现有技术中存在很多种用于选择性断路的已知开关设备。例如EP 1 587 123 A1所揭示的一种选择性保护开关，其在主电流路径内包括彼此串联连接 的一个第一和一个第二开关元件(＝接触点)。分流路径中布置有一个与第一 开关元件并联的热脱扣元件，其形式为双金属元件。一个闭锁装置既与该双 金属元件、又与所述第二开关元件处于机械有效连接。当电气线路短路时， 先通过断开所述第一开关元件来使电流转向至分流路径。只要短路电流未被 切断，所述双金属元件就会发热，经过一定的延迟时间后将所述第二开关元 件断开。
DE 28 54 623 C2中公开过一种其他类型的选择性开关设备。这种开关设 备也包括一个主电流路径和一个分流路径。所述分流路径同样包括一个双金 属元件。为避免双金属元件过载，所述分流路径中连接有一个与该双金属元 件串联的限流PTC(positive temperature coefficient，正温度系数)电阻。
已知的开关设备由于存在两个并联电流路径而花费较大。此外，这些开 关设备的断路性能并不尽如人意。

因此，本发明的目的是提供一种开关设备，这种开关设备结构既简单又 具有良好的断路性能。
这个目的通过独立权利要求1的特征而达成。本发明的开关设备包括
a)一个单一的可通断电流路径，该电流路径与所述需要选择性切断的 电气线路串联。
b)所述电流路径包括一个电气串联连接，所述串联连接至少具有一个 开关元件、一个热脱扣元件和一个限流元件，其中，
c)所述热脱扣元件通过机械热闭锁有效连接与一个闭锁装置相连，所 述闭锁装置通过机械释放有效连接与所述开关元件的一个活动接触件相连。
本发明的开关设备的特征在于仅存在一个单一的电流路径，而非像现有 技术那样设置两个电流路径。除了所述一个单一的开关元件外，尤其是建构 为电力干线的电流路径中仅设置有一个热脱扣元件和一个限流元件。限流元 件可防止热脱扣元件和开关元件过载。因此，限流元件有助于本发明的开关 设备保持持久而安全的工作性能。
由于热脱扣元件会受电流影响而发热，因此，其本质上是一个电流-时 间积分器。从电流-时间积分的某个值起，闭锁装置内的释放机构被热脱扣 元件触发，最终将开关元件切断(即断开)。当有可能存在的下游开关设备 发现故障点位于经所述电气线路供电的电网中的、并由这些下游开关设备负 责监测的分区段内时，这些下游开关设备可以实施脱扣操作，直至达到电流 -时间积分的这个脱扣值。热脱扣元件的电流-时间特性是根据相关电网要求 进行设计的。
尽管结构极为简单，但本发明的开关设备还是可以确保可靠的选择性断 路。这种简单结构使本发明的选择性开关设备的制备成本极低。
本发明的开关设备的有利建构方案可从权利要求1的从属权利要求的特 征中获得。
根据一种有利方案，所述限流元件是正温度系数电阻，特别是与电流相 关的PTC电阻。这种又被称为热敏电阻的电阻在低温下的导电能力比在高 温下的导电能力好。也就是说，其阻值随温度升高而增大。因此，这类电阻 具有正温度系数。其限流效应由电流自身引起。电流使PTC电阻发热，使 其阻值增大，从而达到限制电流的目的。这种正温度系数电阻是一个可在多 种实施方式中加以使用的元件。很多情况下甚至可以采用标准元件。总之， 不仅这类限流元件的实现成本较低，而且如此建构的开关设备的造价也很 低。
根据另一有利建构方案，所述开关元件实施为自通断式。借此可以省去 其他情况下为开关元件设置外部控制装置所需的附加成本。
根据特别有利的方案，所述开关元件具有自动断开且优选为动态断开的 开关触点。这种类型的开关元件基本上是已知的。其特别有利的断开及闭合 性能例如可通过开关元件内部的适当布线而实现。这些导线所采用的布置方 式使得它们从某个电流强度起开始彼此排斥，从而致使开关触点至少部分断 开。这种实施方式的有利之处在于，完全无需设置感应式脱扣单元(磁脱扣 单元)。这能简化结构。此外，所述动态断开开关触点还起到进一步限流的 作用，从而提供附加的过载保护。
此外，所述热脱扣元件优选实施为一个双金属元件。该双金属元件的实 现方式很简单，同样可应用于多种实施方式。除此之外，这个双金属元件本 身就具有所希望的电流-时间积分器性能。
附图说明
下面借助附图和实施例对本发明的其他特征、优点和技术细节进行说 明，其中：
图1为具有本发明开关设备的级联开关的实施例；以及
图2为本发明的一个开关设备的电路图实施例，所述开关设备具有一个 单一的可通断电流路径，所述电流路径包括一个开关元件、一个热脱扣元件 和一个限流元件。

相同部件在图1和图2中用相同的参考符号表示。
图1显示的是电网局部图，其包括用于传输电流且具有输入端2的电力 干线1。在电力干线1中的输入端2后面，布置有本发明采取自通断设计的 开关设备3。在开关设备3后面，电力干线1具有一个在电力干线1与三个 线路5、6、7之间建立连接的分支节点4。每个线路5、6、7中均存在一个 其他自动开关设备8、9、10，这些开关设备的后面均连接有用电设备11、 12、13。这些用电设备11、12、13可以是众所周知的楼宇装备。
开关设备3、8、9和10也可称为保护设备。举例而言，这些开关设备 可以是断路器或线路保护开关，其中，开关设备3、8、9优选具有约为6kA 至15kA的短路分断能力，开关设备10的短路分断能力则特定而言约为15 kA至50kA。开关设备3与8至10级联。它们对电网和/或用电设备11、12 和13实施选择性保护。也就是说，在故障情况(例如短路)下，开关设备3、 8、9和10中只有最靠近故障点的那部分开关设备才会实施断路操作。在此 情况下，只有发生故障的那部分电网才会停电。而其余部分仍保持可用状态。
图2以电路图形式显示了布置在电力干线1中的选择性开关设备14的 实施例。这是一个将图1所示的开关设备3具体化的实施例。其包括一个可 通断电流路径15，所述电流路径15具有一个由开关元件17、限流元件(形 式为PTC电阻18)和热脱扣元件(形式为双金属元件19)构成的串联连接 16。这些组件在串联连接16中的布置顺序是任意的。
双金属元件19通过机械热闭锁有效连接20与闭锁装置21耦合。闭锁 装置21与开关元件17的活动接触件22之间设置有机械释放有效连接23。
开关元件17实施为自通断式。其具有一个动态断开的开关触点，这个 开关触点也包括图2只以示意图方式加以表示的活动接触件22。这种动态断 开行为由电流路径15中的较大电流引起。
下面对开关设备3和14的作用方式及特别优点进行说明。
如图1所示，开关设备3和14接入用于局部电网的选择性断路方案内。
选择性断路的意思是，在两个串联布置的开关设备中，例如图1所示的 开关设备3和开关设备8至10中一个开关设备，短路情况下先由下游开关 设备实施断路操作。在图1所示的实施例中，下游开关设备指的是开关设备 8至10中的其中一个开关设备。这一措施可能无法(完全)切断短路电流， 其原因例如在于短路电流过大，或者下游开关设备发生故障。只有在这种情 况下才需要由上游开关设备，即图1所示的实施例中的开关设备3，实施断 路操作。故障情况下，这种开关顺序只会使级联开关所监测的局部电网的故 障支路断开，而局部电网的其余部分则保持接通和可用状态。
为确保上文所述的选择性断路，开关设备3和14经过一定的延迟时间 后才会实施断路操作。这个延迟时间或者预先规定，或者可以为其确定较宽 的界限。这个延迟时间不仅与时间相关，而且还与电流相关。
在图2所示的实施例中，由双金属元件19引出实现选择性断路所需的 延迟时间。双金属元件19本质上是一个电流-时间积分器。从电流-时间积分 的某个脱扣极限值起，双金属元件19所达到的热弯曲程度使得闭锁装置21 中的释放机构被所述热闭锁有效连接20触发。释放机构通过释放有效连接 23使接触件22最终断开，进而从整体上断开开关元件17。在此情况下，如 果没有受到外部的明确操纵，开关元件17就无法再复位或自动闭合。
何时达到所述脱扣极限值，这主要取决于短路电流的大小。就脱扣之前 所需经过的时间而言，较大的短路电流短于较小的短路电流。这一点体现了 脱扣双金属元件19的积分作用。
如果涉及的是中等大小的短路电流，所述PTC电阻18就通过其正温度 系数发挥限流作用。这可以防止双金属元件19和开关元件17过载。
当短路电流很大，其值达到了例如6kA及6kA以上时，除PTC电阻 18外，电流还会受到开关元件17的动态断开开关触点的限制。在此过程中， 所述开关触点上会产生电弧。
当其中一个下游开关设备在此期间将故障点断开，致使电流重又减小 时，尚未被释放的所述开关触点会重新闭合，从而正常的工作电流可以不受 阻碍地继续流向未断开的那部分用电设备。
但如果短路电流持续存在一定的时间，使得双金属元件19的电流-时间 积分的脱扣极限值被超过时，双金属元件19就会触发闭锁装置21中的释放 机构，最终将开关元件17断开。
尽管结构极为简单，尤其是仅具有一个单一的(主)电流路径，但开关 设备14仍然可以实现可靠的选择性断路。通过在较大的短路电流范围内为 PTC电阻18和/或双金属元件19确定适当尺寸，可对这种选择性进行调节。 通过这种方式，特别可对25kA及以上的短路电流进行可靠控制。
另外，本发明的简单结构还在于开关设备14无需使用磁系统。
借助PTC电阻18和开关元件17的动态断开开关触点可以实现有利的 限流，从而实现极为坚固的结构，这种结构可以提供过载保护，因而不易受 到干扰。