[发明专利]用于选择性断路的具有热脱扣元件的开关设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于选择性切断一条电气线路的开关设备，所述电气线路上特定而言连接一个有用电设备。

背景技术

现有技术中存在很多种用于选择性断路的已知开关设备。例如EP 1 587123 A1所揭示的一种选择性保护开关，其在主电流路径内包括彼此串联连接的一个第一和一个第二开关元件(＝接触点)。分流路径中布置有一个与第一开关元件并联的热脱扣元件，其形式为双金属元件。一个闭锁装置既与该双金属元件、又与所述第二开关元件处于机械有效连接。当电气线路短路时，先通过断开所述第一开关元件来使电流转向至分流路径。只要短路电流未被切断，所述双金属元件就会发热，经过一定的延迟时间后将所述第二开关元件断开。

DE 28 54 623 C2中公开过一种其他类型的选择性开关设备。这种开关设备也包括一个主电流路径和一个分流路径。所述分流路径同样包括一个双金属元件。为避免双金属元件过载，所述分流路径中连接有一个与该双金属元件串联的限流PTC(positive temperature coefficient，正温度系数)电阻。

已知的开关设备由于存在两个并联电流路径而花费较大。此外，这些开关设备的断路性能并不尽如人意。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种开关设备，这种开关设备结构既简单又具有良好的断路性能。

这个目的通过独立权利要求1的特征而达成。本发明的开关设备包括

a)一个单一的可通断电流路径，该电流路径与所述需要选择性切断的电气线路串联。

b)所述电流路径包括一个电气串联连接，所述串联连接至少具有一个开关元件、一个热脱扣元件和一个限流元件，其中，

c)所述热脱扣元件通过机械热闭锁有效连接与一个闭锁装置相连，所述闭锁装置通过机械释放有效连接与所述开关元件的一个活动接触件相连。

本发明的开关设备的特征在于仅存在一个单一的电流路径，而非像现有技术那样设置两个电流路径。除了所述一个单一的开关元件外，尤其是建构为电力干线的电流路径中仅设置有一个热脱扣元件和一个限流元件。限流元件可防止热脱扣元件和开关元件过载。因此，限流元件有助于本发明的开关设备保持持久而安全的工作性能。

由于热脱扣元件会受电流影响而发热，因此，其本质上是一个电流-时间积分器。从电流-时间积分的某个值起，闭锁装置内的释放机构被热脱扣元件触发，最终将开关元件切断(即断开)。当有可能存在的下游开关设备发现故障点位于经所述电气线路供电的电网中的、并由这些下游开关设备负责监测的分区段内时，这些下游开关设备可以实施脱扣操作，直至达到电流-时间积分的这个脱扣值。热脱扣元件的电流-时间特性是根据相关电网要求进行设计的。

尽管结构极为简单，但本发明的开关设备还是可以确保可靠的选择性断路。这种简单结构使本发明的选择性开关设备的制备成本极低。

本发明的开关设备的有利建构方案可从权利要求1的从属权利要求的特征中获得。

根据一种有利方案，所述限流元件是正温度系数电阻，特别是与电流相关的PTC电阻。这种又被称为热敏电阻的电阻在低温下的导电能力比在高温下的导电能力好。也就是说，其阻值随温度升高而增大。因此，这类电阻具有正温度系数。其限流效应由电流自身引起。电流使PTC电阻发热，使其阻值增大，从而达到限制电流的目的。这种正温度系数电阻是一个可在多种实施方式中加以使用的元件。很多情况下甚至可以采用标准元件。总之，不仅这类限流元件的实现成本较低，而且如此建构的开关设备的造价也很低。

根据另一有利建构方案，所述开关元件实施为自通断式。借此可以省去其他情况下为开关元件设置外部控制装置所需的附加成本。

根据特别有利的方案，所述开关元件具有自动断开且优选为动态断开的开关触点。这种类型的开关元件基本上是已知的。其特别有利的断开及闭合性能例如可通过开关元件内部的适当布线而实现。这些导线所采用的布置方式使得它们从某个电流强度起开始彼此排斥，从而致使开关触点至少部分断开。这种实施方式的有利之处在于，完全无需设置感应式脱扣单元(磁脱扣单元)。这能简化结构。此外，所述动态断开开关触点还起到进一步限流的作用，从而提供附加的过载保护。

此外，所述热脱扣元件优选实施为一个双金属元件。该双金属元件的实现方式很简单，同样可应用于多种实施方式。除此之外，这个双金属元件本身就具有所希望的电流-时间积分器性能。

附图说明