專利名稱：用于保護(hù)開關(guān)的電子過電流斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求I前序部分特征的用于保護(hù)開關(guān)、尤其是用于電機(jī)保護(hù)開關(guān)的電子過電流斷路器。
背景技術(shù)：
由文件DE 10 2006 011 713 Al公開了一種根據(jù)所述類型的用于電機(jī)保護(hù)開關(guān)的電子過電流斷路器。該過電流斷路器具有變流器的初級側(cè)，用于每個待接通及待保護(hù)的電流相位，它的次級側(cè)通過整流裝置與負(fù)載電阻連接。在變流器的不飽和狀態(tài)中，負(fù)載電壓與相電流成比例。負(fù)載電壓通過平滑電路到達(dá)微控制器。此外，兩個多級調(diào)節(jié)開關(guān)的輸出被施加在微控制器上。借助第一調(diào)節(jié)開關(guān)可選擇適合用于與該保護(hù)開關(guān)連接的負(fù)載的額定電流值。借助第二調(diào)節(jié)開關(guān)可選擇用于斷路保護(hù)開關(guān)的遲滯程度(Tragheitsgrad )， 就是 說借助該第二調(diào)節(jié)開關(guān)的延遲程度，當(dāng)相電流的至少一個持續(xù)地超過所選擇的額定電流值時，應(yīng)根據(jù)被調(diào)節(jié)的額定電流值的超過斷開與保護(hù)開關(guān)連接的負(fù)載。斷開進(jìn)行得越快，則調(diào)節(jié)的額定電流值被超過得越大。根據(jù)所選擇的調(diào)節(jié)，在微控制器中激活一個相應(yīng)的過電流斷路特征曲線。在出現(xiàn)過電流時，也就是說通過調(diào)節(jié)的額定電流值的超過對于所選擇的相應(yīng)遲滯程度和所測量的過電流的延遲時間，在微控制器的輸出端上輸出一個斷路信號，該信號在放大后被輸入電磁執(zhí)行元件，該執(zhí)行元件相應(yīng)地斷路保護(hù)開關(guān)的開關(guān)機(jī)械裝置以進(jìn)行斷開。在短路形式的過電流出現(xiàn)時，通過相應(yīng)的負(fù)載電壓經(jīng)由閾值電路將信號提供給微控制器，以造成快速斷路。此外，從整流器電路的輸出端為斷路單元的有效電子部件進(jìn)行電壓饋電。由文件DE 102 09 068 Cl公開了一種用于這類電子過電流斷路器的檢驗裝置。該檢驗裝置包含一個相應(yīng)于保護(hù)開關(guān)的、校準(zhǔn)及檢驗電流值及同時借助保護(hù)開關(guān)加載檢測量的檢驗單元。此外，設(shè)有用于檢測和信號化過電流斷路器的監(jiān)控單元。此外，過電流斷路器的目前加載相同檢驗電流的變流器的次級側(cè)必須部分地與過電流斷路器的求值部件分開及相反與檢驗裝置的檢驗單元相連接。為此，可在保護(hù)開關(guān)的使用地點檢驗，電子斷路的作用鏈?zhǔn)欠衿鹱饔眉皵嗦肥欠裨谠试S的公差內(nèi)進(jìn)行。通常僅僅要求得到這樣的結(jié)論，S卩，在保護(hù)開關(guān)的使用地點上是否電子過電流斷路器在整個作用鏈上起作用，而無需以巨大耗費用于檢測裝置、負(fù)載斷路和保護(hù)開關(guān)的相端子的串聯(lián)電路以及變流器輸出端的旁接，來獲取有關(guān)保持容差限值的定量的結(jié)論。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明作為任務(wù)基于一個測試裝置，該測試裝置以時間和材料的低耗費允許測試電子過電流斷路器的作用鏈?；陂_頭所述類型的電子過電流斷路器，該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過獨立權(quán)利要求的特征來解決，同時從從屬權(quán)利要求中可得出本發(fā)明有利的擴(kuò)展構(gòu)型。借助根據(jù)本發(fā)明的過電流斷路器，通常通過用于選擇額定電流值的第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和用于選擇遲滯程度的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在微控制器中激活以軟件方式構(gòu)成或保存的相應(yīng)的過電流斷路特征曲線。在借助于變流器檢測的相電流的至少一個在大小和時間方面超過該斷路特征曲線時，在微控制器的斷路輸出端上出現(xiàn)一個斷路信號，由此激活了電磁執(zhí)行元件。根據(jù)本發(fā)明，第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)附加地設(shè)有一個測試位置。在該測試位置上，在微控制器中生效一個以軟件方式構(gòu)成或保存的測試電流值和一個以軟件方式構(gòu)成或保存的測試延遲時間。測試電流值與借助第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選擇的額定電流值無關(guān)地、被小于最小額定電流值地確定。如果相電流中的至少一個超過至少用于該確定的測試延遲時間的測試電流值，則在斷路信號輸出端上產(chǎn)生該斷路信號并且電磁執(zhí)行元件被激活。因此在測試位置中，從借助變流器的電流獲取直到借助電磁執(zhí)行元件激活斷路的整個作用鏈被進(jìn)行了有效性的測試。為了測試根據(jù)本發(fā)明的過電流斷路器的過電流斷路功能，不需要昂貴的檢驗裝置。為了測試也不需要在裝配有根據(jù)本發(fā)明的過電流斷路器的保護(hù)開關(guān)上進(jìn)行預(yù)先準(zhǔn)備的連接及布線工作，使得它的相端子首先被與饋電源和負(fù)載分開及隨后串聯(lián)地加載檢驗電流源。此外，也不需要其它措施，使得變流器的次級側(cè)部分地與其余過電流斷路器電分開及與檢驗單元連接。測試也可在沒有外部檢驗手段及沒有附加工作措施的情況下直接在使用地點上及在裝配有根據(jù)本發(fā)明的過電流斷路器的保護(hù)開關(guān)的使用狀態(tài)中進(jìn)行。為最小額定電流值的大約80%的測試電流值已被證明是符合目的的。有利的是用于測試延遲時間的值大于這樣一個時間，在該時間中形成用于無差錯地正常運轉(zhuǎn)電子過電流斷路器的電子部件的、由變流器提供的電壓饋電。為此，大約為500ms的測試延遲時間值已被證明是符合目的的。為了節(jié)省空間，當(dāng)?shù)谝缓偷诙{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被邏輯上彼此連接及可交替問詢時是有利的。


本發(fā)明的擴(kuò)展細(xì)節(jié)和優(yōu)點可由下述根據(jù)附圖詳細(xì)說明的實施例中得出。示出了 圖1 :根據(jù)本發(fā)明的電子過電流斷路器的前視圖；圖2 :根據(jù)圖1的過電流斷路器的簡化方框電路圖；圖3 :根據(jù)圖2的過電流斷路器的詳細(xì)布置。
具體實施例方式根據(jù)圖1的電子過電流斷路器I被設(shè)置用于附裝在一個未示出的電機(jī)保護(hù)開關(guān)上。過電流斷路器I的殼體3被以公知的方式裝配有用于附裝到電機(jī)保護(hù)開關(guān)上的固定和止動機(jī)構(gòu)。用參考標(biāo)記5和6表示兩個電觸點,通過這些電觸點，電磁執(zhí)行元件可經(jīng)由殼體3由電機(jī)保護(hù)開關(guān)供電。在殼體3上可從前面使用第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S I和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S2。對于每個調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI和S2，都可看到一個帶有所屬的刻度的、可借助螺絲刀形式的輔助機(jī)構(gòu)操作的旋轉(zhuǎn)元件7或8。借助第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S I可選擇十六個等級中的額定電流值,在該實施例中從8A的最小額定電流值直到32A的最大額定電流值。借助第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S2,可選擇多個等級的遲滯程度或者測試位置(TEST TRIP)。額定電流值和遲滯程度的選擇共同確定了過電流斷路器I的斷路特性。
圖2示出了過電流斷路器I的原理電路布置。圖2中的示圖被如下地簡化，使得沒有示出對于本發(fā)明不重要的通常公知的電路部分、例如在短路形式的相電流時用于快速斷開或者用于產(chǎn)生所謂的熱記憶的電路部分。每一個變流器11的初級側(cè)與從電機(jī)保護(hù)開關(guān)引出的三個相電流II，12，13相聯(lián)接。變流器11的次級側(cè)電流通過相應(yīng)的一個整流裝置12到達(dá)相應(yīng)的一個負(fù)載電阻13。在變流器11的不飽和狀態(tài)中，負(fù)載電阻13上的電壓與相電流II，12，13成比例。負(fù)載電壓通過平滑電路14到達(dá)微控制器15的測量輸入端41至43。此外，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI和S2的輸出端被輸入至微控制器15。根據(jù)借助第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S I所選擇的用于額定電流值的調(diào)節(jié)以及借助第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S2所選擇的用于斷路遲滯程度的調(diào)節(jié)，在微控制器15中產(chǎn)生一個預(yù)定的過電流斷路特征曲線。如果相電流II，12，13中至少一個在其大小和持續(xù)時間方面超過該斷路特征曲線，則在微控制器15的信號輸出端60產(chǎn)生一個斷路信號SA。斷路信號SA通過晶體管開關(guān)Vl激活電磁執(zhí)行元件16。執(zhí)行元件16通過延伸穿過殼體3 (圖1)的接口，操作與該斷路器I連接的電機(jī)保護(hù)開關(guān)的開關(guān)機(jī)械裝置，使得相電流II，12，13中斷。對執(zhí)行元件16的供電如已經(jīng)在圖1中說明的那樣、通過觸點5和6進(jìn)行。此外，一個電源17與整流裝置12連接，該電源為過電流斷路器I的電子電路供給電源電壓V。。。如果借助第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S2選擇了測試位置，則在微控制器15中產(chǎn)生一個大小為最小額定電流值的80%的測試電流值。例如，測試電流值為O. 8x8A=6. 4A，更確切地說測試電流值與第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI的位置無關(guān)。此外，通過測試位置在微控制器15中產(chǎn)生一個O. 5s的測試延遲時間。如果在測試位置中通過接通與斷路器連接的電機(jī)保護(hù)開關(guān)而接通了相電流II，12，13，則這些相電流通過變流器11、整流裝置12、負(fù)載電阻13、平滑電路14和微控制器15的作用鏈來檢測和測量。通常檢測和測量到的相電流II，12，13為最小額定電流值的至少80% (例如6. 4A或更大)。在O. 5s的測試延遲時間到期之后從接通相電流II，12和13開始，從微控制器15在信號輸出端60輸出一個斷路信號SA，從而激活執(zhí)行元件16及斷開電機(jī)保護(hù)開關(guān)。對從變流器11直到執(zhí)行元件16的整個作用鏈的功能測試由此可順利地進(jìn)行。通過斷路延遲的O. 5s的測試延遲時間，確保了電源電壓Vcc已經(jīng)被有效地提供，使得在這方面確保電子過電流斷路器I可靠地工作。在圖3中示出了第一和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S I和S2的節(jié)省空間的構(gòu)型。第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI由一個雙控16位開關(guān)(十六進(jìn)制編碼開關(guān))及第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S2由一個10位雙控開關(guān)(十進(jìn)制編碼開關(guān))構(gòu)成。兩個調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S1，S2分別具有一個輸入端及分別具有四個雙控分級輸出端。兩個調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI，S2各自等值的輸出通過二極管對VI，V2，V4和V8和連接至電源電壓Vcc的連接電阻R1、R2、R4和R8邏輯或(OR)地連接并且輸入到微控制器15的調(diào)節(jié)輸入端50至53上。微控制器15將一個持續(xù)地在高和低之間交替的問詢信號SHL直接輸出到第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI的輸入端上及通過一個包含開關(guān)晶體管V2的陰極(Negationsstufe)間接地輸出到第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)S2上。由此，交替地在問詢信號SHL的變換中激活第一和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)SI或S2的雙輸出端及被微型計算機(jī)16通過調(diào)節(jié)輸入端50至53問詢。參考標(biāo)號表I 過電流斷路器3 殼體5,6用于執(zhí)行元件的觸點
11 變流器12 整流裝置13 負(fù)載電阻14 平滑電路15 微控制器16 執(zhí)行元件 17 電源41…43 測量輸入端50…53 調(diào)節(jié)輸入端60調(diào)節(jié)輸出端II，12，13 相電流Rl，R2，R4，R8 連接電阻SA 斷路信號SI, S2調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)Vcc 電源電壓VI, V2, V3, V4 二極管對Vl 晶體管開關(guān)V2 開關(guān)晶體管
權(quán)利要求
1.用于保護(hù)開關(guān)的電子過電流斷路器，包含 -變流器(11)，它的初級側(cè)分別與待接通的相電流(II，12，13)聯(lián)接及它的初級側(cè)分別通過整流裝置(12)與負(fù)載電阻(13)連接， -微控制器(15)，具有測量輸入端(41···43)，這些測量輸入端與相應(yīng)的負(fù)載電阻(13)操作連接，并且具有信號輸出端(60)，該輸出端與電磁執(zhí)行元件(16)操作連接， -第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(SI)，用于選擇適合的額定電流值，所述第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與微控制器(15)的至少一個調(diào)節(jié)輸入端(50··· 53)連接,其中，該額定電流值能夠在最小額定電流值與最大額定電流值之間的范圍內(nèi)選擇， -第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(S2)，用于選擇適合的遲滯程度，所述第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與微控制器(15)的至少一個調(diào)節(jié)輸入端(50··· 53)連接， -與整流裝置(12)連接的電壓饋電機(jī)構(gòu)(17)，用于為包括微控制器(15)的電子部件供電， -其中，根據(jù)所選擇的第一和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(SI，S2)的調(diào)節(jié)，在微控制器(15)中顯現(xiàn)一個預(yù)定的過電流斷路特征曲線，在至少一個相電流(II，12，13)在大小和時間方面超過該特征曲線時，則在斷路信號輸出端(60)上產(chǎn)生用于激活執(zhí)行元件(16)的斷路信號(SA)，用于斷開可與過電流斷路器(I)連接的保護(hù)開關(guān)， 其特征在于， -第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(S2)附加地設(shè)有一個測試位置及 -通過選擇該測試位置，在微控制器(15)中顯現(xiàn)一個低于最小額定電流值的固定的測試電流值和一個固定的測試延遲時間，在延遲時間被至少一個相電流(I I，12，13 )在大小和時間上超過時在斷路輸出端(60)上產(chǎn)生斷路信號(SA)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子過電流斷路器，其特征在于，測試電流值為最小額定電流值的大約80%。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電子過電流斷路器，其特征在于，測試延遲時間被確定為大于用于建立足夠的用于電子部件的電源電壓(Vcc)的時間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電子過電流斷路器，其特征在于，測試延遲時間為大約500ms。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電子過電流斷路器，其特征在于，第一和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(SI，S2)邏輯上彼此結(jié)合及可被交替地問詢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)開關(guān)的電子過電流斷路器，具有變流器(11)，該變流器的初級側(cè)分別與待接通的相電流(I1，I2，I3)中的一個聯(lián)接及其初級側(cè)分別通過整流裝置(12)與負(fù)載電阻(13)相連接，具有帶有測量輸入端(41…43)和信號輸出端(60)的微控制器(15)，所述測量輸入端分別與負(fù)載電阻(13)中的一個操作連接，所述信號輸出端與電磁執(zhí)行元件(16)操作連接，具有第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(S1)，用于選擇適當(dāng)?shù)念~定電流值，該機(jī)構(gòu)與微控制器(15)的至少一個調(diào)節(jié)輸入端(50…53)連接，其中，可在最小額定電流值與最大額定電流值之間的范圍內(nèi)選擇額定電流值，具有第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(S2)，用于選擇適當(dāng)?shù)倪t滯程度，該機(jī)構(gòu)與微控制器(15)的至少一個調(diào)節(jié)輸入端(50…53)連接。本發(fā)明的特征在于，第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(S2)附加地設(shè)有測試位置并且借助測試位置的選擇在微控制器(15)中呈現(xiàn)低于最小額定電流值的固定的測試電流值和固定的測試延遲時間，當(dāng)相電流(I1，I2，I3)中的至少一個超過延遲時間的大小和時間時，在斷路信號輸出端(60)上產(chǎn)生一個斷路信號(SA)。
文檔編號H02H3/04GK102986105SQ201180015173
公開日2013年3月20日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者W·梅德 申請人:伊頓電氣Ip兩合公司