断路器和用于断路器的电流互感器.pdf

本发明涉及一种断路器和一种用于相应的断路器的电流互感器(1)，该断路器用于断开流过导体的初级电流，通过该初级电流为需要保护的电路供电，其中设有用于实现断开的断开装置，而且其中电流互感器(1)给断开装置供电，且电流互感器具有围绕导体(2)引导的主磁路(5)和至少一个次级绕组(6)，绕组的铁芯由主磁路(5)的一部分构成，其中平行于次级绕组(6)的铁芯接有磁性的并联支路(7)，该支路具有附加的磁阻。为了在大电流的情况下自动地限制住电流互感器(1)的次级电流，建议这样设计附加的磁阻，即在初级电流大

1.  一种用于断开流过导体的初级电流的断路器，通过所述初级电流为需要保护的电路供电，所述断路器具有断开装置以用于实现断开，设有至少一个电流互感器(1)用于为所述断开装置供电，所述电流互感器包括围绕所述导体(2)引导的主磁路(5)和至少一个次级绕组(6)，所述次级绕组的铁芯由所述主磁路(5)的一部分构成，其中平行于所述次级绕组(6)的所述铁芯接有磁性的并联支路(7)，所述磁性的并联支路具有附加的磁阻，其特征在于，这样设计所述附加的磁阻，即在初级电流大于所述断路器的额定电流的情况下，也就是说尤其在短路的情况下，所述附加的磁阻借助于在所述并联支路(7)里出现的磁力而自动地变小，从而有效地减小了在所述并联支路(7)里的所述附加的磁阻。

2.  根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述附加的磁阻具有气隙(10)。

3.  根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，具有所述次级绕组(6)的支路在预定的初级电流大于所述额定电流的情况下达到磁饱和。

4.  根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于，所述气隙(10)在初级电流大于所述额定电流的情况下弹性地变小。

5.  根据权利要求2至4中的一项所述的断路器，其特征在于，所述气隙(10)由所述并联支路(7)的至少两个隔开的、并在磁通方向上相互搭接的元件(8)构成。

6.  根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，相互搭接的所述元件(8)被涂覆。

7.  根据权利要求1至6中的一项所述的断路器，其特征在于，所述主磁路(5)设计成闭合的，而且所述元件(8)平行于所述并联支路(7)并因此横交于所述主磁路(5)走向。

8.  根据权利要求5或6所述的断路器，其特征在于，所述元件(8)设计成扁平的舌状连片，所述连片在相反的方向上这样地平行于所述并联支路(7)延伸，即所述连片的自由的端部相互搭接。

9.  根据权利要求1至8中的一项所述的断路器，其特征在于，所述主磁路(5)由相互上下层叠的软-/铁磁性的薄片(4)构成。

10.  根据权利要求1至8中的一项所述的断路器，其特征在于，所述主磁路(5)由硅铁，结晶的、无定形的或毫微结晶的金属合金构成为环形带绕磁芯。

11.  根据权利要求9所述的断路器，其特征在于，分别在两个具有舌状连片的薄片(4)之间布置一个或多个不带连片的薄片。

12.  一种用于断路器的电流互感器(1)，所述断路器用于断开流过导体的初级电流，通过所述初级电流为需要保护的电路供电，其中设有断开装置用于实现断开，而且其中所述电流互感器(1)为所述断开装置供电，所述电流互感器具有围绕所述导体(2)引导的主磁路(5)和至少一个次级绕组(6)，所述次级绕组的铁芯由所述主磁路(5)的一部分构成，其中平行于所述次级绕组(6)的所述铁芯接有磁性的并联支路(7)，所述并联支路具有附加的磁阻，其特征在于，这样设计所述附加的磁阻，即在初级电流大于所述断路器的额定电流的情况下，也就是说尤其是在短路的情况下，所述附加的磁阻借助于在所述并联支路(7)里出现的磁力而自动地变小，从而有效地减小了在所述并联支路(7)里的所述附加的磁阻。

断路器和用于断路器的电流互感器
技术领域
本发明涉及按照权利要求1和12的前序所述的一种用于断开流过导体的电流的断路器和一种用于相应的断路器的电流互感器。
背景技术
用于断开电流的断路器是公知的。在此，需要断开的电流流过断路器本身；需要保护的电路通过输出侧的导体来供电。断开装置用于实现断开，通过电流互感器(铁芯互感器)来为该装置供给电能，其中电能来自于流过导体的电流(初级电流)。一种这样的断开装置由EP0704867B1公开。其电流互感器还具有一个由铁芯构成的主磁路，通过该主磁路来引导导体，该导体可能形成“初级绕组”。通过并联支路将主磁路分成两个平行的分磁路。平行于并联支路的支路(分磁路)同时是次级绕组的铁芯，通过该次级绕组使得用于断开装置的电能输出耦合。为了提高并联支路的磁阻，在该支路里设有一个具有恒定宽度的气隙，以便相应减小通过并联支路的磁通量。并联支路在电流很大(初级电流)的情况下接收一(大)部分的磁通量并引导其在次级绕组旁经过，以便限制从次级绕组流出的次级电流的进一步升高。
如果电流互感器(铁芯互感器)只用来供电而并不用于测量的目的，那么人们就想在一个大的初级电流范围上得到一个尽可能不变的(低的)、来自电流互感器的次级电流。因此在初级电流高的情况下，次级电流在大多情况下被限制住，由此又可以在电子断开单元的功率部分里采用具有小的最大损失功率且占位置少的电子构件。为了测量初级电流，则当然必须有另一个电流互感器(例如罗果夫斯基(Rogowski)互感器)。
不利的是：这种限制常常并不足够。
发明内容
本发明的目的是，提出一种断路器和一种电流互感器，该电流互感器的次级电流受到足够的限制。
该目的通过权利要求1和12的特征来实现；从属权利要求描述了有利的设计方案。
解决方案既涉及断路器，也涉及电流互感器，其中这样地设计附加的磁阻，即在初级电流大于额定电流的情况下，也就是说尤其在短路的情况下，附加的磁阻借助于在并联支路里出现的磁力而自动变小，因此有效地减小了并联支路里的附加的磁阻。也就是说，为了实现对从次级绕组流出的次级电流的足够的限制，附加的磁阻随着受到初级电流的限制的磁通量的变大而自动地减小。
一个简单的技术实施方案规定，附加的磁阻具有气隙。
如果具有次级绕组的支路(分磁路)在预定的初级电流大于额定电流的情况下达到磁饱和的话，那就特别有效地限制了次级电流。
在初级电流大于额定电流的情况下，那么气隙就有利地弹性地变小。
在最简单的情况下，气隙由并联支路的至少两个隔开的、并在磁通方向上相互搭接的元件构成。
为了阻止元件相互黏附，建议对相互搭接的元件进行涂覆。
如果主磁路设计成封闭的，并且元件平行于并联支路并因此横交于主磁路走向，那么在技术上来说是简单的。
一个技术实施方案设计为：元件设计成扁平的舌状连片，该连片在相反的方向上延伸，而且连片的自由的端部相互搭接。
一种简单的主磁路由相互上下层叠的软-/铁磁性的薄片构成。
有利地，主磁路由晶粒定向排列的或非晶粒定向排列的硅铁或其它结晶的、无定形的或毫微结晶的金属合金构成为环形带绕磁芯。
如果在两个具有舌状连片的薄片之间分别布置一个或多个不带连片的薄片，则形成主磁路的简单的结构。
附图说明
以下根据实施例对本发明加以详细说明。附图所示为：
图1：断路器的断开装置的电流互感器；
图2：根据图1所示的电流互感器的主磁路的简化的实施方式；
图3：根据图2所示的电流互感器的主磁路的分解图；
图4-5：根据图1所示的电流互感器的主磁路的一个可替换的实施方式；以及
图6-7：根据图1所示的电流互感器的主磁路的另一个可替换的实施方式。
具体实施方式
图1示出了用于断路器(未示出)的断开装置的电流互感器1，该断路器在紧急情况下断开流过导体2并且因此流过断路器的电流(初级电流)，以保护电路(未示出)，该电路借助于初级电流供电。
电子断开装置使初级电流断开，其中电子断开装置通过电流互感器1供电，该电流互感器从导体2(初级导体)中输出耦合用于断开装置的需要的电能。
如图1所示，导体2穿过开孔3(穿过具有开孔3的环)引导，该开孔3由上下层叠起来的软磁性的薄片4构成，这些薄片构成了主磁路5。(主磁路5也可以由晶粒定向排列的或非晶粒定向排列的硅铁，或者其它结晶的、无定型的或毫微结晶的金属合金等构成为环形带绕磁芯)。由薄片4构成的环在位于导体2对面的侧面上支撑了次级绕组6，当然只有主磁路的一部分磁通(主磁通)流经该次级绕组的铁芯。另一部分磁通通过磁性的并联支路7(即一个旁路)引导，该并联支路基本平行于次级绕组6的铁芯走向。
磁性的并联支路7由元件8构成，该元件在磁通的方向上或反向于磁通的方向上在并联支路7里延伸，也就是说交替地一个元件8在磁通的方向上延伸，而紧邻的元件8则相应地反向于其方向延伸。在此，元件8是扁平的舌状连片，它们分别交替地在相反的方向上延伸到主磁路1的开孔里。在连片8的自由的端部9的搭接区域中，分别有一个气隙位于连片8之间，该气隙在并联支路中与附加的磁阻联系起来。磁阻的增大相应地减小了并联支路7里的磁通量。流过并联支路7的磁通在搭接区域中使得连片8相互拉近。因为扁平的舌状连片是弹性(弹动的)可弯曲的，尤其是在初级电流大的情况下会造成气隙10变小。连片8的尺寸大小应这样确定，即使得具有次级绕组6的支路(分磁路)在短路的情况下达到磁饱和。在此，连片8的端部9也可以相互抵靠，其中在并联支路7里的附加的磁阻完全消失了。因此，连片8的端部9具有涂覆层，该涂覆层用于，使这些端部不会由于剩余磁通而相互黏附。
在实施例中，这样设计具有次级绕组6的支路，即在初级电流略微大于断路器的额定电流的情况下就已经出现磁饱和。
如果在短路的情况下由断路器1将电路断开，那么连片8的弹性的端部9重新返回至其起始位置，因此自动地又形成气隙10，作为并联支路7里的附加的磁阻。
电流互感器1也就这样来设计，即并联支路7的磁阻取决于流过导体2的初级电流的大小而自动地变小，因此并联支路7接收了大部分的主磁通量。
图2示出了主磁路5的一个简化的实施方式，即只具有两个连片8。
图3是根据图2的主磁路的分解图。在图3中可以看出：(分别)在两个带有舌形连片8的薄片之间(各)布置有一个不带有连片的薄片4。
换言之：当存在小至中等程度的初级电流时，只有一个小的磁通流过该由舌形连片8所构成的气隙10。与该磁通相联系而有力作用于连片8(尤其是连片8的端部9)，该作用力与磁通的平方成比例。与磁通的方向无关地，该力试图拉近两个端部9，也就是说使气隙10减小。在磁通小的情况下，该力还不足以造成显著的减小-端部9近似地停留在其起始位置上。气隙10的磁阻相对较高。随着初级电流的增大，流经端部9的磁通增大，因而也使磁力变得更大。随着初级电流的增大而使端部9越来越拉近，直至在磁通大的情况下，这些端部相互抵靠住。气隙10的减小导致了并联支路7的磁阻的减小。磁阻越小，磁通的流经平行的并联支路7而不流过被次级绕组6所围绕的磁性支路的部分就越大。因此即使当初级电流加大时，次级电流也在一个大的范围上保持不变。通过并联支路7(借助于舌状连片8的磁旁路)的柔性结构，在初级电流大的情况下，气隙10的磁阻相比于在气隙10不变时明显更良好地减小。在初级电流增大的情况下，次级电流仅还极少量地增加：也就是说其被很有效地限制住。
图4和5示出了一种具有(非弹性可弯曲的)连片8的可替换的实施方式，其中纵向可活动地布置在两个在相同方向上延伸的连片8之间的杆11与连片8一起构成并联支路7。杆11通过弹簧12固定在主磁路1的叠片铁芯处的相对的侧面上。在图5中，杆11由于在连片8之间的磁力而克服了弹簧12的弹性压力而被向右拉。因而减小了在连片8之间的气隙。
图6和7示出了另一种可替换的实施方式，在图中，枢轴衔铁13构成了并联支路7。这里也克服了弹簧14的力作用而使气隙10变小，也就是说，通过磁通克服了弹簧14的弹性力而使枢轴衔铁13被向下拉，其中并联支路7的磁阻相应地变小。在图7中，枢轴衔铁13完全跨接主磁路5的开孔3，也就是说在枢轴衔铁13与主磁路5之间的气隙10完全消失；气隙10不再存在。
也就是说在平行的并联支路7里，气隙10的长度并不是恒定的，而分别取决于磁通并因此取决于初级电流的值而变小。在初级电流很大的情况下，气隙10差不多可以完全闭合。初级电流越大，流过磁性的并联支路7的磁通就越大。