下流动的电流会非常高,并且在没有附加措施的情况下会损毁主动影响电流的设备、导线和用电器或者生成能量的单元。
[0006]为了防止与损毁的设备部分相关的、对人员或者环境的危害,通常在主动影响电流的设备之前连接合适的过流保护装置,其足够迅速地断开短路电流。过流保护装置例如是线路保护开关。如果线路保护开关检测到电网中的短路电流,那么其能够中断对经由供应链连接在线路保护开关下游的装置的能量供给。
[0007]在短路时出现的非常高的电流从发电机开始经过电网流至短路位置,并且被过流保护装置迅速断开。对于短路的持续时间来说,所有由短路电流流过的导线和设备都被超强地和部分损毁性地加载。当短路电流流经电路板时,在电路板上也通过印制导线或者部分组件的蒸发和由此生成的电弧和导电等离子体出现了装置内部的损毁。
[0008]短路电流的程度通过电流的阻抗和在其产生瞬间的相角来确定。取决于短路电流地损毁相关的设备。
[0009]因此,在工业自动化技术的领域中,在规划设施时注意到的是,在设备的建造区域处,最大可能的短路电流不能大于对设备检查所用的预期的短路电流,并且在设备的上游连接过流保护装置,利用这些设备来执行检查或者应用过流保护装置,其在预期的短路电流的情况下能够在设备中产生比利用所检测的过流保护装置更小的损毁能量。在选择过流保护装置时,在保护的类型方面进行区分。
[0010]在根据类别I的保护中,允许设备在短路之后是损坏的,但是不允许设备的导电部分是能接触的。在根据类别2的保护中,设备保持未受到损害,并且能够在过流保护装置被替换或者复位之后再次运行。
[0011]因为根据类别2的保护要求更加昂贵的过流保护装置,所以在基于短路的不经常性的情况下,经常仅选择成本低廉的和简单的根据类别I的保护。
[0012]因为在设施安装区域的最大可能的短路电流程度经常无法精确地获知或者必须只能相对昂贵地由设计人员来计算,所以设计人员优选这样的设备,即在根据类别I的简单保护与常规过流保护装置联合时,该设备允许在安装区域处的尽可能高的、最大可能的短路电流。以这种方式节省了对于有关最大可能的短路电流程度的普通昂贵的计算,并且对于设施的规划成本显降低。

【发明内容】

[0013]本发明的目的在于提供一种尽可能紧凑的装置,在该装置中,经由电路板引导电网的至少两个相,该装置允许尽可能高的短路电流、特别是根据类别I的电流。
[0014]该目的通过根据权利要求1所述的装置来实现,也就是说,通过这样一种装置实现,在该装置中,第一导体作为印制导线在电路板的内层中引导,并且在那里具有收缩部,其中,这样设计收缩部并且第二导体这样在第一导体的收缩部旁经过,即,使得在短路电流经过第一导体时破坏处于第一导体的收缩部和第二导体之间的电绝缘,从而使得在第一和第二导体之间存在导电连接;并且该目的通过根据权利要求15所述的方法实现,也就是通过用于保护根据权利要求1至13中任一项所述的装置的方法实现,其中,第二导体对于第一导体的收缩部电绝缘,并且在短路电流经过第一导体时破坏处于第一导体的收缩部和第二导体之间的电绝缘,从而使得在第一和第二导体之间存在导电连接。
[0015]本发明的有利的改进方案在从属权利要求2至14中给出。
[0016]利用本发明实现的优点特别在于,能够提供一种紧凑的装置,该装置在检查类别I时实现允许的高短路电流。
[0017]特别地,根据类别I的装置的允许的短路电流并不导致装置的无法忍受的损坏。当装置的壳体这样损毁时,即从外面能接触到内部的导电部件时,该损毁被评估为无法忍受的。此外,机械部件从装置上脱离也是不期望的。
[0018]对于装置的所考虑的短路电流始终是对于装置来说允许的、特别是根据类别I的短路电流。
[0019]电网优选地是特别是工业设施的低压电网。该电网特别是三相交流电网。
[0020]装置包括壳体,电路板和第一和第二导体位于该壳体中。输入侧的第一和第二连接位置优选这样布置在壳体上,即它们可从外面触及,从而各一个外部导线能够经由该连接位置与设备内部的导体连接。
[0021]经由第一和第二导体将能量供给引导至用电器。借助于该装置,能够优选地控制经由导体实现的为负载进行的能量输送。负载能够在设备内部或者连接在设备下游。特别地,负载是用电器,例如电动机。
[0022]在装置的主动运行中,在第一和第二导体之间优选地存在电位差。
[0023]第一导体在其在电路板的内层中引导的印制导线中具有收缩部;也就是说,该收缩部完全由电路板包围。
[0024]在装置的正常运行状态中,即规定的运行电流流过第一导体时,第二导线对于第一导线电绝缘。在收缩部的区域中,这特别地通过电路板来实现。
[0025]在设备所具有的电路板中,引导电流经过位于电路板外侧上的印制导线,在该设备中,短路电流通常导致部分电路板的突然蒸发。通过快速变热的和膨胀的空气产生压力效应,其能够导致设备壳体直至无法忍受的机械损毁。此外,通过产生的能传导的等离子体能够在设备内部产生另外的短路路径,这又进一步加大了短路电流和损毁效果。
[0026]反之,如果在电路板的内层中实现印制导线的蒸发,并且相应细长地测定印制导线,那么由于金属导体和直接邻接的电路板材料的蒸发而出现的损毁效果就会显著降低。将收缩部在电路板的内层中引导,由此限制了电路板内部的损毁,并且不会出现或者仅出现较少的对外影响。
[0027]如果对于装置来说存在允许的短路情况,从而使得允许的短路电流流过第一导体,那么就有针对性地在其收缩部处热学地加热第一导体。该热负荷导致的是,破坏了处于第二导体和第一导体的收缩部之间的电绝缘体从而使第一导体在用于短路电流的收缩部的区域中建立至第二导体的导电连接。优选地,通过该热负载蒸发电路板在收缩部和第二导体之间的一部分。因此,在第一和第二导体之间存在导电连接,从而使得短路电流能够有针对性地流过第一和第二导体。这样人工地造的辅助短路电流路径生成了所限定的短路关系,并且因此导致通过激活连接在上游的过流保护装置可靠地中断对设备的电流输送。
[0028]通过第一导体的收缩部和相邻地置的第二导体,能够在短路电流经过第一导体时有目的地在装置的部生成辅助短路,从而使装置的下游组件不被短路电流所加载。通过将收缩部布置在装置的内部,能够有针对性地确定辅助短路电流路径的地点,并且因此确定通过短路电流在电路板上造成的预期损毁。因此,能够相应地设计电路板的装配,从而使通过允许的短路电流导致的损毁不会导致无法忍受的损毁。
[0029]优选地,第一导体的收缩部布置在电路板中的第一导体的开始处,从而使得通过允许的短路电流产生的热负载有针对性地偏转到电路板的前部区域中,从而使在电路板上连接在收缩部下游的组件不会或者几乎不会被损坏。
[0030]因此,收缩部这样设计并且第二导体相对于第一导体的收缩部这样地布置,即通过经过第一导线的允许的短路电流导致的热负载在第一导体的收缩部处导致的是,对于短路电流来说在第一导体的收缩部和第二导体之间不再有电绝缘。
[0031]因此,在允许的短路电流经过第一导线时,在收缩部的区域中有意地为短路电流生成在第一和第二导线之间的电连接。由此,能够提供这样的装置,该装置设计紧凑,并且此外在类别I的方面优化地设计。
[0032]优选地,在电路板的内层中引导的、在收缩部的区域中的第一导体的印制导线垂直于在旁边经过的第二导体地取向和/或朝向电路板的通孔敷镀部地取向。特别地,电路板内层中的第一导体的印制导线和/或第一导体的收缩部的纵向轴线平行于电路板的最大的侧面取向。
[0033]优选地,第一导体仅部分地作为印制导线在电路板的内层中进行引导。第一导体能够例如为了与布置在电路板上的组件触点接通而引导到电路板的外侧上。同样能考虑的是,第一导体在收缩部之后马上引导到电路板的外侧上并且在那里延伸。
[0034]优选地,在允许的短路电流经过第一导体时,导致在装置内部的不可逆的损毁,从而满足类别I的要求。
[0035]在第一导体的收缩部旁经过的第二导体能够例如经由电路板的金通孔敷镀部在第一导体的收缩部旁经过。
[0036]同样能够考虑的是,第二导体同样作为印制导线具有在内层中布置的收缩
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