CN1313996A - 短路保护装置 - Google Patents

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Abstract

尤其为了在短路负载情况下防止机电式接触器的触点发生熔接,必须设有一个限流机构。按照本发明,限流机构(1)在第1步骤中接通一个第一短路电流支路(9)的一个短路触点(8),使接触器(20)电流去载,限流机构的短路功能在第2步骤中由开关电弧(25,25′)和一个第二短路电流支路(19)来承担,由此,在进一步的断路过程中,开关电弧由短路触点(8)转移到配属的导板(16,18)上,随后进入限流机构的一个灭弧室(17)中,由此中断短路电路。

Description

短路保护装置
本发明涉及一种用于机电式接触器的短路保护装置，它尤其用于在短路负载情况下防止接触器的触点发生熔接，其中，设有一个如权利要求1前序部分所述的限流机构。
由DE 4040359 C2和DE 4110335 C2已公知一种用于至少按时间进行导流的限流机构。此外，由EP 0691 046 B1已知一种用于在短路情形下将低压线路网的支路断开的装置，由此，在支路中，用电器与相线和一根附属的零线相连，并在这个或这些用电器前面串接一个用于接通和/或断开的开关元件，而且在相线和/或零线中设置有附加的用于切断短路的开关元件，一个带有开关的短路电路与这些附加的开关元件连接，其中，仅仅在相线中设有唯一一个断路器。为此，短路电路在唯一的断路器的负载侧让一部分短路电流从开关上流过，其中在短路电路中设有一个具有电阻的短路电流支路，该电阻的电阻值为所期望的最小负载回路阻抗的25％至50％。通过该电阻，短路电路的电磁驱动开关与零线连接。这样一种装置被设计用于满足专门的短路保护要求。
机电式接触器用于频繁地通/断正常工作电流。由于接触器的磁驱动装置对接通或切断指令有一个10至20ms的延迟反应时间，因此接触器并不适合于用作例如在短路情形下的快速作用的保护装置。为了限制短路带来的有害作用，将接触器与一个断路器或保险丝电串联。根据它们的短路特性，一种按照IEC 947-4允许的接触器+断路器或接触器+保险丝的组合可划分成协调型1、2或3。
协调型1中，能使接触器在短路后不再被使用，而不会因此发生危险。在协调型2中，允许存在容易用螺丝刀拆开的触点熔接，这样用较低的成本就可重新恢复开关功能。在协调型3中，根本就不允许存在接触器的功能受损的现象。
开关设备的生产厂家的目的在于对接触器的应用实现协调型2或3。为此选择特别不容易熔接的触点材料，例如AgSnO2。通过对开关-接触器或保险器-接触器这样的仅器组合进行调整，将短路情形下的导通电流限制到足够低的值。
上述后一种措施会带来预想不到的结果，亦即接触器不能按其额定电流技术指标工作，而所述仪器组合的工作电流必须降低到接触器一额定工作电流的一半值，或者更小的值。
具有协调型3(没有功能限制)的开关-接触器的仅器组合当今已对较小的结构尺寸(例如，In=32A)作为整套设备(生产商称其为集成式接触器)在市场上出售。为此，接触器的短路触点在短路情形下被一个磁力释放器强制断开。与此同时，短路电流通过一个限制强电流的开关机构被限制到非临界值。
然而，这一方法却不能立即转用到具有较高额定电流(100-400A)的接触器上。此外在转用这一方法时，还要求对接触器的基本结构采取更多改动设计。
本发明的目的在于为当今结构类型的接触器，亦即在对它们不加结构改动措施的条件下提供一种最优化的限流装置。尤其是由此应使上述协调型3正常运作，而无需对额定工作电流进行限制。
本发明的目的通过一种具有权利要求1所述全部特征的上述类型的装置来实现。进一步的改进结构由从属权利要求提供。
按照本发明，通过这样一种隈流机构来实现短路保护。该限流机构在第一步中接通一短路电流支路的短路触点，用于接触器的电流去载。它的短路功能在第二步中由开关电弧来承担。该开关电弧在进一步的断路过程中进入灭弧室并由此中断短路电流回路。
比较有利的是，短路触点由撞击动触点的磁性释放器的撞击点本身构成。磁性释放器的磁线圈直至短路触点闭合前流经有短路电流。由此闭合时间可以在1ms到2ms之间。在短路触点闭合后，主电流路径的动触点和固定触点随即会由于断路冲击(Oeffnungsschlages)而被分开，且短路电流转接到短路电流支路上，并相应地使接触器和释放器线圈实现电流去载。后一种情形会导致释放器的磁衔铁下落，这样，只要电弧转移没有事先进行，电弧就可以从短路触点转移到固定触点导板上。
下面借助附图所示实施例对本发明的其它细节和优点予以详细说明，附图中：
图1简略示出一个限流装置和一个接触器相组合处于第一功能阶段。
图2简略示出图1所示限流机构处于第二功能阶段。
典型的开关部件，例如开关锁和过电流释放器，在附图中并没有详细示出。假定接触器配备有不易熔接的触头材料，这样触头材料在遭受一定的电弧荷载的情况下就不会发生熔接。此外，除由短路电流或由弹力储存器引起的力之外，不需要使用例如电辅助能量或化学能这样的外部能量来实现短路保护。
一种用于防止触点熔接的限流装置1由一个带有短路机构的限流开关和一个带有磁驱动器的接触器20构成。所述短路机构包含一个具有短路触点8的第一短路电流支路9和一个第二短路电流支路19，其中，第一短路电流支路9由一个磁性释放器10接通，第二短路电流支路19由开关电弧25接通。尽管两种短路类型，亦即借助触点或借助开关电弧实现短路早已是公知技术，但在本文给出的专门组合中却能实现一种新型短路保护装置。尤其当磁性释放器由于其短路功能在短路触点重新断开而产生开关电弧时，这一点表现得十分明显。此时所产生的开关电弧能保持短路直至电弧熄灭为止。
所述限流机构1正如已公知的那样包含一个由固定触点6和动触点7构成的触点装置5。该固定触点和动触点分别安设在相应的触点支架3或4上。
用于动触点7的触点支架4被设计成超出本身的触点装置5之上，从而形成短路触点8的一部分。图中示出一个具有线圈11、衔铁12，撞针13和软线14的磁性释放器10，它构成短路触点8的另一部分并作用于活动的触点支架4上。此外，动触点7与一个动触点导板16和一个由许多灭弧板构成的灭弧室17相连接。该灭弧室17又通过一个固定触头-导板18与短路触点接触。
在此，短路触点8被理解成由触点支架4的尾段和撞针13构成的触点对。撞针13和磁性释放器10的衔铁12可以包含一个铜芯，以改善电导率。
图中作为限流开关示出的限流机构1对于每条主电流路径具有4个主电流接头21至24。这些电流接头中的两个，亦即接头23和24用于将开关设备按通常的那样连接在电网上，也就是说每条主电流路径分别有一个电流接头，它们分别位于开关设备的供电侧和负载侧。
在另外两个主电流接头21和22上连接有接触器20相应的主电流路径。主电流路径的电流通道从供电侧经过限流开关设备的一部分通往接触器20，从那儿又继续经过开关设备1的其余部分通往负载侧。接触器20在正常工作时利用其开关功能将整个主电流路径接通或切断。
假如限流开关1在正常运行时被切断，例如为了对接触器或负载回路进行维护保养，则图2所示开关电弧25就从打开的触点6,7转换到配属的导板16,18上，且随着进入灭弧板室17，就按传统的方式将带有动触点7的供电侧与负载侧之间的电路断开。负载侧且还有接触器20随后与供电侧电气分离。
在过电流和短路情形下，释放器10被电磁激励，其大小能无延迟地释放一个通常情况下都设有的但图中未示出的开关锁，并闭合短路触点8。由此构成的短路电流通道通过动触点7的臂4、带有电磁衔铁的短路触点8以及一条柔性连接导线14通往接触器20的负载接头24。由于这样的电流通道只能短暂地、亦即在毫秒级内传递电流，而在正常工作时必须无电流通过，因此例如可以通过一个未示出的双金属片释放器对所述柔性导线14进行监控。该双金属片释放器用于在故障情形下操纵开关锁。也可另外选择非电子化的监控机构，如电流互感器-吸持磁铁释放器、迅动盘等等。
由于在将主电流路径与接头21和22短路时，除接触器20以外，磁性释放器10的线圈11也没有电流通过，带有撞针13的衔铁12落回其静止位置，短路触点8断开。在断开的短路触点8亦即动触点支架4和撞针12之间产生的电弧25受动触点7的吹弧磁场的驱动作用，作为电弧25′转接到固定触点导板18上。并随着电弧电压的上升逐渐加长地进入灭弧板室17中。
从固定触点6经过接触器20和磁线圈11到负载接头的这一段主电流路径的部分电感，使得接触器主电流路径中的电流在短路触点8接通时不会突然下降，而是为此需要一定的时间间隔(tB＜1ms)才会降下来。为此，在限流机构1中的触点装置5已断开的固定触点6和动触点7之间所形成的电弧25，在由动触点、电弧、固定触点构成的电流回路的电磁吹弧作用下移动到固定触点6和固定触点导板18之间的间隙上，并在电流衰减后消失(由1/2Li2≈1/2i*UB *tB和L≈2μH,i≈5kA,UB≈20V得出电弧持续时间(=衰减时间)tB≈0.5ms)。
上面在对限流功能的描述中没有具体针对开关部件(如开关锁)来进行：在第1种实现限流机构1的方案中，磁性释放器除用于接通短路触点，断路冲击动触点之外，还用于使开关锁机械脱扣。开关锁的特性设计成，在磁性释放器的电磁衔铁落下后通过机械驱动开关锁，使动触点完全断开或保持断路。
在另一种实现限流机构1的方案中，限流装置具有一第二个磁性释放器，它设置在限流装置的主电流路径中，且通过调节其响应特性，使得在动触点上的断开冲击会比具有短路触点的第一磁性释放器的断开冲击要晚一段时间(约0.5至1ms)发生。这段时间要大于或等于短路触点的接通持续时间。
附图所示的机电式保护装置充分利用了在低压开关技术中已验证过的限制短路电流的保护方案，并按照本发明通过利用磁性释放器实现最快短路来完善补充。在此，该最快短路是借助开关电弧实现的短路。
本发明的短路保护装置在技术和费用方面的附加投入最小，从而可广泛应用在工业电网中。

Claims (12)

1．一种机电式接触器的短路保护装置，它尤其用于在短路负载情况下防止接触器的触点发生熔接，其中，设有一个与接触器串联的限流机构，该限流机构由一个带有固定触点和动触点的触点装置以及一个与之匹配的灭弧室构成，其特征在于，限流机构(1)在第1步骤中接通一个第一短路电流回路(9)的一个短路触点(8)，使接触器(20)电流去载，且限流机构的短路功能在第2步骤中由开关电弧(25,25′)和一个第二短路电流回路(19)来承担，此时，在进一步的断路过程中，开关电弧(25)由短路触点(8)转移到配属的导板(16,18)上，且随后进入限流机构(1)的灭弧室(17)中，由此中断短路电路。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，短路触点(8)由一个磁性释放器(10)撞击在动触点(7)上的导电撞针(13)和动触点支架(4)上的一个燃弧触点构成。
3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述与配属的接线端子(21,22)相连的接触器(20)与所述短路电路(9,19)并联。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，限流机构(1)的主触点(6,7)与短路电路(9,19)电并联，与连接在配属的接线端子(21,22)上的接触器(20)电串联。
5．如权利要求2所述的装置，其特征在于，磁性释放器(10)的电磁线圈(11)内流经有短路电流直至短路触点(8)被接通为止。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述接通闭合时间在1ms至2ms之间。
7．如上述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，在短路触点(8)接通后，在限流机构(1)的主电流路径上的动触点(7)和固定触点(6)断开，短路电流转移到短路电流支路(9)上。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，在短路电流转移后，释放器电磁衔铁(12)落下。
9．如权利要求8所述的装置，其特征在于，当短路电流从第1短路电流支路(9)转移到第2短路电流支路上时，电弧从短路触点(8)转移到固定触点导板(18)上。
10．如权利要求1所述的装置，其特征在于，短路触点(8)的第1短路电流支路(9)仅仅在短路跳闸时传递电流。
11．如权利要求1所述的装置，其特征在于，当在一定时间段内超过一预定电流值时，在第一短路电流支路(9)中的一个电流监控装置释放所述限流机构(1)。
12．如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电流监控装置是一个电热式双金属片释放器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102592911A (zh) * 2012-02-22 2012-07-18 西安交通大学 具有限流分断功能的中压直流大电流灭弧系统及其限流方法
CN106098485A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 厦门大恒科技有限公司 一种断路器

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19947105C2 (de) * 1999-09-30 2002-01-24 Siemens Ag Verfahren und zugehörige Anordnungen zum Schalten elektrischer Lastkreise
FR2912253B1 (fr) * 2007-02-01 2009-03-06 Schneider Electric Ind Sas Dispositif de protection contre les surtensions a contact mobile comprenant des moyens de deconnexions selectifs contre des courts-circuits
JP5838056B2 (ja) * 2011-08-11 2015-12-24 富士通コンポーネント株式会社 スイッチ及びコネクタ
JP2017010796A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 日東工業株式会社 配線用遮断器
FR3060193B1 (fr) 2016-12-08 2019-05-17 Schneider Electric Industries Sas Element amovible de coupure pour un appareil de coupure electrique et appareil de coupure d'un courant electrique comprenant un tel element amovible
US11509159B2 (en) * 2019-08-28 2022-11-22 Microsoft Technology Licensing, Llc System and method for thermal cutoff protection device control from an external component

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3562459A (en) * 1968-10-24 1971-02-09 Westinghouse Electric Corp Circuit interrupter with improved contact structure
DE3342469A1 (de) * 1983-11-24 1985-06-05 Bbc Brown Boveri & Cie Elektrischer schalter
DE4040359C2 (de) * 1990-12-17 1994-01-27 Siemens Ag Einrichtung zum Kurzschlußschutz
DE4110335C2 (de) * 1991-03-28 1995-07-20 Siemens Ag Einrichtung zum Kurzschlußschutz
US5162765A (en) * 1991-12-23 1992-11-10 North American Philips Corporation Adjustable magnetic tripping device and circuit breaker including such device
DE9216335U1 (zh) * 1992-12-01 1993-01-28 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De
DE4309794A1 (de) * 1993-03-25 1994-09-29 Siemens Ag Anordnung zur Freischaltung von Abzweigen eines Niederspannungs-Leitungsnetzes im Kurzschlußfall

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102592911A (zh) * 2012-02-22 2012-07-18 西安交通大学 具有限流分断功能的中压直流大电流灭弧系统及其限流方法
CN102592911B (zh) * 2012-02-22 2014-04-16 西安交通大学 具有限流分断功能的中压直流大电流灭弧系统及其限流方法
CN106098485A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 厦门大恒科技有限公司 一种断路器
CN106098485B (zh) * 2016-08-04 2018-03-20 厦门大恒科技有限公司 一种断路器

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Publication number Publication date
JP2002521801A (ja) 2002-07-16
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EP1101234B1 (de) 2002-06-26
WO2000007205A1 (de) 2000-02-10
DE19834474A1 (de) 2000-02-10
JP4172916B2 (ja) 2008-10-29

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