CN107589687B - 用于电气组件的断路器和接触器互连的互联模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于在电断路器和电接触器之间互连的互联模块(30)，该互联模块(30)包括壳体(70)和容纳在该壳体内的多个高功率电导体(31,32,33)，每个高功率电导体适用于将断路器的电输出电连接到接触器的电输入，以允许供电电流从断路器流动到接触器。互连模块(30)还包括用于测量电流的装置(60)，该装置适用于测量流动通过高功率电导体(31,32,33)的电流的值；以及电子处理单元(51)，该电子处理单元配备有用于连接到数据总线(6)的接口，该电子处理单元被编程为将由测量装置测量的值传送到数据总线(6)。

Description

用于电气组件的断路器和接触器互连的互联模块

技术领域

本发明涉及用于电气组件的断路器和接触器互连的互连模块。本发明还涉及包括这种互连模块和接触器的电气装置。本发明最终涉及一种电气组件，其包括通过这种互连模块彼此电连接的断路器和电接触器。

背景技术

已知电气组件用于控制向电气负载供应电能并保护所述电气负载。例如，已知用于控制诸如异步电机的工业电动机的电机起动器系统。

这种电气组件对于每个电气负载通常包括控制向所述电气负载供应电能的断路器和接触器。在上游侧的断路器保护电源免受诸如短路和过电流的异常现象的影响。在下游侧的接触器能够响应于控制信号选择性地中断对电气负载的供电。互连模块将断路器的功率输出和接触器的功率输入电互连。例如，在FR 2806525A1中描述了这种互连模块。

如果使用多个电气负载，则标准做法是使用多个并行互连的电动机起动器系统，每个电动机起动器系统向一个负载提供电能。上述电气组件可以通过数据总线互连，上述数据总线能够在每个电气组件和中央控制单元之间交换信息。例如，该总线能够传输控制信号到接触器或在给定时间测量每个接触器的状态以用于远程诊断。在申请US 2011/0119507A1中描述了这种数据总线的例子。

然而，这些已知的装置不是完全令人满意。它们不能获取在给定时间处在该类电气组件的断路器和接触器之间流动的电流值，因为数据总线与断路器和接触器之间的功率连接分开。

这些缺点是本发明更特别地旨在通过提出用于在电气组件的断路器和接触器之间互连的互连模块来补救的，所述互连模块使得能够在系统操作时实时可靠地测量和收集关于断路器和接触器之间的功率电流的信息。

发明内容

为此，本发明在于用于在断路器和接触器之间互连的互连模块，包括壳体和安装在壳体内的多个功率电导体，每个功率电导体适用于电连接断路器的电输出到接触器的电输入，以便允许电源电流由断路器流动到接触器，其中，互连模块还包括：

电流测量装置，适用于测量流动通过功率电导体的电流，以及

电子处理单元，其装配有连接到数据总线的接口，并且编程为将由测量装置所测量的值发送到数据总线。

由于本发明，通过在互连模块自身中并入电流测量装置，提供了测量流动通过断路器和接触器之间的功率电导体的电流的可靠器件。电子处理单元能够采集由上述测量装置所测得的信息，并且将其发送到数据总线。因此，可以将与接触器的所有的数据交换集中在互连模块的水平处，并将该数据发送到电动机输出线的控制单元。

与此形成对照，在已知的现有技术中，无论是发送控制信号还是采集关于接触器状态的信息的数据，数据仅通过接触器的数据交换接口进行交换。这种接口与断路器和接触器之间的功率连接分开，其结果是不可能测量与接触器和断路器之间流动的电流有关的信息。

根据本发明的有利和可选实施例，互连模块可以任何技术上允许的组合具有以下特征中的一个或多个：

该互联模块包括用于检测至少两个功率电导体之间的电压的电压传感器，并且电子处理单元电连接到电压传感器，并编程为如果该类电压由电压传感器检测到则发送信号到数据总线。

电流测量装置包括罗氏线圈型电流传感器，每个电流传感器围绕一个功率电导体安装，以测量在该功率电导体中流动的电流。

电压传感器包括至少一个导电板，所述导电板布置在距功率电导体中的一个一距离处，并面向对所述功率电导体的一个，所述电压被检测为导电板和对应的功率电导体之间的电容值的函数。

互联模块包括适用于连接到接触器的控制电路的数据链路，电子处理单元进一步编程为经由所述接口将控制信号传送到接触器。

互联模块包括分隔板，所述分隔板容纳在壳体内，并且包括至少部分地模制在功率电导体上的区域。

电子处理单元在固定到分隔板的电子线路板上。

根据另一方面，本发明涉及一种电气装置，包括：

电接触器，该电接触器包括可分离的电触头，其适用于响应于控制信号选择性地连接或绝缘接触器的电流输入和电流输出，

互连模块，该互联模块包括功率电导体，所述功率电导体电连接到电接触器的电流输入，并且适用于将所述电接触器连接到电断路器。

根据本发明中，互连模块如上所述，互连模块的功率电导体电连接到接触器的电流输入。

根据本发明的有利的可选实施例，电气设备可以具有以下特征：

互连模块如上所述，并且数据链路连接到电接触器的对应接口以在断开和闭合状态之间切换接触器的可分离触点的运动。

根据本又一方面，本发明涉及一种电气组件，其包括电断路器和电气装置，该电气装置包括电接触器和连接到该接触器的互连模块，其中，互联模块在断路器和接触器之间，并且将断路器电连接到接触器。根据本发明，电气装置如上所述。

附图说明

根据以下仅通过示例并且参照附图给出的互连模块的一个实施例的描述，将更好地理解本发明，并且其其它优点将变得更加显而易见，在所述附图中：

图1是包括电气组件的电气设备的示意图，所述电气组件包括根据本发明的互连模块；

图2是包括断路器、接触器和根据本发明的互连模块的来自图1的电气组件的示意性分解透视图；

图3和图4分别以组装构造和分解视图示意性地示出了来自图1和图2的互连模块；

图5和图6分别从上方和下方示意性地示出了来自图2的互连模块的电子电路板；

图7是来自图2的互连模块的功率电导体的示意性近视图；

图8是来自图5和图6的电子电路板的纵剖示意图；

图9和图10是用于测量流动通过来自图7的功率电导体的电流的装置的示意性透视图；

图11是来自图9和图10的电流测量装置的示意性分解图；

图12示意性地示出了来自图8至图10的电流测量装置的另一实施例；

图13是电压传感器的示意性剖视图，来自图2的互连模块装配有所述电压传感器；

图14是来自图10的电压传感器的电路图；

图15和图16示意性地示出了来自图2的互连模块和接触器之间的数据链路的两个实施例。

具体实施方式

图1示出了用于控制一组电气负载的电气设备1。该电气设备1包括也称为线路头(line head)的中央控制单元2和多个电气组件3，每个电气组件3适于控制向电气负载4的电能供应。中央单元2和电气组件3是沿着一个或多个固定轨5固定的，固定轨5为例如称为“DIN导轨”的类型。这里，这些电气组件3彼此相同。

在该示例中，电气负载4是诸如异步电机的工业电动机。

为了简化图1，仅示出了两个电气组件3。系统1可以替代地包括不同数量的这样的电气组件3。类似地，仅示出了一个电机4。

每个电气组件3都适于控制向电气负载4的电能供应。更准确地说，每个电气组件3插置在电源(未示出)和电气负载4中的一个电气负载之间。因此，电气组件3适于控制向所述电气负载4的电能供应，例如选择性地，以激活或禁用向对应的电气负载4的供电。在该示例中，电源单元提供电能供应电流，这里是三相交流电流。

如图2所示，每个电气组件3包括断路器10、接触器20和在断路器10与接触器20之间的互连模块30。

断路器10适于在发生异常或安全故障时中断来自电源的电流流动。所述故障例如是过电流或短路。

这里，断路器10是包括多个电极的多极断路器，每个电极与电源电流的一个电气相相关联。例如，断路器10对于每个极包括电流输入和电流输出，该电流输入和电流输出通过断路器10内部的可分离的电触点互连。这些电触点可以在断开和闭合状态之间切换，以便分别防止电流在电流输入和电流输出之间通过或者以便允许电流在电流输入和电流输出之间通过。在发生诸如过电流或短路的异常时，该切换由电气故障检测电路自动执行。

断路器10的电流输入连接到电源。

接触器20适于根据中央单元2发送的控制信号来中断或可替代地允许电流从断路器10的输出流动到对应的电气负载4。

这里，断路器20是包括多个电极的多极断路器，每个电极与电源电流的一个电气相相关联。例如，接触器20对于每个极包括电流输入和电流输出，该电流输入和电流输出通过接触器20内部的可分离的电触点互连。这些电触点在断开和闭合位置之间选择性地可移动，在所述断开和闭合位置中，它们分别阻止或允许在接触器20的电流输入与电流输出之间的电流流动。响应于控制信号的这种移动通过接触器20内的致动器产生。该致动器例如包括螺线管。

接触器20还包括用于测量可分离电触点的状态的传感器。特别地，这些传感器被配置为提供指示触点处于常闭状态的第一状态信号(称为“NC”状态信号)。这些传感器还被配置为提供指示触点处于常开状态(或“NO”状态)的第二状态信号。这些状态信号使得可以建立对接触器20的状态的诊断。

接触器20的电流输出电连接到对应的电气负载4以通过电源电流为所述电气负载4供电。

中央单元2被特别地配置成选择性地控制每个接触器20并且配置为收集由每个所述接触器20提供的关于每个接触器20的状态的信息。为此，设备1包括数据总线，所述数据总线将各个电气组件3连接到中央单元2。这里，此数据总线是通过借助带状电缆6串联(这里是两两地)连接电气组件3来产生的，如下文更详细地说明的。

互连模块30将断路器10的电流输出电连接到接触器20的对应的电流输入。此外，互连模块30适于测量表示从断路器10流动到接触器20的电流的物理量大小，如下文更详细说明的。这里，模块30旨在被放置在接触器20上方和断路器10下方。

图3和6更详细地示出了互连模块30的示例。互连模块30特别地包括功率电导体31、32和33、支撑板40、电子电路板50和壳体70。互连模块30还包括用于测量电流的装置60、电压传感器80和数据链路90，其各自的作用在下文中更详细地描述。

每个功率电导体31、32或33适于传输与电源电流的电气相相关联的电流。每个功率导体31、32、33将断路器10的极的电流输出电连接到对应于相同的极的接触器20的对应电流输入。

“功率电导体”是指适于传导10安培及以上，优选100安培及以上的电流的电导体。相比之下，在数据总线的带状电缆6中流动的电流比电源电流低至少十倍或100倍。

这里，电导体31、32和33由诸如铜的导电材料制成。

如图7所示，每个电导体31、32、33包括平面的中心部分和上部分以及下部分。中心部分采取平板的形式。上部分和下部分从中心部分的相对的端部相对于平板垂直地伸出。这些上部分和下部分在中心部分的任一侧上彼此平行。

电导体31、32、33的中心部分分别表示为311、321和331。电导体31、32、33的上部分表示为312、332和332，电导体31、32、33的下部分表示为313、323和333。

在模块30的组装结构中，中心部分311、321和331平行于几何平面P。

每个上部分312、322或332分别在连接区域314、324或334中终止，所述连接区域314、324或334包括适于接收连接螺钉的螺钉孔，以便形成与另一个电连接件的另一个电连接，以将该电导体连接到断路器10的电流输出。

类似地，每个下部分313、323或333分别在连接区域315、325或335中终止，所述连接区域315、325或335包括适于接收连接螺钉的螺钉孔，以便形成与另一个电连接件的电连接，以将该电导体引导到接触器20的电流输出。

在模块30的组装结构中，电导体31、32和33彼此对准，使得其上部分312、322和332彼此平行并且其下部分313、323、333彼此平行。电导体32被设置在电导体31和33之间。

在这个例子中，功率电导体31、32和33具有相似的形状，因此下文仅详细描述它们的不同之处。

电导体31、32和33有利地在连接区域314、324、334和/或连接区域315、325、335的具体形状上不同。这有助于各个极的视觉识别，并且具有防止操作组装互连模块30将电导体31、32和33的位置互换的防错(poka yoke)功能。

电导体31、32和33在其中心部分311、321、331的尺寸上也彼此不同。

特别地，电导体31和33在它们相应的中心部分311和331中具有增加的宽度。这个额外的宽度分别采取板316和336的形式，所述板316和336分别集成到中心部分311和331中。

这里，板316和336相同并且具有宽度“L”和长度“l”的矩形形状。作为示例，这里，宽度L等于12mm，长度l等于6mm。宽度L和长度l在模块30的组装结构中平行于几何平面P测量。

支撑板40具有位于平面P中的基本上平面的形状。该支撑板40由刚性电绝缘材料制成，例如诸如聚酰胺6-6的塑料材料。

支撑板40在所述中心部分311、321、331的相对的面的任一侧上包括在电导体31、32和33的中心部分311、321和331之上模制的区域41。这些包覆模制(overmoulded)区域41使得可以部分地将电导体31、32和33与电子电路板50电绝缘。包覆成型区域41具有对应于中心部分311、321、331的宽度的尺寸，特别是考虑设置在中心部分311和331的水平处的板316和336。

电导体31、32和33因此部分地集成到支撑板40中。如图8所示，上部分312、322和332以及下部分313、323和333在支撑板40的任一侧上伸出。

由于支撑板40和包覆模制区域41，因此在电导体31、32和33与电子电路板50之间提供电绝缘。

在该示例中，模块30旨在机械地固定到接触器20。例如，模块30包括用于牢固地将其附接到接触器20的壳体的固定装置(未示出)。

在组装构造中，如图2所示，接触器20和互连模块30因此形成电气装置。为此，模块30的壳体70具有与接触器20的形状互补的形状。

如图3所示，壳体70更具体地具有包括结合在一起并且以“L-形状”垂直地延伸的两个主要块。壳体70例如由模制塑料制成。

在模块30安装在接触器20上的构造中，这些块中的一个块(称为前块71)与接触器20的前面接触。另一个块(称为上块72)在接触器20的上面上。电导体31,32和33、板40和电子电路板50容纳在上块72内。

壳体70包括限定中空外壳的主体和覆盖且封闭主体的盖。组装该主体和该盖而产生壳体70的两个块71和72。

可替代地，壳体70的形状可以不同。

在模块30的组装构造中，上部分312、322和332的连接区域315、325和335在这里通过盖延伸出上部块。

这里，模块30包括端子块73，以有助于将连接区域315、325和335连接到断路器10的对应的电流输出。该端子块73在块72的上面上。这里，端子块73集成在壳体70内。

当使用端子块73时，通过专用电缆产生连接模块30与断路器10之间的电连接，所述专用电缆的相应的端子末端分别通过端子块73中的螺钉连接到功率导体31、32和33。因此，断路器10可以固定在远离连接模块30的一距离处，而不需要其与壳体70接触。这使得可以使模块30的使用适于各种各样的情况，特别是取决于电气设备1的环境。

可替代地，端子块73可以安装成从壳体70可移除。

根据进一步的替代，可以省略端子块73。如果省略了端子块73，则电导体31、32、33的连接区域315、325和335可从壳体70的外部直接接近。以这种方式，断路器10可以简单地直接插入到连接模块30中。断路器10然后与模块30接触。在这种情况下，模块30因此将断路器10机械地连接到接触器20。

前部分71有利地包括通孔74。这些孔74被布置成当模块30安装在接触器20上时，面对接触器20中的相应的孔。这些孔允许用户将螺丝刀通过模块30以便接近接触器20的夹紧螺钉。这些夹紧螺钉用于将连接电缆连接到接触器20的电流输出，以将其连接到相应的电气负载4。由于此，模块30可以在现有的接触器20上使用，而不必修改所述接触器20的几何形状或结构。

前部71可选地具有穿过它的窗口75。当模块30安装在接触器20上时，窗口75布置成面对接触器20的预先存在的窗口。事实上，接触器20包括窗口(这里未示出)，该窗口指示可分离的电触点的位置并且可以由用户使用以机械地验证可分离的电触点的位置。再次，模块30可以安装在现有的接触器20上，而不必修改所述接触器20的几何形状或结构。

可替代地，可以省略孔74和/或窗口75。

图5、6和8更详细地示出了电子电路板50。该电子电路板承载特别地包括电子单元51的电子电路，所述电子单元51的作用和功能在下文描述。电子单元51例如是可编程微控制器。

这里电子电路板50包括通过导电迹线在刚性绝缘支撑件上制造的印刷电路。绝缘支撑件例如是环氧树脂印刷电路板(PCB-A)。

“501”表示电子电路板50的上面，“502”表示电子电路板50的与面501相对的下面。

在该示例中，电子电路板50上的电子电路的电子部件在上面501上。形成印刷电路的导电迹线在相对的下面502上。

在模块30的组装构造中，电子电路板50平行于支撑板40，并且因此平行于几何平面P。这里，电子电路板50至少部分地与板40接触。

电子电路板50具有穿过它的多个孔，称为通道孔，所述通道孔允许电导体31、32和33的上部分312、322和332通过。这样，当模块30处于组装构造时，每个电导体31、32和33穿过电子电路板50。于是，上部分312、322和332垂直于电子电路板50。

可替代地，电子电路板50在中心部分311、321、331之下，使得电导体31、32和33的下部分313、323和333穿过它。在这种情况下，面501和502互换。

电子单元51包括适于连接到数据总线的连接接口。为此，电子电路板50包括固定到上面501并连接到印刷电路的导电迹线的连接件52和53。这些连接件52和53分别构造为连接到带状电缆6的对应的连接件52'和53'。例如，连接件52'和53'在柔性带状电缆的相对端部处。这里，连接件52和53具有不同的类型，特别是具有不同的尺寸，以防止形成数据总线的带状电缆6的任何不期望的互换。在该示例中，连接件53从模块30的壳体70的外部是可接近的。

数据总线允许模块30与电气组件3的外部之间的数据交换。该数据包含例如接触器20的致动器的控制信号或指示接触器20的状态的信号。数据总线还承载电子电路板50的电源，例如小于或等于24V DC的电压源。

在该示例中，在模块30的组装构造中，带状电缆6中的一个经由连接件52'连接到电子电路板50，连接件52'被接收在对应的连接件52内部。该连接在模块30的制造期间实现，例如在关闭壳体70之前，使得包括连接件53'的带状电缆6的端部延伸出壳体70。然后可以将连接件53'电连接到设备1的另一电气组件3的模块30的对应的连接件53或者中央单元2。

模块30还包括在图9、10和11中更详细地示出的电流测量装置60。

测量装置60被配置为测量电导体31、32和33中流动的电流。为此，测量装置60包括多个罗式线圈(Rogowski)型电流传感器61、62、63，每个电流传感器适于测量在相应的一个电导体31,32和33中流动的电流。罗式线圈型传感器使得可以通过测量由电导体中电流的流动在电导体周围感应的磁通量来确定在电导体中流动的电流。

这里，电流传感器61、62和63两两相邻并且以直线方式对齐。每个电流传感器61、62和63包括线圈或螺线管64和64'，所述线圈或螺线管64和64'在这里是相同的，并且中心区域61C、62C、63C接收对应的电导体31、32和33。这里，测量装置60固定到电子电路板50的上面501。

在连接模块30的组装构造中，每个电导体31、32和33被接收在电流传感器61、62和63的相应的中心开口61C、62C和63C中。因此，测量装置60可以实时测量在断路器10和接触器20之间的电导体31、32、33中流动的电流。

线圈64和64'适于电互连，以形成用于测量对应的导体中的电流的电路。线圈64和64'是直线的并且沿相应的纵向轴线X64和X64'延伸。这里，每个线圈64、64'包括由例如具有520匝的导线的线圈形成的螺线管，所述匝分为五层，每个线圈64、64'具有0.7mH的电感。

测量装置60还包括多个铁磁棒65，所述铁磁棒65在这里是相同的，并且第一和第二衔铁或框架分别表示为66和66'，其承载线圈64和64'。在该示例中，衔铁66和66'彼此平行并且为测量装置60的所有电流传感器61、62和63所共用。

磁棒65使得能够引导电流在对应的电导体31、32、33中流动时产生的磁通量，以便有助于由线圈64和64'进行的电流的测量。例如，铁磁棒65由铁合金制成，例如软铁或镍-铁合金NiFe或FeSi合金。这里有四个铁磁棒65。

因此，当电流流过电导体31、32和33时，出现磁通量，所述磁通量在相应的电流传感器61、62的线圈64和64'的端子处产生电位差。这些电位差由电子单元51测量，例如使用未示出的模数转换器。电子单元51然后例如使用预定的公式自动推导每个电导体31、32和33中的对应电流。

这里电流传感器61、62和63是相同的，因此考虑到可以将其描述对换给其他电流传感器，仅在下文中描述电流传感器61。

更准确地说，电流传感器61在中心区域61C的相对侧上包括面对面的两个平行的线圈64和64'。电流传感器61还包括两个铁磁棒65。这些铁磁棒65在与线圈64和64'相同的平面中，并且垂直于轴线X64和X64'在线圈64和64'的端部之间延伸。

每个电流传感器61、62、63包括与紧邻的电流传感器共享的铁磁棒65。在这种情况下，电流传感器61在此与电流传感器62共享棒65。类似地，电流传感器63与电流传感器62共享棒65。

因此，在该示例中，测量装置60包括三个线圈64和三个线圈64'。测量装置60还包括在线圈64和线圈64'之间延伸的四个铁磁棒65。线圈64、64'和铁磁棒65被布置在与几何平面P平行的共同平面中，以形成用于该电流传感器61的多边形(这里是正方形)的轮廓。该多边形轮廓限定对应的中心开口61C。

在本发明的优选实施例中，每个衔铁66和66'具有直线形状。线圈64和64'缠绕在这些衔铁66和66'上。因此，线圈X64或X64'的纵向轴线与相应的衔铁66或66'的纵向轴线重合。线圈64围绕衔铁66缠绕，线圈64'围绕衔铁66'缠绕。

在这个例子中，衔铁66和66'中的每一个包括外壳或隔室，该外壳或隔室被构造成接收铁磁棒65中的一个的一个端部。

这里有四个这样的外壳。在衔铁66和66'的端部处具有外壳661。在外壳661之间具有外壳662和663。可替代地，这种外壳的数量可以不同，优选地至少等于2。

在该示例中，铁磁棒采用长方体平行六面体形状的板的形式。作为说明，每个铁磁棒65具有十五毫米的长度，五毫米的宽度和两毫米的厚度。外壳661具有与棒65的端部的形状互补的形状。这里，外壳661、662和663集成在衔铁66和66'内部。实际上，这里，这些外壳661、662和663可以限定线圈64和64'的绕组区域。

衔铁66和66'有利地包括固定元件664和665，其旨在将该衔铁牢固地连接到相对的衔铁以形成测量装置60。这些固定元件664和665还使得可以将铁磁棒65保持在位。在该示例中，固定元件664和665由外壳662和663支撑。

这里，固定元件664和665可以嵌套并且具有互补形状，例如榫眼和榫头类型，允许通过夹紧而嵌套。可替代地，它们可以不同地制造，例如以钩的方式。

作为示例，衔铁66的中间外壳662承载凸状固定元件664。衔铁66'的在测量装置60的组装构造中面对该中间外壳662的外壳662，因为其部分承载凹状固定元件665。

衔铁66和66'承载固定柱67，当测量装置60处于在电子电路板50上的组装构造时，所述固定柱67垂直于几何平面P从测量装置60伸出。

如图9所示，固定柱67在测量装置60的同一侧，更精确地在测量装置60的用于与电子电路板50接触的一侧。这些固定柱67用于被接收在通过电子电路板50的相应的孔中。一方面，这使得可以将测量装置60固定到电子电路板50上，但是也使得可以有助于对齐测量装置60，使得中心开口61C、62C和63C面对用于使电导体31、32和33通过的电子电路板50中的开口。

测量装置60还包括连接销68，这里是在衔铁66和66'上，用于将线圈连接到外壳661、662和663的远端部。这些连接销68的功能是将每个线圈64和64'的相对的端部经由电子电路板50的导电迹线电连接到控制单元51，通过这它们旨在实现直接的电接触。更精确地，形成每个线圈64和64'的绕组的线的端部然后围绕该销68缠绕以进行电连接。每个连接销68采取直杆的形式，所述直杆由导电材料制成，所述直杆的一个端部接收在电子电路板50中以与电子电路板50的电迹线形成电连接。

测量装置60的模块化设计使得可以简化其工业制造并降低其单位成本。实际上，这里，衔铁66和66'是相同的并且仅在测量装置60内的其相对位置方面彼此不同。测量装置60通过将衔铁66和66'以头对尾的布置组装在一起而形成。因此，可以使用少量的部件来制造测量装置60。

此外，使用铁磁棒65相对于现有的罗式线圈型电流测量装置降低了测量装置60的成本，在罗氏线圈型电流测量装置中，每个中心开口的整个周边设置有螺线管或线圈绕组。在本例中，对于每个电流传感器61、62和63需要两个线圈64、64'，这比在其中至少需要四个这样的线圈的已知的罗式线圈型电流传感器要少。

测量装置60可以按照以下方式在工业上制造。

在第一步骤中，获得衔铁66或66'。该衔铁66或66'预先提供有连接销68。

然后，在第二步骤中，线圈64通过例如使用自动缠绕机缠绕在衔铁66的绕组区域上而形成。首先，将导线首先围绕连接销68中的一个缠绕一匝，然后围绕衔铁66的第一缠绕区域重复缠绕以形成第一线圈64。然后围绕衔铁66的另一连接销缠绕该线。然后，在对于衔铁的缠绕区域的每个以类似的方式重复上述操作之后，将线切割。因此，线圈以简化的方式围绕衔铁66形成。

然后在第三步骤中组装测量装置60。为此，承载线圈64和64'的衔铁66和66'面对彼此连结在一起。将铁磁棒65插入到衔铁66的每个外壳661、662和663中。然后通过将每个铁磁棒65的相对端部插入到衔铁66'的对应的外壳661、662和663中来将衔铁66固定到衔铁66'。然后将固定元件664和665一个插入另一个中，然后通过夹紧它们固定，以将这些衔铁66和66'紧固在一起。

然后，测量装置60准备安装在电子电路板50上。

图12示出了测量装置60的另一实施例。“600”在本实施例中表示电流测量装置。该测量装置600特别适用于连接模块30的变型，其中电导体31、32和33被彼此叠置的功率电导体310、320和330代替。

与测量装置60的那些元件类似的此测量装置600的元件具有加一个零的相同的附图标记。例如，测量装置600包括铁磁棒650，并且类似于测量装置60的铁磁棒65。因此，考虑到上述描述可以对换给它们，不再详细描述这些元件。这里具有两个棒650。

测量装置600与测量装置60不同之处特别在于，衔铁660和660'各自包括直线形主要部分和为从主要部分垂直地伸出的分支的形式的次要部分。

在此示例中，衔铁660和660'各自在主要部分的同一侧上包括三个次要部件，因此这些衔铁是E形的。因此，线圈84形成在衔铁660的伸出的次要部分上。对于其部分，线圈640'，形成在衔铁660'的伸出的次要部分上。

衔铁660和660'的每个主要部分包括在主要部分的整个长度之上延伸的开口，该开口接收铁磁棒650中的一个。

由于这种布置，衔铁660和660'可以围绕电导体310、320和330组装在一起。

图13和14更详细地示出了电压传感器80。

电压传感器80的目的是检测在电导体31、32和33中的两个之间的电位差的存在，这里是电导体31和33之间的电位差的存在。这提供了发现断路器10的状态的间接方式，特别是确定该断路器是断开还是闭合的间接方式。电子单元51还被配置为通过由电压传感器80提供的数据产生代表断路器10的状态的信号。

电压传感器80在距相应的电导体31、32或33的板316、326或336中的一个一距离处，并且面对相应的电导体31、32或33的板316、326或336中的一个，包括至少一个导电板或电场传感器。由专用测量电路84根据这些板之间的电容来间接地确定存在或者不存在电压。

更准确地说，在这里，检测器80包括由导电材料制成并平行于几何平面P的两个这样的板81和83。在模块30的组装结构中，板81面对板316并与板316对齐。类似地，板83面对板316并与板336对齐。这些板81和83形成在电子电路板50的面502上，例如通过沉积包含铜的金属迹线。板81和83分别具有与板316和336相同的尺寸，在5％以内，优选在1％以内。这里板81和83具有相同的区域。板81和316通过包覆成型部件41彼此分离并与该包覆成型部件41接触。同样分别适用于板83和336。

“d”表示在垂直于几何平面P的方向上测量的板81和316之间的距离。该距离d等于覆盖板316的上面的包覆成型部件41的厚度。距离d选择为使得板81尽可能靠近板316，而这不会损害包覆成型部件41相对于功率电导体31的电绝缘功能。距离d优选小于或等于2mm，更优选地在0.5mm至1mm范围内(包括)，甚至更优选在0.65mm至0.85mm范围内(包括)。作为说明，这里距离d等于0.8mm。板83和336也是分开距离d。

C1表示由板81和316形成的电容器，C2表示由板83和336形成的电容器。这里，给定板81、83、316和336的尺寸和相对布置，电容器C1和C2的相应电容值相等。

电容器C1的电容等于(εx S)/d，其中S是彼此面对的板81和316的面积，“ε”是形成包覆成型部件41的材料的介电常数。这里考虑到板81和316相同并且彼此面对，面积S等于长度L乘以宽度l的乘积。给定上述数值，这里，面积S等于74mm²。在聚酰胺6-6的情况下，如果距离d在0.65mm至0.85mm范围内(包括)，则电容器C1的电容值在2.8pF至4.4pF范围内(包括)。本领域技术人员已知电容器C1的电容与距离d成反比。

传感器80还包括测量电路84，测量电路84包括板81和83以及测量电阻器801，所述测量电阻器801的端部连接到板81和板83。测量电路84适于获取测量电阻器801的端子处的测量电压Vm。

测量电路84有利地包括使测量电路84免受过电压的双向齐纳二极管802，如果电气设备1或其电源受到闪电的袭击，则特别容易发生该过电压。

测量电路84经由模拟数字转换器(未示出)连接到电子单元51的输入。测量电路84有利地还包括配置成通过频率在45Hz-65Hz范围内的低通滤波器803。

滤波器803使得可以避免模拟数字转换器的输入的饱和，这可能导致传感器80的故障。这个类型的滤波器803特别地使得可以滤除电源电流的谐波，该谐波可能会干扰通过电路83进行的测量。这里，电气组件3的电源电流具有等于50Hz或60Hz的频率。

最后，传感器80包括电接地平面82，该电接地平面82在面502上并且连接到测量电路84的电接地GND，以保护器件80免受电磁干扰。该接地平面82通过在面对由电流传感器61占据的区域的区域之上、在面502上沉积金属层而产生。

在该示例中，电压的存在由电导体31和33之间的电压传感器80检测。如果在这些电导体31和33之间存在电压Vp，则电阻器801的端子处的测量电压Vm等于取决于电压Vp和电容器C1和C2的电容的值。电压Vm使用以下公式计算，例如：

其中“Rm”是测量电阻器801的电阻，“Zm”是电子单元51的输入处的测量阻抗，“C”是电容器C1和C2的电容。

作为说明，对于等于380V、50Hz频率的电压Vp，电压Vm等于150mV。

根据另一说明性示例，对于等于190V、频率60Hz的电压Vp，电压Vm等于62mV。

另一方面，在电导体31和33之间不存在任何电压的情况下，测量电压为零。

单元51被编程以测量由测量电路84提供的测量的电压，例如随时间连续地或重复地，并且被编程以根据所获得的测量的电压Vm产生对应的状态信号。然后，单元51向数据总线发送该状态信号，例如在预定时间或响应于由中央单元2发送的请求。

例如，如果测量电压Vm保持为零持续长的时间(例如，持续电源电流的频率的周期的十倍以上，优选100倍以上)，则电子单元51自动地确定在电导体31和33之间没有电压存在。否则，电子单元51确定在电导体31和33之间存在电压。

这个种类的电压传感器80使得可以检测存在或不存在电压，并因此推断模块30为其一部分的电气组件3的断路器10的状态，而不需要物理地接近断路器10。这种检测是在不与电导体31、32和33直接电接触的情况下实现的。因此，不需要为电压传感器80配备电绝缘，并入所述电绝缘是更昂贵的并且更复杂的。测量精度不是电压传感器80正确操作的障碍，因为这里主要需要知道功率电导体31和33之间是否存在电压Vp，并且不必需获得该电压的准确值。

可替代地，电压传感器80可以不同地制造，例如通过用设置为面对中心部分311、321或331中的一个的单个电场传感器来替换板81和83。

图15和16示出模块30和接触器20之间的数据链路90。该数据链路90适于发送控制信号以断开或闭合接触器20。该数据链路90还适于收集测量接触器20的状态的一个或多个信号。该装置90适于连接到接触器20的对应的信号输入/输出接口。

更准确地说，连接部90包括连接件91和电线对92、93和94。连接件91适于连接到电子电路板50。例如，这里，连接件91在所述电子电路板50的端部中的一个端部处固定到电子电路板50。

链路90有利地包括刚性衔铁，电线对92、93和94被安装在所述刚性衔铁上。例如，该衔铁由在电线对92、93和94之上模制的塑料制成。这有助于将模块30安装在接触器20上，特别是通过减小电线92、93和94所占据的空间。该衔铁可以被省略。

连接件91包括多个开口，每个开口用于接收电线对92、93和94的电线中的一个，以便将它们电连接到电子电路板50的印刷电路的对应的电气迹线。

例如，电线对92的电线用于向接触器20的致动器供电。电线对93被配置成从接触器20的对应的输出接口收集NO状态信号。以类似的方式，电线对94的电线适于从接触器20的对应的输出接口收集NC状态信号。

在该示例中，如图11所示，与电线92相关联的端子中的一个共用于与电线93相关联的端子中的一个。例如，这是因为对应的信号相对于电接触器20中的公共电接地产生。可替代地，这两条电线可以彼此分开。

图12示出了链路90的另一实施例。标记为90'的该数据链路与链路90类似，但与之不同的是，电线对94被省略。这在不必需知道NC状态信号的应用中是有用的。

由于测量装置60、电压传感器80和电子控制单元51，模块30能够实时地收集关于断路器10和接触器20的操作状态的信息，并根据该信息和/或来自中央单元2的信息改进对它们的控制。

由于该模块30，电气组件3具有先进的通信和控制功能，而无需修改断路器10或接触器20的结构或操作。因此，模块30使得可以向现有的产品范围添加新的功能，甚至向已经安装到现有的电气设备1上的断路器10和/或接触器20添加新的功能。

以上设想的实施例和变型可以彼此组合以产生新的实施例。

Claims (10)

1.一种互连模块（30），用于在断路器（10）和接触器（20）之间互连，包括壳体（70）和容纳在所述壳体内部的多个功率电导体（31，32，33），每个所述功率电导体适用于将所述断路器的电输出电连接到所述接触器的电输入，以便允许电源电流从所述断路器流动到所述接触器，

其特征在于，所述互连模块（30）还包括：

电流测量装置（60），所述电流测量装置适用于测量流动通过所述功率电导体（31，32，33）的电流，

电压传感器（80），用于检测所述功率电导体（31，32，33）中的至少两个之间的电压（Vp），所述电压传感器（80）包括至少一个导电板（81，83）或电场传感器，所述电压传感器（80）在距相应的电导体（31，32，33）的板（316，326，336）中的一个一距离处，并且面对相应的电导体（31，32，33）的板（316，326，336）中的一个，所述电压传感器（80）还包括测量电路（84），所述测量电路（84）包括导电板（81，83）和测量电阻器（801），所述测量电阻器（801）的端部连接到导电板（81，83），所述测量电路（84）适于获取测量电阻器（801）的端子处的测量电压（Vm），

电子处理单元，所述电子处理单元配备有用于连接到数据总线的接口，并被编程为将由测量装置测量的值传送到数据总线。

2.根据权利要求1所述的互连模块，其特征在于，所述电子处理单元与所述电压传感器（80）电连接，并被编程为在由所述电压传感器（80）检测到电压（Vp）时发送信号到所述数据总线。

3.根据前述权利要求中任一项所述的互连模块，其特征在于，所述电流测量装置（60）包括罗氏线圈型电流传感器（61，62，63），每个所述电流传感器围绕所述功率电导体（31，32，33）中的一个安装，用以测量所述功率电导体中流动的电流。

4.根据权利要求3所述的互连模块，其特征在于，所述至少一个导电板（81，83）布置在与所述功率电导体（31，32，33）中的一个相距一距离处，并且所述导电板面对所述功率电导体中的一个，所述电压（Vp）检测为所述导电板和对应的功率电导体之间的电容（C1，C2）的值的函数。

5.根据权利要求4所述的互连模块，其特征在于，所述互连模块包括适用于连接到所述接触器（20）的控制电路的数据链路（90），所述电子处理单元进一步编程为经由所述接口向所述接触器传送控制信号。

6.根据权利要求5所述的互连模块，其特征在于，所述互连模块包括分隔板，所述分隔板容纳在所述壳体（70）内部，并且包括至少部分地模制在所述功率电导体（31，32，33）上的区域（41）。

7.根据权利要求6所述的互连模块，其特征在于，所述电子处理单元位于固定到所述分隔板的电子线路板上。

8.一种电气设备，包括：

接触器（20），所述接触器包括可分离的电触点，所述电触点适用于响应于控制信号将所述接触器的电流输入与电流输出选择地连接或电绝缘，

互连模块（30），所述互连模块包括电连接到所述接触器（20）的电流输入的功率电导体（31，32，33），所述互连模块适用于将所述接触器电连接到断路器（10），

其特征在于，所述互连模块如前述权利要求中任一项所述，所述互连模块的功率电导体（31，32，33）电连接到所述接触器的电流输入。

9.根据权利要求8所述的电气设备，其特征在于，数据链路（90）连接到所述接触器（20）的对应接口，用于在断开和闭合状态之间切换接触器的可分离触点的运动。

10.一种电气组件，包括：

断路器（10），

电气设备，所述电气设备包括接触器（20）和连接到所述接触器的互连模块（30），

其中，所述互连模块（30）在所述断路器和所述接触器之间，并将所述断路器电连接到所述接触器，

其特征在于，所述电气设备如权利要求8和9中任一项所述。

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