[發(fā)明專利]磁熱限流裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380058398.8
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN104769690A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.舒斯特;N.凱勞特
• 申請（專利權(quán)）人: 施耐德電器工業(yè)公司
• 主分類號: H01F38/02
• 分類號: H01F38/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 姚冠揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣線路的保護(hù)。尤其是，本發(fā)明涉及限制電氣設(shè)備中的電流的裝置，尤其是針對低壓情形。

背景技術(shù)

在配電網(wǎng)絡(luò)中，故障的存在會(huì)產(chǎn)生高電流的流動(dòng)，這會(huì)損壞線路上的設(shè)備。為了保護(hù)這些設(shè)備，其中一個(gè)方案是安裝斷路器類型的開關(guān)。當(dāng)設(shè)備的容許閾值被超過時(shí)，通過將斷路器的觸頭打開以切斷線路來使得該設(shè)備離線。另一個(gè)方案是安裝靜態(tài)裝置，在不打開觸頭的情況下，例如，插入高阻抗，但是該方案顯示出改變線路特性的缺點(diǎn)，包括在正常操作模式下也是如此。

為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，已經(jīng)研發(fā)了限流器裝置，該裝置的特性根據(jù)電流是否超過閾值而有所不同。從而，文件WO?2006/003111或WO?2012/013237提供了圍繞磁鐵盤繞的繞組，該繞組的磁性特性被選擇以便磁化作用與線圈中的電流相關(guān)，以便允許在其中流動(dòng)的電流被改變，并且進(jìn)一步限制其所連接的線路中流動(dòng)的電流。

限流器裝置的一條發(fā)展線路是使用超導(dǎo)材料，該超導(dǎo)材料的阻抗隨著溫度變化。由此，如WO?2005/006455中所描述的，其中一個(gè)選項(xiàng)涉及到將超導(dǎo)元件直接插入到電氣線路中。在額定電流下，超導(dǎo)體呈現(xiàn)出零阻抗并且并不影響線路。當(dāng)電流超過閾值時(shí)，阻抗急劇增加，并且限制電流。但是，考慮到要被實(shí)施的低溫基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性和成本，這種類型的解決方案似乎主要適于高壓的傳輸。

另一種方法涉及電感性限流裝置的使用，該限流裝置的次級配備有超導(dǎo)元件，如圖1所示。這樣一種限流裝置1是基于變壓器的原理，其中磁路2耦接初級繞組4，該初級繞組4連接到要被保護(hù)的線路5，次級繞組6連接到由于超導(dǎo)元件8的存在而電阻可變的回路。在額定電流下，那么次級繞組6是無電阻的，對線路5沒有任何影響。在故障電流下，由于材料8的臨界特性被穿過，取決于它的溫度、所施加的磁場以及取決于電流，次級繞組6變得電阻性的，并且它的電阻8被反映在初級繞組4中，該初級繞組4的電流被限制。

但是，具有超導(dǎo)體8的這種類型的裝置1呈現(xiàn)出需要低溫環(huán)境9的主要缺點(diǎn)，該低溫環(huán)境傳統(tǒng)上為液氦或氮，由此使得它的使用存在問題。此外，所起作用的溫度對焊料或者其他連接帶來約束。用于這種類型的裝置1的顯著的大體積、操作成本以及必不可少的維護(hù)意味著它的使用可以被認(rèn)為是用于中壓和高壓用途，但是不太可能用于低壓用途。

發(fā)明內(nèi)容

在其他優(yōu)點(diǎn)中，本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有的限流器的缺點(diǎn)。尤其是，本發(fā)明提出了一種安裝在電氣線路上的限流裝置，不需要低溫裝置且在額定電流下不改變回路的阻抗，尤其是適于低壓用途。

在其一個(gè)方面中，由此，本發(fā)明涉及一種電感型限流裝置，包括耦接到初級的磁路，所述初級意在連接到要被保護(hù)的線路上并且有利地在其端部處包括兩個(gè)連接端子，以及與限流電阻(limiting?resistance)相關(guān)聯(lián)的次級，參照初級，該次級的值等于網(wǎng)絡(luò)的電壓被用于被限流電流的理想值除。初級和次級中的每一個(gè)可以包括線圈，尤其是銅線，該線圈圍繞磁路，優(yōu)選地為環(huán)面的形狀。

根據(jù)本發(fā)明，所述磁路包括熱磁(或者磁熱)材料，即，這樣的材料，該材料的磁化在溫度在第一溫度之上時(shí)增大，該第一溫度大于或等于330K，并且顯著地呈現(xiàn)峰值，其最大值大于40emu/g，并且隨著施加的磁場而增大，在0.2到2T的磁場下，在350K和小于或等于420K的溫度之間磁化快速增加。磁熱材料尤其是鎳和錳的合金，優(yōu)選地為NiCoMnX類型，其中X是從鋁、銦、銻或錫中選擇的。

該磁路其整體可以由所述磁熱材料構(gòu)成。有利地是，為了最佳地調(diào)節(jié)限制裝置的操作參數(shù)，磁路可以由磁熱材料的第一部分和中性材料的第二部分構(gòu)成，所述中性材料的磁化與溫度無關(guān)，優(yōu)選地為磁性材料。所述第一和第二部分例如可以是磁路的交替扇區(qū)，如環(huán)面的兩個(gè)四分之一的兩次，或者隨機(jī)混合在形成它的材料中。

附圖說明

從本發(fā)明的特定實(shí)施方式的如下描述中，其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更清楚，所述特定實(shí)施方式借助于說明給出而絕不意在限制，并且在所附的附圖中示出。

圖1已經(jīng)被描述，示出了具有超導(dǎo)體的電感限流器；

圖2參照圖1的電感限流器示出根據(jù)本發(fā)明的裝置；

圖3示出能夠用在根據(jù)本發(fā)明的限流器的磁路中的材料的特性；

圖4A和4B示出根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方式的限流裝置。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的裝置接受先前參照圖1所描述的超導(dǎo)電感限制器的原理。但是，次級回路的電阻值并非由電流來變化。當(dāng)電流超過閾值時(shí)，通過改變磁路的磁化，它改變磁耦合，如圖2中所指示的。