CN101728130A - 电气安装设备的释放装置和具有释放装置的电气安装设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电气安装设备的释放装置和具有释放装置的电气安装设备。为了能有滞后地释放断路器，本发明提供一种释放装置10、110，在这种释放装置中，和释放线圈12、112串联的铁磁体30、136保持着要移动的电枢14、114。当电流强度确定时，铁磁体30、136被加热到超过该铁磁体的居里温度。由此铁磁体失去它的永久磁化，并不再保持电枢14、114，于是电枢14可以移动到线圈12、112中。因此滞后地完成本来的释放过程，其滞后时间为将铁磁体30、136加热到超过该铁磁体的居里温度的时间。

Description

电气安装设备的释放装置和具有释放装置的电气安装设备

技术领域

本发明涉及一种用于电气安装设备的释放装置。“释放”这个概念所包含的内容是断开电流回路。本发明的主要应用领域是断路器。释放是断路器的主要任务。

背景技术

在本发明的释放装置中，释放应是纯机电地完成的。其中，它在此涉及释放装置的已公开的实施方式。已知的实施方式包括电线圈，其在基本状态下被应该监控的电流流过。电枢被弹簧沿着从电线圈出来的方向顶压，其中，所述弹簧(在电线圈构造成圆柱形且弹簧构造成圆柱形的情况下)典型地至少部分设置在电线圈内。电枢能克服弹簧的力运动到电线圈中。这种运动特别是可在通过流过电线圈的电流所产生的磁场的作用下进行。弹簧力决定了电枢开始运动的那个电流强度：施加到电枢上的力和流过电线圈的电流的电流强度(至少基本上)成比例。这意味着，电流强度具有预定的数值，在这个数值上，施加到电枢的磁力准确地和弹簧的力一样，这样，在这个电流强度之上对电枢克服弹簧的力移动。在电枢上设置冲杆。至少当电枢移动到线圈时，这个冲杆从线圈中伸出。当将电枢拉入到线圈中时，这个冲杆撞到释放机构，这样使得电流触头断开。这种释放机构的方案就是现有技术，它不是本发明的主题。

断路器常常是级联布置：第一断路器设置在主线路中，并且可中断这个主线路。在这个第一断路器的后面从主线路中分支出支线。在这些支线中设置有其它的断路器。如果通过和支线中的支线相连接的耗电器出现短路电流时，应是这个支线中的断路器本身释放，而电流应通过主线路中的断路器流入到另一支线中。另一方面，当由于某些原因当后置的断路器未释放时，在主线路中的断路器应释放。这种要求造成在主线路中设置的断路器必须是滞后响应，使得后面设置的断路器有可能释放。用于在释放时能提供滞后的机构的构造是广泛的研发工作的主题。希望能提供这种释放装置，即通过这种释放装置在释放时能以简单的方式提供滞后。

特别是早期文献，例如DE 882585C和DE 1121188A对释放触头时的滞后问题进行研究。

在这两个文献中涉及的是这样电路，即在这些电路中触头是通过两个磁铁彼此吸住接通。一个磁铁构造成是移动的，并且和触头耦接。这种结构导致当触头接通时电流流过一个磁铁。这个磁铁由铁磁材料制成。这种磁铁和它的磁化温度有很强的相关性。这种机构决定当电流在极限值以上时将所述磁铁加热到使磁化减弱的温度，这样这些磁铁不再能彼此吸住，并且断开触头。

在这两篇文献中，特别是将释放中的滞后作为难以解决的问题描述的。

在DE 882585C中描述通过下述措施可对抗滞后，即使磁回路的一部分运动。在这种情况中，将对磁回路的位置固定的部分施加作用的导体既构造为加热线圈，也构造为磁场线圈。

在DE 11221188A中，这两个彼此吸住的电磁元件仅通过它们的布局和构造加以描述，没有采用连接、中间连接件或者触头而保证自由释放。

发明内容

本发明的任务是提供一种释放装置，这种释放装置用于针对出现释放相关的状况时有滞后地释放，并且只有当释放相关的状况持续特定时间后才释放，其中，该释放装置结构简单，因此费用低廉，可成本有利地制造。

这个任务通过具有如权利要求1特征所述的释放装置得以完成。

在本发明中，对如本文开头所描述的、根据权利要求1的前序部分所述的释放装置进行了改进。这种释放装置本身已具有简单的结构。根据本发明在这种释放装置中提供了铁磁体。这个铁磁体使电枢保持在预定的位置。应受监控的电流流过这个铁磁体。这个电流是也流过电线圈的同一电流。因此应产生这种电连接，即在具有预定的电流强度的电流流过电线圈时，铁磁体也被电流流过，这个电流的电流强度和所述预定的电流强度有关，特别是和这个预定的电流强度成比例。

原则上讲可使铁磁体和电线圈并联。当将铁磁体和电线圈电串联时，则产生特别简单的电路。在这个电路中可对临界参数进行特别简单的调节。

在本发明中进一步改进，当在所谓的居里温度以上时，铁磁体失去它的永久磁化，并且变成顺磁的。这就是说，在居里温度以上时与在居里温度以下时的温度情况相反，铁磁体不再使电枢保持在它的预定的位置中。当铁磁体构造得合适时，这个铁磁体在特定的电流强度-时间曲线下加热超过居里温度。一旦超过居里温度电线圈可造成电枢移动。可调节达到居里温度的时间，使得实现直到释放时的所希望的滞后。

在本发明中，可利用由铁磁体所施加的力的温度相关性。然而最清楚的是居里温度的这种变化，当超过居里温度时，铁磁状态消失，取而代之的是该铁磁得到顺磁特性。现在释放装置的单个的结构部件应彼此合适地相协调。因此优选铁磁体、电枢和弹簧彼此协调地如此构造和布置，即当流过铁磁体的电流没有将这个铁磁体加热超过该铁磁体的居里温度时，同时流过电线圈的电流(在优选的串联电路中，所述电流是同一电流)不足以克服弹簧的力和由铁磁体所施加的保持力将电构拉入到电线圈中。相反的是，当流过铁磁体的电流将这个铁磁体加热到超过该铁磁体的居里温度时，同时流过电线圈的电流足以克服弹簧的力将电枢拉入到电线圈中。

需要注意的是，在这种构造时存在有余地，即在居里温度时不再突然地产生保持力。这样，不同的电流强度-时间曲线可分别导致释放，例如持续的过电流正如瞬时的具有明显地例如在量级方面大于过电流的电流强度的短路电流一样。

下述做法证明是有利的，即为铁磁体选择这种材料，使铁磁体的居里温度在100°到400℃之间。

如果铁磁体由这种材料制成，即该材料包含至少一种稀土元素，则会产生所述情况。使用这种材料也是有利的，因为这种材料同时也属于那种具有记忆功能的材料，也就是在这样材料中，在超过居里温度之前存在的磁化会自动地恢复，这样铁磁体就必重置磁化。使用具有这种记忆特性的材料总的来说是有利的，因为然后释放装置才可稳定地经过大量循环。

有两个优选的实施方式，它们的区别在于铁磁体的构造。

在第一实施方式中铁磁体包括套筒。这个套筒被线圈包围。然后这个线圈包围电枢，并且至少部分地形成腔室。当电枢移动时，电枢通过该腔室。这个套筒优选开槽，为的是通过它能对电流进行导引，而不如线圈中那样产生驱动电枢的磁场。

在第二实施方式中铁磁体具有第一区段。这个第一区段在电枢进入线圈中的可能运动方向的反方向上布置在电枢的延长上。即在此涉及的是电枢的轴向的延长，其中，轴线可通过电枢的旋转对称的形状或者可通过设置在电枢上的冲杆的中轴线来确定。

优选这个铁磁体不仅由第一区段组成，而且它还具有与第一区段连接的区段，也就是相对于电枢轴线径向地位于第一区段之外的其它区段。这个铁磁体可稍微弯曲，并且因此也径向地包围着电枢，以提供特别有效的保持力。

特别是在第二实施方式中可如此地构造铁磁体，即它具有用于流过该第一区段的电流的收缩部位。收缩部位是具有最小横截面且垂直于电流方向的部位。因此在收缩部位电流密度特别高，并且这个收缩部位特别快地被加热。在铁磁体的第二实施方式中这个收缩部位特别是可设置在第一区段的区域中，也就是设置在电枢的轴向延长中。对于过电流，虽然存在收缩部位，铁磁体的加热也还是缓慢的。一旦过电流是持续的，则在特定时候超过居里温度，并释放装置释放。收缩部位允许即使突然出现瞬时的短路电流时也能进行释放，并且这种释放比过电流时还要快。即使对于前置的断路器(它们在本身释放之前应该给后置的断路器流出释放时间)也不必要求在所有的释放状况中滞后程度都一样。对于短路电流，通过提供收缩部位的措施缩短了滞后。

提供具有根据本发明的释放装置的电气安装设备也属于本发明的一部分，其中，用于电气安装设备的优选的应用情况就是断路器。具有根据本发明的释放装置的断路器特别是可用作选择性断路器，也就是在级联的断路器中用作前置的断路器。这种断路器相对于后置的断路器滞后释放。具有根据本发明的释放装置的电气安装设备典型地具有用于电导线的接头，其中，这些接头与电线圈和铁磁体耦接，也就是说，优选电线圈和铁磁体串联地设置在两个接头之间的连接线中。

附图说明

下面参考附图对本发明的优选的实施方式进行说明。这些附图是：

图1：根据本发明的第一实施方式的释放装置的截面图。

图2：在根据图1的释放装置中使用的铁磁的套筒的侧视图。

图3：图2的铁磁的套筒的俯视图。

图4：本发明的第二实施方式的释放装置的截面图。

图5：图4的释放装置的俯视图。

具体实施方式

在图1中示出的总体用附图标记10表示的用于断路器的释放装置包括线圈12。这个线圈的任务是产生磁场。这个磁场将电枢14拉入线圈中，以使和该电枢相耦接的冲杆16移动，并且该冲杆16的冲杆端部18将在该图中未示出的机构释放。线圈12被由软磁材料材料成的磁轭20包围。电枢14穿过磁轭中的开口，这样，在磁轭20上延伸的磁回路可通过电枢14闭合。

磁轭20配有芯体22。这个芯体在线圈12的内部延伸。这个芯体22设置在套筒24中。这个套筒24的功能是在电枢14运动时对电枢14进行导引。在电枢14上设置绝缘盘26。这个绝缘盘保护电枢防止飞弧放电。

如同传统的释放装置那样设有弹簧28。这个弹簧沿着从线圈12中出来的方向顶压电枢。该弹簧主要是支撑在磁轭20上，并且包围着冲杆16。

在传统的释放装置中的情况是这样的，即必须克服这种弹簧的力，以使电枢能够移动。当流过线圈的电流的强度超过预定的极限值时情况精确地是这样。

当前的情况是，另一种力叠加到弹簧28的力中：套筒24不是贯穿整个线圈12，而是构造得比较短。在套筒24上连接着套筒30。这个套筒30由铁磁材料构成，并且已永磁化。应如此地使套筒30磁化，使得电枢14被保持在它的在图1中所示的位置中；并且通过铁磁的套筒30的保持力，阻止电枢14被拉入到线圈12中。

特别是如在图2的侧视图中所看到的那样，套筒30被开槽(槽口32)。这个套筒30和线圈12串联，连接线34用于连接套筒。将套筒30开槽是防止流过套筒30的电流产生吸引电枢14的磁场。如此地选择构成套筒30的铁磁材料，使它的居里温度在100到400℃之间。在这种情况中材料应由稀土材料形成，也就是由包括有属于稀土元素的原子的材料形成。在电流强度特别高的电流中，铁磁的套筒30逐渐加热，直到最后达到居里温度。然后这个铁磁的套筒30失去了永久磁性化，并且变成顺磁的。因此在超过居里温度时突然地没有了由铁磁的套筒30提供的保持力。线圈12、磁轭20、电枢14的尺寸和弹簧28的弹簧力是如此地彼此协调的，即对于使套筒失去了它的永久磁化的电流，克服掉弹簧力，并且将电枢14拉入到线圈12中，然后完成本来的释放。

因此这种释放装置10的特征在于，不是在流过线圈12的电流的电流强度超过极限值以后立即释放，而是首先必须加热套筒30超过居里温度，因此存在滞后。这种滞后的准确程度和电流强度-时间曲线有关。当电流强度较高时，滞后较小。这点也是所希望的，因为较强的电流强度会产生更大的危险。

在图1的释放装置10的变型方案中提出了一种释放装置110。图4示出了这种释放装置。功能相同的结构部件用相同附图标记表示，只是数字增加了100。在释放装置110中，套筒124穿过整个线圈112。取消了铁磁的套筒30。替代地提供铁磁体136。铁磁体的区段138在电枢114的可能的运动方向的反向上处在电枢114的延长上，也就是相对于线圈112或者冲杆116或者弹簧128的中轴线处在轴向延长上。这个铁磁体138特别是从侧面区段140经过第一区段138延伸到第二侧面区段142。这个铁磁体136和线圈112也是串联。弯折区域144和146用于电连接。这个铁磁体136也是由稀土材料制成，因此具有100℃到400℃之间的居里温度。

从图5的俯视图可以看到，这个铁磁体136在它的中间区段138中相对于外部区段140和142收缩了。在这个收缩部位电流密度特别高，因此引入了很多的热量。因此这个收缩部位158是首先超过居里温度的部位。铁磁体136的形状特别是如此构造的，即在瞬时流过特别强的电流时就已在收缩部位138超过了居里温度，这样，释放装置就释放了，也就是说使电枢114进入到线圈112中。对于过电流，也就是大电流时，当然它具有一定的电流强度，其刚超过极限值，于是铁磁体136逐渐加热。因此，只有经过规定的时间过电流流过时，才超过居里温度。

当超过居里温度后通过铁磁体136不再产生保持力，并且流过线圈112的电流可使电枢114克服弹簧128的力进入线圈112中。

和铁磁的套筒30在释放装置10中所起的作用一样，铁磁体136在释放装置110中的作用也是使释放时间滞后进行。释放装置10和110特别是可用在这样的断路器中，即其它的断路器级联式地后置。因为相应的释放装置10或110在前置的断路器中滞后地释放，所以首先是下一个后置的断路器得到释放的机会。只有当后置的断路器不释放时，电流才持续地流过铁磁的套筒30或者铁磁体136，并且加热这个铁磁的套筒或者这个铁磁体超过居里温度，并且出现释放。因此当释放条件保持规定的时间时，具有释放装置10或者110的断路器能可靠地释放。这个规定的时间可随释放条件不同而变化。原则上讲，越是较强的电流流过的时间越长，则释放装置10和110就释放得越快。

Claims (11)

1.用于电气安装设备的释放装置(10、110)，其包括电线圈(12、112)和电枢(12、112)，所述电枢沿着从电线圈(12、112)出来的方向被弹簧(28、128)顶压，并能够克服弹簧(28、128)的力移动到电线圈(14、114)中，其中，在电枢(14、114)上设有冲杆(16、116)，所述冲杆至少当电枢(14、114)移动到电线圈(12、112)中时从电线圈(12、112)伸出，其特征在于，设有将电枢(14、114)保持在预定的位置中的铁磁体(30、136)，并且设有这样的电连接，使得当具有预定的电流强度的电流流过电线圈时，所述铁磁体(30、136)被电流流过，该电流的电流强度和所述预定的电流强度有关，特别是和所述预定的电流强度成比例。

2.如权利要求1所述的释放装置(10、110)，其特征在于，所述铁磁体(30、136)和电线圈(12、112)电串联连接。

3.如权利要求1或2所述的释放装置(10、110)，其特征在于，所述铁磁体(30、136)、电枢(14、114)和弹簧(28、128)如此地构造和布置，使得当流过铁磁体(30、136)的电流没有将这个铁磁体加热超过该铁磁体的居里温度时，同时流过电线圈(12、112)的电流就不足以克服弹簧(28、128)的力和由铁磁体(30、136)施加到电枢(14、114)上的保持力将电枢(14、114)拉入到电线圈(12、112)中，而当流过铁磁体(30、136)的电流将这个铁磁体加热到超过该铁磁体的居里温度时，同时流过电线圈(12、112)的电流造成克服弹簧(28、128)的力将电枢(14、114)拉入到电线圈(12、112)中。

4.如前述权利要求中任一项所述的释放装置(10、110)，其特征在于，所述铁磁体(30、136)的居里温度在100℃到400℃之间。

5.如前述权利要求中任一项所述的释放装置(10、110)，其特征在于，所述铁磁体(30、136)由包含至少一种稀土元素的材料构成。

6.如权利要求1-5中任一项所述的释放装置(10)，其特征在于，所述铁磁体包括有开槽的套筒(30)，所述套筒被线圈(12)包围。

7.如权利要求1-5中任一项所述的释放装置(110)，其特征在于，所述铁磁体(136)具有第一区段(138)，该第一区段在电枢(114)进入到线圈(112)中的可能的移动方向的反向上布置在电枢(114)的延长上。

8.如权利要求7所述的释放装置(110)，其特征在于，所述铁磁体具有相对于电枢轴线径向地位于所述第一区段(138)之外的其它区段(140、142)。

9.如权利要求7或8所述的释放装置(110)，其特征在于，所述铁磁体(136)在第一区段(138)的区域中具有用于流过该第一区段的电流的收缩部位。

10.电气安装设备，其具有如前述权利要求中任一项所述的释放装置(10、110)。

11.如权利要求10所述的电气安装设备，其特征在于，所述电气安装设备是断路器。

Images