CH670727A5

CH670727A5 -

Info

Publication number: CH670727A5
Application number: CH330786A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Sellner
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1989-06-30
Also published as: ATA224386A; DE3531051C2; DE3531051A1; DE8524828U1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromauslöser gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a residual current release according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Sperrmagnet ist ein spezieller Typ von Haltemagneten, bei denen die von dem Permanentmagneten erzeugte Anzugskraft auf den Anker dadurch geschwächt wird, dass bei Auftreten eines Fehlerstromes das Magnetjoch in seinen Sättigungsbereich gebracht wird, wodurch der magnetische Widerstand so hoch wird, dass die magnetische Übertragung der Magnetkraft des Permanentmagneten gesperrt wird. Im Joch, das im allgemeinen geschlossen sein muss, wird durch zunehmende Induktionssteigerung die Permeabilität aufgrund der Sättigung soweit verkleinert bzw. der magnetische Widerstand vergrössert, dass der Anker infolge der Federkraft abfällt. Such a blocking magnet is a special type of holding magnet, in which the attraction force generated by the permanent magnet on the armature is weakened in that when a fault current occurs, the magnet yoke is brought into its saturation range, as a result of which the magnetic resistance becomes so high that the magnetic transmission the magnetic force of the permanent magnet is blocked. In the yoke, which generally has to be closed, the increasing induction increases the permeability due to the saturation or increases the magnetic resistance so that the armature drops due to the spring force.

Derartige Sperrmagnetauslöser sind in relativ grosser Anzahl bekanntgeworden, siehe AT-PS 337 812, 361 571 oder 1 282 182. Bei allen diesen Sperrmagnetauslösern besteht das Joch aus zwei nebeneinanderliegenden Jochblechen, die ein Fenster aufweisen, durch das hindurch die Spule gewickelt ist. Das Einbringen der Spule ist sehr schwierig, da die Spule mittels Durchschieben des Drahtes durch die Blechöffnungen gewickelt werden musste. Dies ist aufwendig, kompliziert und bei dünnen Drähten auch störanfällig. Such locking magnet triggers have become known in relatively large numbers, see AT-PS 337 812, 361 571 or 1 282 182. In all these locking magnet triggers, the yoke consists of two adjacent yoke plates, which have a window through which the coil is wound. It is very difficult to insert the coil because the coil had to be wound through the sheet metal openings by pushing the wire through it. This is complex, complicated and also prone to failure with thin wires.

Die Aufbringung der Spule wird dadurch in gewissem Masse erleichtert, dass die Spulendrähte auf einen Spulenkörper aufgebracht werden können, der leer in die Öffnung bzw. das Fenster eingesetzt wird, so dass nur noch der Spulenkörper verdreht werden muss. Dennoch ist der Fertigungsaufwand relativ gross, weil die Spule am Auslöser selbst zu wickeln ist. To a certain extent, the application of the coil is facilitated in that the coil wires can be applied to a coil former that is inserted empty into the opening or the window, so that only the coil former has to be rotated. Nevertheless, the manufacturing effort is relatively large because the coil has to be wound on the release itself.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Fehlerstromauslöser nach dem Sperrmagnetprinzip zu schaffen, bei dem die Spule ohne Durchschieben des Drahtes ausserhalb der Bleche gewickelt werden kann. The object of the invention is to provide a residual current release according to the blocking magnet principle, in which the coil can be wound outside the sheets without pushing the wire through.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Auch bei diesem Auslöser wird in jeder der beiden Stromrichtungen durch die Spule eine Schwächung der Summe der Magnetflüsse zum Anker hin bewirkt, so dass sich der erfin- With this release, too, the coil weakens the sum of the magnetic fluxes towards the armature in each of the two current directions, so that the invented

dungsgemässe Auslöser besonders als Auslöser für Pulsstrom-Gleichfehlerstrom eignet. Es wird nämlich in jeder Stromrichtung der Spule in einem Steg eine Schwächung des Magnetflusses und in einem anderen Steg des anderen Jochbleches eine durch Sättigung gebremste Verstärkung erfolgen. Wie auch bei den bekannten Sperrmagnetauslösern wird durch Verminderung der Summe der Magnetflüsse die Haltekraft bis zum Abreissen des Ankers verringert. triggers according to the invention are particularly suitable as triggers for pulse current direct fault current. This is because there will be a weakening of the magnetic flux in one web in each current direction of the coil and a reinforcement braked by saturation in another web of the other yoke plate. As with the known blocking magnet triggers, the holding force until the armature breaks off is reduced by reducing the sum of the magnetic fluxes.

Ein Magnetauslöser für Schutzschalter, bei dem das Joch aus zwei nebeneinanderliegenden Jochblechen gebildet ist und insgesamt eine U-form aufweist, ist aus der DE-OS 15 13 564 bekanntgeworden. Auf die Schenkelenden sind zwei Spulen aufgeschoben, von denen die eine als Fehlerstromspule und die andere als Fehlerspannungspule benutzt wird. Der Magnetanker liegt mit einem Ende an der einen Polfläche des einen Schenkels des ersten Bleches und mit seinem anderen Ende an der anderen gegenüberliegenden Polfläche des zweiten Jochbleches des zweiten Schenkels quasi kreuzförmig an. Dieser bekannte Auslöser ist ein sogenannter echter Haltemagnetauslöser, der nach dem «Differenzial-System» arbeitet (siehe DE-OS 15 13 564, Seite 2, 2. Abs.). Als Sperrmagnetauslöser kann dieser bekannte Auslöser nicht verwendet werden. A magnetic release for circuit breakers, in which the yoke is formed from two adjacent yoke sheets and has a U-shape overall, has become known from DE-OS 15 13 564. Two coils are pushed onto the leg ends, one of which is used as a fault current coil and the other as a fault voltage coil. The magnet armature rests with one end on the one pole face of the one leg of the first sheet and at its other end on the other opposite pole face of the second yoke sheet of the second leg, so to speak, in a cross shape. This known trigger is a so-called real magnetic release that works according to the “differential system” (see DE-OS 15 13 564, page 2, 2nd paragraph). This known release cannot be used as a blocking magnet release.

Anhand der Zeichnung in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. The invention and further advantageous refinements and improvements of the invention are to be explained and described in more detail with reference to the drawing in which an exemplary embodiment of the invention is shown.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäs-sen Sperrmagnetauslösers, 1 is a perspective view of a blocking magnet release according to the invention,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Sperrmagnetauslösers mit aufgewickelter Spule und eingezeichneten Magnetflusslinien, 2 is a perspective view of the blocking magnet release with a wound coil and drawn magnetic flux lines,

Fig. 3 und 4 zwei schematische Darstellungen eines elektromagnetischen Ersatzbildes der Spulen gemäss der Figuren 1 und 2 und 3 and 4 show two schematic representations of an electromagnetic equivalent image of the coils according to FIGS. 1 and 2 and

Fig. 5 und 6 je eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf eine realisierte Ausgestaltung des Magnetauslösers. 5 and 6 each show a side view and a top view of a realized design of the magnetic release.

Es sei jetzt Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2. In der Figur 1 ist ein erfindungsgemässer Sperrmagnetauslöser ohne Spule dargestellt. Dieser Sperrmagnetauslöser wird gebildet durch zwei U-förmige, nebeneinanderliegende Joche 10 und 11, die voneinander mittels einer Isolierzwischenschicht 12 getrennt sind. Die beiden Jochbleche 10 und 11 sind U-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln 13, 14 bzw. 15, 16 und je einem die beiden Schenkel miteinander verbindenden Steg 17 und 18. Die freien, Schenkelenden 13, 14 bzw. 15, 16 bilden Polflächen, auf denen ein Klappanker 19 aufgebracht bzw. aufgelegt ist. Der Klappanker besitzt an seiner oberen Seite einen Fortsatz 20, in dem eine Bohrung 21 vorgesehen ist, in dem eine Ankerzugfeder 22 eingehängt ist. Das andere Ende der Ankerzugfeder 22 ist an einem ortsfesten Haken 23 eingehängt. An der Aussensei-te eines Schenkelpaares 14 und 16 ist ein Permanentmagnet 24 befestigt. Reference is now made to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a blocking magnet release according to the invention without a coil. This blocking magnet release is formed by two U-shaped, adjacent yokes 10 and 11, which are separated from one another by means of an intermediate insulating layer 12. The two yoke sheets 10 and 11 are U-shaped with two legs 13, 14 and 15, 16 and one web 17 and 18 connecting the two legs to one another. The free leg ends 13, 14 and 15, 16 form pole faces, on which a hinged anchor 19 is applied or placed. The hinged anchor has on its upper side an extension 20, in which a bore 21 is provided, in which an anchor tension spring 22 is suspended. The other end of the anchor tension spring 22 is hooked onto a fixed hook 23. A permanent magnet 24 is attached to the outside of a pair of legs 14 and 16.

Von dem Permanentmagnet aus verlaufen Magnetflusslinien 25 durch den Steg 17, den Schenkel 12 hin zum Anker, der die Magnetflusslinien 25 in den Schenkel 15 des benachbarten Jochbleches 11 leitet. Von dort verlaufen die Magnetflusslinien 25 in den anderen Schenkel 16 des Jochbleches 11 und von dort in den Permanentmagneten 24, wobei zusätzlich ein Magnet-fluss 26 von dem Schenkel 14 über den Anker 19 in den gegenüberliegenden Schenkel 16 verläuft. Magnetic flux lines 25 run from the permanent magnet through the web 17, the leg 12 to the armature, which guides the magnetic flux lines 25 into the leg 15 of the adjacent yoke plate 11. From there, the magnetic flux lines 25 run into the other leg 16 of the yoke plate 11 and from there into the permanent magnet 24, a magnetic flux 26 also running from the leg 14 via the armature 19 into the opposite leg 16.

Um die beiden Schenkel 13 und 15 gemeinsam umschlies-send ist eine Spule 27 herumgewickelt, durch die ein Strom I fliesst. Dieser Strom bewirkt einen Magnetfluss gemäss den Magnetflusslinien 28 bzw. 29 in den beiden Jochblechen und über den Anker zurück zu den beiden Schenkeln 13 und 15. Der Magnetfluss 28 reduziert den Magnetfluss 25 im Jochblech 10, wogegen der Magnetfluss 29 sich zu dem Magnetfluss 25 im A coil 27 is wound around the two legs 13 and 15 together, through which a current I flows. This current causes a magnetic flux according to the magnetic flux lines 28 and 29 in the two yoke plates and via the armature back to the two legs 13 and 15. The magnetic flux 28 reduces the magnetic flux 25 in the yoke plate 10, whereas the magnetic flux 29 becomes the magnetic flux 25 im

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15 15

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Jochblech 11 hinzuaddiert, so dass der Magnetfluss in dem Jochblech 11 zu einer Sättigung des Magnetjochbleches führt, wodurch der gesamte Magnetfluss im System soweit reduziert wird, dass die Klappankerfeder 22 den Anker 19 von den Polflächen abzieht. Added yoke plate 11 so that the magnetic flux in yoke plate 11 leads to saturation of the magnetic yoke plate, whereby the total magnetic flux in the system is reduced to such an extent that the hinged armature spring 22 pulls the armature 19 away from the pole faces.

Die Wirkungsweise der Anordnungen gemäss den Figuren 1 und 2 ist ersichtlich aus den Figuren 3 und 4, in denen jeweils das Ersatzschaltbild des Systems gemäss Fig. 2 dargestellt ist. The mode of operation of the arrangements according to FIGS. 1 and 2 can be seen from FIGS. 3 and 4, in each of which the equivalent circuit diagram of the system according to FIG. 2 is shown.

Die einzelnen Komponenten des Ersatzschaltbildes gemäss Figuren 3 und 4 sind die folgenden: The individual components of the equivalent circuit diagram according to FIGS. 3 and 4 are the following:

D = Permanentmagnet 24 D = permanent magnet 24

Rn = Nebenfluss (Luftspalt bzw. magnetische Isolation 12 zwischen den Jochblechen Rj = Magnetwiderstände in den Jochblechen Rl = Magnetwiderstände von Luftspalten Ra = Magnetwiderstände am Anker Sp = Spule Rn = tributary (air gap or magnetic insulation 12 between the yoke sheets Rj = magnet resistances in the yoke sheets Rl = magnet resistances from air gaps Ra = magnet resistances at the armature Sp = coil

Parallel zu dem Dauermagnet D befindet sich der Luftspalt des Nebenflusses Rn. An dem Verbindungspunkt zwischen dem einen Bein von RN schliessen sich die als zwei voneinander getrennt gezeichnete Magnetwiderstände in den Jochblechen Rj an; in Reihe damit liegt die Spule Sp und der Luftspaltwiderstand Rl zwischen dem Schenkel 15 und dem Magnetanker sowie der Magnetwiderstand am Anker Ra im Bereich des einen Schenkels 15 des Joches 11. Parallel zu dem einen Magnetwiderstand Rj, der Spule, dem Luftspalt Rl2 und dem Magnetwiderstand am Anker liegt eine Reihenschaltung zwischen dem Magnetwiderstand Ram, dem Magnetwiderstand am Anker Ra im Bereich des anderen Schenkels 16 sowie ein Luftspaltwiderstand RL4, der an der Polfläche zwischen dem Schenkel 16 und dem Magnetanker 19 auftritt. An dem Verbindungspunkt zwischen dem Magnetwiderstand Ra im Bereich des Schenkels 15 und dem Magnetwiderstand Ram schliessen sich der Magnetwiderstand Ra des Magnetankers 19 in dem Bereich des Schenkels 13, daran in Reihe damit der Luftspaltwiderstand RLi zwischen dem Schenkelende des Schenkels 13 und dem Magnetanker, die Spulenwicklung Sp und der eine Teil des Magnetwiderstandes Rj des Jochbleches 10 an. In Reihe zu diesem (linken) Teilwiderstand Rj schliesst sich der weitere Teil widerstand Rj an, der an den gemeinsamen Verbindungspunkt des Nebenschlusses Rn mit dem Dauermagneten D anschliesst. Zwischen den beiden The air gap of the secondary flow Rn is parallel to the permanent magnet D. At the connection point between the one leg of RN, the magnetic resistors drawn as two separate elements in the yoke plates Rj are connected; in series therewith lies the coil Sp and the air gap resistance R1 between the leg 15 and the magnet armature, and the magnet resistance at the armature Ra in the region of the one leg 15 of the yoke 11. In parallel with the one magnet resistance Rj, the coil, the air gap R112 and the magnetoresistance on the armature there is a series connection between the magnetic resistance Ram, the magnetic resistance on the armature Ra in the region of the other leg 16 and an air gap resistance RL4 which occurs on the pole face between the leg 16 and the magnet armature 19. At the connection point between the magnetic resistance Ra in the area of the leg 15 and the magnetic resistance Ram, the magnetic resistance Ra of the magnet armature 19 in the area of the leg 13 closes, in series therewith the air gap resistance RLi between the leg end of the leg 13 and the magnet armature, the coil winding Sp and a part of the magnetic resistance Rj of the yoke plate 10. In series with this (left) partial resistor Rj is the other part of the resistor Rj, which connects to the common connection point of the shunt Rn with the permanent magnet D. Between the two

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Widerständen Rj des Jochbleches 16 schliesst sich eine Reihenschaltung des Luftspaltes zwischen dem Schenkel 14 und dem Magnetanker 19 und dem entsprechenden Bereich des Magnetankers Ra an. Das andere Bein dieser Reihenschaltung ist zwischen Ram und dem anderen Magnetwiderstand am Anker Ra angeschlossen. Resistors Rj of the yoke plate 16 are followed by a series connection of the air gap between the leg 14 and the magnet armature 19 and the corresponding area of the magnet armature Ra. The other leg of this series connection is connected between the ram and the other magnetic resistor on the armature Ra.

Im stromlosen Zustand, also im Haltezustand und unter Annahme symmetrischer Magnetwiderstände erfolgt eine Dreiteilung des Gleichflusses über die drei Zweige und über den Magnetwiderstand Ram geht kein nennenswerter Magnetfluss. Hiernach gilt: In the de-energized state, i.e. in the holding state and assuming symmetrical magnet resistances, the direct flow is divided into three by the three branches and there is no significant magnetic flux via the magnet resistor Ram. The following applies:

E 3>a = 2 <J>A E 3> a = 2 <J> A

Wenn in der Spule Sp ein Strom fliesst, erhält man Durchflutungen ©i, ©2 (siehe Fig. 4), wodurch der Magnetfluss über Rli stark vermindert, über RL2 aber nur wenig erhöht wird, da im letzteren der Sättigungseffekt eintritt. If a current flows in the coil Sp, floodings © i, © 2 (see FIG. 4) are obtained, as a result of which the magnetic flux is greatly reduced via Rli, but only slightly increased via RL2, since the saturation effect occurs in the latter.

Die Differenz wird über den Widerstand Ram ausgeglichen; die Summe aller Magnetflüsse an der Ankerfläche jedoch wird kleiner, so dass es zur Haltekraftverringerung bzw. zum Abreis-sen des Ankers unter der Wirkung der Federkraft kommt. The difference is compensated for by the Ram resistance; however, the sum of all magnetic fluxes on the armature surface becomes smaller, so that the holding force is reduced or the armature tears away under the action of the spring force.

Die Formel hierfür lautet: The formula for this is:

A <S2 < A <£>i A <S2 <A <£> i

E ®A = ®A + A <E>2 + <f>A - A < 2 3>A E ®A = ®A + A <E> 2 + <f> A - A <2 3> A

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Seitenansicht und eine Aufsicht einer konkreten Ausgestaltung eines Haltemagnet- bzw. Sperrmagnetauslösers. FIGS. 5 and 6 show a side view and a top view of a specific embodiment of a holding magnet or blocking magnet release.

Die Spule 27 ist auf einen Spulenkörper 30 aufgewickelt, der über den Schenkel 31 aufgesteckt ist, der aus den beiden Jochschenkeln 15 und 13 gebildet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Permanentmagnet mittels eines hutprofilartigen Haltebleches 32 befestigt und die gesamte Anordnung ist in ein Kunststoffgehäuse 33 eingebaut, aus dem nach oben heraus ein Betätigungsstössel 34 herausragt, der mit einem nicht näher dargestellten Schaltschloss in Verbindung steht. An den beiden Schmalseitenflächen des Gehäuses 33 sind Flansche 35 und 36 angeformt, mit denen das Gehäuse 33 mit dem Magnetauslöser in ein Schaltgerät eingebaut werden kann. The coil 27 is wound on a bobbin 30, which is attached over the leg 31, which is formed from the two yoke legs 15 and 13. On the opposite side, the permanent magnet is fastened by means of a hat-profile-like holding plate 32 and the entire arrangement is built into a plastic housing 33, from which an actuating plunger 34 protrudes upwards, which is connected to a switching lock (not shown). Flanges 35 and 36 are formed on the two narrow side surfaces of the housing 33, with which the housing 33 with the magnetic release can be installed in a switching device.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

V V

3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

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1. residual current release according to the blocking magnet principle, with a yoke formed from two yoke sheets (10, 11) with at least one pole face on each yoke sheet (10, 11), with a permanent magnet (24) covering both yoke sheets (10, 11) with a magnet armature (19) which, due to the magnetic flux generated by the permanent magnet (24), is pulled against the yoke plates against the force of a spring (22) against the pole faces of the two yoke plates, and with a coil (27) which, when a current flows through them (I) the magnetic fluxes generated by the permanent magnet in the yoke plates are influenced in such a way that the pulling force on the armature is reduced so that the magnet armature is torn from the pole faces by the spring, characterized in that the two yoke plates (10, 11) U -shaped and arranged side by side forming a U-shaped yoke and that the coil (27) around one leg of the U-shaped yoke - two adjacent legs of the two Joc surrounding sheets - is wrapped around.

2. Fault current release according to claim 1, characterized in that the magnet armature covers the two leg ends of the U-shaped yoke from both yoke plates.

2nd

PATENT CLAIMS

3. residual current release according to claim 1, characterized in that the permanent magnet is attached to the outer surface of the coil-free leg of the U-yoke, covering both yoke plates.