专利名称：保护装置及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的保护装置和一种操作这一 保护装置的方法。
背景技术：
为用电装置提供过载保护时，必须可以自动切断用电装置的供电电路。 举例而言，可以过载所引起的发热(例如与供电电路相连的加热丝)为基础 来触发这种断路，其中，可使用带有例如双金属脱扣器的断路器。提供过载 保护的电子解决方案有，例如通常包括测量用互感器的过载继电器。这些测 量用互感器向处理单元发送与待监测的一 电流路径中的电流等效的一信号； 以这一信号为基础对用电装置的发热情况进行模拟。如果模拟温度超过一预 定值或可预定的值，就触发这个电流路径中的电流的切断。DE 195 32 197揭示了一种通过使用电流互感器进行过载保护的方法， 这种电流互感器包括至少一个初级绕组和至少一个与这个初级绕组以变压 器的设置进行耦合的次级绕组。为能同时对额定电流和过载进行精确检测， 次级支路中的一负载可从第一电阻值变换成第二电阻值，借此可在过载时避 免饱和。DE 102 53 018中公开过一种具有至少一个电流传感器的开关装置，这 个电流传感器用于对在至少一个电流路径中流动的电流进行检测。这种开关 装置还可包括至少一个附加的温度传感器，这个附加的温度传感器用于测量 并报告与过电流时电流的缓慢增大相关联的升温，以便在故障情况下可以对是否存在过鬼流或短路电流的情况进行识别。 发明内容本发明的目的是提供一种特别合适的过载保护装置。本发明的另一目的 是提供一种操作这种保护装置的特别合适的方法。在装置方面，本发明的上述目的通过权利要求l的特征而达成。所述保 护装置可用于与包括一主电流线路的一电开关装置结合或可以整合在这种 电开关装置内，且所述保护装置包括至少一个开关元件和一开关部件，所述 开关元件可实施为电开关元件或机械开关元件，所述开关部件用于对所述开 关元件进行操纵，并受到所述主电流线路中的电流的影响，其中，为能对所 述开关部件施加影响，所述主电流线路中整合有至少一个电流互感器。其中， 主电流线路可构成电流互感器的一初级线路。为能对开关部件施加影响，可 对电流互感器所包括的至少一个次级绕组的电阻或电导进行测量。此外还可 因次级绕组中所产生的感应电流而对开关部件施加影响。采用这一方案时可 进行加权，以便消除例如环境因素的影响。利用电流互感器的次级绕组来进 行过载检测和温度变化测定(特别是升温测定)，可以在使保护装置的功能 (例如保护用电装置和自身保护)得到优化的同时，以低成本和节省空间的 方式实现保护装置。"电开关装置"这一概念在此以及在下文中指的是一种用于实现电流和/ 或用于切断这个电流的开关装置。其中，所述开关元件可以是电开关元件或 机械幵关元件，且例如可借助至少一个可用电磁化的磁力驱动装置或机械锁 扣装置加以操纵。在方法方面，本发明的目的通过权利要求2的特征而达成。其中，操作 本发明的保护装置的方法是，通过测量次级绕组的电阻来对开关部件施加影 响。当测得的电阻或电导值达到、超过或低于一预定或可预定的阈值时，使用于操纵开关元件的开关部件脱扣。其中，所述阈值与开关装置或用电装置 相匹配或可与之匹配。所述方法的有利的改进方案为各项回溯引用权利要求 2的从属权利要求的对象。本发明基于以下认识，即 一种材料的电阻和电导随这种材料的温度的 变化而发生变化，因此，根据这种变化可推断出温度变化，或者可对温度和 /或温度变化进行测定。发生会引起升温的过载情况时，应借助开关部件切断主电流线路中的电 流，以免发生可能发生的损害。在靠近主电流线路布置的一互感器(例如测量用互感器)中，其次级绕 组的温度会随主电流线路中的电流发生变化。作为这一情况的额外情况或替 代情况，当周围环境发生常规的温度变化时，次级绕组也会发生温度变化。 在此情况下，如果测定(例如测量)互感器的次级绕组内的电阻，就可在测 量值基础上或者在根据这个测量值测定的温度或温度变化基础上将电流切 断。根据一种优选实施方式，这种电阻测量在复数个预定或可预定的时间点 上进行，特定而言是按一预定或可预定的测量周期进行。作为替代方案，这 种电阻测量可不间断地进行。借此可对电阻进行连续监测，进而实现对温度 的连续监测。开关元件优选布置在包括开关装置在内的一控制电路中，当通过对开关 元件进行操纵来控制电路被切断时，实现主电流线路中的电流的切断。根据一种替代性实施方式，开关元件设置为开关装置的开关机构的一脱 扣器(例如所谓的锁扣机构)，而对于开关元件的操纵引起开关机构的脱扣 和主电流线路中的电流的切断。因此，本发明及其设计方案的优点主要在于可通过简单而低成本的方式 来确保过载保护，这种方式指的是在分配给保护装置的电流互感器的次级绕 组中进行电阻测量。此外，所述保护装置和/或开关装置还可与其他装置结合，例如与至少一个用于识别短路和提供短路保护的附加的第二个开关部件结本发明并不仅限于示例性的实施方式。更确切地说，在本公开案范围内 可以进行数种修改和变化，特别是变体、要素以及组合和/或材料，例如专业 人士在寻求获得所述对象时通过对说明书概述部分、实施方式、权利要求书 以及附图中所包含的单个特征或要素或方法步骤进行组合或变化所能获得 的，以及通过可组合的特征可以产生的新的对象或产生新的方法步骤或方法 步骤的顺序的那些变体、要素以及组合和/或材料。
下面借助附图对本发明的一示例性的实施方式进行更详细的说明。彼此 相当的对象或要素在各附图中用相同参考符号表示，其中 图1为与一保护装置结合的一电开关装置； 图2为与所述电开关装置结合的一保护装置；以及 图3为整合在所述电开关装置内的一保护装置。
具体实施方式
图1显示的是本发明所涉及的一电开关装置10的一个示例，即所谓的 接触器。这一接触器与一保护装置12结合。电开关装置10用于对一主电流 线路14进行通断操作。主电流线路14及其所构成的一初级电路也延伸到保 护装置12内部。在保护装置12中，设置有用于对主电流线路14中的过电 流进行检测的主电流线路14的区域内的开关部件16。开关部件16对一开关 元件18发生作用，开关元件18布置在一包括保护装置12和电开关装置10 的控制电路20中。在电开关装置10这一侧，控制电路20中存在一磁力驱 动装置22。借助磁力驱动装置22可在控制电路20被切断时，通过磁力驱动装置22的操纵将位于电开关装置10这一侧的初级电路中的一开关接触件24 打开，而将初级电路切断。图2显示的是本发明的保护装置12的一实施方式。根据这种实施方式， 主电流线路14中整合有一电流互感器26。其中，主电流线路14可构成电流 互感器26的一初级线路。电流互感器26对开关部件16施加影响，因而可 视情况对开关元件18进行操纵，从而将开关接触件24打开。为能通过电流 互感器26对开关部件16施加影响，须借助开关部件16对电流互感器26所 包括的一次级绕组的电阻或电导进行测量。次级绕组的电阻或电导与次级绕 组的温度相关，而次级绕组的温度又与次级绕组中的电流相关，由于次级绕 组和主电流线路14在空间上彼此靠近布置，因而次级绕组的温度也与主电 流线路14的温度相关。而次级绕组中的电流和主电流线路14的温度又与主 电流线路14中的电流相关，因此，次级绕组的电阻或电导是衡量主电流线 路14中的电流的一个尺度。如果测得的电阻或测得的电导达到、超过或低 于预定或可预定的阈值，就使开关元件18的开关部件16脱扣。其中，电阻 测量可不间断地进行，或以预定或可预定的时间间隔进行，特定而言按预定 或可预定的测量周期进行。按测量周期进行电阻测量的优点是次级绕组内因 测量而发生的温度变化减小至最低程度。图3显示的是本发明将保护装置12整合在电开关装置10内的实施方式。 此处所示的电开关装置10是一断路器。与图2所示的接触器不同的是，开 关部件16通过用作一开关元件18的一脱扣器(未作图示)使开关机构28 脱扣，例如所谓的锁扣装置，由这个锁扣装置将开关接触件24打开。从图3 中还可以看到，主电流线路14中整合有一短路脱扣器30，其作用同样是使 开关机构28脱扣。综上所述，本发明可简要概括为本发明提供可与包括一主电流线路14的一电开关装置10结合的或可以 整合在这一电开关装置10内的一保护装置12，所述保护装置具有一开关元件18和开关部件16，所述开关部件用于对所述开关元件进行操纵，并受到所述主电流线路14中的电流的影响，其中，为能对所述开关部件16施加影 响，所述主电流线路14中整合有一电流互感器26，并可对所述电流互感器 26所包括的一次级绕组的电阻进行测量；本发明还提供一种操作一本发明保 护装置12的方法，其中，当测得的电阻达到或超过一预定或可预定的阈值 时，使用于操纵所述开关元件18的所述开关部件16脱扣。
权利要求
1.一种保护装置(12)，用于与包括一主电流线路(14)的一电开关装置(10)结合或用于整合在所述电开关装置(10)内，所述保护装置包括一开关元件(18)和一开关部件(16)，所述开关部件用于对所述开关元件进行操纵，并受到所述主电流线路(14)中的电流的影响，其特征在于，为能对所述开关部件(16)施加影响，所述主电流线路(14)中整合有一电流互感器(26)，并可对所述电流互感器(26)所包括的一次级绕组的电阻进行测量。
2. —种用于操作根据权利要求1所述的一保护装置的方法，其中，当测 得的所述电阻达到或超过一预定或可预定的阈值时，使用于操纵所述开关元 件(18)的所述开关部件(16)脱扣。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，在复数个预定或可预定的时间点 上对所述电阻进行测量，特定而言是按一预定或可预定的测量周期进行。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述开关元件(18)布置在 包括所述开关装置(10)的一控制电路(20)中，且当通过对所述开关元件 (18)进行操纵来切断所述控制电路(20)时，引起所述主电流线路(14) 中的电流的切断。
5. 根据权利要求2或3所述的方法，其中，作为一脱扣器的所述开关元 件(18)被分配给所述开关装置(10)的一开关机构(28)，且对所述开关 元件(18)的操纵引起所述开关机构(28)的脱扣和所述主电流线路(14) 中的电流的切断。
全文摘要
本发明提供一种可与包括主电流线路(14)的电开关装置(10)结合或可以整合在这种电开关装置(10)内的保护装置(12)，所述保护装置包括开关元件(18)和开关部件(16)，所述开关部件用于对所述开关元件进行操纵，并受到所述主电流线路(14)中的电流的影响，其中，为能对所述开关部件(16)施加影响，所述主电流线路(14)中整合有电流互感器(26)，可对所述电流互感器(26)所包括的次级绕组的电阻进行测量；本发明还提供一种操作本发明保护装置(12)的方法，其中，当测得的电阻达到或超过预定或可预定的阈值时，使用于操纵所述开关元件(18)的开关部件(16)脱扣。
文档编号H01H71/12GK101601112SQ200780051072
公开日2009年12月9日 申请日期2007年2月7日 优先权日2007年2月7日
发明者伯恩哈德·施特赖希, 巴尔多·科普曼, 西格弗里德·诺伊曼, 诺贝特·齐默尔曼, 路德维希·涅博勒, 阿尔夫·瓦博内 申请人:西门子公司