CN111952949B

CN111952949B - 组件

Info

Publication number: CN111952949B
Application number: CN202010419035.4A
Authority: CN
Inventors: 赫尔诺特·菲尼斯; 马丁·韦特尔
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2040-05-18
Also published as: DE102019207131B4; CN111952949A; DE102019207131A1

Abstract

本发明涉及一种组件(1)，其包括至少一个基础元件(B)和一个插头元件(S)，其中所述插头元件(S)可拆卸地插入所述基础元件(B)中，其中所述插头元件(S)具有电气构件(EB)，其中基础元件(B)提供与插头元件(S)的电连接(A1，A2)，其中组件(1)还具有用于一个或多个插头元件(S；S1，S2...SN)的传感器元件(SE)，其中，基础元件(B)和插头元件(S)之间的传感器元件(SE)可以以插入的排布方式从外侧插入。

Description

组件

技术领域

本发明涉及一种组件，尤其是具有至少一个基础元件和一个插头元件的组件。

背景技术

电气设备的过载基本上可以分为两类。一方面，过载以(永久地)过高的运行电压的形式出现。另一方面，会发生所谓的瞬态过压和/或冲击电流，这可能导致过载。

过压保护元件广泛用于各种电压系统中。使用的电路因系统而异。

例如，对于所谓的1型导电体(例如，根据DIN VDE 0100-443(VDE 0100-443)：2007-06或IEC 60364-4-44：2001-08或DIN VDE 0110/IEC出版物664)，经常使用基于火花隙的导电体。

众所周知，超压保护元件在执行保护任务时会退化。

例如，在作为过压保护元件的示例的金属氧化物压敏电阻中，这种过载会导致逐渐退化。这中退化导致泄漏电流的发生和/或泄漏电流的增加。

通过泄漏电流导致过压保护元件中的热量。这种热量可能导致过压保护元件的进一步损坏，并通过引入热量而损坏临近的设备。热量输入可能导致进一步退化，热破坏以及相关的火灾风险。

为了避免这种情况，超压保护元件通常配备有热熔断器，以将受损的过压保护元件分开(更少见地进行短路)。

但是会出现这样的情况，即，虽然通过分离的过压保护元件可以防止损坏，但是实际上要保护的设备没有受到过压保护。

对于其他过压保护元件也出现类似情况，例如：火花隙，气体放电保护装置(英文：gas discharge tube简称GDT)。

过压保护元件通常布置在开关柜中。然而，过压保护元件在此处并非总是容易触及的。因此，过去已经开发了带有远程信号的元素。

但是，此远程信号实质上是为检测分离装置的触发而设置的。即用户有机会意识到过压保护元件有缺陷。

尽管这可以有针对性地进行更换，但是要保护的设备在更换之前始终无法受到针对过压的保护。

因此，期望及早接收有关即将发生的故障的信息，以便可以在故障之前及时更换所涉及的过压保护元件，以便将无保护的时间减少至更换的持续时间。

另外，应该有可能迅速地更换所涉及的过压保护元件，并且优选不用工具。

发明内容

基于这种情况，本发明的目的是提供一种组件，其使得能够廉价且可靠地实现这种组件。

该目的通过根据权利要求1的组件来实现。其他有利的构造尤其是从属权利要求，说明书和附图的主体。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本发明。其中：

图1示出了根据本发明的组件的元件的示意性侧视图，

图2示出了根据本发明的实施例中的根据本发明的组件的元件的示意性俯视图，

图3示出了在本发明的实施例中的根据本发明的组件的元件和方面的示意性侧视图，并且

图4示出了从下面观察本发明实施例中的根据本发明的组件的元件的示意性仰视图。

具体实施方式

下面将参考附图更详细地说明本发明。应当注意，描述了不同的方面，其可以单独或组合使用。即除非明确显示为纯替代，否则任何方面都可以与本发明的不同实施例一起使用。

此外，为了简单起见，下面通常仅提及一个实体。除非明确指出，否则本发明也可以分别具有多个相关实体。在这方面，词语“一个”的使用仅应被理解为在简单的实施方式中使用至少一个实体的指示。

在以下描述的方法中，方法的各个步骤可以按任何顺序排列和/或组合，只要上下文没有另外明确说明。除非另有明确说明，否则这些方法也可以彼此组合。

具有数值的数据通常不被理解为精确值，而是还包括+/-1％到+/-10％的公差。

对标准或规格或规范的引用应理解为对在申请时适用和/或如果要求优先权的话，在优先权申请时适用的标准或规格或规范的引用。然而，这不应被理解为对随后或替代的标准或规格或规范的适用性的总体排除。

图1和3分别以元件的示意性侧视图示出了根据本发明的组件1。组件1至少具有基础元件B和插头元件S。

基础元件B可以例如是用于安装在支撑导轨，例如安装轨上的元件。此外，基础元件B(未示出)可以具有到要保护的供电网络或要保护的设备的连接处。

插头元件S可以可拆卸地插入基础元件B中。为此目的，插头元件S和基础元件B可以具有配合的凹槽和凸起/凹进，从而插头元件S可以例如从上方(在图1和图3中)插入到基础元件B中。

插头元件S具有电气构件EB。电气构件EB例如是过压保护构件，尤其是压敏电阻或瞬态电压抑制二极管或气体放电保护装置或火花隙或PTC(正温度系数热敏电阻/正温度系数电阻)或场效应晶体管(英文：field-effect transistors，缩写FET)或晶闸管。

然而，本发明不限于此。

基础元件B提供与插头元件S的电连接A₁，A₂。电连接A₁，A₂可以例如借助于插头/插座装置来实现，其中可以在基础元件B和插头元件S上都设置对应的插头和插座。像对应的凹槽和凸起/凹进一样，电连接也可以用于使仅特定插头元件可以插入特定基础元件B中。由此可以实现一种编码/错误保护，从而例如根据电气构件EB的尺寸，插头元件S也只能插入匹配的基础元件B中。

组件1还具有用于一个或多个插入元件S的传感器元件SE。在图2和4中示出了大量的插入元件S₁，S₂...S_N。

优选地，如图2所示，为每个插头元件S₁，S2...S_N提供专属的基础元件B₁，B₂...B_N。但是也可以规定，为多个插入元件设置一个共同的基础元件。在这种情况下，在基础元件中为大量的插头元件提供了相应的电连接。

传感器元件可以在基础元件B和插入元件S之间从外侧，例如在侧面(在图1和图3中垂直于纸的平面)插入。

即由于插头状的设计，本发明使得能够简单地仅替换有缺陷/易于故障的插头元件S。通过使传感器元件SE可以从外侧，优选地从侧面引入，还可以容易地改造现有设备。尤其地，通过传感器元件SE的单独设计提供了一种廉价的解决方案，因为传感器元件由于未布置在插头元件S中而可以保持在原处并且也可再次用于更换的插头元件S。这也避免了必须为每个单独的插头元件S布线远程信号接口。

即尤其是当在难以接近的位置使用过压保护装置时，与远程信号功能结合的电气部件EB的监视是可能的。

有关要保护的设备中使用的电气构件EB的老化状态的信息，使用户可以实施基于状态的、甚至预测性的维护策略。由此可以大大增加相应受到保护的设备的可用性。

尤其可以提供有意义的老化指标的连续/周期性/需求控制的状态探测以及评估。

对于金属氧化物压敏电阻(MOV)，泄漏电流的(通过连接A1，A2)的(直接)检测和/或温度的(间接)检测特别适合确定预损坏程度。由此可以得出使用寿命预测。

另外，脉冲负载(能量转换和电荷等)可以用作评估电气构件EB的状态或老化行为的有意义的指标。

即借助于根据本发明的组件1，可以确定电气构件EB的脉冲负载和/或温度。所确定的一个或多个测量变量用作用于确定电气构件EB的老化或预损坏程度的指标。

传感器元件SE允许借助于一个或多个在空间上与各个插头元件相关的传感器来检测潜在威胁的故障。为此可以使用各种方式，其可以单独使用或组合使用。

在本发明的一个实施形式中，如图1和图3所示，插头元件S可以被引入到基础元件B的凹进R中。

由此可以以特别简单的方式进行后续的引入。

在本发明的另一实施形式中，组件1还具有分析模块H，其可以在侧面(直接)邻近于布置在基础元件B中-在图2中位于基础元件B_N上-的插头元件S布置，其中分析模块H可以分析由传感器元件SE探测的值。在不限制一般性的情况下，分析模块H也可以布置在(直接)邻近基础元件B或传感器元件SE的其他位置。

分析模块H可以例如具有微控制器，ASIC或FPGA，其可连续，周期性或根据要求调取和分析传感器元件SE上一个或多个传感器的数据。

在本发明的另一实施形式中，组件1还具有通信模块I/O，其可在侧面(直接)邻近于布置在基础元件B中-在图2中位于基础元件B₁上-的插头元件S布置，其中通信模块I/O可以传输由传感器元件SE探测的值。在不限制一般性的情况下，通信模块I/O也可以布置在(直接)邻近基础元件B或传感器元件SE的其他位置。

为此，通信模块I/O可以具有一个或多个合适的无线(例如W-Lan，蓝牙，RFID，ZigBeee，LTE等)和/或有线(例如现场总线，Interbus，LAN等)通信接口。在不限制一般性的情况下，通信模块I/O和分析模块H也可以作为集成单元提供。

通信模块I/O和分析模块H可以“对接”在传感器元件SE上。这里，例如通过插接(类似于将插接元件S插入基础元件B中)建立了合适的电连接。替代地或附加地，当然也可以设置感应耦合，以便例如提供更容易的定位和/或进一步的电流隔离。

在本发明的另一个实施形式中，传感器元件SE提供了位于插头元件S中的电气构件EB的老化指示器。

在本发明的另一实施形式中，传感器元件SE具有用于插头元件S的热传感器S_T和/或磁场传感器S_M和/或电流传感器。这里可以为不同的插槽提供不同的传感器。热传感器S_T可以例如具有温度传感器PT100或类似产品，正温度系数电阻，热敏电阻，红外传感器等。

优选地，将热传感器S_T布置在电气构件EB或与其热连接的元件的附近，以便能够尽快地检测到热量。磁场传感器S_M和/或电流传感器可以借助于线圈，尤其是平面线圈来实现。即传感器元件SE可以是(刚性的)电路板(例如，来自FR6)，在其上以一个或多个导体电路层实现了线圈。磁场传感器S_M和/或电流传感器优选布置在电连接A₁，A₂附近。

根据本发明的又一个实施形式，传感器元件SE具有开关装置SW，该开关装置可以由开关元件ST，例如由插头元件S中的柱塞(例如，在断开时被激活/操纵)操纵。

在本发明的另一实施形式中，传感器元件SE和/或通信模块I/O和/或分析模块H具有至少一个用于探测环境参数的传感器。

例如，还可以探测环境温度。通过所探测的环境温度，可以更精确地评估老化，因为在较高的环境温度下，可引入的热功率会降低，因此在发生类似保护事件的情况下，老化会增加。

应该注意的是，另外的传感器也可以布置在插头元件S中。其可以通过接触或非接触连接连接到传感器元件SE。

此外，应该注意的是，在基础元件B和插入元件S中提供的功能也可以在集成部件中提供。

附图标记说明

1 组件

B 基础元件

S；S₁，S₂...S_N 插头元件

EB 电气构件

A₁，A₂ 电气连接

SE 传感器元件

R 凹进

H 分析模块

I/O 通信模块

SW 开关装置

ST 开关元件

Claims

1.包括至少一个基础元件(B)和一个插头元件(S)的组件(1)，其中所述插头元件(S)能够拆卸地插入所述基础元件(B)中，其中所述插头元件(S)具有电气构件(EB)，其中基础元件(B)提供与插头元件(S)的电连接(A1，A2)，其中组件(1)还具有用于一个或多个插头元件(S；S1，S2...SN)的传感器元件(SE)，其中，基础元件(B)和插头元件(S)之间的传感器元件(SE)能够以插入的排布方式从外侧插入。

2.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，插头元件(S)被引入到基础元件(B)的凹进(R)中。

3.根据权利要求1或2所述的组件(1)，其特征在于，组件(1)还具有分析模块(H)，其邻近于布置在基础元件(B)中的插头元件(S)布置，其中分析模块(H)能够分析由传感器元件(SE)探测的值。

4.根据权利要求3所述的组件(1)，其特征在于，分析模块(H)在侧面直接邻近于布置在基础元件(B)中的插头元件(S)布置。

5.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，组件(1)还具有通信模块(I/O)，其邻近于布置在基础元件(B)中的插头元件(S)布置，其中通信模块(I/O)能够传输由传感器元件(SE)探测的值。

6.根据权利要求5所述的组件(1)，其特征在于，通信模块(I/O)在侧面直接邻近于布置在基础元件(B)的插头元件(S)布置。

7.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，传感器元件(SE)提供了位于插头元件(S)中的电气构件(EB)的老化指示器。

8.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，电气构件(EB)是过压保护构件。

9.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，电气构件(EB)选自压敏电阻、瞬态电压抑制二极管、气体放电保护装置、火花隙、PTC、FET、晶闸管。

10.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，传感器元件(SE)具有热传感器和/或磁场传感器和/或电流传感器。

11.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，传感器元件(SE)具有开关装置(SW)，该开关装置由插头元件(S)中的开关元件(ST)操纵。

12.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，传感器元件(SE)具有至少一个用于探测环境参数的传感器。

13.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，基础元件(B)和插入元件(S)提供在一个集成的构件中。