專利名稱：用于低電壓的開關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于低電壓的開關(guān)設(shè)備，它具有至少一個(gè)固定觸頭和至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸頭。
用于低電壓的開關(guān)例如已由DE 10 05163C1，DE 44 25 330 A1或EP 04 50 104 B1得知。它們由至少一個(gè)固定觸頭和至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸頭組成，后者具有附屬的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該裝置或者尤其是可以用電操縱，或者也可以用磁操縱并可以借助于一種特殊的算法激活。在DE 197 29599 C1中描述了基于電流(i)和電流斜率(di/dt)的斷開準(zhǔn)則，其中由此導(dǎo)出一種有利的分析處理算法。
在通常的低電壓斷路器中按照慣例通過一個(gè)機(jī)械動(dòng)作的鎖扣機(jī)構(gòu)使主觸頭打開。這可以人工地在操縱杠桿上觸發(fā)，或者也可以自動(dòng)地通過熱的、磁的或者電子的斷電器端點(diǎn)，此時(shí)這些機(jī)構(gòu)探測(cè)到了過電流。鎖扣機(jī)構(gòu)的固有時(shí)間在多個(gè)ms的范圍里，因此即使如果是較大的短路現(xiàn)有的由電流回路得出的電動(dòng)力學(xué)的力也并不直接造成觸頭打開，而是首先只是針對(duì)閉鎖的鎖扣機(jī)構(gòu)的力。
電子短路斷電器可以設(shè)有一個(gè)所謂“電磁旁路”，以便在大的短路電流時(shí)實(shí)現(xiàn)快速斷電。
以前力求用上述的斷電鏈來更好地解決問題，其方法是通過一個(gè)附加的軸承形成另一個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，但該旋轉(zhuǎn)點(diǎn)用附加的彈簧或?qū)驒C(jī)構(gòu)暫時(shí)地將觸頭封住。只有在極端電流時(shí)電動(dòng)力才能克服這些彈簧力并且也并不借助于鎖扣機(jī)構(gòu)引起一種暫時(shí)的或最終的觸頭打開。
但在確定開關(guān)設(shè)備的尺寸時(shí)必須注意到在短路斷電器故障情況下鎖扣機(jī)構(gòu)去聯(lián)鎖。在個(gè)別情況下可以選擇一種不同的斷電鏈。
在經(jīng)過這種動(dòng)態(tài)過程之后主觸頭仍打開著。一些裝置也允許暫時(shí)地打開，而并不通過鎖扣進(jìn)行最終的強(qiáng)制打開。
由此出發(fā)本發(fā)明的任務(wù)是提出一種比現(xiàn)有技術(shù)響應(yīng)更快的開關(guān)設(shè)備。
該任務(wù)按照本發(fā)明通過一種具有權(quán)利要求1的特征的開關(guān)設(shè)備來解決。改進(jìn)方案見從屬權(quán)利要求。
通過本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的開關(guān)設(shè)備。本發(fā)明的思想在于在新的開關(guān)設(shè)備中可以利用一種這樣特殊的方法來進(jìn)行短路提前識(shí)別，在該方法中所要出現(xiàn)的短路可以提前地在到達(dá)用于觸頭斷開所必須的電流之前進(jìn)行識(shí)別。按照本發(fā)明則可以對(duì)測(cè)量探頭以及釋放機(jī)構(gòu)的固有時(shí)間加以考慮。
為了進(jìn)行短路提前識(shí)別有利地利用了基于對(duì)電流i和電流斜率di/dt進(jìn)行分析處理的方法，也就是說輻相圖方法，尤其是應(yīng)用了所謂“公差幅相圖方法(ToleranteOrtskurven，TOK)”，這對(duì)應(yīng)于DE 19729 599 C。但也可以是其它的方法，例如行波法。
在本發(fā)明中通過一種適合的算法如此早地進(jìn)行對(duì)短路的識(shí)別，使得考慮到測(cè)量探頭以及釋放機(jī)構(gòu)的固有時(shí)間在一個(gè)時(shí)刻之前或者至少在該時(shí)刻使運(yùn)動(dòng)觸頭釋放，在該時(shí)刻斷開電流的力相當(dāng)于接觸力。
在本發(fā)明范圍里可以有兩種裝置的方案思路1)短路提前識(shí)別系統(tǒng)(KFE)只是作用于-任意形成的-斷電鏈，提前打開鎖扣后并避免觸頭的重新自動(dòng)關(guān)閉。接觸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證可以實(shí)現(xiàn)固有動(dòng)力的打開。因此使鎖扣的釋放時(shí)刻提前，不需要旁路(機(jī)電的、氣動(dòng)的、電子的和其它類似的)。盡管如此該開關(guān)，例如在選擇性情況下，可以作為附帶的限制器起作用，而并不斷開。
2)短路(KS)提前識(shí)別系統(tǒng)作用于-任意形成的-斷電鏈，提前打開鎖扣并避免觸頭的重新自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)地打開觸頭的閉鎖并且可以由于固有動(dòng)力而打開。因此使鎖扣的釋放時(shí)刻提前，并且不需要旁路。因此可能不會(huì)出現(xiàn)焊接，因?yàn)橛|頭在斷開時(shí)總是被打開，而且這在一種相對(duì)低不斷開極限時(shí)。
在本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)方案中可以通過如下方法在開關(guān)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)機(jī)械關(guān)系的改變和簡化-一個(gè)在一定條件下以前就有的第二旋轉(zhuǎn)點(diǎn)在機(jī)械接觸系統(tǒng)中取消，而且/或者-實(shí)現(xiàn)脫扣與動(dòng)力的觸頭打開的去耦。
在本發(fā)明中雖然附帶地設(shè)有運(yùn)動(dòng)觸頭的直接的連接，但這些觸頭例如可以通過一種渦流(＝湯姆遜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)快速地被鎖扣機(jī)構(gòu)釋放。然后這些斷開電流的力是完全有效的并可以進(jìn)行觸頭的迅速打開。
本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)可見以下根據(jù)附圖并結(jié)合權(quán)利要求對(duì)于實(shí)施例所作的


。附圖示出
圖1是一個(gè)開關(guān)設(shè)備的觸頭裝置的局部視圖；圖2是在按照?qǐng)D1的開關(guān)設(shè)備中電流變化的視圖；圖3是用于說明按圖1所示開關(guān)設(shè)備中功能流程的一個(gè)流程圖。
現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)設(shè)備具有一個(gè)鎖扣機(jī)構(gòu)，它被過電流-或者說短路電流斷電器激活。因此使觸頭克服關(guān)閉作用的接觸力而打開，這樣就定義了一種機(jī)械的斷電鏈。最遲隨著觸頭的打開同樣在觸頭之間產(chǎn)生一個(gè)斷開力。
已知的開關(guān)設(shè)備以前都遭到以下?lián)p壞有或者可能有一些電流范圍，在該范圍里進(jìn)行關(guān)閉的接觸力通過起打開作用的力從電流回路已進(jìn)行如此大的補(bǔ)償，以至于在斷電器釋放鎖扣之前，就使形成有電弧的觸頭懸浮起來。
以下所述的裝置此處提供了補(bǔ)救辦法在圖1中有一個(gè)用于固定觸頭2的一個(gè)固定的觸頭支架1，它配有一個(gè)用于運(yùn)動(dòng)觸頭4的運(yùn)動(dòng)觸頭支架3。運(yùn)動(dòng)觸頭支架3可以圍繞軸I擺動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)觸頭4配有一個(gè)棘爪5和一個(gè)肘桿機(jī)構(gòu)6，用該機(jī)構(gòu)可以使運(yùn)動(dòng)觸頭支架3激活。肘桿6通過一個(gè)彈簧鉸接于外殼上或另一固定的參照點(diǎn)上。肘桿機(jī)構(gòu)6在圖1中專門由一個(gè)湯姆遜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8來操縱，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是已知的并按照渦流原理工作并且比較來說是快速的。
另外在圖1中有一個(gè)用于短路提前識(shí)別(KFE)的單元10，該KFE單元10有利地按照幅相圖方法(Ortskurvenverfahren)工作，圖的座標(biāo)為i和di/dt，例如按照公差幅相圖方法，為此在開頭所述的DE 197 29599 C里詳細(xì)說明了分析處理算法，其公開內(nèi)容也是本申請(qǐng)文件的對(duì)象(通過參考來接合)。這種分析處理算法特別適合于這里的應(yīng)用場(chǎng)合，并且也還考慮了通向電流事件(Vorstromereignisse)。TOK分析處理算法按照軟件存儲(chǔ)在一個(gè)所屬的，在圖1中未示出的微控制器的存儲(chǔ)器里。
在一定條件下在KFE 10里也可以使用其它快速工作的方法來進(jìn)行短路的提前識(shí)別。
在圖2中表示了在圖1所示接觸裝置的開關(guān)過程中隨時(shí)間的變化曲線；橫座標(biāo)為時(shí)間t，縱座標(biāo)為任意單元里的所屬的電弧電流i。曲線21表示了在出現(xiàn)短路時(shí)的電流變化情況。
按照?qǐng)D3的流程圖可以詳細(xì)見到用于短路提前識(shí)別(KFE)的具有特殊的分析處理算法的單元10一方面與棘爪機(jī)構(gòu)5以及另一方面與活動(dòng)觸頭3用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6的共同作用在t1時(shí)刻在KFE 10里識(shí)別出短路之后一方面通過工序S10將一個(gè)信號(hào)傳給棘爪5用的執(zhí)行件5’上，而另一方面使電流流過湯姆遜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8。在時(shí)刻t2棘爪5是自由的并操縱了湯姆遜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8。通過工序S11則在一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸頭4為自由的時(shí)刻使觸頭2，3打開。
通過作用于接觸系統(tǒng)上的電力有利地使打開運(yùn)動(dòng)加速。電力在時(shí)刻t3超過了合型力或者接觸力。觸頭2，3在工序S12里更快速地打開。在時(shí)刻t4觸頭2，3完全打開。電弧則在適合的時(shí)刻斷開并使電流i消弧。
后者通過圖2所示的電流隨時(shí)間的變化曲線i(t)來表示，對(duì)此曲線上面2進(jìn)行了詳細(xì)分析討論。曲線21的變化表示了用于在時(shí)刻t1處提前識(shí)別短路的單元10在響應(yīng)之后在時(shí)刻t2就使按圖1所示開關(guān)設(shè)備的棘爪5脫扣。時(shí)刻t3斷開力直接打開地起作用，其中時(shí)刻t4觸頭打開了。
由圖2所示電流i隨時(shí)間變化的曲線可見；在短路識(shí)別單元10里對(duì)短路情況的提前識(shí)別可以實(shí)現(xiàn)在達(dá)到接觸系統(tǒng)的斷開極限之前，就使斷電鏈運(yùn)行。因此很早就已使機(jī)械斷電鏈投入運(yùn)行。一種用于打開觸頭的緩慢的機(jī)械斷電鏈的缺點(diǎn)因此可能被補(bǔ)償。
當(dāng)然，釋放并不單單涉及力的平衡。通常來說有問題的是在現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)構(gòu)斷電鏈對(duì)于在短路情況下避免觸頭的關(guān)閉來說太慢了。但如果在觸頭由于沒有固有動(dòng)力而又關(guān)閉之前；鎖扣就將觸頭打開的話，就可以了。
在一種具有按圖1所示裝置的開關(guān)設(shè)備中因此可以比通常的開關(guān)設(shè)備更加快速地打開開關(guān)觸頭2和4。
總之保證了在考慮測(cè)量探頭、分析處理算法和釋放機(jī)構(gòu)的固有時(shí)間的情況下在一個(gè)時(shí)刻之前或者在該時(shí)刻使運(yùn)動(dòng)觸頭釋放，在該時(shí)刻斷開電流的力相當(dāng)于接觸力。
前面在具有圍繞一個(gè)軸可以翻轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)觸頭的開關(guān)設(shè)備中所述的布置也可以用在具有橋式觸頭的開關(guān)設(shè)備上。
權(quán)利要求
1.用于低電壓的開關(guān)設(shè)備，具有至少一個(gè)固定觸頭和至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸頭，具有一個(gè)用于短路提前識(shí)別的機(jī)構(gòu)和具有一個(gè)用于打開觸頭的執(zhí)行件，其中用于短路提前識(shí)別(10)的單元如此快地工作，使得在考慮到測(cè)量探頭以及釋放機(jī)構(gòu)(5，6至8)的固有時(shí)間在一個(gè)時(shí)刻(t2)之前或至少在該時(shí)刻(t2)使至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸頭(4)釋放，在該時(shí)刻由于電流流動(dòng)(i)所產(chǎn)生的電動(dòng)力學(xué)的斷開力相當(dāng)于接觸力，而且其中分析處理算法考慮到了測(cè)量探頭以及釋放機(jī)構(gòu)(5，6-8)的固有時(shí)間。
2.按權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，用于提前識(shí)別短路的單元(10)按一種幅相圖方法工作。
3.按權(quán)利要求2所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述幅相圖法應(yīng)用了所謂公差幅相圖方法(TOK法)。
4.按權(quán)利要求4所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述TOK算法考慮了通向電流事件。
5.按權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述釋放機(jī)構(gòu)包含一個(gè)棘爪(5)來接上/脫開至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸頭(4)。
6.按權(quán)利要求5所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述棘爪(5)可以直接由用來短路提前識(shí)別的單元(10)來控制。
7.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，有一個(gè)渦流驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)。
8.按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)通過一個(gè)肘桿(6)作用于一個(gè)用于運(yùn)動(dòng)觸頭(4)的觸頭支架(3)上。
9.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，通過分析處理算法可以同時(shí)地使得用于打開觸頭(2，4)的執(zhí)行件，尤其是一個(gè)分離的用于棘爪(5)的執(zhí)行件(5’)和用于運(yùn)動(dòng)觸頭(4)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)激活。
10.按權(quán)利要求9所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述分析處理算法考慮到了由于電流引起的觸頭(2，4)的斷開力。
11.按權(quán)利要求9所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述分析處理算法存儲(chǔ)在一個(gè)微控制器的一個(gè)存儲(chǔ)器里。
全文摘要
在開關(guān)設(shè)備中應(yīng)該采用一種短路提前識(shí)別并使之激發(fā)來使觸頭動(dòng)作。按照本發(fā)明如此早地進(jìn)行短路識(shí)別，使得考慮到測(cè)量探頭以及釋放機(jī)構(gòu)(5，6－8)的固有時(shí)間通過一種適合的分析處理稱法在以下時(shí)刻之前或者至少在該時(shí)刻使運(yùn)動(dòng)觸頭(4)釋放，在該時(shí)刻斷開電流的力相當(dāng)于接觸力。因此補(bǔ)償了接觸力并可以快速地打開觸頭(2，4)。
文檔編號(hào)H01H71/43GK1993790SQ200580025635
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者M·安修瑟, G·格里彭特羅格, R·邁爾, B·特羅特曼 申請(qǐng)人:西門子公司