CH660647A5 - LINE AND / OR DEVICE PROTECTION SWITCH AGAINST OVERCURRENT AND SHORT CIRCUIT. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Leitungs- und/oder Geräteschutzschalter gegen Überstrom und Kurzschluss, der einen Hauptstromweg aufweist, der mittels eines auf Kurzschluss ansprechenden, schnelleren Bewegungsmechanismus sowie mittels eines auf Überstrom ansprechenden, langsameren Bewegungsmechanismus trennbar ist. The invention relates to a line and / or device circuit breaker against overcurrent and short circuit, which has a main current path which can be separated by means of a faster movement mechanism which responds to short circuit and by means of a slower movement mechanism which responds to overcurrent.
Für solche Schutzschalter bestehen verschiedenste Einsatzmöglichkeiten. Besonders gross ist der Bedarf zur Verwendung als Gruppenschutzschalter vor verschiedenen jeweils durch einen Leitungsschutzschalter gesicherten Zweigen in Verteileranlagen, sei es in Wohnhäusern, sei es in der Industrie. Gegenüber solchen nachgeschalteten Schutzeinrichtungen gegen Überstrom und Kurzschluss sollen die Schutzschalter selektiv sein. There are various possible uses for such circuit breakers. There is a particularly great need for use as group circuit breakers in front of various branches, each protected by a circuit breaker, in distribution systems, be it in residential buildings or in industry. The circuit breakers should be selective with respect to such downstream protective devices against overcurrent and short circuit.
Selektivität von in einer Verteilung hintereinandergeschalteten Schutzschaltern ist erforderlich oder zumindest erwünscht, damit jeweils nur der geringstmögliche Teil des Verteilungssystems abgeschaltet wird, in dem der Kurzschluss oder die Ursache eines Überstroms vorliegt. Selectivity of circuit breakers connected in series in a distribution is necessary or at least desirable so that only the smallest possible part of the distribution system in which the short circuit or the cause of an overcurrent is present is switched off.
Sie ist ohne Schwierigkeit einzurichten mit Schmelzsicherungen. In bezug auf den Überstrom bedeutet die Selektivität auch bei Schutzschaltern kein Problem. Die in diesen auf Überstrom ansprechenden, in der Regel thermischen Auslöser können ohne weiteres auf verschiedene Verzögerungen eingestellt werden, derart, dass immer der nachgeschaltete Schutzschalter, in dessen Zweig die Ursache des Überstroms liegt, eher als der ihm vorgeschaltete Schutzschalter die Leitung trennt. Problematisch ist jedoch der Kurzschlussfall. Die für diesen in den Schutzschaltern gewöhnlich vorgesehenen magnetischen Auslöser, die besonders schnell sein sollen, lassen sich nicht so bauen, dass mit Sicherheit immer zuerst der nachgeschaltete und dann der vorgeschaltete Schutzschalter die Leitung trennt. It is easy to set up with fuses. With regard to overcurrent, selectivity is not a problem even with circuit breakers. The triggers that respond to overcurrent and are usually thermal can easily be set to different delays in such a way that the downstream circuit breaker, in the branch of which is the cause of the overcurrent, disconnects the line sooner than the upstream circuit breaker. However, the short-circuit case is problematic. The magnetic triggers usually provided for this in the circuit breakers, which are said to be particularly fast, cannot be built in such a way that it is certain that the downstream and then the upstream circuit breaker always disconnects the line.
Eine wohl zuverlässige, aber sehr aufwendige Lösung ist aus der DE-OS 2 525 192 bekannt. Sie wird jedoch schon aus Kostengründen nur im Hochstrombereich eingesetzt. A probably reliable, but very complex solution is known from DE-OS 2 525 192. For cost reasons, however, it is only used in the high-current range.
■ Einfachere selektive Schutzschalter sind der Gegenstand einer Entwicklung, die ihren Niederschlag in der DE-PS 2 854 623, DE-OS 2 854 637 und DE-OS 3 021 867 gefunden hat. Simpler selective circuit breakers are the subject of a development which has been reflected in DE-PS 2 854 623, DE-OS 2 854 637 and DE-OS 3 021 867.
Alle diese Lösungen beruhen auf dem Prinzip, den Schutzschalter, dem weitere Schutzschalter nachgeschaltet sind, im Kurzschlussfall nach seinem Ausschalten ein- oder mehrmals wieder einschalten zu lassen für den Fall, dass inzwischen ein nachgeschalteter Schutzschalter angesprochen hat, hinter dem der Kurzschluss liegt; erst nach einer bestimmten Zahl von Ein-und Ausschaltungen bleibt die Ausschaltung endgültig. All of these solutions are based on the principle of having the circuit breaker, which is followed by further circuit breakers, switched on or several times in the event of a short circuit after it has been switched off, in the event that a downstream circuit breaker has responded, behind which the short circuit is located; only after a certain number of activations and deactivations does the deactivation remain final.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen, insbesondere zu nachgeschalteten Schutzschaltern selektiven, Schutzschalter zu schaffen, der nur einmal aus- und, im gewünschten Falle, wieder einschaltet. The object of the invention is to provide a circuit breaker which is selective, in particular with respect to downstream circuit breakers, and which switches off only once and, if desired, switches it on again.
Die Erfindung geht zu diesem Zweck aus von einer Anordnung der eingangs bezeichneten, aus der DE-OS 3 021 867 bekannten Art, und sieht vor, dass die von dem auf Kurzschluss ansprechenden Bewegungsmechanismus betätigte Trennstelle des Hauptstromweges überbrückt ist durch einen Nebenstrom- For this purpose, the invention is based on an arrangement of the type described at the outset, known from DE-OS 3 021 867, and provides that the separation point of the main flow path actuated by the movement mechanism responding to short circuit is bridged by a bypass flow
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weg mit einem elektrischen Widerstand und einer zweiten Trennstelle, die durch den genannten und/oder einen weiteren langsameren Bewegungsmechanismus zu öffnen ist, und dass eine Einrichtung zum Schliessen der erstgenannten Trennstelle bei Wegfall des Kurzschlusses vor dem Öffnen der zweiten Trennstelle vorgesehen ist. away with an electrical resistance and a second disconnection point, which can be opened by said and / or a further slower movement mechanism, and that a device for closing the first-mentioned disconnection point is provided if the short circuit is eliminated before the opening of the second separation point.
Tritt hinter diesem Schutzschalter ein Kurzschluss ein, wird der Hauptstromweg an der mittels des auf Kurzschluss ansprechenden, schnelleren Bewegungsmechanismus betätigten Trennstelle getrennt. In dem diese Trennstelle überbrückenden Nebenstromweg fliesst jedoch weiter ein, allerdings durch den Widerstand verminderter, Strom. Spricht eine nachgeschaltete Schutzeinrichtung ebenfalls an, d.h. wird die Kurzschlussstelle getrennt, so wird durch die genannte Einrichtung die erstgenannte Trennstelle geschlossen und damit der Hauptstromweg wiederhergestellt. Liegt die Kurzschlussstelle vor dem nachgeschalteten Schutzschalter oder dauert der Kurzschluss aus anderem Grunde an, so bleibt die erstgenannte Trennstelle geöffnet. Der unter diesen Umständen durch den Nebenstromweg fliessende erhöhte Strom lässt nun den erstgenannten bzw. den genannten weiteren langsameren Bewegungsmechanismus die zweite Trennstelle öffnen und damit auch den Nebenstromweg unterbrechen. Der genannte weitere Stromweg erhält dann gleichfalls keinen Strom mehr. If a short circuit occurs behind this circuit breaker, the main current path is disconnected at the disconnection point actuated by the faster movement mechanism that responds to the short circuit. In the bypass path bridging this separation point, however, current continues to flow, albeit reduced by the resistance. A downstream protective device also responds, i.e. If the short-circuit point is disconnected, the first-mentioned disconnection point is closed by the device mentioned and the main current path is thus restored. If the short-circuit point is in front of the downstream circuit breaker or if the short-circuit persists for another reason, the first-mentioned disconnection point remains open. The increased current flowing through the bypass path under these circumstances now allows the former or the further slower movement mechanism mentioned to open the second separation point and thus also interrupt the bypass path. The said further current path then also no longer receives any current.
Die sofortige und — entweder durch den betrachteten Schutzschalter oder durch den ihm nachgeschalteten Schutzschalter — endgültige Abtrennung der Kurzschlussstelle schont im Vergleich zu den bekannten Lösungen in beträchtlichem Masse das Leitungssystem und im Falle eines Geräteschutz-schalters auch das Gerät und ist auch in anderen Beziehungen von Vorteil. The immediate and - either by the circuit breaker under consideration or by the circuit breaker connected downstream - the final disconnection of the short-circuit point is considerably easier on the line system compared to the known solutions and, in the case of a circuit breaker, also on the device and is also advantageous in other respects .
Darüber hinaus ist der neue Schutzschalter, da die Ansprechzeit seines betreffenden langsameren Bewegungsmechanismus entsprechend bemessen werden kann, uneingeschränkt selektiv. Die Selektivität der bekannten Schutzschalter und auch der Schmelzsicherungen ist demgegenüber oberhalb gewisser Stromstärkegrenzen nicht mehr gegeben. Auch gegenüber ihm vorgeschalteten Schutzschaltern oder Schmelzsicherungen kann der neue Schutzschalter immer selektiv eingestellt werden. In addition, since the response time of its slower moving mechanism can be sized accordingly, the new circuit breaker is fully selective. In contrast, the selectivity of the known circuit breakers and also the fuses is no longer present above certain current limits. The new circuit breaker can also always be set selectively in relation to the upstream circuit breakers or fuses.
Ferner kann der neue Schutzschalter einfacher und kleiner gebaut sein. Furthermore, the new circuit breaker can be made simpler and smaller.
Er ist schliesslich auch für Gleichstrom einsetzbar. Finally, it can also be used for direct current.
Alles dies gilt sowohl für den Leitungsschutz als auch für den Geräteschutz. All of this applies to both line protection and device protection.
Für den Geräteschutz bietet die Erfindung jedoch noch eine weitere Möglichkeit. Der neue Schutzschalter kann hier auch an letzter Stelle, d.h. ohne eine nachgeschaltete Schutzeinrichtung, zu der er selektiv wäre, mit ausserordentlichem Vorteil eingesetzt werden: Er schaltet während des Einschaltstromstosses, indem er ihn wie einen Kurzschluss aufnimmt, einfach kurzzeitig ab und lässt sich deshalb der Stromstärke des Gerätes enger und daher mit besserer Schutzwirkung anpassen als die bekannten Schutzeinrichtungen, die so gewählt werden müssen, dass sie auf den Einschaltstromstoss nicht ansprechen. The device offers yet another possibility for device protection. The new circuit breaker can also be placed last, i.e. Without a downstream protective device, to which it would be selective, it can be used with an extraordinary advantage: it switches off briefly during the inrush current by absorbing it as a short circuit and can therefore be adjusted more closely to the current of the device and therefore with better protection than the known protective devices that must be selected so that they do not respond to the inrush current.
Für die Verwirklichung der Einrichtung zum Schliessen der erstgenannten Trennstelle bestehen verschiedene Möglichkeiten. There are various options for realizing the device for closing the first-mentioned separation point.
Als besonders vortelhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass hinter der zweiten Trennstelle ein weiterer Stromweg zum Nulleiter oder dem Leiter einer anderen Phase abzweigt mit einer dritten Trennstelle, die mit der erstgenannten Trennstelle derart gekoppelt ist, dass sie bei deren durch den genannten schnelleren Bewegungsmechanismus bewirktem Öffnen schliesst, und die durch einen in dem genannten weiteren Stromweg angeordneten weiteren schnelleren Bewegungsmechanismus unter Schliessung der erstgenannten Trennstelle zu öffnen ist. As a particularly advantageous embodiment and development of the invention, however, it is proposed that a further current path to the neutral conductor or the conductor of another phase branches off behind the second separation point, with a third separation point which is coupled to the former separation point in such a way that it is connected to the latter by the mentioned Closes faster movement mechanism caused opening, and which can be opened by a further faster movement mechanism arranged in the said further current path while closing the first-mentioned separation point.
Wird hier die Kurzschlussstelle durch eine nachgeschaltete Schutzeinrichtung abgetrennt, so fällt der sonst durch den If the short-circuit point is separated here by a downstream protective device, it otherwise falls through the
Kurzschluss verursachte Spannungszusammenbruch in dem genannten weiteren Stromweg, der beim Öffnen des erstgenannten Trennschalters geschlossen worden ist, fort, und die Stromstärke in dem genannten weiteren Strom weg steigt so weit an, dass die dritte Trennstelle durch den genannten weiteren schnelleren Bewegungsmechanismus wieder geöffnet und die erstgenannte Trennstelle geschlossen wird. Dauert die Kurzschlusssituation an, so bleibt die genannte dritte Trennstelle geschlossen und die erstgenannte geöffnet. Die Leitung wird dann, wie beschrieben, vollständig getrennt. Short-circuit caused voltage collapse in the said further current path, which was closed when the first-mentioned disconnector was opened, and the current strength in the said further current increases so far that the third disconnection point is opened again by the said further faster movement mechanism and the former Separation point is closed. If the short-circuit situation persists, the third separation point mentioned remains closed and the first one is opened. The line is then completely disconnected as described.
Statt die Energie für das Wiedereinschalten der erstgenannten Trennstelle aus dem genannten weiteren Stromkreis zu ziehen, könnte man auch andere Hilfsstromkreise vorsehen oder Energiespeicher, auch Batterien. Instead of drawing the energy for reactivating the first-mentioned disconnection point from the further circuit mentioned, other auxiliary circuits could also be provided or energy stores, including batteries.
Als die genannten schnelleren Bewegungsmechanismen stehen im Stand der Technik z.B. Magnetmechanismen zur Verfügung, als die genannten langsameren Bewegungsmechanismen z.B. thermische Bimetall-Auslöser, die man meist über ein Schaltschloss wirken lässt. Es kommen aber auch vielerei andere Elemente in Frage. Die schnelleren Bewegungsmechanismen könnten Magnetmechanismen mit einer schnelleren Bimetallauslösung sein, die langsameren könnten Magnetmechanismen mit mechanischen Verzögerungsgliedern sein, Verzögerungsglieder aus sogenannten Gedächtnislegierungen aufweisen u.a.m. Wesentlich sind nur die unterschiedlichen Ansprechzeiten zwischen den schnelleren und den langsameren Bewegungsmechanismen. In the prior art, the faster movement mechanisms mentioned are e.g. Magnetic mechanisms are available than the slower movement mechanisms mentioned e.g. Thermal bimetallic triggers, which are usually activated via a key switch. However, many other elements are also possible. The faster movement mechanisms could be magnetic mechanisms with faster bimetallic release, the slower ones could be magnetic mechanisms with mechanical delay elements, delay elements made of so-called memory alloys, etc. Only the different response times between the faster and the slower movement mechanisms are essential.
Ist dem Schutzschalter eine weitere Schutzeinrichtung — Schutzschalter oder Schmelzsicherung — nachgeschaltet, zu der er selektiv sein soll, muss ausserdem die Ansprechzeit des die zweite Trennstelle öffnenden langsameren Bewegungsmechanismus länger sein als die Ansprechzeit der nachgeschalteten Schutzeinrichtung im Kurzschlussfall. Soll der Schutzschalter als, insbesondere unmittelbar vor einem Gerät angeordneter, Geräteschutzschalter dienen, muss die Ansprechzeit des die zweite Trennstelle öffnenden langsameren Bewegungsmechanismus länger sein als die Dauer des Einschaltstromstosses. If the circuit breaker is followed by another protective device - circuit breaker or fuse - for which it should be selective, the response time of the slower movement mechanism that opens the second isolating point must also be longer than the response time of the downstream protective device in the event of a short circuit. If the circuit breaker is to serve as a device circuit breaker, in particular arranged directly in front of a device, the response time of the slower movement mechanism that opens the second disconnection point must be longer than the duration of the inrush current.
Insofern ist ein an sich schnellerer Bewegungsmechanismus, wie ein Magnetmechanismus, mit einer Verzögerungseinrichtung, insbesondere für den genannten langsameren Bewegungsmechanismus von Vorteil: Er bietet genaueste zeitliche Einstellbarkeit und damit beliebig differenzierte, sicherste Selektivität. Die Verzögerungseinrichtung wird hier zweckmässig durch den erstgenannten schnelleren Bewegungsmechanismus ausgelöst. Sie kann bei Wechselstrom z.B. auf einer Halbwellenzählein-richtung aufbauen. In this respect, a movement mechanism that is faster per se, such as a magnetic mechanism, with a delay device is advantageous, in particular for the slower movement mechanism mentioned: it offers the most precise time adjustability and thus arbitrarily differentiated, safest selectivity. The delay device is expediently triggered here by the first-mentioned faster movement mechanism. With AC, e.g. based on a half-wave counter.
Der elektrische Widerstand kann grundsätzlich ein ohmscher, ein induktiver und/oder ein kapazitiver Widerstand sein. Einen induktiven Widerstand könnte man statt des erstgenannten schnelleren Bewegungsmechanismus für die vorerwähnte Auslösung der Verzögerungseinrichtung verwenden. The electrical resistance can in principle be an ohmic, an inductive and / or a capacitive resistance. An inductive resistance could be used instead of the first-mentioned faster movement mechanism for the aforementioned triggering of the delay device.
Soweit von den genannten Elementen des Schutzschalters keine bestimmte Anordnung angegeben ist, bestehen verschiedenerlei Möglichkeiten. Bei dem genannten weiteren Stromweg ist darauf zu achten, dass er zu demselben Leiter — meist dürfte es der Nulleiter sein — gelegt wird, an den auch der Verbraucher angeschlossen ist, d.h. dass er parallel zum Verbraucher geschaltet ist. Insofar as no specific arrangement is specified by the elements of the circuit breaker mentioned, there are various possibilities. With the further current path mentioned, care must be taken that it is connected to the same conductor - usually it should be the neutral conductor - to which the consumer is also connected, i.e. that it is connected in parallel to the consumer.
Soll der erstgenannte, auf Überstrom ansprechende, langsamere Bewegungsmechanismus nicht eine gesonderte, ausserhalb des Nebenstromweges im Hauptstromweg angeordnete Trennstelle betätigen, sondern, wie man es bevorzugen wird, gleichfalls auf die erstgenannte Trennstelle wirken, so wird vorgeschlagen, dass der erstgenannte langsamere Bewegungsmechanismus, vorzugsweise über ein Schaltschloss, primär die, im Normalzustand geschlossene, zweite Trennstelle betätigt und diese mit der erstgenannten Trennstelle derart gekoppelt ist, If the former, slower movement mechanism, which responds to overcurrent, should not operate a separate separation point located outside the secondary flow path in the main flow path, but, as will be preferred, also act on the former separation point, it is suggested that the former slower movement mechanism, preferably via a key switch, primarily actuates the second separation point, which is closed in the normal state and is coupled to the first-mentioned separation point in such a way,
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dass die erstgenannte Trennstelle zusammen mit der zweiten Trennstelle öffnet. that the first separation point opens together with the second separation point.
So ist auf einfache Weise das Öffnen und Schliessen der erstgenannten Trennstelle im Kurzschlussfall unabhängig von der zweiten Trennstelle, d.h. bei geschlossener zweiter Trennstelle, möglich, und dennoch wird im Überstromfall sowohl der Hauptstromweg als auch der Nebenstromweg unterbrochen. In a simple manner, the opening and closing of the first separation point in the event of a short circuit is independent of the second separation point, i.e. with the second separation point closed, possible, and yet both the main flow path and the secondary flow path are interrupted in the event of an overcurrent.
Es besteht jedoch auch die grundsätzlich andere Möglichkeit einer im Normalzustand geöffneten zweiten Trennstelle, die nur im Kurzschlussfall geschlossen wird. Die im Normalzustand geschlossene zweite Trennstelle dürfte jedoch die einfachere und sicherere Lösung sein. However, there is also the fundamentally different possibility of a second disconnection point which is open in the normal state and which is only closed in the event of a short circuit. The second separation point, which is closed in the normal state, is likely to be the simpler and safer solution.
Der erstgenannte, auf Überstrom ansprechende, langsamere Bewegungsmechanismus wirkt zweckmässigerweise über ein Schaltschloss auf die erstgenannte Trennstelle, in das ein Handschalter und/oder ein Fernbedienungsschalter für das willkürliche Ein- und Ausschalten des Schutzschalters integriert ist. The first-mentioned, slower movement mechanism responding to overcurrent expediently acts via a switch lock on the first-mentioned separation point, into which a hand switch and / or a remote control switch for the arbitrary switching on and off of the circuit breaker is integrated.
Der genannte weitere langsamere Bewegungsmechanismus kann über dasselbe Schaltschloss wirken. Er ist jedoch entbehrlich, wenn unter den gegebenen Verhältnissen der erstgenannte langsamere Bewegungsmechanismus die zweite Trennstelle in der gewünschten Weise bei Ausbleiben einer Trennung durch die nachgeschaltete Schutzeinrichtung betätigen kann. The mentioned further slower movement mechanism can act via the same key switch. However, it is unnecessary if, under the given conditions, the first-mentioned slower movement mechanism can actuate the second separation point in the desired manner if there is no separation by the downstream protective device.
Für die Fernbedienung ist der erfindungsgemässe Schutzschalter insofern besonders geeignet, als er nur vergleichsweise geringfügige Bedienungskräfte verlangt und die Fernbedienung daher mit kleinen und billigen Elektromagneten möglich ist. Denn bei dem erfindungsgemässen Konzept des Wiedereinschal-tens steht ohnehin auch die für das Schliessen des eigentlichen Schaltkontakts, d.h. der erstgenannten Trennstelle, benötigte Energie in irgendeiner Form an Ort und Stelle zur Verfügung. The circuit breaker according to the invention is particularly suitable for remote control insofar as it requires only comparatively small operating forces and remote control is therefore possible with small and cheap electromagnets. Because the concept of reclosing according to the invention also stands for the closing of the actual switching contact, i.e. the first-mentioned separation point, any energy required is available on the spot.
Die Koppelung der dritten Trennstelle mit der erstgenannten Trennstelle wird man unmittelbar mechanisch gestalten, so dass immer, gleich durch welchen Bewegungsmechanismus, die eine öffnet, wenn die andere schliesst. Im Prinzip kommt es aber nur auf die in der vorstehenden Erfindungsdefinition angegebenen Betätigungen an. The coupling of the third separation point with the first separation point will be designed mechanically, so that, regardless of the movement mechanism, one opens when the other closes. In principle, however, it only depends on the actuations specified in the above definition of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims and in the following description of exemplary embodiments which are illustrated in the drawings.
Fig. 1 zeigt die Anordnung eines erfindungsgemässen Schutzschalters in einem Stromverteilungssystem. Fig. 1 shows the arrangement of a circuit breaker according to the invention in a power distribution system.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des Schutzschalters. Fig. 2 shows a circuit diagram of the circuit breaker.
Fig. 3 zeigt eine mechanische Konkretisierung des Schutzschalters. Fig. 3 shows a mechanical specification of the circuit breaker.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Schutzschalters. Fig. 4 shows a circuit diagram of a further circuit breaker.
Fig. 5 zeigt ein Schaltbild eines dritten Schutzschalters. Fig. 5 shows a circuit diagram of a third circuit breaker.
Fig. 6 zeigt in Anlehnung an Fig. 3 eine andere mechanische Konkretisierung eines Teils des Schutzschalters nach Fig. 2. 6 shows another mechanical specification of part of the circuit breaker according to FIG. 2 based on FIG. 3.
Der erfindungsgemässe Leitungsschutzschalter 1 ist in einem Verteilungssystem jeweils zwischem einem Vorsicherungselement 2, das gleichfalls ein Leitungsschutzschalter ist, und einer Gruppe von nachgeschalteten Leitungsschutzschaltern 3 angeordnet. Bei 4 sind Verbraucher angedeutet. Sowohl zu dem Vorsicherungselement 2 als auch zu den nachgeschalteten Leitungsschutzschaltern 3 soll der Leitungsschutzschalter 3 selektiv sein. The miniature circuit breaker 1 according to the invention is arranged in a distribution system between a pre-fuse element 2, which is also a miniature circuit breaker, and a group of downstream miniature circuit breakers 3. At 4 consumers are indicated. The circuit breaker 3 should be selective both to the back-up fuse element 2 and to the downstream circuit breakers 3.
Durch den Leitungsschutzschalter 1 führt ein Hauptstromweg 5, in dem ein auf Überstrom ansprechender thermischer Auslöser 6, ein auf Kurzschluss ansprechender Magnetmechanismus 7 und eine von dem thermischen Auslöser 6 aus und von dem Magnetmechanismus 7 betätigte Trennstelle 8 angeordnet sind. A main current path 5 leads through the circuit breaker 1, in which a thermal release 6 which responds to overcurrent, a magnetic mechanism 7 which responds to a short circuit and a separation point 8 actuated by the thermal release 6 and by the magnetic mechanism 7 are arranged.
Der Magnetmechanismus 7 und die Trennstelle 8 sind überbrückt durch einen Nebenstromweg 9. In diesem sind ein elektrischer Widerstand 10 von beispielsweise 0,1 bis 5 oder auch bis zu 10 Ohm für Nebenstromstärken von 6-100 A, ein weiterer thermischer Auslöser 11 und eine zweite Trennstelle 12 angeordnet. Hinter den Trennstellen 8 und 12 zweigt ein weiterer Stromweg 13 zum Nulleiter ab. The magnet mechanism 7 and the separation point 8 are bridged by a bypass path 9. In this there are an electrical resistance 10 of, for example, 0.1 to 5 or even up to 10 ohms for bypass currents of 6-100 A, a further thermal release 11 and a second one Separation point 12 arranged. A further current path 13 branches off to the neutral conductor behind the separation points 8 and 12.
Der thermische Auslöser 6 wirkt über ein Schaltschloss 16 auf die zweite Trennstelle 12. Diese ist mechanisch sowie über ein weiteres Schaltschloss 17 mit der Trennstelle 8 derart gekoppelt, dass die Trennstelle 8 unabhängig von der zweiten Trennstelle 12 öffnen und schliessen kann, aber bei Öffnen der zweiten Trennstelle 12 gleichfalls öffnet. Der weitere thermische Auslöser 11 wirkt ebenfalls über das Schaltschloss 16 auf die zweite Trennstelle 12. The thermal release 6 acts on the second separation point 12 via a switch lock 16. This is mechanically coupled to the separation point 8 via a further switch lock 17 in such a way that the separation point 8 can open and close independently of the second separation point 12, but when the second separation point 12 also opens. The further thermal release 11 also acts on the second separation point 12 via the switching lock 16.
Auch der Magnetmechanismus 7 wirkt mechanisch sowie über das weitere Schaltschloss 17 auf die Trennstelle 8. The magnetic mechanism 7 also acts mechanically and via the further switching lock 17 on the separation point 8.
Der weitere Magnetmechanismus 15 wirkt auf die Trennstelle 8 mechanisch. The further magnetic mechanism 15 acts mechanically on the separation point 8.
Die dritte Trennstelle 14 ist mit der Trennstelle 8 mechanisch so gekoppelt, dass die eine öffnet, wenn die andere schliesst. The third separation point 14 is mechanically coupled to the separation point 8 such that one opens when the other closes.
In Fig. 2 sind die betreffenden Wirklinien eingezeichnet. The relevant lines of action are shown in FIG. 2.
In Fig. 3 sind die betreffenden mechanischen Elemente dargestellt. 3 shows the mechanical elements in question.
Wie Fig. 3 erkennen lässt, greifen der Magnetmechanismus 7 und der weitere Magnetmechanismus 15 in verschiedenem Drehsinn an einem bei 18 gelagerten zweiarmigen Hebel 19 an, der an seinem Ende ein mit einem festen Kontaktstück 20 zusammenwirkendes Kontaktstück 21 trägt. As can be seen in FIG. 3, the magnetic mechanism 7 and the further magnetic mechanism 15 engage in different directions of rotation on a two-armed lever 19 mounted at 18, which carries at its end a contact piece 21 which interacts with a fixed contact piece 20.
Die Teile 19 bis 21 stellen die Trennstelle 8 dar. The parts 19 to 21 represent the separation point 8.
Die genannte dritte Trennstelle 14 wird durch ein an einer Blattfeder 40 sitzendes Kontaktstück 22 und durch ein an einer Blattfeder 23 sitzendes Kontaktstück 24 gebildet. The third separation point 14 is formed by a contact piece 22 seated on a leaf spring 40 and by a contact piece 24 seated on a leaf spring 23.
Die räumliche Anordnung ist so getroffen, dass in der in Fig. 3 gezeigten Berührungsstellung der Kontaktstücke 20 und 21, d.h. in Schliessstellung der Trennstelle 8, die Kontaktstücke 22 und 24 in Abstand voneinander, d.h. die genannte dritte Trennstelle 14 in Öffnungsstellung, gehalten sind bzw. ist und dass in der Öffnungsstellung der Trennstelle 8 das Ende des Hebels 19 die Kontaktstücke 22 und 24 unter Auslenkung zuerst der Blattfeder 23 und dann auch der Blattfeder 40 aneinander-drückt und damit die dritte Trennstelle 14 geschlossen ist. The spatial arrangement is such that in the contact position of the contact pieces 20 and 21 shown in FIG. in the closed position of the separation point 8, the contact pieces 22 and 24 at a distance from one another, i.e. the said third separation point 14 are held in the open position and that in the open position of the separation point 8 the end of the lever 19 presses the contact pieces 22 and 24 against one another while deflecting the leaf spring 23 and then also the leaf spring 40 and thus the third Separation point 14 is closed.
Durch Anziehen des Magnetmechanismus 7 wird der Hebel 19 im Gegenuhrzeigersinn gedreht und die Trennstelle 8 geöffnet und zugleich die Trennstelle 14 geschlossen. Zieht dann der weitere Magnetmechanismus 15 an, so schwenkt er den Hebel 19 im Uhrzeigersinn zurück und schliesst die Trennstelle 8, wobei die Blattfeder 23 die Trennstelle 14 öffnet. By pulling the magnet mechanism 7, the lever 19 is rotated counterclockwise and the separation point 8 is opened and at the same time the separation point 14 is closed. If the further magnetic mechanism 15 then attracts, it swivels the lever 19 clockwise and closes the separation point 8, the leaf spring 23 opening the separation point 14.
An seinem von dem Kontaktstück 21 abgekehrten Ende greift der zweiarmige Hebel 19 mit einem bei 25 gelagerten, weiteren zweiarmigen Hebel 26 zusammen, der wiederum mit seinem anderen Ende in eine nicht gezeichnete Öse oder dgl. an einer längsverschiebbaren Stange 27 fasst. Die Stange 27 verbindet die Trennstelle 12 mit dem Schaltschloss 17, das sie bei Zug auslöst. At its end facing away from the contact piece 21, the two-armed lever 19 engages with a further two-armed lever 26 mounted at 25, which in turn grips with its other end into an eyelet (not shown) or the like on a longitudinally displaceable rod 27. The rod 27 connects the disconnection point 12 to the switch lock 17, which triggers it when it is pulled.
In gleicher Weise wird durch eine längsverschiebliche Stange 29, jedoch bei Druck, das Schaltschloss 16 von dem thermischen Auslöser 6 wie auch von dem thermischen Auslöser 11 ausgelöst. Die damit bewirkte Öffnung der Trennstelle 12 ist mit der Wirklinie 30 angedeutet. In the same way, the switch lock 16 is triggered by the thermal release 6 as well as by the thermal release 11 by a longitudinally displaceable rod 29, but under pressure. The opening of the separation point 12 caused thereby is indicated by the line of action 30.
In welcher Richtung die beschriebenen mechanischen Verbindungen jeweils wirksam oder unwirksam sind, ist aus der Zeichnung ersichtlich, auch die Wirksamkeit des Zusammengreifens der beiden Hebel 19 und 26 in beiden Richtungen. The direction in which the mechanical connections described are effective or ineffective can be seen from the drawing, and the effectiveness of the engagement of the two levers 19 and 26 in both directions.
Mit dem Pfeil 31 ist schliesslich die Betätigung des Schaltschlosses 16 durch eine integrierte Handtaste angedeutet. Finally, arrow 31 indicates the actuation of the switching lock 16 by an integrated hand button.
Der normale Stromfluss geht bei geschlossener Trennstelle 8 über den Hauptstromweg 5. Der gleichzeitige Stromfluss über den Nebenstromweg 9, in dem die Trennstelle 12 gleichfalls geschlossen ist, ist wegen des Widerstands 10 unbedeutend. Der The normal current flow is via the main current path 5 when the separation point 8 is closed. The simultaneous current flow via the secondary flow path 9, in which the separation point 12 is also closed, is insignificant because of the resistor 10. The
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weitere Stromweg 13 ist durch die, geöffnete, Trennstelle 14 unterbrochen. further current path 13 is interrupted by the, opened, separation point 14.
Tritt ein Kurzschluss auf, zieht der Magnetmechanismus 7 an und bewegt den Hebel 19 im Sinne der Öffnung der Trennstelle 8. Der dabei über den Hebel 26 ausgeübte Zug an der Stange 27 löst zugleich das Schaltschloss 17 aus, das die Öffnung der Trennstelle 8 unterstützt und beschleunigt. Der durch die Trennstelle der Kontaktstücke 20 und 21 entstehende Funke wird in eine Löschkammer 32 üblicher Bauart geleitet und darin gelöscht. If there is a short circuit, the magnetic mechanism 7 pulls in and moves the lever 19 in the direction of the opening of the separation point 8. The pull on the rod 27 exerted by the lever 26 also triggers the switching lock 17 which supports the opening of the separation point 8 and accelerates. The spark generated by the separation point of the contact pieces 20 and 21 is conducted into an extinguishing chamber 32 of a conventional type and is extinguished therein.
Der Hauptstromweg 5 ist damit sofort unterbrochen. The main flow path 5 is thus immediately interrupted.
Über den Nebenstromweg 9 fliesst nur ein erheblich verminderter Strom weiter. Only a significantly reduced current continues to flow via the secondary flow path 9.
Liegt der Kurzschluss im Leitungsabschnitt zwischen dem Leitungsschutzschalter 1 und einem der nachgeschalteten Leitungsschutzschalter 3, so betätigt nach einer bestimmten Zeitspanne, auf die er ausgelegt ist, der thermische Auslöser 11 über die Stange 29 das Schaltschloss 16 und öffnet damit auch die Trennstelle 12. Die Unterbrechung durch den Leitungsschutzschalter 1 ist nun vollständig und endgültig. If the short circuit lies in the line section between the line circuit breaker 1 and one of the downstream line circuit breakers 3, after a certain period of time for which it is designed, the thermal release 11 actuates the switch 16 via the rod 29 and thus also opens the disconnection point 12. The interruption by the circuit breaker 1 is now complete and final.
Liegt der Kurzschluss hinter einem der nachgeschalteten Leitungsschutzschalter 3, so spricht dieser in der Regel etwa gleichzeitig mit dem Magnetmechanismus 7, auf jeden Fall aber noch lange vor dem thermischen Auslöser 11 an und trennt die Kurzschlussstelle ab. Damit steigt die Spannung am Eingang des weiteren Stromweges 13. In dem Stromweg 13, dessen Trennstelle 14 beim Öffnen der Trennstelle 8, wie oben beschrieben, geschlossen worden ist, fliesst nun ein Strom solcher Stärke, If the short circuit lies behind one of the downstream circuit breakers 3, this usually speaks to the magnetic mechanism 7 at about the same time, but in any case long before the thermal release 11 and disconnects the short circuit point. The voltage at the input of the further current path 13 thus rises. A current of such magnitude now flows in the current path 13, the separation point 14 of which was closed when the separation point 8 was opened, as described above.
dass der Magnetmechanismus 15 anspricht und über den Hebel 19 die Trennstelle 8 wieder schliesst und die Trennstelle 14 öffnet. Letzteres geschieht erst im letzten Abschnitt der Bewegung des Hebelendes, nämlich dann, wenn die Blattfeder 40 in ihre Normalstellung zurückgekehrt ist und bei weiterer Rückbewe-gung der Blattfeder 23 die Kontaktstücke 23 und 24 sich trennen. Der Magnetmechanismus 15 erhält damit verhältnismässig lange, also verhältnismässig viel Energie. that the magnetic mechanism 15 responds and the separation point 8 closes again via the lever 19 and the separation point 14 opens. The latter only occurs in the last section of the movement of the lever end, namely when the leaf spring 40 has returned to its normal position and when the leaf spring 23 is moved back further, the contact pieces 23 and 24 separate. The magnet mechanism 15 thus receives a relatively long, that is to say a relatively large amount of energy.
Damit ist der Normalzustand des Leitungsschutzschalters 1 wiederhergestellt. Alle anderen nachgeschalteten Verbraucher 4 als derjenige, in dessen Zweig sich der Kurzschluss befindet, haben weiterhin Spannung. The normal state of the circuit breaker 1 is thus restored. All downstream consumers 4 other than the one in whose branch the short circuit is located still have voltage.
Tritt der Überstromfall ein, so schaltet, wenn die Ursache hinter einem der nachgeschalteten Leitungsschutzschalter 3 liegt, von vornherein dieser vor dem Leitungsschutzschalter 1 ab. Die auf den Überstrom ansprechenden thermischen Auslöser in den Leitungsschutzschaltern 1 und 3 können ohne weiteres ausreichend genau mit solch unterschiedlicher Ansprechzeit gewählt werden, dass sie selektiv zueinander sind. If the overcurrent occurs, if the cause lies behind one of the downstream circuit breakers 3, this switches off in front of the circuit breaker 1 from the outset. The thermal triggers in the circuit breakers 1 and 3 which respond to the overcurrent can easily be selected with sufficient accuracy and with such a different response time that they are selective to one another.
Liegt die Ursache des Überstroms in der Leitung zwischen den Leitungsschutzschaltern 1 und 3, so spricht in dem Leitungsschutzschalter 1 der thermische Auslöser 6 an. Er löst über die Stange 29 das Schaltschloss 16 aus. Dieses öffnet die Trennstelle 12, die ihrerseits über die Stange 27 erstens aus dem weiteren Weg über den Hebel 26 und zweitens auf dem weiteren Weg über das Schaltschloss 17 den Hebel 19 bewegt und die Trennstelle 8 öffnet. Auch in diesem Fall ist die Unterbrechung durch den Leitungsschutzschalter 1 vollständig und endgültig. If the cause of the overcurrent in the line lies between the line circuit breakers 1 and 3, the thermal release 6 responds in the line circuit breaker 1. It triggers the key switch 16 via the rod 29. This opens the separation point 12, which in turn moves the lever 19 via the rod 27 firstly from the further path via the lever 26 and secondly on the further path via the switch lock 17 and opens the separation point 8. In this case too, the interruption by the circuit breaker 1 is complete and final.
Gleichermassen kann dies durch Betätigen der Handtaste 31 erfolgen. Das Wiedereinschalten des Leitungsschutzschalters 1 von Hand vollzieht sich in der Weise, dass über das Schaltschloss 16 die Trennstelle 12 geschlossen wird und darauf der Magnetmechanismus 15 in dem weiteren Strom weg 13 anspricht und, wie oben bereits beschrieben, die Trennstelle 14 öffnet und die Trennstelle 8 im Hauptstromweg 5 schliesst. This can also be done by pressing the manual button 31. The circuit breaker 1 is switched on again by hand in such a way that the disconnection point 12 is closed via the switching lock 16 and the magnetic mechanism 15 responds in the further current path 13 and, as already described above, the disconnection point 14 opens and the separation point 8 in main flow path 5 closes.
Bei dem Schutzschalter nach Fig. 4, in der gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 3 tragen, ist die genannte weitere Trennstelle 12 ein Doppelkontakt mit einem Mittenabgriff, an dem der genannte weitere Stromweg 13 angeschlossen ist. Der elektrische Widerstand 10 ist aufgeteilt; er sitzt je etwa zur Hälfte als Teilwiderstand 34 bzw. 35 auf der einen und auf der anderen Seite des Doppelkontakts. In dieser Abwandlung ist der Schutzschalter unabhängig von der Anschlussrichtung. Die genannte weitere Trennstelle liegt auf beiden Seiten der Abzweigung, die Abzweigung also immer hinter der Trennung von dem weiter unter Spannung stehenden Leitungsteil. Durch die Aufteilung des Widerstands in die Teilwiderstände 34 und 35 ist dem weiteren schnelleren Magnetmechanismus 15 in beiden Anschlussrichtungen ein Widerstand vorgeschaltet. 4, in which the same parts have the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3, said further isolating point 12 is a double contact with a center tap to which said further current path 13 is connected. The electrical resistor 10 is divided; it sits about half each as a partial resistor 34 or 35 on one side and on the other side of the double contact. In this modification, the circuit breaker is independent of the connection direction. The further separation point mentioned is on both sides of the branch, the branch always behind the separation from the line part that is still live. By dividing the resistor into the partial resistors 34 and 35, a resistor is connected upstream of the further faster magnetic mechanism 15 in both connection directions.
Der Schutzschalter nach Fig. 5, in der wiederum gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 4 tragen, weist statt der beiden thermischen Auslöser 6 und 11 einen deren beider Funktionen erfüllenden thermischen Auslöser 36 im Nebenstromkreis auf. Zwischen diesem und dem Widerstand 10 ist der Nebenstromkreis mit der hier als Doppelkontakt ausgebildeten Trennstelle 8 verbunden. Bei dieser Lösung kann der Auslöser 36 empfindlicher gewählt werden. 5, in which again the same parts have the same reference numerals as in FIGS. 1 to 4, has instead of the two thermal releases 6 and 11 a thermal release 36 fulfilling both of their functions in the secondary circuit. Between this and the resistor 10, the secondary circuit is connected to the isolating point 8, which is designed here as a double contact. In this solution, the trigger 36 can be chosen more sensitive.
Fig. 6 zeigt eine mechanische Koppelung derart, dass die dritte Trennstelle 14 zusammen mit der zweiten Trennstelle 12 öffnet. 6 shows a mechanical coupling such that the third separation point 14 opens together with the second separation point 12.
Die Anordnung der Trennstelle 8 und der dritten Trennstelle The arrangement of the separation point 8 and the third separation point
14 ist ungefähr wie in Fig. 3, doch sind diese beiden Trennstellen hier durch eine Stange 37 gekoppelt und die zweite Trennstelle ist dazwischen verlegt und gleichfalls mit der dritten durch eine Stange gekoppelt, die mit 38 bezeichnet ist. Die Trennstelle 8 und die zweite Trennstelle 12 öffnen und schliessen, unabhängig voneinander, jeweils wechselseitig mit der dritten Trennstelle 14. 14 is approximately as in FIG. 3, but these two separation points are here coupled by a rod 37 and the second separation point is laid between them and is likewise coupled to the third by a rod which is designated by 38. The separation point 8 and the second separation point 12 open and close, mutually independently, in each case alternately with the third separation point 14.
Die Anordnung hat den Vorteil, dass eine im Fehlerfalle etwa hinter dem Schutzschalter auf dessen Hauptstromweg 5 gelangende Spannung keinen Stromfluss auf dem genannten weiteren Stromweg 13 hervorrufen und damit nicht zur Schädigung des weiteren Magnetmechanismus 15 oder gar zum Wiedereinschalten des Schutzschalters führen kann. The arrangement has the advantage that, in the event of a fault, a voltage reaching behind the circuit breaker on its main current path 5, for example, does not cause any current to flow on said further current path 13 and thus cannot damage the further magnetic mechanism 15 or even switch the circuit breaker on again.
Die gleiche Sicherheit liefert übrigens die Ausgestaltung nach Fig. 4. The configuration according to FIG. 4 also provides the same security.
Es wäre jedoch grundsätzlich auch möglich, den genannten weiteren Stromweg 13 mit dem weiteren Magnetmechanismus In principle, however, it would also be possible to use the further current path 13 with the further magnetic mechanism
15 oder einem anderen schnellen Bewegungsmechanismus ständig angeschlossen zu lassen und auf die dritte Trennstelle 14 zu verzichten. Der bei Kurzschluss eintretende Spannungsabfall am Eingang des weiteren Stromweges 13 schwächt dann die Schliesskraft des Magnetmechanismus 15 und ermöglicht damit das Öffnen der erstgenannten Trennstelle. 15 or another fast movement mechanism to be constantly connected and to dispense with the third separation point 14. The voltage drop occurring at the input of the further current path 13 in the event of a short circuit then weakens the closing force of the magnet mechanism 15 and thus enables the opening of the first-mentioned separation point.
Bei dieser Lösung wäre allerdings ein dauernder Verluststrom in Kauf zu nehmen. With this solution, however, a permanent leakage current would have to be accepted.
Damit sich seine Ansprechschwelle bei Temperaturveränderungen nicht verschiebt, kann der weitere Magnetmechanismus 15 temperaturkompensiert sein, etwa durch einen mit einer (Kupfer-)Wicklung in Reihe geschalteten NTC-Widerstand. So that its response threshold does not shift when the temperature changes, the further magnetic mechanism 15 can be temperature-compensated, for example by an NTC resistor connected in series with a (copper) winding.
Zum Widerstand 10 sei schliesslich noch bemerkt, dass er, wenn dem Schutzschalter Schmelzsicherungen nachgeschaltet sein sollen, ein genügend grosses Volumen aufweisen muss, um den Sicherungen das Durchschmelzen in einer bestimmten geeigneten Zeitspanne zu ermöglichen und die Selektivität zu gewährleisten. Finally, with regard to resistor 10, it should also be noted that if the circuit breaker is to be connected downstream of fuses, it must have a sufficiently large volume to enable the fuses to melt through in a certain suitable time period and to ensure selectivity.
Der Schutzschalter nach der Erfindung ist für alle Anwendungsbereiche vorteilhaft, gleich ob Wohnungsbau oder Industrie, Leitungs- oder Geräteschutz, Niederspannung oder höhere Spannungen und/oder Stromstärken. The circuit breaker according to the invention is advantageous for all areas of application, whether residential construction or industry, line or device protection, low voltage or higher voltages and / or currents.
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3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings
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