[发明专利]低压断路器装置

说明书

公开了一种低压断路器装置(1)，其包括外部导体部分(2)和中性导体部分(5)，其中机械旁路开关(8)布置在外部导体部分(2)中，低压断路器装置(1)的第一半导体电路装置(11)并联连接至旁路开关(8)，以及电流测量装置(12)布置于外部导体部分(2)中并连接至低压断路器装置(1)的电子控制单元(13)，其中电子控制单元(13)设计为当通过电流测量装置(12)检测到给定的过电流、特别是短路电流时，驱动旁路开关(8)和第一半导体电路装置(11)。根据本发明，旁路开关(8)是多断路开关(27)的形式，并且在外部导体部分(2)中，第二半导体电路装置(14)串联连接至旁路开关(8)并且并联连接至第一半导体电路装置(11)。

技术领域

本发明涉及一种低压断路器装置。

背景技术

来自本申请人的WO 2015/028634 A1的相应断路器装置是已知的。这种断路器装置根据零电压开关工作。旁路开关只有在断路器装置关闭时才会打开，产生电弧，并且电流被换流到半导体电路装置上。

这具有如下缺点，即负载总是施加在旁路开关的触点上，每次开关操作都会使触点磨损。此外，由于在短路电流增加的情况下，从旁路开关到半导体电路装置的过渡处的电流已经非常高，并且半导体电路装置被突然加载这种高电流，因此半导体电路装置受到了严重的压力。因此，断路器装置的关键部件在每次关闭时都会承受非常高的负载，尤其是出于安全原因切换短路电流时，这会降低断路器装置的使用寿命。

WO 2011/057675 A1的混合保护装置的概念在高压和中压范围内的能量分配和能量传输领域中已知，该装置具有与半导体开关串联布置的高速旁路开关。

US 2015/0002977 A1公开了一种高压保护系统。

US 4 883 931和EP 2 866 242 A1仅提供了具有双断路的机械开关的不同设计。

发明内容

因此，本发明的目的是说明一种一开始所述类型的断路器装置，通过该装置能够避免前述缺点，该装置具有小尺寸并且具有长期的高可靠性。

本发明通过如下方案来实现：一种低压断路器装置，其具有从低压断路器装置的外部导体电源连接到低压断路器装置的外部导体负载连接的至少一个外部导体部分，机械旁路开关布置在外部导体部分中，低压断路器装置的第一半导体电路装置并联连接至旁路开关，电流测量装置布置于外部导体部分中，该装置与低压断路器装置的电子控制单元连接，电子控制单元设计为当通过电流测量装置检测到给定的过电流、特别是短路电流时，控制旁路开关和第一半导体电路装置，第二半导体电路装置与旁路开关串联布置在外部导体部分中并与第一半导体电路装置并联，其特征在于旁路开关是多断路开关的形式，所述第二半导体电路装置设计为包括低压MOSFET，以及所述低压断路器装置具有从低压断路器装置的中性导体连接至低压断路器装置的中性导体负载连接的中性导体部分。

这使得所设计的断路器装置具有小体积和长期的高可靠性。

旁路开关的多个断开允许更快地达到切断短路所需的接触距离。旁路开关的多个断开产生具有多个电弧电压的多个电弧，这减少了换流时间。多个断开会减小旁路开关的体积和质量。这会减少惯性和触点打开时间。通过缩短触点打开时间，能够更快地达到所需的安全接触距离，从而允许短路电流被第一半导体电路装置的功率半导体切断。这能够减少第一半导体电路装置上的负载，第一半导体电路装置在旁路开关达到防止旁路开关触点处电弧重新点燃所需的安全接触距离所需的时间期间承受非常高的负载。此外，随着旁路开关的触点更快地到达该安全距离，在第一半导体电路装置中能够使用低负载功率半导体。这种功率半导体比高负载功率半导体具有更低的内阻和更小的物理尺寸。由于尺寸较小，特别是功率半导体内的较短距离，能够减小断路器装置的回路电感，从而也能够直接缩短第一半导体电路装置上短路电流的换流时间。换流时间通过较低的内阻进一步缩短。