CN116918020A - 电气设备和包括这种设备的电力切断系统 - Google Patents

Abstract

电气设备(10)包括限定封闭内部空间的主体(30)、第一电极(E1)、第二电极(E2)和第三电极(E3)，每个电极的自由端在内部空间内开口，每个电极在内部空间内部的自由端被布置成彼此分开并且与其他电极相对，所述电气设备被配置为：‑当所述第一电极和所述第二电极之间的电流或电压保持在预定阈值以下时，禁止所述电流在所述第一和所述三电极之间流动；‑当电流或电压超过阈值时，允许电流在第一电极和第三电极之间流动。

Description

电气设备和包括这种设备的电力切断系统

本发明涉及一种用于中断电流的电气设备和电气系统。

特别地，本发明可应用于电气保护领域。

长期以来，熔断器(Fuse)有效地保护电气设备和装置免受电气故障的影响。

熔断器通常包括放置在填充有例如二氧化硅的材料的外壳中的熔断片。所述熔断片被配置为当流过熔断器的电流超过预定值达特定时间长度时熔化。

今天，某些当代应用需要以非常快的反应时间中断高强度电流的能力。例如，对于与电动车辆或光伏电池板相关的应用来说，就是这种情况。

在这方面，已经提出将烟火断路器与传统熔断器相关联，以提高断路性能。

WO 2018/167169 A1描述了一个这样的电气设备的示例，其中熔断器与烟火断路器并联连接。

在所述示例中，烟火断路器被配置为在发生电气故障时以非常短的反应时间跳闸，并且熔断器被配置为确保电流的完全中断，例如防止烟火断路器中的电弧的任何再形成。

换句话说，熔断器有助于中断电流，而仅靠断路器是无法安全有效地中断电流的。

但是，在断路器跳闸之前，熔断器不应与断路器并联，以防止电流永久流过熔断器，从而导致熔断器过早老化。

此外，当电流具有低强度甚至(暂时)零强度时，某些已知的设备不允许电路断开，这对于某些应用来说可能是需要的。

为了实现上述目的，通常需要修改烟火断路器的内部结构，如WO20260382A1所提出的，然而，在工业上实现这些可能是复杂的。

因此，需要一种克服上述缺点的电气开关设备。

根据一个方面，本发明涉及一种电气设备，该电气设备包括限定封闭内部体积的主体、第一电极、第二电极和第三电极，每个电极的自由端开口进入到内部体积中，每个电极的所述自由端布置在内部体积内，彼此相距一定距离并且与其他电极相对，所述电气设备被配置用于：

-当所述第一电极与所述第二电极之间的电流或电压保持在预定阈值以下时，禁止所述第一电极和所述第三电极之间的电流流动；

-当所述电流或所述电压超过所述阈值时，使所述电流在所述第一电极和所述第三电极之间流动。

根据有利但非强制性的方面，这样的设备可以单独地或根据任何技术上允许的组合结合一个或多个以下特征：

所述设备包括将所述第一电极连接到所述第二电极的导电元件，所述熔断元件被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时改变；

所述设备包括将所述第一电极连接到所述第二电极的导电熔断元件，例如导线，所述熔断元件被配置为当流过熔断元件的电流超过所述阈值时熔化；

所述设备包括将所述第一电极连接到所述第二电极的可变形导电形状记忆元件，所述导电元件被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时，使所述第一电极和所述第二电极之间的电接触变形并断开；

所述第一电极和所述第二电极的自由端通过电绝缘屏障部分分离；

在所述体积内部，所述第三电极的所述自由端通过熔断壁与所述第一电极和所述第二电极的自由端相分离；

所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极被一定体积的气体(例如空气)间隔开并分隔开，所述第二电极和所述第一极之间的击穿电压低于所述第二电极和第三电极之间的所述击穿电压；

所述第二电极相对于所述第一电极和所述第三电极偏心；

所述主体具有管状形状，所述第一电极和所述第三电极彼此对准并开口到所述管状主体的相对面上，所述第二电极通过所述主体的圆柱形壁，相对于所述第一电极和第三电极偏心，开口通向到所述主体中。

根据另一方面，本发明涉及一种用于中断电流的电气系统，包括断路器、熔断器和根据前述权利要求中任一项所述的电气设备，所述电气设备与所述熔断器串联连接，所述熔断器和所述电气设备通过所述第一电极和所述第三电极与所述断路器并联连接在一起，所述第二电极开口通向所述断路器的断开室。

根据有利但非强制性的方面，这样的电气系统可以单独地或根据任何技术上允许的组合结合一个或多个以下特征：

-所述第二电极在所述断路器致动之前或之后连接到所述断路器的内部电导体，所述内部电导体耦合到所述断路器的端口中的至少一个端口；

-所述第二电极经由例如电压抑制元件或变阻器的绝缘元件连接到内部电导体；

-所述系统包括通过其相应端口与所述断路器串联连接的附加断路器，所述第二电极连接到所述断路器之间的接合点；

-所述第二电极被放置在断路器外壳中，与所述断路器的端口之一相对并相距一定距离；

-所述熔断器和所述电气设备集成在同一主体内；

-所述断路器和所述电气设备集成在同一主体内；

-所述断路器是烟火断路器。

根据以下仅作为示例给出并参考附图的用于断开电流的设备的实施例的描述，本发明可以更好地被理解，并且本发明的其他优点将更清楚地显现，其中：

[图1]图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于中断电流的设备，该设备包括电气断路元件；

[图2]图2示意性地示出了图1所示设备的电气断路元件的两个替代实施例；

[图3]图3示意性地表示了图1所示设备的第一操作状态；

[图4]图4示意性地表示了图1所示设备的第二操作状态；

[图5]图5示意性地表示了图1所示设备的第三操作状态；

[图6]图6示意性地表示了图1所示设备的另一个实施例；

[图7]图7是分别用于图1和图6(插图a)所示断路设备和图8(插图b)所示断路设备的电气断路元件结构的两个示例的示意图；

[图8]图8示意性地表示了图1所示设备的另一个实施例。

图1显示了电气系统2的一个实施例，该电气系统被配置用于中断电流，例如，以便保护电气负载或电气装置。

设备2包括断路器4，该断路器4包括端口6和8，使得能够将断路器4连接到电路，例如在电气负载和发电机之间。

设备2还包括与断路器4并联电连接在端口6和8之间的电气设备10和熔断器12。

例如，熔断器12是包括一个或多个熔断片F2的熔断盒。

通常，断路器4可以从电导通状态切换到电阻断(或断开)状态。

断路器4可以是烟火断路器。例如，断路器4可以包括爆炸炸药，该炸药被配置为在被触发时用于物理切割在断路器4的端口8和6之间延伸的电导体。

在所示的示例中，断路器4包括主体20和断开构件22(例如活塞)，该断开构件被构造成例如在触发烟火炸药(未示出)之后在主体20内平移移动。

断开构件22构造成用于隔离容纳在主体20内部的内部电导体，该电导体将端口6连接到端口8。

在图1中，断路器4示出为处于跳闸位置。由断开构件22隔离的电导体被划分在延续第一端口6的第一部分24、延续第二端口8的导体的第二部分26以及位于电导体的第一和第二部分24、26之间的中间部分28之间。

电极29(其作用将在下文中具体说明)被布置在断开室中，使得其自由端与部分24或26中的一个或另一个相对并相距一定距离。

电极29可以由任何导体材料制成，例如铝、钨或优选铜(特别是出于成本原因)。电极29可以直接被模压成型到主体20中(以提高密封性)。

根据替代实施例，断路器4可以是熔断盒，或者机电设备，例如电磁接触器，或者半导体开关，或者任何其他合适的设备。

电气设备10包括限定封闭内部体积的主体30、第一电极E1、第二电极E2和第三电极E3。

电极E1、E2、E3可以由任何导电材料制成，例如铝、钨或优选铜(特别是出于成本原因)。为了优化成本，电极E1、E2、E3可以分别由不同的材料制成。电极E1、E2、E3可以直接二次成型到主体30中(以提高密封性)。

主体30优选由电绝缘材料制成，例如塑料，或热固性聚合物，例如聚酰胺PA6.6。

电极E1、E2和E3以这样的方式被配置为每个电极的自由端开口通向由主体30限定的体积中。

每个电极E1、E2、E3的所述自由端被布置在由主体30限定的内部体积内，彼此间隔一定距离并且与所述其他电极相对。

在所示的示例中，主体30具有平板的形状。电极E1、E2和E3经由主体30的不同面通向主体30。

在这样的例子中，电极E1通过电导体14连接到端口8。电极E2(或连接到电极E2的任何电极)的端部29通向断路器4的断开室。第三电极E3连接到熔断器12的一个端口，熔断器的另一个端口连接到端口6。

其他例子也是可能的。然而，在实践中，电气设备10与熔断器12串联连接，熔断器12和电气设备10经由第一电极E1和第三电极E3与断路器4并联连接在一起，第二电极E2通向断路器的断开室。

通常，设备10被配置用于：

-当第一电极E1与第二电极E2之间的电流或电压保持在预定阈值以下时，禁止第一电极E1和第三电极E3之间的电流流动；

-当第一电极和第二电极之间的电流或电压超过预定阈值，就允许电流在第一电极E1和第三电极E3之间流动。

在优选实施例中，设备10包括导电熔断元件F1，例如铜线或银线，其将第一电极E1连接到第二电极E2，所述熔断元件被配置为当流过熔断元件的电流超过阈值时熔化。导电熔断元件F1也可以是带、或条、或带状电缆或带状导线、或任何其他合适的连接结构，优选地，导电熔断元件F1由金属制成。为了生产所述熔断元件，本领域技术人员可以参考在电路保护熔断器的生产中已知的现有技术。

在这种情况下，设备10被具体配置用于：

-当电流保持在预定阈值以下，就允许电流在第一电极E1和第二电极E2之间流动(同时防止电流在第一电极E1和第三电极E3之间流动)；

-当所述电流超过所述阈值时，仍使电流在第一电极E1和第三电极E3之间流动，并且可能中断第一电极E1与第二电极E2之间的电流流动。

换言之，根据电流的值，设备10能够转移来自第一电极E1的电流，并将其从第二电极E2发送到第三电极E3。

由此，当在F1中流动的电流释放的能量小于阈值时，电流从第一电极E1流向第二电极E2。当流过F1的电流释放的能量超过阈值时，所述熔断元件F1熔化。上述情况导致在第一电极E1和第二电极E2之间发生电弧A。然后电弧A被转移到在第一电极E1和第三电极E3之间建立。

因此可以理解，电极E1、E2、E3及其自由端的布局、设计和间距是相应选择的。例如，E1和E2之间的距离D1可以被定义为大于E1和E3之间的距离D2，典型地，D1大于或等于D2的1.2倍。由此产生的结果是增强了电弧A从E2到E3的偏差。

例如，第一电极E1和第三电极E3的各自的终端彼此对准。第一电极的终端在这里是弯曲的并且具有L形状。

例如，电极E3的端部可以是锥形和尖头的，以便增强电弧A的吸引力。

在实践中，第一电极E1、第二电极E2和第三电极E3彼此间隔开并且由一定体积的气体(例如空气)分隔开。

可选地，由主体30限定的体积可以包括一个或多个能量吸收元件32、34，例如金属泡沫或不锈钢丝球、二氧化硅或任何合适的材料，其有助于冷却主体30的内部并在超过电流阈值的情况下衰减电弧。

图2的插图(a)和(b)说明了设备10的两种可能的变型。

插图(a)代表了图1所示设备10的第一替代实施例10a。

除了电极E1和E2的终端40、42分别是弯曲的并且具有L形之外，设备10a总体上与设备10相同并且具有类似的操作。

此外，第一电极和第二电极的自由端40、42被电绝缘屏障44部分地分开。

例如，绝缘屏障44由与主体30相同的材料制成。

熔断元件F1于是是U形的，这有利于电弧向第三电极E3的转移。

插图(b)代表了图1所示设备10的第二替代实施例10b。

在这样的实施例中，熔断导体元件F1被省略，并且由例如填充有空气的气隙代替。

在这种情况下，阈值是电压阈值。当在导体26(连接到E1)和28(连接到E2)之间建立的电弧A1(在下文中描述)产生的电压超过阈值时，引起电极E1和E2之间的空气中的介电击穿。

在这样的实施例中，设备被布置为使得第一电极和第二电极E2之间的击穿电压低于第一电极E1和第三电极E3之间的击穿电压。

这种特性可以通过调整第二电极E2相对于电极E1和E3的位置来获得。获得这种特性的另一种方式是在第一电极E1和第二电极E2之间，和/或在第二电极E2和第三电极E3之间插入熔断壁(类似于下文所述的熔断壁62)，相应地选择壁的特性，以便在特定电压(以此类推能量)阈值时熔化。这样的解决方案也可以结合使用。

根据一种可能的实施方式，设备10b的主体50具有管状或圆柱形。第一电极E1和第三电极E3彼此对准并且与管状主体对准，并且开口到管状体的相对面上。第二电极E2通过主体的圆柱形壁以相对于第一电极E1和第三电极E3偏心的方式(或不对称地)通向主体50中。换句话说，第二电极E2相对于第一电极E1和第三电极E3偏心(或不对称)。在这种情况下，优选地，电极E1和E3之间的距离大于电极E1和E2之间的距离的1.2倍。

例如，主体50的端面52、54可以具有锥形或梯形形状。可选地，所述面的内壁可以包括导电接触垫。

然而，其他进一步的实施例(未示出)是可能的。

例如，根据一个变型，熔断导体元件F1可以被双金属带代替，或者更一般地被由形状记忆材料制成的电导体代替，该电导体将第一电极E1连接到第二电极E2。

双金属带被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时，使第一电极E1和第二电极E2之间的电接触变形并中断。

然后，上述允许电流从第一电极E1流到第三电极E3，例如通过形成电弧，或者通过将双金属带放置成与第三电极E3直接接触。

因此，可以理解，在许多可能的实施例中，包括图1所示的实施例，设备10包括将第一电极E1连接到第二电极E2的导电元件，该导电元件被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时被修改。

例如，在导电元件是熔断元件F1的情况下，所述修改包括熔断元件F1熔化。在导电元件是可变形的形状记忆材料(例如双金属带)的情况下，所述修改包括变形。

这样的实施例中的每一个都可以独立于先前的实施例来实现。

在本说明书中，仅参考基于熔断导体F1的设备10的实施例来描述系统2的操作。然而，应当理解，这样的解释可以被转换到设备10的其他实施例，特别是上文提出的替代实施例。

通常，设备10及其变型可以独立于电气系统2使用。

电气系统2的操作示例如图3、4和5所示。

图3显示了断路器4跳闸后系统2的第一状态。内部导体被断开构件22切割成部分24、26和28。来自端口8的电流C1继续流过断路器，因为用A表示的电弧一方面在导体部分24和26之间形成，另一方面在导体部分26和28之间形成。

图4显示了系统2在第一状态之后的第二状态。由于电弧A1和A2的存在，电流C1继续流过断路器4。

由于电极E1并联地连接到端口8，所以电流的一部分在第一电极E1和第二电极E2之间流动，流过熔断导体元件F1。由于在所述两个元件之间发生另一电弧A3，所述电流也在第二电极E2和中心导体部分28之间流动。优选地，端部29在导体28附近的布置增强了电弧A1的熄灭，从而有利于电弧A3。

由流过熔断导体元件F1的电流提供的能量在断路器通过电弧A1和A2然后A2和A3产生的电压作用于电流流动所花费的时间期间增加。根据断路器4跳闸时在断路器4中流动的电流C1的值，可能出现两种情况：

在第一种情况下，如果由流过熔断导体元件F1的电流提供的能量小于熔断导体元件的熔化能量，则熔断导体元件F1不熔化。以上意味着电弧A1和A2以及随后的A2和A3单独产生的电压足以对抗和抵消电流的流动。在这种情况下，电流C1被抵消，而熔断器F1被焦耳效应简单地加热，但不熔化。在断路器中通过导体的自由端之间的距离提供最终的电绝缘，并且在设备10中通过电极E1和E3(或者壁62，如果存在的话)之间在空气中的距离提供最后的电绝缘。

在第二种情况下，如果由流过F1的电流提供的能量超过熔断导体元件F1特有的熔化能量阈值(I²t)，则这导致熔断导体元件的熔化，并且导致在第一电极E1和第二电极E2之间而不是熔断元件F1之间发生电弧(未示出)。

图5显示了系统2在第二状态之后的第三状态。在熔断导体元件F1熔化之后，在第一电极E1和第二电极E2之间建立的电弧A被转移，从而在第一电极E2和第三电极E3之间建立(图5中的电弧A)。

实际上，围绕电极端部的空气被电弧A离子化。电弧A被第三电极E3吸引，该第三电极与端口6处于相同电势。第一电极E1和第二电极E2之间的电势差小于第一电极E1与第三电极E3之间的电势差。

来自端口8的所有电流C1随后被设备10分流并且停止流过断路器4，导致断路器4中的电弧A2和A3熄灭。

熔断器12然后熔化，从而中断电流C1的流动。然后中断电气系统2中的电流流动。

通过导体的自由端之间的距离和熔断器F2在断路器中提供最终的电隔离。

由于电流在正常情况下不会永久地流过断路器4的端口6和8之间的熔断器12(通过设备10保护熔断器12不受所述电流的影响)，因此可以延长熔断器12的使用寿命。从而提高了电气系统2的可靠性。

优选地，根据外壳30中电离气体的冷却时间来选择熔断器12的特性(特别是额定电流、断开容量和电压上升曲线)。

应当理解，在实践中，设备10是无源设备，即，例如与断路器4不同，设备10对电弧的转移不需要通过外部动作(例如跳闸设备或手动控制)对设备10进行任何致动。

图6显示了图1所示电气系统2的第一个替代实施例2a。

电气系统2b通常与系统2相同，并且具有类似的操作，不同之处在于第二电极E2从此连接到中心导体部分28，而不是自由地通向断开室。

换言之，第二电极连接到内部电导体(断路器4的中心部分28)，该内部导体连接到断路器4端口6、8中的至少一个。

第二电极E2可以直接连接到中心部分28，或者经由气隙间接连接，例如通过放置在距中心部分28至少0.1mm的距离处。这种后一种变型通过防止当断路器处于闭合位置(导通状态)时从电流C1导出的低电流通过熔断导体元件F1循环，尤其避免了熔断元件F1的过早磨损。

在一个变型(未示出)中，中心部分28可以在大于或等于将其与电极29分开的距离的行程上移动或变形。在实践中，中心部分28可以通过活塞22移动，直到与电极29接触。

在一个变型(未示出)中，电极29通向位于中心部分28和活塞22之间的空间，活塞22位于电极29和端部26之间。从而，有利于电弧A1的熄灭和电弧A3的发生。电流C1由此被完全转移到熔断导体元件F1中。

在另一个变型中，中心部分28是断路器内部唯一的移动部件，部分24和26保持固定。中心部分28由此可以移动，直到与电极29接触为止。

在优选的变型中，如图6所示，第二电极E2通过绝缘元件60(如气体避雷器)连接到内部电导体(连接到中心部分28)。这种元件也可以是变阻器(MOV)或任何其他防止低电流流动的元件。

优选地，如果绝缘元件60是电压抑制元件，则其电压阈值可以是低的，例如在10伏的数量级上。通过这种方式，只要在断路器4中不存在电弧，就可以防止电流流过设备10，同时允许电流在断路器跳闸和电弧A1发生之后非常快速地流过熔断导体元件F1。

在一个变型中，绝缘元件60可以连接在不同的位置。

仍然作为变型，绝缘元件60也可以具有高电压阈值，例如接近要保护的系统的标称电压。以上具有延迟通过熔断导体元件F1的电流流动的效果，以便给电弧A1和A2时间来对抗电流C1的流动。

在一个变型中，断路器4由多个断路器的串联组件组成，例如两个断路器：上文所述的断路器，以及与所述断路器串联的附加断路器，所述连接由两个断路器的相应端口6或8形成。在这种情况下，严格地说，电极E2或电极29不通向断开室，而是优先出现在两个断路器之间的接合点处。换句话说，第二电极E2、29连接到所述断路器之间的接合点。

在可选的变型中，在由设备10的主体30限定的体积内，第三电极E3的自由端通过熔断壁62与第一电极E1和第二电极E2的自由端分离，如图6中的虚线所示。

例如，熔断壁62被配置为例如用于在电弧A3释放的温度的作用下熔化或者用于在设备10内部的压力的作用下断裂。熔断壁62可以由例如塑料或任何其它电绝缘材料制成。该壁减小了电极E1和E3之间的距离，因为其电绝缘功率大于空气的绝缘功率。一旦壁破裂，在第一电极E1和第三电极E3之间形成的电弧长度减小，因此从其释放的能量减小。

然而，在实践中，可以使用上文所述的设备10(或其任何变型)。这种壁也可以用于上述设备10的全部或部分变型中。

图7中所示的插图(a)和(b)说明了系统2的全部或部分元件在公共主体中封装的两种可能变型。

插图(a)表示卡盒70的第一实施例，其中设备10和熔断器12是集成一体的。

管状(或圆柱形)主体72限定对应于熔断器12的第一区域74(或隔室)和对应于设备10的第二区域76(或隔室)。

优选地，管状主体72由电绝缘材料制成，例如塑料或陶瓷，或者由包括嵌入树脂基体中的玻璃纤维的复合材料制成，或者由任何合适的材料制成。

第一区域74和第二区域76由导电壁分隔开，以便使存在于这两个区域中的部件接触。有利地，主体72的终端包括帽78，帽78可以是压接到管状主体72上的金属帽。

例如，第一区域74包括浸入诸如沙子的硅质材料中的一个或多个熔断带F2。

第二区域76包括电极E1和E2(出现在帽78外部)和电极E3(例如集成在金属接触片内，该金属接触片在此形成分隔区域74和76的壁，以确保与熔断片F2的电连接)。在适当的情况下，第二区域还包括熔断导体元件F1。

优选地，第二区域76包括电绝缘体，例如由塑料形成，其覆盖第二区域的内壁并且用于将电极E1和E2保持在适当位置。

可选地，区域76包括吸收元件32、34，以及在适当的情况下包括电压抑制元件60。

根据是否存在电压抑制元件60，熔断导体元件F1将第一电极E1连接到电压抑制元件60或者直接连接到第二电极E2。

图7的插图(b)代表了卡盒80的第二个实施例，其中设备10的至少一部分部件是集成的。这种实施例首先适用于图8所示的电气系统2b的实施例。

这种实施例与系统2a的其它实施例的特别不同之处在于，设备10被制成组件90的形式，其中熔断元件F1与第二断路器92相关联，第二断路器92包括烟火炸药94、可动触点96和连接端口98。

端口98中的一个端口连接到熔断器12，而另一个端口98连接到第一电极A，第一电极A连接到端口8。第二电极B经由电压抑制元件60和第三电极C将熔断元件F1连接到中心部分28。在一个变型中，可以不使用电压抑制元件，在这种情况下，电极C直接连接到电极B。

烟火炸药94连接到电极B和电极A，以便在熔断元件F1熔化时被触发。由此，该系统可以用于将从断路器4的端口8到达的电流转向熔断器12。

这种解决方案可以用于中断非常高强度的电流(没有电弧A，没有在设备10中耗散的能量)。

在图7的插图(b)中，卡盒80包括管状或圆柱形主体82，该主体界定了一个区域84，该区域84包括浸入硅质材料(如沙子)中并在电极A和B之间延伸的熔断片F1。优选地，管状主体82由电绝缘材料制成，例如塑料或陶瓷，或由包括嵌入树脂基体中的玻璃纤维的复合材料制成，或任何合适的材料。

有利地，主体82的终端包括帽86。电极A被布置在主体82的一端，而电极B和C被布置在主体82的另一端。优选地，管状主体82的内部在承载电极B和C的端部上包括用于将电极C和B保持在适当位置的电绝缘体。

然而，其他例子也是可能的。

在某些实施例(未示出)中，设备10可以集成在断路器4内部。例如，电极E1和E2布置在断开构件22中，从断开构件22中引出，后者是导电的，而电极E3布置在断路器4的主体20中，以便在断开构件22处于部署位置时与电极E1相对并对准。

通过本发明，只有当断路器4跳闸时，并且只有当通过断路器的能量超过阈值时，熔断器12才与断路器4并联，以防止电流永久流过熔断器12，这可能导致熔断器过早老化。本发明还可以保证电路的快速断开，即使在其跳闸期间流过电路的电流为低或零时也是如此。

与其他技术方案相比，由熔断元件F1的尺寸确定的阈值在实用方面和在易于工业生产方面具有许多优点。特别地，阈值在产品开发过程中易于调整，并且在大规模生产过程中易于控制。此外，阈值随着时间的推移是稳定的，对老化不是很敏感(例如不像塑料膜)并且对环境压力不敏感。此外，阈值往往很少依赖于设备的电感值。

上文描述的实施例或变型中的一个的任何特征都可以在所描述的其他实施例和变型中实现。

Claims (17)

1.一种电气设备(10)，包括限定封闭内部体积的主体(30)、第一电极(E1)、第二电极(E2)和第三电极(E3)，每个电极的自由端开口进入到内部体积中，每个电极的所述自由端布置在内部体积内，彼此相距一定距离并且与其他电极相对，所述电气设备被配置用于：

-当所述第一电极与所述第二电极之间的电流或电压保持在预定阈值以下时，禁止所述第一电极和所述第三电极之间的电流流动；

-当所述电流或所述电压超过所述阈值时，使所述电流在所述第一电极和所述第三电极之间流动。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括将所述第一电极连接到所述第二电极的导电元件(F1)，所述熔断元件被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时改变。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括将所述第一电极连接到所述第二电极的导电熔断元件(F1)，例如导线，所述熔断元件被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时熔化。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备包括将所述第一电极连接到所述第二电极的可变形形状记忆导电元件，所述导电元件被配置为当流过其中的电流超过所述阈值时，使所述第一电极与所述第二电极之间的电接触变形并中断。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的自由端通过电绝缘屏障(44)部分分离。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述体积内，所述第三电极的自由端通过熔断壁(62)与所述第一电极和所述第二电极的自由端相分离。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一电极(E1)、所述第二电极(E2)和所述第三电极(E3)被一定体积的气体间隔开并分隔开，例如空气，所述第二电极(E2)与所述第一电极(E1)之间的击穿电压低于所述第二电极(E2)与所述第三电极(E3)之间的击穿电压。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第二电极(E2)相对于所述第一电极(E1)和所述第三电极(E3)偏心。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主体(50)具有管状形状，所述第一电极和所述第三电极彼此对准并开口进入所述管状主体的相对面上，所述第二电极通过所述主体的圆柱形壁以相对于所述第一电极和第三电极偏心的方式开口进入所述主体中。

10.一种用于中断电流的电气系统(2)，包括断路器(4)、熔断器(12)和根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(10、10a、10b)，所述电气设备与所述熔断器串联，所述熔断器和所述电气设备通过所述第一电极和所述第三电极与所述断路器并联连接在一起，所述第二电极开口通向所述断路器的断开室。

11.根据权利要求10所述的电气系统，其特征在于，所述第二电极在致动所述断路器之前或之后连接到所述断路器的内部电导体(28)，所述内部电导体耦合到所述断路器(4)的端口(6，8)中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的电气系统，其特征在于，所述第二电极通过例如电压抑制元件(60)或变阻器的绝缘构件连接到所述内部电导体。

13.根据权利要求10所述的电气系统，其特征在于，所述系统包括通过其相应的端口(6，8)与所述断路器串联连接的附加断路器，所述第二电极(E2，29)连接在所述断路器之间的接合点处。

14.根据权利要求10所述的电气系统，其特征在于，所述第二电极(E2，29)布置在所述断开室中，与所述断路器的端口之一相对并相距一定距离。

15.根据权利要求10至13中任一项所述的电气系统，其特征在于，所述熔断器和所述电气设备集成在同一主体(70)内。

16.根据权利要求10至13中任一项所述的电气系统，其特征在于，所述断路器和所述电气设备集成在同一主体内。

17.根据权利要求10至15中任一项所述的电气系统，其特征在于，所述断路器是烟火断路器。