专利名称：用于低电压的开关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于低电压的开关设备，它具有至少一个固定触头和至少一个运动触头。
用于低电压的开关例如已由DE 10 05163C1，DE 44 25 330 A1或EP 04 50 104 B1得知。它们由至少一个固定触头和至少一个运动触头组成，后者具有附属的驱动机构，该装置或者尤其是可以用电操纵，或者也可以用磁操纵并可以借助于一种特殊的算法激活。在DE 197 29599 C1中描述了基于电流(i)和电流斜率(di/dt)的断开准则，其中由此导出一种有利的分析处理算法。
在通常的低电压断路器中按照惯例通过一个机械动作的锁扣机构使主触头打开。这可以人工地在操纵杠杆上触发，或者也可以自动地通过热的、磁的或者电子的断电器端点，此时这些机构探测到了过电流。锁扣机构的固有时间在多个ms的范围里，因此即使如果是较大的短路现有的由电流回路得出的电动力学的力也并不直接造成触头打开，而是首先只是针对闭锁的锁扣机构的力。
电子短路断电器可以设有一个所谓“电磁旁路”，以便在大的短路电流时实现快速断电。
以前力求用上述的断电链来更好地解决问题，其方法是通过一个附加的轴承形成另一个旋转点，但该旋转点用附加的弹簧或导向机构暂时地将触头封住。只有在极端电流时电动力才能克服这些弹簧力并且也并不借助于锁扣机构引起一种暂时的或最终的触头打开。
但在确定开关设备的尺寸时必须注意到在短路断电器故障情况下锁扣机构去联锁。在个别情况下可以选择一种不同的断电链。
在经过这种动态过程之后主触头仍打开着。一些装置也允许暂时地打开，而并不通过锁扣进行最终的强制打开。
由此出发本发明的任务是提出一种比现有技术响应更快的开关设备。
该任务按照本发明通过一种具有权利要求1的特征的开关设备来解决。改进方案见从属权利要求。
通过本发明可以实现一种改进的开关设备。本发明的思想在于在新的开关设备中可以利用一种这样特殊的方法来进行短路提前识别，在该方法中所要出现的短路可以提前地在到达用于触头断开所必须的电流之前进行识别。按照本发明则可以对测量探头以及释放机构的固有时间加以考虑。
为了进行短路提前识别有利地利用了基于对电流i和电流斜率di/dt进行分析处理的方法，也就是说辐相图方法，尤其是应用了所谓“公差幅相图方法(ToleranteOrtskurven，TOK)”，这对应于DE 19729 599 C。但也可以是其它的方法，例如行波法。
在本发明中通过一种适合的算法如此早地进行对短路的识别，使得考虑到测量探头以及释放机构的固有时间在一个时刻之前或者至少在该时刻使运动触头释放，在该时刻断开电流的力相当于接触力。
在本发明范围里可以有两种装置的方案思路1)短路提前识别系统(KFE)只是作用于-任意形成的-断电链，提前打开锁扣后并避免触头的重新自动关闭。接触系统的设计应保证可以实现固有动力的打开。因此使锁扣的释放时刻提前，不需要旁路(机电的、气动的、电子的和其它类似的)。尽管如此该开关，例如在选择性情况下，可以作为附带的限制器起作用，而并不断开。
2)短路(KS)提前识别系统作用于-任意形成的-断电链，提前打开锁扣并避免触头的重新自动关闭。同时地打开触头的闭锁并且可以由于固有动力而打开。因此使锁扣的释放时刻提前，并且不需要旁路。因此可能不会出现焊接，因为触头在断开时总是被打开，而且这在一种相对低不断开极限时。
在本发明的有利设计方案中可以通过如下方法在开关设备上实现机械关系的改变和简化-一个在一定条件下以前就有的第二旋转点在机械接触系统中取消，而且/或者-实现脱扣与动力的触头打开的去耦。
在本发明中虽然附带地设有运动触头的直接的连接，但这些触头例如可以通过一种涡流(＝汤姆逊驱动机构快速地被锁扣机构释放。然后这些断开电流的力是完全有效的并可以进行触头的迅速打开。
本发明的其它细节和优点可见以下根据附图并结合权利要求对于实施例所作的
。附图示出
图1是一个开关设备的触头装置的局部视图；图2是在按照图1的开关设备中电流变化的视图；图3是用于说明按图1所示开关设备中功能流程的一个流程图。
现有技术的开关设备具有一个锁扣机构，它被过电流-或者说短路电流断电器激活。因此使触头克服关闭作用的接触力而打开，这样就定义了一种机械的断电链。最迟随着触头的打开同样在触头之间产生一个断开力。
已知的开关设备以前都遭到以下损坏有或者可能有一些电流范围，在该范围里进行关闭的接触力通过起打开作用的力从电流回路已进行如此大的补偿，以至于在断电器释放锁扣之前，就使形成有电弧的触头悬浮起来。
以下所述的装置此处提供了补救办法在图1中有一个用于固定触头2的一个固定的触头支架1，它配有一个用于运动触头4的运动触头支架3。运动触头支架3可以围绕轴I摆动。
运动触头4配有一个棘爪5和一个肘杆机构6，用该机构可以使运动触头支架3激活。肘杆6通过一个弹簧铰接于外壳上或另一固定的参照点上。肘杆机构6在图1中专门由一个汤姆逊驱动机构8来操纵，该驱动机构是已知的并按照涡流原理工作并且比较来说是快速的。
另外在图1中有一个用于短路提前识别(KFE)的单元10，该KFE单元10有利地按照幅相图方法(Ortskurvenverfahren)工作，图的座标为i和di/dt，例如按照公差幅相图方法，为此在开头所述的DE 197 29599 C里详细说明了分析处理算法，其公开内容也是本申请文件的对象(通过参考来接合)。这种分析处理算法特别适合于这里的应用场合，并且也还考虑了通向电流事件(Vorstromereignisse)。TOK分析处理算法按照软件存储在一个所属的，在图1中未示出的微控制器的存储器里。
在一定条件下在KFE 10里也可以使用其它快速工作的方法来进行短路的提前识别。
在图2中表示了在图1所示接触装置的开关过程中随时间的变化曲线；横座标为时间t，纵座标为任意单元里的所属的电弧电流i。曲线21表示了在出现短路时的电流变化情况。
按照图3的流程图可以详细见到用于短路提前识别(KFE)的具有特殊的分析处理算法的单元10一方面与棘爪机构5以及另一方面与活动触头3用的驱动机构6的共同作用在t1时刻在KFE 10里识别出短路之后一方面通过工序S10将一个信号传给棘爪5用的执行件5’上，而另一方面使电流流过汤姆逊驱动机构8。在时刻t2棘爪5是自由的并操纵了汤姆逊驱动机构8。通过工序S11则在一个运动触头4为自由的时刻使触头2，3打开。
通过作用于接触系统上的电力有利地使打开运动加速。电力在时刻t3超过了合型力或者接触力。触头2，3在工序S12里更快速地打开。在时刻t4触头2，3完全打开。电弧则在适合的时刻断开并使电流i消弧。
后者通过图2所示的电流随时间的变化曲线i(t)来表示，对此曲线上面2进行了详细分析讨论。曲线21的变化表示了用于在时刻t1处提前识别短路的单元10在响应之后在时刻t2就使按图1所示开关设备的棘爪5脱扣。时刻t3断开力直接打开地起作用，其中时刻t4触头打开了。
由图2所示电流i随时间变化的曲线可见；在短路识别单元10里对短路情况的提前识别可以实现在达到接触系统的断开极限之前，就使断电链运行。因此很早就已使机械断电链投入运行。一种用于打开触头的缓慢的机械断电链的缺点因此可能被补偿。
当然，释放并不单单涉及力的平衡。通常来说有问题的是在现有技术中机构断电链对于在短路情况下避免触头的关闭来说太慢了。但如果在触头由于没有固有动力而又关闭之前；锁扣就将触头打开的话，就可以了。
在一种具有按图1所示装置的开关设备中因此可以比通常的开关设备更加快速地打开开关触头2和4。
总之保证了在考虑测量探头、分析处理算法和释放机构的固有时间的情况下在一个时刻之前或者在该时刻使运动触头释放，在该时刻断开电流的力相当于接触力。
前面在具有围绕一个轴可以翻转的运动触头的开关设备中所述的布置也可以用在具有桥式触头的开关设备上。
权利要求
1.用于低电压的开关设备，具有至少一个固定触头和至少一个运动触头，具有一个用于短路提前识别的机构和具有一个用于打开触头的执行件，其中用于短路提前识别(10)的单元如此快地工作，使得在考虑到测量探头以及释放机构(5，6至8)的固有时间在一个时刻(t2)之前或至少在该时刻(t2)使至少一个运动触头(4)释放，在该时刻由于电流流动(i)所产生的电动力学的断开力相当于接触力，而且其中分析处理算法考虑到了测量探头以及释放机构(5，6-8)的固有时间。
2.按权利要求1所述的开关设备，其特征在于，用于提前识别短路的单元(10)按一种幅相图方法工作。
3.按权利要求2所述的开关设备，其特征在于，所述幅相图法应用了所谓公差幅相图方法(TOK法)。
4.按权利要求4所述的开关设备，其特征在于，所述TOK算法考虑了通向电流事件。
5.按权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述释放机构包含一个棘爪(5)来接上/脱开至少一个运动触头(4)。
6.按权利要求5所述的开关设备，其特征在于，所述棘爪(5)可以直接由用来短路提前识别的单元(10)来控制。
7.按上述权利要求之一所述的开关设备，其特征在于，有一个涡流驱动机构(8)。
8.按权利要求7所述的装置，其特征在于，所述驱动机构(8)通过一个肘杆(6)作用于一个用于运动触头(4)的触头支架(3)上。
9.按上述权利要求之一所述的开关设备，其特征在于，通过分析处理算法可以同时地使得用于打开触头(2，4)的执行件，尤其是一个分离的用于棘爪(5)的执行件(5’)和用于运动触头(4)的驱动机构(8)激活。
10.按权利要求9所述的开关设备，其特征在于，所述分析处理算法考虑到了由于电流引起的触头(2，4)的断开力。
11.按权利要求9所述的开关设备，其特征在于，所述分析处理算法存储在一个微控制器的一个存储器里。
全文摘要
在开关设备中应该采用一种短路提前识别并使之激发来使触头动作。按照本发明如此早地进行短路识别，使得考虑到测量探头以及释放机构(5，6－8)的固有时间通过一种适合的分析处理称法在以下时刻之前或者至少在该时刻使运动触头(4)释放，在该时刻断开电流的力相当于接触力。因此补偿了接触力并可以快速地打开触头(2，4)。
文档编号H01H71/43GK1993790SQ200580025635
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月26日 优先权日2004年7月27日
发明者M·安修瑟, G·格里彭特罗格, R·迈尔, B·特罗特曼 申请人:西门子公司