专利名称：用于用电器的开关装置单元、尤其是电动机起动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于用电器的开关装置单元、尤其是电动机起动器，其具有一个按运行状态接通用电器的开关单元并具有短路保护及过载保护的功能。
所述开关装置单元一般也称为用电器支路(Verbraucherabzweig)以及通常被安装在另一些用电器支路旁的一个开关柜内的一个标准化的帽形轨(Hutschiene)上。安装在一个开关柜内的用电器支路按模块的结构方式组合，以便能适应各自的要求。这种用电器支路尤其安装在工业化的技术设备中用于控制和接通大电流和高电压。尤其是借助所述开关装置单元控制一个三相交流电动机。在这种情况下所述开关装置单元也称为电动机起动器。
一个电动机起动器的开关装置单元为了保护电动机通常有三种功能。第一种功能涉及按运行接通所述电动机以及通过一自身的标准单元，通常是一个所谓的接触器来实现。此接触器设计用于按运行重复接通和断开大电流。此外，在一个开关装置单元中短路保护和过载保护的功能集成在一个称为断路器的标准单元内。在出现短路时以及在产生过大电流时，该断路器将用电器从供电网上断开。这两个标准单元并列地设置在一公共支架上并构成了所述开关装置单元。
由WO 99/23737已知一种该类型的开关装置单元，其包含一个接触器和一个断路器，分别作为单独的单元。这些单元安装在一个中间支架上，其中集成有一块带有一电子组件的印刷电路板。借助该电子组件，使所述开关装置单元可以通过一个母线系统控制。在这里尤其设有两个母线系统，亦即用于信号交换的数据母线和用于供电的能量母线。取代作为标准的单元的接触器和断路器，另外建议，采用一种电子线路，但是与设计为机电式的单元的接触器和断路器相比，它不太适用于接通很大的电流并且非常复杂和昂贵。
本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构尽可能简单以及成本低廉的开关装置单元。
按照本发明，上述技术问题通过权利要求1的特征得以解决。据此，对于具有按运行接通的功能、短路保护和过载保护的功能的开关装置单元、尤其是电动机起动器规定，每一种功能都在一单独的功能单元内实现。其中，所述按运行接通的功能由一开关单元尤其接触器实现，所述短路保护的功能由一个断路器实现，以及所述过载保护的功能由一个设计为独立于所述断路器的过载继电器实现。
通常过载保护和短路保护的功能被集成在一个传统的断路器内。为了可靠地保证短路保护和过载保护的功能，所述断路器必须专门针对当时规定采用的开关电流来设计。在这里所述开关电流指的是针对它来设计所述开关装置单元的那个电流。这意味着，例如对于在0至25A之间的开关电流范围内，大约需要20个不同设计的不同断路器。这将导致巨大的费用支出，以及在选择恰当的断路器时需要非常细心。
按照本发明由于短路保护和过载保护的功能是分开的，因而实现了高度简化。尤其是，所述过载保护功能不再需要集成在断路器内，以及该断路器可主要针对短路保护的功能来设计。因此断路器的结构被显著地简化并因而更加便宜，除此之外还可以应用在一个大的电流范围内。在过载继电器内实现的过载保护功能，由于过载继电器与短路保护脱耦，所以也可以设计得比较简单。
所述过载继电器优选地设计为电子的过载继电器，其尤其具有一个电流互感器。该电流互感器按电流测量线圈的类型围绕一条待监测的导线设置，以及检测由有电流通过的导线所产生的磁场。一个连接在该电流互感器上的电子测算装置从中测定流过所述导线的电流。基于此原理，此电子过载继电器可应用于一个极宽的电流范围内。应从多大的电流强度起释放所述过载继电器，这一点借助于所述电子组件来规定并且可以几乎任意调整这个界限。
为了使所述开关装置单元能具有一个尽可能成本低廉和尽可能紧凑的结构，所述开关单元和断路器优选地设计为标准构件，它们在构成一个空隙的情况下被安装在一个支架上。所述过载继电器的至少一个构件伸入到上述空隙内。采取此措施可以使所述开关装置单元所需要的空间保持较小，从而使在开关柜内所需占有的位置也较小并且降低了安装费用。
为了采用成本低廉的设计结构，对于所述开关单元(接触器)和断路器采用标准单元是特别有利的。这种标准单元通常在其下侧面上为了固定在帽形轨上而具有一凹槽，该凹槽构成了一个空隙，所述构件优选地插入其中。此外，在所述接触器与断路器之间通常设有一间隙，它同样有利地作为空隙用于安置所述过载继电器的一个构件。
恰当的方式是，在这里尤其所述电流互感器伸入到所述空隙内，因为电流互感器由于其设计为线圈的结构需要占据较大的空间。在所述过载继电器中为所述供电网的每一相位分别设一个电流互感器。它们例如分布地设置在所述两个凹槽内或所述间隙内。
恰当的方式是，为了获得一个紧凑的结构，所述伸入到空隙内的构件被安装在所述支架上，所述接触器和断路器也固定在该支架上。
在一项特别恰当的扩展设计中规定，所述过载继电器的构件被安装在一块被支架固定的印刷电路板上。该印刷电路板优选地同时带有一母线电子组件(Buselektronik)，所以所述开关装置单元被设计为用于连接在一母线系统上。通过将电子过载继电器集成在印刷电路板上，以特别有效的方式将所需要的空间位置降到最低程度以及使生产成本保持较低。因为在当代的开关装置单元中目前通常已经为母线电子组件使用了印刷电路板，所以只需扩展少量的几个电子的功能特性。由于在印刷电路板的制造中已达到了高自动化的程度，所述只需要少量的附加费用就达到上述目的。与此相对应，显著节省费用的原因是，一方面所述断路器简化设计为没有过载保护功能以及可以按标准用于一个较宽大的电流范围；同时，另一方面通过将电子过载继电器集成在带有伸入到所述空隙内的电流互感器的印刷电路板上，获得一个非常小的结构体积，这进一步降低用于安装开关装置单元的费用。
下面借助唯一的附图
详细阐述本发明的一种实施方式。该附图以一个极其简化的立体示意图示出了一个开关装置单元。
所述开关装置单元2包括一个设计为标准单元的接触器4，作为按运行状态具有通断功能的开关单元。此外，同样作为标准单元为短路保护功能设置一断路器6。所述用于装置的接触器4和断路器6安置在一个大体设计为L形的支架8上。该支架8通常规定用于卡在一个开关柜内的一个帽形轨上或在其上滑移。
在所述支架8底部集成有一块印刷电路板10，它带有多个电子结构元件12以及一些触点装置14。在该印刷电路板10上尤其集成有一母线电子组件，所以开关装置单元2可连接在一母线系统上。这例如是用于传输信号的信号母线和/或用于为开关装置单元2供电的能量母线。
现在按本发明规定，过载保护的功能与断路器6分开实现。为此，过载保护的功能通过一个电子过载继电器实现，该过载继电器尤其对应于供电网的每条相线具有一电流互感器16。此外，安装在印刷电路板10上的结构元件12中的一些元件也属于所述电子过载继电器。所述电流互感器16设计为电流测量线圈，其用于检测有电流通过的相线所产生的磁场。根据电流互感器16的信号，借助这些结构元件12确定当时的电流强度。
由于所述接触器4和断路器6采用了标准单元，它们在其下侧面上各具有一个用于一个在一个帽形轨上的装置的凹槽18。在将接触器4和断路器6安装在支架8上时，在这些单元之间构成一个由结构限定的间隙20。所述凹槽18和间隙20构成了由结构限定的空隙。
为了合理地充分利用存在的空隙，所述电流互感器16伸入到该空间中。在本实施例中表示了两个电流互感器16，它们都伸入到断路器6的凹槽18内。与之不同，所述电流互感器也可以沿两个凹槽18和间隙20分布设置，或仅仅设置在间隙20内，或仅仅设置在接触器4的凹槽18内。
由于充分利用了由结构造成的现有的空隙，所以所述开关装置单元2所需要的空间位置总体上是很小的。由此获得一种紧凑的结构体积以及在开关柜内所需要的位置也是较小的并因而使安装费用降低。此外，通过将过载保护的功能集成在一个与断路器6分开的单元内。即所述电子过载继电器内，可以简化所述断路器。
权利要求
1.一种用于用电器的开关装置单元(2)、尤其是电动机起动器，其具有一个按运行情况接通用电器的开关单元(4)，并具有短路保护及过载保护的功能，其特征为所述短路保护的功能被集成在一个断路器(6)中，以及所述过载保护的功能被集成在一个与所述断路器(6)分开地构造而成的过载继电器(12，16)内。
2.按照权利要求1所述的开关装置单元(2)，其特征为所述过载继电器设计为电子过载继电器(12，16)。
3.按照权利要求1或2所述的开关装置单元(2)，其特征为所述开关单元(4)和断路器(6)设计为标准构件且被安装在一个支架(8)上，并由此形成一个空隙(18，20)；以及，所述过载继电器(12，16)的至少一个构件(16)伸入到该空隙(18，20)内。
4.按照权利要求3所述的开关装置单元(2)，其特征为所述断路器(6)和开关单元(4)在其下侧面上分别设计有一个为固定在一个帽形轨上所设的凹槽(18)；以及所述构件(16)插入到至少其中一个凹槽(18)内。
5.按照权利要求3或4所述的开关装置单元(2)，其特征为所述断路器(6)和开关单元(4)在构成一个间隙(20)的情况下并列地设置，所述构件(16)或另一个构件(16)伸入到该间隙(20)内。
6.按照权利要求2至5之一所述的开关装置单元(2)，其特征为所述过载继电器(12，16)具有一个伸入到所述空隙(18，20)内的电流互感器(16)。
7.按照权利要求3至6之一所述的开关装置单元(2)，其特征为所述过载继电器(12，16)的构件(16)安装在所述支架(8)上。
8.按照权利要求3至7之一所述的开关装置单元(2)，其特征为所述过载继电器的构件(12，16)安装在一块被所述支架(8)固定的印刷电路板(10)上。
9.按照权利要求6所述的开关装置单元(2)，其特征为所述印刷电路板(10)带有一个母线电子组件(12)。
全文摘要
一种开关装置单元(2)，尤其是一个电动机起动器，其具有一接触器(4)和一个设计为短路保护的断路器(6)。此外为该开关装置单元设置的过载保护功能被集成在一个独立与所述断路器(4)的过载继电器(12，16)内。该过载继电器的结构元件(16)优选地伸入到所述空隙(18，20)内，通过在一个支架(8)上安装作为标准结构单元的接触器(4)和断路器(6)构成这些空隙。由此可获得一种成本低廉和节省空间的开关装置单元(2)的结构。
文档编号H02B1/32GK1528006SQ02808592
公开日2004年9月8日 申请日期2002年4月8日 优先权日2001年4月20日
发明者克劳斯·布希, 迈克尔·弗雷穆思, 曼纽拉·福斯特, 弗雷穆思, 福斯特, 克劳斯 布希 申请人:西门子公司