一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置，具有第一電流支路（I1）和第二電流支路（I2）的并聯(lián)電路，所述第一電流支路（I1）具有串聯(lián)的開關元件（S）和第一非線性電阻元件（Rvar,1），所述第二電流支路（I2）具有串聯(lián)的帶信號輸出特性的熔斷器元件（F）和第二非線性電阻元件（Rvar,2）以及一個復合電阻（Z），所述開關元件（S）被熔斷器元件（F）的信號輸出控制進行斷路切換。
【專利說明】
一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置。
【背景技術】
[0002]最廣泛類型的過電壓保護裝置由于老化和/或在指定操作電壓以外操作都具有不受歡迎的漏電流。
[0003]這些漏電流一方面導致更高的能量成本，而另一方面，這些漏電流也導致相關過電壓保護裝置發(fā)熱。這種發(fā)熱可以非常密集，以致于可能導致過電壓保護裝置本身及周邊元件的進一步損壞或破壞，甚至引發(fā)火災。
[0004]為了解決這些負面效應，過去已提出了各種構造，利用此類構造，出故障的過電壓保護裝置可以從供電網絡斷開，以防止過電壓保護裝置產生不可接受的發(fā)熱或破壞。
[0005]已知措施的一個例子是提供一種熱可熔融性連接，例如一種焊點，其在達到熔融溫度時，斷開與過電壓保護裝置的連接。
[0006]其它措施提供使用并聯(lián)電路，使漏電流被引導通過一個含有至少一個寄生電感的路徑，而過電壓事件通過與其平行的充滿氣體的電涌放電器進行。
[0007]盡管可以成功地使用這些措施，但它們都不能覆蓋過電壓保護裝置及其用途的整個范圍。
[0008]特別是對直流網絡，也稱為DC網絡來說，如太陽能系統(tǒng)中，以及在非常高輸出交流網絡，也被稱為AC網絡中的那些，斷開能力代表主要障礙。
[0009]雖然確實存在適用于低DC電流(S卩，熔斷器的額定電流)的適當分離元件(如，熔斷器)，其即使在電流支路中存在預期高短路電流的情況下也能夠切斷電流的流動，但實現(xiàn)這種開關通斷能力涉及到的費用隨電流(熔斷器的額定電流)升高而急劇上升。同技術挑戰(zhàn)一起，該費用也是成本驅動器，使得相應的跳閘裝置整體上非常昂貴。
[0010]同時，與電涌放電器串聯(lián)設置的熔斷器必須能夠承載在正常操作期間流過電涌放電器的(脈沖)電流。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置，其可以為高電流和DC網絡提供可靠中斷。
[0012]該目的是通過一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置實現(xiàn)的，該裝置具有第一電流支路和第二電流支路的并聯(lián)電路，第一電流支路具有開關元件和第一非線性電阻元件，第二電流支路具有帶信號輸出特性的熔斷器元件和第二非線性電阻元件以及復合電阻，開關元件被熔斷器元件的信號輸出控制進行斷路切換。
[0013]優(yōu)選的改進形式也是從屬權利要求的主題。
[0014]在下文中，在優(yōu)選實施例的基礎上，參考所附附圖對本發(fā)明進行更詳細地說明。
【附圖說明】
[0015]圖1示出了本發(fā)明實施例的示例性示意圖。
[0016]附圖標記列表
第一電流支路Ii;
第二電流支路I2;
開關元件S;
非線性電阻元件Rvar, I; Rvar, 2;
復合阻抗Z;
殼體G;
帶信號輸出特性的熔斷器元件F;
端子Al，A2。
【具體實施方式】
[0017]圖1示出了一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置的實施例的示例性示意圖。其包括第一電流支路1:和第二電流支路I2的并聯(lián)電路。
[0018]第一電流支路I1包括串聯(lián)的開關元件S和第一非線性電阻元件Rvar,i。第二電流支路I2包括串聯(lián)的帶信號輸出特性的熔斷器元件F和第二非線性電阻元件Rvar,2以及一個復合電阻Z。
[0019]開關元件S和具有信號輸出特性的熔斷器元件F被促使互相配合，以使得開關元件S被帶信號輸出特性的熔斷器元件F的狀態(tài)變化輸出控制進行斷路切換。
[0020]以這種方式，如下文將要說明的，可以確?？煽康那袛?。
[0021]在過電壓保護裝置的第一電流支路^中存在電阻元件Rvar,i，其帶有相對于其放電容量而被設定尺寸的非線性電流/電壓特性，使得其可以基本上承受系統(tǒng)所需的放電容量。與其串聯(lián)設置的是開關元件S，就其額定電涌電流負載而言，基本上對應于放電容量Rvar,i。然而，開關元件S的(DC)分斷能力只需要低即可，從而實現(xiàn)使用成本有效而簡單的開關元件。
[0022]在第二電流支路I2中存在電阻元件Rvar,2，其帶有相對于其放電容量而被設定尺寸的非線性電流/電壓特性，使得其僅能夠承受比第一電流支路I1的放電電流小得多的部分電流12。
[0023]相對于它們的額定電壓(例如Uv，施加ImA電流時的壓降)而言，Rvar, JPRvar,2基本相等，而在不同設計的情況下，至少Rvar,2可以在施加相同的電流時具有略低的特性電壓(例如，壓敏電阻電壓)。
[0024]Rvar, 2低于Rvar,I的放電電壓負載容量，參照Rvar, 2的電流/電壓特性，相比Rvar, I的電流/電壓特性，令自己本身表現(xiàn)出更大的陡度(放電速度快，或者說第二非線性電阻元件(Rvar,2)的變化率大于第一非線性電阻元件(Rvar>1)的變化率)。
[0025]與Rvar,2串聯(lián)的是在第二電流支路I2中的帶信號輸出特性的熔斷器元件F，例如帶脫扣指示器的熔斷器，其可以針對被相對于放電情況下流過第二電流支路I2的分流電流I2所的電涌電流額定負荷進行設計，該分流電流I2遠遠小于第一電流支路I1的電涌電流部分。
[0026]位于第二電流支路I2中的另一元件是復合阻抗Z，其由寄生或實質性元件形成。
[0027]Rvar,2相比于Rvar,i有更有陡的特性曲線，結合Z，具有一種效應，S卩，在放電情況下放電電流的主要部分流過第一電流支路I1，而小得多的部分流過第二電流支路12，其不激活帶信號輸出特性的熔斷器元件F。
[0028]如果將電壓通過將(漏電)電流引導穿過第一電流支路IjP第二電流支路I2的端子Ai，A2施加到整體構造(系統(tǒng))上，由于Rvar, 2的特性曲線在較低的(漏電)電流范圍內(由于復合阻抗的作用)相對平坦，則流過第二電流支路I2的電流將大于放電情況下流過第二電流支路I2的電流。電流的這種流動導致Rvar,2熔斷，使其阻抗分斷并允許電流在第二電流支路I2內流動以上升到非常高的水平。
[0029]電流流動經過第二電流支路12，激活了帶信號輸出特性的熔斷器元件F。帶信號輸出特性的熔斷器元件F通過其關斷能力中斷第二電流支路I2中電流的流動。帶信號輸出特性的熔斷器元件F的指示器觸發(fā)開關元件S的制動，然后也中斷第一電流支路I1中電流的流動。
[0030]制動可以，例如，直接通過機械作用來實現(xiàn)，或間接導至制動。例如，可以提供一種能量存儲，其被釋放用于制動開關元件S。
[0031]在僅用于說明本發(fā)明的一個示例性構造中，第一非線性電阻元件Rvar,工是，例如，一個總尺寸80毫米的壓敏電阻，具有下列性能數(shù)據(jù)Vrms=320V，VDC=420V，imax,8,2Qr3?=100000A，^^,2耱=160(^，？腹=2￥^,1穀=510￥，而第二非線性電阻元件1^?,2是，例如，總尺寸14毫米的壓敏電阻，具有下列性能數(shù)據(jù)V?S=320V，Vdc=420V，imax,8,2Q難=4500，Wmax,2雜=84J，Pmax=0.6W，Vv’i?g=510Vo
[0032]如果600伏的(測試)電壓被施加到該并聯(lián)電路上以模擬漏電流，則第二非線性電阻元件Rvar,2將在約1.2秒后吸收約84焦的能量，因此必須預期第二非線性電阻元件Rvar,2的快速熔斷，而第一非線性電阻元件Rvar>1將在約1.2秒后吸收約968焦，因此將仍是穩(wěn)定的。
[0033]使用上述的總體解決方案，可以由此提供簡單且成本有效的帶漏電流切斷的過電壓保護裝置，其即使對于高電流和直流網絡也可提供可靠中斷。
[0034]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，第一非線性電阻元件Rvar,工和第二非線性電阻元件Rvar,2具有不同的非線性電流/電壓變化特性，其中第二非線性電阻元件Rvar,2的變化特性的陡度(變化率)大于第一非線性電阻元件的特性的陡度(變換率)。
[0035]因此，兩個電流支路的切換行為可以設置有非常高水平的精度，而更重要的是，可以對制造成本進行優(yōu)化。
[0036]在另一個實施例中，第一非線性電阻元件Rvar,工和/或第二非線性電阻元件Rvar,2為是一個壓敏電阻。
[0037]以這種方式，壓敏電阻的良好電壓限制性特性可以被利用。此外，可使用具成本效應的標準部件。
[0038]在又一個實施例中，帶信號輸出特性的熔斷器元件F是一個脫扣指示器熔斷器。
[0039]以這種方式，脫扣指示器熔斷器的良好分離特性可以被利用。此外，可使用具成本效應的標準部件。
[0040]在又一個實施例中，第一電流支路I1的電涌電流負荷電容大于第二電流支路I2的電涌電流負荷電容量。這里，同樣地，根據(jù)本發(fā)明的裝置的成本可以無需犧牲開斷容量而進行優(yōu)化。
[0041 ]在又一個實施例中，復合阻抗Z由一個或多個特定部件提供。特定部件的例子是電阻器、電感線圈和電容器。
[0042]以這種方式，第二電流支路由一個過濾器保護不受過電壓事件所引起的相當高頻率脈沖電流事件，其可以經由第一電流支路被可靠地放掉。
[0043]在一個有利的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的帶漏電流切斷的過電壓保護裝置被設置在帶相應端子AjPA2的殼體G內，該殼體在圖1中以一點一劃相間的框表示。這使得預制的帶漏電流切斷的過壓保護裝置特別容易安裝。
【主權項】
1.一種帶漏電流切斷的過電壓保護裝置，具有第一電流支路(I1)和第二電流支路(I2)的并聯(lián)電路，其特征在于，所述第一電流支路(I1)具有串聯(lián)的開關元件(S)和第一非線性電阻元件(R.,i)，所述第二電流支路(I2)具有串聯(lián)的帶信號輸出特性的熔斷器元件(F)和第二非線性電阻元件(Rvar,2)以及一個復合阻抗(Z)，所述開關元件(S)被熔斷器元件(F)的信號輸出控制進行斷路切換。2.如權利要求1所述的過電壓保護裝置，其特征在于，所述第一非線性電阻元件(Rvar,i)和所述第二非線性電阻元件(Rvar,2)的非線性電流/電壓變化特性不同，其中所述第二非線性電阻元件(R.,2)的放電變化率大于第一非線性電阻元件(R., I)的放電變化率。3.如權利要求2所述的過電壓保護裝置，其特征在于，所述第一非線性電阻元件(Rvar,D和所述第二非線性電阻元件(R.』)是壓敏電阻。4.如前述權利要求中任一項所述的過電壓保護裝置，其特征在于，所述帶信號輸出特性的熔斷器元件(Π是一個具有脫扣指示器熔斷器。5.如前述權利要求中任一項所述的過電壓保護裝置，其特征在于，所述第一電流支路(Ii)的電涌電流負荷容量大于所述第二電流支路(I2)的電涌電流負荷容量。6.如前述權利要求中任一項所述的過電壓保護裝置，其特征在于，所述復合電抗(Z)由一個或多個特定部件組成。
【文檔編號】H02H9/04GK105981251SQ201580008691
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月20日
【發(fā)明人】馬丁·斯瑞伍, 約阿希姆·沃斯振
【申請人】菲尼克斯電氣公司