强电熔断器以及配电网络 技术领域
本发明涉及权利要求1前序部分所述的一种强电熔断器。这类熔断器主要作为线路保护熔断器用在低压网络中，一般布置在变压器站、配电站和用户接线盒中。这类熔断器可开断几百安培数量级的过电流。此外，本发明涉及权利要求13前序部分所述的一种配电网络。
先有技术
在市场上可买到不同规格和设计参数的这类强电熔断器。例如洛克维尔自动化公司(Rockwell Aatomation)的样本“低压熔断器的熔丝”就展示有不同的这类熔断器，它们在其尺寸上与德国工业标准DIN 43620和国际电工委员会标准IEC 269-2-1的规格相一致。这类熔断器在网络中出现的全部频率情况下实际上都具有很低的阻抗。其功能完全限制在对过电流的开断。
众所周知，在配电网络中由于操作过程和别的影响产生高频电压和电流，它们通过网络迅速传播并可能干扰一些敏感的用户。特别是，当通过网络的一部分例如在某一建筑物内还用高频信号进行信息传输时，网络地负荷就会因高频干扰而引起明显的麻烦。
本发明的描述
本发明旨在这样设计已知的这类强电熔断器，使它同时能够在很大程度上截获上述那类干扰信号。由于这类强电熔断器就其常规的功能来说，一般限制在较小的网络范围，特别是限制在单个建筑物或建筑群的网络范围与其它网络连接，且通过该网络传输信息通常同样限制在这类范围，所以这类熔断器很方便定位，用来隔断上述范围来自其它网络的高频干扰。
本发明的强电熔断器是这样设计的，使它除了开断过电流外，还可尽可能抑制高频信号，特别是频率范围介于1兆赫和40兆赫之间的高频信号，这样的频率范围主要用于信息传输。而且可将这类熔断器设计成在电气基本数据上和尺寸上至少与一种已知的符合标准的强电熔断器一致并使它不作任何更改就可用在插接位置或其它环境。
本发明所达到的优点主要表现在：以可设想的简单而廉价的方式还可在已有的设备中建立信息传输的有利的阻抗比，即在单个支线的耦合点这样调节阻抗比，使高频信号通过供电网的大容量传播基本上受到抑制。
特别是，用这种方式可明显减少高频信号进入到也用来传输信息的供电网中，并为信息传输建立一个较有利的信号-干扰比。反过来说，也可大大抑制信息信号从支线的不希望有的传出。这样就阻止了或至少明显削弱了干扰的影响，并减少不希望有的电磁辐射。在信息传输所用的频率范围内，不同支线的退耦可多次利用网络的这种频率，这样就可提高网络的总信息容量。同时改善单个支线以内的信息传输的质量。
附图简要说明
下面结合只表示一个实施例的附图来详细说明本发明。附图表示：
图1带未剖开的扼流圈时第一种结构型式的本发明强电熔断器的纵断面；
图2带未剖开的扼流圈时对应于图1的横断面；
图3沿图1剖面线Ⅲ-Ⅲ剖开的横断面；
图4带部分剖开的扼流圈时第二种结构型式的本发明强电熔断器的纵断面；
图5沿图4剖面线Ⅴ-Ⅴ剖开的横断面；
图6带未剖开的扼流圈时第三种结构型式的本发明强熔断器的纵断面；
图7沿剖面线Ⅶ-Ⅶ剖开的对应于图6的纵断面；
图8沿图6剖面线Ⅷ-Ⅷ剖开的横断面；
图9带未剖开的扼流圈时第四种结构型式的本发明熔断器的纵断面；
图10沿图9Ⅹ-Ⅹ剖面线剖开的横断面；
图11相当于图9的纵断面，但带有剖开的扼流圈；
图12第五种结构型式的本发明熔断器的纵断面，直接在位于前面的壁的后面；
图13沿图12ⅩⅢ-ⅩⅢ剖面线剖开的横断面；
图14沿图13ⅩⅣ-ⅩⅣ剖面线剖开的纵断面；
图15第六种结构型式的本发明强电熔断器的纵断面，直接在位于前面的壁的后面；
图16沿图15ⅩⅥ-ⅩⅥ剖面线剖开的横断面；
图17沿图16ⅩⅦ-ⅩⅦ剖面线剖开的纵断面；
图18第七种结构型式的本发明强电熔断器的纵断面，这种熔断器在其基本结构上对应于第五种结构型式的熔断器；
图19图18箭头ⅩⅨ所示的侧视图；
图20图18箭头ⅩⅩ所示的侧视图；
图21第八种结构型式的本发明强电熔断器的纵断面，这种熔断器在其基本结构上对应于第六种结构型式的熔断器；
图22图21箭头ⅩⅫ所示的侧视图；
图23图18箭头ⅩⅩⅢ所示的侧视图；
图24使用了本发明强电熔断器的一个供电网的示意图。
本发明的实施方法
根据第一种结构型式(图1～3)，本发明的强电熔断器具有一个用电绝缘材料，最好用陶瓷制成的大致呈矩形的外壳1，该外壳在纵向对置的两端上具有带第一盖板2的第一个电连接头和带第二盖板4的第二个电连接头，第一盖板2和第二盖板4的外侧分别带有一个触刀3和触刀5。封闭该外壳1的盖板2和4例如用铝制成，触刀3和5则用铜合金制成并进行镀银。
外壳内部用一块导电材料例如铝制成的隔板6在纵向内隔成上下两段。位于第一个电接头的盖板2和隔板6之间的较长的第一段装有一段熔丝，该熔丝导电连接盖板2和隔板6。熔丝由三条串联布置的并联的银编织带7组成并以熟知的方式设计成，使它在按一定的标准特性曲线产生过电流情况下，经过一定的取决于电流强度的动作时间后熔断并断开电流。
在位于外壳内部的隔板6和第二电接头的盖板4之间的一段内布置了一个扼流圈。该扼流圈由一个圆筒形的线圈8和一个贯通的铁芯组成，该线圈导电连接隔板6和盖板4，而该铁芯则用铁磁材料，最好是用电绝缘材料，特别是用铁氧体制成，并做成一根位于线圈8的轴线内的四周被线圈包围的实心圆棒9。该扼流圈的电感是这样选择的：在频率为电网频率即大约50赫数量级时，其阻抗小到可忽略不计，而在1兆赫至40兆赫的高频时，其阻抗则很大。
强电熔断器在其尺寸上可符合德国工业标准DIN 432620的规格1-3，并例如设计到400伏和400安。这种熔断器可在任何时候用于符合这个标准的常规熔断器的场合。
本发明强电熔断器的第二种结构型式(图4、5)与第一种结构型式的区别仅在于，线圈8做得稍小一些，且铁芯除了一根布置在线圈轴线内的棒9外，还具有一个包围该线圈8的外壳，该外壳由两半与棒9的端部连接的外壳10a、10b组成，这两半外壳通过一个中心的环形气隙11隔开。该外壳具有两个相互径向对置的、在其整个长度上延伸的扇形孔12a、12b，线圈8通过该扇形孔与隔板6和盖板4导电连接。
第三种结构型式(图6～8)在很大程度上也对应于第一种结构型式，不过这里又是作为实心圆棒9构成的铁芯基本上在外壳1的整个长度延伸并从第一电接头的盖板2一直伸到第二电接头的盖板4。熔丝的三条银编织带7围绕棒9布置。这种结构型式的特点是，具有特别好的机械稳定性。
本发明的强电熔断器的第四种结构型式(图9～11)表示一种变型的结构。在这里铁芯又设计为棒9，该棒被线圈8包围。但线圈用矩形横断面，而棒9则做成空心的，该棒在纵向内具有一个贯通的中心护套，熔丝布置在该护套中。这里熔丝由唯一的一条银编织带7组成。线圈8通过绝缘层13与第一电接头的盖板2隔开，而银编织带7则通过绝缘层14与第二电接头的盖板4隔开。
银编织带7通过第一绝缘层13内的一个孔连接到第一盖板2上。它的另一端则通过一块放置在第二绝缘层14上的中间板15与一个例如作为反馈线构成的反馈线路16连接，该反馈线路在朝银编织带7的棒9外侧上的一个槽中回到位于第一盖板2附近的线圈8的一端。最后线圈8的另一端则通过第二绝缘层内的一个孔与盖板4连接。亦即电流路径从盖板2通过银编织带7、中间板15、经反馈线路16返回并重新反向后通过线圈8到盖板4。
这种结构型式特别省空间，尤其可作得很短。所以，在尺寸上做成相当于德国工业标准DIN 43620的规格00-3，而且可在任何时候用于符合该标准的常规强电熔断器的场合。
本发明强电熔断器的第五种结构型式(图12～14)在其基本结构上对应于第四种结构型式，只不过线圈8布置在熔丝的旁边，而该熔丝则布置在第一电接头的触刀3和一块中间板15之间并由三条平行的银编织带7组成。中间板15用一条反馈线路16与线圈8靠近第一电接头的一端连接，而线圈8的另一端则连接在第二电接头的盖板4上。在后者和中间板15之间有一绝缘层14。线圈8包围一个铁芯，该铁芯被绝缘层包围。该铁芯可做成一根实心的圆棒9，或由多根平行的棒组成。
电流路径从第一电接头的触刀3通过银编织带7到中间板15并继续通过反馈线路16、经线圈8、再通过盖板4到第二电接头的触刀5。
根据第六种结构型式，本发明的强电熔断器(图15～17)具有一个布置在触刀3、5之间的线圈8和一个布置在旁边的作为银编织带7构成的熔丝，在结构上与第五种结构型式的本发明强电熔断器相似。在第一电接头的触刀3上连接它的盖板2，该盖板通过熔丝与中间板15连接，该中间板以一定距离布置在第二电接头的盖板4的旁边。中间板15通过反馈线路16与线圈8靠近第一电接头连接板2的一端连接，该线圈的另一端则连接在第二电接头的盖板4上，而该盖板则支承触刀5。
线圈8包围一个铁芯，该铁芯设计为实心圆棒9并被同时构成一绝缘层13的绝缘体包围，该绝缘层把线圈8和反馈线路16与第一电接头的盖板2隔开，以及线圈8通过绝缘层14与第二电接头的盖板4连接。
在上述的最后两种结构型式中，本发明强电熔断器的尺寸超过已知的这类强电熔断器的尺寸，但只限于触刀之间的横向连接尺寸，而其它尺寸仍与已知的这类强电熔断器的标准尺寸一致。所以本发明的强电熔断器在正常情况下不妨碍在标准插接位置的使用。
根据第七种结构型式(图18～20)，本发明强电熔断器在其基本结构上对应于第五种结构型式的强电熔断器。只不过在图中进行了一些结构细节的改变。第一电接头的触刀3与第一块端板17进行机械和导电连接，该端板封闭用电绝缘材料制成的熔断器外壳18的一端，而该外壳在对置的一端则由第二块端板19封闭。熔断器外壳18中含有三条平行的银编织带7，它们与第一块端板17和第二块端板19导电连接。第一块端板17在触刀3的旁边有一个活动指示器。而第二块端板19则用螺丝与一块中间板15连接，该中间板与一条在熔断器外壳18旁边返回的反馈线16和一块布置在第一块端板17旁边的连接板21构成一个整体的Z形部件。为了强电熔断器的机械加固，第一块端板17和连接板21与一块用电绝缘材料制成的连接板22重叠进行螺丝连接。
在连接板21和一块前板23之间同轴布置电并联的一个内线圈8a和一个外线圈8b。前板23以一定距离布置在第二块端板19的前面，并通过绝缘材料制成的隔板24与该端板连接，且在离第二块端板19的外侧支承第二个电接头的触刀5。这样布置的原因如下：线圈8a、8b用大致矩形横断面的漆绝缘的绕组线制成。为了在给定横断面时达到高的匝数，矩形的长边径向定向。但绕组线的径向膨胀是这样限制的，即在绕线时，不容许绕组线产生可能增大匝距的有害的扭转、变粗或弯曲。这样，尽管给定的横断面有限，但达到了高的电流承受能力，电流分配到两个线圈上。
在内线圈8b以内布置了一个由一绝缘套25包围的铁氧体铁芯9，它通过一块封闭前板23的一个孔的盖26进行固定。不用实心的棒形铁氧体铁芯，也可用铁氧体管或平行布置的若干铁氧体小棒或小管。也可用不同长度的铁氧体铁芯，通过盖或用不同的厚度来进行平衡。
所述的强电熔断器适用于高的电流强度，尽管如此，它体积小、机械强度很高并可用于一般的插接位置。它通常被一个用非导电材料制成的、在图中未示出的外壳罩住，该外壳留出一方面由第一端板17、连接板22和连接板21构成的端面和另一方面构成前板23的端面。为了便于插入插接位置并从该插接位置取下熔断器，连接板21和前板23各配置一块拉力板27。
根据第八种结构型式(图21～23)，本发明强电熔断器在其基本结构上相当于第六种结构型式的强电熔断器，图中示出了它的细节。第一个电接头的触刀3在这里用螺丝与一块前板23连接，而该前板则用螺丝与第一块端板17连接，熔断器外壳18连接在端板上，以及在该外壳中设置了银编织带(图中未示出)，这些银编织带建立第一块端板17和第二块端板19之间的导电连接，该第二块端板在对置一端封闭该外壳18。第一块端板17装有活动指示器20。
第二块端板19与反馈线路16的弯折的连接板28用螺丝连接，该连接板沿熔断器外壳18返回并弯折成一块与前板23平行的、与它相隔一定距离的连接板21。线圈8位于连接板21和一块用电绝缘材料制成的封闭板29之间，该封闭板带有一块盖板4和一个用螺丝与该盖板连接的第二个电接头的触刀5，该线圈一方面与连接板21导电连接，另一方面穿过封闭板29并通过盖板2与触刀5导电连接。线圈8围绕用一个绝缘套25罩住的铁氧体铁芯9延伸。为了机械加固强电熔断器，封闭板29用螺丝与一块凸出于反馈线路16的连接板30进行连接。盖板4和连接板30之间必须保持一定的最小距离，以免在强电熔断器熔断时由于电网电感可能产生的大的电压引起飞弧。
线圈旁边布置了用非导电材料制成的隔板24，它们连接端板2和封闭板29。这样，强电熔断器又具有足够的机械强度而与线圈8无关，并调节到符合标准的尺寸。在端板17、19上用螺丝连接拉力板27。
图24表示一个使用了本发明强电熔断器的供电网的示意图。从变压器31-也可能是另一种分支点例如一个用户接线盒-引出一条低压线32，从该低压线分出多根支线33，每根支线都通过本发明的强电熔断器34，在该熔断器后面，每根支线继续进行分支。单根支线33可例如分别对一座建筑物进行供电。在每根支线上连接有发送器和接收器35，例如分别一个可编程逻辑控制器，以及在支线上连接各种仪器(图中未示出)，用这些仪器可通过高频信号例如1兆赫和40兆赫之间的载波频率进行通信。信号以电流或电感方式进行耦合。由于这些信号通过强电熔断器34产生严重衰减，所以它们基本上限制在一个单独的支线上。这样，即使在频带重叠或很接近，以致势必产生干扰的交互作用时，各支路之间的干扰也不会引起故障。为此，一般需要这样的前提：发送器和接收器35必须同步工作即必须同时发送和接收。