[发明专利]断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低压电路的断路器。

背景技术

用于低压电路的断路器一般是已知的。其存在于不同的设计中，被称为 塑壳断路器(MouldedCaseCircuitBreaker)、空气断路器(AirCircuitBreaker) 等。低压电路是指用于直到1000伏交流电压或者1500伏直流电压的电压的 电路或电气设备。

断路器监视电路的电流状况或者其它电气状况的存在。特别是在超过预 先规定的电流值的短路或者过电流的情况下，断路器断开电路。

为了测量电导体的电流，使用不同的测量变换器。这通常提供与电导体 的电流成比例的参量或等同物。

作为针对电流的测量变换器，例如使用变压器或者罗高夫斯基变换器 (Rogowskiwandler)。后者提供与电导体的电流I的导数对应的电压或电压 信号。

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罗高夫斯基变换器(没有铁心的空气线圈)具有非常大的电流和频率测 量范围的优点，因此优选作为测量变换器或电流传感器应用于针对低压的断 路器中。

常数M、即所谓的互感系数与罗高夫斯基变换器的物理构造有关，即与 匝数、截面积等有关。

必须对变换器电压进行积分，以获得与导体电流成比例的信号。特别地 当存在非正弦电流时或者当根据测量的电流和测量的电压确定有功功率或 无功功率时，需要进行积分，因为这里相位偏移非常重要。借助模拟的、在 大多数情况下无源的积分器进行积分。

模拟积分器利用实型(reell)的、包含损耗和制造工艺公差的部件来实 现。特别地，实际的积分电容器对积分电路的整体性能有很大的影响。

积分电路对相应的测量电路的测量精度有显著的影响。特别地，温度依 赖性是一个问题。为了保持窄的公差带，对测量电路进行校准，即确定用来 对测量值持续进行校正的因数。由于温度的影响，积分电路的部件的特征发 生改变，这导致测量值产生偏差。这种影响可以通过昂贵的用于校正测量值 的依赖于温度的方法或者通过对于电路使用具有尽可能小的温度漂移的部 件来避免。然而，这具有成本较高的缺点。

由于模拟积分电路的实型特征，不能完全或者理想地对与电流的导数对 应的测量变换器信号或罗高夫斯基变换器电压信号进行反变换或者积分。由 此产生与频率相关的相位偏移，即相位不正确。这可能在混合信号的情况下 导致信号波形失真。

由于这种模拟积分产生的电流和电压之间的相位误差经常无法完全消 除。于是结果是，这种偏移的电流信号导致例如关于有功功率的例如不正确 的功率测量值。

迄今为止，模拟积分的问题通过昂贵的校准、具有尽可能窄的标称公差 和尽可能小的温度漂移的部件以及昂贵的校正方法来解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，改进测量电流的确定。

上述技术问题通过根据本发明的断路器来解决。

根据本发明提出了，在特别是用于低压的断路器中，代替模拟积分电路， 使用连接在前面的滤波器进行数字积分。这具有如下特别的优点：避免所提 到的问题、例如温度漂移、相位误差等。由此能够正确地确定电流，由此能 够进行正确的有功功率计算，并且能够在断路器中实现其它应用，例如在功 率管理方面。对于这些应用，对电功率值正确测量最为重要。

在从属权利要求中给出了本发明的有利构造。

在本发明的一个有利构造中，数字积分器是两级数字积分器。这具有如 下特别的优点：能够在电流的二次计算中获得更准确的近似值。特别是在利 用双倍带宽(Streifenbreite)执行二次计算时。

在本发明的一个有利构造中，第一滤波器是低通或带通滤波器。这具有 如下特别的优点：对测量值进行带宽限制，从而能够更简单地进一步进行数 字处理。

在本发明的一个有利构造中，第二滤波器是高通滤波器。这具有如下特 别的优点：使模拟-数字转换之后的可能的移位最小化，由此能够更准确地 确定电流。