CN101465249A - 包括例如差动保护功能等补充电功能的模块保护单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化电保护单元。所述单元的高度与这种单元的标准高度相比增加，从而在所述机构(19)与所述端子的其中一个之间生成空间(20)，所述空间(20)可设计成布置补充电功能的元件。上述空间(20)的最大高度U是(((X－Z)/2)/3/4)－V，其中Z是单元的凸起部(8)的高度，V是所述端子(13)的外壳(38)高度，X是重叠布置的两个轨道之间的最小标准化距离，上述高度在与包含单元的固定面板的平面平行并与轨道的纵向方向垂直的方向上测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块化电保护单元，其包括至少一个模块，每个模块布置在大致平行六面体形的壳体内，所述壳体包括用于固定到被称为第一轨道的装配轨道上的后面板，包括凸起部和容纳单元的手动操作装置的前面板，所述壳体包括在其一端的线侧端子和在其相对端的负载侧端子，并在这些线侧和负载侧端子之间容纳单元机构，该单元还包括补充电功能，例如差动功能，所述单元能布置在固定到第二轨道的相同单元之上或之下，所述第二轨道大致在与第一轨道相同的平面上并与第一轨道平行的方向上延伸，上述两个轨道由标准的最小距离分开。
背景技术
例如具有18mm宽度的差动断路器是公知的，其中差动电路布置在中性电弧斜道空间(neutral chute volume)中。这使得断路性能被削弱，并且差动功能元件受到断路投射(breaking projections)。
还已知文件FR2752479说明了一种差动断路器，其中差动功能安装在宽度18mm的模块中，使得该单元具有大的总体尺寸。
还已知文件EP0962952说明了一种差动断路器，其中差动功能布置在断路器机构之下的空间，该空间侵占为布置在其下的单元的电线预留的间隙。在这种情况下，在下面或上面的间隙不能用作安装单元。这是一个非常严格的约束，由此较大的电柜必须提供成能布置所有电单元。
发明内容
本发明解决这些问题并提供一种差动断路器或具有与差动功能不同的其它补充电功能的断路器，并在宽度方向上具有非常小的尺寸。
为此，本发明的一个目的是提供一种上述类型的电保护单元，该单元其特征在于：在与所述单元的固定面板的平面平行的方向上垂直测量的所述单元的高度与这种单元的标准高度相比增加，从而在所述机构与所述单元的其中一个(线侧或负载侧)端子之间生成空间，这一空间可设计成布置补充电功能的元件，上述空间的最大高度U是(((X-Z)/2)/3/4)-V，其中Z是单元的凸起部的高度，V是所述负载侧端子的外壳的高度，上述高度在与包括单元的固定面板的平面平行并与轨道的纵向方向垂直的方向上测量。
由于这些特征，断路器不因为所附功能而改变，因而断路器的性能不被削弱。
因此在不影响分别属于叠置的两个单元的相对的面对的负载侧和线侧端子的布线方便的情况下，断路器壳体的高度增加而生成足够的空间。因此不会妨碍布线习惯。
根据本发明的具体特征，所述单元的额外空间内的电路构成进行不同电功能的可互换模块。
优选地，每个模块布置在可从所述单元壳体分离的壳体中。从而可获得由于附加适合用户要求的额外功能而丰富的基础断路器，而不用为每种附加功能生成特殊的断路器，具有所有工业上的优势。
根据另一特征，所述补充电功能是以下组中包括的功能之一：差动功能，电压冲击保护，用于负载侧接收器的特殊保护装置和断路器远程控制装置。
根据另一特征，单元的机构包括具有电磁致动器的脱扣装置，所述致动器包括线圈，供以低压电的电子元件在所述额外的空间内聚集在一起从而位于所述电磁致动器附近，而所述电子信号处理元件聚集在一起并远离供以低压电的电子元件。
根据另一特征，被提供以低电压的元件以及信号处理元件由同一个印刷电路板支撑。
根据另一特征，被提供以低电压的元件由第一印刷电路板支撑，信号处理元件由至少一个第二印刷电路板支撑。
通过将受到低压或冲击电压的元件与信号处理元件分离，信号处理元件之间的间距被减少到这部分电路的功能性最小需求范围。
通过感应效应，印刷电路板的表面也被减小到最小值，所述元件集成在可用的空间内。
在相反的情况下，间距是几微米，不可能将所有元件集成在空间内，该空间受到与位于下面的附加功能有关的断路器的尺寸约束，尤其是与可用于该断路器及之下断路器的布线的空间有关的约束。
根据另一特征，上述印刷电路板布置在与额外的空间相同侧上的所述致动器的端部，并大致垂直于所述致动器轴延伸。这使得脱扣装置与负载侧端子之间畅通地留下空间。
根据另一特征，第一电路板布置在与额外的空间相同侧上的所述致动器的端部，大致垂直于其轴，而第二电路板布置在与额外的空间相同侧上的端子和轨道之间，相对所述第一电路板形成一定角度。
根据另一特征，所述单元的机构包括脱扣装置，脱扣装置包括具有线圈的电磁致动器，其特征在于，它包括被称为第二致动器的额外的电磁致动器，并且所述额外的空间包括所述额外的致动器的控制装置。
因而所述单元可通过辅助控制装置例如遥控器而实现。
根据第一实施例，所述额外的致动器部分地安装在所述电保护单元的空间内部并部分地在额外的空间内
根据另一实施例，所述额外的致动器完全安装在所述电保护单元的空间内部。
根据另一特征，所述第一电磁致动器包括由护套支撑的线圈，在所述护套中安装有被称为第一固定芯的固定芯和安装成在所述护套内部滑动的移动芯，以及安装成在所述固定芯内部滑动的致动杆，所述致动杆包括与所述移动芯关联操作的第一端和与所述单元的脱扣机构关联操作的第二端，所述额外的致动器包括被称为第二移动芯的移动芯，所述第二移动芯滑动地安装在被称为第二护套的护套内部，并与上述第一移动芯关联操作，然后起到固定芯和致动杆的作用，而驱动所述致动杆到脱扣位置。
该实施例能使单元内部获得空间。
根据具体特征，所述单元包括电磁致动器，其特征在于，所述额外的空间包括信号处理电路的供电装置，所述电磁致动器的控制装置以及针对电压冲击的保护装置。
根据另一特征，所述补充电功能是差动功能，所述额外的空间包括环形线圈，所述环形线圈包括有涂层的芯和直接绕在所述环形线圈芯上的次级电路。
这些特征能使所具有的小环形线圈适合所述空间而不占用其它元件的地方，同时具有大到足够使得大电流经过的主电线通过的中心孔。
该涂层使得可不需使用用于芯的第一壳体，或者用于次级线圈的壳体，或者这两个壳体。
根据具体特征，所述环形线圈的次级电路也是涂层型。
根据另一特征，所述环形线圈位于在信号处理元件区域中与被称为第一致动器的致动器的轴平行的轴上。
根据另一特征，所述差动环形线圈布置在支撑所述信号处理元件的第二印刷电路板上。
根据另一特征，所述额外空间内的电路组成可互换的模块，并且印刷电路板在所附模块与所述单元连接后烙铁可到达的至少一个边缘上包括孔或槽，并这些孔或这些槽的边缘包括金属带，用于将致动器的电线或刚性连接焊接到所述电路板上。
因此所述致动器可在所述线圈轴的方向上集成在断路器中，所附模块可以延迟的差动(delayed differentiation)安装。
本发明的另一个目的是提供一种相位和中性断路器(phase/neutralbreaker)，包括上述单独或组合的特征。
附图说明
本发明的其它优势和特征可从以下联系只为示例目的而给出的附图的详细描述中变得显见并更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明的相位和中性差动断路器的透视图，
图2是示出两个断路器的示意视图，每个断路器安装在一装配轨道上，所述轨道安装成一个在另一个之上，
图3是更具体示出关于相位的单元部分的单元剖视图，
图4是更具体示出关于中性的单元部分的单元剖视图，
图5是示出根据本发明配置有根据本发明一个实施例的差动保护模块的脱扣(tripping)控制装置的透视图，
图6是示出根据本发明配置有根据本发明另一个实施例的差动保护模块的脱扣控制装置的透视图，
图7表示侧视和沿D-D剖面的电磁致动器和附加的电磁致动器。
具体实施方式
图1中示出相位/中性差动断路器D，布置在具有18mm宽度的模块壳体中并包括两个部分1、2，即设计成执行电相位断路的部分1和设计成执行中性断路的部分2。该壳体具有：后面板3，包括用于固定到装配轨道16(图2)的凹部4；两个主面板5、6，所述壳体可通过主面板5、6接合到相同类型的其它壳体；包括凸起部8的前面板7，所述凸起部8包括单元的手动操作装置9；顶部10和底部11，分别具有用于将单元连接到电源提供装置的线侧(line-side)端子12和用于将所述单元连接到所述单元以外其它负载侧单元的负载侧(load-side)端子13。
在图2中，两个单元14、15表示为分别安装在装配轨道16、17上，所述轨道16、17在支撑表面18上彼此叠置固定。
在图3和4中，可看出断路器以已知的方式包括：例如，致动两个触点50、51和52、53的致动器机构19，该机构的手动操作手柄22，设计为当出现短路电流时使致动器机构19脱扣的电磁脱扣装置23，以及设计为在出现过载电流的情况下执行该机构脱扣的热脱扣装置24。热脱扣装置24包括双金属带25，而电磁脱扣装置23包括电磁致动器27。被称作第一致动器的这一致动器包括由护套29支撑的线圈28(图7)，在该护套内安装被称作第一固定芯的固定芯30和在所述护套内部滑动地安装的被称作第一移动芯的移动芯31，以及滑动地安装在固定芯30内部的致动杆32，所述致动杆32包括与移动芯31关联操作的第一端，以及与断路器的脱扣机构关联操作的第二端，使得当发生短路时，移动芯31将致动杆32驱动到后者致动脱扣装置的位置，造成触点50、51和52、53的打开。
该单元还包括辅助电磁致动装置33，或附加致动器，所述辅助装置33包括被称为第二移动芯的移动芯34(图7)，移动芯34在被称为第二护套的护套35中滑动地安装，并与上述移动芯31关联操作，然后移动芯31起到固定芯和杆的作用，在由辅助脱扣装置给出脱扣命令时，驱动致动杆到单元的脱扣位置。辅助装置33安装在主致动器27的端部，两个致动器作用在同一个致动杆32上。这使用单元内部需要的空间减少。
如图2中所示，可看出单元的高度比这种单元的标准高度已增加了几微米，从而在致动器机构19与负载侧端子13之间生成空间20，该空间设计成布置补充电功能(例如差动功能，电压冲击保护，对于负载侧接收器的特殊保护等)的元件。因而选择空间的高度使得不妨碍面对分别属于重叠布置的两个单元14、15的负载侧端子13和线侧端子36的布线，这两个单元各自固定到在相同的支撑表面上重叠固定的两个轨道16、17上。在图中，U被当作凸起部8的底基与负载侧端子13的外壳38的隔板37之间生成的空间的高度，V是负载侧端子13的外壳38的高度，E是两个单元14、15之间的距离，Z是前面板外的单元的凸起部8的标准化高度，Y是两个叠置突起之间的距离，X两个轨道16、17之间的标准化最小距离，在与单元的后表面的方向平行并与轨道16、17的纵向方向垂直的方向上测量这些高度。根据本发明的该实施例，该高度U小于(((X-Z)/2)3/4)-V，从而不妨碍布线操作。根据本发明的具体实施例：Z＝45，Y＝80，而轨道之间的最小距离是125mm。
根据图2所示实施例，单元的高度已在其底元件的水平上(at the level oftheir bottom parts)提高。
另一实施例则是对于位于上面的单元在底部上提供额外的空间，以及对于位于下面的单元在顶部上提供额外的空间。如果生成的空间的高度不超过上述的值(((X-Z)/2)3/4)-V，这种两个单元之间的间隙最小化的结构不妨碍布线。
在图3到6中，可看出补充电空间设计为执行差动功能。在该空间内，以及根据图3、4和6所示实施例，印刷电路板39位于垂直于致动器27、33的轴W的位置并在这些致动器的端部，从而在辅助致动器33与负载侧端子13之间生成最大的间隙。受到低电压或因为大气现象而造成的电压冲击的元件位于面对辅助致动器33的印刷电路板39的部分40上。信号处理元件位于印刷电路板39的另一部分41上。执行信号处理装置的电源供应、针对大气造成的电压冲击的保护装置和致动器的控制装置的元件安装在电路板的该第一部分40上。这些元件可例如包括电压下降电容、电压相关电阻、半导体闸流管(thyristor)等。差动环形线圈42(图6)位于与信号处理元件区域中的致动器的轴W平行的T轴上。
根据如图5所示的一个实施例，信号处理元件可安装在独立板43上，所述独立板43位于负载侧端子13之后的空间内相对第一印刷电路板44成一定的角度。
应注意，在图6所示实施例中，可提供另一电路板54以支撑其它的信号处理元件。
由此生成包括信号处理的电源供应装置、电磁致动控制和电压冲击保护电路的模块，其能够被不同的信号处理电路使用，并位于与电磁致动器相同的区域内。通过提供这种模块，受到低电压和由于风暴造成的电压冲击的元件和附加致动器的线圈位于相同的位置。这种模块可采用保护电路中的附加电磁致动器的线圈对抗由于风暴造成的电压冲击(通常6KV)。在线圈端子上的电压可实际高达5KV。这使得没有受到这些电压的空间被清理(cleared)来布置不同的信号处理电路。从而实现不同信号处理电路均可采用的标准化功能。
根据所示具体实施例，环形线圈是涂层型。环形线圈的芯被涂层而次级电路被直接绕在其上，这使得可获得小的总体尺寸。
根据优选实施例，所附模块是可从断路器壳体分离的模块。
在这种情况下，在所附模块与完全装配的断路器连接后，电磁致动器的线或接头可被焊接到印刷电路板上。为此，印刷电路在所附模块与断路器连接之后烙铁可到达的边缘上具有孔58或槽。在孔或槽的边缘上的金属带可使得电磁致动器的电线或刚性接头被焊接。
应注意环形线圈可包括一个或多个涂层，即在磁性材料上的涂层，然后在此涂层上卷绕线圈，然后在线圈上或壳体上第二涂层。
应注意可在机构与线侧端子之间或者机构与负载端子之间提供该额外的空间。
如此通过本发明实现包括至少一个补充电功能的电保护单元，该单元的宽度不超过一个18mm模块。
优选地，所附功能将是可互换的模块，从而尽可能晚地在生产线上区别断路器。
差动功能可用任何其它辅助功能代替。
本发明当然不局限于只作为示例而给出的所述和所示实施例。
相反，本发明包括根据本发明的精神而实现的所述装置的所有技术等效物及其组合。
Claims (20)
1.一种模块化电保护单元，所述模块化电保护单元包括至少一个模块，每个模块布置在大致平行六面体形的壳体内，所述壳体包括用于固定到被称为第一轨道的装配轨道的后面板，包括凸起部和容纳单元的手动操作装置的前面板，所述壳体在其一端容纳线侧端子并在其相反一端容纳负载侧端子，并在这些线侧和负载侧端子之间容纳所述单元的机构，所述单元还包括补充电功能，例如差动功能，所述单元可布置在固定到第二轨道上的相同单元之上或之下，所述第二轨道大致在与所述第一轨道相同的平面中沿与第一轨道平行的方向延伸，上述两个轨道被标准化的最小距离X分开，其特征在于，所述单元(14、15)的高度与这种单元的标准高度相比增加，从而在所述机构(19)与所述单元的其中一个线侧或负载侧端子(13、36)之间生成空间(20)，该空间可设计成容纳补充电功能的元件，上述空间(20)的最大高度U是(((X-Z)/2)/3/4)-V，其中Z是单元的凸起部(8)的高度，V是所述端子的外壳(38)的高度，沿与包括单元的固定面板(3)的平面平行并与轨道的纵向方向垂直的方向测量上述这些高度，所述单元的机构(19)包括具有电磁致动器的脱扣装置，并且，在额外的空间(20)内，被提供以低电压的电子元件聚集在一起，从而位于上述电磁致动器(27)的附近，而电子信号处理元件聚集在一起，远离被提供以低电压的所述电子元件。
2.根据权利要求1所述的电保护单元，其特征在于，所述单元的额外空间内的电路构成执行不同电功能的可互换模块。
3.根据权利要求2所述的电保护单元，其特征在于，每个模块布置在与所述单元的壳体可分离的壳体中。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的电保护单元，其特征在于，所述补充电功能是以下组中包括的功能之一：差动功能，电压冲击保护，用于负载侧接收器的特殊保护装置或断路器遥控装置。
5.根据前述任意一项权利要求所述的电保护单元，其特征在于，被提供以低电压的元件以及信号处理元件由同一个印刷电路板(39)支撑。
6.根据权利要求1到4中任意一项所述的电保护单元，其特征在于，被提供以低电压的元件由第一印刷电路板(44)支撑，信号处理元件由至少一个第二印刷电路板(43)支撑。
7.根据权利要求5所述的电保护单元，其特征在于，上述印刷电路板(39)布置在所述致动器(27)的与额外的空间(20)相同侧的端部处，并大致垂直于所述致动器(27)的轴(W)延伸。
8.根据权利要求6所述的电保护单元，其特征在于，所述第一电路板(44)布置在所述致动器(27)的与额外的空间(20)相同侧的端部处，并且大致垂直于所述致动器(27)的轴W，而第二电路板(43)布置在与额外的空间(20)相同侧的端子(13)和轨道之间，相对所述第一电路板(44)形成一定角度。
9.根据前述任意一项权利要求所述的电保护单元，所述单元的机构包括脱扣装置，所述脱扣装置包括具有线圈(28)的电磁致动器(27)，其特征在于，所述电保护单元包括被称为第二致动器(33)的额外的电磁致动器，并且所述额外的空间(20)包括所述额外的致动器的控制装置(55)。
10.根据权利要求9所述的电保护单元，其特征在于，所述额外的致动器部分地安装在所述电保护单元的空间内并部分地安装在所述额外的空间内。
11.根据权利要求9所述的电保护单元，其特征在于，所述额外的致动器完全安装在所述电保护单元的空间内。
12.根据权利要求9、10或11所述的电保护单元，其特征在于，所述额外的致动器(33)布置在所述第一电磁致动器(27)的线圈(28)的轴(W)的端部之一上。
13.根据权利要求9到12中任意一项所述的电保护单元，其特征在于，所述第一电磁致动器(27)包括由护套(29)支撑的线圈(28)，在所述护套中安装有被称为第一固定芯的固定芯(30)和安装成在所述护套内部滑动的移动芯(31)，以及安装成在所述固定芯(30)内部滑动的致动杆(32)，所述致动杆(32)包括与所述移动芯(31)关联操作的第一端和与所述单元的脱扣机构关联操作的第二端，所述额外的致动器(33)包括被称为第二移动芯的移动芯(34)，所述第二移动芯(34)滑动地安装在被称为第二护套的护套(35)内，并与上述第一移动芯(31)关联操作，然后起到固定芯和致动杆(32)的作用，以驱动所述致动杆(32)到脱扣位置。
14.根据前述任意一项权利要求所述的电保护单元，所述单元包括电磁致动器，其特征在于，所述额外的空间(20)包括电源供应装置、信号处理电路(57)、所述电磁致动器的控制装置(55)以及针对电压冲击的保护装置(56)。
15.根据权利要求1到14中任意一项所述的电保护单元，其特征在于，所述补充电功能是差动功能，所述额外的空间(20)包括环形线圈(42)，所述环形线圈(42)包括被涂层的芯和直接绕在所述环形线圈的芯上的次级电路。
16.根据权利要求15所述的电保护单元，其特征在于，所述环形线圈的次级电路也是被涂层的。
17.根据权利要求9或15所述的电保护单元，其特征在于，所述环形线圈(42)位于在信号处理元件区域中与被称为第一致动器(23)的致动器的轴(W)平行的轴T上。
18.根据权利要求6或17所述的电保护单元，其特征在于，所述差动环形线圈(42)位于支撑所述信号处理元件的第二印刷电路板(43)上。
19.根据权利要求6到18中任意一项所述的电保护单元，其特征在于，所述额外空间(20)内的电路构成可互换的模块，并且，印刷电路板(39、43、44)在所附模块与所述单元连接后烙铁可到达的至少一个边缘上包括孔(58)或槽，这些孔的边缘或这些槽的边缘包括金属带，以使得致动器的电线或刚性接头能焊接到所述印刷电路板上。
20.根据权利要求1到19中任意一项所述的电保护单元，其特征在于，所述电保护单元是相位/中性断路器。
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