用于電流變換器的保護電路以及具有保護電路的電流變換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于電流變換器的保護電路，所述保護電路用于阻止電流變換器的次級電路上的次級電壓超過次級電壓閥值。此外，本發明涉及一種帶有保護電路的電流變換器。
【背景技術】
[0002]電流變換器一般在短路次級側時工作，例如通過在次級電路中嵌入電流測量儀，因為否則可能在次級接線端上存在的電壓取不允許的高值。為了對此在所述變換器的次級側的短路斷開的情況下實現對變換器的保護，例如在去掉測量儀器連同其分流電阻的情況下，已知一種如下的保護開關，所述保護開關在出現不允許的高的次級電壓的情況下恢復短路。
[0003]所述在電流變換器的次級電路開路時所產生的電壓峰可能是很高的并且因此是危及生命的并且此外可能導致電流變換器的損壞。
[0004]作為補救已知一種如下裝置，所述裝置無延遲地(例如借助于二極管或者繼電器)或者有延遲地短路。對于有延遲的短路已知如下實施方式，所述實施方式周期性地(例如借助于熱敏電阻)或者持續地(例如在間隔墊片軟化后)短路。
[0005]在取下次級保護層或者拔下插頭時進行短路的裝置在次級電路的其他位置上斷開的情況下不起作用時是有問題的。
[0006]繼電器可以如此實施，使得繼電器在消除斷路后自動地并且無較大滯后地重新釋放電流變換器-次級電路。
[0007]不過在電流變換器的次級接線盒中一般不能安置這樣的裝置。此外所述裝置是昂貴的并且在運行安全性和耐氣候性方面不能始終滿足高的運行要求。
[0008]因此由FR I 178 783已知一種保護開關，在所述保護開關中在出現不允許的高的次級電壓時，與電壓相關的電路元件操縱由電流變換器饋電的開關。由兩個反向并聯的整流器和一個構成為熱敏繼電器的繼電器所組成的的串聯電路與次級繞組以及與變換器的負載并聯。如果所述次級電路達到臨界值，所述繼電器進行響應并且在此閉合觸點，所述觸點建立如下的短路電路，所述短路電路或者僅僅跨接整流器或者跨接由整流器和繼電器組成的串聯電路。
[0009]在所述已知的保護開關中不利的是，所述保護開關具有高的慣性，從而不僅所述響應而且在不允許的高的次級電壓衰減后所述正常的運行狀態的恢復都有時間延遲地實施。此外，這樣的保護開關由于其尺寸僅能困難地安置在電流變換器的次級接線盒中，此外所述保護開關是昂貴的并且在運行安全性方面是有問題的。
【發明內容】
[0010]本發明基于如下任務，在較高反應速度、較高負載電流、較高運行安全性、較小結構體積以及較小制造成本方面進一步開發一種用于電流變換器的保護電路。
[0011]該任務通過獨立權利要求的技術方案得到解決。有利的構造形式以及進一步擴展方案在從屬權利要求中給出。進一步擴展方案的特征，只要在技術上有意義就可以互相結合并且與獨立權利要求的特征相結合。
[0012]本發明的一個方面涉及一種用于電流變換器的保護電路。所述電流變換器基本上是一種短路的變壓器，所述變壓器用于交流電流的無電勢的測量。所述電流變換器優選用于電流測量儀或者能量計數器的饋電。
[0013]所述電流變換器的初級繞組通常包括一個單個線圈、例如銅線圈(Kupferschiene)，而所述次級繞組具有更高的線圈IM數。這意味著，在空載時初級電路的電壓轉換為在次級電路中的更高的電壓。所述在次級電路中的高的電壓可能導致人員危險或者電流變換器的損壞。
[0014]所述保護電路用于阻止電流變換器的次級電路上的次級電壓超過次級電壓閥值。所述次級電壓閥值例如可以具有在制造保護電路時預先調整的值或者能由操作人員調整的值。
[0015]所述保護電路可以具有保護電路輸入端、優選以觸點銷或者接線端對的形式的保護電路輸入端，所述保護電路輸入端能耦合到電流變換器的次級電路上，從而所述次級電壓施加在保護電路輸入端上。
[0016]此外，所述保護電路包括與保護電路輸入端相連接的控制單元以及與保護電路輸入端相連接的開關單元，所述開關單元與所述控制單元可操控地連接。
[0017]所述控制單元構成為用于在對由次級電壓超過次級電壓閥值進行響應的情況下將控制信號提供到開關單元上。與次級電壓閥值進行比較的次級電壓的值可以是次級電壓的幅值、平均值、瞬時值或者有效值。
[0018]所述控制單元可以以電路的形式、例如基于半導體、特別是以集成電路的構造得到實現。
[0019]所述開關單元構成為用于在對由控制單元所提供的控制信號進行響應的情況下使保護電路輸入端短路。所述控制信號可以以電壓的形式提供在導線上，所述導線將控制單元與開關單元連接，所述電壓在超過次級電壓閥值時或者在對超過次級電壓閥值進行響應的情況下改變其值，例如從低(LOW)改變到高(HIGH)或者反之亦然。
[0020]保護電路輸入端的短路可以如此理解，即，開關元件取小于10Ω或I Ω或0.1 Ω的較低電阻，該較低電阻因此連接到保護電路輸入端上。
[0021]所述開關單元可以構成為半導體電路。所述半導體電路優選可以構成為半導體開關或者半導體繼電器。在此，半導體開關可以理解為基于半導體實施的開關。半導體繼電器可以理解為基于半導體實施的繼電器。
[0022]相對于機電式繼電器(EMR)，基于半導體實施的開關或者繼電器提供多個優點:
[0023]-半導體開關典型地小于EMR，由此在印刷電路板上產生明顯的空間節省。
[0024]-半導體開關提供較好的系統可靠性，因為半導體開關沒有可運動的構件或者沒有會磨損的觸點。
[0025]-半導體開關無碰撞地切換。
[0026]-半導體開關提供較好的系統壽命時間成本，包括具有對供電和散熱要求較低的較簡單的電路。
[0027]-半導體開關能夠利用表面組裝技術(SMT)，這導致較低的裝備成本和簡單的電路板裝配。
[0028]-半導體開關不會受電磁場影響。
[0029]-半導體開關對于機械影響如晃動和振動不敏感。
[0030]-半導體開關不產生電磁干擾并且對于這些影響(EMV、EMI)也不敏感。
[0031]-半導體開關可以有利地如集成電路那樣加工在印刷電路板上。
[0032]本發明的另一個方面涉及一種電流變換器、優選一種插入式互感器，按照上述說明的保護電路集成在所述電流變換器中。
[0033]本發明的優點在于，
[0034]-所述保護電路的結構尺寸相對于傳統的保護電路小很多，
[0035]-能夠提供一種具有集成的保護電路的電流變換器，所述電流變換器在尺寸方面不區別于或者僅僅微不足道地區別于傳統的電流變換器，并且
[0036]-確保保護電路非常小的反應時間。
[0037]本發明的其他優點此外還與基于半導體的控制單元和開關單元的實現有關。
[0038]本發明以下的進一步擴展方案和實施形式的特征可以與本發明的上述各方面相全士么云口口 ο
[0039]按照一種實施形式，所述控制單元能直接與保護電路輸入端相連接。
[0040]此外，所述開關單元能直接與保護電路輸入端相連接。
[0041]在此“直接連接”表示，組件“控制單元”和/或“開關單元”直接耦合到保護電路輸入端上或者與此相連接，其中，在所述組件和保護電路輸入端之間沒有電氣或者機械元件。
[0042]所述保護電路可以包括與保護電路輸入端相連接的用于過壓保護的限制單元。所述限制單元可以包括與電壓相關的電阻。只要所述施加在限制單元上的電壓位于閥值以下，所述與電壓相關的電阻就具有一個恒定值。如果電壓超過閥值，則電阻減少其值，從而通過電阻的電流提高并且施加在電阻上的電壓不超過閥值。
[0043]有利地，限制單元、開關單元和控制單元在對于電流變換器的保護功能方面互相補充或者支持。一方面，因為所述開關單元比限制單元是針對更大的電流而設計的。所述組件開關單元和限制單元共同地可以經受比僅每個組件本身更大的電流。
[0044]另一方面所述限制單元支持控制單元，因為借助于限制單元和控制單元的并聯電路提供或者能實現一種在控制單元輸入端上的所定義的電壓。因此可以減少由控制單元的輸入端上的過高電壓引起的控制單元損壞的可能性。
[0045]此外，限制單元的應用能實現用于控制單元和開關單元的如下組件的使用，所述組件不針對高電壓設計，從而為此可以使用價格便宜的組件。
[0046]按照一種實施形式，所述控制單元可以包括比較器單元，所述比較器單元構成為:如果所述比較器單元的輸入端電壓超過閥值，用于將控制信號提供到開關單元上。
[0047]此外，所述控制單元可以包括一種與保護電路輸入端相連接的整流器，該整流器用于提供一種與次級電壓幅值相關的、特別是脈沖的直流電壓作為比較器單元的輸入端電壓。
[0048]有利地，所述整流器不僅在次級電壓的