CN103997025A - 一种可逆断路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于过压保护装置的可逆断路装置。该可逆断路装置可以与所述过压保护装置串联地运行并且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阻抗电阻，而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。此外该可逆的断路装置具有一个开关，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可逆地实现开关动作，所述导体部分的开关过程由通过所述导体部分的电流触发，从而在所述导体部分发热时可以可逆地断开所述过压保护装置。

Description

一种可逆断路装置
技术领域
本发明涉及一种可逆的断路装置，是用于过压保护装置的可逆断路装置。
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出现故障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，为了快速响应过压事件，过压保护装置的阻抗会迅速变小，因为低阻抗在实际中表示短路。如果现在出现后续电流，那么低阻抗将是对于驱动功能的危险，该短路可以导致电路功能的持续损坏或破坏。
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电火花放电装置或填充气体的过压保护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，提供一种可逆的断路装置，是用于过压保护装置的可逆断路装置，用以提供过压保护装置的安全的断开。
按照本发明，该目的通过一种用于过压保护装置的可逆断路装置实现。
一种可逆断路装置，是用于过压保护装置的可逆断路装置,所述可逆断路装置与所述过压保护装置串联运行，所述可逆断路装置包括：
一个由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阻抗电阻，所述第二电流回路具有至少一个由记忆合金制造的导体部分；以及一个开关，所述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记忆合金制造的导体部分可逆地实现开关动作；所述导体部分的开关过程由通过所述导体部分的电流触发，从而在所述导体部分加热时可以可逆地断开所述过压保护装置。
进一步，所述第二电流回路（SK2）具有第一可变电阻（X1），其中，所述第一可变电阻是复合型电阻，所述复合型电阻的感抗部分由寄生的或集中的电感形成，所述复合型电阻的阻抗部分由非线性电阻元件形成。
进一步，所述第二电路具有第一可变电阻，所述第一可变电阻是温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
进一步，所述第一可变电阻是正温度系数的温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
进一步，与由所述开关和所述并联电路组成的串联电路并联地设有第二可变电阻，所述第二可变电阻是温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
进一步，所述第二可变电阻是正温度系数的温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
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，所述第二电流回路与所述第一电流回路是电流互补的电耦合电路或电感互补的电感耦合电路。
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不同实施形式的概览图；以及
图2a和2b示出了按照本发明的不同实施形式的方面。
附图标记：RAT断路装置，过压保护装置，SK1第一电流回路，SK2第二电流回路，Z1阻抗电阻，FGL导体部分形状记忆合金，S1开关，X1复合电阻，L1导体，PE保护导体，W1、W2作用方向。
具体实施方式
图1示出了与过压保护装置使用的本发明的不同实施方式的概览图。
在此作为虚线框示出了一种用于过压保护装置的可逆的断路装置RAT。
该可逆的断路装置RAT与过压保护装置串联地运行。该串联电路在两个示例地示出的导体L1与保护导体PE之间连接。
可逆的断路装置RAT具有第一电流回路SK1与第二电流回路SK2的并联电路。
第一电流回路SK1在图2a中示出具有阻抗电阻Z1。第二电流回路SK2在图2b中示出具有至少一个由形状记忆合金FGL制造的导体部分。在本发明的实施方式中各个电流回路SK1、SK2也可以具有另外的元件。两个电流回路共同连接开关S1。开关S1与所述电流回路的并联电路和所述过压保护装置串联连接。
如在图1和2b中所示的那样，开关S1通过由形状记忆合金FGL制造的导体部分可逆地开关，其中该导体部分的开关过程由通过该导体部分的电流触发，从而在该导体部分发热时可以可逆地断开过压保护装置。
随后进一步阐述开关S1的开关特性。
首先假设，如在图2a中示出的那样出现过压事件，这导致通过过压保护装置和阻抗电阻Z1的电流。
随后对此出现后继电流和/或漏电流。漏电流例如有损坏过压保护装置的可能、例如压敏电阻或者由进一步导通的火花放电装置引起。
在持续的后续电流的影响下过压保护装置发热。
此外后续电流的一部分也流过第二电流回路。该部分通过由形状记忆合金FGL制造的导体部分引导，由此该导体部分也发热。
在该导体部分FGL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。如果出现发热，那么导体部分FGL改变其外部形状并且作用于开关S1并且将其开关。由此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反应断开。这在图1和2b中通过作用方向W1示出。
借助于前述的可逆的断路装置RAT能够可改型地提供安全的断路装置。
在本发明的另一实施方式中，第二电流回路SK2具有带有可变电阻X1的第一元件，其中可变电阻是复合型的，其中所述复合型电阻的电感部分由寄生的或集中的电感形成，并且所述复合型电阻的阻抗部分由非线性的电阻元件形成。
可变电阻X1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，那么由于非线性电阻元件阻抗增大。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。
由于电流的消失将机电耦合机制又恢复到原始位置。
例如第二电流回路SK2具有带有可变电阻X1的第一元件，该第一元件具有根据温度控制的半导体元件和/或热敏电阻。
实施例中的热敏电阻是PTC（正温度系数）。实施例中的由温度控制的半导体元件是晶体管PTC（正温度系数）。
在本发明的一个实施方式中，与由该开关S1和所述并联电路组成的串联电路并联地设有具有可变电阻X2的第二元件，所述第二元件具有根据温度控制的半导体元件和/或热可变的电阻。
在这种情况下，在打开开关S1时后续电流被转换到具有可变电阻X2的第二元件。
具有可变电阻X2的第二元件首先在静止状态下位于在低阻抗状态。具有可变电阻的第二元件随着阻抗增加反应于电流。
例如带有可变电阻X2的第二元件具有PTC。
如果过压保护装置例如是火花放电装置或气体填充的放电体，那么如此限制流动的电流，使得低于过压保护装置的保持电流。由此中断后续电流并且过压保护元件的绝缘能力又可以增强。
如果激活断路装置RAT，那么这导致电流的中断。结果可以使得开关S1又恢复到其原始位置。在这一点上断路装置RAT是可逆的。
例如开关S1在具有双向记忆效果的形状记忆合金的实施形式中具有第二作用方向W2，该形状记忆合金在足够减小电流之后又闭合开关S1。因此对于过电压的保护路径又激活。
具有可变电阻X1和X2的元件在电流结束之后自动地又过渡到低阻抗状态。
因为该元件在随着阻抗增加出现的电流时反应，所有首先流过开关S1的电流减小。
在直流电压应用的情况下因此减小了在开关S1的后续电流，从而例如低于过压保护装置或电弧的保持电流并因此通过过压保护装置的电流停止。
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防错地集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。
通过由形状记忆合金FGL以及具有可变电阻的可能的另外的元件组成的导体部分的相应设计可以适合地在毫秒至秒的范围中调节通过导体部分FGL的发热引起开关S1的开关需要的时间。
此外可以通过具有可变电阻X1和X2的元件的相应设计适合地控制过压事件的电流。如果这些元件具有例如感性部分，那么初始地保护相应的导体支路免于电流，而后续电流可以通过导体支路至少部分地导出。不限于此地，示例性的过压保护装置可以具有压敏电阻MOV和/或火花放电装置GDT。
在按照附图的实施方式中两个电流回路SK1和SK2是电流互补型的电耦合电路。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也可以是电感互补型的电感耦合电路。
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。

Claims (8)

1.一种可逆断路装置，是用于过压保护装置的可逆断路装置,所述可逆断路装置（RAT）与所述过压保护装置串联运行，其特征在于，所述可逆断路装置包括：
一个由第一电流回路（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）具有阻抗电阻（Z1），所述第二电流回路具有至少一个由记忆合金（FGL）制造的导体部分；以及一个开关（S1），所述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（S1）通过所述由记忆合金（FGL）制造的导体部分可逆地实现开关动作；所述导体部分的开关过程由通过所述导体部分的电流触发，从而在所述导体部分加热时可以可逆地断开所述过压保护装置。
2.根据权利要求1所述的可逆断路装置，其特征在于，所述第二电流回路（SK2）具有第一可变电阻（X1），其中，所述第一可变电阻是复合型电阻，所述复合型电阻的感抗部分由寄生的或集中的电感形成，所述复合型电阻的阻抗部分由非线性电阻元件形成。
3.根据权利要求1或2所述的可逆断路装置，其特征在于，所述第二电路（SK2）具有第一可变电阻（X1），所述第一可变电阻是温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
4.根据权利要求3所述的可逆断路装置，其特征在于，所述第一可变电阻（X1）是正温度系数的温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
5.根据上述权利要求之1所述的可逆断路装置，其特征在于，与由所述开关（S1）和所述并联电路组成的串联电路并联地设有第二可变电阻（X2），所述第二可变电阻是温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
6.根据权利要求5所述的可逆的断路装置，其特征在于，所述第二可变电阻（X2）是正温度系数的温度控制半导体元件和/或热敏电阻。
7.根据上述权利要求之1所述的可逆断路装置，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）。
8.根据上述权利要求之1所述的可逆断路装置，其特征在于，所述第二电流回路与所述第一电流回路是电流互补的电耦合电路或电感互补的电感耦合电路。
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