用于保護(hù)耗電器的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)耗電器(2)的裝置(1)，其中，該裝置(1)包括具有第一和第二導(dǎo)線(101，102)的第一電流路徑(100)和用于測(cè)定耗電器(2)的即將發(fā)生的過(guò)載的監(jiān)控器。為了提供一種熱學(xué)上和電學(xué)上優(yōu)化改進(jìn)且低成本的裝置(1)，利用其能夠?qū)碾娖鞯募磳l(fā)生的過(guò)載進(jìn)行計(jì)算，提出，監(jiān)控器包括第一溫度測(cè)量單元(18)、載體(15)、評(píng)估單元(4)和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)，第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立第一電流路徑(100)的第一和第二導(dǎo)線(101，102)之間的導(dǎo)電連接，其中第一溫度測(cè)量單元(18)是與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)電隔離的并且包括第一溫度傳感器(11)，其中在載體(15)的第一側(cè)面(151)上在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)和載體(15)之間布置附加的電絕緣材料(14)，并且第一溫度傳感器(11)如下地布置在載體(15)上，使得其能檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的溫度，其中評(píng)估單元(4)能夠借助第一溫度傳感器(11)的所檢測(cè)到的溫度測(cè)定耗電器(2)上即將發(fā)生的過(guò)載。
【專利說(shuō)明】用于保護(hù)耗電器的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防止耗電器過(guò)載、特別是熱過(guò)載的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]耗電器在此特別地理解為電動(dòng)機(jī)(例如:異步電機(jī))。在耗電器上因?yàn)檫^(guò)高的電流通流而產(chǎn)生熱過(guò)載。過(guò)高的電流通流例如能夠由于電動(dòng)機(jī)上的機(jī)械過(guò)載或者由于電動(dòng)機(jī)的一個(gè)或兩個(gè)電流回路(相位)故障而引起。此時(shí)在耗電器上產(chǎn)生不期望的溫度變化，這最終會(huì)導(dǎo)致耗電器受損。
[0003]為了測(cè)定電耗電器上即將出現(xiàn)的熱過(guò)載，大部分情況下，用于為耗電器供給電能的裝置集成到電流回路中，從而借助這些裝置能夠探測(cè)到即將發(fā)生的熱過(guò)載。在此可以進(jìn)行單相的但也可以是多相的監(jiān)控，也就是說(shuō)可以監(jiān)控耗電器的單個(gè)電流回路(一個(gè)相位)，但也可以監(jiān)控多個(gè)電流回路(多個(gè)相位)。
[0004]對(duì)于每個(gè)應(yīng)監(jiān)控的電流回路，相應(yīng)的裝置具有一個(gè)電流路徑，通過(guò)該電流路徑引導(dǎo)通過(guò)電流回路進(jìn)行的能量供給。因此，借助該電流路徑引導(dǎo)耗電器的電能穿過(guò)該裝置。借助該裝置的監(jiān)控器監(jiān)控電流路徑的電流，從而能夠探測(cè)耗電器的即將發(fā)生的過(guò)載。這類裝置例如是過(guò)載繼電器或斷路器。對(duì)于下游的耗電器來(lái)說(shuō)，斷路器除了通過(guò)A脫扣器來(lái)防止熱過(guò)載以外還具有通過(guò)N脫扣器的短路保護(hù)。
[0005]本發(fā)明的裝置特別地應(yīng)為耗電器(例如電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線、變壓器和發(fā)電機(jī))提供過(guò)載保護(hù)。
[0006]對(duì)用于測(cè)定耗電器的熱過(guò)載的裝置可以提出不同的要求:
[0007]-該裝置應(yīng)當(dāng)盡可能地既能夠監(jiān)控AC電流也能監(jiān)控DC電流，從而既能監(jiān)控AC耗電器也能監(jiān)控DC耗電器。
[0008]-該裝置應(yīng)當(dāng)具有盡可能大的設(shè)定范圍。設(shè)定范圍是指在其中對(duì)電耗電器的工作電流能夠進(jìn)行監(jiān)控的范圍。其通過(guò)工作電流上限Itj和工作電流下限Iu限定⑴到^。借助該裝置上的調(diào)節(jié)件(例如調(diào)節(jié)螺栓)能夠?qū)徇^(guò)載脫扣器設(shè)定到耗電器的相應(yīng)的額定電流上，從而能夠進(jìn)行對(duì)下游的要監(jiān)控的耗電器的針對(duì)性監(jiān)控。
[0009]-該裝置應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生盡可能小的損耗功率。
[0010]-該裝置應(yīng)當(dāng)在要監(jiān)控的電流路徑和探測(cè)過(guò)載的監(jiān)控器之間具有盡可能簡(jiǎn)單的電隔離。
[0011]-該裝置應(yīng)當(dāng)具有熱記憶。即如果測(cè)定耗電器即將發(fā)生熱過(guò)載，那么應(yīng)該中斷向耗電器的電流輸送直到確保了耗電器的冷卻。因此，在測(cè)定熱過(guò)載以后應(yīng)該不能立即接通耗電器。
[0012]在耗電器即將發(fā)生熱過(guò)載時(shí)，在耗電器的各個(gè)電流回路(相位)中產(chǎn)生提高的電流上升。因此，接在耗電器上游的、用于監(jiān)控耗電器的熱過(guò)載的裝置能夠通過(guò)監(jiān)控耗電器的電流路徑來(lái)探測(cè)并評(píng)估這種提高的電流上升。為此可以應(yīng)用不同的測(cè)量原理。因此，對(duì)即將發(fā)生的過(guò)載的計(jì)算能夠借助該裝置的不同的監(jiān)控器來(lái)進(jìn)行。通常對(duì)于耗電器的每個(gè)要監(jiān)控的相位，用于探測(cè)耗電器的過(guò)載的監(jiān)控器在相應(yīng)的電流路徑上包括雙金屬脫扣器、電流轉(zhuǎn)換器或分流器。
[0013]在借助雙金屬脫扣器來(lái)監(jiān)控時(shí)，要監(jiān)控的電流路徑與雙金屬脫扣器如下地耦合，即由于電流上升而產(chǎn)生雙金屬脫扣器的升溫，并且最終產(chǎn)生了雙金屬脫扣器的一部分的空間偏轉(zhuǎn)。探測(cè)并繼續(xù)評(píng)估這種偏轉(zhuǎn)。借助雙金屬脫扣器不僅能夠檢測(cè)直流電還能夠檢測(cè)交流電。雙金屬電路器的典型設(shè)定范圍在I到1.6。雙金屬脫扣器的缺點(diǎn)在于,其產(chǎn)生高損耗功率。相反地，在雙金屬脫扣器中能以很小的耗費(fèi)實(shí)現(xiàn)熱記憶和各個(gè)電流回路(相位)之間的電隔離。
[0014]在借助電流轉(zhuǎn)換器來(lái)監(jiān)控時(shí)，相應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換器測(cè)定其電流路徑的電流通流，從而評(píng)估單元能夠執(zhí)行對(duì)于該電流通流的繼續(xù)分析，并且最終能夠探測(cè)即將發(fā)生的過(guò)載。這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)在于，不能檢測(cè)DC電流。設(shè)定范圍在I到10并且損耗功率低。然而通過(guò)電流轉(zhuǎn)換器本身不能模擬熱記憶。
[0015]在借助分流器來(lái)監(jiān)控時(shí)，分流器集成到電流路徑中，從而通過(guò)分流器能夠進(jìn)行對(duì)于表征電流通流的電壓的截取。通過(guò)隨后對(duì)分流器上所施加的電壓的分析能夠測(cè)定即將發(fā)生的熱過(guò)載。借助分流器測(cè)量法能夠檢測(cè)AC/DC電流。設(shè)定范圍通常在I到4。借助分流器的測(cè)量法的缺點(diǎn)在于，通過(guò)在分流器上的電壓截取并不能模擬熱記憶，并且僅能使用高昂的費(fèi)用來(lái)實(shí)現(xiàn)電隔離各個(gè)相位。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]本發(fā)明的目的在于，提供一種低成本的裝置，利用該裝置能夠進(jìn)行對(duì)耗電器的即將發(fā)生的過(guò)載的計(jì)算。特別是借助該裝置應(yīng)當(dāng)不僅能監(jiān)控直流電還能夠監(jiān)控交流電。此外優(yōu)選地，還應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)將監(jiān)控器與要監(jiān)控的電流路徑簡(jiǎn)單地電隔離。優(yōu)選地，該裝置在熱負(fù)荷和電負(fù)荷方面應(yīng)當(dāng)優(yōu)化地構(gòu)造。
[0017]該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置、即通過(guò)用于保護(hù)耗電器的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，該裝置包括具有第一和第二導(dǎo)線的第一電流路徑和用于測(cè)定電耗電器的即將發(fā)生的過(guò)載的監(jiān)控器，其中監(jiān)控器包括第一溫度測(cè)量單元、載體、評(píng)估單元和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器，測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立了第一電流路徑的第一和第二導(dǎo)線之間的導(dǎo)電連接，其中第一溫度測(cè)量單元是與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器電隔離的并且包括第一溫度傳感器，其中在載體的第一側(cè)面上于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體之間布置了附加的電絕緣材料，并且第一溫度傳感器如下地布置在載體上，即其能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，其中評(píng)估單元借助第一溫度傳感器的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0018]本發(fā)明的有利改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求2至15中給出。
[0019]電流路徑特別是耗電器的能量供給系統(tǒng)的饋電線的一部分。饋電線同樣也被稱為主回路或相位。在耗電器(例如電動(dòng)機(jī))有源運(yùn)行時(shí)，與時(shí)間相關(guān)的電機(jī)電流穿流過(guò)該電流路徑并因此穿流過(guò)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器，該電機(jī)電流在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器中根據(jù)電流高度和導(dǎo)通時(shí)間導(dǎo)致第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的確定的升溫(由電流決定的升溫)。在耗電器即將發(fā)生過(guò)載時(shí)，第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的熱學(xué)表現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行耗電器時(shí)的熱學(xué)表現(xiàn)相比是有特征性的。特別是在即將發(fā)生熱過(guò)載時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)相比在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上存在升高的溫度。通過(guò)第一溫度測(cè)量單元并且特別是第一溫度傳感器能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度并且為評(píng)估單元提供該溫度。在評(píng)估單元方面，根據(jù)第一溫度傳感器的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定并評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的特征性的升溫表現(xiàn)，從而由此識(shí)別耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0020]優(yōu)選地，通過(guò)評(píng)估單元在時(shí)間上對(duì)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的所檢測(cè)的溫度進(jìn)行分析，從而由此能夠識(shí)別耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。在此，優(yōu)選地評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器在定義的時(shí)間區(qū)間內(nèi)的升溫表現(xiàn)。
[0021]第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)特別地理解為第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上的溫度測(cè)量位置的由第一溫度傳感器檢測(cè)的溫度在時(shí)間上的變化、或者在兩個(gè)或多個(gè)溫度測(cè)量位置之間的溫差(例如第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度和參考溫度之間的溫差)的時(shí)間上的變化。通過(guò)溫度的或兩個(gè)溫度測(cè)量位置之間的溫差的在時(shí)間上的變化，也就是升溫表現(xiàn)，能夠推斷時(shí)間上的電流走勢(shì)。根據(jù)這種時(shí)間上的電流走勢(shì)又能夠推斷耗電器上的過(guò)載狀態(tài)。
[0022]優(yōu)選地，在評(píng)估單元中進(jìn)行對(duì)于溫度測(cè)量位置的在時(shí)間上的掃描、可能存在的溫差確定、對(duì)于時(shí)間上的溫度變化的確定和對(duì)于時(shí)間上的電流走勢(shì)或過(guò)載狀態(tài)的推斷。
[0023]載體特別是電路板。電路板優(yōu)選地是FR4電路板，其中“FR”表示“flameretartant” (阻燃)并且“4”表示組分是環(huán)氧樹脂和玻璃纖維織物。
[0024]根據(jù)通過(guò)第一電流路徑引導(dǎo)的電流，特別是在過(guò)載/短路的情況下，能夠在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上形成能損害載體的電流。
[0025]通過(guò)在載體和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器之間布置附加的電絕緣材料，能夠?qū)崿F(xiàn)載體的相對(duì)于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器改進(jìn)的電絕緣，特別是對(duì)于在短路或過(guò)載的情況下第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上的最大電流而言。
[0026]除了載體，電絕緣材料特別地設(shè)計(jì)為載體上的涂層或者獨(dú)立于載體的構(gòu)造元件。附加的電絕緣材料因此用于相對(duì)于測(cè)量轉(zhuǎn)換器電屏蔽載體。
[0027]只要第一溫度傳感器布置在載體的第一側(cè)面上，那么可以設(shè)想，在溫度傳感器和載體之間的區(qū)域內(nèi)布置電絕緣材料。同樣可以設(shè)想，電絕緣材料不覆蓋在溫度傳感器和載體之間的區(qū)域，并且電絕緣材料僅覆蓋溫度傳感器周圍的區(qū)域。
[0028]優(yōu)選地，溫度傳感器自身如下地構(gòu)造，即其是與測(cè)量轉(zhuǎn)換器電隔離的。
[0029]利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)特別地在于，借助該裝置不僅能夠檢測(cè)AC電流還能夠檢測(cè)DC電流。因此能夠測(cè)定AC和DC耗電器中即將發(fā)生的過(guò)載。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)于雙金屬測(cè)量法改進(jìn)的設(shè)定范圍。此外還能夠?qū)崿F(xiàn)熱記憶，因?yàn)樵诩磳l(fā)生過(guò)載時(shí)強(qiáng)烈加熱了第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器，從而根據(jù)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度并且因此根據(jù)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的冷卻，能夠了解耗電器的冷卻表現(xiàn)。優(yōu)選地通過(guò)評(píng)估單元來(lái)評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的冷卻，從而能夠防止提前激活耗電器。
[0030]在本發(fā)明的有利的實(shí)施方式中，附加的電絕緣材料直接布置在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體之間，并且第一溫度傳感器布置在載體的背離第一側(cè)面的第二側(cè)面上。
[0031]載體的第一側(cè)面優(yōu)選地平行于載體的第二側(cè)面地取向。
[0032]在本發(fā)明的有利的實(shí)施方式中，載體的第一側(cè)面的與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器相對(duì)的區(qū)域完全被附加的電絕緣材料覆蓋。
[0033]當(dāng)與一個(gè)區(qū)域正交取向的直線與其他的元件相交時(shí)，那么該區(qū)域是與該其他元件(在此是測(cè)量轉(zhuǎn)換器)相對(duì)的。第一和/或第二側(cè)面特別地構(gòu)造成平坦的。
[0034]優(yōu)選地，電絕緣材料完全地覆蓋了載體的第一側(cè)面。
[0035]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，附加的電絕緣材料具有與該電絕緣材料的總厚度相關(guān)的1kV(千伏)的擊穿強(qiáng)度。
[0036]該電絕緣材料的總厚度特別是該電絕緣材料的厚度；也就是位于載體和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器之間的區(qū)域。
[0037]與該電絕緣材料的總厚度相關(guān)地，電絕緣材料的擊穿強(qiáng)度優(yōu)選地在1kV到12kV之間。
[0038]只要電絕緣材料布置在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器和第一溫度傳感器之間，那么這種電絕緣材料就不應(yīng)構(gòu)造得太厚，因?yàn)榈谝粶y(cè)量轉(zhuǎn)換器的實(shí)際存在的溫度必須總是能夠由布置在載體上的所屬的溫度傳感器來(lái)測(cè)定。因此優(yōu)選地如下構(gòu)造該電絕緣材料的導(dǎo)熱能力，使得在溫度測(cè)量單元方面能夠如下地檢測(cè)測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，即能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0039]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，附加的電絕緣材料能夠經(jīng)受500°C的溫度至少十毫秒，并且經(jīng)受300°C的溫度至少一分鐘而沒(méi)有機(jī)械損壞。
[0040]優(yōu)選地，通過(guò)該電絕緣材料根據(jù)該溫度如下地屏蔽載體，使得在載體方面不發(fā)生機(jī)械損壞。
[0041]在電流路徑中由短路時(shí)可能產(chǎn)生幾毫秒的高達(dá)500°C的最大溫度。該最高溫度在第一個(gè)10至20毫秒內(nèi)迅速冷卻。然后溫度在大約200至250°C的水平內(nèi)緩慢地消退幾分鐘。在過(guò)載的情況下，可能存在幾秒鐘直至300°C的溫度。這些溫度也緩慢地消退幾分鐘。
[0042]電絕緣材料必須在無(wú)損的情況下承受最高溫度，并且防止載體經(jīng)受最高溫度。只要在溫度傳感器和測(cè)量轉(zhuǎn)換器之間布置了電絕緣材料，那么電絕緣材料必須將測(cè)量轉(zhuǎn)換器的驟然升溫傳遞到相對(duì)應(yīng)的溫度傳感器處，從而在評(píng)估單元方面能夠進(jìn)行對(duì)過(guò)載的計(jì)算。
[0043]因此優(yōu)選地如下構(gòu)造電絕緣材料，使得其在沒(méi)有機(jī)械式損壞的情況下承受由于短路或過(guò)載而出現(xiàn)的溫度，并且此外還具有以下的導(dǎo)熱能力，使得一方面防止了載體由于在短路或過(guò)載時(shí)在測(cè)量轉(zhuǎn)換器上出現(xiàn)的溫度而機(jī)械地受損，并且然而對(duì)于溫度測(cè)量單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度的檢測(cè)，從而評(píng)估單元借助溫度測(cè)量單元的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定耗電器上的過(guò)載。對(duì)這些參數(shù)的設(shè)置，特別地通過(guò)選擇電絕緣材料自身和其在測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體或溫度傳感器之間的厚度得以實(shí)現(xiàn)。
[0044]附加的電絕緣材料優(yōu)選地構(gòu)造成機(jī)械穩(wěn)定的。
[0045]附加的電絕緣材料例如是:
[0046]-云母，
[0047]-玻璃層，
[0048]-涂覆有聚四氟乙烯的玻璃織物，
[0049]-耐熱漆，
[0050]-硅膜，
[0051]-硅膠帶，
[0052]-由聚四氟乙烯制成，
[0053]-由聚四氟乙烯制成的膜，
[0054]-涂覆有聚四氟乙烯的膜，
[0055]-涂覆有聚四氟乙烯的織物帶，
[0056]-由聚四氟乙烯制成的燒結(jié)塑料
[0057]-陶瓷粘合劑，
[0058]-由硅橡膠、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚丙烯、聚碳酸酯或聚醚醚酮制成(例如作為膜或者作為帶)
[0059]-陶瓷。
[0060]同樣可以設(shè)想，使所述材料相互組合。
[0061]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，借助第一溫度測(cè)量單元的所檢測(cè)到的溫度，評(píng)估單元能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的時(shí)間上的升溫表現(xiàn)。通過(guò)評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的所測(cè)定的時(shí)間上的升溫表現(xiàn)，評(píng)估單元能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0062]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，根據(jù)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的所測(cè)定的升溫表現(xiàn)與存儲(chǔ)在評(píng)估單元內(nèi)的參考值相比較，評(píng)估單元能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0063]第一溫度測(cè)量單元構(gòu)造用于向評(píng)估單元傳遞溫度，從而評(píng)估單元能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)。因?yàn)樵谠u(píng)估單元內(nèi)存儲(chǔ)了參考值，通過(guò)將所測(cè)定的當(dāng)前升溫表現(xiàn)與參考值相比較來(lái)獲得對(duì)耗電器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的推斷(評(píng)估)。如果即將發(fā)生過(guò)載，那么相比于額定運(yùn)行存在提高的電流通流并且因此存在升高的溫度。升高的溫度導(dǎo)致第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的特征性的升溫表現(xiàn)，其能夠通過(guò)與存儲(chǔ)的參考值的比較來(lái)識(shí)別。
[0064]第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的與經(jīng)過(guò)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的電流通流有關(guān)的在時(shí)間上的升溫表現(xiàn)特別地通過(guò)參考值來(lái)表征，從而能夠識(shí)別耗電器上的過(guò)載。因此通過(guò)將第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的所測(cè)定的升溫表現(xiàn)與參考值相比較，能夠區(qū)分第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的由額定運(yùn)行決定的升溫表現(xiàn)和由即將發(fā)生的過(guò)載決定的升溫表現(xiàn)。
[0065]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，在測(cè)定耗電器上即將發(fā)生過(guò)載時(shí)，評(píng)估單元能夠輸出警報(bào)信號(hào)，特別是電警報(bào)信號(hào)。
[0066]通過(guò)輸出電警報(bào)信號(hào)特別地阻止了電流路徑上的電流。通過(guò)警報(bào)信號(hào)特別地能夠控制該裝置的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)位置。通過(guò)開(kāi)關(guān)元件或者直接控制輔助電流回路或者直接控制主電流回路(電耗電器的能量供給系統(tǒng)的饋電線)。
[0067]如果開(kāi)關(guān)元件控制輔助電流回路，那么打開(kāi)或閉合該開(kāi)關(guān)元件，從而驅(qū)控通斷主電流回路的開(kāi)關(guān)設(shè)備(例如接觸器)。該通斷主電流回路的開(kāi)關(guān)設(shè)備緊接著斷開(kāi)主電流回路，從而中斷通向耗電器的電流并且因此避免了耗電器上的過(guò)載。
[0068]如果開(kāi)關(guān)元件控制主電流回路，那么打開(kāi)該開(kāi)關(guān)元件，從而中斷通向耗電器的電流并且因此避免了耗電器上的過(guò)載。
[0069]如果存在多相的耗電器，那么優(yōu)選地通過(guò)測(cè)定在該裝置的僅一個(gè)電流路徑上(并且因此測(cè)定在電耗電器的僅一個(gè)相位上)即將發(fā)生的過(guò)載，由該裝置斷開(kāi)耗電器的所有相位，從而抑制了通向耗電器的電流。
[0070]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，第一溫度測(cè)量單元還包括第二溫度傳感器，其中該第二溫度傳感器能夠檢測(cè)參考溫度，其中評(píng)估單元借助第一和第二溫度傳感器的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0071]特別地，借助第一和第二溫度傳感器能夠測(cè)定并評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)。
[0072]在該裝置內(nèi)部例如能夠遠(yuǎn)離第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器地測(cè)定參考溫度；也就是說(shuō)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度不通過(guò)第二溫度傳感器來(lái)檢測(cè)。因此，評(píng)估單元能夠借助第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的所檢測(cè)到的溫度和參考溫度來(lái)測(cè)定并評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)。
[0073]然而同樣可以設(shè)想，檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的未由第一溫度傳感器檢測(cè)的溫度測(cè)量位置上的溫度作為參考溫度。如果第二溫度傳感器的參考溫度是第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，那么第二溫度傳感器如下地布置在載體上，即使得其能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度。為此，其優(yōu)選地布置在載體的第二側(cè)面上。
[0074]通過(guò)在評(píng)估單元內(nèi)將第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的所檢測(cè)到的溫度與優(yōu)選地同時(shí)檢測(cè)到的參考溫度相比較，能夠盡可能地排除將外界溫度影響作為故障原因。因此，通過(guò)評(píng)估單元能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的僅僅由電流決定的、表征了耗電器上的過(guò)載的升溫表現(xiàn)。
[0075]在耗電器即將發(fā)生過(guò)載時(shí)，與耗電器的額定運(yùn)行相比，在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上存在提高的電流通流，并且因此存在升高的溫度。因而，第一溫度傳感器探測(cè)由電流決定的升高的溫度。通過(guò)第二溫度傳感器例如測(cè)定了裝置內(nèi)的溫度作為參考溫度，從而通過(guò)比較第一溫度傳感器的溫度和第二溫度傳感器的參考溫度，能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的由電流決定的升溫表現(xiàn)。以這種方式能夠排除，所測(cè)定的第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)不涉及由于裝置中的周圍環(huán)境溫度升高而引起的第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫，而涉及第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上由電流決定的升溫。
[0076]利用第一和第二溫度傳感器的溫度檢測(cè)優(yōu)選地同時(shí)進(jìn)行。
[0077]優(yōu)選地，在額定運(yùn)行耗電器時(shí)，第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器具有大約60-100°C的溫度。相反，在耗電器上有最大過(guò)載時(shí)，在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器上能夠存在大約500°C的溫度。
[0078]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，第一溫度測(cè)量單元包括第三溫度傳感器，其中第二和第三溫度傳感器布置在載體的第二側(cè)面上，其中第一溫度測(cè)量單元的第一、第二和第三溫度傳感器能夠同時(shí)分別檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，其中評(píng)估單元根據(jù)第一溫度測(cè)量單元的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0079]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，第一溫度測(cè)量單元包括第二和第三溫度傳感器，其中關(guān)于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器如下地布置第一、第二和第三溫度傳感器，使得第一溫度傳感器能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第一測(cè)量點(diǎn)上的溫度、第二溫度傳感器能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第二測(cè)量點(diǎn)上的溫度、并且第三溫度傳感器能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第三測(cè)量點(diǎn)上的溫度，其中與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第一側(cè)面相關(guān)地，第二測(cè)量點(diǎn)位于在測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第一側(cè)面上的第一和第三測(cè)量點(diǎn)之間。
[0080]相對(duì)于載體的第二側(cè)面，第二溫度傳感器布置在第一和第三溫度傳感器之間。
[0081]優(yōu)選地，測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第一側(cè)面平行地與載體的第一側(cè)面相對(duì)置。
[0082]優(yōu)選地，在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的第一側(cè)面和載體的第一側(cè)面之間僅布置附加的電絕緣材料。
[0083]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，第一、第二和/或第三溫度傳感器與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器最多間隔2_。
[0084]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，如下地構(gòu)造監(jiān)控器，即為了在時(shí)間上測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)，至少兩次通過(guò)第一溫度傳感器檢測(cè)溫度。只要通過(guò)裝置附加地檢測(cè)了參考溫度(存在第二溫度傳感器)，那么為了測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)，優(yōu)選地至少兩次、同時(shí)地檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度和參考溫度。只要存在第三溫度傳感器，那么為了測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)，優(yōu)選地至少兩次、同時(shí)地檢測(cè)第一、第二和第三溫度傳感器上的溫度。
[0085]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，如下地構(gòu)造監(jiān)控器，即為了檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)，重復(fù)地在固定定義的時(shí)間區(qū)間中檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，并且隨后評(píng)估該溫度。
[0086]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，裝置還包括具有第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的第二電流路徑，其中監(jiān)控器還包括第二溫度測(cè)量單元和第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器，該測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立了在第二電流路徑的第一和第二導(dǎo)線之間的導(dǎo)電連接，其中第二溫度測(cè)量單元是與第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器電隔離的并且包括第一溫度傳感器，其中，在載體的第一側(cè)面上在第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體之間布置有電絕緣材料，并且第二溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器如下地布置在載體上，使得其能夠檢測(cè)第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，其中，評(píng)估單元借助第二測(cè)量單元的第一溫度傳感器的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0087]特別地，通過(guò)分析隨時(shí)間檢測(cè)的第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)評(píng)估單元的對(duì)于第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)的測(cè)定。在此優(yōu)選地，除了第一溫度傳感器的所檢測(cè)到的溫度以外，特別地同時(shí)檢測(cè)并評(píng)估參考溫度(例如第一溫度測(cè)量單元的溫度傳感器的所檢測(cè)到的溫度)。以這種方式保持對(duì)于測(cè)量轉(zhuǎn)換器上“不由電流決定的”升溫(例如因?yàn)橹車h(huán)境溫度)的不考慮。通過(guò)評(píng)估所測(cè)定的升溫表現(xiàn)能夠識(shí)別耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0088]附加的電絕緣材料優(yōu)選地直接布置在第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體之間。
[0089]優(yōu)選地，第二溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器布置在載體的第二側(cè)面上。
[0090]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，裝置包括具有第一和第二導(dǎo)線的第三電流路徑，其中監(jiān)控器還包括第三溫度測(cè)量單元和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器，該測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立了在第三電流路徑的第一和第二導(dǎo)線之間的導(dǎo)電連接，其中第三溫度測(cè)量單元是與第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器電隔離的并且包括第一溫度傳感器，其中，在載體的第一側(cè)面上在第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體之間布置附加的電絕緣材料，并且第三溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器如下地布置在載體上，使得其能夠檢測(cè)第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，其中評(píng)估單元借助第三測(cè)量單元的第一溫度傳感器的所檢測(cè)的溫度能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0091]通過(guò)在時(shí)間上分析第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)評(píng)估單元測(cè)定第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)。在此優(yōu)選地，除了第一溫度傳感器的所檢測(cè)的溫度之外，特別地同時(shí)測(cè)定并分析參考溫度(例如由第一或第二溫度測(cè)量單元的溫度傳感器檢測(cè)的溫度)，從而保持不考慮第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器的“不由電流決定的”升溫(例如因?yàn)橹車h(huán)境溫度)。通過(guò)評(píng)估所測(cè)定的升溫表現(xiàn)能夠識(shí)別耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0092]優(yōu)選地，附加的電絕緣材料直接布置在第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器和載體之間。
[0093]第三溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器優(yōu)選地布置在載體的第二側(cè)面上。
[0094]第二和/或第三溫度測(cè)量單元優(yōu)選地能夠相應(yīng)于第一溫度測(cè)量單元地設(shè)計(jì)，也就是說(shuō):
[0095]-對(duì)于每個(gè)溫度測(cè)量單元能夠分別存在兩個(gè)或三個(gè)溫度傳感器，
[0096]-溫度傳感器可以與相對(duì)應(yīng)的測(cè)量單元最多間隔2_，和/或
[0097]-電絕緣材料可以根據(jù)一個(gè)/多個(gè)溫度傳感器和所屬的測(cè)量轉(zhuǎn)換器來(lái)布置，
[0098]-等等。
[0099]同樣可以設(shè)想，第一和/或第二和/或第三溫度測(cè)量單元包括其他的溫度傳感器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于所屬的測(cè)量轉(zhuǎn)換器上的升溫表現(xiàn)的準(zhǔn)確測(cè)定。
[0100]相應(yīng)的電流路徑(第一、第二或第三電流路徑)的兩條導(dǎo)線優(yōu)選地僅僅借助其所屬的測(cè)量轉(zhuǎn)換器導(dǎo)電地相連。
[0101]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，如下地構(gòu)造相應(yīng)的溫度傳感器，使得其根據(jù)當(dāng)前溫度來(lái)采取特征性的電狀態(tài)。
[0102]溫度傳感器特別是熱電偶(例如熱電偶金屬絲)、與溫度相關(guān)的半導(dǎo)體(例如二極管、正溫度系數(shù)電阻)或者電阻溫度計(jì)(例如PT100，PT1000)。
[0103]如果例如使用二極管作為溫度傳感器，那么根據(jù)對(duì)二極管上的電壓的測(cè)量能夠推斷目前的溫度。測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度變化因而可能導(dǎo)致二級(jí)管上的引起電壓變化的溫度變化。
[0104]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器和如果存在的第二和/或第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器分別是具有與溫度相關(guān)的屬性的電阻。
[0105]優(yōu)選地，測(cè)量轉(zhuǎn)換器具有恒定的損耗功率和特征性的升溫曲線。該測(cè)量轉(zhuǎn)換器優(yōu)選是分流器。
[0106]優(yōu)選地，相應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫曲線的一部分作為參考值存在于評(píng)估單元中，使得評(píng)估單元通過(guò)將所測(cè)定的升溫表現(xiàn)與參考值相比較能夠識(shí)別出即將發(fā)生的過(guò)載。因此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所測(cè)定的升溫表現(xiàn)的評(píng)估。在與參考值進(jìn)行比較時(shí)，特別觀察在定義的時(shí)間區(qū)間內(nèi)的相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換器的升溫表現(xiàn)。因此，分析了相應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換器的在定義的時(shí)間區(qū)間內(nèi)所檢測(cè)到的溫度。如果測(cè)量轉(zhuǎn)換器和溫度測(cè)量單元的所屬的溫度傳感器構(gòu)造相同，那么就可以相同地設(shè)計(jì)用于測(cè)量轉(zhuǎn)換器的參考值。
[0107]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，裝置是開(kāi)關(guān)設(shè)備，特別是過(guò)載繼電器或斷路器(例如電機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)、設(shè)備保護(hù)開(kāi)關(guān))。
[0108]優(yōu)選地，通過(guò)第一、第二和/或第三溫度傳感器能夠由評(píng)估單元測(cè)定至少15開(kāi)爾文的溫差。
[0109]裝置特別遠(yuǎn)離耗電器地布置，也就是說(shuō)其不是耗電器(例如電動(dòng)機(jī))的組成部分。
[0110]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，附加的電絕緣材料的擊穿強(qiáng)度大于載體材料的擊穿強(qiáng)度。優(yōu)選地，與平行于測(cè)量轉(zhuǎn)換器布置的載體層相比，平行于測(cè)量轉(zhuǎn)換器布置的附加的電絕緣材料層具有更大的擊穿強(qiáng)度。
[0111]在本發(fā)明的另一種有利的實(shí)施方式中，測(cè)量轉(zhuǎn)換器包括材料碳，特別是石墨。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0112]下面借助附圖所示的實(shí)施例詳盡地說(shuō)明并闡述本發(fā)明和本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案。其示出:
[0113]圖1是用于保護(hù)電耗電器的裝置的第一電流路徑的示意圖，
[0114]圖2是用于保護(hù)電耗電器的裝置的示意圖，
[0115]圖3是用于保護(hù)電耗電器的裝置的替代設(shè)計(jì)方案的示意圖，和
[0116]圖4是圖3中所示的用于保護(hù)電耗電器的裝置的載體的一種實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0117]圖1示出了用于保護(hù)耗電器的裝置的第一電流路徑的示意圖。繪出的電流路徑是用于保護(hù)下游耗電器的裝置的組成部分。示出的電流路徑包括監(jiān)控器，借助該監(jiān)控器能夠測(cè)定耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。為此，該裝置集成到耗電器的電流路徑中。如果耗電器例如是三相交流電機(jī)，那么該三相交流電機(jī)的至少一條饋電線(相位)具有所繪出的電流路徑和監(jiān)控器。
[0118]第一電流路徑包括第一導(dǎo)線101和第二導(dǎo)線102。監(jiān)控器包括第一溫度測(cè)量單元18、載體15、電絕緣材料14、評(píng)估單元4和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10。第一溫度測(cè)量單元18包括第一溫度傳感器11和第二溫度傳感器12，其中，利用第一溫度傳感器11能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度，并且利用第二溫度傳感器12能夠檢測(cè)參考溫度。第二溫度傳感器12如下地放置，即相對(duì)于第一溫度傳感器11檢測(cè)另一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(另一個(gè)溫度測(cè)量位置)。由此，通過(guò)第一和第二溫度傳感器11，12對(duì)溫度的同時(shí)檢測(cè)能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫。第一和第二溫度傳感器11，12分別是半導(dǎo)體、特別是二極管，從而通過(guò)測(cè)量其電壓能夠推斷相應(yīng)的溫度傳感器11，12上當(dāng)前溫度。
[0119]第一和第二溫度傳感器11，12的測(cè)定的溫度被提供給評(píng)估單元4，從而其能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫。對(duì)于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫和因而導(dǎo)致的第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫表現(xiàn)的測(cè)定，通過(guò)分析第一和第二溫度傳感器11，12的在該時(shí)間上檢測(cè)的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。借助溫度傳感器11，12和評(píng)估單元4能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10從-10°C到200°C范圍內(nèi)的大約10開(kāi)爾文的升溫。
[0120]第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10布置在第一電流路徑的第一導(dǎo)線101和第二導(dǎo)線102之間，從而第一導(dǎo)線101的電流只能經(jīng)過(guò)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10流向第二導(dǎo)線102。因?yàn)橥ㄟ^(guò)第一導(dǎo)線101和第二導(dǎo)線102實(shí)現(xiàn)了對(duì)下游耗電器的能量供應(yīng)，因此在運(yùn)行下游的耗電器期間，電流流經(jīng)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10。根據(jù)下游的耗電器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上存在一個(gè)電流高度。根據(jù)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上的該電流高度和電流通流時(shí)間，產(chǎn)生第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的定義的升溫。因此，在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上存在表征性的升溫表現(xiàn)。如果耗電器即將發(fā)生熱過(guò)載，那么在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上存在升高的電流高度。通過(guò)由評(píng)估單元4評(píng)估在定義的時(shí)間區(qū)間內(nèi)的第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的所測(cè)定的升溫表現(xiàn)，能夠推斷下游的耗電器的當(dāng)前狀態(tài)。在額定運(yùn)行時(shí)，通常在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上存在大約60至100°C的溫度。然而，如果耗電器上發(fā)生過(guò)載，那么由于提高的通流電流在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上能夠存在直至700°C的溫度。因此，通過(guò)監(jiān)控第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度能夠探測(cè)耗電器上即將出現(xiàn)的過(guò)載。溫度測(cè)量單元18為此包括兩個(gè)溫度傳感器11，12。
[0121]第一溫度傳感器11與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10最多間隔2mm，并且能夠檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器的溫度。第一溫度傳感器11固定在載體15(例如FR4、陶瓷)的第二側(cè)面152上。載體15的第一側(cè)面151平行地與平坦地構(gòu)造的載體的第二側(cè)面152相對(duì)置。測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的朝向載體15的側(cè)面153 (測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的第一側(cè)面153)與載體15的第一側(cè)面151平行地布置。在測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的第一側(cè)面153和載體15的第一側(cè)面151之間，附加的電絕緣材料14(例如云母、玻璃層、耐熱漆)直接地布置在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10和載體15之間。
[0122]載體15的第一側(cè)面151的與測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的第一側(cè)面153直接相對(duì)置的區(qū)域完全被電絕緣材料14覆蓋。
[0123]以這種方式，通過(guò)附加的電絕緣材料14確保了測(cè)量轉(zhuǎn)換器10與載體15和第一溫度傳感器11的電隔離。此外，通過(guò)電絕緣材料還實(shí)現(xiàn)了保護(hù)載體15以抵御第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的高溫，特別是在耗電器短路或過(guò)載的情況下。
[0124]電絕緣材料14特別地構(gòu)造成耐熱的且形狀穩(wěn)定的，并且在高溫下也提供高的擊穿強(qiáng)度，從而不會(huì)出現(xiàn)載體15和第一溫度傳感器11的損壞。
[0125]第一溫度傳感器11檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度，第二溫度傳感器12同時(shí)檢測(cè)該裝置內(nèi)的參考溫度，從而評(píng)估單元4借助所檢測(cè)的溫度(第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度和參考溫度)能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫表現(xiàn)。在本實(shí)施例中，第一和第二溫度傳感器11，12放置成與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10在空間上分離(大于0.05mm)。此外，第二溫度傳感器12與第一溫度傳感器11距離至少4_，從而通過(guò)評(píng)估單元4能夠計(jì)算第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫表現(xiàn)。然而同樣可以設(shè)想，相對(duì)于第一溫度傳感器11，第二溫度傳感器12在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的另一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度，從而能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的升溫表現(xiàn)。
[0126]第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10是一種具有表征性升溫曲線的金屬電阻(分流器)。同樣可以考慮一種具有表征性升溫曲線的陶瓷電阻。第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的表征性升溫表現(xiàn)作為參考值存在于評(píng)估單元4中，從而根據(jù)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的、特別是在定義的時(shí)間區(qū)間內(nèi)所檢測(cè)到的當(dāng)前升溫表現(xiàn)與參考值的比較，評(píng)估單元能夠推斷耗電器的當(dāng)前負(fù)載狀態(tài)。因此，評(píng)估單元4能夠不斷地監(jiān)控第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的表征電流高度和電流通流時(shí)間的值，從而根據(jù)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的當(dāng)前升溫表現(xiàn)并且因此根據(jù)其熱學(xué)狀態(tài)能夠求出電機(jī)保護(hù)或?qū)Ь€保護(hù)情況。因此能夠測(cè)定，在下游的耗電器上是否即將發(fā)生過(guò)載。
[0127]溫度傳感器11，12能夠以例如小于I開(kāi)爾文的高分辨率測(cè)量溫度。以這種方式能夠在溫差很小并且因此第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的電阻值很小的情況下工作。由此，在電流下限方面能夠大幅度地向下擴(kuò)大測(cè)量范圍，從而例如與雙金屬解決方案相比，能夠顯著拓寬設(shè)定范圍。對(duì)于雙金屬解決方案中的必要溫度而言，典型數(shù)值例如為50開(kāi)爾文過(guò)熱溫度。在借助第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的解決方案中，在該解決方案中的升溫低于10開(kāi)爾文就足夠了。以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)I至4的設(shè)定范圍。
[0128]對(duì)于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫表現(xiàn)的關(guān)于其溫度的評(píng)估是盡可能與頻率無(wú)關(guān)的，因此能適用于AC和DC應(yīng)用。
[0129]在圖1中，通過(guò)監(jiān)控器僅監(jiān)控一個(gè)相位。然而同樣可以設(shè)想，在多相位的耗電器中，每個(gè)相位或者至少兩個(gè)相位分別包括一個(gè)這類的溫度測(cè)量單元。
[0130]圖2示出了一種用于保護(hù)電耗電器2的裝置I的示意圖。該裝置I在本實(shí)施例中是斷路器1，利用斷路器能監(jiān)控耗電器2、也就是三相電動(dòng)機(jī)2。斷路器I為此中間連接到耗電器2的供給線路中，從而借助斷路器I能夠監(jiān)控耗電器2的三個(gè)相位。
[0131]為了使斷路器I能夠集成到電耗電器2的供給線路中，該斷路器在輸入端一側(cè)具有連接裝置106，206，306并且在輸出端一側(cè)具有連接裝置107，207，307。因此，在斷路器I中電隔離地引導(dǎo)耗電器2的各個(gè)相位。通過(guò)第一電流路徑100模擬耗電器2的第一相位，通過(guò)第二電流路徑200模擬第二相位并且通過(guò)第三電流路徑300模擬第三個(gè)相位。在圖1中所示的電流路徑基本上與裝置I的第一電流路徑100 —致。對(duì)于第一相位，通過(guò)第一電流路徑100的開(kāi)關(guān)元件105能夠中斷通向耗電器2的能量流。對(duì)于第二相位，通過(guò)第二電流路徑200的開(kāi)關(guān)元件205能夠中斷通向耗電器2的能量流。對(duì)于第三相位，通過(guò)第三電流路徑300的開(kāi)關(guān)元件305能夠中斷通向耗電器2的能量流。通過(guò)閉鎖機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)元件105，205，305的驅(qū)控。
[0132]閉鎖機(jī)構(gòu)3與評(píng)估單元4以及與第一電流路徑100的短路脫扣器103、第二電流路徑200的短路脫扣器203和第三電流路徑300的短路脫扣器303相連。
[0133]借助相應(yīng)電流路徑100，200，300的短路脫扣器103，203，303能夠探測(cè)到各個(gè)電流路徑100，200，300中出現(xiàn)的短路，且因而能夠探測(cè)耗電器2的各個(gè)相位中出現(xiàn)的短路，從而在探測(cè)到短路時(shí)能夠阻止向耗電器2的能量輸送。為此由短路脫扣器103，203，303將相應(yīng)的信號(hào)輸出到閉鎖機(jī)構(gòu)3處，從而其能夠打開(kāi)開(kāi)關(guān)元件105，205，305。
[0134]此外，斷路器具有監(jiān)控器，利用該監(jiān)控器能夠探測(cè)電耗電器2的即將發(fā)生的過(guò)載。如圖1中已經(jīng)示出的，第一電流路徑100為此包括第一導(dǎo)線101和第二導(dǎo)線102。在第一導(dǎo)線101和第二導(dǎo)線102之間布置了第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，其建立了在這兩條導(dǎo)線101和102之間的電連接。第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10是金屬的、具有與溫度無(wú)關(guān)的屬性的電阻。根據(jù)第一電流路徑100中目前的電流高度和電流通流時(shí)間，第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10中存在定義的升溫。
[0135]第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度能夠借助第一溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11來(lái)檢測(cè)。向評(píng)估單元4提供在第一溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11上所檢測(cè)到的溫度。第一溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11是與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10電隔離的。
[0136]在載體15上固定了第一溫度測(cè)量單兀的第一溫度傳感器11。在載體15和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10之間安置了附加的電絕緣層14。該電絕緣層14 一方面建立了第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10與載體15和第一溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11的電隔離。此外，通過(guò)該電絕緣層14還保護(hù)載體15抵御由于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10造成的熱損壞。
[0137]此外，第一溫度測(cè)量單元還包括第二溫度傳感器12，其測(cè)量在斷路器I內(nèi)部的參考溫度。其所檢測(cè)到的溫度同樣也提供給評(píng)估單元4。第一溫度傳感器11檢測(cè)與第二溫度傳感器12不同的另一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的溫度，使得在耗電器2主動(dòng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)同時(shí)檢測(cè)第一和第二溫度傳感器11，12的溫度，能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的由電流決定的升溫。通過(guò)將第一溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11的溫度和第二溫度傳感器12的溫度相比較，評(píng)估單元4能夠測(cè)定并評(píng)估第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10上表征性的升溫表現(xiàn)。
[0138]經(jīng)過(guò)第二電流路徑200引導(dǎo)耗電器2的第二相位的能量供給。第二電流路徑200同樣具有第一導(dǎo)線201和第二導(dǎo)線202。在第一和第二導(dǎo)線201，202之間布置了第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20，其確保了第一導(dǎo)線201和第二導(dǎo)線202之間的電連接。與第一電流路徑100的第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10 —樣，第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20同樣也是定義的電阻，其根據(jù)目前的電流通流和目前的電流通流時(shí)間具有表征性的熱狀態(tài)。借助第二測(cè)量單元的第一溫度傳感器21能夠測(cè)定第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的溫度。第二測(cè)量單元的第一溫度傳感器21是與第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20電隔離的。通過(guò)將第一溫度測(cè)量單元的第二溫度傳感器12的所檢測(cè)到的溫度與第二溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器21的所檢測(cè)到的溫度相比較，評(píng)估單元4能夠測(cè)定第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20上存在的升溫。因此能夠分析第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20上的升溫表現(xiàn)。
[0139]在載體15上固定了第二溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器21。在載體15和第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20之間安置了附加的電絕緣層14。該電絕緣層14 一方面建立了第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20與載體15和第二溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11的電隔離。此外，通過(guò)該電絕緣層14還保護(hù)載體15抵御由于第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20造成的熱損壞。
[0140]經(jīng)過(guò)第三電流路徑300引導(dǎo)耗電器2的第三相位的能量供給，從而同樣能夠監(jiān)控第三相位的過(guò)載。第三電流路徑300具有第一導(dǎo)線301和第二導(dǎo)線302。在第一和第二導(dǎo)線301，302之間布置了第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30，其導(dǎo)電地連接了第一和第二導(dǎo)線301，302。因此，流經(jīng)第三電流路徑300的電流流經(jīng)第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30。根據(jù)第三相位上的電流高度和電流通流時(shí)間，第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30上存在表征性的由電流決定的升溫。為了測(cè)定由電流決定的升溫，檢測(cè)第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30的溫度。第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30的溫度能夠借助第三溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器31來(lái)測(cè)，定并提供給評(píng)估單元4。第三溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器31是與第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30電隔離的。
[0141]在載體15上固定了第三溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器31。在載體15和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器20之間安置了附加的電絕緣層14。該電絕緣層14 一方面建立了第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30與載體15和第三溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11的電隔離。此外，通過(guò)該電絕緣層14還保護(hù)載體15抵御由于第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30造成的熱損壞。
[0142]因此，各個(gè)電流路徑的溫度傳感器11，21，33位于相同的載體15上。載體15在本實(shí)施例中是FR4電路板。電絕緣層14是單獨(dú)涂覆在載體15上的、電絕緣的耐熱漆。載體15通過(guò)電絕緣層14與鄰接的測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30電隔離。此外，通過(guò)電絕緣層14還保護(hù)載體15不受到由測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30造成的熱損壞。
[0143]因此，各個(gè)電流路徑100，200，300分別具有測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30，測(cè)量轉(zhuǎn)換器根據(jù)所施加的電流高度和電流通流時(shí)間而發(fā)生表征性的由電流決定的升溫。根據(jù)對(duì)于相應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30在該時(shí)間上的溫度的監(jiān)控，能夠分析相應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30隨時(shí)間的升溫表現(xiàn)。通過(guò)與第二溫度傳感器12的參考溫度的附加比較，評(píng)估測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的對(duì)所檢測(cè)到的溫度能夠減少到對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的由電流決定的升溫的評(píng)估。
[0144]同樣可以設(shè)想，在沒(méi)有參考溫度的情況下，通過(guò)分析相應(yīng)的溫度測(cè)量單元的第一溫度傳感器11，21，31的在時(shí)間上所檢測(cè)到的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)于相應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫表現(xiàn)的計(jì)算，以代替借助其溫度與第二溫度傳感器12所檢測(cè)到的參考溫度的比較，來(lái)計(jì)算相應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫表現(xiàn)。
[0145]因此，借助測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的所測(cè)定的由電流決定的升溫，能夠推斷相應(yīng)電流路徑中目前的通流電流，并且因此推斷耗電器2的目前運(yùn)行狀態(tài)，這是因?yàn)樵诩磳l(fā)生過(guò)載時(shí)，在耗電器的各個(gè)相位中存在升高的通流電流。
[0146]第一、第二和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫特征對(duì)于評(píng)估單元4是已知的并且存儲(chǔ)其作為參考值。因此，通過(guò)將各個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的、特別是在定義的時(shí)間區(qū)間內(nèi)由電流決定的升溫表現(xiàn)與參考值進(jìn)行比較，評(píng)估單元4能夠測(cè)定電耗電器2即將發(fā)生的過(guò)載，并且采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。優(yōu)選地根據(jù)相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的當(dāng)前溫度選擇一個(gè)時(shí)間區(qū)間，在其中進(jìn)行對(duì)于相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫表現(xiàn)的評(píng)估。在測(cè)定耗電器2即將發(fā)生過(guò)載時(shí)，評(píng)估單元4將警告信號(hào)輸出到閉鎖機(jī)構(gòu)3處，從而打開(kāi)開(kāi)關(guān)元件105，205，305并且因此阻止通向耗電器2的能量流。以這種方式能夠避免因?yàn)檫^(guò)載造成的耗電器2的熱損壞。
[0147]通過(guò)借助評(píng)估測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫表現(xiàn)來(lái)測(cè)定耗電器2的熱過(guò)載，由此通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30同樣存在熱記憶，使得在熱過(guò)載以后不能立即無(wú)意地接通耗電器。只有在測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30經(jīng)歷了定義的冷卻之后，才能夠使耗電器重新接通到供應(yīng)系統(tǒng)上，從而再次為耗電器供給電流。同樣借助溫度傳感器11，12，21，31和評(píng)估單元4，通過(guò)分析測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的溫度實(shí)現(xiàn)了測(cè)定耗電器的必要冷卻。為此在評(píng)估單元4中同樣有參考值。
[0148]在圖2中已經(jīng)示例性地借助斷路器I說(shuō)明了用于監(jiān)控耗電器2的熱過(guò)載的裝置I。同樣，該裝置I例如可以是過(guò)載繼電器。在這種情況下，將不存在短路脫扣器103，203和303以及可能的閉鎖機(jī)構(gòu)3和該閉鎖機(jī)構(gòu)的要驅(qū)控的開(kāi)關(guān)元件105，205，305。
[0149]溫度傳感器11，12，21，31分別是半導(dǎo)體，特別是二極管，從而借助對(duì)其電壓的分析能夠測(cè)定溫度傳感器上的溫度。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，在測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30上同樣能夠放置多個(gè)溫度傳感器。同樣可以設(shè)想，第二溫度傳感器12放置在裝置I外部。
[0150]同樣也能夠?qū)?dǎo)線視為耗電器2，其中，必須確保抵御熱過(guò)載的防護(hù)。
[0151]裝置I并且特別是監(jiān)控器的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了在各個(gè)相位(電流路徑100，200,300)之間的可靠的電隔離，以及實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的溫度傳感器11，21，31與電流路徑100，200,300的可靠的電隔離。
[0152]圖3示出了用于保護(hù)耗電器的裝置的替代設(shè)計(jì)方案的示意圖。裝置I在本實(shí)施例中是過(guò)載繼電器1，利用過(guò)載繼電器能夠監(jiān)控耗電器2、也就是三相電動(dòng)機(jī)。過(guò)載繼電器I為此中間連接到耗電器2的供給線路中，使得借助過(guò)載繼電器I能夠監(jiān)控耗電器2的三個(gè)相位。
[0153]為了使過(guò)載繼電器I能夠集成到電耗電器2的供給線路中，過(guò)載繼電器在輸入端側(cè)具有連接裝置106，206，306，并且在輸出端側(cè)具有連接裝置107，207，307。在過(guò)載繼電器I中，電隔離地引導(dǎo)耗電器2的各個(gè)相位。通過(guò)第一電流路徑引導(dǎo)耗電器2的第一相位，通過(guò)第二電流路徑引導(dǎo)第二相位并且通過(guò)第三電流路徑引導(dǎo)第三相位。
[0154]過(guò)載繼電器I具有監(jiān)控器，利用該監(jiān)控器能夠探測(cè)耗電器2即將發(fā)生的過(guò)載。如果在第一導(dǎo)線101和第二導(dǎo)線102之間布置了第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，該測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立在這兩條導(dǎo)線101，102之間的電連接。第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10是金屬的電阻。根據(jù)第一電流路徑中目前的電流高度和電流通流時(shí)間，在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10中存在定義的升溫表現(xiàn)。
[0155]借助第一溫度測(cè)量單元的第一、第二和第三溫度傳感器11，12，13可以同時(shí)檢測(cè)第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的溫度。第一溫度測(cè)量單元的溫度傳感器11，12，13同時(shí)檢測(cè)到的溫度提供給評(píng)估單元4。
[0156]第一溫度測(cè)量單兀的溫度傳感器11，12,13固定在載體15上。載體15在朝向第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的側(cè)面上配有附加于載體的電絕緣材料14，從而由此形成第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10相對(duì)于載體15和溫度傳感器11，12，13的可靠的電隔離。此外，通過(guò)電絕緣材料14實(shí)現(xiàn)了載體15相對(duì)于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的熱屏蔽。熱屏蔽特別地確保了載體15不因?yàn)橛蛇^(guò)載而引起第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的升溫而受到損壞。
[0157]引導(dǎo)耗電器2的第二相位的能量供給經(jīng)過(guò)第二電流路徑。第二電流路徑具有第一導(dǎo)線201和第二導(dǎo)線202。在第一和第二導(dǎo)線201和202之間布置第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20，其確保了第一導(dǎo)線201和第二導(dǎo)線202之間的電連接。與第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10 —樣，第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20同樣是定義的電阻，其根據(jù)目前的通流電流和目前的電流通流時(shí)間采取表征性的熱學(xué)狀態(tài)。第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20上的溫度分布能夠借助第二測(cè)量單元來(lái)測(cè)定。該第二溫度測(cè)量單元為此包括第一、第二和第三溫度傳感器21，22，23。
[0158]借助第二溫度測(cè)量單元的第一、第二和第三溫度傳感器21，22，2313能夠同時(shí)檢測(cè)第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的溫度。將第二溫度測(cè)量單元的溫度傳感器21，22，23的同時(shí)檢測(cè)到的溫度提供給評(píng)估單元4。
[0159]第二溫度測(cè)量單元的溫度傳感器21，22，23同樣也固定在載體15上。載體15在朝向第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的側(cè)面上配有電絕緣材料14，從而由此形成第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20相對(duì)于載體15和溫度傳感器21，22，23的可靠的電隔離。此外，通過(guò)電絕緣材料14實(shí)現(xiàn)載體15相對(duì)于第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的熱屏蔽。熱屏蔽特別地確保了載體15不因?yàn)橛蛇^(guò)載而引起的第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的升溫而受到損壞。
[0160]通過(guò)將第二溫度測(cè)量單元的溫度傳感器21，22，23的同時(shí)檢測(cè)到的溫度與存儲(chǔ)在評(píng)估單元4內(nèi)的、表征著第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的代表即將發(fā)生過(guò)載的熱學(xué)表現(xiàn)的參考值相比較，評(píng)估單元4能夠測(cè)定第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的由電流決定的目前的熱學(xué)狀態(tài)，并且因此探測(cè)了耗電器上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0161]經(jīng)過(guò)第三電流路徑引導(dǎo)耗電器2的第三相位的能量供給，從而能夠監(jiān)控第三相位的過(guò)載。第三電流路徑具有第一導(dǎo)線301和第二導(dǎo)線302。在第一和第二導(dǎo)線301，302之間布置了第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30，其導(dǎo)電地連接了第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線301，302。因此，流經(jīng)第三電流路徑的電流流經(jīng)了第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30。根據(jù)第三相位上的電流高度和電流時(shí)間，在第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30中存在表征性的由電流決定的升溫表現(xiàn)。為了測(cè)定這種由電流決定的升溫表現(xiàn)，借助三個(gè)溫度傳感器31，32，33同時(shí)檢測(cè)第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30在三個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的溫度。將所檢測(cè)的溫度提供給評(píng)估單元4以用于后續(xù)評(píng)估。
[0162]第三溫度測(cè)量單元的溫度傳感器31，32，33同樣固定在載體15上。載體15在朝向第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的側(cè)面上配有電絕緣材料14，從而由此形成第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30相對(duì)于載體15和溫度傳感器31，32，33的可靠的電隔離。此外，通過(guò)該電絕緣材料14還實(shí)現(xiàn)載體15相對(duì)于第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30的熱屏蔽。熱屏蔽特別地確保了載體15不因?yàn)橛蛇^(guò)載引起的第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30的升溫而受到損壞。
[0163]第一、第二和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30以及第一、第二和第三溫度測(cè)量單元分別構(gòu)造成結(jié)構(gòu)相同的。因此，對(duì)于第一、第二和第三溫度測(cè)量單元測(cè)定的溫度的評(píng)估能夠相同地進(jìn)行。同樣也可以考慮陶瓷電阻作為第一、第二和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30，其具有表征性的升溫曲線。
[0164]因此，各個(gè)電流路徑分別具有一個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30，其根據(jù)安置的電流值和電流通流時(shí)間發(fā)生表征性的由電流決定的升溫。根據(jù)對(duì)各個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的由電流決定的熱學(xué)表現(xiàn)的監(jiān)控，并且根據(jù)與存儲(chǔ)的參考值的比較，能夠推斷在相應(yīng)的電流路徑中的目前的通流電流并且因此推斷耗電器2的目前運(yùn)行狀態(tài)，從而由評(píng)估單元4推導(dǎo)出耗電器4上即將發(fā)生的過(guò)載。
[0165]第一、第二和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫特征對(duì)于評(píng)估單元4是已知的并且存儲(chǔ)其作為參考值，從而通過(guò)將第一、第二和/或第三溫度測(cè)量單元的所測(cè)定的溫度與參考值相比較，評(píng)估單元4能夠測(cè)定電耗電器2的即將發(fā)生的過(guò)載。在測(cè)定耗電器2即將發(fā)生過(guò)載時(shí)，評(píng)估單元4輸出警報(bào)信號(hào)，從而接通耗電器2的未繪出的開(kāi)關(guān)元件，并且因此阻止通向耗電器2的能量流。以這種方式通過(guò)裝置I能夠避免與過(guò)載相關(guān)的耗電器2的熱損壞。
[0166]通過(guò)由測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的升溫來(lái)測(cè)定耗電器2的熱過(guò)載，由此通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30同樣存在熱記憶，使得在熱過(guò)載以后不能立即無(wú)意地接通耗電器。只有在測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30經(jīng)歷了定義的冷卻之后，才能夠使耗電器重新接通到供應(yīng)系統(tǒng)上，從而再次為耗電器供給電流。通過(guò)評(píng)估測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的溫度實(shí)現(xiàn)了測(cè)定耗電器的必要冷卻。為此在相應(yīng)的溫度測(cè)量單元方面，測(cè)定所涉及的測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的溫度，并且在評(píng)估單元4方面進(jìn)行評(píng)估。為此，評(píng)估單元4中同樣也存在冷卻參考值。
[0167]溫度傳感器11，12，13，21，22，23，31，32，33分別是半導(dǎo)體，特別是二極管，從而借助對(duì)其電壓的分析能夠測(cè)定溫度傳感器上的溫度，并因此能夠測(cè)定在相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的所屬測(cè)量點(diǎn)上的溫度。為了提升測(cè)量準(zhǔn)確性，同樣在測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30上能夠放置多個(gè)溫度傳感器。
[0168]圖4示出了在圖3中所示的用于保護(hù)耗電器2的裝置I的載體15的一種實(shí)施方式的示意圖。監(jiān)控器安置在載體15上，該載體是FR4電路板。第一、第二和第三溫度測(cè)量單元以及評(píng)估單元4裝配在載體15的第二側(cè)面152上。測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30布置在載體15的與第二側(cè)面152平行地相對(duì)置的第一側(cè)面上。載體15的第一側(cè)面完全被附加的電絕緣材料14覆蓋。因此，材料14作為電絕緣層和熱絕緣層位于測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30和載體15之間。
[0169]第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10布置在載體15的第一側(cè)面上，并且在輸入端側(cè)與導(dǎo)線101相連，在輸出端側(cè)與導(dǎo)線102相連。通過(guò)該第一電流路徑進(jìn)行對(duì)下游的耗電器的能量供給(第一相位)。
[0170]第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20布置在載體15的第一側(cè)面上，并且在輸入端側(cè)與導(dǎo)線201相連，在輸出端側(cè)與導(dǎo)線202相連。通過(guò)該第二電流路徑進(jìn)行對(duì)下游的耗電器的能量供給(第二相位)。
[0171]第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30布置在載體15的第一側(cè)面上，并且在輸入端側(cè)與導(dǎo)線301相連，在輸出端側(cè)與導(dǎo)線302相連。經(jīng)由第三電流路徑進(jìn)行對(duì)下游的耗電器的能量供給(第二相位)。
[0172]在載體15的第二側(cè)面上裝配了第一、第二和第三溫度測(cè)量單元和評(píng)估單元4。通過(guò)載體15以及電絕緣層14實(shí)現(xiàn)了在第一、第二和第三溫度測(cè)量單元之間的和評(píng)估單元4相對(duì)于測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30的電隔離。
[0173]第一溫度測(cè)量單元包括三個(gè)溫度傳感器11，12，13，其中兩個(gè)溫度傳感器11，13布置在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的側(cè)面的縱軸線的邊緣區(qū)域(起始和末端)內(nèi)，并且一個(gè)溫度傳感器12布置在第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的該側(cè)面的縱軸線的中心。以這種方式能夠測(cè)定第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的升溫。
[0174]第二溫度測(cè)量單元包括三個(gè)溫度傳感器21，22，23，其中，兩個(gè)溫度傳感器21，23布置在第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的側(cè)面的縱軸線的邊緣區(qū)域(起始和末端)內(nèi)，并且一個(gè)溫度傳感器22布置在第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的該側(cè)面的縱軸線的中心。以這種方式能夠測(cè)定第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器20的升溫。
[0175]第三溫度測(cè)量單元的溫度傳感器31，32，33相對(duì)于第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器30的布置方式等同于第一溫度測(cè)量單元的溫度傳感器相對(duì)于第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器10的布置方式。
[0176]通過(guò)將溫度傳感器11，12，13，21，22，23，31，32，33與測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30相關(guān)地布置在電路板5的相對(duì)置的側(cè)面上，由此實(shí)現(xiàn)了，在同時(shí)電隔離的情況下在溫度傳感器11，12，13，21，22，23，31，32，33和所屬的測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30之間存在良好的熱耦合。通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30和載體15之間的附加的電絕緣材料14，使得載體15更好地與測(cè)量轉(zhuǎn)換器10，20，30熱屏蔽并且電屏蔽。
【權(quán)利要求】
1.一種用于保護(hù)耗電器(2)的裝置(I)，其中，所述裝置(I)包括具有第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線(101，102)的第一電流路徑(100)和用于測(cè)定所述耗電器(2)的即將發(fā)生的過(guò)載的監(jiān)控器，其特征在于，所述監(jiān)控器包括第一溫度測(cè)量單元(18)、載體(15)、評(píng)估單元(4)和第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)，所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立了在所述第一電流路徑(100)的所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線(101，102)之間的導(dǎo)電連接，其中，所述第一溫度測(cè)量單元(18)是與所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)電隔離的并且包括第一溫度傳感器(11)，其中在所述載體(15)的第一個(gè)側(cè)面(151)上在所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)和所述載體(15)之間布置有附加的電絕緣材料(14)，并且所述第一溫度傳感器(11)如下地布置在所述載體(15)上，使得所述第一溫度傳感器能夠檢測(cè)所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的溫度，其中所述評(píng)估單元(4)能夠借助所述第一溫度傳感器(11)的所檢測(cè)到的溫度測(cè)定所述耗電器(2)上即將發(fā)生的過(guò)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(I)，其中，所述附加的電絕緣材料(14)直接地布置在所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)和所述載體(15)之間，并且所述第一溫度傳感器(11)布置在所述載體(15)的背離所述第一側(cè)面(151)的第二側(cè)面(152)上。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述載體(15)的所述第一側(cè)面(151)的與所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)相對(duì)的區(qū)域完全被所述附加的電絕緣材料(14)覆蓋。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述附加的電絕緣的材料(14)具有與電絕緣材料(15)的總厚度相關(guān)的10千伏的擊穿強(qiáng)度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述附加的電絕緣材料(14)能夠經(jīng)受500°C的溫度至少十毫秒并且經(jīng)受300°C的溫度至少一分鐘而沒(méi)有機(jī)械損壞。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述評(píng)估單元(4)借助所述第一溫度測(cè)量單元(18)的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)在時(shí)間上的升溫表現(xiàn)，并且所述評(píng)估單元通過(guò)評(píng)估所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的所測(cè)定的時(shí)間上的所述升溫表現(xiàn)能夠測(cè)定所述耗電器⑵上即將發(fā)生的過(guò)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置(I)，其中，根據(jù)所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的所測(cè)定的所述升溫表現(xiàn)與存儲(chǔ)在所述評(píng)估單元(4)中的參考值相比較，所述評(píng)估單元(4)能夠測(cè)定所述耗電器(2)上即將發(fā)生的過(guò)載。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述第一溫度測(cè)量單元(18)還包括第二溫度傳感器(12)，其中，所述第二溫度傳感器(12)能夠檢測(cè)參考溫度，其中，所述評(píng)估單元(4)借助所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器(11，12)的所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定所述耗電器⑵上即將出現(xiàn)的過(guò)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求2和8所述的裝置(I)，其中，所述第一溫度測(cè)量單元(18)包括第三溫度傳感器(13)，其中所述第二溫度傳感器和所述第三溫度傳感器(12，13)布置在所述載體(15)的所述第二側(cè)面(152)上，其中所述第一溫度測(cè)量單元(18)的所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器和所述第三溫度傳感器(11，12，13)能夠分別同時(shí)檢測(cè)所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的溫度，其中所述評(píng)估單元(4)根據(jù)所述第一溫度測(cè)量單元(18)的所述所檢測(cè)到的溫度能夠測(cè)定所述耗電器(2)上即將發(fā)生的過(guò)載。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述第一溫度測(cè)量單元(18)包括第二溫度傳感器和第三溫度傳感器(12，13)，其中，所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器和所述第三溫度傳感器(11，12，13)相對(duì)于所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)布置成，使得所述第一溫度傳感器(11)能夠檢測(cè)所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的第一測(cè)量點(diǎn)上的溫度、所述第二溫度傳感器(12)能夠檢測(cè)所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的第二測(cè)量點(diǎn)上的溫度并且所述第三溫度傳感器(13)能夠檢測(cè)所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的第三測(cè)量點(diǎn)上的溫度，其中相對(duì)于所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的第一側(cè)面(153)，所述第二測(cè)量點(diǎn)位于在所述測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)的所述第一側(cè)面(153)上的所述第一測(cè)量點(diǎn)和第三測(cè)量點(diǎn)之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述溫度傳感器(11，12，13)與所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)間隔最多2_。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，包括具有第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線(201，202)的第二電流路徑(200)，其中所述監(jiān)控器還包括第二溫度測(cè)量單元和第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器(20)，所述第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立了在所述第二電流路徑(200)的所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線(201，202)之間的導(dǎo)電連接，其中所述第二溫度測(cè)量單元是與所述第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器(20)電隔離的并且包括第一溫度傳感器(21)，其中，在所述載體(15)的所述第一側(cè)面上在所述第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器(20)和所述載體(15)之間布置有所述附加的電絕緣材料(14)，并且所述第二溫度測(cè)量單元的所述第一溫度傳感器(21)如下地布置在所述載體(15)上，使得所述第一溫度傳感器能夠檢測(cè)所述第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器(20)的溫度，其中所述評(píng)估單元(4)借助所述第二溫度測(cè)量單元的所述第一溫度傳感器(21)的所檢測(cè)到的溫度測(cè)定所述耗電器(2)上即將發(fā)生的過(guò)載。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，包括具有第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線(301，302)的第三電流路徑(300)，其中所述監(jiān)控器還包括第三溫度測(cè)量單元和第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器(30)，所述第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器建立了造所述第三電流路徑(300)的所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線(301，302)之間的導(dǎo)電連接，其中所述第三溫度測(cè)量單元是與所述第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器(30)電隔離的并且包括第一溫度傳感器(31)，其中，在所述載體(15)的所述第一側(cè)面上在所述第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器(30)和所述載體(15)之間布置有所述附加的電絕緣材料(14)，并且所述第三溫度測(cè)量單元的所述第一溫度傳感器(31)如下地布置在所述載體(15)上，使得所述第一溫度傳感器能夠檢測(cè)所述第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器(20)的溫度，其中所述評(píng)估單元(4)借助所述第三溫度測(cè)量單元的所述第一溫度傳感器(31)的所檢測(cè)到的溫度測(cè)定所述耗電器(2)上即將發(fā)生的過(guò)載。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述第一測(cè)量轉(zhuǎn)換器(10)和如果存在的所述第二測(cè)量轉(zhuǎn)換器和/或所述第三測(cè)量轉(zhuǎn)換器(20，30)分別是具有定義的升溫曲線的電阻。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其中，所述裝置(I)一種開(kāi)關(guān)裝置，特別是過(guò)載繼電器或斷路器。
【文檔編號(hào)】H01H83/20GK104247189SQ201280072438
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)しㄒ翣? 馬丁·邁爾, 克勞斯·普菲茨納, 伯恩哈德·勒施 申請(qǐng)人:西門子公司