专利名称：带有熔断器的开关保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关保护装置，它具有一个打开或关闭一个受控设备的操作切换设备，一个用于将一个输入端子从一个与受控设备相连的输出端子上断开的隔离设备，以及一个可以防止受控设备发生短路的保护设备。
背景技术：
通常用硅晶闸管作为开关元件的电子开关设备可以分为两个设备种类半导体接触器和软启动器(soft conductors)。软启动器主要用于启动电动机，并在其启动过程中通过相位截止控制(phase-gating control)手段对电压进行开环和闭环控制。与软启动器不同，半导体接触器只进行导通和断开操作。半导体接触器通常用作欧姆负载(switch resistive loads)，尤其是用作电热设备。为此，通常使用所谓的多循环控制法(multicycle control)对温度进行开环或闭环控制。
硅晶闸管不会主动切断短路。因此，必须要在硅晶闸管上串联断路器或熔断器。在此，可以通过配合方式1或2来实行短路保护。根据配合方式1，开关设备发生短路时会完全毁坏，必须全部更换。根据配合方式2，开关设备发生短路后会完好无损，功能依然齐全。从目前常用的预期短路电流(＞30kA)来看，只有通过使用专门的半导体熔断器才能实现配合方式2。通常的做法是在一个串联在电子开关设备前面或后面的单元中实现短路保护和隔离器功能。在此适合使用断路器或带有熔断器的熔断器负荷隔离开关。
从低压电网中输出的功率一般通过所谓的“支路”(Abzweig)进行输出耦合。每个支路应该具有负载开关、过载自动断路、隔离、短路保护和过载保护等功能。一般情况下，这些功能由若干个分立设备承担。由Télémecanique公司提供的一种已知设备与此相比则是一个例外，因为它用机电的方式进行开关，工作时还具有隔离、短路保护、过载保护和开关等功能。否则，在其他情况下，如此大量的功能至少要通过两个设备才能实现。
当带有熔断器的一个支路上连接了一个不具备过载保护功能的电子开关设备时，必须在电路布置上再连接一个过载继电器。当一个支路上根据配合方式2的要求带有一个断路器时，必须再额外地安置复数个半导体熔断器。因此在这两种情况下，需要串联三个设备。这样，特别是对于采用配合方式2，即必须使用熔断器的支路而言，其所需的结构空间相当之大。由于熔断器支持件或熔断器负荷隔离开关与电子开关设备的结构宽度不一致，因此就不可能有效利用开关柜中的空间。其结果是，开关柜本身以及开关柜所占空间方面就会耗去很高的成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供更紧凑的开关设备来对用电设备进行开关和保护。
根据本发明，这个目的通过一种开关保护装置而达成，它具有一个操作切换设备，即可以对受控用电设备进行符合技术条件的开关操作的开关设备，一个用于将一个输入端子从一个与受控设备相连的输出端子上断开的隔离设备，和一个可以防止受控设备发生短路的保护设备，其中，所述保护设备至少包括一个在短路情况下会切断电路的熔断器；所述操作切换设备、隔离设备和保护设备每相串联，并集成在一个外壳中。
将至少一个熔断器和具有隔离器特性的隔离设备集成在一个开关保护装置中，具有以下优点-实现最佳空间利用；-所有部件可以相互配合；-可以节约布线费用；-维护费用大大降低，因为只需购买和存放一个设备。如果不采用按本发明的集成方案，为了实现同样的功能就必须使用分立的熔断器负荷隔离开关、熔断器和电子开关设备。
按本发明的开关保护装置可以设计成软启动器(也称为半导体电机控制器)或半导体接触器。此外，按本发明的开关保护装置也可以为一个机电开关设备，例如一个接触器。
例如在需要更换时，可以从外部取出集成在外壳中的至少一个熔断器。所述的至少一个熔断器优选地为一个半导体熔断器。这样，就发生短路而言，就可以在电子切换点上实现配合方式2。
一种有利的做法是，将保护设备布置在一个隔离设备和一个与受控设备相连的输出端子之间。这样，就可以在隔离点断开的情况下从外面在不加电的情况下更换熔断器。
隔离设备可以和熔断器组合在一起，并且可以在断开状态下使熔断器从至少一个触点上分离，从而释放熔断器，再将熔断器从开关保护装置中取出。在这种情况下，将熔断器安置在隔离设备的一个活动部分中是有利的。隔离设备的活动部分可以通过一个旋转或滑动机构实现。
所述隔离设备优选地具有两个隔离点。此外，所述隔离设备还可以具有熔断器负荷隔离开关的功能。
熔断器优选地呈圆柱形。
此外，还可以设置一个用于对所述的至少一个熔断器的断开情况进行记录的监控设备。由此就可以对熔断器的断开情况进行报告，并作出进一步处理。
为了降低功率损耗，可以通过机械触点(例如继电器或接触器)将电子切换点桥接起来。
此外，在按本发明的开关保护装置中，还可以集成一个特别是带有热过载继电器(例如具有双金属带的热过载继电器)或电子过载继电器的过载保护设备。在这种情况下，可以使用电流互感器测量电流。借助电流信号就可以实现过载保护功能。
按本发明的开关保护装置或整个支路可以内连在一个成套组合系统和布线系统中，其中，可以使用插接技术(plug-in technology)对成套设备进行更换，由此可以将设备更换的费用降到最低。但是在更换过程中，相关设备最好只有在其处于断开位置时才是可以插接的。这一点例如可以通过对熔断器负荷隔离开关和“主横梁”进行机械联锁而实现，也就是说，只有在熔断器负荷隔离开关断开时才能进行设备更换。
所述支路可以实施为单相或三相支路。三相设备也可以只接入两个电流路径，也就是说只配备两个开关元件。
下面借助附图对本发明作进一步说明，其中
图1为一个处于“闭合”状态的用电设备支路的电路图，所述支路上具有一个不具备过载保护功能的电子切换点；图2为一个处于“断开”状态的用电设备支路的电路图，所述支路上具有一个不具备过载保护功能的电子切换点和一个隔离点；图3为一个处于“断开”状态的用电设备支路的电路图，所述支路上具有一个具备过载保护功能的电子切换点和两个隔离点；图4为一个处于“断开”状态的用电设备支路的电路图，所述支路上具有一个具备过载保护功能的机械切换点和一个隔离点；以及图5按本发明的开关保护装置的透视图。
具体实施例方式
下文中进一步说明的实施例是本发明的优选实施例。
图1所示的按本发明的开关保护装置1用于对一个单相或三相线路进行开关操作。与三相线路相对应的一定是一个由三条电流路径构成的三相设备。
简要而言，所述开关保护装置1具有一个电开关设备2和一个与之串联的熔断器3。图1所示的熔断器连接在一个闭合的电路中。图2所示的熔断器处于断开位置。当熔断器处于这个位置时，电压网和用电设备之间的电路(图中未显示)中断。通过这种隔离而实现了所要求的电气间隙和爬电距离，这种现象可以用标准化隔离器特性来描述。当熔断器的两个接头都与电路分离时，就会出现一个双隔离点。这样，就可以在任何情况下对熔断器3进行无电压更换。
图3显示的是按本发明的紧凑型开关保护装置的另一种替代方案。如图所示，所述熔断器3在两个隔离点上与电流电路分离。这样就可以在无电压的情况下从所述开关保护装置1中取出熔断器3。可以将一个具有过载保护功能的过载保护设备设置在开关保护装置1中的开关设备2(在此实施例中以晶闸管的形式出现)的后面。
图4显示的是按本发明的开关保护装置的另一种实施例。与图3所示的实施例不同的是，图4所示的熔断器3上只有一个隔离点。在这种情况下，当从开关保护装置中取出熔断器3，也就是所述用电设备支路断开时，熔断器3有可能处于接电的状态。在图4所示的实施例中，图3中的电子开关设备2被一个机械式开关所取代。这样做是为了可以在开关保护装置中对图1至图4所示的单个部件进行任意形式的组合。
图5显示的是一个开关保护装置1的透视图。所述开关保护装置1具有复数个输入端子4和复数个输出端子5。熔断器3安置在隔离设备的一个活动部分6中。通过一个手柄7，所述活动部分6可以根据箭头所示的方向向外偏斜。翻转过程中，熔断器3的两端与触点(图中未显示)分离，因而可以在无电压的状态下从开关保护装置中取出来。这样就可以保证所述隔离设备具有熔断器负荷隔离开关的功能。
按本发明的开关保护装置既可以用在布线和电器安装技术中，也可以用于其它工业用途。
权利要求
1.一种开关保护装置，具有一个可以打开或关闭一个用电设备的操作切换设备(2)，一个用于将一个输入端子从一个可以与所述受控设备相连的输出端子上断开的隔离设备，和一个可以防止所述受控设备发生短路的保护设备，其特征是所述保护设备的每相上都包括一个在短路情况下会切断电路的熔断器(3)，其中，所述操作切换设备、隔离设备和保护设备串联在一起，并集成在一个外壳中。
2.根据权利要求1所述的开关保护装置，且其设计成一个半导体电机控制器、半导体接触器或机电开关设备。
3.根据权利要求1或2所述的开关保护装置，其特征是可以从所述外壳中取出所述的至少一个熔断器(3)。
4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述的至少一个熔断器(3)为一个半导体熔断器。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述保护设备安置在所述隔离设备和一个与所述受控设备相连的输出端子之间。
6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述隔离设备在断开状态下使所述的至少一个熔断器(3)从至少一个触点上断开和释放，从而可以将其取下。
7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述隔离设备的断开和闭合可以通过一个旋转或滑动机构实现。
8.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述的至少一个熔断器(3)被设计成圆柱形熔断器。
9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述隔离设备具有熔断器负荷隔离开关的功能。
10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述隔离设备具有两个隔离点。
11.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是所述的至少一个熔断器(3)安置在所述隔离设备的一个活动部分(6)中。
12.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，且其具有一个用于对所述的至少一个熔断器(3)的断开情况进行记录的监控设备。
13.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，其特征是各电子切换点可以通过多个机械触点桥接起来。
14.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，且其具有一个过载保护设备。
15.根据权利要求14所述的开关保护装置，其特征是所述过载保护设备具有一个过载继电器。
16.根据上述权利要求中任一权利要求所述的开关保护装置，且其具有三个电流路径并且用于三相设备，其特征是至少其中一个电流路径上没有操作切换设备。
全文摘要
本发明的目的在于使配电盘中的布线设备更紧凑。为此，将熔断器集成在具有功能切换、隔离和过载保护等功能的开关保护装置中。这样就可以在一个外壳中形成带有熔断器的开关保护装置。同时，必要时还可以通过分离熔断器(3)和触点将短路保护功能和隔离功能结合起来。
文档编号H01H9/54GK1826675SQ200480020735
公开日2006年8月30日 申请日期2004年5月10日 优先权日2003年7月25日
发明者约翰·塞茨, 迈克尔·施罗克, 克劳斯·布希, 沃尔特·阿菲尔巴克 申请人:西门子公司