DE102005047043A1

DE102005047043A1 - Automatic cut-out switch for household appliances comprises two connected solenoids, anchor of one of these being fitted with damping system, e.g. weight which is several times that of anchor

Info

Publication number: DE102005047043A1
Application number: DE200510047043
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Finger; Bernhard Franz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12

Abstract

The automatic cut-out switch for household appliances comprises two connected solenoids. The anchor (2) of one of these is fitted with a damping system, e.g. a weight (4) which is several times that of the anchor. An independent claim is included for a solenoid for use in the switch.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leitungsschutzsystem mit einem ersten Leitungsschutzschalter, der eine erste, magnetische Baugruppe einschließlich eines ersten, beweglichen Ankers aufweist und einem zweiten Leitungsschutzschalter, der eine zweite, magnetische Baugruppe einschließlich eines zweiten, beweglichen Ankers aufweist.The The present invention relates to a line protection system having a first circuit breaker, which is a first, magnetic assembly including a first, movable armature and a second circuit breaker, a second, magnetic assembly including a second, movable Anchor has.

Bei einem typischen Hausinstallationssystem ist den Leitungsschutzschaltern typischerweise eine Hauptsicherung vorgeschaltet. Diese Hauptsicherung wird auch als Vorautomat bezeichnet und hat im Wesentlichen die gleiche Funktion wie ein Leitungsschutzschalter. Die Auslösecharakteristik ist jedoch bewusst anders gestaltet, so dass in der Regel zuerst der nachgeschaltete und dann der vorgeschaltete Leitungsschutzschalter öffnet. Dieses Reaktionsverhalten wird durch eine so genannte Zeitselektivität der einzelnen Schutzorgane erreicht.at A typical house installation system is the circuit breakers typically preceded by a main fuse. This main fuse is also referred to as pre-machine and has essentially the same function as a circuit breaker. The tripping characteristic However, consciously designed differently, so usually first the downstream and then the upstream circuit breaker opens. This Reaction behavior is characterized by a so-called time selectivity of the individual Protective organs reached.

Leitungsschutzschalter sind nur in engen Grenzen selektiv zu vorgeschalteten Schutzorganen, d. h. wenn in einem Einzelstromkreis ein Kurzschluss auftritt, so ist nur unter bestimmten Bedingungen sichergestellt, dass ein übergeordnetes Schutzorgan nicht mit auslöst und die restlichen Stromkreise weiter mit Strom versorgt werden. Bei einem Kurzschluss wird beispielsweise ein nachgeschalteter Leitungsschutzschalter abgeschaltet. Da jedoch bis zum Abschalten der hohe Kurzschlussstrom fließt, läuft ein Kurzschlussstromimpuls durch das gesamte System und auch durch den vorgeschalteten Leitungsschutzschalter. Dessen Selektivitätsgrenzwert bestimmt, ob der Kurzschlussstromimpuls ausreicht, um ihn selbst abzuschalten.Circuit breaker are only within narrow limits selective to upstream protective organs, d. H. if a short circuit occurs in a single circuit, so is only under certain conditions ensures that a parent Protective device does not trigger with and the remaining circuits continue to be powered. In the event of a short circuit, for example, a downstream circuit breaker is used off. However, since the high short-circuit current until switching off flows, comes in Short circuit current pulse through the entire system and also through the upstream circuit breaker. Its selectivity limit determines whether the short-circuit current pulse is sufficient to switch it off itself.

Ein zeitselektiver Vorautomat ist beispielsweise von der Firma ABB bekannt. Die Selektivität wird dort durch zwei Bime tallschalter erreicht. Ein Kurzschlussstrom öffnet einen ersten Bimetallschalter, der seinerseits ein Schaltschloss betätigt. Dadurch wird eine Kontaktstelle geöffnet, und es entsteht ein Lichtbogen in einer Löschblechanordnung. Die Lichtbogenspannung wird verwendet, um ein zweites Bimetall auszulenken, das nach einer bestimmten Zeit eine Verklinkungsstelle löst, und sich selbst abschaltet, sollte der Stromfluss nicht an anderer Stelle, z. B. einem nachgeschalteten Leitungsschutzschalter, unterbrochen werden. Aufgrund der Spannungsunabhängigkeit ist der Vorautomat immer funktionsfähig.One Time-selective pre-automatic is known, for example, by the company ABB. The selectivity becomes reached there by two bimetal tallschalter. A short-circuit current opens one first bimetal switch, which in turn actuates a switch lock. Thereby a contact point is opened, and there is an arc in a quenching plate assembly. The arc voltage is used to deflect a second bimetal, which after a certain time a latch release, and shuts itself off, the current flow should not elsewhere, z. B. a downstream Circuit breaker, to be interrupted. Due to the voltage independence the pre-machine is always functional.

Ebenso ist von der Firma Haager ein selektiver Vorautomat bekannt. Das Wirkungsprinzip entspricht im Wesentlichen dem des soeben beschriebenen Vorautomaten der Firma ABB. Ein erhöhter Strom, z. B. ein Kurzschlussstrom, öffnet hier eine Kontaktstelle, und der Strom fließt über einen Parallelpfad mit Bimetall, das sich erwärmt. Mit dem Bimetall ist wiederum ein stromabhängiges Zeitglied realisiert. Wird der Strom innerhalb der Ausbiegezeit des Bimetalls nicht auf ein normales Maß reduziert, so öffnet dieses Bimetall das Schaltschloss und unterbricht den Stromfluss. Dieser Vorautomat ist nur mit einem festen N-Anschluss immer funktionsfähig.As well is known by the company Hague a selective pre-machine. The The principle of operation essentially corresponds to that of the one just described Pre-automatic machines from ABB. An increased current, z. B. a short-circuit current, opens here a contact point, and the current flows through a parallel path Bimetal that warms up. With the bimetal again a current-dependent timer is realized. If the current does not rise within the bending time of the bimetal a normal measure reduced, so opens This bimetal locks the switch and interrupts the flow of current. This pre-machine is always functional only with a fixed N-connector.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Zeitselektivität eines Leitungsschutzschalters einfacher zu realisieren.The Object of the present invention is the time-selectivity of a Circuit breaker easier to implement.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Leitungsschutzsystem mit einem ersten Leitungsschutzschalter, der eine erste, magnetische Baugruppe einschließlich eines ersten, beweglichen Ankers aufweist, und einem zweiten Leitungsschutzschalter, der eine zweite, magnetische Baugruppe einschließlich eines zweiten, beweglichen Ankers aufweist, wobei die zweite magnetische Baugruppe anders als die erste magnetische Baugruppe mit einer mechanischen Dämpfungseinrichtung versehen ist, mit der eine Bewegung des zweiten Ankers dämpfbar ist.According to the invention this Task solved by a line protection system with a first circuit breaker, the first magnetic assembly including a first movable armature and a second circuit breaker having a second, including magnetic assembly a second, movable armature, wherein the second magnetic Assembly other than the first magnetic assembly with a mechanical attenuator is provided, with which a movement of the second armature is damped.

In vorteilhafter Weise ist es durch die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung nicht notwendig, bei dem betroffenen Leitungsschutzschalter ein spezielles Zeitglied wie das Bimetall vorzusehen. Vielmehr können für den selektiven Vorautomaten sehr viele kostengünstige Standardbaugruppen (äußere Klemmen, thermische Baugruppe, Kontaktbaugruppe, Schaltschloss) verwendet werden. Lediglich die magnetische Baugruppe ist geringfügig mechanisch zu ändern. Eine zusätzliche elektrische Beschaltung ist nicht notwendig, da lediglich die Bewegung des Ankers bzw. dessen Beschleunigung gedämpft wird.In Advantageously, it is through the damping device according to the invention not necessary, in the affected circuit breaker a special To provide timer as the bimetal. Rather, for the selective Pre-automatic machines are very cost-effective Standard assemblies (outer terminals, thermal assembly, contact assembly, switch lock) used become. Only the magnetic assembly is slightly mechanical to change. An additional electrical wiring is not necessary because only the movement of the armature or its acceleration is damped.

Vorzugsweise besitzt die Dämpfungseinrichtung eine Zusatzmasse, die an den zweiten Anker gekoppelt ist. Speziell kann diese Zusatzmasse einteilig mit dem zweiten Anker verbunden sein. Der dadurch entstehende überschwere Anker ist verhältnismäßig träge, so dass die Auslösezeit erhöht wird.Preferably owns the damping device an additional mass coupled to the second armature. specially This additional mass can be integrally connected to the second anchor be. The resulting overweight Anchor is relatively sluggish, so that the triggering time elevated becomes.

Das Gewicht der Zusatzmasse kann ein Vielfaches des Gewichts des ersten oder zweiten Ankers betragen. Insbesondere ist es günstig, wenn die Zusatzmasse ein Gewicht von 20 g bis 100 g besitzt, wenn der Anker selbst eine Masse von üblicherweise 1 g bis 5 g hat. Damit erhöht sich die Auslösezeit auf ein gewünschtes Maß.The Weight of the additional mass can be many times the weight of the first or second anchor. In particular, it is favorable if the additional mass has a weight of 20 g to 100 g when the Anchor itself a mass of usually 1 g to 5 g. With it increased the trip time to a desired one Measure.

Zusätzlich oder alternativ kann die Dämpfungseinrichtung eine hydraulische oder pneumatische Vorrichtung aufweisen. Dadurch kann der Anker beispielsweise einen sich selbst hemmenden Druck aufbauen. Bei einer speziellen Ausführungsform kann bei einer Bewegung des zweiten Ankers hinter diesem ein Unterdruck und vor diesem ein Überdruck entstehen, so dass durch diese beiden Drücke die Bewegung des zweiten Ankers deutlich gedämpft wird.Additionally or alternatively, the damping device can be a hydraulic or pneumatic having a device. As a result, the armature can for example build up a self-restraining pressure. In a specific embodiment, a negative pressure and before this an overpressure may arise during a movement of the second armature behind it, so that the movement of the second armature is significantly damped by these two pressures.

Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann die Dämpfungseinrichtung ein Getriebe aufweisen, das von dem zweiten Anker angetrieben wird. Dadurch wird die potentielle Energie des Magnetsystems nicht nur in kinetische Energie des Ankers, sondern auch in Rotationsenergie des Getriebes umgesetzt.Farther alternatively or additionally can the damping device have a gear which is driven by the second armature. This not only does the potential energy of the magnet system in kinetic energy of the anchor, but also in rotational energy implemented the transmission.

Folge davon ist wiederum eine Dämpfung der Bewegung des Ankers.episode this in turn is a damping of Movement of the anchor.

Ein erfindungsgemäßer zweiter Leitungsschutzschalter unterscheidet sich von dem ersten Leitungsschutzschalter des Leitungsschutzsystems durch die zusätzliche Dämpfungseinrichtung. Es kann sich also bei dem erfindungsgemäßen zweiten Leitungsschutzschalter um einen üblichen Leitungsschutzschalter handeln, der zusätzlich mit einem mechanischen Dämpfungssystem an dessen Anker versehen ist.One second invention Circuit breaker differs from the first circuit breaker of the line protection system by the additional damping device. It can So in the second circuit breaker according to the invention a usual Circuit breaker acting in addition to a mechanical cushioning system is provided at its anchor.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which: show:

1 eine Teilquerschnittsansicht einer magnetischen Baugruppe eines erfindungsgemäßen Leitungsschutzschalters; 1 a partial cross-sectional view of a magnetic assembly of a circuit breaker according to the invention;

2 eine Teilquerschnittsansicht einer magnetischen Baugruppe eines Leitungsschutzschalters gemäß einer zweiten Ausführungsform; und 2 a partial cross-sectional view of a magnetic assembly of a circuit breaker according to a second embodiment; and

3 eine Teilquerschnittsansicht einer magnetischen Baugruppe eines Leitungsschutzschalters einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 a partial cross-sectional view of a magnetic assembly of a circuit breaker of a third embodiment of the present invention.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.The below described embodiments represent preferred embodiments of the present invention.

Die magnetische Baugruppe eines Leitungsschutzschalters besteht gemäß 1 im Wesentlichen aus einer Spule 1, in deren Innerem ein axial beweglicher Anker 2 geführt ist. Der Anker 2 ist mit einem Stößel 3 verbunden, und bewegt diesen zum Auslösen eines Schaltschlosses. Der Anker 2 ragt axial an einer Seite aus der Spule 1 heraus und ist dort einteilig mit einer Zusatzmasse 4 verbunden.The magnetic assembly of a circuit breaker is made according to 1 essentially from a coil 1 , in whose interior an axially movable anchor 2 is guided. The anchor 2 is with a pestle 3 connected, and moves it to trigger a switching mechanism. The anchor 2 protrudes axially on one side from the coil 1 out and is there in one piece with an additional mass 4 connected.

Der Anker 2 wiegt üblicherweise 1 g bis 5 g. Durch die Zusatzmasse 4 wird das Gewicht des gesamten Ankers auf ca. 20 g bis 100 g erhöht. Dadurch wird der Anker sehr träge und es ergibt sich ein entsprechendes träges Magnetsystem. Der Leitungsschutzschalter braucht dadurch ca. 5 ms bis 200 ms länger zum Auslösen als ein herkömmlicher Leitungsschutzschalter, der typischerweise 1 ms bis 3 ms und weniger braucht. Hierdurch kann ein Auslösen im Kurzschlussfall so verzögert werden, dass ein in diesem Kurzschluss-Stromkreis befindlicher nachgeschalteter Leitungsschutzschalter in diesem Zeitfenster abschalten kann. Der träge Anker des Vorautomaten hat in diesem Fall noch nicht ausgelöst, da der Strom aufgrund des Auslösens des nachgeschalteten Leitungsschutzschalters wieder auf einen Normalwert absinkt. Es besteht also eine Selektivität zwischen dem Vorautomaten mit dem „überschweren" Anker und dem nachgeschalteten, „normalen" Leitungsschutzschalter.The anchor 2 usually weighs 1 g to 5 g. By the additional mass 4 the weight of the entire anchor is increased to about 20 g to 100 g. As a result, the anchor is very sluggish and it results in a corresponding inert magnetic system. The circuit breaker takes about 5 ms to 200 ms longer to trip than a conventional circuit breaker, which typically takes 1 ms to 3 ms and less. As a result, tripping in the event of a short circuit can be delayed such that a downstream circuit breaker located in this short circuit can switch off in this time window. The sluggish anchor of the pre-automatic has not triggered in this case, since the current drops back to a normal value due to the triggering of the downstream circuit breaker. So there is a selectivity between the pre-automatic machine with the "heavy" anchor and the downstream, "normal" circuit breaker.

Sollte der in diesem Kurzschluss-Stromkreis befindliche Leitungsschutzschalter in dem vom Vorautomaten vorgegebenen Zeitfenster den Kurzschluss nicht abschalten, so zieht der Anker des Vorautomaten mit Zeitverzögerung an und schaltet komplett ab (Zeitselektivität).Should the circuit breaker located in this short circuit in the time window specified by the pre-automatic machine the short circuit do not switch off, so pulls the anchor of the pre-automatic with time delay and turns off completely (time selectivity).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Magnetsystems für einen vorgeschalteten Leitungsschutzschalter eines erfindungsgemäßen Leitungsschutzsystems ist in 2 wiedergegeben. Hier läuft der Anker 2 in einer Hülse 5 innerhalb der Spule 1. Zwischen dem Anker 2 und der Hülse 5 befindet sich ein sehr enger Luftspalt 6. Ebenso befindet sich an der Stelle, an der der Stößel 3, der vom Anker 2 angetrieben wird, aus der Hülse 5 bzw. dem dortigen Stirnseitenblech austritt, ein enger Luftspalt 7. Axial an beiden Seiten des Ankers 2 befinden sich Lufträume 8 und 9.A further embodiment of a magnet system for an upstream circuit breaker of a line protection system according to the invention is in 2 played. Here is the anchor 2 in a sleeve 5 inside the coil 1 , Between the anchor 2 and the sleeve 5 there is a very narrow air gap 6 , Also located at the point where the ram 3 that from the anchor 2 is driven out of the sleeve 5 or the local front side sheet exits, a narrow air gap 7 , Axial on both sides of the anchor 2 there are airspaces 8th and 9 ,

Wird der Anker 2 nun in Auslöserichtung, die in 2 mit dem Pfeil angedeutet ist, bewegt, so entsteht in dem Raum 8 axial hinter dem Anker 2 ein Unterdruck bzw. Vakuum, da die Luft durch den engen Spalt 6 nicht oder kaum nachströmen kann. In dem Raum 9 vor dem Anker 2 entsteht hingegen ein Überdruck, da der enge Spalt 7 das Ausströmen der Luft im Wesentlichen verhindert. Durch den Unterdruck im Raum 8 und den Überdruck im Raum 9 wird die Bewegung des Ankers 2 erschwert. Hierdurch wird eine Verzögerung des Ankers erzielt. Über die Abmessungen der Spalte 6 und 7 lässt sich die Dämpfung des Ankers 2 einstellen.Becomes the anchor 2 now in triggering direction, the in 2 is indicated by the arrow moves, so arises in the room 8th axially behind the anchor 2 a negative pressure or vacuum, because the air through the narrow gap 6 not or hardly can flow. In the room 9 in front of the anchor 2 On the other hand, an overpressure occurs because the narrow gap 7 substantially prevents the outflow of air. Due to the negative pressure in the room 8th and the overpressure in the room 9 will the movement of the anchor 2 difficult. As a result, a delay of the armature is achieved. About the dimensions of the column 6 and 7 can be the damping of the anchor 2 to adjust.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetsystems ist in 3 dargestellt. Hier wird die „Zeitselektivität" durch ein dämpfendes Getriebe 10 erzielt. Die gesamte magnetische Baugruppe einschließlich Spule 1, Anker 2 und Stößel 3, entspricht einer üblichen Schutzschalter-Magnetbaugruppe. Insbesondere ist auch der Anker 2 sehr leicht (z. B. 1 g bis 5 g). In dem in 3 gewählten Beispiel befindet sich zwischen dem Stößel 3 und einem nicht dargestellten Auslöseelement eines Schaltschlosses ein Betätigungsarm 11, der an dem Getriebe 10 drehbar gelagert ist und dieses antreibt. In dem Getriebe 10, das beispielsweise ähnlich einem Spielzeugautogetriebe ausgeführt sein kann, kann ein Abtriebsrad sehr schnell übersetzt sein. Im Auslösefall muss somit der Stößel 3 nicht nur das Auslöseelement des Schaltschlosses betätigen, sondern auch das Getriebe 10 antreiben, wodurch es zu entsprechenden Verzögerungen des Auslöseprozesses kommt. Die Verzögerungszeit ist durch die Gestaltung des Getriebes in weiten Grenzen beliebig einstellbar.A third embodiment of a magnet system according to the invention is in 3 shown. Here is the "time selectivity" by a damping gear 10 achieved. The entire magnetic assembly including coil 1 , Anchor 2 and sto ssel 3 , corresponds to a conventional circuit breaker magnet assembly. In particular, the anchor is 2 very light (eg 1 g to 5 g). In the in 3 chosen example is located between the plunger 3 and an actuating element, not shown, of a switching mechanism, an actuating arm 11 who is on the gearbox 10 is rotatably mounted and this drives. In the transmission 10 For example, which may be similar to a toy car transmission, a driven wheel can be translated very quickly. When triggered, therefore, the plunger 3 not only actuate the trigger element of the switch lock, but also the transmission 10 drive, which leads to corresponding delays of the triggering process. The delay time is arbitrarily adjustable by the design of the transmission within wide limits.

Gegebenenfalls können durch das Getriebe auch Rückstellkräfte realisiert werden, wie dies, zumindest zeitlich begrenzt, durch die Luftdruckpolster gemäß der Ausführungsform vonPossibly can realized by the transmission and restoring forces be, as this, at least temporary, by the air pressure cushion according to the embodiment from

2 gewährleistet ist. 2 is guaranteed.

Mit der erfindungsgemäßen mechanischen Realisierung der „Zeitselektivität" der Vorautomaten bzw. vorgeschalteten Leitungsschutzschalter können die Herstellungskosten gegenüber den eingangs erwähnten Realisierungsformen von Vorautomaten reduziert werden.With the mechanical realization according to the invention the "time selectivity" of the pre-automatic or upstream circuit breaker, the manufacturing cost across from the aforementioned Implementation forms of pre-automatic machines are reduced.

Claims

A line protection system comprising - a first circuit breaker having a first magnetic assembly including a first movable armature, and - a second circuit breaker having a second magnetic assembly including a second movable armature ( 2 ), characterized in that - the second magnetic assembly other than the first magnetic assembly with a mechanical damping device ( 4 . 6 to 9 . 10 ) is provided, with a movement of the second anchor ( 2 ) is dampenable.

A line protection system according to claim 1, wherein the damping device comprises an additional mass ( 4 ) to the second anchor ( 2 ) is coupled.

A line protection system according to claim 2, wherein the additional mass ( 4 ) in one piece with the second anchor ( 2 ) connected is.

A circuit protection system according to claim 2 or 3, wherein the weight of the additional mass ( 4 ) is a multiple of the weight of the first or second anchor ( 2 ).

Line protection system according to one of claims 2 to 4, wherein the additional mass ( 4 ) has a weight of 20 g to 100 g.

Line protection system according to one of the preceding claims, wherein the damping device is a hydraulic or pneumatic device ( 6 to 9 ) having.

A line protection system according to claim 6, wherein upon movement of the second armature ( 2 ) behind this a negative pressure and in front of this an overpressure arises, which the movement of the second anchor ( 2 ) significantly attenuate.

Line protection system according to one of the preceding claims, wherein the damping device is a transmission ( 10 ) formed by the second anchor ( 2 ) is driven.

Second circuit breaker of the line protection system of one of the preceding claims.