CN102986105A - 用于保护开关的电子过电流断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保护开关的电子过电流断路器，具有变流器（11），该变流器的初级侧分别与待接通的相电流（I1，I2，I3）中的一个联接及其初级侧分别通过整流装置（12）与负载电阻（13）相连接，具有带有测量输入端（41…43）和信号输出端（60）的微控制器（15），所述测量输入端分别与负载电阻（13）中的一个操作连接，所述信号输出端与电磁执行元件（16）操作连接，具有第一调节机构（S1），用于选择适当的额定电流值，该机构与微控制器（15）的至少一个调节输入端（50…53）连接，其中，可在最小额定电流值与最大额定电流值之间的范围内选择额定电流值，具有第二调节机构（S2），用于选择适当的迟滞程度，该机构与微控制器（15）的至少一个调节输入端（50…53）连接。本发明的特征在于，第二调节机构（S2）附加地设有测试位置并且借助测试位置的选择在微控制器（15）中呈现低于最小额定电流值的固定的测试电流值和固定的测试延迟时间，当相电流（I1，I2，I3）中的至少一个超过延迟时间的大小和时间时，在断路信号输出端（60）上产生一个断路信号（SA）。

Description

用于保护开关的电子过电流断路器

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分特征的用于保护开关、尤其是用于电机保护开关的电子过电流断路器。

背景技术

由文件DE 10 2006 011 713 A1公开了一种根据所述类型的用于电机保护开关的电子过电流断路器。该过电流断路器具有变流器的初级侧，用于每个待接通及待保护的电流相位，它的次级侧通过整流装置与负载电阻连接。在变流器的不饱和状态中，负载电压与相电流成比例。负载电压通过平滑电路到达微控制器。此外，两个多级调节开关的输出被施加在微控制器上。借助第一调节开关可选择适合用于与该保护开关连接的负载的额定电流值。借助第二调节开关可选择用于断路保护开关的迟滞程度

也就是说借助该第二调节开关的延迟程度，当相电流的至少一个持续地超过所选择的额定电流值时，应根据被调节的额定电流值的超过断开与保护开关连接的负载。断开进行得越快，则调节的额定电流值被超过得越大。根据所选择的调节，在微控制器中激活一个相应的过电流断路特征曲线。在出现过电流时，也就是说通过调节的额定电流值的超过对于所选择的相应迟滞程度和所测量的过电流的延迟时间，在微控制器的输出端上输出一个断路信号，该信号在放大后被输入电磁执行元件，该执行元件相应地断路保护开关的开关机械装置以进行断开。在短路形式的过电流出现时，通过相应的负载电压经由阈值电路将信号提供给微控制器，以造成快速断路。此外，从整流器电路的输出端为断路单元的有效电子部件进行电压馈电。

由文件DE 102 09 068 C1公开了一种用于这类电子过电流断路器的检验装置。该检验装置包含一个相应于保护开关的、校准及检验电流值及同时借助保护开关加载检测量的检验单元。此外，设有用于检测和信号化过电流断路器的监控单元。此外，过电流断路器的目前加载相同检验电流的变流器的次级侧必须部分地与过电流断路器的求值部件分开及相反与检验装置的检验单元相连接。为此，可在保护开关的使用地点检验，电子断路的作用链是否起作用及断路是否在允许的公差内进行。

通常仅仅要求得到这样的结论，即，在保护开关的使用地点上是否电子过电流断路器在整个作用链上起作用，而无需以巨大耗费用于检测装置、负载断路和保护开关的相端子的串联电路以及变流器输出端的旁接，来获取有关保持容差限值的定量的结论。

发明内容

因此，本发明作为任务基于一个测试装置，该测试装置以时间和材料的低耗费允许测试电子过电流断路器的作用链。

基于开头所述类型的电子过电流断路器，该任务根据本发明通过独立权利要求的特征来解决，同时从从属权利要求中可得出本发明有利的扩展构型。

借助根据本发明的过电流断路器，通常通过用于选择额定电流值的第一调节机构和用于选择迟滞程度的第二调节机构，在微控制器中激活以软件方式构成或保存的相应的过电流断路特征曲线。在借助于变流器检测的相电流的至少一个在大小和时间方面超过该断路特征曲线时，在微控制器的断路输出端上出现一个断路信号，由此激活了电磁执行元件。根据本发明，第二调节机构附加地设有一个测试位置。在该测试位置上，在微控制器中生效一个以软件方式构成或保存的测试电流值和一个以软件方式构成或保存的测试延迟时间。测试电流值与借助第一调节机构选择的额定电流值无关地、被小于最小额定电流值地确定。如果相电流中的至少一个超过至少用于该确定的测试延迟时间的测试电流值，则在断路信号输出端上产生该断路信号并且电磁执行元件被激活。

因此在测试位置中，从借助变流器的电流获取直到借助电磁执行元件激活断路的整个作用链被进行了有效性的测试。为了测试根据本发明的过电流断路器的过电流断路功能，不需要昂贵的检验装置。为了测试也不需要在装配有根据本发明的过电流断路器的保护开关上进行预先准备的连接及布线工作，使得它的相端子首先被与馈电源和负载分开及随后串联地加载检验电流源。此外，也不需要其它措施，使得变流器的次级侧部分地与其余过电流断路器电分开及与检验单元连接。测试也可在没有外部检验手段及没有附加工作措施的情况下直接在使用地点上及在装配有根据本发明的过电流断路器的保护开关的使用状态中进行。

为最小额定电流值的大约80%的测试电流值已被证明是符合目的的。

有利的是用于测试延迟时间的值大于这样一个时间，在该时间中形成用于无差错地正常运转电子过电流断路器的电子部件的、由变流器提供的电压馈电。为此，大约为500ms的测试延迟时间值已被证明是符合目的的。

为了节省空间，当第一和第二调节机构被逻辑上彼此连接及可交替问询时是有利的。

附图说明

本发明的扩展细节和优点可由下述根据附图详细说明的实施例中得出。示出了：

图1：根据本发明的电子过电流断路器的前视图；

图2：根据图1的过电流断路器的简化方框电路图；

图3：根据图2的过电流断路器的详细布置。

具体实施方式

根据图1的电子过电流断路器1被设置用于附装在一个未示出的电机保护开关上。过电流断路器1的壳体3被以公知的方式装配有用于附装到电机保护开关上的固定和止动机构。用参考标记5和6表示两个电触点，通过这些电触点，电磁执行元件可经由壳体3由电机保护开关供电。在壳体3上可从前面使用第一调节机构S 1和第二调节机构S2。对于每个调节机构S1和S2，都可看到一个带有所属的刻度的、可借助螺丝刀形式的辅助机构操作的旋转元件7或8。借助第一调节机构S 1可选择十六个等级中的额定电流值，在该实施例中从8A的最小额定电流值直到32A的最大额定电流值。借助第二调节机构S2，可选择多个等级的迟滞程度或者测试位置（TEST TRIP）。额定电流值和迟滞程度的选择共同确定了过电流断路器1的断路特性。

图2示出了过电流断路器1的原理电路布置。图2中的示图被如下地简化，使得没有示出对于本发明不重要的通常公知的电路部分、例如在短路形式的相电流时用于快速断开或者用于产生所谓的热记忆的电路部分。每一个变流器11的初级侧与从电机保护开关引出的三个相电流I1，I2，I3相联接。变流器11的次级侧电流通过相应的一个整流装置12到达相应的一个负载电阻13。在变流器11的不饱和状态中，负载电阻13上的电压与相电流I1，I2，I3成比例。负载电压通过平滑电路14到达微控制器15的测量输入端41至43。此外，调节机构S1和S2的输出端被输入至微控制器15。根据借助第一调节机构S 1所选择的用于额定电流值的调节以及借助第二调节机构S2所选择的用于断路迟滞程度的调节，在微控制器15中产生一个预定的过电流断路特征曲线。如果相电流I1，I2，I3中至少一个在其大小和持续时间方面超过该断路特征曲线，则在微控制器15的信号输出端60产生一个断路信号SA。断路信号SA通过晶体管开关V1激活电磁执行元件16。执行元件16通过延伸穿过壳体3（图1）的接口，操作与该断路器1连接的电机保护开关的开关机械装置，使得相电流I1，I2，I3中断。对执行元件16的供电如已经在图1中说明的那样、通过触点5和6进行。此外，一个电源17与整流装置12连接，该电源为过电流断路器1的电子电路供给电源电压V_cc。

如果借助第二调节机构S2选择了测试位置，则在微控制器15中产生一个大小为最小额定电流值的80%的测试电流值。例如，测试电流值为0.8x8A=6.4A，更确切地说测试电流值与第一调节机构S1的位置无关。此外，通过测试位置在微控制器15中产生一个0.5s的测试延迟时间。如果在测试位置中通过接通与断路器连接的电机保护开关而接通了相电流I1，I2，I3，则这些相电流通过变流器11、整流装置12、负载电阻13、平滑电路14和微控制器15的作用链来检测和测量。通常检测和测量到的相电流I1，I2，I3为最小额定电流值的至少80%（例如6.4A或更大）。在0.5s的测试延迟时间到期之后从接通相电流I1，I2和I3开始，从微控制器15在信号输出端60输出一个断路信号SA，从而激活执行元件16及断开电机保护开关。对从变流器11直到执行元件16的整个作用链的功能测试由此可顺利地进行。通过断路延迟的0.5s的测试延迟时间，确保了电源电压Vcc已经被有效地提供，使得在这方面确保电子过电流断路器1可靠地工作。

在图3中示出了第一和第二调节机构S 1和S2的节省空间的构型。第一调节机构S1由一个双控16位开关（十六进制编码开关）及第二调节机构S2由一个10位双控开关（十进制编码开关）构成。两个调节机构S1，S2分别具有一个输入端及分别具有四个双控分级输出端。两个调节机构S1，S2各自等值的输出通过二极管对V1，V2，V4和V8和连接至电源电压Vcc的连接电阻R1、R2、R4和R8逻辑或（OR）地连接并且输入到微控制器15的调节输入端50至53上。微控制器15将一个持续地在高和低之间交替的问询信号SHL直接输出到第一调节机构S1的输入端上及通过一个包含开关晶体管V2的阴极（Negationsstufe）间接地输出到第二调节机构S2上。由此，交替地在问询信号SHL的变换中激活第一和第二调节机构S1或S2的双输出端及被微型计算机16通过调节输入端50至53问询。

参考标号表

1    过电流断路器

3    壳体

5,6  用于执行元件的触点

11   变流器

12   整流装置

13   负载电阻

14   平滑电路

15   微控制器

16   执行元件

17   电源

41…43    测量输入端

50…53    调节输入端

60        调节输出端

I1，I2，I3 相电流

R1，R2，R4，R8 连接电阻

SA      断路信号

S1，S2  调节机构

Vcc     电源电压

V1，V2，V3，V4  二极管对

V1    晶体管开关

V2    开关晶体管

Claims (5)

1.用于保护开关的电子过电流断路器，包含

-变流器（11），它的初级侧分别与待接通的相电流（I1，I2，I3）联接及它的初级侧分别通过整流装置（12）与负载电阻（13）连接，

-微控制器（15），具有测量输入端（41…43），这些测量输入端与相应的负载电阻（13）操作连接，并且具有信号输出端（60），该输出端与电磁执行元件（16）操作连接，

-第一调节机构（S1），用于选择适合的额定电流值，所述第一调节机构与微控制器（15）的至少一个调节输入端（50…53）连接，其中，该额定电流值能够在最小额定电流值与最大额定电流值之间的范围内选择，

-第二调节机构（S2），用于选择适合的迟滞程度，所述第二调节机构与微控制器（15）的至少一个调节输入端（50…53）连接，

-与整流装置（12）连接的电压馈电机构（17），用于为包括微控制器（15）的电子部件供电，

-其中，根据所选择的第一和第二调节机构（S1，S2）的调节，在微控制器（15）中显现一个预定的过电流断路特征曲线，在至少一个相电流（I1，I2，I3）在大小和时间方面超过该特征曲线时，则在断路信号输出端（60）上产生用于激活执行元件（16）的断路信号（SA），用于断开可与过电流断路器（1）连接的保护开关，

其特征在于，

-第二调节机构（S2）附加地设有一个测试位置及

-通过选择该测试位置，在微控制器（15）中显现一个低于最小额定电流值的固定的测试电流值和一个固定的测试延迟时间，在延迟时间被至少一个相电流（I1，I2，I3）在大小和时间上超过时在断路输出端（60）上产生断路信号（SA）。

2.根据权利要求1所述的电子过电流断路器，其特征在于，测试电流值为最小额定电流值的大约80%。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电子过电流断路器，其特征在于，测试延迟时间被确定为大于用于建立足够的用于电子部件的电源电压（Vcc）的时间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子过电流断路器，其特征在于，测试延迟时间为大约500ms。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电子过电流断路器，其特征在于，第一和第二调节机构（S1，S2）逻辑上彼此结合及可被交替地问询。

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