CN106716591A - 一种用于被保护装置的熔断器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于被保护装置（8）的熔断器（F），被保护装置（8）与熔断器（F）串联连接，并串联连接至具有第一电位（L）和第二电位（N）的供电网络，所述熔断器（F）具有第一触点（1）和第二触点（2），所述第二触点（2）与被保护装置（8）电接触连接，所述第一触点（1）与所述第二触点（2）之间连接有熔断元件（5），所述熔断器（F）还具有附加触点（3），所述附加触点（3）与所述第一触点（1）以及所述第二触点（2）绝缘，在未跳闸的状态下，所述附加触点（3）与所述熔断元件（5）无接触，所述第一触点（1）直接连接至所述第一电位（L），所述被保护装置（8）直接连接至所述第二电位（N），所述附加触点（3）直接连接至所述第二电位（N），其中，所述熔断器（F）还提供使得外部触发可用的第四触点（4），第四触点（4）的触发造成间接或直接促使熔断元件（5）熔断的电弧。

Description

一种用于被保护装置的熔断器

技术领域

本发明涉及可击发的一种用于被保护装置的熔断器。

背景技术

在发生故障的情况下，大量电气装置以及电气线路受到熔断器的保护。可能发生很多种类型的故障。最常见的故障可以理解为过载故障或短路故障。

通常，然后，熔断器可以跳闸。流过熔断器的电流在至少部分（如果不是全部）熔断元件发生熔断的程度上将熔断元件加热。通常，这种熔断与发生电弧相关，在这种情况下，熔断元件的材料蒸发。该蒸汽在另一位置沉淀，并且电弧被冷却到限制并最终切断电流的点。

熔断元件的熔断由其材料和几何特性确定，使得根据熔断元件的材料和/或几何形状，需要相应热量Q来蒸发熔断元件。通常，由熔断积分I²t描述熔断特性和与其相关的额定跳闸电流。

然而，应当记住，表示故障状态的该电流仍然流过待保护的装置或系统。

特别是在高短路电流的情况下，存在实际上应当防止的发生损坏的危险，这是因为超过了被保护装置的功率极限。

此外，必须考虑的是，电流不仅在熔断元件的熔断阶段流动，而且在淬火阶段流动。

即，只有两个电流范围的集成随着时间导致通过积分。

因此，在尺寸标注的过程中，实际上必须考虑这种通过积分，以避免损坏。

然而，这通常被错误地忽略，从而导致尺寸标注不正确。

如果被保护装置是过电压保护装置，则特殊要求适用；毕竟，这些应该暂时允许高电流通过，而不使熔断器跳闸，而是甚至在持久的低故障电流的情况下也迅速切断，例如，如果过电压保护装置损坏则可能发生的故障电流，或者例如，作为次级电流。虽然第一个要求通常导致熔断器的额定电流值较高，但第二个要求只能在低额定电流值下才能明显满足。

与此同时，朝着小型安装空间的趋势也越来越强烈。因此，现有熔断器不能满足这些要求。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的熔断器。

根据本发明通过独立权利要求的特征来实现该目。在从属权利要求中指出本发明的有利实施例。

附图说明

下面，基于优选实施例，参考附图，更详细地解释本发明。

图1示出了根据本发明的熔断器的第一实施例；

图2示出了根据本发明的熔断器的第二实施例；

图3示出了关于本发明的实施例的细节；以及

图4示出了使用具有示例性过电压保护装置的根据本发明的熔断器的不同实施例。

具体实施方式

图1、2以及4均示出了根据本发明的熔断器F的示意图。

熔断器F与被保护装置8串联连接，该串联连接被连接至具有第一电位L和与第一电位不同的第二电位N的供电网络。电位L和N可以是任何合适的交流或直流电位。因此，电位L和N形成串联连接所连接的供电网络。

熔断器F具有第一触点1和第二触点2，第二触点2用于电接触连接被保护装置8。

熔断器F还具有将第一触点1连接至第二触点2的熔断元件5。

所述熔断器F具有至少一个附加触点3，该附加触点3设置成与第一触点1绝缘以及同事与第二触点2绝缘。在熔断器F未跳闸的状态下，附加触点3与熔断元件5无接触。

在操作期间，第一触点1直接连接至第一电位L，并且被保护装置8直接连接至第二电位N。

所述附加触点3在操作期间也直接连接至第二电位N。

而且，所述熔断器（F）还提供用于外部触发的第四触点4，该触发间接地或直接地造成熔断元件5熔断。

如果发生故障状态（例如，由于过电流或短路）则熔断元件5断开。所产生的电弧在附加触点3的区域中经过附加触点3。其作用通过以下事实来说明：由于附加触点3具有电位N，使得具有电位L的熔断元件5之间的电压在此处大于具有与熔断元件5相同的电位的第二触点2的电位，由于在被保护装置8上的压降而在此出现减小。该次级电弧通常具有更高的电流，由此确保了可靠地断开熔断元件并且因此确保了保护装置8。

另一方面，也可以从外部触发第四触点4。在这种情况下，第四触点4紧邻触点2和附加触点3，优选地如图1、2以及4所示。

可以适当地设置顺序安排；例如，附加触点3和第二触点2可以与第四触点相邻，或者第四触点设置在附加触点之上，使得附加触点与第二触点2和第四触点4相邻。

第四触点4也以绝缘方式引入熔断器内。第四触点4可以用作触点3接近熔断元件5的区域的点火火花间隙。这造成可触发的熔断器。

在不构成限制的情况下，例如，熔断元件5或触点3可以用作与第四触点4的电逆接触。例如，还可以提供与第二触点2、附加触点3以及第四触点4绝缘的另一个触点（未示出）。根据配置，现在，在第四触点4和附加触点3之间，在第四触点4和熔断元件5之间，或者在第二触点4和另一个触点（未示出）之间，发生点火。点火也可以由例如在DE 10146728中描述的电阻装置或者通过如在申请人的DE 50 2005 008 658中所示的高压变压器脉冲来支持。

为此，可以借助于适当配置的触发装置9来提供适当的触发。例如，如果被保护装置8检测到故障，则可以激活触发装置9。例如，用于电路和装置的各种监测机构可以用于控制触发装置9。电弧检测和温度监测是值得注意的示例。

通过触发，可以用较少的能量来引起点火，结果，在附加触点3和熔断元件5之间产生大功率电弧，由此，熔断元件5与切断电流的点断开。

在熔断元件5断开时，在此处形成主电弧。该电弧在分离点处形成的熔断元件5的端部之间燃烧。在电弧的作用下，熔断元件5的断开的端部现在烧掉，并且电弧延长。该过程可以根据断开的配置和位置以不同的速度进行。由于电弧引起的电离，所以如果还没有发生的话，则附加触点3形成为电弧的（新）基点。

因此，通过被保护装置8的电流的流动中断，确保了在故障状态的情况下，被保护装置8仅需要承载对应于第一电弧的熔合和发展所需的I²t的能量。如果通过触发装置9提供外部触发，则电流相对于被保护装置8不起任何作用。该能量基本上低于在熔断器淬火（通过积分）时流过该装置的能量。

这极大地减轻了在受保护的电路上的负载。

在一个优选的实施例中，熔断元件5与附加触点3之间的区域中设置有预定断裂点。

在被保护装置中的短路状态情况下，熔断元件5在预定断裂点6的区域中熔断。这种预定断裂点6可以通过熔断元件5的锥形和/或穿孔来实现。电弧形成，并且再次在这里，电弧烧掉熔断元件5的两端，从而增加了长度。由于在熔断元件5上的触点3的区域中具有电弧，所以发生电离，使得电弧可以选择触点3作为新的基点，或者触点3由于低电阻（即，通过适当地标注尺寸）和/或相对于第二触点的设置而变为新的基点。因此，通过被保护装置8的电流的流动中断。这确保了在故障状态的情况下，被保护装置8仅需要承载根据预定断裂点6的熔合和第一电弧的发展所需的I²t的能量。该能量基本上低于在熔断器淬火（通过积分）时流过该装置的能量。

特别优选地，还可以规定，围绕熔断元件5填充有淬火介质，特别是填充有砂和/或POM（聚甲醛）。这提高了断路容量和速度这两方面的跳闸特性，这是因为现在提供了电弧的改进的冷却，由此可以提高断路容量和速度。

在本发明的另一实施例中，附加触点3是圆盘形状，圆盘中间设置的凹口或通孔引导熔断元件5通过。此结构使得以特别简单并因此以低成本有效的方式构造制造过程。例如，触点可以体现为具有基本圆形开口的圆盘。

在本发明的另一实施例中，第四触点4是圆盘形状，圆盘中间设置的凹口或通孔引导熔断元件5通过。同样，此结构使得以特别简单并因此以低成本有效的方式构造制造过程。例如，触点可以体现为具有基本圆形开口的圆盘。

根据在图2和图4所示的本发明的进一步优选，熔断器F还可以具有电连接至第一触点1与电连接至第四触点4的辅助熔断元件10。这样，例如，可以提高被保护装置8的火花间隙的功能。

本实施例特别适合于保护大容量电气装置的辅助电路。可以想象地用于大型电动机和具有低容量辅助电路的其他高性能负载的电子测量、控制、调节以及安全装置，其中，辅助电路的故障然而应该导致立即关闭（紧急关闭）主要装置。

特别地，可想象火花间隙的点火电路的保护。通常，点火电路被设计成在其电参数（例如，其电气横截面）上比火花间隙的主电路径小得多，因为备用熔断器的尺寸原则上必须适合于释放最大浪涌电流脉冲。为此，可能需要使用附加的保护装置来保护点火电路，这需要额外的安装空间。而且，也必须信令并且可选地远程报告在点火电路中的保护装置的跳闸，这是因为具有故障点火电路的火花间隙通常提供更少的保护。这增加了相当大的额外复杂性，其可以通过将辅助熔断元件集成到备用熔断器内来最小化，作为点火电路的保护，并且可以通过被保护装置8设置的火花间隙完全电绝缘来额外增加保护。

例如，用于火花隙的触发装置9可以体现为如图4所示的被保护装置8。

可以为熔断元件5和辅助熔断元件10的配置提供各种实施例。例如，如图2和图4所示，熔断元件5和辅助熔断元件可以以电线的方式设置成至少部分地平行，或者如在图3的左侧所示，辅助熔断元件10可以作为子部分与熔断元件5部分地绝缘。例如，辅助熔断元件10可以通过模切、分割、铣削等方式与熔断元件5适当地部分隔开。

或者，如图3中的右侧所示，辅助熔断元件10也可以部分地螺旋形缠绕封闭熔断元件5。

在这种情况下，至少在触点3接近熔断元件5的区域中，辅助熔断元件10应与熔断元件5绝缘，使得存在基本上限定的点火点。

此外，熔断元件5以及辅助熔断元件10还可以在附加触点3的区域中和/或在第四触点4的区域中具有一个或多个预定断裂点6。

特别有利地，根据本发明的熔断器F可以用在熔断器设备A中，例如，如图4所示，该熔断器设备除了熔断器F之外还具有被保护装置8和触发装置9，该触发装置连接至第四触点4，并且能够进行“外部”触发，即，不直接依赖于主导电路径的触发。

被保护装置8可以具有过电压保护装置，例如，火花隙和/或变阻器和/或瞬态电压抑制二极管。

在根据图4的实施例中，电压保护装置还提供了磨损监测装置12，例如体现为由可降解材料保护的触点。然后，触发装置9连接至第四触点4，例如，在输出侧，连接至火花隙的磨损监测装置12。

在图4，点火电路和磨损监测装置12都通过辅助熔断元件10保护，使得在其内部点火电路过载和火花间隙过载的情况下，火花隙由于辅助熔断元件10的跳闸和随后的主熔断元件5的后续燃烧而与网络完全断开。

在这种情况下，当辅助熔断元件10在触点4和熔断元件5之间的会聚区域中过载时，在烧掉的辅助熔断元件10的端部之间形成电弧。通过该电弧，第二电弧在熔断元件5和触点3之间点燃，这导致熔断元件5燃烧，即，熔断器跳闸。为了提高点火特性，辅助熔断元件10可以在触点3接近熔断元件5的区域中具有预定断裂点6，该熔断元件5在熔断元件过载时首先断裂，使得在该位置形成第一电弧。因此，如果适当地标注熔断元件5和辅助熔断元件10的尺寸，则可以通过在熔断元件中的小跳闸电流使高电流兼容的熔断器F跳闸，而不必使电流流过被保护装置8，直到高电流兼容的熔断器F跳闸和熄灭（通过积分I²t）。特别地，可以给辅助熔断元件10供应电流并且由在待保护的装置中的开关装置或触发装置9跳闸。这导致可触发的熔断器F。

用于电位的绝缘通道的普通机构可用于引入附加触点3和第四触点4的绝缘电位。用熔断器端板完成的金属板和绝缘板的分层结构是特别有利的。在该结构中，可以经由相互绝缘的堆叠板引入不同的电位。例如，板堆栈可以拧到适当的位置。

熔断器的跳闸可以使用通常的机构发出信号。

本文提出的本发明可以在电动领域和通过光伏生成电能方面特别加以利用。在此处，车辆或设施或设备通常必须满足某些安全标准，例如，以便不对占有人或者在发生事故或火灾的情况下提供帮助的人造成危险。然后，作为被保护装置8的一个示例，本发明可以容易地提供电源的自动或外部可触发和高性能的切断。

附图标记列表

熔断器 F

第一触点 1

第二触点 2

附加触点 3

熔断元件 5

预定断裂点 6

被保护装置 8

触发装置 9

辅助熔断元件 10

磨损监测装置 12

第一电位 L

第二电位 N

熔断器设备 A。

Claims (11)

1.一种用于被保护装置（8）的熔断器（F），熔断器（F）与被保护装置（8）串联连接，并与电网的第一电位（L）和第二电位（N）连接，其特征在于，所述熔断器（F）具有第一触点（1）和第二触点（2），所述第二触点（2）与被保护装置（8）电接触连接，所述第一触点（1）与所述第二触点（2）之间连接有熔断元件（5），所述熔断器（F）还具有附加触点（3），所述附加触点（3）与所述第一触点（1）以及所述第二触点（2）绝缘，在未跳闸的状态下，所述附加触点（3）与所述熔断元件（5）无接触，所述第一触点（1）直接连接至所述第一电位（L），所述被保护装置（8）直接连接至所述第二电位（N），所述附加触点（3）直接连接至所述第二电位（N），其中，所述熔断器（F）还具有用于外部触发的第四触点（4），触发第四触点（4）产生间接或直接促使熔断元件（5）熔断的电弧。

2.根据权利要求1所述的熔断器（F），其特征在于，所述熔断元件（5）与附加触点（3）之间设置有预定断裂点（6）。

3.根据权利要求1或2所述的熔断器（F），其特征在于，所述熔断器（F）的熔断元件（5）由砂和/或POM封闭。

4.根据前述权利要求中任一项所述的熔断器（F），其特征在于，所述第四触点（4）是圆盘状，所述熔断元件（5）穿过在圆盘状中间设置的透孔。

5.根据前述权利要求中任一项所述的熔断器（F），其特征在于，在所述第一触点（1）与所述第四触点（4）之间连接有辅助熔断元件（10）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的熔断器（F），其特征在于，所述附加触点（3）是中间设置有透孔圆盘，所述辅助熔断元件（10）穿过圆盘中间设置的圆孔。

7.一种熔断器设备（A），其特征在于，所述熔断器设备（A）具有根据前述权利要求中任一项所述的熔断器（F），所述熔断器设备（A）还包括有触发装置（9），所述触发装置（9）连接至所述第四触点（4）并且能够从外部触发。

8.根据前述权利要求所述的熔断器设备（A），其特征在于，所述被保护装置（8）具有过电压保护装置。

9.根据前述权利要求所述的熔断器设备（A），其特征在于，所述过电压保护装置包括火花隙、变阻器以及瞬态电压抑制二极管。

10.根据前述权利要求8至9中任一项所述的熔断器设备（A），其特征在于，所述过电压保护装置是具有辅助点火电极的火花间隙，其中，所述触发装置（9）具有点火电路，所述点火电路连接至所述火花间隙的辅助电极。

11.根据前述权利要求8至10中任一项所述的熔断器设备（A），其特征在于，所述过电压保护装置是具有磨损监测装置（12）的火花间隙，所述触发装置（9）连接至所述火花间隙的磨损监测装置（12）。