用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置，包括：第一機(jī)械接觸組件(10)；與該第一機(jī)械接觸組件并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)(20)；與該第一機(jī)械接觸組件串聯(lián)的第二機(jī)械接觸組件(30)；輔助線圈(40),其與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的電路電流隔離并且電磁耦合至該開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的線圈以使得在該開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的供電被切斷時(shí)在輔助線圈中產(chǎn)生電壓，其中該開關(guān)驅(qū)動(dòng)器用于移動(dòng)第一和第二機(jī)械接觸組件的觸頭；以及開關(guān)電路(50)，該開關(guān)電路被設(shè)計(jì)為開啟和關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)(20)并且在該開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的供電被切斷時(shí)被提供在該輔助線圈中所產(chǎn)生的電壓。
【專利說明】
用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置以及包含這類開關(guān)裝置的開關(guān)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]用于在開關(guān)設(shè)備中開關(guān)和淬滅較高的電流的既定的開關(guān)原理通常包括雙斷接觸組件，該雙斷接觸組件引導(dǎo)在其中出現(xiàn)的開關(guān)電弧越過去離子室形式的一系列電弧分隔板中的電弧運(yùn)行軌道。在這些室中，電弧被冷卻并分裂成多個(gè)子電弧，并且這與相應(yīng)的電弧電壓增加有聯(lián)系。當(dāng)達(dá)到驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，電弧被淬滅且因而電路被切斷。當(dāng)開關(guān)高的交流電流時(shí)，電弧的淬滅通常由動(dòng)磁吹熄場(chǎng)輔助，該動(dòng)磁吹熄場(chǎng)通過將導(dǎo)體適當(dāng)?shù)貥?gòu)形而在開關(guān)設(shè)備中形成。為了淬滅直流電流，通常使用磁吹熄場(chǎng)，然而，該磁吹熄場(chǎng)通常是通過布置永磁體產(chǎn)生的。
[0003]不像一直在市場(chǎng)上的既定的交流電流開關(guān)設(shè)備，用于切斷直流電流和例如162/3Hz的低頻電流的較大的開關(guān)設(shè)備具有更大的負(fù)載，這是由于其電流過零點(diǎn)的周期性較弱或缺乏周期性。其中出現(xiàn)的更長(zhǎng)的電弧時(shí)間確定了與交流開關(guān)設(shè)備相比更高的開關(guān)電弧的能量含量。這既導(dǎo)致接觸材料更劇烈地消耗又導(dǎo)致開關(guān)室內(nèi)相應(yīng)的高的熱負(fù)荷。這種類型的熱負(fù)荷可能降低開關(guān)室內(nèi)的絕緣能力。其結(jié)果是，這可能減少開關(guān)設(shè)備的電使用壽命。
[0004]所謂的混合開關(guān)提供了用于減少由開關(guān)電弧造成的開關(guān)設(shè)備上的負(fù)荷的一個(gè)選擇。已知的混合開關(guān)，例如那些在DE10315982A1中描述的，包括機(jī)電可驅(qū)動(dòng)的主開關(guān)接觸組件的并聯(lián)電路，該主開關(guān)接觸組件包含半導(dǎo)體開關(guān)，例如基于重負(fù)荷的絕緣柵雙極晶體管(IGBT) ο當(dāng)接通時(shí)，所述IGBT是高電阻的，因此負(fù)載電流僅經(jīng)由閉合的機(jī)械觸頭流動(dòng)。在開關(guān)斷開的過程中，半導(dǎo)體開關(guān)被驅(qū)動(dòng)使得它在一個(gè)短的時(shí)間段內(nèi)是低電阻的，并且因此流經(jīng)機(jī)械開關(guān)的電弧電流在短的時(shí)間段內(nèi)被轉(zhuǎn)換到半導(dǎo)體開關(guān)，并且之后，所述半導(dǎo)體開關(guān)以電流阻斷的方式被再次驅(qū)動(dòng)，其結(jié)果是該半導(dǎo)體所引導(dǎo)的電流迅速地減少到零而沒有任何電弧。使用這種類型的混合組件，有效電弧時(shí)間可以被顯著地減少，并且因此開關(guān)上的負(fù)荷也可以被顯著地減少。
[0005]為了供電和驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體電子系統(tǒng)，大多數(shù)混合開關(guān)需要外部電源。這個(gè)缺點(diǎn)被DE202009004198U1中描述的發(fā)明所避免。這被實(shí)施使得運(yùn)行電子系統(tǒng)所需的電能從斷開機(jī)械開關(guān)時(shí)所出現(xiàn)的電弧中提取。同時(shí)，蓄電單元(優(yōu)選電容的形式)通過電弧電流充電，然后為無電弧地切斷該功率半導(dǎo)體提供控制電壓。因此這種類型的混合開關(guān)中的開關(guān)過程總是涉及在機(jī)械觸頭之間暫時(shí)形成的開關(guān)電弧。然而，這種配置的缺點(diǎn)一方面是因觸頭燒掉造成的如前述的在開關(guān)設(shè)備上的負(fù)荷(盡管由于顯著縮短的電弧時(shí)間，該負(fù)荷相對(duì)地減少了)，另一方面是功率半導(dǎo)體上的相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的電流負(fù)載(特別是對(duì)于較高的電流)，直至可靠的電壓增強(qiáng)已實(shí)現(xiàn)。
[0006]在US2005/0195550A1中描述的電路中，存儲(chǔ)在電磁驅(qū)動(dòng)器線圈中的電能被用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)。為了斷開開關(guān)設(shè)備的觸頭，到驅(qū)動(dòng)器線圈的供電被切斷。在這樣做時(shí)，線圈通過親合至變壓器初級(jí)側(cè)的齊納(Zener) 二極管釋放所存儲(chǔ)的能量。流過初級(jí)側(cè)的電能在變壓器的次級(jí)側(cè)上產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，該電壓驅(qū)動(dòng)通過限流電阻且途經(jīng)與次級(jí)側(cè)并聯(lián)的齊納二極管的電流，該電流接通與開關(guān)設(shè)備的觸頭并聯(lián)并接收負(fù)載電流的半導(dǎo)體開關(guān)。這樣做時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)的接通比開關(guān)設(shè)備的機(jī)械觸頭的打開更快，并且因此在半導(dǎo)體開關(guān)的機(jī)械觸頭斷開的時(shí)刻，負(fù)載電流可已經(jīng)轉(zhuǎn)換。其結(jié)果是，原則上可阻止開關(guān)電弧在機(jī)械觸頭之間出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置以及一種包含這類開關(guān)裝置的開關(guān)設(shè)備，其對(duì)從US2005/0195550A1知曉的電路進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0008]此問題是通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決的。本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中得到。
[0009]本發(fā)明的基本概念涉及:使用兩個(gè)串聯(lián)的機(jī)械接觸組件和與其中一個(gè)機(jī)械接觸組件并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)，以便在很大程度上防止切斷電流時(shí)電弧的出現(xiàn)，以及確保依靠串聯(lián)的第二機(jī)電接觸組件的可靠的電流隔離，該可靠的電流隔離原則上不具有基于半導(dǎo)體的接觸組件。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置，包括第一機(jī)械接觸組件;與該第一機(jī)械接觸組件并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān);與該第一機(jī)械接觸組件串聯(lián)的第二機(jī)械接觸組件;輔助線圈，其與接觸模塊的電路電流隔離并且電磁耦合至該接觸模塊的線圈使得在該接觸模塊的供電被關(guān)閉時(shí)在其中產(chǎn)生一個(gè)電壓，其中該接觸模塊用于移動(dòng)第一和第二機(jī)械接觸組件的觸頭；以及電子開關(guān)系統(tǒng)，該電子開關(guān)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)來開啟和關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)并且被提供在該接觸模塊的供電被關(guān)閉時(shí)在該輔助線圈中產(chǎn)生的電壓。由于與該第一機(jī)械接觸組件并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)，可以減小切換期間出現(xiàn)的電弧的持續(xù)時(shí)間。進(jìn)一步地，通過依靠該輔助線圈電流隔離該電子開關(guān)系統(tǒng)的電源，如果該輔助線圈被相應(yīng)地設(shè)計(jì)，高的電流強(qiáng)度可被實(shí)現(xiàn)，其結(jié)果是該電子開關(guān)系統(tǒng)特別好地抵抗過高的電壓。
[0011]輔助線圈可以纏繞在接觸模塊的線圈周圍。其結(jié)果是，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸模塊的線圈的特別有效的電磁耦合，這意味著可以獲得對(duì)電子開關(guān)系統(tǒng)的可靠的供電。
[0012]電子開關(guān)系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)為一旦它被提供來自于該輔助線圈的電壓就開啟該半導(dǎo)體開關(guān)。因?yàn)闄C(jī)械式地?cái)嚅_第一機(jī)械接觸組件的開關(guān)觸頭通常比依靠輔助線圈提供供電至電子開關(guān)系統(tǒng)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，該半導(dǎo)體開關(guān)可能在所述開關(guān)觸頭斷開前已經(jīng)開啟，因此可以從第一機(jī)械接觸組件向半導(dǎo)體開關(guān)很大程度地轉(zhuǎn)換要被切換的電流，而無任何電弧出現(xiàn)。
[0013]進(jìn)一步地，可能提供電流互感器，用于探測(cè)通過該半導(dǎo)體開關(guān)的電流的流動(dòng)以及產(chǎn)生被傳送到該電子開關(guān)系統(tǒng)的相應(yīng)的信號(hào)，該電子開關(guān)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為根據(jù)所傳送的該信號(hào)關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)。這使得將該半導(dǎo)體開關(guān)的控制適應(yīng)于要切換電流中的儀器特定的波動(dòng)成為可能，特別是當(dāng)所述開關(guān)關(guān)閉時(shí)。特別地，關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)可以更好地適應(yīng)實(shí)際的電流流動(dòng)。
[0014]例如，該電子開關(guān)系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)為一旦已經(jīng)接收到來自于電流互感器的信號(hào)并且在預(yù)定的電流流動(dòng)時(shí)間已經(jīng)過去之后就關(guān)閉半導(dǎo)體開關(guān)。因此，一旦電流互感器指示電流正在流過開啟的該半導(dǎo)體開關(guān)，則這個(gè)電流流動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)度可以由該電子開關(guān)系統(tǒng)限制，以使得該半導(dǎo)體開關(guān)不負(fù)荷該電流的流動(dòng)太久。預(yù)定的電流流動(dòng)時(shí)間可以被計(jì)算為使得在斷開的該第二機(jī)械接觸組件的觸點(diǎn)之間出現(xiàn)的開關(guān)電弧被淬滅之后，有足夠的時(shí)間對(duì)該第一和第二機(jī)械接觸組件的串聯(lián)連接中的裂隙進(jìn)行再固化。
[0015]第一和第二機(jī)械接觸組件也可被設(shè)計(jì)為以時(shí)間延遲的方式由接觸模塊斷開，使得僅在該第一機(jī)械接觸組件已斷開后經(jīng)過限定的時(shí)間長(zhǎng)度后，該第二機(jī)械接觸組件斷開。因?yàn)橛|頭以延遲的方式斷開，如果已經(jīng)由該半導(dǎo)體開關(guān)在所限定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)將電流帶到零點(diǎn)，則可以在第二機(jī)械接觸組件的觸點(diǎn)斷開時(shí)幾乎完全地防止電弧出現(xiàn)。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例還涉及開關(guān)設(shè)備，其包括根據(jù)本發(fā)明的和如本文所描述的開關(guān)裝置，以及用于移動(dòng)該第一和第二機(jī)械接觸組件的觸頭的接觸模塊。這種類型的開關(guān)設(shè)備可尤其具有一個(gè)專門改造的磁驅(qū)動(dòng)器，其中根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的輔助線圈纏繞在該驅(qū)動(dòng)器的線圈周圍并供電給驅(qū)動(dòng)該開關(guān)設(shè)備的混合開關(guān)的電子開關(guān)系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0017]在結(jié)合附圖所示實(shí)施例的以下描述中，可找到本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)和可能的用途。
[0018]在說明書末尾的附圖標(biāo)記列表中使用的術(shù)語和相關(guān)聯(lián)的附圖標(biāo)記在說明書、權(quán)利要求書、摘要和附圖中被使用。
[0019]在附圖中:
[0020]圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的雙接觸組件的開關(guān)裝置的一個(gè)實(shí)施例的電路框圖；以及
[0021]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備的磁驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在下面的描述中，相似的、功能相似的和功能相關(guān)的元件可被提供相同的附圖標(biāo)記。絕對(duì)值僅以示例的方式在下面陳述而不應(yīng)被理解為具有對(duì)本發(fā)明的限制作用。
[0023]圖1是用于雙端子、極性獨(dú)立的開關(guān)設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的電路框圖。用于兩個(gè)端子的開關(guān)設(shè)備的連接分別被標(biāo)示為11、11和1^32。
[0024]對(duì)于每個(gè)端子，開關(guān)裝置包括第一機(jī)械(淬滅)接觸組件10與基于反串聯(lián)IGBT組件的半導(dǎo)體開關(guān)20的并聯(lián)連接，該并聯(lián)連接與用于確保電流隔離的第二機(jī)械接觸組件30串聯(lián)連接。
[0025]半導(dǎo)體開關(guān)20被電子開關(guān)系統(tǒng)50開啟或關(guān)閉，即激活或斷開。該電子開關(guān)系統(tǒng)50被接觸模塊的線圈(磁驅(qū)動(dòng)器)或開關(guān)設(shè)備的磁驅(qū)動(dòng)器中存儲(chǔ)的電能供電。為了這個(gè)目的，提供了與接觸模塊的電路電流隔離的輔助線圈40，并且(如在下面詳細(xì)描述)在接觸模塊被關(guān)閉時(shí)該輔助線圈40可以產(chǎn)生電壓以為電子開關(guān)系統(tǒng)50供電。
[0026]該輔助線圈40可例如纏繞在驅(qū)動(dòng)線圈周圍。圖2示出以這種方式改造的用于雙端子或多端子開關(guān)(示出的驅(qū)動(dòng)器本身不限于一定數(shù)量的端子)的磁驅(qū)動(dòng)器。在該圖中，驅(qū)動(dòng)線圈為兩個(gè)串聯(lián)的半線圈45a、45b的形式，其中每一個(gè)半線圈都包括U形磁芯46的一條腿。單獨(dú)的輔助線圈40在這些半線圈中的每一個(gè)周圍纏繞并與各自的驅(qū)動(dòng)線圈電流隔離。在這個(gè)例子中，要么輔助線圈40在每種情況下供電給一個(gè)端子的半導(dǎo)體開關(guān)20，要么兩個(gè)輔助線圈40以冗余方式供電給兩個(gè)端子的電子開關(guān)系統(tǒng)50。
[0027]當(dāng)接通時(shí)，即當(dāng)接觸模塊向磁驅(qū)動(dòng)線圈供給電壓和電流并且第一和第二機(jī)械接觸組件10和30的觸頭閉合時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)20被斷開，這是因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下輔助線圈40不產(chǎn)生用于向電子開關(guān)系統(tǒng)50供電的電壓，并且電子開關(guān)系統(tǒng)50因此沒有電壓且半導(dǎo)體開關(guān)20的IGBT不能被激活。
[0028]在向接觸模塊的磁驅(qū)動(dòng)線圈供應(yīng)的用于斷開第一和第二機(jī)械接觸組件10和30的觸點(diǎn)的電壓和電流被切斷的時(shí)刻，存儲(chǔ)在磁驅(qū)動(dòng)器線圈中的電能產(chǎn)生一個(gè)飛輪電壓(freewheel voltage)，其繼而又感生出激活輔助線圈40中的電子開關(guān)系統(tǒng)50的電壓，其中輔助線圈40電磁耦合到磁驅(qū)動(dòng)器線圈。
[0029]在輔助線圈40中感生的電壓足以既向電子開關(guān)系統(tǒng)50供電又積聚驅(qū)動(dòng)IGBT所需的電壓。輔助線圈40的優(yōu)點(diǎn)在于，在第一和第二機(jī)械接觸組件10和30的觸頭被斷開之前，半導(dǎo)體開關(guān)可以已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)。
[0030]在包括機(jī)電磁驅(qū)動(dòng)器的開關(guān)設(shè)備中，在開始關(guān)閉過程與斷開機(jī)械觸頭之間的時(shí)間段一般是幾毫秒(ms)，代表性地為約10ms。在此期間，IGBT的閾值電壓(代表性地在7V的區(qū)域)通常已經(jīng)被在輔助線圈40中感生的電壓超過，并且因此電子開關(guān)系統(tǒng)50可施加所述電壓到半導(dǎo)體開關(guān)20的IGBT上，其結(jié)果是IGBT以低電阻的方式(半導(dǎo)體開關(guān)20因此被開啟)連接，并且隨著第一機(jī)械接觸組件10的(淬滅)觸頭斷開，將要切換的負(fù)載電流被立即轉(zhuǎn)換到半導(dǎo)體開關(guān)20。
[0031]通過事先驅(qū)動(dòng)IGBT，因而在機(jī)械接觸組件10的斷開的淬滅觸頭之間不再出現(xiàn)電弧。在半導(dǎo)體開關(guān)20的IGBT的低電阻階段期間，即只要該電子開關(guān)系統(tǒng)50正在由輔助線圈40供給足夠的工作電壓，可能僅在短時(shí)間段內(nèi)在第二機(jī)械接觸組件30的斷開的(隔離)觸頭之間出現(xiàn)電弧;這個(gè)也可以被防止，如果第二機(jī)械接觸組件30的隔離觸頭不與第一機(jī)械接觸組件10的淬滅觸頭同時(shí)斷開，而是該隔離觸頭相比淬滅觸頭在限定的時(shí)間延遲之后斷開，這可以例如由兩個(gè)機(jī)械接觸組件10和30的相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。
[0032]按照IGBT的可能的最高電使用壽命以及按照它們可接受的大尺寸，在時(shí)間方面限制通過半導(dǎo)體開關(guān)20的電流流動(dòng)使得該電流僅在這里流動(dòng)直至機(jī)械裂隙(break gap)已經(jīng)充分地再固化是合適的。為了最大限度地減少通過半導(dǎo)體開關(guān)20的電流流動(dòng)時(shí)間，具有關(guān)于轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)的精確認(rèn)識(shí)是重要的，因?yàn)橛糜跈C(jī)械關(guān)斷過程的有效時(shí)間因每個(gè)開關(guān)設(shè)備的各種原因而波動(dòng)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于轉(zhuǎn)換到已經(jīng)被激活的半導(dǎo)體開關(guān)20的IGBT的時(shí)間點(diǎn)，可以由在其中定位的電流互感器60來確定。一旦電流開始流過半導(dǎo)體開關(guān)20的IGBT，電流流動(dòng)因而從第一機(jī)械接觸組件10轉(zhuǎn)換到半導(dǎo)體開關(guān)20，電流互感器60就產(chǎn)生信號(hào)。由電流互感器60產(chǎn)生的并指示轉(zhuǎn)換的信號(hào)被傳送到電子開關(guān)系統(tǒng)50，然后電子開關(guān)系統(tǒng)50可以依據(jù)所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)20，如下面所描述的。
[0034]在轉(zhuǎn)換已發(fā)生之后，電子開關(guān)系統(tǒng)50可立即驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)20，使得半導(dǎo)體開關(guān)20的IGBT在短暫的電流流動(dòng)時(shí)間之后恢復(fù)它們的閉鎖功能，該短暫的電流流動(dòng)時(shí)間由電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)定義或預(yù)定義，并且因此半導(dǎo)體開關(guān)20中的轉(zhuǎn)換負(fù)載電流在定義的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)達(dá)到零。在這個(gè)例子中，電流流動(dòng)時(shí)間由電子開關(guān)系統(tǒng)50計(jì)算，使得當(dāng)暫時(shí)的開關(guān)電弧出現(xiàn)在隔離觸頭時(shí)，在該電弧淬滅后有充足的用于裂隙再固化的時(shí)間。這對(duì)空氣裂隙中的高電流尤為重要。如果真空開關(guān)室被用于機(jī)械隔離，可以獲得較短的再固化時(shí)間，并且這對(duì)最小化IGBT中的電流流動(dòng)時(shí)間是有利的。
[0035]通過用反向串聯(lián)IGBT裝配半導(dǎo)體開關(guān)20，這種類型的開關(guān)組件既可以被用于具有任何電流流動(dòng)方向的直流電流也可以被用于具有不同頻率的交流電壓，由于驅(qū)動(dòng)模塊被單獨(dú)供電，因此開關(guān)時(shí)間不依賴于相位角。
[0036]在半導(dǎo)體開關(guān)20中的關(guān)閉過程期間，對(duì)于高電流呈現(xiàn)出高dl/dt值，其結(jié)果是可能出現(xiàn)顯著大于I千伏的電壓尖峰。為了防范這樣的電壓尖峰，連接保護(hù)元件(例如變阻器70的形式)是合適的，該保護(hù)元件可以在半導(dǎo)體開關(guān)20的上游連接或者與半導(dǎo)體開關(guān)20并聯(lián)。
[0037]當(dāng)達(dá)到零電流狀態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)20永久地承擔(dān)阻塞功能。通過在此期間已經(jīng)斷開的隔離觸頭30，同時(shí)在混合開關(guān)中產(chǎn)生可靠的電流隔離。
[0038]如果依靠適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或電子耦合確保第一機(jī)械接觸組件20的淬滅觸頭領(lǐng)先于第二機(jī)械接觸組件30的隔離觸頭一個(gè)時(shí)間量，在該時(shí)間量中半導(dǎo)體開關(guān)20導(dǎo)通，這可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械接觸組件10和30幾乎完全沒有任何電弧地開關(guān)，而這對(duì)于該開關(guān)裝置(特別是混合開關(guān))的預(yù)期使用壽命是有利的。
[0039]本發(fā)明特別適合于在接觸器、電源開關(guān)和電機(jī)保護(hù)開關(guān)中使用，該接觸器、電源開關(guān)和電機(jī)保護(hù)開關(guān)被特別設(shè)計(jì)用于工作在直流電流和/或低頻率電流。本發(fā)明使得有可能在具有相對(duì)長(zhǎng)的電使用壽命的同時(shí)對(duì)高直流電流和低頻電流進(jìn)行開關(guān)，因?yàn)榭梢苑乐归L(zhǎng)電弧時(shí)間以及半導(dǎo)體開關(guān)上的長(zhǎng)時(shí)間的電流負(fù)載。而且，這些特性使得有可能生產(chǎn)出相對(duì)緊湊的用于高電流的開關(guān)設(shè)備。
[0040]附圖標(biāo)記列表:
[0041 ] 10第一機(jī)械接觸組件
[0042]20半導(dǎo)體開關(guān)
[0043]30第二機(jī)械接觸組件
[0044]40電流絕緣的輔助線圈
[0045]45a第一半線圈
[0046]45b第二半線圈
[0047]46 U形磁芯
[0048]50電子開關(guān)系統(tǒng)
[0049]60電流互感器
[0050]70變阻器
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于導(dǎo)通和切斷電流的開關(guān)裝置，包括: 第一機(jī)械接觸組件(10); 與該第一機(jī)械接觸組件并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)(20); 與該第一機(jī)械接觸組件串聯(lián)的第二機(jī)械接觸組件(30); 輔助線圈(40)，其與接觸模塊的電路電流隔離并且電磁耦合至該接觸模塊的線圈使得在該接觸模塊的供電被關(guān)閉時(shí)在其中產(chǎn)生電壓，其中該接觸模塊用于移動(dòng)第一和第二機(jī)械接觸組件的觸頭；以及 電子開關(guān)系統(tǒng)(50)，該電子開關(guān)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)來開啟和關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)(20)并且被提供在該接觸模塊的供電被關(guān)閉時(shí)在該輔助線圈中產(chǎn)生的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)裝置，其特征在于，該輔助線圈纏繞在該接觸模塊的線圈周圍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)裝置，其特征在于，該電子開關(guān)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為一旦它被提供來自于該輔助線圈的電壓就開啟該半導(dǎo)體開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開關(guān)裝置，其特征在于，提供電流互感器(60)，用于探測(cè)通過該半導(dǎo)體開關(guān)的電流的流動(dòng)以及產(chǎn)生被傳送到該電子開關(guān)系統(tǒng)的相應(yīng)的信號(hào)，該電子開關(guān)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為根據(jù)所傳送的該信號(hào)關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)裝置，其特征在于，該電子開關(guān)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為一旦已經(jīng)接收到來自于所述電流互感器的信號(hào)并且在預(yù)定的電流流動(dòng)時(shí)間已經(jīng)過去之后就關(guān)閉該半導(dǎo)體開關(guān)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)裝置，其特征在于，該預(yù)定的電流流動(dòng)時(shí)間被計(jì)算為使得在斷開的該第二機(jī)械接觸組件的觸點(diǎn)之間出現(xiàn)的開關(guān)電弧被淬滅之后，有足夠的時(shí)間對(duì)該第一和第二機(jī)械接觸組件的串聯(lián)連接中的裂隙進(jìn)行再固化。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的開關(guān)裝置，其特征在于，第一和第二機(jī)械接觸組件被設(shè)計(jì)為以時(shí)間延遲的方式由接觸模塊斷開，使得僅在該第一機(jī)械接觸組件已斷開之后經(jīng)過限定的時(shí)間長(zhǎng)度后，該第二機(jī)械接觸組件斷開。8.開關(guān)設(shè)備，包括: 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的開關(guān)裝置，以及 用于移動(dòng)該第一和第二機(jī)械接觸組件的觸頭的接觸模塊。
【文檔編號(hào)】H03K17/567GK105830344SQ201480069211
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日
【發(fā)明人】G·施米茨, M·烏德爾霍芬, J·邁斯納, M·沃朗
【申請(qǐng)人】伊頓電氣Ip兩合公司