DD217925A1

DD217925A1 - SWITCHING DEVICE FOR LOW VOLTAGE WITH ALL CIRCUIT BREAKER FUNCTIONS

Info

Publication number: DD217925A1
Application number: DD25542083A
Authority: DD
Inventors: Fritz Beer; Rudolf Rosenkranz; Reinhard Haberkorn; Werner Beck; Eckehard Gebauer
Original assignee: Inst Regelungstechnik
Priority date: 1983-10-05
Filing date: 1983-10-05
Publication date: 1985-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung fuer Niederspannung mit allen Leistungsschalterfunktionen, die aus der Kombination eines Kompaktleistungsschalters mit wahlweise klassischem Ausloeser oder elektronischem Ausloeser und einem hiermit elektrisch in Reihe geschalteten elektrodynamisch und strombegrenzend arbeitenden Block besteht. Ziel der Erfindung ist es, durch wahlweise Zuordnung der Bausteine den technischen und oekonomischen Aufwand zu reduzieren und eine weitestgehende Anpassung an den Einsatzort zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess ist die gesamte Schalteinrichtung in drei einzelnen aufbaufaehigen Isolierstoffgehaeusen untergebracht, wobei der strombegrenzende Block in der Tiefe und der elektronische Ausloeser einschliesslich Stromwandler unterhalb der Schalteinrichtung angeordnet ist. FigurThe invention relates to a switching device for low voltage with all circuit breaker functions, which consists of the combination of a molded case circuit breaker with either classic Ausloeser or electronic Ausloeser and a hereby electrically connected in series electrodynamic and current limiting working block. The aim of the invention is to reduce the technical and oeconomic effort by selectively assigning the blocks and to allow the greatest possible adaptation to the site. According to the invention, the entire switching device is housed in three separate Aufbaufaehigen Isolierstoffgehaeusen, the current-limiting block is arranged in the depth and the electronic Ausloeser including current transformer below the switching device. figure

Description

Erfinder: Berlin, 26.9.1983Inventor: Berlin, 26.9.1983

Dr.-Ing. Fritz Beer (P I39O)Dr.-Ing. Fritz Beer (P I39O)

Rudolf HosenkranzRudolf Hosenkranz

Reinhard HaberkorηReinhard Haberkoreta

Werner BeckWerner Beck

Dipl.-Ing. Fckehard Gebauer .. -.'Dipl.-Ing. Fckehard Gebauer .. -. '

Zustellungsbevorim.:Zustellungsbevorim .:

Institut für RegelungstechnikInstitute of Control Engineering

im Kombinat YEB EAW Berlin-Treptowin the combine YEB EAW Berlin-Treptow

"Friedrich Ebert""Friedrich Ebert"

IO55 Berlin, Storkower Str. 101IO55 Berlin, Storkower Str. 101

- Büro für .Schutzrechte -- Office for. Property Rights -

Schalteinrichtung für Niederspannung mit allen Leistungsschalterfunktionen .Switching device for low voltage with all circuit breaker functions.

, H 01 H 77/10, H 01 H 77/10

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Niederspannung mit allen Leistungsschalterfunktionen, die aus der Kombination eines Kompaktleistungsschalters mit wahlweise klassischem Auslöser (Kurzschluß- und Überlastauslöser) oder^K elektronischem Auslöser und einem hiermit elektrisch in Reihe geschalteten elektrodynamisch und strombegrenzend arbeitenden Block besteht. Eine derartige Schalteinrichtung kann entsprechend dem jeweiligen Einsatzort, dem erforderlichen Schaltvermögen und·der erforderlichen Schutztechnik angepaßt werden.The invention relates to a switching device for low voltage with all circuit breaker functions, consisting of the combination of a molded case circuit breaker with either classic trigger (short-circuit and overload release) or ^K electronic trigger and a hereby electrically connected in series electrodynamic and current limiting working block. Such a switching device can be adjusted according to the respective place of use, the required switching capacity and · the required Schutztec h technology.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen' ' <*Characteristic of the known technical solutions '' <*

Der thermische Schutz von Motoren, Transformatoren und Leitün-' gen erfordert ein Auslöseverhaluen, das dem Quadrat des zu überwachenden Stromes - umgekehrt proportional ist. Der Kuraschlußschutz fordert dagegen eine unyerzögerte bzw. kursverzögerte (Selektivschutz) Auslösung. Neben den bekannten Lösungen auf der Basis von Bimetallen und magnetischen Schnellauslösern werden zur Gewährleistung dieser Schutzfunktionen in zunehmendemThe thermal protection of motors, transformers and conductors requires a tripping ratio which is inversely proportional to the square of the current to be monitored. The Kuraschlußschutz, on the other hand, calls for an un-delayed or course-delayed (selective protection) triggering. In addition to the known solutions based on bimetals and magnetic quick releases are to ensure these protective functions in increasing

Maß elektronische Lösungen herangezogen, weil.damit eine bessere Anpassung auf Grund umfangreicher Einstellmöglichkeiten an die Schutzbedürfnisse der Verbraucher möglich ist»A measure of electronic solutions, because it allows better adaptation due to the extensive adjustment possibilities to the consumer protection needs »

Des weiteren ist bekannt, zur -Erhöhung des Schaltvermögens dem Leistungsschalter sogenannte strombegrenzende Blöcke zuzuordnen. Der Aufbau erfolgt dabei so,, daß der elektronische Auslöser im Schalter und der Block unter, über oder in der Tiefe dem · Kompaktleistungsschaiter angeordnet ist (DE-AS 23/60 4-39; DS-AS 25/22 211; EP-IS 00 30 872). - Furthermore, it is known to assign so-called current-limiting blocks to increase the switching capacity of the power switch. The construction takes place in such a way that the electronic release in the switch and the block is arranged below, above or in the depth of the compact power amplifier (DE-AS 23/60 4-39, DS-AS 25/22 211, EP-IS 00 30 872). -

Ziel der ErfindungObject of the invention

j- ₁ j- ₁

Es ist Ziel der Erfindung, eine Schalteinrichtung zu schaffen, die durch wahlweisen Einsatz von Kompaktleistungsschalter mit klassischem oder elektronischem Auslöser und strombegrenzendem ' Block weitestgehende Anpassung an die Erfordernisse von Energieverteilungsanlagen ermöglicht. , _ "It is an object of the invention to provide a switching device that allows by selectively using compact circuit breaker with classic or electronic trigger and current-limiting 'block as far as possible adaptation to the requirements of power distribution systems. , _ "

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einfache Montage eines strombegrenzenden Blocks und eines elektronischen Auslösers .mit Stromwandlern an einem konventioneilen Kompaktleistungsschalter eine Schalteinrichtung für Niederspannung herzustellen, die strombegrenzend schaltet und damit hohes Schaltvermögen besitzt sowie die Schutzfunktionen Überlast-, Kurzschluß- und Selektivschutz umfassend erfüllt. . .The invention has for its object to produce by simple assembly of a current-limiting block and an electronic release .mit current transformers on a conventional molded case circuit breaker switching device for low voltage, which switches current limiting and thus has high switching capacity and the protective functions overload, short-circuit and selective protection met , , ,

Der Aufbau der Schalteinrichtung ist so. vorgesehen, daß die' gesamte Schalteinrichtung in drei einzelnen aufbaufähigen Isolierstoff gehäusen untergebracht ist, wobei in einem Gehäuse der Kompaktleistungsschalter mit oder ohne klassischen Auslöser, in weiteren Gehäusen der elektronische Auslöserbaustein und der strombegrenzende Block angeordnet sind und daß der strombegren- , zende Block in der Tiefe und der elektronische Auslöser mit Stromwandler unterhalb der Schalteinrichtung angeordnet wird. Durch diese Anordnung wird die zu belegende Montagefläche äußerst klein gehalten und somit wird es möglich, die Packungsdichte inThe structure of the switching device is so. provided that the 'entire switching device is housed in three separate housing bodies can be built up, being arranged in a housing of the molded case circuit breaker with or without classic shutter, in other housings of the electronic trigger module and the current-limiting block and that the strombegren-, zende block in the Depth and the electronic release is arranged with current transformer below the switching device. By this arrangement, the mounting surface to be occupied is kept extremely small and thus it becomes possible, the packing density in

Mederspannungsverteilungsanlagen zu. erhöhen. Ein weiterer großer Vorteil besteht in einer vorteilhaft möglichen Anpassung der notwendigen Baugruppen an die verschiedensten Einsatzfälle und einer bemerkenswerten Reduzierung der Lagerkosten-und des Lagerumfanges an Ersatzgeräten auf Grund des Bausteinprinzips, mit dem ein universelles Zusammenstellen der erforderlichen Baugruppen unter Beachtung technischer und ökonomischer Aspekte, Kompaktleistungsschalter mit wahlweise klassischem oder elektronischem Auslöser und strombegrenzendem Block realisierbar ist.Mederspannungsverteilungsanlagen to. increase. Another major advantage is an advantageous possible adaptation of the necessary components to a variety of applications and a remarkable reduction of storage costs and the scope of storage of replacement devices due to the block principle, with a universal assembly of the required modules in consideration of technical and economic aspects, molded case circuit breakers with either classic or electronic trigger and current limiting block is feasible.

Ausführungsbeispielembodiment

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielas der Schalteinrichtung mit Kompaktleistungsschalter, elektronischem Aüslöserbaustein.und strombegrenzendem Block wird dia Erfindung erläutert.Based on the Ausführungsas shown in the drawing of the switching device with molded case circuit breaker, electronic Aüslöserbaustein.und current-limiting block dia invention will be explained.

Dia Schalteinrichtung besteht im wesentlichen aus einem 3-poligen Kompaktleistungsschalter I mit elektronischem Auslöserbaustein II einschließlich Stromwandler 25 und einem 3-poligen strombegrenzend wirkenden Block III.Dia switching device consists essentially of a 3-pole molded case circuit breaker I with electronic trigger module II including current transformer 25 and a 3-pole current limiting acting block III.

Der 3-polige Kompaktleistungsschalter I hat je Pol eine Lichtbogenlöscheinrichtung, bestehend aus einem festen Kontaktarm 2, einem beweglichen Kontaktarm 3 und einer Löschblechkammer 4. Das Isolierstoffgehäuse 5 besitzt geeignete Isolierstofftrennwände , die das Gehäuse· in drei innei'e Kammern .zur Aufnahme der drei Poleinheiten des Kompaktleistungsschalters I unterteilen. Der SchaItmachanismus umfaßt einen Antriebsmechanismus 8 und einen Verriegelungsmechanismus 9· Am oberen Ende das festen Kontaktarmes 2 und am unteren des beweglichen Eontaktarmes 3 sind die oberen Anschlüsse 10 und unteren Anschlüsse 10a angebracht. Der bewegliche Kontaktarm 3 jeder Poleinheit ist an einem Schalthebel 11 befestigt, der an einer den drei Polen gemeinsamen Isoliertraverse 12 starr befestigt ist. In dar Tiefe des 3-poligen Kompaktlaistungsschaiters I ist dar 3-polige strombegrenzende Block III befestigt. Wie am Kompaktleistungsschalter I hat jeder Pol eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit einem festen Kontaktarm 22, einem beweglichenThe 3-pole molded case circuit breaker I has an arc quenching device per pole, consisting of a fixed contact arm 2, a movable contact arm 3 and a quenching chamber 4. The Isolierstoffgehäuse 5 has suitable Isolierstofftrennwände, the housing · in three innei'e chambers. To accommodate the three Divide polar units of the molded case circuit breaker I. The SchaItmachanismus comprises a drive mechanism 8 and a locking mechanism 9 · At the upper end of the fixed contact arm 2 and at the bottom of the movable Eontaktarmes 3, the upper terminals 10 and lower terminals 10 a are mounted. The movable contact arm 3 of each pole unit is fixed to a shift lever 11 which is rigidly secured to a common cross-member 12 which is common to the three poles. In depth of the 3-pole Kompaktlaistungsschaiters I is attached to the 3-pole current limiting block III. As on the molded case circuit breaker I each pole has an arc quenching device with a fixed contact arm 22, a movable

Kontaktarm 23, dia beide in der Geschlossenstellung auf einen großen Teil ihrer Länge parallel und nahe zueinander liegen und' einer löschblechkasmier 24. Das,Isolierstoffgehäuse.25 ist sum Kompaktleistungsschalter I hin offen, die einzelnen Poleinheiten werden ebenfalls durch Isolierstofftrennwände in drei innere Abteile unterteilt, im unteren Ende des festen Eontaktarmes 22 befindet sich der Anschluß 29, an den der elektronische Auslöserbaustein II mit Stromwandler 26 montiert ist. Dieser Auslöserbaustein II mit Wandlern kann bei Einsatz des Kompaktleistungsschal te rs ohne strombegrenzenden Block an den'unteren Anschluß 10a angeschlossen und damit unter den Kompaktleistungsschalter gesetzt werden.Kontaktarm 23, dia both in the closed position to a large part of their length are parallel and close to each other and 'a schechskasmier 24. The, Isolierstoff.25 is Sum molded circuit breaker I open, the individual polar units are also divided by Isolierstofftrennwände in three inner compartments, in the lower end of the fixed Eontaktarmes 22 is the terminal 29, to which the electronic trigger module II is mounted with current transformer 26. When the compact power circuit breaker is used, this tripping module II with transducers can be connected to the lower connection 10a without a current-limiting block and thus placed under the molded case circuit breaker.

Besitzt der Kompaktleistungsschalter I klassische Auslöser, so sind diese im Gehäuse des Kompaktleistungsschalters I untergebracht, wobei die Gehäuseabmessungen so gewählt sind, daß der strombegrenzende Block II in der Tiefe angeordnet werden, kann.If the compact circuit breaker I classic release, so they are housed in the housing of the molded case circuit breaker I, wherein the housing dimensions are selected so that the current limiting block II can be arranged in depth.

Am unteren Fnde des beweglichen Kontaktarmes 23 ist ein Flesband 27 mit, Kupplungsstift 28 angelötet, wobei die elekrische Reihenschaltung über den unseren Anschluß 10a des Kompaktleistungsschalters I erfolgt. Der wesentliche Unterschied zum Kompaktleistungsschalter I besteht darin, daß am strombegren-, zenden Block III die einzelnen beweglichen Kontaktarme 23 frei voneinander in die Öffnungsrichtung sich bewegen können, also keine Zwangsmitnahme untereinander besitzen. Die Arbeitsweise der Schalteinrichtung läßt sich in zwei wesentliche Bereiche für die Kurzschlußströme aufteilen. Zunächst soll der Bereich der KurzSchlußströme betrachtet werden, der unterhalb des im voraus bestimmten Ansprechwertes des strombegrenzenden Blockes liegt.At the lower end of the movable contact arm 23 a Flesband 27 with, coupling pin 28 is soldered, wherein the electrical series circuit via the connection 10 a of the molded case circuit breaker I takes place. The main difference to the molded case circuit breaker I is that the strombegren-, zenden block III, the individual movable contact arms 23 can move freely from each other in the opening direction, so do not have Zwangsmitnahme each other. The operation of the switching device can be divided into two main areas for the short-circuit currents. First, consider the range of short-circuit currents that is below the predetermined threshold of the current-limiting block.

Der Strom durchfließt in der dargestellten Weise die Schalteinrichtung. Der Kurzschlußstrom möge über den eingestellten Ansprechwert des elektronischen Auslöserbausteins II liegen. In diesem lall wird über" ein elektromechanisch«s Auslöseglied durch den elektronischen Auslöserbaustein II der Verriegelungsmechanismus 9 des Kompaktleistungsschaiters I entklinkt und bringt'dadurch den Antriebsmechanismus 8 zum Auslösen. Über dieThe current flows through the switching device in the manner shown. The short-circuit current may be above the set response value of the electronic trigger module II. In this case, the locking mechanism 9 of the compact power shifter I is unlatched via "an electromechanical" trigger element by the electronic trigger module II, thereby causing the drive mechanism 8 to trip

Isoliertraverse 12 und dem Gestänge 13 wird durch Federkraft der Schalthebel 11 zurückgezogen und damit-der bewegliche Kontaktarm 3 vom feststehenden Kontaktarm 2 entfernt und der entstehende Lichtbogen in die Löschblechkammer 4 überführt. Die Arbeitsweise der Schalteinrichtung unterscheidet sich in diesem Fall nicht von der eines üblichen Leistungsschalters. Sind die Kurzschlußströme größer als der Ansprechwert des strombegrenzenden Blockes III, der durch die öffnend wirkenden elektrodynamischen Kräfte der Stromschleife des Koηtaktsystems bestimmt ist, so öffnet der Kompak^tlaistungsschalter I wie oben beschrieben und das Kontaktsystem des strombegrenzenden Blockes III auf Grund der elektrodynamischen Kräfte zusätzlich. Während des Ausschaltvorganges sind also die Lichtbogen der einzelnen Phasen im strombegrenzenden Block III und im Kompaktleistungsschalter I in Reihe geschaltet. Dadurch wird eine sehr gute Strombegrenzung erzielt, wobei der strombegrenzende Block III die Hauptlast der Ausschaltung trägt. Nach erfolgter Ausschaltung gehen die beweglichen Kontaktarme 23 des strombegrenzenden Blocks III selbständig in die Schließstellung zurück, der Kompaktleistungsschalter I bleibt in Offenstellung und gewährleistet die Trennstrecke in der Energieverteilungsanlage. Dabei ist dafür gesorgt, daß die Rücklaufzeiten der beweglichen Kontaktarme 23 des strombegrenzenden Blocks III größer als die Ausschaltzeit des Kompaktleistungsschaltars I sind. Werden zwei Schalteinheiten gemäß Erfindung in Reihe geschaltet, ist auch bei stromb'egrenzender Ausschaltung Selektivität gewährleistet. Das geschieht bekannterweise dadurch, daß in der vorgeordneten Schalteinrichtung über den elektronischen Auslöser II der Kompaktleistungsschalter I für eine Zeit blockiert wird, die größer als die Aüsschaltzeit dernachgeordneten-Schalteinrichtung ist. Hierbei schaltet der Block III dar vorgeordneten Schalteinrichtung ab bestimmten Kursschlußstromwerten mit, wodurch die Strombegrenzungswerte verbessert und das Schaltvermögen erhöht wird. .Isolierraverse 12 and the linkage 13 is retracted by spring force of the shift lever 11 and thus-the movable contact arm 3 away from the fixed contact arm 2 and transferred the resulting arc in the arc splitter chamber 4. The operation of the switching device does not differ in this case from that of a conventional circuit breaker. If the short-circuit currents are greater than the threshold value of the current-limiting block III, which is determined by the opening-acting electrodynamic forces of the current loop of the Koηtaktsystems, the Kompak ^ tlaistungsschalter I opens as described above and the contact system of the current-limiting block III due to the electrodynamic forces in addition. During the switch-off process, therefore, the arcs of the individual phases in the current-limiting block III and in the molded case circuit breaker I are connected in series. As a result, a very good current limit is achieved, wherein the current limiting block III carries the main load of the elimination. After switching off the movable contact arms 23 of the current-limiting block III go back independently in the closed position, the molded case circuit breaker I remains in the open position and ensures the separation distance in the power distribution system. It is ensured that the return times of the movable contact arms 23 of the current-limiting block III are greater than the turn-off of the Kompaktleistungsschaltars I. If two switching units are connected in series according to the invention, selectivity is ensured even with current-limiting switching off. This is known to happen in that is blocked in the upstream switching device via the electronic release II of the molded case circuit breaker I for a time that is greater than the Aüsschaltzeit derschulter switching device. In this case, the block III switches on the upstream switching device from certain course closing current values, whereby the current limiting values are improved and the switching capacity is increased. ,

Bei Versagen der Schalteinrichtung ist die ,Reserveschutzfunktion durch die vorgeordnete Schalteinrichtung gewährleistet. Nach Ablauf der Blockadezeit des vorgeordneten Auslösers erfolgt bei noch anstehendem KurζSchlußstrom die Ausschaltung über diese Schalteinrichtung.In case of failure of the switching device, the reserve protection function is ensured by the upstream switching device. After expiration of the blocking time of the upstream trigger takes place while pending KurζSchlußstrom the elimination of this switching device.

Claims

Claim of claim. ',

1, low voltage switching device with allan circuit breaker functions, consisting of the combination of a compact power holder with optional classic

'"Solver (short-circuit and overload release) or electronic trigger and a hereby electrically connected in series electrodynamic and current-limiting working block, characterized in that the entire switching device is housed in three separate buildable Isolierstoffgehäusen, wherein in a housing of the molded case circuit breaker (I) or without conventional release, in further housings the electronic trigger module (II) and the current limiting block (III) are arranged, wherein the current limiting block in the depth and the electronic trigger including current transformer (26) is arranged below the switching device.

2, switching device according to item 1, characterized in that the Eeihenschaltung via the lower terminal (10a) of the molded case circuit breaker (I).

- For this 1 sheet drawing -