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Abstract

断路器(1)，所述断路器包括传感器(3)，所述传感器设置成测量在电源线(2)中流动的电流并提供测量值，所述传感器连接到监测构件(6、7)，所述监测构件设置成接收与测量的电流有关的数据，所述监测构件设置成当观测到电流测量值在预定的电流范围内时产生第一控制信号，并且当观测到所述电流值超过所述电流范围时产生第二控制信号，所述监测构件包括主单元(6)和辅助单元(7)，所述主单元设置成执行保护电气装置的主要功能，所述辅助单元设置成在第一控制信号的控制下被激活，并且执行所述电气装置的次要功能。

Description

断路器
技术领域
本发明涉及一种断路器，该断路器包括电流传感器，该电流传感器设置成测量在电气装置的电源线中流动的电流并提供测量的电流测量值，该传感器连接到模/数转换器，所述模/数转换器设置成将所述测量值转换成数字电流测量值，该转换器连接到所述电流的监测构件，所述监测构件具有用于接收与在电气装置中流动的电流有关的数据的输入端，该监测构件设置成一方面检测所述数字电流测量值是否在电流的第一阈值和第二阈值之间的范围内，另一方面检测是否所述数字电流测量值大于该第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述监测构件还设置成当观测到所述数字电流测量值在所述范围内时产生第一控制信号并且当观测到所述数字电流测量值大于第二阈值时产生第二控制信号，所述监测构件设置成连接到来自电能储备源的电源。
背景技术
这种断路器通常是已知的。该断路器用作建筑物的电网中的安全工具。该断路器可以手动操作，例如当需要在所述断路器下游的电气装置上的维护网络上进行工作时切断电流。在网络上出现过流、短路或漏电的情况下，断路器也可以机械地自动启动。在操作中，断路器将测量在电气装置的电源线中流动的电流并提供测量的电流测量值。该值由模/数转换器转换为数字电流测量值，该数字电流测量值然后可由监测构件进行数字处理。后者验证一方面数字电流测量值是否在电流的第一阈值和第二阈值之间的范围内，另一方面数字电流测量值是否大于该第二阈值。该范围将根据额定电流进行选择，断路器是根据所述额定电流而设计的，也称为断路器的额定值。监测构件当观测到数字电流测量值在所述范围内时将产生第一控制信号，并且当观测到数字电流测量值大于第二阈值时将产生第二控制信号。在第二控制信号的控制下，监测构件将在线路上执行有效的电流切断。
已知的断路器设计用于同时例如借助双金属片实现传统的热保护以及电气装置内的协调灵活性，这是主要功能。最令人担心的事件是在过载或短路的情况下不跳闸和误跳闸。除了涉及所述装置的安全性和操作的主要功能之外，断路器还执行次要功能，这些功能不直接涉及装置的电气安全和操作，例如测量或信息显示，这是次要功能。
已知断路器的缺点在于，主要功能和次要功能的模块化受其结构的限制。
发明内容
本发明旨在实现一种断路器，其能够同时满足主要功能所需的操作安全要求和次要功能所需的模块化。
为此目的，根据本发明的断路器的特征在于，监测构件包括主单元和辅助单元，所述主单元设置成基于所接收的所述数据执行保护电气装置的主要功能并产生第一和第二控制信号，所述主单元设置成在第二控制信号的控制下执行在装置中流动的电流的切断，所述辅助单元设置成在第一控制信号的控制下被激活，并且基于所接收的所述数据执行所述电气装置的次要功能，并且特征在于当所述辅助单元被所述第一控制信号激活时，所述辅助单元设置成执行所述次要功能并且所述主单元设置成执行主要功能。主单元和辅助单元的存在使得可以分配由监测构件完成的任务。由于辅助单元由第一控制信号激活，因此它允许执行次要功能，从而在第一控制信号下为主单元解除这些功能。因此，主单元可以负责操作安全要求，并且辅助单元负责次要功能，这些次要功能与装置的电气安全无关。此外，从通过第一控制信号激活辅助单元的那一刻起，只有主单元执行主要功能，并且辅助单元被激活以执行辅助功能，从而使主单元免于执行所有辅助功能。
根据本发明的断路器的第一优选实施方案的特征在于，所述辅助单元连接到访问接口，所述访问接口具有连接到主单元的用于接收第一控制信号的控制输入端，所述访问接口设置成在第一控制信号的控制下打开。使用由第一信号控制的数据管理电子接口型的访问接口获得了激活辅助单元的可靠解决方案。
根据本发明的断路器的第二优选实施方案的特征在于，监测构件连接到电源，该电源本身由在供应线中流动的电流供电，辅助单元通过由第一控制信号控制的开关连接到该电源，以便在第一控制信号的控制下供应电能。这使得可以在主单元的控制下为辅助单元提供能量。
附图说明
现在将借助于附图更详细地描述本发明，附图示出了根据本发明的断路器的实施例。在图中：
图1示出了在电源线中流动的电流值的示例；
图2示出了根据断路器的额定值选择阈值；以及
图3示出了根据本发明的断路器，其由电源线穿过。
在附图中，为相同的元件或类似的元件分配相同的附图标记。
具体实施方式
在线路上流动的电流当然根据装置所需的电能量而变化。断路器的主要作用是监测电流是否超过某些预定的电流值，这可能导致线路过热并因此引起火灾。另一方面，断路器还监视以便观测线路上存在可能的短路。当断路器观测到线路上的例如短路这种异常时，它将在线路上执行断电以保证装置的安全。
图1示出了位于值i1和i2之间的电流范围，其中i1例如等于15A并且i2等于40A。在时刻t1和t2，电源线上存在的电流的测量值小于i1，因此线路上不存在异常。在时刻t3和t4，线路上存在的电流的测量值大于i1但小于i2。在时刻t5，线路上存在的电流的测量值大于i2。位于i1和i2之间的范围是可以被认为表示电流高于所选择的额定值但不是警报的范围，而大于i2的电流表示警报情形。
图2示出了根据断路器的额定值选择阈值。它示出了电流测量条带，其电流测量带上示出了线段A-B，并且其中可以选择电流值的第一阈值。还示出了值C，它表示断路器的额定值。例如，遵照2009年的标准IEC60255-151确定了相同的额定值。额定值是这样的电流值：断路器在该电流值被校准以切断电源。例如，将线段A-B例如选择为位于断路器额定值的10％至30％之间的电流值。将在该线段A-B中选择第一阈值i1。优选地将额定值选择为电流的第二阈值i2，第二阈值当然大于第一阈值。
图3中所示的断路器1由电源线2穿过，所述电源线例如用于向建筑物供电。在所示的实例中，电源线包括三相2-1、2-2和2-3以及中性线2-4。然而，很明显，本发明不限于在具有三相和中性线的电源线上使用的断路器，并且本发明也适用于具有多于或少于三相的线路上使用的断路器。
断路器包括电流传感器3，所述电流传感器放置在电源线2上并且设置成测量在电源线中流动的电流。传感器还设置成提供测量的电流测量值。传感器优选地设置成测量在每条电源线中流动的电流，从而使得可以检查一个相中的电流是否比其他相的电流强，并因而能够辨别电气故障。为了监测在线路中流动的电流随时间的变化，连续地或通过采样来测量电流。
传感器3连接到模/数转换器5，所述模/数转换器设置成将由传感器测量的测量值转换为数字电流测量值。转换器连接到电流的监测构件6、7。监测构件连接到电能储备源4，因此可以由该电能储备源4供电。该电流监测构件包括主单元6和辅助单元7。主单元设置成基于通过转换器5接收的所述数据执行保护电气装置的主要功能，例如监测在线路上流动的电流的强度，观察线路上过压或短路的存在。辅助单元设置成基于接收到的数据来执行与装置的安全性无关的电气装置的次要功能，例如测量电量大小，例如电流和/或电压的强度、电流频率、电流功率、错误或警报情况报告、产生要传送到通信总线的数据、产生预防性维护信息等等。
电能储备源4优选地通过线路2上存在的电流保持充电。储备源4用于为主单元6直接供电，并且在停电的情况下也是如此。优选地，辅助单元7通过由第一控制信号控制的开关16连接到电源4，如下所述，以便在第一控制信号的控制下为辅助单元供应电能。
主单元6具有连接到转换器5的输出端的输入端13，并且通过该输入端向其提供数字电流测量值。主单元6设置成一方面检测数字电流测量值是否在电流的第一阈值i1和第二阈值i2之间的范围内，并且另一方面检测数字电流测量值是否大于该第二阈值。
监测构件的主单元还设置成当观测到数字电流测量值在所述范围内时产生第一控制信号，并且当它观测到数字电流测量值大于第二阈值时产生第二控制信号。所述观测例如通过计算数字电流测量值相对于额定值的百分比来进行。或者，可以通过将数字测量值与存储在构成主单元一部分的存储器中的值进行比较来进行该观测。只要数字电流测量值保持在所述范围内，优选地保持第一控制信号，并且当数字电流测量值又低于值i1时，将取消第一控制信号。
主单元设置成在第二控制信号的控制下实现切断在装置中流动的电流。主单元连接到触发器10，触发器10本身连接到串联安装在电线上的电源触头11。在第二控制信号的控制下，触发器被激活，以便使电源触头11切换并中断电流在线路2上的流动。
辅助单元设置成在第一控制信号的控制下被激活，并且尤其基于所接收的数据来执行电气装置的次要功能。次要功能是指不直接涉及电气装置的安全的功能，例如报告网络上可能发生的事故、功耗信息、警报功能，维护或通信以及测量电量大小，例如电流和/或电压的强度、电流的频率、电流功率。
辅助单元连接到访问接口12，所述访问接口具有连接到主单元的用于接收第一控制信号的控制输入端14。访问接口12是朝向辅助单元的方向上的单向接口。该访问接口设置成在第一控制信号的控制下打开。访问接口设置成在第一控制信号的控制下管理对辅助单元的数据访问。实际上，辅助单元仅在由主单元产生第一控制信号之后被激活，也就是说当数字电流测量值在i1和i2之间的范围内时是这样。如果电流具有在所述范围内的值，则意味着在线路上流动的电流具有常规值，因此主单元必须监测电流的变化。为了解除主单元并允许其处理主要功能，第一控制信号将打开访问接口12，以便将通过转换器接收的数据发送到辅助单元7，以及授权通过开关16给次级单元供电。后者于是将能够负责次要功能。
辅助单元具有一个或多个其他的数据输入端15，其可以连接到例如本地总线和现场总线。辅助单元也可以通过本地总线连接到另一个单元9，例如显示单元。主单元和辅助单元之间的数据交换可以例如借助例如UART或SPI类型的卡总线8实现。
主单元优选地设置成在第二控制信号的控制下保存存在于该主单元中的数据，并且将表示第二控制信号已经产生的时刻的时间数据与这些数据相关联。因此，当产生的第二控制信号指示线路上的电流太高时，主单元将能够保存重要的数据，这将使得可以在断路器复位之后更好地保护所述装置。将时间数据关联的事实不仅使得可以记住发生断电的时刻，而且可以当重新通电时检查存储的数据是否仍然有效。

Claims (6)

1.一种断路器(1)，所述断路器包括电流传感器(3)，所述电流传感器设置成测量在电气装置的电源线(2)中流动的电流并提供测量的电流测量值，所述电流传感器连接到模/数转换器(5)，所述模/数转换器设置成将所述电流测量值转换成数字电流测量值，所述模/数转换器连接到用于监测所述电流的监测构件(6、7)，所述监测构件具有用于接收与在电气装置中流动的电流有关的数据的输入端，所述监测构件设置成一方面检测所述数字电流测量值是否在电流的第一阈值和第二阈值之间的范围内，另一方面检测是否所述数字电流测量值大于该第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述监测构件还设置成当观测到所述数字电流测量值在所述范围内时产生第一控制信号并且当观测到所述数字电流测量值大于第二阈值时产生第二控制信号，所述监测构件设置成连接到来自电能储备源的电源(4)，其特征在于，所述监测构件包括主单元(6)和辅助单元(7)，所述主单元设置成基于所接收的所述数据执行保护电气装置的主要功能，并产生第一控制信号和第二控制信号，所述主单元设置成在第二控制信号的控制下实现对在所述电气装置中流动的电流的切断，所述辅助单元(7)设置成在第一控制信号的控制下被激活，并且基于所接收的所述数据执行所述电气装置的次要功能，并且当所述辅助单元(7)被所述第一控制信号激活时，所述辅助单元(7)设置成执行所述次要功能并且所述主单元(6)设置成执行主要功能。
2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述辅助单元(7)连接到访问接口(12)，所述访问接口具有连接到主单元的用于接收第一控制信号的控制输入端(14)，所述访问接口设置成在第一控制信号的控制下打开，并且所述访问接口(12)设置成在第一控制信号的控制下管理对辅助单元(7)的数据访问。
3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述访问接口是朝向辅助单元(7)的方向上的单向接口。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的断路器，其特征在于，所述监测构件连接到电源(4)，该电源本身由在电源线中的电流供电，所述辅助单元(7)通过由第一控制信号控制的开关(16)连接到所述电源，以便在第一控制信号的控制下供应电能。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的断路器，其特征在于，所述主单元设置成在第二控制信号的控制下保存存在于该主单元中的数据，并且将表示第二控制信号已经产生的时刻的时间数据与所述存在于该主单元中的数据相关联。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的断路器，其特征在于，所述电能储备源连接至所述主单元。
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