DE102010012801A1

DE102010012801A1 - Low-voltage power switch, has self holding magnet including plunger for holding permanent magnet, where time courses of current value of current pulse is detected and evaluated such that malfunction of switch is recognized and detected

Info

Publication number: DE102010012801A1
Application number: DE201010012801
Authority: DE
Inventors: Martin Müllhofer; Stefan Widmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-09-22

Abstract

The switch has switching contacts opened by a release shaft. The shaft is held by a latch under pre-tensioning, where the latch is unlatched by an electromagnetic self holding magnet. The magnet comprises a winding (5a) and a plunger (3) for holding a permanent magnet (2). A current pulse is sent via the winding for triggering the plunger, where the pulse weakens magnetic field of the permanent magnet until releasing of the plunger. Time courses of current value of the current pulse is detected and evaluated such that malfunction of the switch is recognized and detected based on an assessment.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Leistungsschalter für Niederspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a switch, in particular a circuit breaker for low voltages, according to the preamble of claim 1.

Leistungsschalter für Niederspannungen sind allgemein bekannt. Sie besitzen Schaltkontakte, die zur Unterbrechung der durch den Leistungsschalter fließenden Ströme mit Hilfe einer Auslösewelle geöffnet werden. Die Auslösewelle wirkt dazu mit einem verklinkten Schaltschloss zusammen, das unter der Vorspannung einer Feder steht und zur Öffnung der Schaltkontakte entklinkt wird. Das Entklinken erfolgt über ein Maglatch, d. h. einem elektromagnetischen Selbsthaltemagneten. Es umfasst einen Dauermagneten, der einen längsverschieblich gelagerten Stößel zurückhält, welcher von einer Feder in Stößel-Längsrichtung kraftbeaufschlagt ist. Zur Freigabe des Stößels dient eine den Dauermagneten umschließende Wicklung, durch die im Auslösefall ein Stromimpuls geschickt wird. Das vom Stromimpuls über die Wicklung erzeugte Magnetfeld überlagert sich mit dem des Dauermagneten; es ist so ausgerichtet, dass das Magnetfeld des Dauermagneten geschwächt wird. Die Schwächung wird jeweils so groß gewählt, dass der Stößel von der Feder aus der Wicklung gegen das Schaltschloss gedrückt wird und das Schaltschloss entklinkt.Low voltage circuit breakers are well known. They have switching contacts which are opened to interrupt the currents flowing through the circuit breaker by means of a tripping shaft. For this purpose, the tripping shaft interacts with a latched switch lock, which is under the bias of a spring and is unlatched to open the switch contacts. The unlatching takes place via a Maglatch, d. H. an electromagnetic self-holding magnet. It comprises a permanent magnet, which retains a longitudinally displaceable plunger, which is subjected to a force in the plunger longitudinal direction by a spring. To release the plunger is a permanent magnet enclosing winding, is sent through the case of triggering a current pulse. The magnetic field generated by the current pulse across the winding overlaps with that of the permanent magnet; It is designed so that the magnetic field of the permanent magnet is weakened. The weakening is chosen in each case so large that the plunger is pressed by the spring out of the winding against the switch lock and unlocks the switch lock.

Kommt es aus irgendeinem Grund zu keiner Längsverschiebung des Stößels, so wird das Schaltschloss nicht entklinkt.If, for some reason, there is no longitudinal displacement of the plunger, the switch lock will not unlatch.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, Funktionsstörungen des Schalters zu erkennen und anzuzeigen, um sie beheben zu können.The object of the invention is to recognize malfunction of the switch and display in order to remedy them.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; der Unteranspruch stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung dar.The object is solved by the features of claim 1; the dependent claim is an advantageous embodiment.

Die Lösung sieht vor, dass der zeitliche Verlauf der Stromstärke des Stromimpulses erfasst und bewertet wird und dass anhand der Bewertung eine Funktionsstörung des Schalters erkannt und erfasst wird. Funktionsstörungen, die durch den Stößel bedingt sind, können auf diese Weise technisch einfach erkannt werden. Die Ursache der Funktionsstörung kann ein verklemmter Stößel sein. Weiter ist es möglich, dass eine Längsverschiebung des Stößels durch ein defektes Schaltschloss behindert wird, was sich im Blockieren der Stößelbewegung zeigt.The solution provides that the temporal course of the current strength of the current pulse is detected and evaluated, and that based on the evaluation a malfunction of the switch is detected and detected. Malfunctions that are caused by the plunger can be detected in this way technically simple. The cause of the malfunction can be a jammed pestle. Further, it is possible that a longitudinal displacement of the plunger is hindered by a defective switching mechanism, which shows in blocking the plunger movement.

Eine technisch einfache Lösung sieht vor, die Zeitdauer zu erfassen, in welcher die Stromstärke des Stromimpulses einen vorgegebenen Schwellwert über- und wieder unterschreitet und diese Zeitdauer zur Bewertung heranzuziehen.A technically simple solution provides to detect the time duration in which the current intensity of the current pulse exceeds and falls below a predetermined threshold value and to use this time period for the evaluation.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. Show it:

1 einen Querschnitt eines Maglatch in einer schematischen Darstellung und 1 a cross section of a Maglatch in a schematic representation and

2 den zeitlichen Verlauf eines Stromimpulses durch die Wicklung des Maglatch mit und ohne Funktionsstörung. 2 the time course of a current pulse through the winding of the Maglatch with and without malfunction.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt eines Maglatch 1 eines an Stromschienen anschließbaren Schalters (Leistungsschalters) für Niederspannungen. Der Strom fließt über Schaltkontakte durch den Schalter, die mittels einer Auslösewelle geöffnet werden können, um den Stromfluss durch den Schalter zu unterbrechen. Die Auslösewelle wird dazu von einem Schaltschloss unter Vorspannung gehalten, welches mittels eines Maglatch 1 im Auslösefall entklinkt wird. Beim Maglatch 1 handelt es sich um einen Energiespeicher mit einem Gehäuse 1a in Form eines Selbsthaltemagneten, der mit Hilfe eines Dauermagneten 2 einen längsverschieblichen Stößel 3 gegen die Kraft einer Feder 4 festhält. Der Stößel 3 und der Dauermagnet 2 sind von einer Spule 5 in Form einer Wicklung 5a umschlossen, welche dazu als Hohlzylinder ausgebildet ist. Durch die Wicklung 5a wird im Auslösefall ein Stromimpuls geschickt. Der Stromimpuls bewirkt im Innern der Wicklung 5a ein Magnetfeld, welches so gerichtet ist, dass es das Magnetfeld des Dauermagneten 2 schwächt. Er wird so gewählt, dass er das Magnetfeld des Dauermagneten 2 für eine ausreichende Zeitdauer t1–t2 bzw. t1–t3 (s. 2) so stark schwächt, dass die Feder 4 den Stößel 3 in Richtung seiner Längserstreckung aus der Wicklung 5a drückt. Dies ist in 1 schematisch durch den Pfeil 6 gezeigt. Eine Freigabe des Stößels 3 durch den Dauermagneten 2 bewirkt dessen Längsverschiebung durch die Feder 4, in deren Verlauf der Stößel 3 auf das Schaltschloss trifft und entklinkt. Die Bestromung des Maglatch 1 wird im Auslösefall von einer elektronischen Auslöseeinheit gesteuert, die den Stromfluss durch den Schalter überwacht und das Maglatch bei Auftreten eines Kurzschlusses und/oder Überstromes auslöst. 1 shows a schematic representation of a cross section of a Maglatch 1 a switch (circuit breaker) for low voltage that can be connected to busbars. The current flows through switch contacts through the switch, which can be opened by means of a trip wave to interrupt the flow of current through the switch. The release shaft is held under tension by a switch lock, which is actuated by means of a maglatch 1 is unlatched in the event of triggering. At the Maglatch 1 it is an energy storage with a housing 1a in the form of a self-holding magnet, with the help of a permanent magnet 2 a longitudinally displaceable plunger 3 against the force of a spring 4 holds. The pestle 3 and the permanent magnet 2 are from a coil 5 in the form of a winding 5a enclosed, which is designed as a hollow cylinder. Through the winding 5a a current pulse is sent in the event of tripping. The current pulse causes the inside of the winding 5a a magnetic field that is directed to the magnetic field of the permanent magnet 2 weakens. He is chosen so that he is the magnetic field of the permanent magnet 2 for a sufficient period of time t1-t2 or t1-t3 (see FIG. 2 ) weakens so much that the spring 4 the pestle 3 in the direction of its longitudinal extent from the winding 5a suppressed. This is in 1 schematically by the arrow 6 shown. A release of the plunger 3 through the permanent magnet 2 causes its longitudinal displacement by the spring 4 , in the course of which the plunger 3 hits the key lock and unlocks. The energization of the Maglatch 1 is controlled in the case of triggering by an electronic trip unit, which monitors the flow of current through the switch and triggers the Maglatch in the event of a short circuit and / or overcurrent.

Wie 2 zeigt, unterscheiden sich die zeitlichen Verläufe 100, 200 des Stromimpulses durch die Wicklung 5a in Abhängigkeit davon, ob es zu einer Längsverschiebung des Stößels 3 gekommen ist (zeitlicher Verlauf 200, Messkurve) oder nicht (zeitlicher Verlauf 100). Anhand des zeitlichen Verlaufs des Stromimpulses wird die Zeitdauer t1–t2 bzw. t1–t3 bestimmt, in welcher der Strom durch die Wicklung 5a oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes Is liegt. Kommt es zu keiner Bewegung des Stößels 3, so verlängert sich die Zeitdauer t1–t2 signifikant. Auf diese Weise ist es technisch einfach möglich, anhand der ermittelten Zeitdauer t1–t2 bzw. t1–t3 zu entscheiden, ob eine Funktionsstörung vorliegt, die durch einen sich nicht bewegenden Stößel 3 bedingt bzw. mit einem sich nicht bewegenden Stößel 3 verbunden ist. Dies kann durch ein Blockieren des Stößels 3 verursacht sein, genauso kann aber auch ein defektes Schaltschloss eine Längsverschiebung des Stößels 3 verhindern. Auf jeden Fall wird bei Erkennen einer Funktionsstörung diese nach außen angezeigt, so dass eine Behebung der Funktionsstörung erfolgen kann.As 2 shows, the time courses differ 100 . 200 the current pulse through the winding 5a depending on whether there is a longitudinal displacement of the plunger 3 has come (temporal course 200 , Trace) or not (time history 100 ). Based on the time course of the current pulse, the time duration t1-t2 or t1-t3 is determined, in which the current through the winding 5a is above a predetermined threshold Is. If there is no movement of the plunger 3 , the time period t1-t2 is significantly extended. In this way, it is technically easily possible to decide on the basis of the determined time duration t1-t2 or t1-t3, whether a malfunction is present, by a non-moving plunger 3 conditionally or with a non-moving plunger 3 connected is. This can be done by blocking the plunger 3 caused, just as well as a defective switch lock a longitudinal displacement of the plunger 3 prevent. In any case, when a malfunction is detected, it will be displayed externally so that the malfunction can be remedied.

Claims

Switches, in particular low-voltage circuit-breakers, having switch contacts which are opened by means of a tripping shaft which is held in pretension by a switching mechanism which is unlatched by means of an electromagnetic self-holding magnet, one of a permanent magnet ( 2 ) held ram ( 3 ) and a winding ( 5a ), through which a current pulse is sent to trigger the magnetic field of the permanent magnet ( 2 ) until the release of the ram ( 3 ) weakens, characterized in that the time course ( 100 . 200 ) of the current pulse of the current pulse is detected and evaluated and that the evaluation of a malfunction of the switch is detected and detected.

Switch according to Claim 1, characterized in that the time duration (t1-t2 or t1-t3) of the current pulse is detected in which the current intensity of which exceeds and falls below a predetermined threshold value (Is) and is evaluated.