[发明专利]扩展过载保护装置调节范围的方法、过载保护装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩展热机械过载保护装置的调节范围的方法，其中，使用者可预定电流调节值，使保护装置获得确定的脱扣特性(电流-时间曲线)。此外，本发明还涉及一种相应的热机械过载保护装置及其应用。 

背景技术

过载继电器或过载脱扣器用于防止电气系统和用电设备(例如电动机)中出现不允许的过大工作电流。非电子过载继电器或过载脱扣器包括热脱扣机构，例如双金属片、速动盘或诸如此类的元件，并根据电流-时间脱扣特性曲线对出现过大工作电流时用于切断相关电流支路的机构进行操作。这个机构特定而言是闭锁机构的解锁装置、控制开关触点或信号器。这个机构还包括用于将过载脱扣设定到电流调节范围内的工作电流值上的元件。为消除环境温度对过载脱扣的影响，所述机构通常还包括用于进行温度补偿的附加元件。 

US 2 629 796 A中公开过一种用于开关设备的调节装置，这种调节装置包括带并联分流器的U形双金属片。分流器通过焊接在不同位置上将双金属片的两个边脚彼此相连。在此情况下，电流只在双金属片的预定部分长度内流过双金属片，借此可确定脱扣电流范围。过载脱扣器的脱扣电流范围由加热电阻的截面尺寸确定，加热电阻与双金属片以并联形式电连接，并为其加热。为过载脱扣器采用这种建构方案时，可将过载脱扣器的工作范围定位在10A至200A的电流范围内。也就是说，介于10A和200A之间的固定调节范围只需通过简单的制造工艺就能实现。 

此外，DE 19 516 723 C2中公开过一种可调节热磁脱扣装置，这种脱扣装置由双金属片、第一(双金属)分流器和第二分流器构成，其中，双金属片和第一(双金属)分流器用于激励旋转衔铁式磁脱扣器，第二分流器与双金属片及第一分流器并联。第二分流器用于调节脱扣值。 

最后，编号为473 338的德国专利说明书中公开过一种具有接触构件的热磁过电流电路断路器，借助这些接触构件可预先确定响应灵敏度的离散值。 

为了使目前的已知过载保护装置与相应的常规工作电流相匹配，可在介于下限调节电流I_u.与上限调节电流I_o.之间的预定调节范围内将已知装置调节至预期工作电流I_r。传统技术中的典型调节范围(即所谓的标准调节范围)只达到下限调节电流I_u.的1.4至1.6倍。热过载继电器和断路器的设备型号系列的等级范围也相应较窄，借此可用(例如)12个调节范围类型覆盖1.8A至25A的电流范围。 

可以减少类型数量的理想方案是将热机械过载保护装置的电流调节范围至少扩展至I_o.＝2*I_u.。但通过简单提高热脱扣机构的电流负荷来扩展调节范围，这个可能性由于i²比例的电阻加热效果及其所引起的升温现象而被排除在外。 

FR 2 790 139 A1中公开过一种开关设备，这种开关设备所具有的接触构件选择性地在开关设备开始工作之前进行接触。借此可根据具体要求对调节范围进行预先规定，在开关设备工作过程中，这个范围无法再发生变化。此外，EP 0 923 101 A、FR 2 434 474 A1、DE 951 738 C、DE 21 01 456 A1、US 4 187 482 A、DE 6607 433 U和FR 1 238 258 A中所公开的内容同样属于现有技术。其核心在于根据具体需要对开关设备的灵敏度进行匹配。 

因而在现有技术中，过载保护装置的宽调节范围完全通过电子过载继电器或电子过载脱扣器而实现。为此须用电流变压器检测过载电流，并借助一电子映射的电流-时间-脱扣特性曲线产生脱扣信号。这种电子解决方案的优 点是，如果忽略不计保护装置内输出电阻上的特定功能的功耗，过载保护装置的“发热”现象(即其电损耗)就与其电流调节值无关。 

其缺点在于，电流变压器和电子设备的使用会增加成本，此外，这种解决方案也不适用于对直流或直流分量进行监测。为了实现过载保护装置的宽调节范围，需要采用可在较小额定电流范围(例如≤40A)内以低成本制备的简单解决方案，这些解决方案相对于目前品目繁多的设备类型而言能给制造商和用户带来经济上的有利之处。 

发明内容