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WO2003052784A1 - Current-limiting low-voltage circuit breaker - Google Patents

Current-limiting low-voltage circuit breaker Download PDF

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Publication number
WO2003052784A1
WO2003052784A1 PCT/DE2002/004721 DE0204721W WO03052784A1 WO 2003052784 A1 WO2003052784 A1 WO 2003052784A1 DE 0204721 W DE0204721 W DE 0204721W WO 03052784 A1 WO03052784 A1 WO 03052784A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
circuit breaker
current
switch
switching
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/004721
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Bach
Detlev Schmidt
Günter Seidler
Ingo Thiede
Sezai TÜRKMEN
Artur Wajnberg
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2003052784A1 publication Critical patent/WO2003052784A1/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/1081—Modifications for selective or back-up protection; Correlation between feeder and branch circuit breaker
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening

Definitions

  • the invention relates to a current-limiting low-voltage circuit breaker with a contact system which can be latched by means of a switch lock and which has at least one movable switch contact which can be actuated by a drive device for switching on and off and a fixed switch contact per phase, the movable switch contact when impermissibly high currents occur, for example in the event of short circuits, due to electrodynamic forces, counteracts the action of a contact force spring.
  • a latching device is often arranged, which, starting from the switch-on position of the switch contact, can be released by an opening force starting from the switch contact and acting in the direction of the switch-off position if the opening force exceeds a predetermined limit value.
  • EP 0466 287 B1 describes a circuit breaker with an independent latching device of the movable switching contact. If electrodynamic repulsive forces occur between the switching contacts caused by an impermissibly high fault current, the force acting on the latching device is increased in such a way that the release shaft is displaced along a guide formed by elongated holes against the biasing force of a leaf spring. Since the pawl lever belonging to the latching device is pivotally mounted about a rotary bearing while the release shaft is arranged in a straight slot guide, the overlap between the latching surfaces changes when the release shaft is displaced to such an extent that the latch lever is released and the switching contacts are immediately separated, and that regardless of a triggering device acting on the selector shaft.
  • Trigger magnets described independent force-dependent triggering In the drawing, the contact carrier with the contact levers and the contact force springs is shown, the coupling plate, the shift shaft with its arm and the lever chain, via which the switching energy is supplied from the spring accumulator and the latching in the form of a half-wave.
  • the force that comes from the contact system acts on a carrier lever that is supported against the ratchet lever by means of springs.
  • This carrier lever has a working edge, which is in the normal state below the cutting edge of the half-wave. If the carrier is rotated against the force of the springs against the ratchet lever when increased electrodynamic forces occur at the contacts, the working edge comes into contact with the half-shaft and rotates the same. This will release the latch and open the switch.
  • both solutions have a half wave as a decoupling element, as is customary in multipole design.
  • both of the aforementioned switches have the disadvantage in common that a large number of parts to be moved are present for realizing the current limitation, and in some cases only additional components required for the current limitation. This is associated with high mechanical and manufacturing costs.
  • the object of the invention is therefore to propose a current-limiting low-voltage circuit breaker that can be derived from a normal standard circuit breaker without significant design and production engineering expenditure, without having to make any significant changes to it.
  • Conventional circuit breakers have a movable switching pole with a switching contact, as well as a switch drive and in between a lever chain which connects the drive to the switching shaft and this to the contact carrier, so that it makes sense to install an element in the train of this lever chain that is mechanically non-linear Characteristic in that the lever chain can yield and shorten independently of the switch latching if the contact carrier presses against the lever chain due to the current-lifting forces.
  • the length of the rigid connecting element between the switch drive of the circuit breaker and its switching shaft which is common in selectively staggered circuit breakers, is therefore one in length force-changeable component is provided.
  • installation is not between the contact carrier and the control shaft, as in the known single-pole opening, but, which is conventionally not known, between the control shaft and the switch drive.
  • This component is advantageously designed telescopically in such a way that it enables a rotary movement of the control shaft in the case of a specific pole reaction transmitted via the control shaft to the OFF latching due to the loop and contact-lifting forces in the case of an impermissibly high current, for example in the event of a short circuit and thus opening the contacts.
  • the component is designed in such a way that it can be pushed together depending on the force and in a leap.
  • Such telescopic components are known in principle for a single pole release. For example, they can be designed as described in EP 0 398 461 AI.
  • Fig.l shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-on state.
  • FIG. 2 shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-off state.
  • FIG. 3 schematically shows the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the tripped state.
  • FIG. 4 shows schematically the drive and switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention seen in perspective view from the drive side.
  • Fig.l shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-on state.
  • the areas of the switch housing 1 and the drive area 2 are marked by dash-dotted lines to illustrate the spatial arrangement of the components.
  • the contact system consisting of the fixed switch contact 3 and the movable switch contact 4 is closed.
  • the movable switching contact 4 which is pivotably arranged in the contact carrier 5 by means of the contact lever pin 6, is in a flat connection with the fixed switching contact 3, which leads, for example, to the occurrence of electrodynamic repulsive forces in the event of a short circuit.
  • the contact carrier 5 is non-positively connected by means of the coupling bracket 8 to the arm 9 of the control shaft 10, which in turn is coupled to the switch drive 12, shown schematically as a spring, via the telescopic component 11 stretched in this normal switching state.
  • the latter is shown schematically in the form of a spring relaxed in the switched-on state and acts on the elongated telescopic component 11 for transmitting the switching force via the extension arm 9 to the switching shaft 10.
  • the latching device which locks the switch in the switched-on state, is in this schematic illustration has been omitted to simplify the drawing for ease of understanding.
  • FIG. 2 shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-off condition. was standing.
  • the contact system consisting of the fixed switch contact 3 and the movable switch contact 4 is opened.
  • the selector shaft 10 By turning the selector shaft 10, the entire arrangement for transmitting the switching energy, consisting of the contact carrier 5 pivotable about its journal 7, the coupling plate 8 and the elongated telescopic component 11 is shifted against the switch drive 12, which is shown schematically as a spring, and causes the voltage the same, represented schematically by the compressed spring.
  • the latching device has also been omitted from this schematic illustration in order to simplify the drawing for the purpose of easier understanding.
  • FIG. 3 schematically shows the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the tripped state.
  • the movable switching contact 4 Due to the occurrence of electrodynamic repulsive forces, for example in the event of a short circuit, the movable switching contact 4 is repelled by the fixed switching contact 3, which leads to the pivoting of the contact carrier 5 around its journal 7. This movement is transmitted via the coupling plate 8 and the arm 9 of the selector shaft 10 to the telescopic component 11, which is pressed together. This creates a release of the movable contact lever 4 which is independent of the overcurrent release device of the circuit breaker under the influence of an impermissibly high fault current.
  • the latching device effective in normal switch operation has also been omitted from this schematic illustration in order to simplify the drawing for the purpose of easier understanding.
  • FIG. 4 schematically shows the drive and switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention seen in a perspective view from the drive side and serves to identify the installation positions.
  • the contact carriers 5 of the poles of a three-pole low-voltage circuit breaker are connected by means of the coupling straps 8 to the arms 9 of the switching shaft 10, which is supplied with the switching energy from the switch drive (not shown) via the telescopic component 11, which is on the middle arm 13 the shift shaft 10 is articulated.
  • the middle arm 13 of the control shaft 10 is a triangular bracket with two joints 14; 15 trained.

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Abstract

A current-limiting low-voltage circuit breaker comprising a contact system which is latched by a switch latch, said contact system being provided with at least one movable switch contact (4) for each phase, said contact being able to be actuated by a drive mechanism for connection and disconnection, in addition to fixed switch contacts (3). The movable switch contacts (4) of all phases can be separated from the associated fixed switch contacts (3) when an unacceptably high current, such as a short circuit, occurs as a result of electrodynamic forces, counter to the effect of contact springs. A component (11) whose length varies according to force is thus provided between the switch drive (12) of the circuit breaker and the control shaft (10) thereof.

Description

Beschreibungdescription
Strombegrenzender Niederspannungs-LeistungsschalterCurrent-limiting low-voltage circuit breaker
Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem durch ein Schaltschloß verklinkbaren KontaktSystem, das pro Phase mindestens einen durch eine Antriebsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten betätigbaren bewegbaren Schaltkontakt und einen feststehenden Schaltkontakt aufweist, wobei der bewegliche Schaltkontakt bei auftretenden unzulässig hohen Strömen, zum Beispiel bei Kurzschlüssen, infolge elektrodynamischer Kräfte entgegen der Wirkung einer Kontaktkraftfeder abhebt. Im Zuge der Kraftübertragung von der Antriebsvorrichtung zum Schaltkontakt ist dabei häufig eine Verklinkungseinrichtung angeordnet, die ausgehend von der Einschaltstellung des Schaltkontaktes durch eine vom Schaltkontakt ausgehende und in der Richtung der Ausschaltstellung wirkende Öffnungskraft lösbar ist, wenn die Öffnungskraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.The invention relates to a current-limiting low-voltage circuit breaker with a contact system which can be latched by means of a switch lock and which has at least one movable switch contact which can be actuated by a drive device for switching on and off and a fixed switch contact per phase, the movable switch contact when impermissibly high currents occur, for example in the event of short circuits, due to electrodynamic forces, counteracts the action of a contact force spring. In the course of the power transmission from the drive device to the switch contact, a latching device is often arranged, which, starting from the switch-on position of the switch contact, can be released by an opening force starting from the switch contact and acting in the direction of the switch-off position if the opening force exceeds a predetermined limit value.
Bei strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschaltern werden extrem kurze Auslösezeiten von wenigen Millisekunden angestrebt. Die normalen Auslösezeiten bei Leistungsschaltern sind länger, denn beim klassischen Aufbau eines dynamisch festen, oder selektiv staffelbaren Leistungsschalters ist das Kontaktsystem in sich völlig starr. Die Kontakte bleiben geschlossen, bis sie an anderer Stelle freigegeben werden. Der Auslösemagnet muss zum Ansprechen gebracht werden, was eine verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch nimmt und es muss dazu eine komplette Schaltmechanik freigegeben werden, in der eine relativ große Anzahl von Teilen bewegt werden muss. Daraus resultiert aber auch, dass der Schalter bezüglich der Stromführungsfähigkeit die hohe Belastung aushalten muss und nicht vorher durch Überhitzung beschädigt oder zerstört wird. Das kann dadurch umgangen werden, dass die elektrodynamischen Stromkräfte selbst zur KontaktÖffnung ausgenutzt werden. Dafür gibt es eine Reihe unterschiedlicher Prinzipien. Eines besteht darin, zu bewirken, dass die abhebenden Kontaktkräfte bei hohen Strömen zur Wirkung kommen können, bevor eine normale mechanische Verklinkung im Schalterantrieb freigegeben wird. Das beruht darauf, dass jeder stumpf aufeinander treffende Kontakt durch die Stromengekräfte eine abstoßende Wir- kung erfährt und wenn die Kontakte nicht durch Fremdkräfte zusammengehalten werden, heben sie bei einer bestimmten Stromstärke ab. Mit dem Öffnen der Kontakte muss dann auch der Schaltmechanismus in die Ausschaltstellung gebracht und der Kontaktträger mit dem Schaltmechanismus wieder verriegelt werden.With current-limiting low-voltage circuit breakers, extremely short tripping times of a few milliseconds are aimed for. The normal tripping times for circuit breakers are longer because the contact system is inherently rigid in the classic construction of a dynamically fixed or selectively staggered circuit breaker. The contacts remain closed until they are released elsewhere. The trigger magnet must be activated, which takes a relatively long time, and a complete switching mechanism must be released in which a relatively large number of parts must be moved. However, this also means that the switch must and cannot withstand the high load with regard to the current carrying capacity damaged or destroyed beforehand by overheating. This can be avoided by using the electrodynamic current forces themselves to open the contact. There are a number of different principles for this. One is to ensure that the lifting contact forces can act at high currents before a normal mechanical latch in the switch drive is released. This is due to the fact that each butt contact meets the repulsive effect of the current forces and if the contacts are not held together by external forces, they lift off at a certain current. When the contacts open, the switching mechanism must also be switched to the off position and the contact carrier must be locked again with the switching mechanism.
Bei mehrpoligen strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschaltern sind unterschiedliche Arbeitsprinzipien bekannt. Zum Einen gibt es Systeme, welche eine Einzelpolentklinkung aufweisen und die derart ansprechen, dass jeder einzelne Schaltpol, wenn dieser durch einen Kurzschluß beansprucht wird, separat strombegrenzend öffnet, während die anderen noch geschlossen bleiben, weil eben nur dieser eine Pol den hohen Strom führt und dass dann durch entsprechende Mechanis- men bewirkt wird, dass die anderen Pole ebenfalls geöffnet werden. Der Vorteil derartiger Systeme besteht darin, dass sie extrem schnell ansprechen, weil lediglich der betroffene Einzelpol beschleunigt werden muss und die anderen Pole normal ausgelöst werden können. Wenn diese extrem schnelle Öff- nung stattfindet, wird ein Schaltlichtbogen entstehen und dessen Widerstand ist im Vergleich zu den Widerständen der Strombahnen über die gesamte Fehlerstelle und den Schalter so groß, dass er strombegrenzend wirkt. Es kann also nicht die volle Höhe des Kurzschlußstromes erreicht werden.Different working principles are known for multi-pole, current-limiting low-voltage circuit breakers. On the one hand there are systems which have a single pole release and which respond in such a way that each individual switching pole opens separately to limit current when it is claimed by a short circuit, while the others remain closed, because only this one pole carries the high current and by means of appropriate mechanisms, the other poles are then also opened. The advantage of such systems is that they respond extremely quickly because only the affected single pole has to be accelerated and the other poles can be triggered normally. If this extremely fast opening takes place, a switching arc will occur and its resistance is the same compared to the resistance of the current paths over the entire fault location and the switch great that it has a current-limiting effect. The full level of the short-circuit current cannot be reached.
Obwohl eine derartige einpolige Unterbrechung der betroffenen Strombahn zweckmäßig ist, weil dadurch ein höherer Strombegrenzungsfaktor erreicht wird, kann es bei geringeren Anforderungen, beziehungsweise wenn der Schaltmechanismus besonders gut, insbesondere massearm, mit geringer Masse der zu bewegenden Teile, aufgebaut ist, durchaus von Vorteil sein, ihn dreipolig freizugeben. Das hat, unter anderem auch den Vorteil, dass für das gesamte Polpaket gemeinsam nur eine kraftabhängig reagierende Vorrichtung vorgesehen werden muss, die bei geeigneter Ausführung ebenso schnell eine Öffnung aller Kontakte bewirkt, wie bei einer Einzelpolabschaltung.Although such a single-pole interruption of the current path concerned is expedient because it achieves a higher current limiting factor, it can be of advantage in the case of lower requirements, or if the switching mechanism is particularly well constructed, in particular low-mass, with a low mass of the parts to be moved to release it three-pole. This has the advantage, among other things, that only one force-responsive device has to be provided for the entire pole package, which, with a suitable design, causes all contacts to open just as quickly as with a single pole disconnection.
Die EP 0466 287 Bl beschreibt einen Leistungsschalter mit unabhängiger Verklinkungseinrichtung des bewegbaren Schaltkontaktes. Wenn durch einen unzulässig hohen Fehlerstrom bewirkte elektrodynamische abstoßende Kräfte zwischen den Schaltkontakten auftreten, wird die an der Verklinkungseinrichtung wirksame Kraft derart vergrößert, dass die Auslösewelle entlang einer durch Langlöcher gebildeten Führung entgegen der Vorspannkraft einer Blattfeder verschoben wird. Da der zur Verklinkungseinrichtung gehörende Klinkenhebel um ein Drehlager schwenkbar gelagert ist während die Auslösewelle in einer geraden Langlochführung angeordnet ist, verändert sich bei einer Verschiebung der Auslösewelle die Überdeckung zwischen den Verklinkungsflachen soweit, dass der Klinkenhebel freigegeben und hierdurch unmittelbar die Trennung der Schaltkontakte herbeigeführt wird, und zwar unabhängig von einer die Schaltwelle beaufschlagenden Auslösevorrichtung.EP 0466 287 B1 describes a circuit breaker with an independent latching device of the movable switching contact. If electrodynamic repulsive forces occur between the switching contacts caused by an impermissibly high fault current, the force acting on the latching device is increased in such a way that the release shaft is displaced along a guide formed by elongated holes against the biasing force of a leaf spring. Since the pawl lever belonging to the latching device is pivotally mounted about a rotary bearing while the release shaft is arranged in a straight slot guide, the overlap between the latching surfaces changes when the release shaft is displaced to such an extent that the latch lever is released and the switching contacts are immediately separated, and that regardless of a triggering device acting on the selector shaft.
In der Europäischen Patentanmeldung 0 977 233 AI ist eine weitere Lösung für eine von der Meßwertverarbeitung und demIn European patent application 0 977 233 AI is a Another solution for one of the measurement processing and the
Auslösemagneten unabhängige kraftabhängige Auslösung beschrieben. In der Zeichnung ist der Kontaktträger mit den Kontakthebeln und den Kontaktkraftfedern dargestellt, die Koppellasche, die Schaltwelle mit ihrem Ausleger sowie die Hebelkette, über welche die Schaltenergie vom Federspeicher zugeführt wird und die Verklinkung in der Form einer Halbwelle. Die Kraft, welche vom Kontaktsystem kommt, wirkt auf einen Trägerhebel der sich gegen den Klinkenhebel mittels Fe- dern abstützt. Dieser Trägerhebel weist eine Arbeitskante auf, die sich im Normalzustand unterhalb der Schneide der Halbwelle befindet. Wenn der Träger, beim Auftreten von erhöhten elektrodynamischen Kräften an den Kontakten gegen die Kraft der Federn gegen den Klinkenhebel verdreht wird, tritt die Arbeitskante mit der Halbwelle in Berührung und verdreht dieselbe. Dadurch wird die Verklinkung gelöst und der Schalter öffnet.Trigger magnets described independent force-dependent triggering. In the drawing, the contact carrier with the contact levers and the contact force springs is shown, the coupling plate, the shift shaft with its arm and the lever chain, via which the switching energy is supplied from the spring accumulator and the latching in the form of a half-wave. The force that comes from the contact system acts on a carrier lever that is supported against the ratchet lever by means of springs. This carrier lever has a working edge, which is in the normal state below the cutting edge of the half-wave. If the carrier is rotated against the force of the springs against the ratchet lever when increased electrodynamic forces occur at the contacts, the working edge comes into contact with the half-shaft and rotates the same. This will release the latch and open the switch.
Beide Lösungen weisen, wie bei mehrpoliger Ausbildung üblich, eine Halbwelle als Entkopplungselement auf. Außerdem haben beide vorgenannten Schalter gemeinsam den Nachteil, dass für die Realisierung der Strombegrenzung eine Vielzahl zu bewegender Teile, teilweise auch nur für die Strombegrenzung zusätzlich erforderliche Bauelemente, vorhanden sind. Das ist mit hohem mechanischen und fertigungstechnischen Aufwand verbunden.Both solutions have a half wave as a decoupling element, as is customary in multipole design. In addition, both of the aforementioned switches have the disadvantage in common that a large number of parts to be moved are present for realizing the current limitation, and in some cases only additional components required for the current limitation. This is associated with high mechanical and manufacturing costs.
Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, dass Kunden nicht nur einen derartigen Schaltertyp benötigen, sondern auch einen, der konventionell, also selektiv öffnet, also nur dann, wenn bei Auftreten eines hohen Stromes eine bestimmte Zeit verstrichen ist. Es ist aber sehr aufwendig, dem Kunden zwei ganz unterschiedlich aufgebaute Typen von Leistungs- Schaltern anzubieten, denn es müssen zwei unterschiedlicheIn addition, it must be taken into account that customers not only need such a switch type, but also one that opens conventionally, i.e. selectively, i.e. only when a certain time has elapsed when a high current occurs. However, it is very complex to offer the customer two very different types of performance Offer switches, because there must be two different ones
Schalterkonstruktionen vorgehalten werden. Es kann also von beiden Typen jeweils nur die halbe Losgröße gefertigt werden.Switch designs are kept. It is therefore only possible to manufacture half the batch size of each of the two types.
Die Kunden rüsten heute die Anlagen häufig um und benötigen deshalb preiswerte universell verwendbare Leistungsschalter.Today's customers frequently retrofit the systems and therefore need inexpensive, universally usable circuit breakers.
Das Bestreben die unterschiedlichen Funktionen selektiv zeitabhängig staffelbarer Leistungsschalter oder strombegrenzender Leistungsschalter, alternativ zur Verfügung zu haben, soll deshalb möglichst kostengünstig verwirklicht werden.The aim of having the different functions of time-switchable circuit breakers or current-limiting circuit breakers available alternatively should therefore be implemented as cost-effectively as possible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, einen strombegrenzenden Niederspannungs-Leistungsschalter vorzuschlagen, der ohne wesentlichen konstruktiven und fertigungs- technischen Aufwand aus einem normalen Standard-Leistungsschalter abgeleitet werden kann, ohne dass an diesem wesentliche Veränderungen vorgenommen werden müssen.The object of the invention is therefore to propose a current-limiting low-voltage circuit breaker that can be derived from a normal standard circuit breaker without significant design and production engineering expenditure, without having to make any significant changes to it.
Herkömmliche Leistungsschalter weisen einen beweglichen Schaltpol mit einem Schaltkontakt auf, sowie einen Schalterantrieb und dazwischen eine Hebelkette welche den Antrieb mit der Schaltwelle und diese mit dem Kontaktträger verbindet, so dass es sich anbietet, in den Zug dieser Hebelkette ein Element einzubauen, das eine mechanisch nichtlineare Charakte- ristik aufweist, insofern, dass die Hebelkette unabhängig von der Schalterverklinkung nachgeben und sich verkürzen kann, wenn durch die stromabhebenden Kräfte der Kontaktträger gegen die Hebelkette drücken.Conventional circuit breakers have a movable switching pole with a switching contact, as well as a switch drive and in between a lever chain which connects the drive to the switching shaft and this to the contact carrier, so that it makes sense to install an element in the train of this lever chain that is mechanically non-linear Characteristic in that the lever chain can yield and shorten independently of the switch latching if the contact carrier presses against the lever chain due to the current-lifting forces.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist deshalb an der Stelle des bei selektiv staffelbaren Leistungsschaltern üblichen starren Verbindungselementes zwischen dem Schalterantrieb des Leistungsschalters und dessen Schaltwelle ein in seiner Länge kraftabhängig veränderbares Bauteil vorgesehen.According to the present invention, the length of the rigid connecting element between the switch drive of the circuit breaker and its switching shaft, which is common in selectively staggered circuit breakers, is therefore one in length force-changeable component is provided.
Der Einbau erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung nicht zwischen dem Kontaktträger und der Schaltwelle, wie bei der bekannten Einzelpolöffnung, sondern, was herkömmlich nicht bekannt ist, zwischen der Schaltwelle und dem Schalterantrieb. Dieses Bauteil ist vorteilhaft teleskopartig derart ausgebildet, dass es bei einer bestimmten über die Schaltwelle auf die AUS-Verklinkung übertragenen Polrückwirkung auf Grund der Schleifen- und kontaktabhebenden Kräfte bei einem unzulässig hohen Strom, beispielsweise bei einem Kurzschluß, sich verkürzt, eine Drehbewegung der Schaltwelle ermöglicht und somit ein Öffnen der Kontakte. Dabei ist das Bauteil so gestaltet, dass es kraftabhängig zusammenschiebbar ist und zwar sprungartig.According to the present invention, installation is not between the contact carrier and the control shaft, as in the known single-pole opening, but, which is conventionally not known, between the control shaft and the switch drive. This component is advantageously designed telescopically in such a way that it enables a rotary movement of the control shaft in the case of a specific pole reaction transmitted via the control shaft to the OFF latching due to the loop and contact-lifting forces in the case of an impermissibly high current, for example in the event of a short circuit and thus opening the contacts. The component is designed in such a way that it can be pushed together depending on the force and in a leap.
Derartige teleskopartige Bauteile sind im Prinzip für eine Einzelpolentklinkung bekannt. Sie können beispielsweise so ausgebildet sein, wie in der EP 0 398 461 AI beschrieben.Such telescopic components are known in principle for a single pole release. For example, they can be designed as described in EP 0 398 461 AI.
Es ist zwar bekannt an einer zentralen Stelle hinter allen Polen für eine strombegrenzende Öffnung aller Pole zu sorgen, zum Beispiel, wie zum Stand der Technik ausgeführt, durch eine gezielte Verdrehung der Auslösewelle oder deren Verlage- rung, aber das erfolgt bisher nur an der sehr sensiblen Baugruppe Auslöser/Halbwelle des Leistungsschalters und ist nur mit komplizierten empfindlichen Baugruppen zu realisieren. Deshalb soll, im Gegensatz zu diesen üblichen Lösungen, gemäß der vorliegenden Erfindung diese Freigabe der Pole nicht an der Auslösewelle erfolgen, sondern durch ein einfaches Koppel- oder Verbindungselement zwischen dem Antrieb und den Kontaktträgern. Das ist eine völlig andere Form der gleichzeitigen strombegrenzenden Öffnung aller Pole und hat den Vorteil, dass an der sehr sensiblen Baugruppe Auslöser/Halbwelle nichts verändert werden muss, sondern lediglich durch das erfindungsgemäße Einfügen des in seiner Länge veränderbaren Bauteils anstelle einer sonst starren Verbindung zum Federantrieb die strombegrenzende Eigenschaft des Schalters erreicht wird.Although it is known to provide for a current-limiting opening of all poles at a central point behind all poles, for example, as stated in the prior art, by deliberately rotating the displacement shaft or shifting it, but this has hitherto only occurred at the very sensitive assembly trigger / half-wave of the circuit breaker and can only be realized with complicated sensitive assemblies. Therefore, in contrast to these conventional solutions, according to the present invention, this release of the poles should not take place on the trigger shaft, but rather by means of a simple coupling or connecting element between the drive and the contact carriers. This is a completely different form of simultaneous current-limiting opening of all poles and has that Advantage that nothing has to be changed on the very sensitive trigger / half-wave assembly, but instead the current-limiting property of the switch is achieved merely by inserting the component, whose length can be changed, instead of an otherwise rigid connection to the spring drive.
Das heißt, der Einbau des in seiner Länge veränderbaren Bauteils durch einen einfachen Eingriff an einer im Schalter gut zugänglichen Stelle ergibt einen strombegrenzenden Leistungsschalter, mit einer gemeinsamen gleichzeitigen Öffnung aller Pole und der Einbau einer starren Verbindung ergibt einen selektiv staffelbaren Leistungsschalter.This means that the installation of the component, which can be changed in length by a simple intervention at a location that is easily accessible in the switch, results in a current-limiting circuit breaker, with a common simultaneous opening of all poles and the installation of a rigid connection results in a circuit breaker that can be selectively staggered.
Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränkenden, Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.For a better understanding, the invention will be explained in more detail below with the aid of a preferred exemplary embodiment, which does not restrict the scope of protection.
Die Fig.l zeigt schematisch die Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie und die Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters im eingeschalteten Zustand.Fig.l shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-on state.
Die Fig.2 zeigt schematisch die Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie und die Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters im ausgeschalteten Zustand.2 shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-off state.
Die Fig.3 zeigt schematisch die Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie und die Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters im ausgelösten Zustand.3 schematically shows the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the tripped state.
Die Fig.4 zeigt schematisch die Antriebs- und Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters in perspektivischer Ansicht von der Antriebsseite gesehen.4 shows schematically the drive and switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention seen in perspective view from the drive side.
Die Fig.l zeigt schematisch die Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie und die Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters im eingeschalteten Zustand. In dieser Figur sind zur Verdeutlichung der räumlichen Anordnung der Bauteile die Bereiche des Schaltergehäuses 1 und des Antriebsbereichs 2 durch strichpunktierte Linien mar- kiert. Im eingeschalteten Zustand ist das aus dem feststehenden Schaltkontakt 3 und dem bewegbaren Schaltkontakt 4 bestehende KontaktSystem geschlossen. Das heißt, der im Kontakt- träger 5 mittels des Kontakthebelbolzens 6 schwenkbar angeordnete bewegbare Schaltkontakt 4 steht mit dem feststehenden Schaltkontakt 3 in einer flächigen Verbindung, die beispielsweise im Kurzschlußfall zum Auftreten elektrodynamischer abstoßender Kräfte führt. Der Kontaktträger 5 ist mittels der Koppellasche 8 mit dem Ausleger 9 der Schaltwelle 10 kraftschlüssig verbunden, welcher seinerseits über das in diesem normalen Schaltzustand gestreckte teleskopartige Bauteil 11 mit dem schematisch als Feder dargestellten Schalterantrieb 12 gekoppelt ist. Letzterer ist schematisch in Form einer im eingeschalteten Zustand entspannten Feder dargestellt und wirkt auf das gestreckte teleskopartige Bauteil 11 zur Über- tragung der Schaltkraft über den Ausleger 9 auf die Schalt- welle 10. Die Verklinkungseinrichtung, die den Schalter im eingeschalteten Zustand arretiert, ist in dieser schematischen Darstellung zur Vereinfachung der Zeichnung zum Zweck eines leichteren Verständnisses weggelassen worden.Fig.l shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-on state. In this figure, the areas of the switch housing 1 and the drive area 2 are marked by dash-dotted lines to illustrate the spatial arrangement of the components. When switched on, the contact system consisting of the fixed switch contact 3 and the movable switch contact 4 is closed. This means that the movable switching contact 4, which is pivotably arranged in the contact carrier 5 by means of the contact lever pin 6, is in a flat connection with the fixed switching contact 3, which leads, for example, to the occurrence of electrodynamic repulsive forces in the event of a short circuit. The contact carrier 5 is non-positively connected by means of the coupling bracket 8 to the arm 9 of the control shaft 10, which in turn is coupled to the switch drive 12, shown schematically as a spring, via the telescopic component 11 stretched in this normal switching state. The latter is shown schematically in the form of a spring relaxed in the switched-on state and acts on the elongated telescopic component 11 for transmitting the switching force via the extension arm 9 to the switching shaft 10. The latching device, which locks the switch in the switched-on state, is in this schematic illustration has been omitted to simplify the drawing for ease of understanding.
Die Fig.2 zeigt schematisch die Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie und die Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters im ausgeschalteten Zu- stand. Im ausgeschalteten Zustand ist das aus dem feststehenden Schaltkontakt 3 und dem bewegbaren Schaltkontakt 4 bestehende Kontaktsystem geöffnet. Durch das Drehen der Schaltwelle 10 wird die gesamte Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie, bestehend aus dem um seine Lagerzapfen 7 schwenkbaren Kontaktträger 5, aus der Koppellasche 8 und aus dem gestreckten teleskopartigen Bauteil 11 gegen den schematisch als Feder dargestellten Schalterantrieb 12 verschoben und bewirkt die Spannung desselben, schematisch dargestellt durch die zusammengedrückte Feder. Die Verklinkungseinrichtung ist auch in dieser schematischen Darstellung zur Vereinfachung der Zeichnung zum Zweck eines leichteren Verständnisses weggelassen worden.2 shows schematically the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the switched-off condition. was standing. In the switched-off state, the contact system consisting of the fixed switch contact 3 and the movable switch contact 4 is opened. By turning the selector shaft 10, the entire arrangement for transmitting the switching energy, consisting of the contact carrier 5 pivotable about its journal 7, the coupling plate 8 and the elongated telescopic component 11 is shifted against the switch drive 12, which is shown schematically as a spring, and causes the voltage the same, represented schematically by the compressed spring. The latching device has also been omitted from this schematic illustration in order to simplify the drawing for the purpose of easier understanding.
Die Fig.3 zeigt schematisch die Anordnung zur Übertragung der Schaltenergie und die Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters im ausgelösten Zustand.3 schematically shows the arrangement for transmitting the switching energy and the switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention in the tripped state.
Durch das Auftreten elektrodynamischer abstoßender Kräfte, beispielsweise im Kurzschlußfall, wird der bewegbare Schaltkontakt 4 vom feststehenden Schaltkontakt 3 abgestoßen, was zum Schwenken des Kontaktträgers 5 um seine Lagerzapfen 7 führt. Diese Bewegung wird über die Koppellasche 8 und den Ausleger 9 der Schaltwelle 10 auf das teleskopartige Bauele- ment 11 übertragen, welches zusammengedrückt wird. Dadurch wird eine von der Überstromauslösevorrichtung des Leistungs- schalters unabhängige Freigabe des bewegbaren Kontakthebels 4 unter dem Einfluß eines unzulässig hohen Fehlerstromes geschaffen. Die im normalen Schalterbetrieb wirksame Verklin- kungseinrichtung ist auch in dieser schematischen Darstellung zur Vereinfachung der Zeichnung zum Zweck eines leichteren Verständnisses weggelassen worden. Die Fig.4 zeigt schematisch die Antriebs- und Schaltanordnung eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-Leistungsschalters in perspektivischer Ansicht von der Antriebsseite gesehen und dient zur Kenntlichmachung der Einbaupositionen. Die Kontakt- träger 5 der Pole eines dreipoligen Niederspannungs-Leis- tungsschalters sind mittels der Koppellaschen 8 mit den Auslegern 9 der Schaltwelle 10 verbunden, welcher die Schaltenergie vom nicht dargestellten Schalterantrieb über das teleskopartige Bauteil 11 zugeführt wird, das am mittleren Aus- leger 13 der Schaltwelle 10 angelenkt ist. Zu diesem Zweck ist der mittlere Ausleger 13 der Schaltwelle 10 als Dreieckslasche mit zwei Gelenken 14; 15 ausgebildet.Due to the occurrence of electrodynamic repulsive forces, for example in the event of a short circuit, the movable switching contact 4 is repelled by the fixed switching contact 3, which leads to the pivoting of the contact carrier 5 around its journal 7. This movement is transmitted via the coupling plate 8 and the arm 9 of the selector shaft 10 to the telescopic component 11, which is pressed together. This creates a release of the movable contact lever 4 which is independent of the overcurrent release device of the circuit breaker under the influence of an impermissibly high fault current. The latching device effective in normal switch operation has also been omitted from this schematic illustration in order to simplify the drawing for the purpose of easier understanding. 4 schematically shows the drive and switching arrangement of a low-voltage circuit breaker according to the invention seen in a perspective view from the drive side and serves to identify the installation positions. The contact carriers 5 of the poles of a three-pole low-voltage circuit breaker are connected by means of the coupling straps 8 to the arms 9 of the switching shaft 10, which is supplied with the switching energy from the switch drive (not shown) via the telescopic component 11, which is on the middle arm 13 the shift shaft 10 is articulated. For this purpose, the middle arm 13 of the control shaft 10 is a triangular bracket with two joints 14; 15 trained.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, dass bei Auftreten eines unzulässig hohen Stromes, gleichgültig an welchem Pol, eine dreiphasige Schnelltrennung erfolgt und dass nur ein einziges Bauteil benötigt wird, wodurch eine Umrüstung extrem einfach ist. Darüber hinaus werden keine zusätzlichen Endanschläge benötigt, die bei einer Einzelpolent- klinkung zur definierten Begrenzung der AUS-Bewegung erforderlich sind. Es werden die identischen Endanschläge genutzt, die auch bei normalen mechanischen Schaltungen wirken. The advantages of the arrangement according to the invention are that when an impermissibly high current occurs, irrespective of which pole, a three-phase quick disconnection takes place and that only a single component is required, which makes retrofitting extremely easy. In addition, no additional end stops are required, which are required for a single pole release to limit the OFF movement. The identical end stops are used that also work with normal mechanical circuits.

Claims

Patentansprüche claims
1. Strombegrenzender Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem durch ein Schaltschloss verklinkbaren Kontaktsystem, das pro Phase mindestens einen durch eine Antriebsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten betätigbaren bewegbaren Schaltkontakt (4) und einen feststehenden Schaltkontakt (3) aufweist, dessen beweglicher Schaltkontakt (4) bei auftretenden unzulässig hohen Strömen, zum Beispiel bei Kurzschlüssen, infolge elektrodynamischer Kräfte entgegen der Wirkung einer Kontaktkraftfeder abhebt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der Stelle des bei selektiv staffelbaren Leistungsschaltern üblichen starren Verbindungselementes zwischen dem Schalterantrieb (12) des Leistungsschalters und dessen Schaltwelle (10) ein in seiner Länge kraftabhängig veränderbares Bauteil (11) vorgesehen ist.1.Current-limiting low-voltage circuit breaker with a contact system which can be latched by means of a switch lock and which has at least one movable switch contact (4) which can be actuated by a drive device for switching on and off and a fixed switch contact (3), the movable switch contact (4) of which occurs when a phase occurs impermissibly high currents, for example in the event of short circuits, due to electrodynamic forces against the action of a contact force spring, characterized in that a rigid connection element between the switch drive (12) of the circuit breaker and its switching shaft (10) in its place at the location of selectively staggered circuit breakers Length variable component (11) is provided.
2. Strombegrenzender Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bauteil (11) teleskopartig derart ausgebildet ist, dass es bei einer bestimmten über die Schaltwelle (10) auf die AUS-Verklinkung übertragenen Polrückwirkung eine Drehbe- wegung der Schaltwelle (10) ermöglicht und somit ein Öffnen der Kontakte (3;4).2. Current-limiting low-voltage circuit breaker according to claim 1, characterized in that the component (11) is designed telescopically in such a way that it rotates the switching shaft (10) at a specific pole reaction transmitted to the OFF latching via the switching shaft (10). enables and thus opens the contacts (3; 4).
3. Strombegrenzender Niederspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bauteil (11) kraftabhängig sprungartig zusammenschiebbar ist. 3. Current-limiting low-voltage circuit breaker according to claim 1, so that the component (11) can be pushed together in a sudden, force-dependent manner.
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