断路器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种断路器，具有?触发单元，用于中断电路，?至少一个电流传感器，用于确定流过断路器的电流，?上述两个部件与控制单元连接，并且控制单元被构造为将所确定的电流与电流?时间间隔?边界值相比较并且在超过后者时触发单元中断电路，其中电流?时间间隔?边界值包括：?可调节的第一电流边界值，第一电流边界值必须对于第一时间间隔存在才能引起中断，?可调节的第二时间间隔，其中，对于该第二时间间隔必须存在第二电流边界值才能引起中断，?在第一时间间隔情况下的第一电流边界值与在第二时间间隔情况下的第二电流边界值之间的范围，其中随着电流边界值增大，引起中断的时间间隔减小。第二电流边界值在断路器上实施为可调节的。
【专利说明】
断路器
技术领域
[0001]本发明涉及一种根据本发明的断路器。
[0002]本发明涉及断路器，诸如塑壳断路器(也就是Moulded Case Circuit Breaker)、空气断路器(也就是Air Circuit Breaker)或类似的断路器。
【背景技术】
[0003]断路器是特殊的开关或保护设备和/或开关设备，其被设计为，使得其在多种故障条件下，诸如接地、相位反向、过载和短路，在电网中，例如在低压电网中能够接通和断开以及可靠地断开负载电流、高的过载和短路电流。在电设备中使用这样的开关设备作为馈电开关、配电开关、耦合开关和输出开关。在接通和保护电动机、电容器、发电机、变压器、汇流排和电缆时也使用这样的开关。
[0004]特别是可以在低压电网，也就是具有直至1000伏特交流电压或1500伏特直流电压的电压或额定电压的电网中，使用断路器。这些断路器具有传感器单元，诸如电流传感器，其测量流过开关的电流。
[0005]特别是在低压范围内，对于16至6300安培的电流强度或测定电流范围使用断路器。特别地在16至1600安培的范围内，更特殊地在63至1600安培的范围内用作塑壳断路器，以及在630至6300安培的范围内用作开放的或者空气断路器。
[0006]通常地，断路器具有用于中断电路的触发单元，其例如以打开或闭合电路的触点实现。此外，断路器具有控制单元，其可以中央地或分布地实现。在超过例如通过特性曲线定义的电流边界值或/和电流-时间间隔-边界值的情况下中断电路的断路器。
[0007]针对不同的电流设计断路器。断路器的第一电流特征值是测定电流In。这通常是断路器可以持续地负荷的电流。该测定电流是取决于设备的。通常地，定义或设置一个或多个电流边界值，其小于、等于或大于测定电流In。
[0008]断路器的、必须对于第一时间间隔tl存在才能引起中断的、可调节的第一电流边界值Isd在此是用于所谓的短延时的中断或短延时的取决于电流的中断的电流边界值。也就是，该第一电流边界值Isd定义了从其开始进行短延时的中断的电流幅度。在此，该电流必须对于第一时间间隔tl存在，之后才能实现中断。
[0009]断路器的、对于其必须存在第二电流边界值Iref的、可调节的第二时间间隔tsd定义了最大可短延时的第二电流边界值Iref引起触发/中断之前所需的、用于该短延时的中断或短延时的取决于电流的中断的最小时间间隔。如果电流进一步上升，则通常进行电路的不延迟的中断，也就是以断路器的最小或设置为短或最短的触发时间进行中断。
[0010]通过特性曲线定义在第一时间间隔tl情况下的第一电流边界值Isd、也就是在短延时的工作方式或特性曲线的起点与在可调节的第二时间间隔tsd情况下的第二电流边界值Iref、也就是在短延时的工作方式的终点的之间的范围，其中随着电流上升而减小用于引起中断的时间间隔。
[0011]断路器被用于分配电能。在能量分配设备中出现故障的情况下，直接布置在故障之前的断路器应当识别故障或/和短路电流、进行触发并且断开电流。对于该所谓的选择性的触发需要多个参数，电流调节值、延迟和特性曲线形状。
[0012]设备的选择性的触发例如可以通过电流或时间分级进行。在此，设备的特性曲线不允许相交。图1a示出了对数示出的电流-时间间隔-边界值-特性曲线的示例。图1a示出了线图，其中在X轴上描绘电流I并且在Y轴上描述时间t。图1b示出了第一断路器01的串联电路，其布置在电源侧或馈电侧，在其后跟随第一汇流条SCHl，用于分配电能。在该第一汇流条SCHl上布置第二断路器02，在其后跟随第二汇流条SCH2，用于进一步分配电能。在该第二汇流条上布置第三断路器03，在其上例如布置一个或多个耗电器。图1b示出了断路器01、
02、03的特性曲线，其中其不相交。
[0013]除了图1中示出的断路器的特性曲线的分级之外，图2示出了按照图1的映射，具有如下区别，即，在第一断路器01后面连接保险装置Fl，诸如NH保险装置。区分断路器和保险装置的特性曲线，可以选择在特性曲线之间的相应较大的距离来实现选择性，因为保险装置的特性曲线形状几乎不能设置并且断路器的特性曲线形状仅能有条件地设置。
[0014]按照图2的断路器01的电流-时间间隔-边界值-特性曲线具有参考点RP，在该参考点电流-时间间隔-边界值-特性曲线转为固定的延迟。参考点RP的位置是取决于设备的。
[0015]由此可以依据所使用的断路器或在前或在后连接的保险装置导致选择性的或非选择性的特性。
【发明内容】
[0016]因此，本发明要解决的技术问题是，特别是关于参数的设置改善一种开头提到的类型的断路器。
[0017]上述技术问题通过具有按照本发明的特征的断路器来解决。
[0018]用于电路的断路器具有
[0019]-触发单元，用于中断电路，
[0020]-至少一个电流传感器，用于确定流过断路器的电流(I)，
[0021]-这两个部件与控制单元连接，并且其被构造为，将所确定的电流(I)与电流-时间间隔-边界值相比较并且在超过电流-时间间隔-边界值时触发单元中断电路，其中电流-时间间隔-特性曲线包括:
[0022]-可调节的第一电流边界值(Isd)，其必须对于第一时间间隔(tl)存在才能引起中断，
[0023]-可调节的第二时间间隔(tsd)，其中对于该第二时间间隔(tsd)必须存第二电流边界值(Iref)才能引起中断，
[0024]-在第一时间间隔(tl)情况下的第一电流边界值(Isd)与在第二时间间隔(tsd)情况下的第二电流边界值(Iref)之间的范围，其中随着电流边界值增大，用于引起中断的时间间隔(t)减小。
[0025]替换地，控制单元可以被构造为，将所确定的电流(I)与电流-时间特性曲线的设置值相比较，并且在超过电流边界值的情况下触发单元在通过特性曲线确定的时间之后中断电路，其中电流-时间特性曲线包括如下边界值:
[0026]-可调节的第一电流边界值(Isd)，其必须对于第一时间间隔(tl)存在才能引起中断
[0027]-可调节的第二时间间隔(tsd)，其中对于该第二时间间隔(tsd)必须存第二电流边界值(Iref)才能引起中断，
[0028]-在第一时间间隔(tl)情况下的第一电流边界值(Isd)与在第二时间间隔(tsd)情况下的第二电流边界值(Iref)之间的范围，其中随着电流边界值增大，用于引起中断的时间间隔(t)减小。
[0029]按照本发明，可以在断路器上调节第二电流边界值Iref。由此可以优选地，特别是对于短延时保护，实现电流-时间间隔-边界值-特性曲线的较大的调节范围。由此，断路器或保险装置/保护设备的更密的分级是可能的。
[0030]在本发明的优选的实施方式中，在第一时间间隔tl情况下的第一电流边界值Isd与在第二时间间隔tsd情况下的第二电流边界值Iref之间的范围具有电流-时间间隔-边界值-特性曲线，其通过逆平方函数的一部分表征。这尤其具有如下优点，即，随着电流增大实现中断时间的更为强烈地(平方地)减小，以便断路器不过载。
[0031]在本发明的优选的实施方式中，第二电流边界值Iref可以设置为测定电流In的多倍。这尤其具有如下优点，即，给出第二电流边界值的特别简单的、相对的可调节性。
[0032]在本发明的优选的实施方式中，断路器具有可调节的第三电流边界值Ir，其小于或等于测定电流In并且在超过其时借助电流-时间间隔-边界值-特性曲线进行长延时的中断，其中随着电流边界值的增大，时间间隔减小，该特性曲线通过具有如下插值点(StUtzstelle)的逆幂函数表征:第三时间间隔tr情况下的第三电流边界值Ir的第一多倍nxlr。这尤其具有如下优点，即，除了短延时的可调节性之外还给出断路器的特性曲线的长延时的可调节性。
[0033]在本发明的优选的实施方式中，逆幂函数是四次幂的逆幂函数。这尤其具有如下优点，即，随着电流增大实现中断时间的更为强烈得多的减小，以便断路器不会由于长延时而过载。
[0034]在本发明的优选的实施方式中，第三电流边界值Ir的第一多倍是第三电流边界值Ir的6倍。这尤其具有如下优点，S卩，对于长延时保护的特性曲线定义一个点。
[0035]在本发明的优选的实施方式中，第二电流边界值Iref可以设置为第三电流边界值Ir的多倍。这尤其具有如下优点，S卩，给出另外的简单的调节可能性，其中可以依据长延时保护调节短延时保护。
[0036]在本发明的优选的实施方式中，第二电流边界值Iref可以在第三电流边界值Ir的6倍至12倍的范围内设置。这尤其具有如下优点，S卩，给出在通常待预计的调节范围中的简单的可调节性。
[0037]在本发明的优选的实施方式中，第二电流边界值Iref可以被设置为第一电流边界值Isd的多倍。这尤其具有如下优点，S卩，给出另外的简单的设置可能性，其中可以相对于短延时保护的起点设置短延时保护的终点。
[0038]在本发明的优选的实施方式中，第一电流边界值Isd可以被设置为测定电流In或第三电流边界值Ir的多倍。这尤其具有如下优点，S卩，依据断路器的测定电流或依据长延时保护的起点能够对于第一电流边界值实现简单的相对的调节可能性。
[0039]在本发明的优选的实施方式中，设置第四电流边界值(Ii)，在超过其时断路器不延迟地中断电路。这尤其具有如下优点，S卩，对于高于短延时保护的范围的电流进行不延迟的中断。
[0040]在本发明的优选的实施方式中，断路器是开放的断路器或空气断路器(AirCircuit Breaker)。本发明在此可以呈现其特别优选的效果并且扩展了开放的断路器的使用范围。
[0041]在本发明的优选的实施方式中，断路器是封闭的断路器或塑壳断路器。这尤其具有如下优点，即，本发明在此还扩展了塑壳断路器的使用范围。
[0042]本发明的所有实施方式引起断路器，特别是断路器的保护功能的改善，以及所有参与的保护设备的彼此调谐的保护功能的改善。
【附图说明】
[0043]本发明的所描述的特性、特征和优点以及其怎样实现的方式由下面对结合附图详细解释的实施例的描述更清楚和明确地理解。
[0044]附图中:
[0045]图1a示出了三个分级的电流-时间间隔-边界值-特性曲线。
[0046]图1b示出了串连布置的断路器。
[0047]图2a示出了两个分级的电流-时间间隔-边界值-特性曲线。
[0048]图2b示出了断路器和保险装置的串联电路。
[0049]图3示出了具有用于解释电流-时间间隔-边界值的特征点的断路器的特性曲线的线图。
[0050]图4a示出了第一特性曲线调节范围。
[0051 ]图4b示出了第二特性曲线调节范围。
【具体实施方式】
[0052]图1a示出了按照图1b串联布置的断路器的三个分级的电流-时间间隔-边界值-特性曲线。
[0053]图2a示出了两个分级的电流-时间间隔-边界值-特性曲线，一方面是断路器而另一方面是保险装置，这两者按照图2b串联布置。
[0054]图3示出了具有断路器的特性曲线的线图。在X轴上描绘电流1(单位为安培)。在Y轴上描绘时间(单位为秒)。在线图中的电流以及时间的表现是对数的。
[0055]断路器的取决于设备的测定电流In作为垂直的直线标出。断路器的特性曲线以可调节的第三电流边界值Ir开始，其通常是测定电流In的一部分，通常可以在测定电流In的
0.4至I倍的范围内设置。其表示用于长延时的触发的触发电流。如果所确定的电流I小于第三电流边界值Ir，则不进行电路的中断。如果电流I等于或大于第三电流边界值Ir，根据特性曲线该电流必须对于由该特性曲线给出的时间存在，之后才能实现中断。也就是，第三电流边界值Ir之后是随着电流I增大而时间t减小的片段，其通过第一斜线表征。该片段例如可以遵循逆幂函数，例如四次逆幂函数U—4)。通过双对数图示，函数作为斜线示出。该逆幂函数通过插值点表征，其中该插值点通过在第三时间间隔tr情况下的第三电流边界值Ir的多倍nxlr定义。
[0056]随着电流I增大，到达了可调节的第一电流边界值Isd，以其规定短延时保护的开始。连接到该第一电流边界值Isd的是随着电流I增大而时间t减小的范围，其通过第二斜线表征。该范围例如可以遵循另外的逆幂函数，例如逆平方函数U—2)。通过双对数图示，函数作为第二斜线示出。该另外的逆幂函数一方面受到可调节的第一电流边界值Isd限制并且另一方面受到可调节的第二时间间隔tsd限制，该第二时间间隔对应于第二电流边界值Iref。对于该第二时间间隔tsd存在第二电流边界值才能引起中断。第二电流边界值Iref通常在设备内部固定地设置或预先给定，例如固守设为测定电流的12倍。由此给出，取决于第一电流边界值Isd、第二时间间隔tsd和另外的幂函数(例如逆平方幂函数)的设置得到第一时间间隔tl。
[0057]如果电流I大于第二电流边界值Iref，则在第二时间间隔tsd之后断开。
[0058]第四电流边界值Ii可以遵循特性曲线，其中以通常取决于设备的时间ti进行电路的中断。也就是，实现电路的通常不延迟的中断。
[0059]图4a在线图中示出了通过该电流-时间间隔-边界值可实现的、对于短延时保护的调节范围。第一电流边界值ISd的调节例如可以在范围Isdl至Isd2中。第二时间间隔的调节可以在范围tsdl至tsd2中。固定地设置第二电流边界值Iref。被填充的范围表示调节范围。
[0060]图4b示出了按照图4a的图，具有如下区别，S卩，按照本发明还可调节地实施第二电流边界值Iref。在此可以在值Iref I和Iref 2之间调节第二电流边界值。由此得出对于特性曲线的较大的调节范围，其中附加的调节范围通过另外的填充范围来表示。
[0061 ]例如可以直接，例如绝对地设置第二电流边界值。此外可以相对地设置其，例如作为测定电流In、第三电流边界值Ir或/和第一电流边界值Isd的多倍。
[0062]调节范围例如可以是第三电流边界值Ir的6至12倍。
[0063]例如可以通过旋转式调节器、滑动调节器、键盘输入、借助菜单引导、通过电缆连接的或无线的传输等在断路器上通过操作人员例如在正常运行时调节第二电流边界值。可以以类似的方式设置另外的值。
[0064]同样可以绝对地或/和相对地设置第一电流边界值Isd。例如作为测定电流In或第三电流边界值Ir的多倍。第一电流边界值Isd例如可以是第三电流边界值Ir的1.25至12或15倍。
[0065]可以固定预先给定、绝对地或/和相对地设置第四电流边界值Ii。例如作为测定电流In或第三电流边界值Ir的多倍。第四电流边界值Ii例如可以处于测定电流In的8至16倍的范围内。
[ΟΟ??]电流传感器例如可以实施为罗戈夫斯基线圈(Rogowskispule)。
[0067]控制装置可以具有由低通滤波器、模数转换器和微处理器组成的串联电路。微处理器可以通过固件或软件来控制。向控制装置输送所设置的值，其中该值例如通过固件来采集并且通过该固件或其中包含的算法确保相应的中断功能或触发函数/特性曲线。
[0068]按照本发明，可调节地实施取决于电流的、短延时的触发器或短路触发器的参考点。
[0069]通过本发明，可以在另外的范围内设置断路器的特性曲线，从而可以使用更密地分级的特性曲线、可以实现断路器或保险装置的更密的分级、以及可以实现更多选择性。
[0070]虽然本发明在细节上通过实施例详细阐述和描述，但是本发明不受所公开的示例限制并且可以由专业人员从中导出其它方案，而不脱离本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于电路的断路器，具有 -触发单元，用于中断电路， -至少一个电流传感器，用于确定流过断路器的电流(I)， -上述两个部件与控制单元连接，并且所述控制单元被构造为，将所确定的电流(I)与电流-时间间隔-边界值相比较并且在超过电流-时间间隔-边界值的条件下所述触发单元中断电路，其中所述电流-时间间隔-边界值包括: -可调节的第一电流边界值(Isd)，所述第一电流边界值必须对于第一时间间隔(tl)存在才能引起中断， -可调节的第二时间间隔(tsd)，其中，对于所述第二时间间隔(tsd)必须存第二电流边界值(Iref)才能引起中断， -在第一时间间隔(tl)情况下的第一电流边界值(Isd)与在第二时间间隔(tsd)情况下的第二电流边界值(Iref)之间的范围，其中随着电流边界值增大，用于引起中断的时间间隔(t)减小， 其特征在于， 所述第二电流边界值(Iref)在所述断路器上是可调节的。2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，在第一时间间隔(tl)情况下的第一电流边界值(Isd)与在第二时间间隔(tsd)情况下的第二电流边界值(Iref)之间的范围具有电流-时间间隔-边界值-特性曲线，其通过逆平方函数的一部分表征。3.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，所述断路器具有固定的测定电流(In)，第二电流边界值(Iref)能够设置为测定电流(In)的多倍。4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于可调节的第三电流边界值(Ir)，其小于或等于测定电流(In)并且在超过其时借助电流-时间间隔-边界值-特性曲线进行长延时的中断，其中随着电流边界值的增大，时间间隔减小，该特性曲线通过具有如下插值点的逆幂函数表征:第三时间间隔(tr)情况下的第三电流边界值(Ir)的第一多倍。5.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于，所述逆幂函数是四次幂的逆幂函数。6.根据权利要求4或5所述的断路器，其特征在于，第三电流边界值(Ir)的第一多倍是第三电流边界值(Ir)的6倍。7.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第二电流边界值(Iref)能够设置为第三电流边界值(Ir)的多倍。8.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第二电流边界值(Iref)能够在第三电流边界值(Ir)的6倍至12倍的范围内设置。9.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第一电流边界值(Isd)能够设置为测定电流(In)或第三电流边界值(Ir)的多倍。10.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第二电流边界值(Iref)能够设置为第一电流边界值(Isd)的多倍。11.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第二时间间隔(tsd)小于或等于所述第一时间间隔(11)。12.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第三电流边界值(Ir)小于所述第一电流边界值(Isd)。13.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，设置第四电流边界值(Ii),在超过其时所述断路器不延迟地中断电路。14.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述断路器是开放的断路器或空气断路器。15.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述断路器是封闭的断路器或塑壳断路器。
【文档编号】H01H71/00GK106098481SQ201610273590
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月28日 公开号201610273590.4, CN 106098481 A, CN 106098481A, CN 201610273590, CN-A-106098481, CN106098481 A, CN106098481A, CN201610273590, CN201610273590.4
【发明人】H.弗兰克, W.弗鲁思, S.黑贝尔, R.许特梅尔
【申请人】西门子公司