CN114930479A - 开关系统 - Google Patents

Abstract

一种开关系统(200，300，400)，包括：用于切换电流的机械开关(210)，包括闭合状态和断开状态；致动器(100)，被配置为改变机械开关(210)的状态，其中致动器(100)包括具有汤姆逊线圈(110)的汤姆逊线圈系统；其中机械开关(210)和汤姆逊线圈(110)被串联电连接。

Description

开关系统

技术领域

本发明涉及一种包括基于汤姆逊线圈系统的致动器的开关系统。

背景技术

汤姆逊线圈系统表示针对开关操作而开发的一类快速致动器。汤姆逊线圈系统通常包括扁平线圈和平行于扁平线圈的导电板。流过线圈的电流会产生磁场，该磁场将涡流感应到板中，从而产生可以用于致动的大的电磁排斥力。特别地，在开关应用中，这些力用于迅速分离机械开关的触头。最先进的汤姆逊线圈系统基于以下原理，即，通过汤姆逊线圈系统的线圈的电流可以由外部电子电路装置通过使用外部电子电路装置检测故障电流并且触发所存储的电能的释放通过汤姆逊线圈来驱动。

发明内容

由外部电子电路装置驱动的所述汤姆逊线圈系统的总激活速度受到检测故障电流的系统和用于触发所存储的电能的电子电路装置的限制。

基于无源汤姆逊线圈的致动器的想法是通过使用故障电流本身的能量来触发，即，通过直接使用故障电流的电流变化速率dI/dt来生成导电板的运动。因此，这种方法有助于减少故障启动与使用汤姆逊线圈系统作为致动器的机械开关的触头分离之间的延迟。用于致动的排斥性电磁力以及因此导电板的加速度是电流的变化速率dI/dt的函数。

因此，对于故障电流的高电流变化速率dI/dt，需要一种能够非常快速地从导通状态改变为非导通状态的开关系统。

本发明的各方面涉及一种开关系统和该开关系统的用途，其主题如独立权利要求中所述。

本发明的有利修改在从属权利要求中陈述。在说明书、权利要求书和附图中公开的特征中的至少两个的所有组合落入本发明的范围内。为了避免重复，根据该方法而公开的特征也将根据所提及的系统来应用并且是可主张的。

在本发明的整个描述中，为一些特征提供有计数字以提高可读性或使分配更清晰，但这并不表示某些特征的存在。

为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如本文中体现和广泛描述的，提供了一种开关系统，该开关系统包括用于切换电流的机械开关，该机械开关包括闭合状态和断开状态。该开关系统还包括被配置为改变机械开关的状态的致动器，其中致动器包括具有汤姆逊线圈的汤姆逊线圈系统，其中机械开关和汤姆逊线圈被串联电连接。

汤姆逊线圈系统表示为开关操作而开发的一类快速致动器。如图1所示，该系统包括扁平线圈和平行于该线圈的导电板。如果具有高电流变化速率的电流流过汤姆逊线圈，它会产生磁场，该磁场将涡流感应到板中，从而产生可以用于致动的较大电磁排斥力。特别地，在开关应用中，这些力用于迅速分离机械断路器的触头。基于汤姆逊线圈的致动器可以呈现出比图1的简单草图更复杂的结构。

开关系统被布置为使得通过机械开关的电流通过汤姆逊线圈，这表示，在开关系统的正常操作期间，汤姆逊线圈布置在主电流路径中，使得通过机械开关的电流通过汤姆逊线圈系统的汤姆逊线圈，以在电流变化速率超过极限值时驱动致动器改变机械开关改变状态。

这样的开关系统是用于中断故障电流的简单并且快速反应的系统。

有利地，可以通过使用这样的开关系统进行测量来示出：电流可以在故障开始时针对5kA/ms的电流变化速率(dI/dt)在1.5ms内被中断，并且因为在这种电气配置中使用汤姆逊线圈系统作为致动器而具有快速切换能力，因此电流针对更大的电流变化速率而更快地被中断。

根据一个方面，开关系统被配置为如果通过汤姆逊线圈和机械开关的电流的变化速率超过极限值，则将机械开关的状态改变为断开状态。

机械开关的状态改变可以通过致动器的配置基于汤姆逊线圈系统，根据电流变化速率(dI/dt)改变机械开关的状态来实现。使机械开关的电流通过汤姆逊线圈提供了简单的致动系统。

换言之，如果致动器基于无源汤姆逊线圈系统，则致动器的致动取决于电流的变化速率dI/dt。由于汤姆逊线圈系统，针对高电流变化速率，开关系统根据电流变化速率dI/dt提供机械开关的触头的断开速度。

机械开关的导通状态的变化可以是从导通状态到非导通状态的变化。致动器对机械开关的导通状态的改变可以通过致动器与机械开关的机械耦合来提供。作为示例，致动器可以机械耦合到机械开关的导电板以增加导电桥与机械开关的至少一个导体之间的距离，以将机械开关从导电状态切换到非导电状态。

因为致动器基于汤姆逊线圈系统，所以致动器对电流的变化速率提供高灵敏度。

有利地，不需要传感器来提供致动器的这种功能。

根据一个方面，开关系统还包括电子电路装置，该电子电路装置电耦合到开关系统并且被布置为中断和耗散由机械开关的断开引起的换向电流。

有利地，使用汤姆逊线圈系统在电流dI/dt的高变化速率下快速断开开关系统可以快速中断直流(DC)系统的故障电流，此外还可以允许与诸如保险丝等其他保护装置协调。例如，如果电流的变化速率超过特定值，则机械开关的触头会在500us之后充分分离，使得电流通向电子电路装置并且被电子电路装置中断。

断开机械开关是指机械开关的状态在一段时间内由闭合状态改变为断开状态的过程。为此，在闭合状态下处于机械和电接触的机械开关的至少两个接触焊盘将彼此机械分离。在该过程中，由于电弧，至少两个接触焊盘之间可能仍然存在电接触。

在标称操作下，电流仅流过机械开关和汤姆逊线圈。当发生具有高电流变化速率的故障时，电流被换向到耦合到开关系统的电子电路装置以用于电流中断和耗散，其中该换向在机械开关断开开始时被发起。

有利地，这种具有电子电路装置的混合机械开关将机械开关的低导通电阻与电子电路装置的高速电流断开能力组合。

如果由于故障电流，电流的变化速率超过极限，则流过汤姆逊线圈的电流会产生磁场，该磁场将涡流感应到板中，从而导致用于将机械开关致动到断开状态的大的排斥的电磁力。特别地，该力用于通过汤姆逊线圈系统与机械开关的机械耦合来迅速分离机械断路器的触头，从而能够将电流换向电子电路装置以进行能量耗散和电流中断，以防止机械开关发生机械开关的触头之间的介质击穿。

实验表明，使用这种包括直接并联电耦合到机械开关的电子电路装置的开关系统进一步改进了开关系统，以在故障开始时针对5kA/ms的电流变化速率(dI/dt)在0.5ms内中断故障电流。

根据一个方面，电子电路装置包括有源电子组件。

电子电路装置还可以包括用于电流中断和耗散的无源电子组件。使用例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)使得开关系统能够非常在机械开关的电触头之间的距离大到足以在换向电流的中断期间不会导致介电击穿之后快速地中断换向电流。

根据一个方面，电子电路装置由无源电子组件组成。

根据一个方面，电子电路装置直接并联电耦合到机械开关。

如果电子电路装置直接并联电耦合到机械开关，则机械开关的状态的变化速度(这表示断开机械开关的速度)会有所提高，因为汤姆逊线圈的电感不会影响电流换向的速度，因为汤姆逊线圈未被包括在电路装置的那部分中。此外，由于汤姆逊线圈位于包括电子电路装置的电气支路之外，因此汤姆逊线圈内仍有电流驱动电流换向到电子电路装置以实现电流中断和耗散。

根据一个方面，电子电路装置并联电耦合到机械开关与汤姆逊线圈的串联电连接。

将电子电路装置并联连接到汤姆逊线圈和机械开关的串联连接使得能够在机械开关开始进入断开状态之后将电流换向到电子电路装置。

根据一个方面，电子电路装置包括并联电连接的绝缘栅双极晶体管和变阻器。

使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)来切换换向电流使得开关系统能够非常快速地中断换向电流，因为绝缘栅双极晶体管的导通状态可以非常快速地中断。

电子电路装置可以包括压敏电阻器，作为用于电流耗散的压敏电阻器，并且尤其包括金属氧化物压敏电阻器(MOV)，以在换向电流的中断之后保护绝缘栅双极晶体管。

根据一个方面，开关系统的电子电路装置可以包括彼此反并联电耦合的两个绝缘栅双极晶体管。借助反并联电耦合到另一绝缘栅双极晶体管的附加的绝缘栅双极晶体管，开关系统能够在DC系统中在两个电流方向上操作，以为电流提供双向切换能力。为了改进开关系统，电子电路装置可以包括另外的绝缘栅双极晶体管。

作为示例，电子电路装置可以包括两个反并联电耦合的绝缘栅双极晶体管和并联电耦合到绝缘栅双极晶体管的一个变阻器。

根据一个方面，汤姆逊线圈的导电路径的匝数在4到50之间，和/或汤姆逊线圈的外径在20mm到250mm之间。

换言之，这表示，汤姆逊线圈的导电路径的匝数范围包括在4到50之间的值，并且包括4和50。

另外地或备选地，汤姆逊线圈的直径包括在20mm到250mm之间的值，并且包括20mm和250mm。

汤姆逊线圈的这些参数值导致汤姆逊线圈系统的快速启动。

汤姆逊线圈的匝数在4到50之间并且包括4和50，和/或直径在20mm到250mm之间并且包括20mm和250mm，可以确保产生的排斥电磁力大到足以快速将机械开关的状态从关闭改变到断开，并且在低压和中压下针对各种DC和AC应用中断故障电流。

根据一个方面，机械开关包括被配置为处于第一电位的第一导体和被配置为处于第二电位的第二导体，并且其中机械开关被配置为如果第一导体与第二导体机械接触，则处于闭合状态。机械开关还被配置为如果第一导体具有到第二导体的距离，则处于断开状态。

如果致动器被通过机械开关的电流的变化速率触发并且由此断开第一导体与第二导体之间的电流触头，则致动器可以机械耦合到导电桥以增加导电板与第一导体和/或第二导体之间的距离。备选地或另外地，致动器可以机械耦合到导体中的一个，其中该机械耦合的导体被配置为可移动以改变两个导体之间的距离以提供机械开关的断开状态和闭合状态。

例如，机械开关可以包括具有第一导体和第二导体的触头对，其中导体中的一个是固定的导电棒，而另一导体被布置为上下可移动以根据两个导体的距离提供电和机械接触。备选地或另外地，两个导体可以布置在真空外壳内以提供真空断续器。

有利地，开关系统的机械开关可以具有简单的构造。

导电桥可以与第一导体和第二导体分开，和/或导电桥可以是导体中的一个的一部分。这表示导电桥可以自行移动和/或导电桥可以连续地电和机械连接到触头中的一个。

换言之，机械开关可以例如是具有一个固定触头和一个移动触头的机械开关，但包括所有其他类型的机械开关。

根据一个方面，机械开关的导电桥通过接触弹簧被保持在导电状态位置。

这种闭合弹簧可以为导电桥与机械开关的相应导体之间的牢固电接触提供力。并且汤姆逊线圈系统被布置为如果电流的变化速率超过极限值则克服接触弹簧的力。

根据一个方面，致动器被配置为如果通过致动器的电流的变化速率超过电流变化速率的极限值，则改变机械开关的状态。

机械开关的状态变化可以是从闭合状态到断开状态。

根据一个方面，致动器被配置为改变机械开关的第一导体与第二导体之间的距离。

有利地，这为开关系统提供了大量的构造可能性。这表示，致动器可以被配置为推动或备选地拉动机械开关的触头和/或接触桥。

提供了根据上述开关系统中的一个的开关系统的用于保护电池能量存储系统和/或电动车辆和/或电动车辆充电器或数据中心的用途，优选地是在故障电流和/或短路电流和/或过载电流的情况下。

所描述的开关系统的应用分别可以涉及低压和中压开关。

提供了根据上述开关系统中的一个的开关系统的用于中断承载交流电的电路的用途，优选地是在交流故障电流和/或交流短路电流和/或交流过载电流的情况下。

说明书的以下部分描述了修改后的开关系统。

此外，提供了一种修改后的开关系统，该开关系统包括用于电流的机械开关，该机械开关包括导电状态和非导电状态。修改后的开关系统还包括被配置为改变机械开关的状态的第一致动器，其中第一致动器的致动基于汤姆逊线圈系统。修改后的开关系统还包括第二致动器，第二致动器被配置为改变机械开关的状态，第二致动器包括由闩锁系统锁定的加载弹簧系统，并且其中第一致动器和第二致动器每个被配置为根据通过机械开关的电流的特性来改变机械开关的状态。

根据一方面，修改后的机械开关机械耦合到第一致动器和/或第二致动器。

根据一个方面，汤姆逊线圈系统是无源汤姆逊线圈系统。这表示，汤姆逊线圈系统基于无源汤姆逊线圈。

对用于改变机械开关的状态的电流特性的依赖性可以通过基于汤姆逊线圈系统的第一致动器的配置来实现，该配置根据电流变化速率(dI/dt)来改变机械开关状态，并且可以是第二致动器的根据通过机械开关的电流的阈值来改变机械开关状态的配置。

换言之，如果第一致动器基于无源汤姆逊线圈系统，则第一致动器的致动取决于电流变化速率dI/dt。如果dI/dt太慢，则汤姆逊线圈系统几乎无法断开机械开关。因此，对于大电流变化速率dI/dt，提供加载的弹簧致动器与基于无源汤姆逊线圈系统的第一致动器相比反应较慢。

由于基于汤姆逊线圈系统的第一致动器，该修改后的开关系统针对高电流变化速率提供取决于电流变化速率dI/dt的触头的断开速度。由于基于弹簧加载系统的第二致动器，其致动可以取决于与电流变化速率dI/dt无关的电流量，因此该修改后的开关系统提供机械开关的状态变化，包括由于使用弹簧系统而导致的缓慢电流变化速率dI/dt。加载弹簧系统的断开速度是弹簧刚度、各种运动部件之间的空间和公差、以及运动部件的质量的函数，对于正确设计的系统来说，断开速度可能很快，从而导致弹簧系统的断开速度在大约2ms的时间范围内达到1mm的机械开关的断开间隙。

有利地，所描述的修改后的开关系统能够相对于全谱故障电流改变到非导通状态，对于大电流变化速率dI/dt非常快，并且在过电流时也能够切换到非导通状态，其中允许更多时间(一些ms)进行反应。

这种组合了两个不同致动器的修改后的开关系统提供了一个系统来处理故障电流以及较小的过电流，并且所要求保护的修改后的开关系统包括手动操作的功能，从而避免了附加开关以节省与用于手动操作的附加开关相关的空间和成本。

用于锁定加载弹簧系统的闩锁系统可以使用不同的可能解锁机构简单地构造，并且修改后的开关系统可以被构造为另外锁定在断开的非导电端位置。

如果弹簧系统被设计为在大约2ms内达到1mm的开口间隙，则从图3可以看出，对于大dI/dt，汤姆逊板将首先致动，如预期的那样，然后较慢的弹簧系统将仍然足够“快速”地动作以将触头分别锁定在完全断开的位置。

有利地，修改后的开关系统在高电流变化速率dI/dt时的快速断开可以基于汤姆逊线圈系统快速中断直流(DC)系统的故障电流，此外还可以允许与诸如保险丝等其他保护装置协调。然而，负载弹簧致动器可以成功处理较慢电流变化速率dI/dt，诸如过电流。

根据一个方面，机械开关包括被配置为处于第一电位的第一导体和被配置为处于第二电位的第二导体、以及导电桥，其中导电桥被配置为针对导电状态与第一导体和第二导体电接触，并且针对非导电状态不与导体中的至少一个电接触。

导电桥可以与第一导体和第二导体分开，和/或导电桥可以是导体中的一个的一部分。这表示导电桥可以自行移动和/或导电桥可以连续地电和机械连接到触头中的一个。

换言之，机械开关可以例如是具有彼此平行的一个固定触头和一个移动触头的机械开关，但包括所有其他类型的机械开关。

例如，如果致动器被通过机械开关的电流触发并且由此断开第一导体与第二导体之间的电流触头，则第一致动器和第二致动器可以耦合到导电桥以增加导电板与第一导体和/或第二导体之间的距离。

有利地，修改后的开关系统的机械开关可以具有简单的构造。

根据一个方面，导电桥通过闭合弹簧被保持在导电状态位置。

这种闭合弹簧可以为导电桥与机械开关的相应导体之间的牢固电接触提供力。

根据一个方面，第一致动器被配置为如果通过机械开关的电流的变化速率超过电流变化极限，则改变机械开关的导通状态。

机械开关的导通状态的变化可以是从导通状态到非导通状态的变化。第一致动器对机械开关的导通状态的改变可以通过第一致动器与机械开关的机械耦合来提供。作为示例，第一致动器可以机械耦合到导电板以增加导电桥与导体中的至少一个之间的距离，以将机械开关从导电状态切换到非导电状态。

因为第一致动器基于汤姆逊线圈系统，所以第一致动器提供对电流的变化速率的灵敏度。

有利地，不需要传感器来提供第一致动器的这种功能。

根据一方面，通过机械开关的电流通过汤姆逊线圈系统的汤姆逊线圈以驱动第一致动器改变机械开关以改变状态。

使机械开关的电流通过汤姆逊线圈提供了简单的致动系统。

根据一个方面，第二致动器被配置为如果通过机械开关的电流量超过电流值极限，则改变机械开关的状态。这表示，如果通过机械开关的电流超过电流阈值，则第二致动器将因其配置而改变机械开关的状态。

以这种方式，修改后的开关系统可以适应具有低电流变化速率但通过机械开关的电流量超过电流值极限的故障电流。

根据一个方面，第二致动器的闩锁系统被配置为如果通过机械开关的电流量超过电流值极限，则解锁加载弹簧。

以这种方式，如果加载弹簧通过根据电流量解锁闩锁而被释放，则第二致动器可以与机械开关相互作用以从导电状态改变为非导电状态。

这提供了以下优点：为了切换机械开关本身的状态，无需提供来自电路装置的电能。

根据一个方面，闩锁系统包括双金属条，其中闩锁系统被配置为至少部分使通过机械开关的电流通过双金属条，以便在电流超过电流值极限的情况下解锁加载弹簧。

双金属条用于将温度变化转换为机械位移。该条由两条不同金属组成，它们在加热时以不同速率膨胀，例如钢和铜和/或钢和黄铜。不同的膨胀迫使扁平条在加热时向一个方向弯曲，在冷却到其初始温度以下时在相对方向上弯曲。热膨胀系数较高的金属在条加热时位于曲线外侧，而在冷却时位于曲线内侧。如果超过电流值极限的电流通过双金属条，则可能会增加双金属条的温度。

这种双金属条为闩锁系统提供了一种简单构造来锁定加载弹簧。

根据一个方面，闩锁系统包括磁性形状记忆合金系统和电磁线圈，其中闩锁系统被配置为至少部分使通过机械开关的电流通过电磁线圈，从而在电流超过电流值极限时改变磁性形状记忆合金系统的形状以解锁加载弹簧。

磁性形状记忆合金(MSM)在外部磁场的影响下会改变其形状，并且可以包括NiMnGa。与电磁线圈相结合，这种磁性形状记忆合金系统提供了一种简单并且可靠的闩锁系统，以将加载弹簧保持在锁定位置，并且在磁场被提供给磁性形状记忆合金时释放弹簧。

备选地，改变记忆合金形状的闩锁系统的电磁线圈可以由电流提供，其中闩锁系统被配置为根据测量通过机械开关的电流的电流测量传感器的测量结果来提供通过电磁线圈的电流。

根据一个方面，闩锁系统基于机电系统。

这种机电系统例如可以是继电器。这表示，第二致动器的加载弹簧可以被机电系统锁定，该机电系统被配置为如果在通过机电系统的电流超过特定极限时至少部分使电流和/或与通过机械开关的电流成比例的电流通过机电系统以释放加载弹簧，则释放加载弹簧。

根据一方面，闩锁系统包括测量通过机械开关的电流的电流测量传感器，其中闩锁系统被配置为在通过机械开关的电流超过电流值极限的情况下释放加载弹簧。

根据一个方面，电流测量传感器包括分流器和/或罗氏线圈和/或霍尔传感器。

传感器提供了一种用于测量电流的简单并且可靠的方法。

根据一个方面，第一致动器和第二致动器被配置为每个推动或备选地拉动机械开关的接触桥以将机械开关的状态改变为非导通状态。

有利地，这为修改后的开关系统提供了大量的构造可能性。

这表示，第一致动器以及第二致动器可以被配置为推动或替备选地拉动接触桥。这表示，一个致动器可以推动而另一致动器可以拉动接触桥，或者两者都可以通过推动或拉动接触桥以相同方式致动，以将机械开关的状态改变为非导通状态。

根据一个方面，如上所述的修改后的开关系统的第一致动器和/或第二致动器被配置为基于触发信号手动和/或远程改变机械开关的状态，以影响第一致动器和/或第二致动器。

触发信号可以是影响第一致动器和/或第二致动器的电信号。

这表示，除了上述释放机制，即，通过改变电流速率或电流高于某个电流极限，修改后的开关系统可以被配置为手动断开或闭合，例如，通过手动释放加载弹簧以断开机械开关和/或通过手动加载弹簧以闭合机械开关。

另外地或备选地，修改后的开关系统可以被配置为基于触发信号远程断开，例如，通过远程释放加载弹簧，以使用闩锁系统断开机械开关，该闩锁系统可以被配置为基于触发信号释放加载弹簧。

另外地或备选地，修改后的开关系统可以被配置为基于触发信号远程关闭，例如，通过远程加载第二致动器的弹簧，以使用机电系统闭合机械开关，该机电系统可以被配置为基于触发信号加载弹簧。

修改后的开关系统的手动和/或远程控制允许断开和/或连接修改后的开关系统的机械开关作为作为接触器的电路的一部分。

提供了根据上述修改后的开关系统中的一个的修改后的开关系统的用于在故障电流和/或短路电流和/或过载电流的情况下保护电池能量存储系统和/或电动车辆和/或电动车辆充电器或数据中心的用途。

修改后的开关系统可以用于保护电池能量存储系统，但也可以用于例如数据中心和/或电动车辆充电系统。所描述的修改后的开关系统的应用分别可以涉及低压和中压开关。

说明书的上述部分描述了一种修改后的开关系统。

附图说明

被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入并且构成本申请的一部分的附图说明了本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图显示：

图1是汤姆逊线圈的示意图；

图2是开关系统的示意图；

图3是另一开关系统的示意图；以及

图4是另外的开关系统的示意图。

具体实施方式

图1示意性地描绘了汤姆逊线圈系统100的表示，汤姆逊线圈系统100可以用于致动机械开关210的致动器。由流过汤姆逊线圈系统100的扁平线圈110的电流产生的磁场在导电板120内部感应出涡流。所产生的排斥电磁力F导致板远离线圈的运动，这可以用于致动机械开关210。

图2描绘了开关系统200的示意图，开关系统200包括用于切换电流的机械开关210，机械开关210包括闭合状态和断开状态。开关系统200还包括致动器100，致动器100被配置为使用机械耦合230与机械开关210一起改变机械开关210的状态，其中致动器100包括具有汤姆逊线圈110的汤姆逊线圈系统，其中机械开关210和汤姆逊线圈110通过接触头212串联电连接。

机械开关210包括第一导体212和第二导体214以及导电桥220，导电桥220经由耦合230与包括汤姆逊线圈100的汤姆逊线圈系统耦合。

图3描绘了开关系统300的示意图，开关系统300包括用于切换电流的机械开关210，机械开关210包括闭合状态和断开状态。开关系统300还包括致动器100，致动器100被配置为使用机械耦合230与机械开关210一起改变机械开关210的状态，其中致动器100包括具有汤姆逊线圈110的汤姆逊线圈系统，其中机械开关210和汤姆逊线圈110通过接触头212串联电连接。开关系统300还包括电子电路装置240，电子电路装置240在开关系统300内分别在接触头214和216处并联电耦合到机械开关210与汤姆逊线圈系统的汤姆逊线圈100的串联电连接，并且被布置为中断和耗散由机械开关210的操作引起的换向电流。机械开关210包括第一导体212和第二导体214以及导电桥220，导电桥220经由耦合230与包括汤姆逊线圈100的汤姆逊线圈系统耦合。

图4描绘了开关系统400的示意图，其中与前面描述的图3的开关系统300的唯一区别是电子电路装置240的电耦合。开关系统400的电子电路装置240直接并联电耦合到机械开关210以中断和耗散由机械开关210的断开引起的换向电流。

Claims (15)

1.一种开关系统(200，300，400)，包括：

机械开关(210)，用于切换电流，所述机械开关(210)包括闭合状态和断开状态；

致动器(100)，被配置为改变所述机械开关(210)的所述状态，其中所述致动器(100)包括具有汤姆逊线圈(110)的汤姆逊线圈系统；

其中所述机械开关(210)和所述汤姆逊线圈(110)被串联电连接。

2.根据权利要求1所述的开关系统(200，300，400)，其中所述开关系统(200，300，400)被配置为如果通过所述汤姆逊线圈(110)和所述机械开关(210)的电流的变化速率超过极限值，则将所述机械开关(210)的所述状态改变为所述断开状态。

3.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(300，400)，还包括：

电子电路装置(240)，电耦合到所述开关系统(200，300)并且被布置为中断和耗散由所述机械开关(210)的断开引起的换向电流。

4.根据权利要求1所述的开关系统(300，400)，其中所述电子电路装置(240)包括有源电子组件。

5.根据权利要求1所述的开关系统(300，400)，其中所述电子电路装置(240)由无源电子组件组成。

6.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(400)，其中所述电子电路装置(240)被直接并联电耦合到所述机械开关(210)。

7.根据权利要求1至3中的一项所述的开关系统(300)，其中所述电子电路装置(240)被并联电耦合到所述机械开关(210)与所述汤姆逊线圈(110)的串联电连接。

8.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(300，400)，其中所述电子电路装置(240)包括被并联电连接的绝缘栅双极晶体管和压敏电阻器。

9.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(200，300，400)，其中所述汤姆逊线圈的导电路径的匝数在4到50之间，和/或所述汤姆逊线圈的外径在20mm到250mm之间。

10.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(200，300，400)，其中所述机械开关(210)包括：

第一导体(212)，被配置为处于第一电位；

第二导体(214)，被配置为处于第二电位；以及

其中所述机械开关(210)被配置为：如果所述第一导体(212)与所述第二导体(214)机械接触，则所述机械开关(210)处于所述闭合状态；而如果所述第一导体(212)具有到所述第二导体(214)的距离，则所述机械开关(210)处于所述断开状态。

11.根据权利要求10所述的开关系统(200，300，400)，其中所述机械开关(210)的导电桥(220)通过接触弹簧被保持在所述导电状态位置。

12.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(200，300，400)，其中所述致动器(100)被配置为如果通过所述致动器(100)的所述电流的变化速率超过所述电流的变化速率的极限值，则改变所述机械开关(210)的状态。

13.根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(200，300，400)，其中所述致动器(100)被配置为改变所述机械开关的所述第一导体(212)与所述第二导体(214)之间的距离。

14.一种根据前述权利要求中的一项所述的开关系统(200，300，400)的用于优选地在故障电流和/或短路电流和/或过载电流的情况下保护电池能量存储系统和/或电动车辆和/或电动车辆充电器和/或数据中心的用途。

15.一种根据权利要求1至13中的一项所述的开关系统(200，300，400)的用于优选地在交流故障电流和/或交流短路电流和/或交流过载电流的情况下中断承载交流电的电路的用途。

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