本发明涉及一种配置成连接在电源和负载之间的电气开关设备。本发明还涉及一种相关联的电气开关方法。
背景技术：
1、电气开关设备是已知的，其被配置成连接在电源和电气负载之间，这类电气开关设备包括：
2、-主开关，
3、-半导体开关，其默认处于导通状态，
4、-手柄，该手柄被配置成在解除待命位置与待命位置之间手动切换，
5、-控制模块和所述控制模块的电源单元，连接在电源和负载之间，控制模块被配置为当控制模块由电源单元供电时检测电气故障，
6、-开关设备被配置成切换到：断开状态，其中主开关断开，电源和负载隔离，并且半导体开关处于导通状态；闭合状态，其中主开关闭合，从而允许电流在电源和负载之间流动。
7、因此，这种电气开关设备允许电流在没有故障的情况下在电源和负载之间通过，并且根据命令或在电气故障（例如过电流或短路）的情况下防止电流通过。
8、特别地，已知的电气开关设备包括一个或多个半导体开关，例如mosfet（金属氧化物半导体场效应晶体管），其是绝缘栅场效应晶体管。然而，这些mosfet晶体管相对昂贵且易碎。
9、结型场效应晶体管（jfet）比mosfet晶体管更便宜，并且对于相等的有效面积具有更少的传导损耗，特别是对于高达1.2 kv的电压。
10、已知jfet晶体管包括三个电极，分别是控制电极和两个主电极，控制电极也称为栅电极，通常表示为g，主电极通常称为漏极（表示为d）和源极（表示为s）。jfet晶体管在空闲状态下（即当或多或少等于零的电压施加到其控制电极时）默认导通（“on”），。因此，如果在开关设备中使用这样的晶体管，一旦主开关闭合，电流将倾向于在晶体管中流动，即使在包括连接电气开关设备的电源和负载的电气装置中存在电气故障。在电流源是配电网络的情况下更特别地存在这种风险。如果存在电气故障，特别是过电流，则在控制模块检测到电气故障的存在并且命令jfet晶体管断开之前，jfet晶体管有被损坏的风险。
11、这种风险更一般地存在于半导体开关（也称为固态断路器）默认处于导通状态的情况下，即当其未被供电时导通。
技术实现思路
1、本发明的目的是，通过提出一种前述类型的电气开关设备来克服现有技术的缺点，该电气开关设备包括默认导通的半导体开关，其中半导体开关被保护以防止上述损坏风险。
2、为此目的，本发明的主题是前述类型的电气开关设备，还包括：
3、-次级开关，其连接到电源单元并且可由所述手柄控制，以及主开关控制组件，使得当手柄从解除待命位置转换到待命位置时，电气开关设备暂时进入中间状态，其中主开关断开，次级开关闭合并且允许电流传递到电源单元，控制模块被实施为命令半导体开关从导通状态转移到阻断状态，电气开关设备被配置为在控制模块已经验证不存在电气故障之后，通过控制组件的致动以闭合主开关而从中间状态转换到闭合状态。
4、有利地，开关设备到中间状态的转变确保了半导体开关在主开关闭合之前处于阻断状态，在中间状态中，主开关处于断开配置，次级开关闭合并且允许电流传递到电源单元，并且控制模块被实施为命令半导体开关从导通状态（“on”）移动到阻断状态（“off”）。因此，如果存在电气故障，则半导体开关不会损坏，因为其处于阻断状态。
5、根据本发明的其他有利方面，电气开关设备包括以下特征中的一个或多个，以下特征可以单独采用，也可以根据所有技术上可能的组合采用。
6、控制组件包括单稳态机电继电器，该单稳态机电继电器包括线圈并且被配置为当线圈被供电时保持主开关闭合。
7、控制组件包括由电气致动器控制的双稳态机械元件。
8、电气致动器是电机或线圈。
9、所述控制组件还包括机电致动器，所述机电致动器包括机械保持元件，所述机械保持元件被配置成当所述机电致动器被供电时将所述双稳态机械元件保持在断开位置。
10、电气开关设备还包括位置传感器，该位置传感器连接在双稳态机械元件和控制模块之间，并且被配置成将位置信息从双稳态机械元件传输到控制模块。
11、控制组件包括双稳态机械元件，该双稳态机械元件由到手柄的机械链接件控制，例如由连杆组件实现。
12、所述电气开关设备还包括机电致动器，所述机电致动器包括与欠压线圈相关联的机械保持元件，所述机械保持元件被配置成只要所述欠压线圈未被供电就保持所述双稳态机械元件断开。
13、控制组件还包括第一机电线圈致动器和第二机电致动器，第一机电线圈致动器被配置为只要所述线圈被供电就保持双稳态机械元件断开，第二机电致动器被配置为在断开位置阻断主开关并在控制模块的命令下释放对主开关的阻断。
14、所述第一机电致动器和第二机电致动器中的每一个是单稳态机电致动器。
15、机电开关集成到壳体中，壳体包括手柄在解除待命位置和待命位置之间的中间位置的标记。
16、本发明还涉及一种由如上面简要描述的电气开关设备执行的电气开关方法。
17、当电气开关设备处于断开状态时，该方法包括以下步骤：
18、-在所述手柄移动到所述待命位置之后闭合所述次级开关，
19、-对所述控制模块的所述电源单元供电，
20、-借助于所述控制模块来控制所述半导体开关到所述阻断状态的转变，
21、-借助于所述控制模块验证不存在电气故障，
22、-如果没有检测到电气故障，则命令所述主开关闭合并且所述半导体开关移动到所述导通状态。
23、根据一个实施例，当电气开关设备处于闭合状态时，在检测到手柄移动到解除待命位置之后，该方法包括来自控制模块的命令，以将半导体开关切换到阻断状态，然后断开主开关。
1.一种电气开关设备，其被配置成连接在电源（4）与电气负载（6）之间，包括：
2.根据权利要求1所述的电气开关设备，其中，所述控制组件（22）包括单稳态机电继电器（28），所述单稳态机电继电器（28）包括线圈（30）并且被配置为当所述线圈被供电（30）时保持所述主开关闭合。
3.根据权利要求1所述的电气开关设备，其中，所述控制组件（22）包括由电气致动器（36）控制的双稳态机械元件（34）。
4.根据权利要求3所述的电气开关设备，其中，所述电气致动器（36）是电机或线圈。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的电气开关设备，其中所述控制组件（22）还包括机电致动器（38），所述机电致动器（38）包括机械保持元件，所述机械保持元件被配置成当所述机电致动器（38）被供电时将所述双稳态机械元件（34）保持在断开位置。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电气开关设备，还包括位置传感器（40），所述位置传感器（40）连接在所述双稳态机械元件（34）和所述控制模块（16）之间，并且被配置为将位置信息从所述双稳态机械元件（34）传输到所述控制模块（16）。
7.根据权利要求1所述的电气开关设备，其中，所述控制组件（22）包括双稳态机械元件（34），所述双稳态机械元件（34）由到所述手柄（10）的机械链接件（50）控制。
8.根据权利要求7所述的电气开关设备，其中，所述机械链接件（50）由连杆组件实现。
9.根据权利要求7或8所述的电气开关设备，还包括机电致动器（44），所述机电致动器（44）包括与欠压线圈相关联的机械保持元件，所述机械保持元件被配置成只要所述欠压线圈未被供电就保持所述双稳态机械元件（34）断开。
10.根据权利要求7或8所述的电气开关设备，其中所述控制组件（22）还包括第一机电线圈致动器（46）和第二机电致动器（48），所述第一机电线圈致动器（46）被配置成只要所述线圈被供电就保持所述双稳态机械元件（34）断开，所述第二机电致动器（48）被配置成在所述断开位置阻断所述主开关（12）并且在所述控制模块（16）的命令下释放对所述主开关（12）的阻断。
11.根据权利要求10所述的电气开关设备，其中，所述第一机电致动器（46）和所述第二机电致动器（48）中的每一个是单稳态机电致动器。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电气开关设备，所述设备被集成到壳体中，所述壳体包括所述手柄在所述解除待命位置（p1）与所述待命位置（p2）之间的中间位置（pint）的标记。
13.一种电气开关方法，其由根据权利要求1至12中任一项所述的电气开关设备（2）执行，所述方法包括，当所述电气开关设备（2）处于断开状态时：
14.根据权利要求13所述的电气开关方法，其包括：当所述电气开关设备（2）处于闭合状态时，在检测到所述手柄到所述解除待命位置的致动之后，来自所述控制模块（16）的命令，以将所述半导体开关（14）切换到所述阻断状态，然后断开所述主开关（12）。