CN103997016A - 一种断路装置 - Google Patents

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马丁·斯瑞伍
阿克塞尔·法比奥
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Phoenix Electric Manufacturing Co
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Phoenix Electric Manufacturing Co
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Abstract

本发明涉及一种用于过压保护装置的断路装置,所述断路装置与所述过压保护装置串联地运行，所述断路装置具有一个第一电流回路与第二电流回路并联连接的并联电路，其中，所述第一电流回路具有电压开关的过压保护元件，所述第二电流回路具有至少一个由形状记忆合金制造的导体部分，所述断路装置还具有一个第一开关，所述第一开关与所述并联电路和所述过压保护装置串联连接；其中，所述开关通过所述由形状记忆合金制造的导体部分实现开关动作；所述第二电流电路与所述第一电流电路具有不同的低通特性。

Description

一种断路装置
技术领域
本发明涉及一种断路装置，是用于过压保护装置的断路装置。
背景技术
由现有技术已知多种过压保护装置。
在使用这些过压保护装置中的大问题是在过压事件之后经常出现后续电流。
该后续电流通常导致过压保护装置的高损耗功率。在此出现剧烈的发热，该发热导致过压保护装置的不可逆转的损坏或破坏并且因此不仅仅是对于过压保护装置的危险而且也是对于环境的危险。
除此之外，经常为了快速导出过压事件必须观察过压保护装置的小的阻抗。如果现在出现后续电流，那么低阻抗是对于线路功能的危险，因为低阻抗在实际中表示短路。该短路可以导致线路功能的持续的损坏或破坏。
该问题在不同的过压保护装置中出现。然而这特别是出现在使用火花放电装置或填充气体的过压导出装置中并且特别是在直流电压系统中。
发明内容
作为本发明的目的在于提供一种断路装置，是用于过压保护装置的断路装置，其提供过压保护装置的安全断开。
按照本发明，一种断路装置，是一种用于过压保护装置的断路装置，所述断路装置与所述过压保护装置串联地运行，所述断路装置具有一个第一电流回路与第二电流回路并联连接的并联电路，其中，所述第一电流回路具有电压开关的过压保护元件，所述第二电流回路具有至少一个由形状记忆合金制造的导体部分，此外所述断路装置具有一个第一开关，所述第一开关与所述并联电路和所述过压保护装置串联连接，其中，所述开关通过所述由形状记忆合金制造的导体部分实现开关动作；所述第二电流电路与所述第一电流电路具有不同的低通特性。
进一步，所述过压保护装置具有压敏电阻和/或火花放电装置。
进一步，所述装置还具有阻抗，所述阻抗与所述第一开关并联连接；所述装置还具有第二开关，所述第二开关与所述第一开关和阻抗的并联电路串联连接并与所述过压保护装置串联连接，其中，所述阻抗（Z）的发热驱动所述第二开关动作。
进一步，所述阻抗具有正热电阻特性曲线。
附图说明
以下参照所附附图根据优选的实施方式进一步阐述本发明。
其中：
图1示出了与过压保护装置使用的本发明的第一实施方式的概
览图；以及
图2示出了与过压保护装置使用的本发明的第二实施方式的概
览图。
附图标记：AT可逆断路装置、过压保护装置、SK1第一电流回路、SK2第二电流回路、Z阻抗、FGL形状记忆合金、S1第一开关、S1第二开关、X可变电阻元件、L1导体、PE保护导体、W1、W2作用方向、GDT电压开关的过压保护元件、θ热连接。
具体实施方式
图1和2各示出与过压保护装置使用的本发明的示例性的实施方式的概览图。倘若没有在以下明确地指明附图，但附图应该是涉及所有实施方案。
图中虚线框示出了一种用于过压保护装置的断路装置RAT。
该断路装置RAT与过压保护装置串联地运行。该串联电路在导体L1与保护导体PE之间跨接。
断路装置AT具有第一电流回路SK1与第二电流回路SK2并联连接的并联电路。
在左边椭圆中示出的第一电流回路SK1具有电压开关的过压保护元件GDT。在右边椭圆中示出的第二电流回路SK2具有至少一个由形状记忆合金FGL制造的导体部分。在本发明的实施形式中各个电流回路SK1、SK2也可以具有另外的元件。第一开关S1与前述的并联电路以及过压保护装置串联连接。开关S1通过由形状记忆合金FGL制造的导体部分实现开关动作。
由形状记忆合金FGL制造的导体部分可以例如作为寄生元件和/或作为离散元件具有复合阻抗。
在此出现期望的情况，即第二电流电路与第一电流电路具有不同的低通特性。
过压事件与后续电流通常具有不同的高频特性。通过电流电路的选择的特征，因此过压事件首先流过第一电流回路SK1，而第二电流回路SK2由于高频特性通常仅仅有非常小的电流流过。
随后对于过压事件出现后继电流。该后继电流可以是例如损坏过压保护装置例如压敏电阻MOV的漏电流或者进一步导通的火花放电装置GDT。
后续电流相比于过压事件具有低频特性。基于第二电流回路SK2的低通特性后续电流的一部分也可以流过第二电流回路SK2。该部分通过由形状记忆合金FGL制造的导体部分引导。由此该导体部分FGL也发热。
在该导体部分FGL的变热的影响下该导体部分发生变化。根据形状记忆合金FGL的实施方式，该形状记忆合金具有单向记忆效果或双向记忆效果。如果现在出现发热，那么导体部分FGL改变其外部形状并且作用于第一开关S1并且将其打开。由此相应的部分以及随后过压保护装置由后续电流通过导体部分的在时间上延迟的发热断开。这在图1和2中通过作用方向W1示出。
通过形状记忆合金以及具有另外的可变电阻元件X的相应设计可以适合地在毫秒至秒的范围中调节通过形状记忆合金的发热引起开关S1的开关需要的时间。
通过低通特性阻止了过压事件导致开关S1的触发。
借助于前述的断路装置AT能够可改型地提供安全的断路装置。
该断路装置AT对于后续电流和导出电流具有不同的电流路径。导出电流通过第一电流回路SK1和开关S1和过压保护装置导出，而后续电流——至少在短的振荡事件之后——也通过第二电流回路SK2和过压保护装置导出。
不限于此地，过压保护装置可以具有压敏电阻MOV和/或火花放电装置GDT。
特别是在直流应用中以及在大电流应用中借助于开关的断开是有问题的。
通过采用减小电流和/或限制电流的元件Z可以如在图2中示出的那样相对于该问题起作用。
如在图2中示出的那样，可以附加地设有一个与开关S1并联的表示为阻抗Z的元件并且随后另一开关S2。
在该导体部分FGL的发热作用下该导体部分FGL变化。如果现在出现发热，那么导体部分FGL改变其外部形状并且作用于第一开关S1并且将其打开。
由此在图2中断开相应的部分。这在图2中通过作用方向W1表示。
由此中断到阻抗Z的并联短路路径并且另外的后续电流必须流过阻抗Z。与之不同地过压事件通过短路在旁边引导通过开关S2。
阻抗Z具有阻性元件，其一方面导致后续电流的减小而另一方面导致功耗并继而阻抗Z的发热。
对于阻抗Z完全一般地考虑不同的感性、容性和阻性元件的共同连接。
特别是在此提出，使用具有正热电阻特性曲线的阻性元件，例如PTC电阻（正温度系数）。
可变阻抗Z例如在静止状态下首先位于在低阻抗状态下。如果现在出现后续电流，那么阻抗增大。通过阻抗增大限制通过导体部分FGL的电流并且因此保护该导体部分FGL免于损坏。此外借助于热连接θ的发热导致开关S2的热触发。
也就是说在第二实施方式中首先区分过压事件与后续电流并且在后续电流之后有目的地减小和/或限制该后续电流并且随后最终将其关断。
由此可以使用更小开关功率的开关元件并且再者也可以确保直流应用以及大电流应用的关断。
由于电流的消失可以在作用机制的适合的设计中将开关S1或S2又恢复到原始位置。
例如可以设定，由形状记忆合金组成的导体部分使得开关S1又回到其原始状态。因此过压保护装置又激活并且可以保护免于重新的过压事件。
例如开关S1在一个相应的实施方式中具有第二作用方向W2，该实施方式在足够减小电流之后又例如借助于回复力（例如弹簧）闭合开关S1。因此对于过压的保护路径又是激活的。
例如开关S2可以在图2的实施方式中可逆地或不可逆地设计。因此虽然可以例如在出现后续电流时断开该后续电流，但是排除了另外的应用，例如由于猜测的持久的损坏。另一方面该开关也可以可逆地是可开关的并且例如在取消发热时又回复到其原始状态。
在按照附图的实施方式中两个电流回路SK1和SK2电耦合。但是容易地也可以设有电流回路的其他设置。特别是两个电流回路SK1和SK2也可以感性地耦合。
此外也可以设定，过压保护装置的发热可以附加地有助于由形状记忆合金FGL组成的导体部分的发热。
容易地也可以提供按照本发明的断路装置RAT连同过压保护装置作为结构单元。
借助于具有形状记忆合金FGL的导体部分有利地在一个元件中起到防错识别作用和开关作用于一体。
此外形状记忆合金的应用允许不同作用方向的实现，特别是沿作用方向W1打开开关S1以及在冷却时例如也借助于回复力例如弹簧沿作用方向W2随后闭合该开关。

Claims (4)

1.一种断路装置，是用于过压保护装置的断路装置,所述断路装置（AT）与所述过压保护装置串联地运行，其特征在于，所述断路装置具有：一个第一电流回路（SK1）与第二电流回路（SK2）并联连接的并联电路，其中，所述第一电流回路（SK1）具有电压开关的过压保护元件（GDT），所述第二电流回路具有至少一个由形状记忆合金（FGL）制造的导体部分；以及一个第一开关（S1），所述第一开关与所述并联电路和所述过压保护装置串联连接；其中，所述开关通过所述由形状记忆合金（FGL）制造的导体部分实现开关动作；所述第二电流回路与所述第一电流回路具有不同低通特性。
2.根据权利要求1所述的断路装置，其特征在于，所述过压保护装置具有压敏电阻（MOV）和/或火花放电装置（GDT）。
3.根据权利要求1或2所述的断路装置，其特征在于，所述装置还具有阻抗（Z），所述阻抗（Z）与所述第一开关（S1）并联连接；所述装置还具有第二开关（S2），所述第二开关（S2）与所述第一开关（S1）和阻抗（Z）的并联电路串联连接并与所述过压保护装置串联连接，其中，所述阻抗（Z）的发热驱动所述第二开关（S2）动作。
4.根据权利要求3所述的断路装置，其特征在于，所述阻抗（Z）具有正热电阻特性曲线。
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