用于連接至電網(wǎng)的裝置以及用于保護(hù)這種裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于連接至電網(wǎng)的裝置以及用于保護(hù)這種裝置的方法。該裝置包括:電路板；第一輸入側(cè)連接位置，電網(wǎng)的第一相能夠連接至該第一輸入側(cè)連接位置；第二輸入側(cè)連接位置，電網(wǎng)的第二相能夠連接至該第二輸入側(cè)連接位置；和第一和第二電導(dǎo)體；其中，第一導(dǎo)體與第一輸入側(cè)連接位置在設(shè)備內(nèi)部連接、并且第二導(dǎo)體與第二輸入側(cè)連接位置在設(shè)備內(nèi)部連接。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)特別是工業(yè)設(shè)施的低壓電網(wǎng)，經(jīng)由該電網(wǎng)將三相交流電導(dǎo)向至用電器。特別地，用電器是電機(jī)器，例如電動(dòng)機(jī)。
[0003]在這種類型的電設(shè)施中，通常使用主動(dòng)影響電流的設(shè)備用于開(kāi)關(guān)、控制和/或調(diào)節(jié)電流。這例如能夠是用于運(yùn)行異步電機(jī)或者歐姆負(fù)載的機(jī)械的和/或電子的開(kāi)關(guān)設(shè)備，但也能夠是用于能改變轉(zhuǎn)速地運(yùn)行電機(jī)的變流器。其同樣也能夠例如是用于將再生電流輸入到電網(wǎng)中的逆變器。
[0004]為此，主動(dòng)影響電流的設(shè)備經(jīng)由其輸入側(cè)的連接位置與電網(wǎng)的導(dǎo)線連接，并且借助于其輸出側(cè)的連接位置與用電器的或者生成能量的單元的導(dǎo)線連接。在設(shè)備運(yùn)行期間，這能夠?qū)е略趯?dǎo)線之間或者在連接的用電器或者生成能量的單元內(nèi)部出現(xiàn)短路，盡管通常極少出現(xiàn)。
[0005]在短路的情況下流動(dòng)的電流會(huì)非常高，并且在沒(méi)有附加措施的情況下會(huì)損毀主動(dòng)影響電流的設(shè)備、導(dǎo)線和用電器或者生成能量的單元。
[0006]為了防止與損毀的設(shè)備部分相關(guān)的、對(duì)人員或者環(huán)境的危害，通常在主動(dòng)影響電流的設(shè)備之前連接合適的過(guò)流保護(hù)裝置，其足夠迅速地?cái)嚅_(kāi)短路電流。過(guò)流保護(hù)裝置例如是線路保護(hù)開(kāi)關(guān)。如果線路保護(hù)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到電網(wǎng)中的短路電流，那么其能夠中斷對(duì)經(jīng)由供應(yīng)鏈連接在線路保護(hù)開(kāi)關(guān)下游的裝置的能量供給。
[0007]在短路時(shí)出現(xiàn)的非常高的電流從發(fā)電機(jī)開(kāi)始經(jīng)過(guò)電網(wǎng)流至短路位置，并且被過(guò)流保護(hù)裝置迅速斷開(kāi)。對(duì)于短路的持續(xù)時(shí)間來(lái)說(shuō)，所有由短路電流流過(guò)的導(dǎo)線和設(shè)備都被超強(qiáng)地和部分損毀性地加載。當(dāng)短路電流流經(jīng)電路板時(shí)，在電路板上也通過(guò)印制導(dǎo)線或者部分組件的蒸發(fā)和由此生成的電弧和導(dǎo)電等離子體出現(xiàn)了裝置內(nèi)部的損毀。
[0008]短路電流的程度通過(guò)電流的阻抗和在其產(chǎn)生瞬間的相角來(lái)確定。取決于短路電流地?fù)p毀相關(guān)的設(shè)備。
[0009]因此，在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的領(lǐng)域中，在規(guī)劃設(shè)施時(shí)注意到的是，在設(shè)備的建造區(qū)域處，最大可能的短路電流不能大于對(duì)設(shè)備檢查所用的預(yù)期的短路電流，并且在設(shè)備的上游連接過(guò)流保護(hù)裝置，利用這些設(shè)備來(lái)執(zhí)行檢查或者應(yīng)用過(guò)流保護(hù)裝置，其在預(yù)期的短路電流的情況下能夠在設(shè)備中產(chǎn)生比利用所檢測(cè)的過(guò)流保護(hù)裝置更小的損毀能量。在選擇過(guò)流保護(hù)裝置時(shí)，在保護(hù)的類型方面進(jìn)行區(qū)分。
[0010]在根據(jù)類別I的保護(hù)中，允許設(shè)備在短路之后是損壞的，但是不允許設(shè)備的導(dǎo)電部分是能接觸的。在根據(jù)類別2的保護(hù)中，設(shè)備保持未受到損害，并且能夠在過(guò)流保護(hù)裝置被替換或者復(fù)位之后再次運(yùn)行。
[0011]因?yàn)楦鶕?jù)類別2的保護(hù)要求更加昂貴的過(guò)流保護(hù)裝置，所以在基于短路的不經(jīng)常性的情況下，經(jīng)常僅選擇成本低廉的和簡(jiǎn)單的根據(jù)類別I的保護(hù)。
[0012]因?yàn)樵谠O(shè)施安裝區(qū)域的最大可能的短路電流程度經(jīng)常無(wú)法精確地獲知或者必須只能相對(duì)昂貴地由設(shè)計(jì)人員來(lái)計(jì)算，所以設(shè)計(jì)人員優(yōu)選這樣的設(shè)備，即在根據(jù)類別I的簡(jiǎn)單保護(hù)與常規(guī)過(guò)流保護(hù)裝置聯(lián)合時(shí)，該設(shè)備允許在安裝區(qū)域處的盡可能高的、最大可能的短路電流。以這種方式節(jié)省了對(duì)于有關(guān)最大可能的短路電流程度的普通昂貴的計(jì)算，并且對(duì)于設(shè)施的規(guī)劃成本顯降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種盡可能緊湊的裝置，在該裝置中，經(jīng)由電路板引導(dǎo)電網(wǎng)的至少兩個(gè)相，該裝置允許盡可能高的短路電流、特別是根據(jù)類別I的電流。
[0014]該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，通過(guò)這樣一種裝置實(shí)現(xiàn)，在該裝置中，第一導(dǎo)體作為印制導(dǎo)線在電路板的內(nèi)層中引導(dǎo)，并且在那里具有收縮部，其中，這樣設(shè)計(jì)收縮部并且第二導(dǎo)體這樣在第一導(dǎo)體的收縮部旁經(jīng)過(guò)，即，使得在短路電流經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)體時(shí)破壞處于第一導(dǎo)體的收縮部和第二導(dǎo)體之間的電絕緣，從而使得在第一和第二導(dǎo)體之間存在導(dǎo)電連接；并且該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法實(shí)現(xiàn)，也就是通過(guò)用于保護(hù)根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的裝置的方法實(shí)現(xiàn)，其中，第二導(dǎo)體對(duì)于第一導(dǎo)體的收縮部電絕緣，并且在短路電流經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)體時(shí)破壞處于第一導(dǎo)體的收縮部和第二導(dǎo)體之間的電絕緣，從而使得在第一和第二導(dǎo)體之間存在導(dǎo)電連接。
[0015]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求2至14中給出。
[0016]利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)特別在于，能夠提供一種緊湊的裝置，該裝置在檢查類別I時(shí)實(shí)現(xiàn)允許的高短路電流。
[0017]特別地，根據(jù)類別I的裝置的允許的短路電流并不導(dǎo)致裝置的無(wú)法忍受的損壞。當(dāng)裝置的殼體這樣損毀時(shí)，即從外面能接觸到內(nèi)部的導(dǎo)電部件時(shí)，該損毀被評(píng)估為無(wú)法忍受的。此外，機(jī)械部件從裝置上脫離也是不期望的。
[0018]對(duì)于裝置的所考慮的短路電流始終是對(duì)于裝置來(lái)說(shuō)允許的、特別是根據(jù)類別I的短路電流。
[0019]電網(wǎng)優(yōu)選地是特別是工業(yè)設(shè)施的低壓電網(wǎng)。該電網(wǎng)特別是三相交流電網(wǎng)。
[0020]裝置包括殼體，電路板和第一和第二導(dǎo)體位于該殼體中。輸入側(cè)的第一和第二連接位置優(yōu)選這樣布置在殼體上，即它們可從外面觸及，從而各一個(gè)外部導(dǎo)線能夠經(jīng)由該連接位置與設(shè)備內(nèi)部的導(dǎo)體連接。
[0021]經(jīng)由第一和第二導(dǎo)體將能量供給引導(dǎo)至用電器。借助于該裝置，能夠優(yōu)選地控制經(jīng)由導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的為負(fù)載進(jìn)行的能量輸送。負(fù)載能夠在設(shè)備內(nèi)部或者連接在設(shè)備下游。特別地，負(fù)載是用電器，例如電動(dòng)機(jī)。
[0022]在裝置的主動(dòng)運(yùn)行中，在第一和第二導(dǎo)體之間優(yōu)選地存在電位差。
[0023]第一導(dǎo)體在其在電路板的內(nèi)層中引導(dǎo)的印制導(dǎo)線中具有收縮部；也就是說(shuō)，該收縮部完全由電路板包圍。
[0024]在裝置的正常運(yùn)行狀態(tài)中，即規(guī)定的運(yùn)行電流流過(guò)第一導(dǎo)體時(shí)，第二導(dǎo)線對(duì)于第一導(dǎo)線電絕緣。在收縮部的區(qū)域中，這特別地通過(guò)電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0025]在設(shè)備所具有的電路板中，引導(dǎo)電流經(jīng)過(guò)位于電路板外側(cè)上的印制導(dǎo)線，在該設(shè)備中，短路電流通常導(dǎo)致部分電路板的突然蒸發(fā)。通過(guò)快速變熱的和膨脹的空氣產(chǎn)生壓力效應(yīng)，其能夠?qū)е略O(shè)備殼體直至無(wú)法忍受的機(jī)械損毀。此外，通過(guò)產(chǎn)生的能傳導(dǎo)的等離子體能夠在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生另外的短路路徑，這又進(jìn)一步加大了短路電流和損毀效果。
[0026]反之，如果在電路板的內(nèi)層中實(shí)現(xiàn)印制導(dǎo)線的蒸發(fā)，并且相應(yīng)細(xì)長(zhǎng)地測(cè)定印制導(dǎo)線，那么由于金屬導(dǎo)體和直接鄰接的電路板材料的蒸發(fā)而出現(xiàn)的損毀效果就會(huì)顯著降低。將收縮部在電路板的內(nèi)層中引導(dǎo)，由此限制了電路板內(nèi)部的損毀，并且不會(huì)出現(xiàn)或者僅出現(xiàn)較少的對(duì)外影響。
[0027]如果對(duì)于裝置來(lái)說(shuō)存在允許的短路情況，從而使得允許的短路電流流過(guò)第一導(dǎo)體，那么就有針對(duì)性地在其收縮部處熱學(xué)地加熱第一導(dǎo)體。該熱負(fù)荷導(dǎo)致的是，破壞了處于第二導(dǎo)體和第一導(dǎo)體的收縮部之間的電絕緣體從而使第一導(dǎo)體在用于短路電流的收縮部的區(qū)域中建立至第二導(dǎo)體的導(dǎo)電連接。優(yōu)選地，通過(guò)該熱負(fù)載蒸發(fā)電路板在收縮部和第二導(dǎo)體之間的一部分。因此，在第一和第二導(dǎo)體之間存在導(dǎo)電連接，從而使得短路電流能夠有針對(duì)性地流過(guò)第一和第二導(dǎo)體。這樣人工地造的輔助短路電流路徑生成了所限定的短路關(guān)系，并且因此導(dǎo)致通過(guò)激活連接在上游的過(guò)流保護(hù)裝置可靠地中斷對(duì)設(shè)備的電流輸送。
[0028]通過(guò)第一導(dǎo)體的收縮部和相鄰地置的第二導(dǎo)體，能夠在短路電流經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)體時(shí)有目的地在裝置的部生成輔助短路，從而使裝置的下游組件不被短路電流所加載。通過(guò)將收縮部布置在裝置的內(nèi)部，能夠有針對(duì)性地確定輔助短路電流路徑的地點(diǎn)，并且因此確定通過(guò)短路電流在電路板上造成的預(yù)期損毀。因此，能夠相應(yīng)地設(shè)計(jì)電路板的裝配，從而使通過(guò)允許的短路電流導(dǎo)致的損毀不會(huì)導(dǎo)致無(wú)法忍受的損毀。
[0029]優(yōu)選地，第一導(dǎo)體的收縮部布置在電路板中的第一導(dǎo)體的開(kāi)始處，從而使得通過(guò)允許的短路電流產(chǎn)生的熱負(fù)載有針對(duì)性地偏轉(zhuǎn)到電路板的前部區(qū)域中，從而使在電路板上連接在收縮部下游的組件不會(huì)或者幾乎不會(huì)被損壞。
[0030]因此，收縮部這樣設(shè)計(jì)并且第二導(dǎo)體相對(duì)于第一導(dǎo)體的收縮部這樣地布置，即通過(guò)經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)線的允許的短路電流導(dǎo)致的熱負(fù)載在第一導(dǎo)體的收縮部處導(dǎo)致的是，對(duì)于短路電流來(lái)說(shuō)在第一導(dǎo)體的收縮部和第二導(dǎo)體之間不再有電絕緣。
[0031]因此，在允許的短路電流經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)線時(shí)，在收縮部的區(qū)域中有意地為短路電流生成在第一和第二導(dǎo)線之間的電連接。由此，能夠提供這樣的裝置，該裝置設(shè)計(jì)緊湊，并且此外在類別I的方面優(yōu)化地設(shè)計(jì)。
[0032]優(yōu)選地，在電路板的內(nèi)層中引導(dǎo)的、在收縮部的區(qū)域中的第一導(dǎo)體的印制導(dǎo)線垂直于在旁邊經(jīng)過(guò)的第二導(dǎo)體地取向和/或朝向電路板的通孔敷鍍部地取向。特別地，電路板內(nèi)層中的第一導(dǎo)體的印制導(dǎo)線和/或第一導(dǎo)體的收縮部的縱向軸線平行于電路板的最大的側(cè)面取向。
[0033]優(yōu)選地，第一導(dǎo)體僅部分地作為印制導(dǎo)線在電路板的內(nèi)層中進(jìn)行引導(dǎo)。第一導(dǎo)體能夠例如為了與布置在電路板上的組件觸點(diǎn)接通而引導(dǎo)到電路板的外側(cè)上。同樣能考慮的是，第一導(dǎo)體在收縮部之后馬上引導(dǎo)到電路板的外側(cè)上并且在那里延伸。
[0034]優(yōu)選地，在允許的短路電流經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)致在裝置內(nèi)部的不可逆的損毀，從而滿足類別I的要求。
[0035]在第一導(dǎo)體的收縮部旁經(jīng)過(guò)的第二導(dǎo)體能夠例如經(jīng)由電路板的金通孔敷鍍部在第一導(dǎo)體的收縮部旁經(jīng)過(guò)。
[0036]同樣能夠考慮的是，第二導(dǎo)體同樣作為印制導(dǎo)線具有在內(nèi)層中布置的收縮