断路器的制作方法

本发明涉及一种断路器，该断路器用于在超过电流极限值或/和电流-时间段极限值时中断交流电路，该断路器具有能量转换器，该能量转换器在初级侧与电路连接，并且在次级侧为所述断路器的至少一个控制单元提供能量供应。

背景技术：

1、断路器是与保险装置类似地起作用的保护设备或者保护开关设备。断路器监视借助导体流过断路器的电流，并且在超过保护参数、例如超过电流极限值或者电流-时间段极限值时，即，电流值存在一定的时间段时，中断流向能量阱或者用电设备的电流或者能量流，这称为触发。例如通过断开断路器的触点来实现中断。

2、特别是对于低压电路或者低压网络，根据电路中设置的电流的大小，存在不同类型的断路器。本发明意义上的断路器特别是指在用于63至6300安培的电流的低压设备中使用的开关。尤其是，对于63至1600安培的电流、特别是125至630或者1200安培的电流，使用闭路断路器。特别是对于630至6300安培的电流、尤其是1200至6300安培的电流，使用开路断路器。

3、开路断路器也称为空气断路器(air circuit breaker)，缩写为acb，闭路断路器也称为塑壳断路器(moulded case circuit breaker)或者紧凑型断路器，缩写为mccb。

4、低压特别是指不超过1000伏交流电压或者1500伏直流电压的电压。低压还指如下电压，这些电压大于具有50伏交流电压或者120伏直流电压的值的低电压。

5、本发明意义上的断路器特别是指具有控制单元、例如电子触发单元的断路器，电子触发单元也称为电子跳闸单元(electronic trip unit)，缩写为etu。控制单元监视由传感器、例如罗戈夫斯基线圈(rogowskispule)测量的电流的大小，或者附加地以类似的方式监视电路的电压或/和其它参数，并且使得电路中断。控制单元的运行需要电能，该电能由能量转换器、例如变压器提供。能量转换器在初级侧与要保护的电路连接，并且在次级侧与控制单元连接。

6、在电流过“高”时，断路器根据其保护参数或者响应值中断电路。保护参数或者响应值主要是指电流的大小或/和电流和如下时间的大小，在该时间之后，在电流持续“高”的情况下应当中断电路。与保险装置不同，断路器中的这些保护参数或者响应值是能够调节的，例如能够借助控制单元、例如电子触发单元来进行调节。

7、按照现有技术的断路器例如从以下专利申请中已知：de 10 2014 217292a1；de10 2014 217 332 a1；de 10 2015 217 108 a1；de 10 2014 218 831a1；de 10 2014 218910 a1；de 10 2016 201 651 a1；de 10 2015 226 475 a1；de 10 2015 216 981a1；de 102016 202 827a1；de 10 2016 201 659a1；de 10 2015 210 479a1；de 10 2014 224 173a1；de 10 2015 216 023 a1；de 102016 217 425a1；de 10 2016 205 196 a1；de 10 2016221 093 a1；de 102017 211 900a1；de 10 2017 201 239 a1；de 10 2017 205 003 a1；de10 2017205 004a1；de 10 2017 212 477 a1；de 10 2017 214 903 a1；de 10 2017214907a1；de 10 2017 215 820 a1。

8、能量转换器用于断路器的所谓的自供能。其基于磁耦合功率传输原理，由此为控制单元、例如电子触发单元提供能量。

9、在此，电路的导体经常形成能量转换器的初级侧。即，例如电导体是能量转换器的初级线圈。

10、这些转换器的问题在于产生相应地高和低的次级电流(变压器原理)的高和低的初级电流。特别是在负载电流高或者存在短路电流的情况下可能出现高的初级电流。

11、控制单元的运行需要一定的最低能量的量。为了提供该能量的量，对于这种能量转换器，需要在交流电路中存在一定的电流(输入电流阈值)。即，控制单元的能量需求确定在交流电路中需要的最小电流。即，在达到该需要的最小电流(输入电流阈值)时或者从该需要的最小电流(输入电流阈值)起，断路器才能够(按照其实现的功能)提供保护。

12、降低断路器能够提供保护的输入电流阈值具有重大意义。可以通过增大能量转换器(电流转换器)来降低输入电流阈值(最低电流阈值)。然而，对于诸如断路器的紧凑型设备，这种可能性受到有限的空间的限制。

13、另一方面，在电流大的情况下，断路器也仍然应当安全地运行。特别是存在如下问题，即，在低电流的情况下已经提供足够的能量的能量转换器，在高电流的情况下向控制单元输出过多的能量，由此可能在功能方面对控制单元产生不利的影响。

14、因此，为断路器的控制单元设计电源并非简单的问题。

15、电流转换器的视在功率随着初级电流幅值和网络频率线性地增大。由此产生满足控制单元或者etu的次级侧的功率要求所需要的最小初级电流。该最小初级电流(输入电流阈值)由应用的要求来确定，由此得出能量转换器或者电流转换器中的铁磁磁芯的磁性尺寸(特别是材料选择以及磁芯长度和横截面)。主要针对如下的磁工作点b得出最小磁横截面a，该磁工作点b由在网络频率f下所需要的次级电压u推导出。

16、在最小初级电流以上，视在功率由初级电流幅值驱动而增大。然而，控制单元的功率消耗对于所有运行条件在很大程度上保持恒定，因此产生问题。多余的功率在输入电压调节器中和/或在次级绕组中被转换为热。这些热必须被引导出，否则会在控制单元中和/或在能量转换器中形成严重的自发热。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，改进开头提到的类型的断路器，特别是提供一种能量供给装置，其一方面在交流电路中电流较小的情况下提供足够的能量，另一方面在交流电路中电流较大的情况下可靠地工作。

2、对于如下的断路器，该断路器用于在超过电流极限值或/和电流-时间段极限值时中断交流电路，该断路器具有能量转换器，该能量转换器在初级侧与电路连接，并且在次级侧为断路器的至少一个控制单元提供能量供应，上述技术问题通过如下方式来解决，即，在能量转换器的次级侧的输出端上连接有第一和第二整流电路，第一整流电路通过电容器与能量转换器的次级侧的输出端连接。

3、按照本发明设置为，在能量转换器的次级侧的输出端上并联连接有第一和第二整流电路。第一整流电路通过电容器与能量转换器的次级侧的输出端连接。第二整流电路特别是直接连接。

4、这具有如下特别的优点，即，第一整流电路通过电容器最佳地匹配于能量转换器，因此能够在低电流情况下为断路器的控制单元或者用电设备提供足够的能量。在大电流的情况下，第一整流电路不再通过电容器最佳地匹配，从而输出的能量少。在此，由第二整流电路进行能量供应。为此，整流电路有利地特别是在输出端并联连接(以便为断路器的至少一个控制单元提供能量供应)。

5、其它有利的设计方案在下面给出。

6、在本发明的一个有利的设计方案中，电路的导体形成能量转换器的初级侧。

7、这具有如下特别的优点，即，给出简单的构造。

8、在本发明的一个有利的设计方案中，电容器与能量转换器的次级侧的电感形成串联谐振电路。

9、这具有如下特别的优点，即，给出最大的能量提供，因此能够在交流电路中针对可靠的能量供应实现可能的最小电流。

10、在本发明的一个有利的设计方案中，电容器的大小被设计为，对于交流电路的运行频率，电容器的容抗相等地对应于电感的感抗，其中，对于感抗，采用如下的值，对于交流电路中直至第一电流大小的电流，出现该值。即，在运行频率(例如50hz)下，容抗与感抗抵消，两者的量值相同。

11、这具有如下特别的优点，即，给出最佳或者最大的能量提供，因此能够在交流电路中针对可靠的能量供应实现可能的最小电流或者定义的电流。

12、在本发明的一个有利的设计方案中，电容器或者串联谐振电路设计为，对于直至第一电流大小的电流，由能量转换器输出的能量基本上通过第一整流电路输出至控制单元。

13、在本发明的另一个有利的设计方案中，对于从第一电流大小开始的电流，由能量转换器输出的能量基本上通过第二整流电路输出至控制单元。

14、这具有如下特别的优点，即，在电流较低和电流较高的情况下均能够给出最佳的能量供应。

15、在本发明的一个有利的设计方案中，能量转换器的次级侧的输出端并联连接有过压保护元件。

16、这具有如下特别的优点，即，限制正常的运行情况以上的电流的电压峰值。

17、在本发明的一个有利的设计方案中，第一或(和)第二整流电路是全波桥式整流电路(也称为格拉茨电桥(graetz-brücke))。

18、这具有如下特别的优点，即，给出特别好的整流效率和输出端的没有问题的并联连接。

19、所有设计方案均实现对断路器的改进。