用於避免電路過載的開關的製作方法

2023-05-12 07:38:56 3

用於避免電路過載的開關的製作方法
【專利摘要】本發明涉及適用於避免電路過載的開關(S)。所述開關(S)一般由觸發組件(A)和斷續組件(B)組成，其中，所述觸發組件(A)包括感應單元(1)、熱斷續器(2)和致動針(3)。所述感應單元(1)包括具有軛鐵(14)的線圈(12)，用於發生短路時，使所述致動針(3)朝所述斷續組件(B)位移。所述熱斷續器(2)包括雙金屬膜(20)，所述雙金屬膜(20)與所述致動針(3)機械互連並且在過剩電流和生成熱量的情況下朝所述斷續組件(B)位移。為了提供還能防護例如由雷擊導致的瞬變電壓的該開關(S)，該開關(S)配備有變阻器(4)，所述變阻器(4)位於與所述熱斷續器(2)呈導熱關係的觸發組件(A)內。
【專利說明】用於避免電路過載的開關
[0001]本發明涉及電學，即涉及基本電氣元件，尤其涉及電氣開關以及保護開關的詳細情況，這些開關藉由電熱機構和電磁機構的組合觸發並且藉由合適的控制杆致動。
[0002]本發明的目的在於製造一種開關，該開關可以集成入各個一次性電路中使電路避免短路電流還避免長時間過剩電流和/或電壓過載，此外，還避免瞬變電壓，其中，該開關應該具有儘可能最小的尺寸並且應該與集成在適應於安裝在普通配電盤內的標準壁架上的標準外殼中的其他同類開關相似。
[0003]在DE 36 37 275 Al中對用於避免電流過載或者由於過剩電流而造成的過載的開關進行了描述。該開關包括磁芯，該磁芯插入管狀外殼內並且配備有中央通道，軸向移動的致動針穿設在中央通道內並且從中央通道朝斷續構件伸出，該斷續構件即是能夠保持已建立的電路或者一旦致動針將其與制動針的致動端部鄰接時便迅速且可靠地中斷電路的構件。所述外殼包裹有導電線，該導電線形成電繞組，即，線圈。除了所述線圈之外，電磁軛鐵預設在所述外殼的外表面上，線圈由電磁軛鐵圍住。致動針配備有展寬，該展寬設置為遠離所述磁芯，從而使磁芯位於所述展寬的一側並且使電磁錨位於所述展寬的相對側。在所述錨和所述磁芯之間插入有壓縮彈簧，從而使針由所述彈簧圍住。針延伸貫穿磁芯並且還貫穿軸向固定在針上的錨。致動針延伸貫穿所述錨並且朝雙金屬膜伸出，雙金屬膜在室溫下朝遠離錨和磁芯的方向偏轉並且位於遠離致動針的相應端部，然而通過升高溫度，雙金屬膜在相對的方向上偏轉，即，偏向錨和磁芯，並且停在致動針的該端部上，致動針從雙金屬膜伸出。
[0004]當該開關集成入各個一次性電路時，致動針的第一端部位於遠離雙金屬膜，並且第二端部位於遠離建立電路所用的斷續組件。每當出現短路電流時，電壓升高並且在線圈內生成適當的磁場，通過該磁場，通過同時將所述展寬鄰接在針上，使錨朝磁芯和斷續組件位移，然後將針朝中斷電路的斷續構件按壓。
[0005]每當出現長時間過剩電流或者電壓過載時，在電導體內生成熱量並朝雙金屬膜轉移，雙金屬膜朝致動針的方向偏轉以便最後朝斷續構件位移，然後通過斷續構件中斷電路。同時，在磁芯和錨之間壓入彈簧。一旦消除了過剩電流，雙金屬膜所在區域的溫度下降，而膜偏轉回到其初始位置，由此，斷續構件實現電路建立並且進一步實現對其的操作。
[0006]當考慮錨和/或雙金屬膜對電路內的各種不規則的響應時，該保護開關能夠在幾毫秒內對過剩電流或者電壓過載背景下的不規則或者過載做出反應。然而，針對例如在閃電時發生的所謂瞬變電壓，各個過壓衝程的持續時間通常是幾微秒，所以不能藉由之前提到的開關來防止瞬變電壓的效果和影響，因為不管是線圈還是雙金屬膜都不能在這樣短的時間內做出反應。
[0007]更進一步，在SI 21584A中對模塊化保護設備進行了描述，該模塊化保護設備由藉由磁場觸發的開關以及與所述開關串聯連接以便建立公用電路的過壓保護電路組成。該開關與在DE 36 37 275 Al中描述的開關很相似並且包括具有磁芯和錨的外殼以及致動針，該致動針延伸貫穿外殼並且可停在開關的斷續組件上，在過載的情況下，通過斷續組件中斷電路。一旦發生過剩電流或者電壓過載，在線圈內生成對應的磁場，該磁場引導錨和致動針朝斷續組件位移。所述過壓保護電路包括變阻器，這些變阻器彼此並聯連接並且用於避免電路的其他部件過載，尤其是當可能發生瞬變電壓時。該設備能夠保護電路避免短路電流並且還能部分地避免瞬變電壓，但是，如果電路需要避免可能具有較長耐久性的電壓過載，問題出現了。在額定電壓為220V或者230V的實際電路中，這意味著電壓過載高達約300V至400V，持續時間大約為I秒。在這種情況下，會發生的狀況是由線圈生成的磁場可能不足以觸發致動針並中斷電路，這是由於如此長時間的電壓過載且變阻器也發生熱過載，導致變阻器毀壞，甚至爆炸。
[0008]本發明涉及一種用於避免電路過載的開關，其中，該開關一般包括觸發組件和斷續組件，對所述觸發組件和所述斷續組件進行調節以彼此協作。所述斷續組件適合於在適當的時候基於從所述觸發組件的一側容納脈衝來中斷各個電路，所述電路是藉由至少一個相位導體和至少一個中性導體連同所述開關和至少一個電力用戶或負載而建立的。所述觸發組件包括感應單元、熱斷續器和適用於生成脈衝的致動針，基於所述脈衝，所述斷續組件能夠中斷所述電路。所述感應單元至少包括:外殼，其用作電磁軛鐵；線圈，當所述電路內發生短路電流時，由於感應電壓的作用，所述線圈電集成在所述電路內用於生成磁場；以及，錨，其與所述致動針機械互連，所述錨在每當所述線圈生成磁場時藉由磁場軸向地朝所述斷續組件位移。所述熱斷續器設置為與所述感應單元相鄰並導熱接觸並且包括雙金屬膜，所述雙金屬膜與前面提到的致動針機械互連，此外，當所述雙金屬膜由於所述電路內的電流過載而被加熱時，所述雙金屬膜在所述致動針的方向上可由於生成脈衝而軸向地從其初始位置朝所述斷續組件位移，基於所述脈衝，迅速中斷所述電路，並且，當所述雙金屬膜被再次冷卻時，所述雙金屬膜自動回到其初始位置。
[0009]根據本發明，至少一個變阻器預設在所述觸發組件所在區域中的該開關內，並且，分別連接在所述電路內並且設置為與所述熱斷續器導熱接觸。
[0010]在優選實施例中，所述變阻器是中空圓柱的形式。
[0011]所述線圈可由所述變阻器圍住並且設置為與所述熱斷續器導熱接觸，其中，也在所述線圈和所述變阻器之間建立該導熱接觸。
[0012]在本發明的一個實施例中，所述變阻器的第一電觸頭電連接至所述電路的相位導體，而所述變阻器的第二電觸頭電連接至所述電路的中性導體。
[0013]在本發明的替代實施例中，所述變阻器的第一電觸頭電連接至所述電路的相位導體，而所述變阻器的第二電觸頭電連接至所述電路的接地導體。
[0014]下面將藉由在附圖中得以展示的實施例對本發明進行進一步闡釋。在附圖中:
[0015]圖1是根據本發明的用於避免電路電過載的開關的示意性概念，即是在出現短路電流而中斷電路的狀態下；
[0016]圖2是如圖1中的開關的示意性概念，然而，是在由於過剩電流而中斷電路的狀態下。
[0017]圖3示出了根據本發明的在由於存在短路電流而中斷電路的時刻的開關的觸發組件。
[0018]圖4示出了根據本發明的開關的觸發組件，其中，由於存在短路電流而中斷了電路。
[0019]圖5是適於避免電路過載的開關的非常實用的實施例，其中，依據國際標準IEC60898，根據圖3和圖4的斷續組件安裝在外殼內，外殼的寬度是18mm或者是18mm的倍數。
[0020]如圖1至圖4所展示的，根據本發明的開關S能集成入電路中，該電路由所述開關、相位導體L15L2、中性導體NpN2和至少一個未單獨示出的負載形成。當建立所述電路時，在正常使用期間，在所述導體L15L2 ;N]、N2內存在額定電流。開關S—般由觸發組件A和斷續組件B組成。
[0021 ] 觸發組件A用於檢測所述電路內的各種預期不規則以藉由接合斷續組件B對所述不規則做出反應，在這種情況下，藉由斷續組件B中斷電路以消除在導體L15L2 ;NpN2內的電流I。
[0022]如圖1和圖2示意性所展示的，觸發組件包括:
[0023]感應單元I，其電連接在所述電路內；
[0024]熱斷續器2，其設置為與感應單元I相鄰並呈導熱關係，通過該導熱關係能夠將熱量從感應單元I轉移至熱斷續器2 ；
[0025]致動針3，感應單元I和熱斷續器2與致動針3機械連接，致動針3用於觸發斷續組件B ；
[0026]變阻器4，尤其是具有圓截面的縱向管狀部分形式的中空圓柱形變阻器4，該變阻器4還設置為與熱斷續器2呈導熱關係，其中，所述變阻器4單獨連接在所述電路內，根據本發明這意味著所述變阻器4的各個連接器分別與電路的連接器Lj、L2 ;ΝρΝ2連接，或者，變阻器4的第一連接器與相位導體U、L2連接，而第二連接器與接地導體連接，這對於本領域的技術人員而言是易於理解的，因此不再單獨在附圖中示出。
[0027]在圖3和圖4中對觸發組件A的概念進行了詳細示出。感應單元I由外殼11組成，該外殼11還用作由電線圈12纏繞的電磁軛鐵，該外殼11在該具體情況下藉由延伸貫穿外殼11的電導體U、L2與各個一次性電路電連接。在示出的實施例中，磁芯13和錨14設置在所述外殼11內，彈簧15設置在二者之間，並且，致動針3從中延伸穿過同時從外殼I外朝斷續組件B伸出。由於錨14的作用，所述致動針3藉由磁場朝斷續組件B位移，如圖2和圖3所示，每當發生短路電流時，由於電壓增加，在所述線圈12內生成磁場。一旦電流正常化，磁場消除，於是錨12退回，同時致動針3返回到其初始位置，然後，斷續組件B能夠再次建立電路。
[0028]在示出的實施例(圖3和圖4)中，感應單元I的外殼11展開在斷續組件B的一偵牝即在致動針3從外殼11外伸出的區域，並且，外殼11還適合於容納熱斷續器2，熱斷續器2配備有雙金屬膜20並且與致動針3機械互連以便如圖1和圖2所示的運行。在室溫下，所述雙金屬膜20在遠離斷續組件B的方向上偏轉。當出現過剩電流時,在線圈12內生成熱量，然後朝熱斷續器2轉移(一般是傳導)，並且，雙金屬膜20通過位移到其朝斷續組件2偏轉的另一位置而做出反應。因此，致動針3朝斷續組件2位移，由此迅速中斷電路。
[0029]根據本發明，變阻器4集成在與感應單元I相鄰的開關S的觸發組件A所在區域中，並且可以為中空圓柱，即為具有圓形截面的管體的直線部分，此外，還單獨地集成入各個一次性電路中以便在幾微秒內對瞬變電壓進行處理。所述變阻器4設置為間接地或者經由感應單元I與熱斷續器2導熱接觸。
[0030]每當出現短路電流時，線圈12通過生成磁場對這種不規則做出反應，由於磁場的作用，錨14朝斷續組件B位移，致動針3藉由所述錨14位移並且生成適當的脈衝，迅速中斷電路。每當發生持久電壓或電流過載時，在變阻器4內生成熱量，這一般會危害到所述變阻器4發揮作用並且在此期間會損壞變阻器4。然而，由於前面描述的根據本發明的方法，每次生成的熱量被順利地傳導至熱斷續器2，從而，藉由所述雙金屬膜20和使致動針3位移，迅速中斷電路，由此防止變阻器4過熱。由於之前描述的將變阻器4集成入所述開關S的概念帶來的協同效應，有效地使電路內的各個一次性負載(包括開關S本身的線圈12)避免了瞬變電壓(例如，在閃電期間發生的瞬變電壓)，同時還避免了變阻器4過熱，否則由於長時間電壓或電流過載，變阻器4會發生過熱。
[0031]在圖5中圖示了根據本發明的開關S的非常實用的實施例，該開關S依照國際標準IEC 60898設置在外殼6內並且被調節以附著到各個一次性配電盤中的壁架(未示出)上，配電盤也未單獨示出。結合圖1至圖4已經對觸發組件A和斷續組件B的所有基本特徵進行了描述，而開關S的其他部件實際上與理解本發明無關並且已經從例如PCT/SI2010/000074得到了了解並進行了詳細描述。本領域的技術人員應理解，根據本發明和之前提到的協同效應，包括感應單元I和具有致動針3的熱斷續器2的、在由於短路電流或者過剩電流導致的過載的情況下能夠觸發斷續組件B以迅速中斷電路的常規保護開關S可簡單地用中空圓柱形變阻器4升級，通過變阻器4，開關S能夠使電路免於瞬變電壓的損壞，並且，開關S及其外殼6維持完全不變，此外，開關S本身的可靠性也維持完全不變。
【權利要求】
1.用於避免電路(U、L2;N1、N2)過載的開關(S)，其包括觸發組件㈧以及斷續組件(B)，對所述觸發組件(A)和所述斷續組件(B)進行調節以彼此協作， 其中，所述斷續組件(B)適合於基於從所述觸發組件(A)的一側容納脈衝來中斷各個電路(LpL2 ;N1、N2),所述電路是藉由至少一個相位導體(LpL2)和至少一個中性導體(％、N2)連同所述開關(S)和至少一個電力用戶即各個負載而建立的； 以及其中，所述觸發組件(A)包括感應單元(I)、熱斷續器(2)和適用於生成脈衝的致動針(3)，基於所述脈衝，所述斷續組件(B)能夠中斷所述電路； 其中，所述感應單元(I)至少包括:外殼(11)，其用作電磁軛鐵；線圈(12)，當所述電路內發生短路電流時，由於感應電壓的作用，所述線圈電集成在所述電路內用於生成磁場；以及，錨(14)，其與所述致動針(3)機械互連，所述錨在每當所述線圈(12)生成磁場時藉由磁場軸向地朝所述斷續組件(B)位移； 以及其中，所述熱斷續器(2)設置為與所述感應單元(I)相鄰並導熱接觸並且包括雙金屬膜(20)，所述雙金屬膜(20)與前面提到的致動針(3)機械互連，此外，當所述雙金屬膜(20)由於所述電路內的電流過載而被加熱時，所述雙金屬膜(20)在所述致動針(3)的方向上可由於生成脈衝而軸向地從其初始位置朝所述斷續組件(B)位移，基於所述脈衝，迅速中斷所述電路，並且，當所述雙金屬膜(20)被再次冷卻時，所述雙金屬膜(20)自動回到其初始位置，其特徵在於， 至少一個變阻器(4)預設在所述觸發組件(A)所在區域中，並且，分別連接在所述電路(LpL2 ;ΝρΝ2)內並且設置為與所述熱斷續器(2)導熱接觸。
2.根據權利要求1所述的開關，其特徵在於，所述變阻器(4)的形狀為中空圓柱。
3.根據權利要求1所述的開關，其特徵在於，所述線圈(12)由所述變阻器(4)圍住並且設置為與所述熱斷續器(2)導熱接觸，其中，也在所述線圈(12)和所述變阻器(4)之間建立該導熱接觸。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的開關，其特徵在於，所述變阻器(4)的第一電觸頭電連接至所述電路(LpL2 ；N15N2)的相位導體㈨山)，而所述變阻器⑷的第二電觸頭電連接至所述電路(U、L2 !N1^N2)的中性導體(N1^N2) ο
5.根據權利要求1至3中任一項所述的開關，其特徵在於，所述變阻器(4)的第一電觸頭電連接至所述電路(U、L2 ;NpN2)的相位導體(U、L2),而所述變阻器(4)的第二電觸頭電連接至所述電路(LpL2 !N1^N2)的接地導體。
【文檔編號】H01H71/40GK104364872SQ201280073944
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年12月5日 優先權日:2012年4月12日
【發明者】米提亞·考普瑞弗塞克 申請人:瑞茲沃基尼中心艾恩艾姆諾維材料公司