CN102804319B - 电子保护开关 - Google Patents

Abstract

提供一种紧凑的并且能简单装配的电子保护开关(1)。用这种方式，该保护开关(1)包括：绝缘的壳体(2)、用于可逆地接触闭合待监控的负载电流回路(26)的开关触点(46)、经由触发机械机构(30)作用到开关触点(46)上的触发磁铁(24)、用于操控触发磁铁(24)的触发电子装置(25)以及电路板(20)。为了形成预装配组件将开关触点(46)、触发磁铁(24)以及触发电子装置(25)固定地装配在电路板(20)上。在此，预装配组件能或者说被作为整体装入到壳体(2)中。

Description

电子保护开关

技术领域

本发明涉及一种电子保护开关。这样的保护开关用于在触发条件出现时自动地断开、也就是电地中断电的负载回路。触发条件通常地指过流(短路或过载)。但附加地或备选地，保护开关也能为此装备，即，在其他的触发条件下触发，尤其欠压或过压。

背景技术

在传统的、电的保护开关中，公知存在通过热力的和/或磁的作用原理的触发条件。热力的保护开关通常包括由负载电流贯穿流经的双金属或伸展金属线形式的触发元件，触发元件的热力地引发的形变触发保护开关。在磁的保护开关中，触发通常通过负载电流对磁线圈本身的直接的能量供给进行。具有热力的触发原理的电的过流保护开关例如由EP 0 616 347 B1所公知。具有附加的欠压触发的其他的电的保护开关由EP 0 802 552 B1所公知。

与此相反地，将在电子保护开关中的触发条件通过电子电路识别。在识别了触发条件时，触发电子装置产生触发信号，然后该触发信号又导致例如磁的触发器的操纵。

电子保护开关通常由大量单独部件组成。因此电子保护开关一方面经常仅以比较大的体积的方式来制造。另一方面电子保护开关通常仅以比较昂贵的方式进行装配。

发明内容

本发明以如下任务为基础，即提供紧凑的并且能易于装配的电子保护开关。

该任务依据本发明通过权利要求1的特征来解决。用这种方式，保护开关包括：绝缘的壳体、用于可逆的接触闭合也就是待监测的负载电流回路的断开和闭合的开关触点、经由触发机械机构作用到开关触点上的触发磁铁以及用于操控触发磁铁的触发电子装置。在此情况下，将开关触点、触发磁铁和触发电子装置装配在共同的电路板上。由此，电路板形成预装配单元，该预装配单元能依据目的地在保护开关壳体外部进行预装配并且能在保护开关的最终装配的进程中整体地装入到壳体中。通过开关触点、触发磁铁和触发电子装置在共同的电路板上的预装配，将保护开关的装配消耗整体上很大程度地简化。在此情况下尤其要注意，带有待装配到电路板上的构件的电路板在保护开关壳体外部基本上比已装入状态下更好接近，由此将预装配组件的机械的或半机械的制造很大程度地简化。尤其的，能将预装配组件的构件通过在共同的电路板上的组装在壳体外部已经完全地电地布线。借此也能将保护开关的电的和/或电子的功能在将电路板装入到壳体中之前已经进行测试，由此将产品故障提早地识别，并且避免了由于损坏的保护开关的提高的产品废品和随后的维修所产生的后续成本。

此外，将开关触点、触发磁铁和触发电子装置在共同的电路板上预装配也使这些构件的空间上特别有利的布置成为可能，该布置有利于保护开关的空间上特别紧凑的实现。

为了进一步简化装配，在预装配组件的框架内优选地也将接触轨道固定地预装配在电路板上，这些接触轨道用于将开关触点、触发磁铁和触发电子装置联接到外部电流线路上，并且这些接触轨道就此而言在保护开关的最终装配状态下从保护开关壳体中伸出来。有利地在此实施方式中的预装配组件包含保护开关的引导电流的和/或引导电压的部件的全部，从而将保护开关的最终装配减少到纯机械的制造步骤。

不仅考虑到简单的可装配性也考虑到空间上特别有利的、保护开关组成部分的在此情况下的紧凑布置方式，在保护开关的优选的实施中，将壳体基本上通过壳体槽和能在壳体槽上套装的壳体盖形成，其中，将带有在电路板上所预装配的部件的电路板在最终装配状态中大约平行于壳体盖地容纳在保护开关壳体中。在此情况下，以有益的方式在最终装配状态中电路板直接毗邻壳体盖。由此，将保护开关的所有其他的功能部件、尤其触发机械机构的运动部件，在最终装配状态中在电路板的背离壳体盖的一侧上布置在壳体槽内部。

将触发磁铁优选地构造为吸持磁铁。由此，触发磁铁如此地与触发机械机构联接，即，该触发磁铁将保护开关在供电状态中保持在未触发的位置中。就是说保护开关的触发通过触发磁铁的去激活和/或切断进行，而不是通过供电。将触发磁铁构造为吸持磁铁实现了该磁铁的相对小的几何尺寸，尤其是为了触发保护开关无须施加主动的磁能量脉冲。确切地说，保护开关在将触发磁铁构造为吸持磁铁的情况下，由于触发机械机构的弹性的回复力触发。构造为吸持磁铁的触发磁铁的紧凑的构造形状有助于有利地进一步对保护开关进行结构上的小型化。

在特别紧凑的设计的意义上，保护开关的其他优选的实施方式也是有利的，在该实施方式中，触发磁铁在其纵轴方面基本上垂直于开关触点在断开和闭合中的运动方向取向。对此附加地或备选地，触发磁铁还是为了获得特别紧凑的结构方式而在其纵轴方面基本上垂直于壳体的纵向地取向。在此情况下，将如下的方向标称为壳体的纵向，沿该方向壳体具有其最大的延伸。通常此方向是如下的方向，该方向连接壳体前侧面与壳体后侧面。在此情况下，将如下的壳体侧面标称为壳体前侧面，在该前侧面上操作元件、尤其操作按钮或摇摆式开关由壳体向外伸出。将如下的壳体侧面标称为壳体后侧面，在该壳体侧面上保护开关能电地接触，也就是在该壳体侧面上尤其前文所描述的接触轨道向外伸出。

保护开关优选地是过流保护开关，该过流保护开关在超越预先给定的电流阈值的过电流出现时触发。在此情况下，在优选的构造中，保护开关与负载相关地经过不同的保持时间触发。在此情况下，在适宜的设计方案中将触发电子装置为此装备，即，在非常高的短路电流的情况下经过短的保持时间断路，并且在较低的过电流(过载)的情况下经过较长的保持时间断路。优选地，对于短路触发而言，触发电子装置考虑负载电流强度的数值。相反地，对于过载触发而言，触发电子装置有益地考虑经平方的负载电流强度作为为了负载电流的电功率的度量。优选地将触发电子装置关于短路触发和/或过载触发再细分为具有分别负载相关的不同保持时间的多个切断级。

相对过电流触发附加地或备选地，保护开关在优选地构造中具有欠电压触发功能和/或过电压触发功能。另外能设置，保护开关附加地或备选地在其他的尤其热力的触发条件存在时也触发。

除了单极的实施，也设置依据本发明的保护开关的多极的实施。这尤其在共同的壳体中包括与极数相应的多个开关触点，这些开关触点可以经由已联接的触发机械机构同时可逆地断开和闭合。出于合理的可制造性原因，在这样的多极的实施方式的框架内有益地为每个极设置单独的电路板，在该电路板上将开关触点和分别一个配属给该极的触发电子装置进行预装配。另外可选地将用于联接开关触点和触发电子装置到外部电流线路上必需的接触轨道已经固定地预装配在电路板上。相反地出于节约重量、节约结构空间和节约材料的原因，只为这些电路板中的一个(唯一的)配属触发磁铁，该触发磁铁经由所联接的触发机械机构作用到所有开关触点上。在此情况下，多个触发电子装置操控技术地在并联电路中与该触发磁铁互联。

附图说明

以下借助附图进一步阐释本发明的实施例。其中：

图1以三维分解图示示出电子保护开关；

图2以剖视图示示出处在“断”位置的保护开关；

图3以依据图2的图示示出处在“通”位置在未触发状态中的保护开关；

图4以依据图2的图示示出处在“通”位置但在经触发状态中的保护开关；

图5示出在依据图2的剖面V-V中的保护开关；

图6以框图示出用于操控保护开关的操控电子装置；

图7和图8以电流-时间图分别示出在依据图6的操纵电子装置中所执行的用于在短路情况或过载情况下触发保护开关的控制方法的时间流程；和

图9示出在时间-电流图中的两条特征曲线，这两条特征曲线描述在短路情况或过载情况下保护开关的触发行为。

彼此相应的部件和变量在所有图中一直设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1在分解图示中示出电子保护开关1。此处将保护开关1实施为过流保护开关。额外的，保护开关1在向下越过预先给定的欠电压阈值时触发。

保护开关1包括由绝缘合成材料制成的壳体2，该壳体又包括壳体槽3以及壳体盖4。闭合的壳体2基本具有扁平长方体的形状，该扁平长方体在三个狭长面处闭合。在以下标称为前侧面5的第四狭长面上，在装配状态中作为操作元件装入用于激活和/或去激活保护开关1的能摆动的摇摆式开关6。壳体2的与前侧面5对置的狭长面以下标称为壳体的后壁7。壳体2的毗邻上述两个狭长面的(彼此对置的)狭长面形成壳体的侧壁8和/或侧壁9。

壳体槽3基本上通过壳体底10、后壁7以及通过侧壁8、9形成，而壳体盖4基本上通过矩形板11形成，该矩形板在边缘侧设有大约以直角方式所造型的用于借助相应的侧壁8和/或侧壁9的止动凸缘13锁止的止动扣12。此外，在矩形板的朝向后壁7的边缘的区域中将呈直角地树立的榫14造型到矩形板11上，这些榫能近似于精确配合地插入后壁7的互补的狭缝15中。

此外，保护开关1包括电路板20，将该电路板在装配状态下基本平行于壳体盖4地装入到壳体2中。

在电路板20上焊接三个电的接触轨道21、22和/或23，以及基本上用作为保护开关1的触发元件的电磁铁24。此外，在电路板20上布置有此处未进一步示出的用于操控电磁铁24的触发电子装置25。

接触轨道21和接触轨道23用于与待监测的负载电流回路26(图3、图6)接触闭合。接触轨道22作为电路板联接件用于触发电子装置25的和电磁铁24的电压供给。

此外，保护开关1为了操纵和触发包括有触发机械机构30。触发机械机构30除摇摆式开关6又包括开关杠杆31、触发杠杆32以及杵33。

在图2中以剖面的侧面视图在装配状态下示出保护开关1。此处为了定向，标出相对于侧壁8、9平行的纵向Y，以及从侧壁8指向到侧壁9上的横向X。

由图2是明显的，接触轨道21、22和/或23在这些接触轨道的主面扩展中分别大约平行于侧壁8和/或9地取向并且因此大约垂直于电路板20的表面扩展地取向。在此情况下，将接触轨道21和23分别以直接靠近侧壁8和/或9的方式布置，而将接触轨道22在两个其他的接触轨道21、23之间以大约居中的方式布置。将接触轨道21、22、23中的每个为了联接目的借助自由端34、35、36分别穿过后壁7中的相应的狭缝37向外引导。此外，每个狭缝37在朝向壳体盖4的面上在装配状态下通过榫14封闭。

在接触轨道21上在该接触轨道的背离自由端34的固定端40的区域内安装有大约直角方式树立的板式弹簧形式的接触弹簧41，该接触弹簧又在自由端侧具有接触面42。

在接触轨道23上在相应的固定端44上造型有同样地大约直角方式树立的、与接触面42相应的接触面45。由接触弹簧41、接触面42和接触面45所形成的组件在下文中标称为开关触点46。

接触弹簧41大约沿横向X在壳体宽度上延伸，从而可以为了可逆地闭合负载电流回路26使接触面41和接触面45相接触。

在两个接触轨道21和23之间布置有电磁铁24，其中，该电磁铁以其线圈本体51的纵轴50，也就是在该电磁铁的磁芯52的纵向扩展中，大约沿横向X取向。该电磁铁借助焊接触点53焊接在电路板20上。在电磁铁的朝向侧面9的面上磁芯52由线圈本体51中伸出。

在纵向Y上看到，在电磁铁24与接触弹簧41之间布置有触发杠杆32。触发杠杆32具有大约直角的、具有长臂55(大约沿横向X)和短臂56(大约沿纵向Y)的形状。两条臂55、56的交汇点在下文中标称为膝部57。在膝部57的区域中，将触发杠杆32可枢摆地支承在壳体2的枢轴59上(虚线地示出)。

在长臂55上在该长臂的背离膝部57的端部上将杵33经由合页60可枢摆地安装。杵33从长臂55出发沿纵向Y延伸直至摇摆式开关6。

沿纵向Y看，开关杠杆31布置在接触弹簧41之上。该开关杠杆通过基本上大约三角形的、刚性的部件形成，该部件借助壳体2的长孔引导部62中的枢轴61进行引导。

摇摆式开关6包括壳式的本体63，以及伸入到壳体2中的柄64。借助柄64内的通孔65，将摇摆式开关6可枢摆地支承在壳体2的枢轴66上。

摇摆式开关6与开关杠杆31经由在柄64的自由端上所布置的枢轴67联接，该枢轴嵌入到开关杠杆31的大约呈曲棍球棍形的引导部69(图3)中。该引导部69可选地构造为槽或长孔。此外，摇摆式开关6通过杵33与触发杠杆32取得一致。

开关杠杆31一方面又借助保持凸缘70与在触发杠杆32的短臂56上的保持肩部71配合作用。另一方面，开关杠杆31经由作用面72作用到接触弹簧41上。

触发杠杆32经由磁轭73与电磁铁24的磁芯52相应，该磁轭借助两个止动角形件74衔接在触发杠杆上并且借助在磁轭73与触发杠杆32之间所夹紧的压力弹簧75进行缓冲。

图2示出处在保护开关1的摇摆式开关6的“断”位置中的保护开关1。在该“断”位置中，将摇摆式开关6通过螺旋扭力弹簧81的弹簧力预紧在图2所示出的摆动位置中。

在“断”位置中，将开关杠杆31释放，也就是说该开关杠杆既不加载接触弹簧41也不加载触发杠杆32。接触弹簧41处在静止位置，在该静止位置中将接触面42与接触面45之间的接触中断。

此外，在“断”位置中摇摆式开关6通过对自由的杵端部87进行加载将杵33沿纵向Y向下压，由此磁轭73与磁芯52相接触。

如果电磁铁24经由触发电子装置25通电，则磁轭73和触发杠杆32通过利用电磁铁24的磁闭合保持在图2所示出的位置中。如果现在摇摆式开关6摆动到图3所示出的“通”位置中，则开关杠杆31首先以保持凸缘70在触发杠杆32的保持肩部71上拍击。由于在保持肩部71上的两点式支承和处在引导部69内的枢轴67，将开关杠杆31在摇摆式开关6进一步摆动的条件下(依据图3沿顺时针方向)枢转。借此开关杠杆借助作用面72在接触弹簧41上拍击并且沿纵向Y向下按压接触弹簧直到接触面42与接触面45接触闭合。负载电流回路26在此状态下经由接触轨道21和接触轨道23以及经由接触弹簧41闭合。

在触发情况下，电磁铁24通过触发电子装置25去激活，也就是说切换到无电流状态，并且由此释放磁轭73。因此触发杠杆32在螺旋扭力弹簧92的作用下沿逆时针方向绕膝部57枢摆到图4所示出的位置中。

借此断开开关杠杆31的保持凸缘70与触发杠杆32的保持肩部71的联接。由于缺少负反馈，开关杠杆31沿逆时针方向枢摆到图4所示的位置中，在该位置中，该开关杠杆31重新释放接触弹簧41，从而分开接触面42和接触面45。此触发机制尤其也在摇摆式开关6在依据图4的“通”位置中卡住时发生(自由触发)。

如果摇摆式开关6没有在“通”位置中卡住，则该摇摆式开关在螺旋扭力弹簧81的作用下摆回到依据图2的“断”位置中。

图5中以转过一定角度的依据图2的横截面V-V示出保护开关1。由此图示得知，电路板20以第一边缘96几乎贴靠在后壁7上并且以与第一边缘对置的边缘97伸入到摇摆式开关6中。由图5同样可见，触发机械机构30的运动部件，也就是摇摆式开关6、开关杠杆31和带有杵33的触发杠杆32包括所配属的弹簧81和弹簧92全部都布置在电路板20的背离壳体盖4的一侧。

电路板20除了壳体2之外与接触弹簧41、接触轨道21、22、23和电磁铁24共同组成固定相关联的预装配组件。将包括保护开关1的所有引导电流部件或引导电压部件的此预装配组件作为整体插入到带有装在其中的触发机械机构30的壳体槽3中。接下来只须再将壳体盖4卡到壳体槽3上，以便完成由此总共算起来很低廉的装配。

触发电子装置25在所示出的实施例中至少基本上通过微控制器形成。在微控制器中，将在图6中详细示出的控制程序100软件技术地实现，该控制程序自动化地执行下面详细描述的、在短路情况或过载情况下用于触发保护开关1的方法。

控制程序100包括两个平行的功能支路，也就是(短路触发)支路101和(过载触发)支路102，这两个支路由共同的支路103分支出来。

在共同的支路103中，首先借助电流传感器104将负载电流回路26中的(负载)电流强度i作为输入信号确定。例如通过分流器或电流互感器所形成的电流传感器104以与电流强度成比例的电压的形式将模拟的电流测量信号i_A作为输出信号输出给后续的模拟-数字-(AD)-转换器106。在优选是微控制器的经整合组成部分的AD转换器106中，将模拟电流测量信号i_A以(测量)脉冲频率f_m的脉冲用nm Bit(此处nm＝8)的分辨率转换为数字电流测量信号i_D。

电流测量信号i_D如下地产生，即：

-i_D＝0相应于测到的电流强度i＝-C·I_N；

-i_D＝2^nm-1相应于测到的电流强度i＝0；并且

-i_D＝2^nm相应于测到的电流强度i＝+C·I_N。在此情况下，用I_N标称保护开关1的额定电流强度。将常数C根据保护开关1的触发灵敏度的不同固定为例如3与20之间的数值、例如C＝15。

将保护开关1首要地设置用于监控交流负载回路。因此将测量脉冲频率f_m设为通常电网频率f_N的多倍、尤其20倍(在电网频率为f_N＝50Hz的情况下，则f_m＝1kHz)。但是保护开关1尽管如此仍能用于监控直流负载回路，而无须为此改变控制程序100。

根据等式：

i_B＝|i_D-2^nm-1|，

数字的(电流)数值信号i_B由在AD转换器106之后软件技术地联接的数值模块107产生，该数值信号基本上与负载电流强度i的绝对值相对应。数值信号i_B作为输入变量流入到控制程序100的分支路101和102中。

在短路触发支路101的第零检测级中，在比较模块110₀中，以脉冲频率f_m将数值信号i_B的在每个测量脉冲中所获知的采样值与所储存的(短路电流触发)特征曲线K(图9)的离散的特征曲线点k₀进行比较。只要数值信号i_B的采样值不超越特征曲线点k₀(i_B≤k₀)，则比较模块110₀保持不活跃。否则(i_B＞k₀)比较模块110₀输出触发信号A，由此将电磁铁24的通电中断，并且使触发器1由此触发。

由此电流测量信号i_D和/或数值信号i_B包含电流强度i的相对离散的、分别以f_m ^-1的时间间隔一个接一个跟随的采样时间点的数字采样值。

特征曲线点k₀反映了所谓的立即触发阈值。特征曲线点k₀的值是对保持时间t_H(图9)上的平均的最大允许过流强度的度量。在此情况下，保持时间t_H相应于脉冲频率f_m的一倍的倒数和/或一倍的(测量)脉冲周期t_m(图7)(t_H＝t_m＝f_m ^-1；此处t_H＝0.001s)。就是说数值信号i_B的超越特征曲线点k₀的单个测量值足够触发保护开关1。

在短路触发支路101的后续联接的第一检测级中，以脉冲频率f_m，也就是在每个测量脉冲内，将电流数值i_B的分别所获得的采样值写入带有数个存储位置(此处例如：两个)的第一(先入先出)存储器113₁中。

总是根据相应于存储位置数量的、通过时钟符号115简要示出的测量脉冲的数量，总和模块120₁由数值信号i_B的存储在存储器113₁中的采样值形成四舍五入的平均值i_M1。由此在两个存储位置的情况下，以半脉冲频率f_m/2＝500Hz形成平均值i_M1。由此在平均值的形成中，数值信号i_B的存储在存储器113₁中的采样值总是只被考虑一次。直观地说，存储器113₁总是仅当其完全地以数值信号i_B的新的采样值填充时才进行评价。

将平均值i_M1作为检测变量输送给后续的比较模块110₁。比较模块110₁又将此平均值i_M1与特征曲线K的所配属的特征曲线点k₁进行比较，并且当平均值i_M1依据数值超越特征曲线点k₁(i_M1＞k₁)时，与比较模块110₀相似地输出触发信号A。特征曲线点k₁是对保持时间t_H上的平均最大允许的过流强度的度量，该保持时间与双倍的脉冲时间t_m相对应(t_H＝2·t_m＝2·f_m ^-1；此处t_H＝0.002s)。

将第一检测级的平均值i_M1作为输入变量输送给第二检测级，该第二检测级与第一检测级相似地具有其他的(先入先出)存储器113₂、其他的总和模块120₂和其他的比较模块110₂。在其功能方面第二检测级与第一检测级也相同，差别如下，即，将第一检测级的平均值i_M1代替数值信号i_B输送给存储器113₂，并且由总和模块120₂所产生的平均值i_M2以四分之一的脉冲频率f_m/4＝250Hz产生。作为触发标准配属给比较模块110₂的特征曲线点k₂由此是对保持时间t_H上的平均的最大过流强度的度量，该保持时间与四倍的脉冲时间t_m相对应(t_H＝4·t_m＝4·f_m ^-1；此处t_H＝0.004s)。

给第二检测级级联式地后续联接一个或多个n阶(n＝3、4、...)的其他检测级，这些其他检测级在其结构和其功能方面又与第二个检测级相对应，并且分别通过(先入先出)存储器113_n、其他的总和模块120_n和其他的比较模块110_n形成。在此情况下，存储器113_n分别获得直接的上一级(n-1)阶的检测级的平均值i_M(n-1)作为输入信号。平均值i_Mn总是以2ⁿ分之一的脉冲频率f_m/2ⁿ由第n检测级的总和模块120_n产生，将该平均值在比较模块110_n中与特性曲线点k_n进行比较。特征曲线点k_n是对保持时间t_H上的平均的最大过流强度的度量，该保持时间与2ⁿ倍的脉冲时间t_m相对应(t_H＝2ⁿ·t_m＝2ⁿ·f_m ^-1)。

将此级联式的平均值形成的原理在图7中再一次进行阐释，在图7中将数值信号i_B和平均值i_M1和平均值i_M2的相对时间t的走向在彼此重叠布置的、同步的图表中进行对比。由此图示直接可知，由于级联式的平均值形成，层级地彼此跟随的检测级以相应的时间刻度检测负载电流的变化，时间刻度随级阶数呈指数地增长。在此情况下，为了分别配属给这些检测级的时间刻度的度量是相应的检测级的保持时间t_H：

第n检测级(n＝0、1、2、...)：t_H＝2ⁿ·t_m＝2ⁿ·f_m ^-1。

在过载触发分支路102中，依据图6首先在平方模块130中由数值信号i_B借助p＝i_B·i_B计算出平方信号p作为用于负载电流的功率的度量。

将该平方信号p以脉冲频率f_m读入分支路102的第零检测级的(先入先出)存储器131中。存储器131再次为了使用用于保护交流负载回路的保护开关1具有q个数量的存储位置，该存储位置数量相应于脉冲频率f_m与通常的电网频率f_N的比率或相应于所述比率的多倍：

q＝j·f_m/f_N    其中j＝1、2、3、...。

在电网频率为f_N＝50Hz并且脉冲频率为f_m＝1kHz的情况下，尤其地存储器131具有q＝20个存储位置。

后续联接存储器131的的总和模块132总是根据相应于数量q的、通过时钟符号133简要示出的测量脉冲的数量由存储在存储器131中的平方信号p的值计算出经四舍五入的平均值p_M0。在此情况下，平均值p_M0表示用于负载电流的有效功率的度量。在存储器131具有20个存储位置的情况下，将平均值p_M0以相应于电网频率f_N的脉冲频率f_e＝f_N＝1/20·f_m形成。借此将平方信号p的存储在存储器131中的值再次始终仅在平均值形成中考虑一次。

将平均值p_M0在后续联接的比较模块136₀中与所储存的(过载触发)特征曲线U(图9)的特征曲线点u₀进行相比，其中，当平均值p_M0依据数值地超越特征曲线点u₀的平方时(p_M0＞u₀ ²)，比较模块136₀产生触发信号A。由此特征曲线点u₀的平方u₀ ²表示为了负载电流的最大允许有效功率的度量。

与分支路101相似地，也在分支路102中设置有层级地后续联接的检测级，这些检测级在构造和功能方面与分支路101的相应的检测级相对应。这些检测级中的每个包括：

-具有两个存储位置的(先入先出)存储器138_n，将相应的上一级检测级的平均值p_M(n-1)作为输入变量输送给该存储器；

-总和模块140_n，该总和模块以1/2ⁿ倍的脉冲频率1/2ⁿ·f_e计算在存储器138_n中所包含的值的平均值p_Mn；和

-比较模块136_n，比较模块将该平均值p_Mn与所配属的特征曲线点u_n的平方u_n ²进行比较，并且在p_Mn＞u_n ²的情况下产生触发信号A。在此情况下，计数变量n＝1、2、3、...再次标称相应的检测级的层级的阶数。

在控制程序1的示例性的实施中，分支路101具有五个检测级(n＝0、1、...、4)，而分支路102具有13个检测级(n＝0、1、...、12)。

在图8中，与图7相似地将平方信号p的时间走向与平均值p_m0和p_m1的时间走向在相对照的位置中示出。由此图示可知，第二分支路102的检测级除了第零检测级地又以随级阶数成指数增长的时间刻度检测负载电流的功率变化：

第n检测级(n＝1、2、...)：t_H＝2ⁿ·f_e ^-1。

模块：107、110_n(n＝0、1、2、...)、120_n(n＝1、2、...)、130、132、136_n(n＝0、1、2、...)和140_n(n＝1、2、...)是控制程序100的软件结构块。(先入先出)存储器：113_n(n＝1、2、...)、131和138_n(n＝1、2、...)优选是实施控制程序100的微控制器的共同工作存储器的软件技术地分配的(也就是预留的)区域。

将特征曲线K和U在图9中在相对保持时间t_H(此处在纵坐标上标注)的双对数坐标图中示出。在坐标图的横坐标上，将电流强度i相对于保护开关1的额定电流强度I_N百分比地标注。

与相应的检测级的数量相应地，特征曲线K包括四个特征曲线点k₀、k₁、...、k₄，而特征曲线U由十三个特征曲线点u₀、u₁、...、u₁₂形成。由图9示出，特征曲线K和U无重叠地覆盖保持时间区间10^-3s≤t_H≤10²s。在此情况下，特征曲线K在低于电网频率的倒数(t_H＜f_N ^-1＝20ms)的时间刻度上确定了保护开关1的触发特性，而特性曲线U在高于电网频率的倒数(t_H≥f_N ^-1＝20ms)的时间刻度上确定了保护开关1的触发特性。

特征曲线点k_n和u_n的电流值(触发值)可以与图9中所示出的例子偏移地自由地选择。但如下地选择特征曲线点k_n和u_n是适宜的，即，特征曲线K和U分别严格单调地下降，从而相应的特征曲线点k_n和/或u_n的电流值越大，保持时间t_H始终越短。

对特征曲线K和U的每个而言，特征曲线点k_n和u_n的数量基本上也能自由地选择。在此情况下，分支路101和102的检测级的数量总是与分别所配属的特征曲线K和/或U的特征曲线点k_n和u_n的数量调适，其中，每个特征曲线点k_n或u_n关于配属给其的保持时间t_H，相应于分支路101和/或102的一个检测级。但是备选地也可以考虑：

-在分支路101或102内部设置比所配属的特征曲线具有的特征曲线点k_n或u_n更多的检测级和/或

-特征曲线点k_n和/或u_n至少部分地如下地选择，即，配属给这些特征曲线点k_n和/或u_n的保持时间t_H与配属给检测级的保持时间t_H不一致。

在这些情况下，将阈值代替特征曲线点k_n和/或u_n输送给这些检测级，将这些阈值通过内插法或外插法根据配属给这些检测级的保持时间t_H的标准由特征曲线点k_n和/或u_n导出。

通过将在相同的分支路101或102内部一个接一个跟随的存储器113_n(n＝1、2、...)和/或138_n(n＝1、2、...)以可变的存储位置数量进行限定，也能将保持时间t_H随增长的级阶数n的呈指数的增加在本发明的备选的实施中变化。

结构决定地，保护开关1具有被动的欠电压触发功能，尤其当接触轨道21与接触轨道22之间存在的电压不再足够的时候，将触发机械机构30以强制方式触发，以便为电磁铁24和/或触发电子装置25供给充足的电能。此功能尤其能被用来，借助后续联接接触轨道22的开关，远程控制地触发保护开关1。

此外，保护开关1可选地具有主动的过压触发功能，该功能尤其软件技术地实现在控制程序100的(未示出的)欠电压触发模块中。在该主动的欠电压触发的框架内，控制程序100连续地并且与在图6中所示出的程序部分的流程并行地检测接触轨道21与接触轨道22之间存在的电压数值(在交变电压情况下的有效值)并且将所检测到的电压数值与所储存的阈值进行比较。在此情况下，当所检测到的电压数值向下越过阈值时，控制程序100产生触发信号A。

附图标记列表

1             保护开关

2             壳体

3             壳体槽

4             壳体盖

5             前侧面

6             摇摆式开关

7             后壁

8、9          侧壁

10            壳体底

11            板

12            止动扣

13            止动凸缘

14            榫

15            狭缝

20            电路板

21、22、23    接触轨道

24            电磁铁

25            触发电子装置

26            负载电流回路

30            触发机械机构

31            开关杠杆

32            触发杠杆

33            杵

34、35、36    自由端

37            狭缝

40            固定端

41            接触弹簧

42            接触面

44            固定端

45            接触面

46            开关触点

50            纵轴

51            线圈本体

52            磁芯

53            焊接触点

55            长臂

56            短臂

57            膝部

59            枢轴

60            合页

61            枢轴

62            长孔引导部

63            本体

64            柄

65            通孔

66            枢轴

67            枢轴

69            引导部

70            保持凸缘

71            保持肩部

72            作用面

73            磁轭

74            止动角形件

75            压力弹簧

81            螺旋扭力弹簧

87            杵端部

92            螺旋扭力弹簧

96            边缘

97            边缘

100           控制程序

101           支路

102           支路

103           支路

104           电流传感器

106           AD转换器

107           数值模块

110_n          比较模块(n＝0、1、2、...)

113_n          存储器(n＝1、2、...)

115           时钟符号

120_n          总和模块(n＝1、2、...)

130           平方模块

131           存储器

132           总和模块

133           时钟符号

136_n          比较模块(n＝0、1、2、...)

138_n          存储器(n＝1、2、...)

140_n          总和模块(n＝1、2、...)

A             触发信号

f_e            脉冲频率

f_m            脉冲频率

f_N            电网频率

i             (负载)电流强度

i_A            电流测量信号

i_B            (电流)数值信号

i_D            电流测量信号

i_Mn        平均值(n＝1、2、...)

K          (短路触发)特征曲线

k_n         特征曲线点(n＝0、1、2、...)

p          平方信号

p_Mn        平均值(n＝0、1、...)

q          数量

t          时间

t_H         保持时间

t_m         脉冲时间

U          (过载触发)特征曲线

u_n         特征曲线点(n＝0、1、2、...)

X          横向

Y          纵向

Claims (7)

1.电子保护开关(1)：

-带有绝缘的壳体(2)；

-带有用于对待监测的负载电流回路(26)进行可逆接触闭合的开关触点(46)，其中，所述开关触点(46)包括接触弹簧(41)、布置在所述接触弹簧(41)自由端上的第一接触面(42)以及与所述第一接触面相应的第二接触面(45)，并且其中，第一接触面和第二接触面能够为了可逆地闭合所述负载电流回路(26)而相接触；

-带有触发磁铁(24)，所述触发磁铁(24)经由触发机械机构(30)作用到所述开关触点(46)上；

-带有用于操控所述触发磁铁(24)的触发电子装置(25)；以及

-带有电路板(20)，为了形成预装配组件，所述开关触点(46)、所述触发磁铁(24)以及所述触发电子装置(25)固定地装配在所述电路板上；

-其中，所述预装配组件能作为整体装入到所述壳体(2)中。

2.根据权利要求1所述电子保护开关(1)，其中，在所述预装配组件的框架中在所述电路板(20)上附加地装配有用于将所述开关触点(46)、所述触发磁铁(24)以及所述触发电子装置(25)联接到外部电流线路上的接触轨道(21、22、23)。

3.根据权利要求1或2所述电子保护开关(1)，其中，所述壳体(2)通过壳体槽(3)和能在壳体槽上套装的壳体盖形成，并且其中，所述电路板(20)在装配状态中大约平行于所述壳体盖(4)地延伸。

4.根据权利要求3所述电子保护开关(1)，其中，所述电路板(20)在装配状态中与所述壳体盖(4)直接毗邻地布置在所述壳体(2)的内部。

5.根据权利要求1或2所述电子保护开关(1)，其中，所述触发磁铁(24)构造为吸持磁铁。

6.根据权利要求1或2所述电子保护开关(1)，其中，所述触发磁铁(24)在其纵轴(50)方面基本上垂直于所述开关触点(46)的运动方向(Y)地取向。

7.根据权利要求1或2所述电子保护开关(1)，其中，所述触发磁铁(24)在其纵轴(50)方面基本上垂直于所述壳体(2)的纵向(Y)地取向。