CN101681745B - 开关设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种电开关设备(1)，该开关设备实现了电气设备、尤其是配电系统的合理而简单的结构。该电开关设备(1)尤其是串联组装设备的形式，具有外壳(2)以及容纳在该外壳内的以下部件：用于中断回路的开关装置(20)，用于将负载电流馈送给开关装置(20)的馈入端子(13)，该馈入端子包括用于接触电流汇流条(16)的第一耦合触点(15)，用于使负载回路(18b)的输入导线(18c)与开关装置(20)相接触的负载端子(18)，以及反馈端子(36)，该反馈端子包括用于接触负载回路(18b)的反馈导线(36a)的连接接头(37)，以及与连接接头(37)在外壳内部连接的第二耦合触点(38)，用于接触第二电流汇流条(40)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电开关设备，尤其是串联组装设备形式的电开关设备。
背景技术
诸如保护开关、机械开关、电子开关或机械电子开关或继电器的电开关设备通常具有馈入端子，通过该馈入端子可以连接电网侧的并由此引入电流的电流导线，还具有负载端子，通过负载端子可以连接负载侧的输出的电流导线。
下面，配电系统一般是指具有多个电负载(电流)回路的电气装置，从共用的主电流导线向这些回路馈送电流，而且这些回路连接到共用的反馈电流装置。在这种配电系统的范围中，开关设备通常尤其是设置在分支位置上，在这些分支位置上负载电流回路从主电流导线分离开。在此开关设备用于在需要时将所属的负载电流回路与输送电流的主电流导线电气分离。在简化的连接多个并联负载电流回路的含义下，馈入端子在实现为串联组装设备的开关设备中有时包括耦合端子，该耦合端子可以与扩展到多个开关设备之一的输送电流的汇流条接触。来自负载电流回路的电流反馈在这种装置中通常是与开关设备分离地借助单独的开关元件进行的。虽然开关设备通常具有附加的信号端子，在这些信号端子上可以引出关于开关设备的开关状态的信息，但是这些信号端子通常是为具有较小功率的电流设计的，并且既不特定于也不适合于来自负载电流回路的电流反馈。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种电开关设备，该电开关设备能够合理且简单地构成电气设备，尤其是构成配电系统。
该技术问题按照本发明通过权利要求1的特征解决。据此，开关设备在共同的外壳中包括开关装置、馈入端子、负载端子以及反馈端子。
所述开关装置可选择实现为机械的、电子的或机械电子的开关，优选地实现为保护开关，并且一般用于中断馈入端子和负载端子之间的导电连接。馈入端子用于向开关装置馈送电流。在配电系统内，馈入端子用于将开关设备连接到输送电流的主电流导线。该馈入端子为此包括第一耦合触点，该耦合触点用于接触第一(输送电流的)电流汇流条。负载端子用于与电负载回路的输入导线连接。
根据本发明附加设置的反馈端子用于从负载回路导出负载电流到输出电流的主电流导线。该反馈端子一方面包括连接端子，在该连接端子上可以连接(引导负载电流的)负载回路的反馈导线。该反馈端子还包括第二耦合触点，该第二耦合触点构造为接触第二(反馈电流的)电流汇流条。反馈端子的连接端子和耦合触点在外壳内是短路的。在电子机械的(保护)开关中，反馈端子优选与开关设备的所有其它电功能部件和导体都是电绝缘的。在将该开关设备实现为电子(保护)开关时，反馈端子相反优选地还用作开关设备的电子功能部件的接地端子。
将反馈端子集成到开关设备中使得可以通过特别简单的方式由多个相互串联的开关设备来构成配电系统，其中为了实现该配电系统，在开关设备本身之外原则上只需要与耦合触点相对应的电流汇流条，该电流汇流条在该情况下作为输送电流或输出电流的主电流导线工作。电气设备、尤其是配电系统可以通过这种方式用非常少的电路技术部件实现，由此一方面合理而另一方面安装和空间花费都很小。各个开关设备可以不考虑这些但是同样在常规单个连线的范围内使用。开关设备由此在电气设备的范围中能够特别灵活地使用。
开关设备尤其是构造为所谓的串联组装设备。外壳由此在背面上具有成型的支座(Aufrastnut，栓钉)，用于将开关设备设置到支撑轨道上。与该背面相对的外壳面称为(外壳)正面，并且在开关设备安装到位的情况下朝向操作者。支座的成型方向(以及与该支座相对应的支撑轨道)限定了串联方向，沿着该串联方向多个开关设备可以在安装状态下按规定相互串联。与该串联方向垂直的外壳面称为(外壳)端面。其余的两个外壳面相应于开关设备的特定安装位置称为(外壳)上表面或(外壳)底面。
在该开关设备的一个优选实施方式中，至少一个耦合触点、最好是每个耦合触点设置在分别所属的外壳缝隙中，该外壳缝隙在串联方向完全穿过该外壳。如果多个开关设备相互串联，则该外壳缝隙或每个外壳缝隙与其它开关设备的所属外壳缝隙对齐。这使得可以采用构造为模铸件的电流汇流条，该电流汇流条压入到对齐的外壳缝隙中，由此通过外壳防止接触地屏蔽该电流汇流条。
通过优选将至少一个、尤其是每个耦合触点以及必要时将与该耦合触点相对应的外壳缝隙设置到外壳正面上，则可以特别简单地安装电流汇流条，该电流汇流条尤其是还毫无问题地在有限的空间关系下安装在开关柜中。此外，在开关设备安装到开关柜中之后还可以通过将耦合触点设置在外壳正面上以使电流汇流条可见，这使得配置有开关设备的电气设备一目了然。
同样在特别简单和清楚地对开关设备连线的含义下，最好是将负载端子和反馈端子设置在共同的外壳面、尤其是外壳底面上，从而在同一个外壳面上的与开关设备相对应的负载回路的两个导线与开关设备接触。相反，馈入端子在本发明的优选改进中设置在与该外壳面相对的外壳面上，尤其是设置在外壳上表面上。通过这种方式将输送电流的主电流导线和负载回路特别清楚地在空间上区分开来。
按照一种适当的实施方式，馈入端子除了耦合触点之外还包括与该耦合触点并联的连接接头以连接导体。作为导体在此与刚性的电流汇流条相反被称为柔性导线或多股导体。
为了提高操作安全性，所述外壳缝隙或每个外壳缝隙的尺寸符合目的地被设计为使得这些外壳缝隙对手指安全地容纳所属的耦合触点。这使得可以尤其是采用单个连线中的开关设备，也就是不使用电流汇流条，而外壳缝隙不必出于安全原因隐藏。外壳缝隙的对手指安全的实施方式在此尤其是在以下情况下是有利的，即外壳缝隙设置在可以在安装位置下简单接近的外壳正面。
在一种优选改进中，开关设备还包括至少一个信号端子，在该信号端子上可以提取开关信号，该开关信号表明开关装置的开关状态的特征，因此借助该开关信号可以确定开关装置的开关状态。作为开关信号可以输出(有源的)电流或电压信号，该电流或电压信号例如由流过开关装置的电流提供。但在这种情况下，作为开关信号采用弱电流或低电压信号，该弱电流或低电压信号的电功率明显低于负载电流的功率。但是优选地，开关信号通过信号开关的(无源的)开关状态预先给定，该开关状态与开关装置的开关状态耦合。在这种情况下，合适地是设置两个与信号开关连接的信号端子。在开关设备的合适实施方式中，信号端子或至少一个信号端子也包括用于连接信号汇流条的耦合触点，其中该耦合触点又优选地设置在所属的外壳缝隙中，该外壳缝隙在串联方向上完全穿过该外壳。该外壳缝隙优选也构造为对手指安全的，尤其是为了在信号回路上存在有故障的电弧的情况下排除对使用者的伤害危险。为了改善操作友好性，还将信号端子的所述耦合触点或每个耦合触点以及必要时将所属的外壳缝隙也设置在外壳正面上。信号端子与馈入端子、负载端子和反馈端子相反，优选被施加具有更小功率的电流，该电流对人体是没有危险的。
与串联组装设备典型的结构形状一致，外壳优选具有分级的外形，该外形包括比较狭窄的外壳头部和相对的延长的外壳基部(而且由此该外壳基部超过该外壳头部)。外壳头部在此形成正面的外壳片段，而外壳基部形成背面的外壳片段。在本发明所述开关设备的改进中，这里最好是馈入端子和反馈端子被设置在外壳基部中，而负载端子设置在外壳头部中。由此可以在比较狭窄的空间内简单地对开关设备布线。尤其是通过这种方式在安装状态下与馈入端子和反馈端子相对应的电流汇流条被“安放”在外壳基部，而不会阻止导体连接到开关设备的端子。
附图说明
下面借助附图详细解释本发明的实施例。
图1以透视图示出具有馈入端子、负载端子、反馈端子以及两个信号端子的单个开关设备，
图2以示意图示出根据图1的开关设备的电路技术结构，
图3以根据图1的图示出根据图1的4个相互串联的开关设备以及没有信号端子的另一个开关设备，
图4以根据图1的图示出根据图1的5个相互串联的开关设备，这些开关设备的馈入端子和反馈端子分别通过电流汇流条并联，而其信号端子通过信号汇流条串联，以及
图5以根据图1的图示出5个相互串联的开关设备，这些开关设备的馈入端子和反馈端子分别通过电流汇流条并联，其中在这种情况下开关设备的信号端子通过信号汇流条并联。
所有附图中相互对应的部件始终具有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中首先从外部的视图显示的开关设备1包括由绝缘材料制成的外壳2。开关设备1构成为串联组装设备，并具有对于这样的设备典型的、分级的外壳形状，具有外壳头部3和相对的、两侧延长的外壳基部4。外壳基部4在此形成与外壳背面5紧邻的外壳片段，而外壳头部3形成与外壳正面6紧邻的外壳片段。
开关设备1是为一种所定义的组装状态设计的，在该组装状态下外壳2的外壳背面5朝向开关柜的背板，而外壳正面6在组装位置下在朝向开关柜观察的情况下朝向操作者。为了安装，开关设备1在外壳背面5上具有栓钉7，利用该栓钉开关设备1可以弹开到(在图中以点状方式示出的)支撑轨道8上。
支撑轨道8的中心轴线以及与该支撑轨道相对应的栓钉7定义了串联方向9，沿着该串联方向多个开关设备1如图3至5所示那样可以通过弹开到支撑轨道8上相互对准地串联。
外壳2的与串联方向9垂直的侧面称为外壳端面10。与外壳端面10、外壳正面6和外壳背面5垂直的外壳面相应于开关设备1的特定组装状态而被称为外壳上表面11或称为外壳底面12。
为了输送电流，开关设备1包括馈入端子13，该馈入端子设置在外壳上表面11的区域中。馈入端子13包括构成为螺丝接头的连接接头14，用于输送电流的柔性连接导体或多股导体可以连接到该连接接头。馈入端子13此外包括与连接接头14并联的耦合触点15，该耦合触点可以与电流汇流条16(图4和图5)接触。耦合触点15在此设置在外壳缝隙17内，该外壳缝隙朝着外壳正面6开口，而且该外壳缝隙在串联方向9上延伸到整个外壳宽度，由此还朝着外壳端面10开口。外壳缝隙17的尺寸在此被确定为使得电流汇流条16可以恰好匹配地压在在外壳缝隙17中。
开关设备1还包括负载输出端18，利用所属的输入导线18c(图2，4)可以将包含负载18a(图2，4)的负载回路(或耗电器回路)18b(图2，4)连接到该负载输出端。负载输出端18为了连接输入导线18c包括可以从外壳底面12接近的连接接头19，该连接接头19同样构成为螺丝接头。
在外壳2的内部，馈入端子13和负载端子18通过(在图2中详细示出的)开关装置20相互连接。在示出的实施例中，开关装置20具有保护开关功能，为此该开关装置20构成为将在馈入端子13和负载端子18之间形成的电流路径在过电流的情况下分离。开关装置20为此包括开关触点21以及过电流触发器22。开关触点21与过电流触发器通过开关锁形式的开关机构23耦合，从而过电流触发器22在存在过电流的情况下通过开关机构23断开开关触点21。过电流触发器22在此尤其是根据常见技术基于磁的、热的和/或气动的作用原理。
开关机构23本身与手动操作元件24耦合，在此该手动操作元件为滑动杆或摇杆的形状。手动操作元件24在外壳正面6上可从外部接近，并且可以通过开关机构23手动和可逆地断开和闭合开关触点21。
开关装置20以及与该开关装置相对应的开关触点21、过电流触发器22、开关机构23以及手动操作元件24也可以被电子开关元件代替。此外，在该开关设备1中集成信号回路25。该信号回路25包括两个信号触点26和27以及中间连接的信号开关28。每个信号触点26和27在此分别包括螺丝接头形式的连接接头29和30，以及分别并联的耦合触点31和32。连接接头29和30在此为了连接导体可以从外壳上表面11接近(从而在根据图1的图中从连接接头29和30只能看见用于接头螺丝的螺口)。耦合触点31和32设置在(分别与耦合触点31、32相对应的)外壳缝隙33、34中，其中每个外壳缝隙33、34也在串联方向9上延伸到整个外壳宽度上。每个外壳缝隙33和34用于容纳信号汇流条35、35’(如在图4和图5中所示)。
除了所描述的端子13、18、26和27之外，开关设备1包括反馈端子36，该反馈端子用于连接负载回路18b的反馈导线36a(图2、4)。反馈端子36为此包括仍然构成为螺丝接头的连接接头37，该连接接头可从外壳底面12接近。反馈端子36此外还包括在外壳内部与连接接头37连接的耦合触点38。耦合触点38设置在靠近外壳底面12的外壳缝隙39中，该外壳缝隙39又在串联方向9上延伸到整个外壳宽度上，并且该外壳缝隙39为了容纳与耦合触点38相对应的电流汇流条40(图4和图5)而朝向外壳正面6开口。
总之，如图1所示，馈入端子13和反馈端子36设置在外壳基部4，负载端子18以及信号端子26、27设置在外壳头部3中，这使得可以一目了然且用户友好地对开关设备1连线。
图3示出上述类型的多个相互串联的开关设备1以及相对来说更为简单的开关设备1’，其中省去了信号回路25以及相应所属的信号端子26和27。经过修改的开关设备1’尤其还可以用作(比较廉价的)连接模块，以用于在配电系统的范围内接触一系列开关设备1。
在这种如图4和图5所示的配电系统的范围内，相互串联的开关设备1(或1’)的馈入端子13并联，其中电流汇流条16压制在开关设备1(或1’)的对齐的外壳缝隙17中，从而与耦合触点15接触。电流汇流条16在此就它们的长度来说被确定为使得电流汇流条延伸到所有集成到配电系统中的开关设备1(或1’)的总宽度。由此并联的开关设备1(或1’)与外部电压源的连接在此通过任意开关设备1(或1’)经由其连接接头14的常规连线进行。
同样，相互串联的开关设备1(或1’)的反馈端子36通过将电流汇流条40压制到外壳缝隙39中而相互并联，其中电流汇流条40或者连接接头37与反馈电位连接，尤其是接地。在配电系统的范围内，为每个开关设备1(或1’)优选分配一个负载回路18b。在图4中示出负载回路18b的实例性的与一个开关设备1的连接。可选地，如上所述设置另一个开关设备1(或1’)，该另一个开关设备只用于将电流汇流条16和40与外部电压源连接或者接地，并且由此不为该另一个开关设备分配自己的负载回路。各个负载回路18b连接分别所属的开关设备1(或1’)，其中相应负载回路18b的输入导线18c与开关设备1(或1’)的负载端子18连接，并且负载回路18b的反馈导线36a与开关设备1(或1’)的连接接头37连接。
通过信号端子26或27的耦合触点31或32与电流汇流条35或35’的不同连接可以通过不同的方式将相互串联的开关设备1的信号回路25相互连接。图4相关地示出由5个开关设备1组成的配电系统的配置，其中开关设备1的信号回路25相互连接成串联电路。图5示出配电系统的替代配置，其中信号回路25并联连接。此外信号回路25的并联电路和串联电路的任何组合都是可行的。此外，一个或多个信号回路25还可以通过连接接头29和30单独连线。
附图标记列表
1、1’开关设备
2外壳
3外壳头部
4外壳基部
5外壳背面
6外壳正面
7栓钉
8支撑轨道
9串联方向
10外壳端面
11外壳上表面
12外壳底面
13馈入端子
14连接接头
15耦合触点
16电流汇流条
17外壳缝隙
18负载端子
18a负载
18b负载回路
18c输入导线
19连接接头
20开关装置
21开关触点
22过电流触发器
23开关机构
24手动操作元件
25信号回路
26信号端子
27信号端子
28信号开关
29连接接头
30连接接头
31耦合触点
32耦合触点
33外壳缝隙
34外壳缝隙
35、35’信号汇流条
36反馈端子
36a反馈导线
37连接接头
38耦合触点
39外壳缝隙
40电流汇流条
Claims (14)
1.一种电开关设备(1，1’)，具有外壳(2)以及容纳在该外壳内的以下部件：
-用于中断回路的开关装置(20)，
-用于将负载电流馈送给开关装置(20)的馈入端子(13)，该馈入端子包括用于接触电流汇流条(16)的第一耦合触点(15)，
-用于使负载回路(18b)的输入导线(18c)与开关装置(20)相接触的负载端子(18)，以及
-反馈端子(36)，该反馈端子包括用于接触负载回路(18b)的反馈导线(36a)的连接接头(37)，以及与连接接头(37)在外壳内部连接的第二耦合触点(38)，用于接触第二电流汇流条(40)，
所述电开关设备被构造为串联组装设备，
所述外壳具有背面、正面、两个相对的端面、上表面和底面，
第一耦合触点和第二耦合触点被设置在外壳壁中，从而能够借助于相应的电流汇流条从外壳的外部接触所述耦合触点。
2.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，
至少一个耦合触点(15，38)被设置在所属的外壳缝隙(17，39)中，该外壳缝隙在串联方向(9)上完全穿过该外壳(2)。
3.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，
至少一个耦合触点(15，38)被设置在外壳正面(6)上。
4.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，负载端子(18)和反馈端子(36)被设置在共同的外壳面(12)上。
5.根据权利要求4所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，馈入端子(13)在一侧、而反馈端子(36)和负载端子(18)在另一侧被设置在彼此相对的外壳面(11，12)上。
6.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，馈入端子(13)包括与第一耦合触点(15)并联的连接接头(14)以连接导体。
7.根据权利要求2所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，所述外壳缝隙或每个外壳缝隙(17，39)的尺寸被设计为使得这些外壳缝隙对手指安全地容纳所属的耦合触点(15，38)。
8.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，
还包括至少一个信号端子(26，27)，在该信号端子上能提取开关信号，该开关信号表明开关装置(20)的开关状态的特征。
9.根据权利要求8所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，信号端子(26，27)包括用于连接信号汇流条(35，35’)的耦合触点(31，32)。
10.根据权利要求9所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，信号端子(26，27)的耦合触点(31，32)被设置在所属的外壳缝隙(33，34)中，该外壳缝隙在串联方向(9)上完全穿过该外壳(2)。
11.根据权利要求9所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，信号端子(26，27)的所述耦合触点(31，32)被设置在外壳正面(6)上。
12.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，外壳(2)具有分级的外形，该外形包括紧邻外壳正面(6)的外壳头部(3)和紧邻外壳背面(5)的超出外壳头部(3)的外壳基部(4)，其中馈入端子(13)和反馈端子(36)被设置在外壳基部(4)中，而负载端子(18)被设置在外壳头部(3)中。
13.根据权利要求1所述的电开关设备(1，1’)，其特征在于，该电开关设备是串联组装设备形式的电开关设备。
14.一种配电系统，在该配电系统中至少两个根据权利要求1至13中任一项所述的电开关设备(1，1’)在串联方向(9)上相互串联，馈入端子(13)的耦合触点(15)借助第一电流汇流条(16)被短路，并且反馈端子(36)的耦合触点(38)借助第二电流汇流条(40)被短路，其中在每个电开关设备(1，1’)的负载端子(18)上分别连接与该电开关设备(1，1’)相对应的负载回路(18b)的输入导线(18c)，而且在该电开关设备(1，1’)的反馈端子(36)的连接接头(37)上分别连接相应负载回路(18b)的反馈导线(36a)，所述电开关设备被构造为串联组装设备，所述外壳具有背面、正面、两个相对的端面、上表面和底面，第一耦合触点和第二耦合触点被设置在外壳壁中，从而能够借助于相应的电流汇流条从外壳的外部接触所述耦合触点。
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