WO2007095874A1 - Überstromschaltvorrichtung - Google Patents

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WO2007095874A1
WO2007095874A1 PCT/DE2006/000345 DE2006000345W WO2007095874A1 WO 2007095874 A1 WO2007095874 A1 WO 2007095874A1 DE 2006000345 W DE2006000345 W DE 2006000345W WO 2007095874 A1 WO2007095874 A1 WO 2007095874A1
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WO
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current
switching device
state
overcurrent switching
electronic module
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PCT/DE2006/000345
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English (en)
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Inventor
Jörg DORN
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to DE112006003862T priority patent/DE112006003862A5/de
Priority to PCT/DE2006/000345 priority patent/WO2007095874A1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/42—Induction-motor, induced-current, or electrodynamic release mechanisms
    • H01H71/43—Electrodynamic release mechanisms
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H79/00—Protective switches in which excess current causes the closing of contacts, e.g. for short-circuiting the apparatus to be protected
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/222—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion

Definitions

  • the invention relates to an overcurrent switching device for medium or high voltage applications with current detection means for transferring a contact system assigned to them when a threshold current is exceeded from a first state to a second state.
  • the deformable section is deformed when a threshold current is exceeded such that a contact system is transferred from a first state to a second state.
  • the deformable portion is also used here to form the contact system by forming the contact system together with a contact part.
  • Object of the present invention is to provide an overcurrent switching device that can be flexibly and precisely designed according to the particular requirements.
  • actuating means are arranged downstream of the current detection means located in a first current branch via coupling means, which actuating means are designed to transfer the contact system located in a second current branch from the first to the second condition.
  • An essential advantage of the overcurrent switching device according to the invention is that in her the current detection means and the coupling and actuating means assemblies or elements represent for themselves, and thus can be produced by itself and dimensioned accordingly; This also applies to the contact system, because it forms a system for itself, act on the actuating means. All this allows a precise adjustment and a large adjustment range of the threshold current, in which the contact system can be transferred from its first to its second state.
  • the contact system can advantageously be used flexibly in that the first state of the contact system can be the open state and the second state can be the closed state of the contact system, or vice versa, so that in a simple manner depending on the respective requirements an opening or a closing over - Stror ⁇ schaltvoriques is formed.
  • the advantageous possibility is given to effect a switching operation in the second current branch in the event of an overcurrent in the first current branch.
  • the current detection means comprise two mutually parallel conductor rail sections in which the current is guided in opposite directions and of which at least one section is deformable, wherein the deformable section can be transferred by exceeding the threshold current from a normal position to a working position.
  • an electromagnetic force acts in an advantageous manner between the parallel conductors with opposite current conduction, so that the deformable portion is deformed when a threshold current is exceeded by this force and transferred from a normal position to a working position.
  • the threshold current is simple and flexible adjustable over the deformability of the deformable section.
  • the coupling means comprise a blocking element fixedly connected to the deformable section.
  • a blocking element for example a retaining pin, is a simple way of coupling the current-detecting means with the actuating means.
  • the actuating means comprise a spring-loaded actuator having such a configuration that, in a blocking element in the normal position of the deformable portion, the actuating member is held in a cocked spring position and released in a working position of the deformable portion.
  • a spring-loaded actuator having such a configuration that, in a blocking element in the normal position of the deformable portion, the actuating member is held in a cocked spring position and released in a working position of the deformable portion.
  • the actuator may be designed in different ways, e.g. as a pestle.
  • the actuating member is a movable, by means of the spring tensionable carriage with a rigidly connected
  • Such a slide is particularly durable or releasable by the blocking element.
  • the contact system of a rigidly connected to the actuating means moving contact to
  • the mating contacts can both be configured as a fixed contacts.
  • Such a contact system can be converted in a simple manner by the actuating means from its first in its second state.
  • the current detection means comprise a coil surrounding the current-carrying connection conductor.
  • a coil By means of a coil, the detection of an overcurrent in a precise manner possible because a current flowing in the connecting conductor current in the coil, a voltage is induced, with which the actuating means are actuated in a simple manner.
  • the contact system comprises an electrical switch connected to the coil via the coupling means and the actuation means, which can be transferred from the first state to the second state when the threshold current is exceeded by a voltage induced in the coil.
  • An electrical switch advantageously has fast and precisely adjustable switching characteristics for transferring the contact system from the first to the second state, wherein the switch is configured such that it remains in this state after being transferred to the second state.
  • the electrical switch is a thyristor.
  • a thyristor is a precise electronic switching element as an electrical switch, which can be controlled directly in a simple manner by the voltage induced in the coil.
  • the electrical switch is an electromagnetically actuated switch. With an electromagnetically actuated switch controlled by the coil, precise and fast switching is made possible in a simple manner.
  • the actuating means comprise a control device for the electrical switch.
  • a control device is advantageous for a precise adjustment of the threshold current to be detected.
  • the invention further relates to a bridging device for an electronic module, as it is the above-mentioned prior international patent application PCT / DE 2005/001147 entappelbar, and has set itself the task of such a bridging device for an electronic module so educate that they have a flexible structure with precisely adjustable threshold current.
  • a bridging device for an electronic module with an overcurrent switching device in one of the embodiments described above is used to achieve this object, the current detection means for transferring the contact system assigned to it from a first state when the threshold current in the electronic module has been exceeded wherein the electronic module is connected to a circuit arrangement, in a second state in which the electronic module is bridged in the circuit arrangement, are formed.
  • This bridging device advantageously allows a flexible construction with precisely adjustable threshold current.
  • the bridging device thus forms an advantageous application of the overcurrent switching device according to the invention and can be used, for example, advantageously for bridging an electric current.
  • ronikmoduls according to German Patent Application DE 101 03 031 Al use.
  • the contact system is conductively connected to the terminal of the electronic module.
  • the current detection means detect the current of the electronic module.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an inventive overcurrent switching device in a first embodiment of a lockup device according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an inventive overcurrent switching device in a second
  • Embodiment of a lockup device according to a second embodiment.
  • the circuit unit 8 comprises schematically illustrated electronic components 9, for example a plurality of switching elements such as IGBTs, diodes and an intermediate circuit capacitor of an inverter, which are connected to each other via current detection means in the form of connecting conductors 10, 11 and other connections (not shown) (compare the circuit unit the above-mentioned German patent application DE 101 03 031 Al).
  • the connecting conductors 10 and 11 are arranged in the circuit unit 8 such that an overcurrent occurring in the event of a fault flows through these connecting conductors 10 and 11.
  • the connecting conductors 10 and 11 are designed as busbars and connected to one another at one end, so that a current flowing in the circuit unit 8 current over the busbars 10 and 11 is guided in opposite directions.
  • Conductor rail 11 which is designed as a deformable busbar, coupling means 12 and 13 in the form of a retaining pin 12 made of an insulating material as a blocking element 12 which extends through a recess 13 in the bus bar 10 therethrough.
  • Coupling means 12, 13 are as actuating means 14, 15 and 18, a movable carriage 14, which is blocked by the retaining pin 12 and is biased by a spring 15 against an insulating body 16 of the electronic module, rearranged.
  • actuating means 14, 15 and 18 a movable carriage 14 which is blocked by the retaining pin 12 and is biased by a spring 15 against an insulating body 16 of the electronic module, rearranged.
  • Through a recess 17 of the insulating body 16 extends through a guide rod 18 of the carriage 14, at the end of a moving contact 19 is arranged, which forms a contact system 20 together with the first fixed contact 6 and the second fixed contact 7.
  • the state of the device shown in FIG. 1 corresponds to the normal operating state of the electronic module 1 in which normal operating currents flow within the electronic module 1.
  • a fault for example by a Short circuit within the electronic module 1 or a wrong control of a switching element, can flow through the discharge of the capacitor of the circuit unit 8, a significantly higher current than the usual operating current in the electronic module nikmodul. Due to the opposing leadership of the current through the busbars 10 and 11 is formed between these due to electromagnetic interaction, a force which pushes the busbars 10 and 11, while the deformable busbar 11 is deformed such that the fixed to the busbar 11 associated retaining pin 12 in the direction of the movement arrow A moves and releases the carriage 14.
  • a short-circuit current in the electronic module 1 thus causes a closure of the contact system 20, so that between the terminals 2 and 3 of the electronic module 1 via the conductors 4 and 5 and the fixed contacts 6 and 7 and the moving contact 19, the remaining components of the electronic module 1 are bridged.
  • a bridging of electronic modules in a circuit arrangement of a plurality of modules, for example in a series connection, is particularly necessary if the functionality of the circuit arrangement is to be retained in the event of the failure of a single electronic module due to a malfunction.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an overcurrent switching device US2 of a bridging device UB2 in an electronic module 21.
  • Terminals 22 and 23 of the electronic module 21 are connected via conductors 24 and 25 with contacts 26 and 27 and connected to a circuit unit 28 with schematically represented electronic components 29, for example, figuratively not shown switching elements such as IGBTs, capacitors and diodes.
  • Connecting conductors 30 and 31 and other connections not shown in the figures are provided for connecting the components 29.
  • the connection conductors 30 and 31 are arranged in the circuit unit 28 such that an overcurrent occurring in the event of a fault flows through these connection conductors 30 and 31.
  • the connecting conductors 30 and 31 are connected together at one end and together with a coil 32 current detection means 30, 31, 32.
  • the coil 32 surrounds a portion of the connecting conductors 30, 31 and is via coupling means 33 and 34 in the form of connecting lines 33 and 34 coupled to actuating means 36 and 37.
  • the actuating means 36, 37 comprise a control device 36 with a control connection 37 for controlling an electrical switch 38, which forms the contact system 39 with the contacts 26 and 27.
  • a short-circuit current driven by the capacitor of the circuit unit effects an induction voltage in the coil 32, which is compared in the control device 36 with a threshold value. If the induction voltage is above the threshold value, then the switch 38 is closed via the control connection 37, so that the contact system 39 is closed off of the contacts 26, 27 and the switch 38, via the connection terminals 22, 23 and the conductors 24, 25 the remaining elements of the electronic module 21 are bridged.
  • the switch 38 is designed such that it after transferring to the second state, in the embodiment of the closed state, in remains in this state, even if after a decay of the short-circuit current, the induction voltage of the coil is no longer applied.
  • a bridging of electronic modules in a circuit arrangement of several modules, for example a series circuit, is particularly necessary if the functionality of the series circuit is to be maintained in the event of failure of a single electronic module due to a malfunction.
  • the switch 38 can be designed as a thyristor or E- lektromagnet, the control depending on the desired precision either directly through the. in the coil 32 induced voltage can take place or via the control device 36, which may be embodied for example as a simple trigger circuit.

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Abstract

Um eine Überstromschaltvorrichtung für Mittel- oder Hochspannungsanwendungen mit Strom-Detektionsmitteln zur Überführung eines ihnen zugeordneten Kontaktsystems bei Überschreiten eines Schwellenstromes in aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand, auszubilden, deren Schalteigenschaften präzise sind, wird vorgeschlagen, dass den in einem ersten Stromzweig liegenden Strom-Detektionsmitteln über Kopplungsmittel Betätigungsmittel nachgeordnet sind, welche Betätigungsmittel zur Überführung des in einem zweiten Stromzweig liegenden Kontaktsystems aus dem ersten in den zweiten Zustand ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Überstromschaltvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Überstromschaltvorrichtung für Mittel- oder Hochspannungs-anwendungen mit Strom- Detektionsmitteln zur Überführung eines ihnen zugeordneten KontaktSystems bei Überschreiten eines Schwellenstromes aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand.
Aus der als Stand der Technik geltenden internationalen Pa- ■ tentanmeldung PCT/DE 2005/001147 ist ein Elektronikmodul mit einer derartigen Überstromschaltvorrichtung bekannt. Bei dieser älteren Überstromschaltvorrichtung weist ein Verbindungs- leiter einen deformierbaren Abschnitt als Strom-
Detektionsmittel auf. Der deformierbare Abschnitt wird beim Überschreiten eines Schwellenstromes derart deformiert, dass ein Kontaktsystem aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt wird. Der deformierbare Abschnitt wird hier auch zur Bildung des Kontaktsystems verwendet, indem er zusammen mit einem Kontaktteil das Kontaktsystem bildet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Überstromschaltvorrichtung auszubilden, die flexibel und präzise den jeweils gestellten Anforderungen entsprechend ausgestaltet werden kann.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass den in einem ersten Stromzweig liegenden Strom-Detektionsmitteln über Kopplungsmittel Betätigungsmittel nachgeordnet sind, welche Betätigungsmittel zur Überführung des in einem zweiten Stromzweig liegenden Kontaktsystems aus dem ersten in den zweiten Zustand ausgebildet sind. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Überstrom- schaltvorrichtung besteht darin, dass bei ihr die Strom- Detektionsmittel sowie die Kopplungs- und Betätigungsmittel Baugruppen bzw. Elemente für sich darstellen, und somit für sich herstellbar und entsprechend bemessbar sind; dies gilt auch hinsichtlich des Kontaktsystems, weil dieses ein System für sich bildet, auf das die Betätigungsmittel einwirken. Dies alles ermöglicht eine präzise Einstellung und einen großen Einstellbereich des Schwellenstromes, bei dem das Kon- taktsystem aus seinem ersten in seinen zweiten Zustand überführbar ist. Dabei ist das Kontaktsystem in vorteilhafter Weise insofern flexibel einsetzbar, dass der erste Zustand des Kontaktsystems der offene Zustand und der zweite Zustand der geschlossene Zustand des Kontaktsystems sein können oder umgekehrt, so dass in einfacher Weise abhängig von der jeweiligen Anforderungen eine öffnende oder eine schließende Über- strorαschaltvorrichtung ausgebildet ist. Dabei ist außerdem die vorteilhafte Möglichkeit gegeben, bei einem Überstrom in dem ersten Stromzweig einen Schaltvorgang in dem zweiten Stromzweig zu bewirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Strom- Detektionsmittel zwei zueinander parallel verlaufende Stromschienenabschnitte, in denen der Strom gegensinnig geführt ist und von denen mindestens ein Abschnitt deformierbar ist, wobei der deformierbare Abschnitt durch Überschreiten des Schwellenstromes von einer Normalposition in eine Arbeitsposition überführbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wirkt in vorteilhafter Weise eine elektromagnetische Kraft zwischen den parallel verlaufenden Leitern mit gegensinniger Stromführung, so dass der deformierbare Abschnitt beim Überschreiten eines Schwellenstroms durch dieses Kraft deformiert und von einer Normalposition in eine Arbeitsposition überführt wird. Der Schwellenstrom ist dabei einfach und flexibel über die Deformierbarkeit des deformierbaren Abschnittes einstellbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Kopp- lungsmittel ein mit dem deformierbaren Abschnitt fest verbundenes Blockierelement. Ein derartiges Blockierelement, beispielsweise ein Haltestift, ist eine einfache Möglichkeit zur Kopplung der Strom-Detektionsmittel mit den Betätigungsmitteln.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Betätigungsmittel ein federbelastbares Betätigungsorgan mit einer derartigen Ausbildung, dass bei einem Blockierelement in der Normalposition des deformierbaren Abschnittes das Betäti- gungsorgan in einer Position mit gespannter Feder gehalten und in einer Arbeitsposition des deformierbaren Abschnittes freigegeben ist. Ein derartiges Betätigungsorgan ist in einfacher Weise durch das Blockierelement freigebbar, wodurch ein schnelles Überführen des Kontaktsystems aus seinem ersten in seinen zweiten Zustand vorteilhafterweise ermöglicht ist.
Das Betätigungsorgan kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, z.B. als Stößel. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist das Betätigungsorgan ein beweglicher, mittels der Feder spannbarer Schlitten mit einer starr verbundenen
Führungsstange. Ein solcher Schlitten ist besonders vorteilhaft durch das Blockierelement haltbar oder freigebbar.
In weiterer Ausgestaltung ist das Kontaktsystem aus einem mit den Betätigungsmitteln starr verbundenen Bewegkontakt zur
Ausbildung einer leitenden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Gegenkontakt gebildet. Die Gegenkontakte können dabei beide als Festkontakte ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, einen Gegenkontakt als Festkontakt und den anderen Gegenkontakt als flexiblen Kontakt auszuführen, wobei der flexible Kontakt z.B. unter Verwendung einer flexiblen Anschlussleitung gewonnen sein kann. Ein derartiges Kontaktsystem ist in einfacher Weise durch die Betätigungsmittel aus seinem ersten in seinem zweiten Zustand überführbar.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Strom-Detektionsmittel eine den Strom führenden Verbindungs- leiter umgebende Spule. Mittels einer Spule ist die Detektion eines Überstromes in präziser Weise möglich, da durch einen im Verbindungsleiter fließenden Strom in der Spule eine Spannung induziert wird, mit der die Betätigungsmittel in einfacher Weise betätigbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Kontaktsystem einen mit der Spule über die Kopplungsmittel und die Betätigungsmittel verbundenen elektrischen Schalter, welcher bei Überschreiten des Schwellenstromes durch eine in der Spu- Ie induzierte Spannung aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand überführbar ist. Ein elektrischer Schalter verfügt in vorteilhafter Weise über schnelle und präzise einstellbare Schalteigenschaften zum Überführen des Kontaktsystems aus dem ersten in den zweiten Zustand, wobei der Schalter derart aus- gebildet ist, dass er nach dem Überführen in den zweiten Zustand in diesem Zustand verbleibt.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der elektrische Schalter ein Thyristor. Ein Thyristor ist ein präzises elekt- ronisches Schaltelement als elektrischer Schalter, welches in einfacher Weise durch die in der Spule induzierte Spannung direkt ansteuerbar ist. In einer anderen Ausführungsform Ist der elektrische Schalter ein elektromagnetisch betätigter Schalter. Mit einem durch die Spule gesteuerten elektromagnetisch betätigten Schalter ist ein präzises und schnelles Schalten in einfacher Weise ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung umfassen die Betätigungsmittel eine Steuerungsvorrichtung für den elektrischen Schalter. Eine Steuerungsvorrichtung ist vorteilhaft für eine präzise Ein- Stellung des zu detektierenden Schwellenstromes.
Die Erfindung betrifft ferner eine Überbrückungsvorrichtung für ein Elektronikmodul, wie sie der eingangs erwähnten älteren internationalen Patentanmeldung PCT/DE 2005/001147 ent- nehmbar ist, und stellt sich die Aufgabe, eine solche Überbrückungsvorrichtung für ein Elektronikmodul so weiterzubilden, dass sie über einen flexiblen Aufbau bei präzise einstellbarem Schwellenstrom verfügt.
.Zur Lösung der Aufgabe dient erfindungsgemäß eine Überbrückungsvorrichtung für ein Elektronikmodul mit einer Über- stromschaltvorrichtung in einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, wobei die Strom-Detektionsmitteln zur Überführung des ihnen zugeordneten Kontaktsystems bei Über- schreiten eines Schwellenstromes in dem Elektronikmodul aus einem ersten Zustand, in welchem das Elektronikmodul an eine Schaltungsanordnung angeschlossen ist, in einen zweiten Zustand, in welchem das Elektronikmodul in der Schaltungsanordnung überbrückt ist, ausgebildet sind. Diese Überbrückungs- Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen flexiblen Aufbau mit präzise einstellbarem Schwellenstrom. Die Überbrückungsvorrichtung bildet somit eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Überstromschaltvorrichtung und lässt sich beispielsweise mit Vorteil zum Überbrücken eines Elekt- ronikmoduls gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 03 031 Al einsetzen.
In weiterer Ausgestaltung ist das Kontaktsystem mit An- Schlussklemmen des Elektronikmoduls leitend verbunden. Dadurch ist in einfacher Weise die Überbrückung des Elektronikmoduls beim Überschreiten des Schwellenstromes durch Ausbildung einer leitenden Verbindung zwischen den Anschlussklemmen über das Kontaktsystem gewährleistet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfassen die Strom- Detektionsmittel den Strom des Elektronikmoduls.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä- ßen Überstromschaltvorrichtung in einer ersten Ausgestaltung einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä- ßen Überstromschaltvorrichtung in einer zweiten
Ausgestaltung einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt eine Überstromschaltvorrichtung ÜS1 einer Über- brückungsvorrichtung ÜB1 in einem Elektronikmodul 1 mit Anschlussklemmen 2 und 3, welche über Leiter 4 und 5 mit einem ersten Gegenkontakt 6 und einem zweiten Gegenkontakt 7, welche im Ausführungsbeispiel als erster Festkontakt 6 und zweiter Festkontakt 7 ausgebildet sind, sowie mit einer Schal- tungseinheit 8 verbunden sind. Die Schaltungseinheit 8 um- fasst schematisch dargestellte elektronische Bauteile 9, beispielsweise mehrere Schaltelemente wie IGBTs, Dioden und einen Zwischenkreiskondensator eines Umrichters, welche über Strom-Detektionsmittel in Form von Verbindungsleitern 10, 11 sowie weitere figürlich nicht dargestellte Verbindungen miteinander verbunden sind (vergleiche die Schaltungseinheit der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift DE 101 03 031 Al) . Die Verbindungsleiter 10 und 11 sind dabei in der Schal- tungseinheit 8 so angeordnet, dass ein in einem Fehlerfall auftretender Überstrom über diese Verbindungsleiter 10 und 11 fliesst. Die Verbindungsleiter 10 und 11 sind als Stromschienen ausgeführt und an einem Ende miteinander verbunden, so dass ein in der Schaltungseinheit 8 fließender Strom über die Stromschienen 10 und 11 gegensinnig geführt ist. Mit der
Stromschiene 11, welche als deformierbare Stromschiene ausgebildet ist, sind Kopplungsmittel 12 und 13 in Form eines Haltestifts 12 aus einem isolierenden Material als Blockierelement 12 fest verbunden, welcher sich durch eine Aussparung 13 in der Stromschiene 10 durch diese hindurch erstreckt. Den
Kopplungsmitteln 12, 13 sind als Betätigungsmittel 14, 15 und 18 ein beweglicher Schlitten 14, welcher durch den Haltestift 12 blockiert ist und mittels einer Feder 15 gegenüber einen Isolierkörper 16 des Elektronikmoduls vorgespannt ist, nach- geordnet. Durch eine Aussparung 17 des Isolierkörpers 16 hindurch erstreckt sich eine Führungsstange 18 des Schlittens 14, an deren Ende ein Bewegkontakt 19 angeordnet ist, welcher zusammen mit dem ersten Festkontakt 6 und dem zweiten Festkontakt 7 ein Kontaktsystem 20 ausbildet.
Der in der Figur 1 dargestellte Zustand der Vorrichtung entspricht dem normalen Betriebszustand des Elektronikmoduls 1, in welchem übliche Betriebsströme innerhalb des Elektronikmoduls 1 fließen. Bei einer Störung, beispielsweise durch einen Kurzschluss innerhalb des Elektronikmoduls 1 oder eine falsche Ansteuerung eines Schaltelementes, kann durch die Entladung des Kondensators der Schaltungseinheit 8 ein erheblich höherer Strom als der übliche Betriebsstrom in dem Elektro- nikmodul fließen. Durch die gegensinnige Führung des Stromes über die Stromschienen 10 und 11 entsteht zwischen diesen aufgrund elektromagnetischer Wechselwirkung eine Kraft, welche die Stromschienen 10 und 11 auseinanderdrückt und dabei die deformierbare Stromschiene 11 derart deformiert, dass sich der fest mit der Stromschiene 11 verbundene Haltestift 12 in Richtung des Bewegungspfeiles A bewegt und den Schlitten 14 freigibt. Über die von der Feder 15 ausgeübte Kraft bewegt sich der Schlitten in Richtung des Bewegungspfeiles B. Die Bewegung des Schlittens 14 ist dabei durch die Führungs- Stange 18 in der Aussparung 17 des Isolierkörpers 16 geführt und durch das Ausbilden eines geschlossenen Kontaktes zwischen dem Bewegkontakt 19 und den Festkontakten 6 und 7 begrenzt. Ein Kurzschlussstrom im Elektronikmodul 1 bewirkt somit ein Schließen des Kontaktsystems 20, so dass zwischen den Anschlussklemmen 2 und 3 des Elektronikmoduls 1 über die Leiter 4 und 5 sowie die Festkontakte 6 und 7 und den Bewegkontakt 19 die restlichen Bauteile des Elektronikmoduls 1 überbrückt sind. Eine Überbrückung von Elektronikmodulen in einer Schaltungsanordnung mehrerer Module, beispielsweise in einer Reihenschaltung, ist insbesondere notwendig, wenn die Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung beim Ausfall eines einzelnen Elektronikmoduls aufgrund einer Fehlfunktion erhalten bleiben soll.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Über- stromschaltvorrichtung ÜS2 einer Überbrückungsvorrichtung ÜB2 in einem Elektronikmodul 21. Anschlussklemmen 22 und 23 des Elektronikmoduls 21 sind über Leiter 24 und 25 mit Kontakten 26 und 27 sowie mit einer Schaltungseinheit 28 mit schematisch dargestellten elektronischen Bauteilen 29, beispielsweise figürlich nicht dargestellten Schaltelementen wie IGBTs, Kondensatoren und Dioden verbunden. Verbindungsleiter 30 und 31 sowie weitere figürlich nicht dargestellte Verbindungen sind zur Verbindung der Bauteile 29 vorgesehen. Die Verbindungsleiter 30 und 31 sind dabei in der Schaltungseinheit 28 so angeordnet, dass ein in einem Fehlerfall auftretender Überstrom über diese Verbindungsleiter 30 und 31 fliesst. Die Verbindungsleiter 30 und 31 sind an einem Ende miteinander verbunden und bilden zusammen mit einer Spule 32 Strom-Detektionsmittel 30, 31, 32. Die Spule 32 umgibt dabei einen Bereich der Verbindungsleiter 30, 31 und ist über Kopplungsmittel 33 und 34 in Form von Anschlussleitungen 33 und 34 mit Betätigungsmitteln 36 und 37 gekoppelt. Im Ausfüh- rungsbeispiel der Figur 2 umfassen die Betätigungsmittel 36, 37 eine Steuerungsvorrichtung 36 mit einer Steuerungsverbindung 37 zur Steuerung eines elektrischen Schalters 38, welcher mit den Kontakten 26 und 27 das Kontaktsystem 39 ausbil- det.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 bewirkt bei einem Ausfall eines Halbleiter-Bauteils ein durch den Kondensator der Schaltungseinheit getriebener Kurzschlussstrom eine Indukti- onsspannung in der Spule 32, welche in der Steuerungsvorrichtung 36 mit einem Schwellwert verglichen wird. Liegt die Induktionsspannung über dem Schwellwert, so wird über die Steuerungsverbindung 37 der Schalter 38 geschlossen, so dass das Kontaktsystem 39 aus den Kontakten 26, 27 sowie dem Schalter 38 geschlossen ist, wobei über die Anschlussklemmen 22, 23 sowie die Leiter 24, 25 die restlichen Elemente des Elektronikmoduls 21 überbrückt sind. Der Schalter 38 ist dabei derart ausgebildet, dass er nach Überführen in den zweiten Zustand, im Ausführungsbeispiel der geschlossene Zustand, in diesem Zustand verbleibt, auch wenn nach einem Abklingen des Kurzschlussstromes die Induktionsspannung der Spule nicht mehr anliegt. Eine Überbrückung von Elektronikmodulen in einer Schaltungsanordnung mehrerer Module, beispielsweise einer Reihenschaltung, ist insbesondere notwendig, wenn die Funktionsfähigkeit der Reihenschaltung beim Ausfall eines einzelnen Elektronikmoduls aufgrund einer Fehlfunktion erhalten bleiben soll. Der Schalter 38 kann dabei als Thyristor oder als E- lektromagnet ausgeführt sein, wobei die Ansteuerung je nach gewünschter Präzision entweder direkt durch die. in der Spule 32 induzierte Spannung erfolgen kann oder über die Steuerungsvorrichtung 36, welche beispielsweise als einfache Triggerschaltung ausgeführt sein kann.
Bezugszeichenliste
ÜB1, ÜB2 Überbrückungsvorrichtungen ÜS1, ÜS2 Überstromschaltvorrichtungen
1 Elektronikmodul
2, 3 Anschlussklemmen
4, 5 Leiter
6 Erster Festkontakt
7 Zweiter Festkontakt
8 Schaltungseinheit
9 elektronische Bauteile
10, 11 Stromschienen
12 Haltestift
13 Durchführung
14 Schlitten
15 Feder
16 Isolierkörper
17 Durchführung
18 Führungsstange
19 Bewegkontakt
20 KontaktSystem
21 Elektronikmodul
22, 23 Anschlussklemmen
24, 25 Leiter
26, 27 Kontakte
28 Schaltungseinheit
29 Bauteile
30, 31 Verbindungsleiter
32 Spule
33, 34 Anschlussleitungen
35 elektrische Schaltvorrichtung
36 SteuerungsVorrichtung
37 SteuerungsVerbindung
38 Schaltkontakt Kontaktsystem Bewegungspfeile

Claims

Patentansprüche
1. Überstromschaltvorrichtung für Mittel- oder Hochspannungsanwendungen mit Strom-Detektionsrαitteln (10, 11, 30, 31, 32) zur Überführung eines ihnen zugeordneten KontaktSystems (20, 39) bei Überschreiten eines Schwellenstromes aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass den in einem ersten Stromzweig liegenden Strom- Detektionsmitteln (10, 11, 30, 31, 32) über Kopplungsmittel
(12, 13, 33, 34) Betätigungsmittel (14, 15, 18, 36, 37) nachgeordnet sind, welche Betätigungsmittel (14, 15, 18, 36, 37) zur Überführung des in einem zweiten Stromzweig liegenden Kontaktsystems (20, 39) aus dem ersten in den zweiten Zustand ausgebildet sind.
2. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Strom-Detektionsmittel (10, 11) zwei zueinander parallel verlaufende Stromschienenabschnitte (10, 11) umfassen, in denen der Strom gegensinnig geführt ist und von denen mindestens ein Abschnitt (11) deformierbar ist, wobei der deformierbare Abschnitt (11) durch Überschreiten des Schwellenstromes von einer Normalposition in eine Arbeitsposition überführbar ist.
3. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kopplungsmittel (12, 13) ein mit dem deformierbaren Ab- schnitt (11) fest verbundenes Blockierelement (12) umfassen.
4. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betätigungsmittel (14, 15, 18) ein federbelastbares Beta- tigungsorgan (14) mit einer derartigen Ausbildung umfassen, dass bei einem Blockierelement (12) in der Normalposition des deformierbaren Abschnittes (11) das Betätigungsorgan (14) in einer Position mit gespannter Feder (15) gehalten und in ei- ner Arbeitsposition des deformierbaren Abschnittes (11) freigegeben ist.
5. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Betätigungsorgan (14) ein beweglicher, mittels der Feder (15) spannbarer Schlitten (14) mit einer starr verbundenen Führungsstange (18) ist.
6. Überstromschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kontaktsystem (20) aus einem mit den Betätigungsmitteln (14, 15, 18) starr verbundenen Bewegkontakt (19) zur Ausbildung einer leitenden Verbindung zwischen einem ersten und ei- nem zweiten Gegenkontakt (6, 7) gebildet ist.
7. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Strom-Detektionsmittel (30, 31, 32) eine den Strom füh- renden Verbindungsleiter (30, 31) umgebende Spule (32) umfassen.
8. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kontaktsystem (39) einen mit der Spule (32) über die
Kopplungsmittel (33, 34) und die Betätigungsmittel (36, 37) verbundenen elektrischen Schalter (38) umfasst, welcher bei Überschreiten des Schwellenstromes durch eine in der Spule (32) induzierte Spannung aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand überführbar ist.
9. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der elektrische Schalter (38) ein Thyristor ist.
10. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der elektrische Schalter (38) ein elektromagnetisch betätigter Schalter (38) ist.
11. Überstromschaltvorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betätigungsmittel (36, 37) eine Steuerungsvorrichtung (36) für den elektrischen Schalter (38) umfassen.
12. Überbrückungsvorrichtung für ein Elektronikmodul (1) mit einer Überstromschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strom-Detektionsmitteln (10, 11, 30, 31, 32) zur Überführung des ihnen zugeordneten Kontaktsystems (20, 39) bei Überschreiten eines Schwellenstromes in dem Elektronikmodul (1) aus einem ersten Zustand, in welchem das Elektronikmodul (1) an eine Schaltungsanordnung angeschlossen ist, in einen zweiten Zustand, in welchem das Elektronikmodul in der Schaltungsanordnung überbrückt ist, ausgebildet sind.
13. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kontaktsystem (20) mit Anschlussklemmen (2, 3) des Elektronikmoduls (1) leitend verbunden ist.
14. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Strom-Detektionsmittel (10, 11, 30, 31, 32) den Strom des Elektronikmoduls (1) erfassen.
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