DE102006042383A1 - Selective main line breaker switch has power inlet and power outlet and switch is brought through into opened position and into closed position by switch lock - Google Patents

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Abstract

The selective main line breaker switch has a power inlet (12) and a power outlet (14). The elements connected in series are between the power inlet and the power outlet. A switch (16) is brought into an opened position and closed position by a switch lock (34) and another switch (18) is brought into an opened position and closed position by another switch lock (44). Another magnetic operation system (26) with another coil (24) is connected in series. The other magnetic operation system acts upon the switch lock, when another coil is supplied with a current.

Description

Die Erfindung betrifft einen selektiven Hauptleitungsschutzschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a selective main circuit breaker according to the preamble of claim 1.

Ein solcher selektiver Hauptleitungsschutzschalter ist beispielsweise auf dem Markt von der Firma ABB oder der Firma Hager erhältlich.One such selective main circuit breaker is, for example available on the market from ABB or Hager.

Ein selektiver Hauptleitungsschutzschalter wird üblicherweise vor einer Mehrzahl von nachgeordneten Leitungsschutzschaltern eingesetzt. Er hat die Aufgabe, bei einem auftretenden Kurzschluss zunächst nur den Strom zu begrenzen, damit gegebenenfalls einer der nachgeordneten Leitungsschutzschalter den Stromschluss unterbricht. Wurde eine bestimmte Energiemenge insgesamt seit Auftreten des Kurzschlusses durchgelassen, wird dies als Anzeichen dafür genommen, dass der nachgeordnete Leitungsschutzschalter nicht in der Lage ist, den Kurzschluss zu unterbrechen, und der selektive Hauptleitungsschutzschalter öffnet den Stromkreis endgültig.One Selective main circuit breaker is usually in front of a plurality used by downstream circuit breakers. He has the The task of limiting only the current in the event of a short circuit, thus optionally one of the downstream circuit breakers the power cut interrupts. Was a certain amount of energy Overall, since the occurrence of the short circuit, this will as an indication taken that the downstream circuit breaker is not in is able to break the short circuit and the selective main circuit breaker opens the Circuit final.

Ein bisheriger selektiver Hauptleitungsschutzschalter umfasst einen Stromeingang und einen Stromausgang, zwischen denen die folgenden Elemente in einer Reihenschaltung geschaltet sind: Ein erster Schalter, der durch ein erstes Schaltschloss in eine geöffnete und eine geschlossene Stellung verbringbar ist, ein zweiter Schalter, der durch ein zweites Schaltschloss in eine geöffnete und eine geschlossene Stellung verbringbar ist, und der eine erste Spule als Teil eines ersten Magnetbetätigungssystems umfasst, das auf das zweite Schaltschloss einwirkt, wenn die erste Spule mit einem Strom durchflossen wird, der größer als ein erster vorbestimmter Stromwert ist. Parallel zu dem zweiten Schalter ist ein Bimetallelement geschaltet, mit Hilfe dessen das erste Schaltschloss betätigbar ist. Der zweite Schalter dient der oben genannten Aufgabe der Strombegrenzung bei einem Kurzschluss, weil das Bimetallelement, über das der Strom bei Öffnen des zweiten Schalters fließt, als Widerstand wirkt. Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu dem Bimetallelement in der Parallelschaltung zu dem zweiten Schalter ein Widerstand angeordnet ist. Das Bimetallelement verformt sich durch Erwärmung. Schließlich löst es durch die Verformung das erste Schaltschloss aus, so dass der erste Schalter geöffnet wird und der bisher begrenzte Strom endgültig abgeschaltet wird.One Previous selective main circuit breaker comprises a Current input and a current output, between which the following elements are connected in a series connection: A first switch, the by a first switch lock in an open and a closed position is switchable, a second switch, by a second switch lock in an open and a closed position can be brought, and the first Coil as part of a first magnetic actuation system comprising acts on the second switch lock, when the first coil with flows through a current which is greater than a first predetermined Current value is. Parallel to the second switch is a bimetallic element switched, by means of which the first switch lock is actuated. The second switch serves the above-mentioned task of current limiting in a short circuit, because the bimetal element, over the the current when opening the second switch flows, acts as a resistance. It can be provided that in addition to the bimetallic element in parallel with the second switch a resistor is arranged. The bimetallic element deforms by heating. Finally it dissolves the deformation of the first switch lock off, leaving the first switch open and the previously limited power is finally turned off.

Der erste Schalter wird also bisher auf dem Umweg über das Bimetallelement ausgelöst. Zusätzlich zu dem parallel zu dem zweiten Schalter geschalteten Bimetallelement kann auch ein weiteres Bimetallelement in der Reihenschaltung zwischen Stromeingang und Stromausgang des selektiven Hauptleitungsschutzschalters vorgesehen sein, das ebenfalls den ersten Schalter auslöst.Of the So first switch is so far triggered on the detour via the bimetallic element. In addition to the bimetallic element connected in parallel with the second switch can also be another bimetallic element in the series connection between power input and current output of the selective main circuit breaker provided be, which also triggers the first switch.

Es hat sich erwiesen, dass die Zeitdauer zwischen der Strombegrenzung durch das Öffnen des zweiten Schalters und der Stromunterbrechung durch das Öffnen des ersten Schalters im Stand der Technik zuviel Zeit vergeht.It It has been proven that the time between the current limit by opening the second switch and the power interruption by opening the first switch in the prior art too much time passes.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen selektiven Hauptleitungsschutzschalter bereit zu stellen, der insbesondere bei hohen Kurzschlussströmen schnell reagiert.It The object of the invention is a selective main circuit breaker to provide, especially at high short-circuit currents quickly responding.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein zweites Magnetbetätigungssystem mit einer in der Reihenschaltung geschalteten zweiten Spule bereit gestellt wird, wobei das zweite Magnetbetätigungssystem auf das erste Schaltschloss einwirkt, wenn die zweite Spule mit einem Strom durchflossen wird, der größer als ein zweiter vorbestimmter Stromwert ist. Hierbei ist der zweite vorbestimmte Stromwert größer als der erste vorbestimmte Stromwert.The Task is solved by that a second magnetic actuation system provided with a second coil connected in series is, wherein the second magnetic actuation system acts on the first switch lock, when the second coil with a current is flowing through which is greater than a second predetermined Current value is. Here, the second predetermined current value is greater than the first predetermined current value.

Durch die Erfindung gibt es über die Möglichkeit der Betätigung des ersten Schaltschlosses durch das parallel zum zweiten Schaltschloss geschaltete Bimetallelement hinaus die Mög lichkeit, das erste Schaltschloss schnell zu betätigen und den ersten Schalter schnell zu öffnen. Ein Magnetbetätigungssystem besteht üblicherweise aus einer Spule und einem Stößel, der in der Spule geführt ist. Spule und Stößel sind so ausgebildet, dass bei einem genau vorbestimmten Stromwert der Stößel beginnt sich zu bewegen, und zwar infolge des durch den Strom erzeugten Magnetfeldes. Der Stößel wirkt dann auf das Schaltschloss ein. Ein Magnetbetätigungssystem ist wesentlich schneller als ein Bimetallelement, so dass die im Stand der Technik vorhandene Trägheit beim Öffnen des ersten Schaltschlosses überwunden wird.By the invention exists about the possibility the operation of the first switching mechanism through the parallel to the second switching mechanism switched bimetallic addition possibility, the first switching mechanism to press quickly and quickly open the first switch. A magnetic actuation system usually exists from a spool and a pestle, the guided in the coil is. Coil and pestle are designed such that at a precisely predetermined current value of Pestle begins to move, due to the current generated by the electricity Magnetic field. The plunger works then on the switch lock. A magnetic actuation system is essential faster than a bimetal element, so that in the prior art existing inertia When opening overcome the first switching lock becomes.

Der zweite vorbestimmte Stromwert kann deutlich höher als der erste vorbestimmte Stromwert sein, denn das Magnetbetätigungssystem mit der zweiten Spule dient dazu, Kurzschlussströme, die über der Selektivitätsgrenze liegen, sofort abzuschalten. Ein typischer Wert für den zweiten vorbestimmten Stromwert liegt dann zwischen 1 und 10 kA. Es kann bei einer bevorzugten Ausführungsform in der Reihenschaltung ebenfalls noch ein Bimetallelement vorgesehen sein, zusätzlich zu dem parallel zu dem zweiten Schalter geschalteten Bimetallelement, mit Hilfe dessen das erste Schaltschloss betätigbar ist. Dieses Bimetallelement dient insbesondere dazu, den Strom zu unterbrechen, wenn dauerhafte Überströme auftreten, die jedoch noch nicht das Ausmaß von Kurzschlussströmen erreicht haben.Of the second predetermined current value can be significantly higher than the first predetermined Current value, because the magnetic actuation system with the second Coil serves to short-circuit currents, the above the selectivity limit shut down immediately. A typical value for the second predetermined current value is then between 1 and 10 kA. It can in a preferred embodiment in the series connection also provided a bimetallic element be, in addition to the bimetallic element connected in parallel with the second switch, with the help of which the first switch lock is actuated. This bimetal element in particular serves to interrupt the current when permanent overcurrents occur, but not yet the extent of Short-circuit currents achieved.

Der Stromwert, der nicht dauerhaft überschritten werden kann, ohne dass dieses zweite Bimetallelement auslöst, heißt üblicherweise Nennstromwert. Bevorzugt beträgt der erste vorbestimmte Stromwert das Fünf- bis Zehnfache des Nennstromwerts des selektiven Hauptleitungsschutzschalters.The current value, which can not be permanently exceeded without this second bimetallic element triggers, is usually called nominal current value. Preferably, the first predetermined current value is five to ten times the rated current value of the selective main circuit breaker.

Nachfolgend wird nun eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die einzige Figur schematisch die Schaltung im Inneren eines erfindungsgemäßen selektiven Hauptleitungsschutzschalters veranschaulicht.following Now becomes a first embodiment of the invention described with reference to the drawing, wherein the single figure schematically the circuit inside a selective according to the invention Main circuit breaker illustrated.

Ein im Ganzen mit 10 bezeichneter selektiver Hauptleitungsschutzschalter umfasst einen Stromeingang 12 und einen Stromausgang 14. Zwischen dem Stromeingang 12 und dem Stromausgang 14 sind eine Vielzahl von Elementen in Reihe geschaltet. Die Reihenfolge der Element ist hierbei unerheblich. Dargestellt ist als in Reihe geschaltet ein erster Schalter 16, ein zweiter Schalter 18, eine erste Spule 20 als Teil eines ersten Magnetbetätigungssystems 22, eine zweite Spule 24 als Teil eines zweiten Magnetbetätigungssystems 26 und ein Bimetallelement 28.A whole with 10 designated selective main circuit breaker comprises a current input 12 and a current output 14 , Between the stream entrance 12 and the current output 14 a large number of elements are connected in series. The order of the element is irrelevant. Shown is connected in series with a first switch 16 , a second switch 18 , a first coil 20 as part of a first magnetic actuation system 22 , a second coil 24 as part of a second solenoid actuation system 26 and a bimetallic element 28 ,

Parallel zum zweiten Schalter 18 ist ebenfalls ein Bimetallelement 30 geschaltet, wobei in der Parallelschaltung ein Widerstand 32 gezeigt ist, der jedoch lediglich fakultativ ist.Parallel to the second switch 18 is also a bimetallic element 30 switched, wherein in the parallel circuit, a resistor 32 is shown, which is only optional.

Der erste Schalter 16 wird durch ein erstes Schaltschloss 34 betätigt, siehe den die Betätigung symbolisierenden Pfeil 36, wobei das Schaltschloss 34 seinerseits durch das Bimetallelement 28 ausgelöst werden kann (Pfeil 38), durch das zweite Magnetbetätigungssystem 26 (siehe Pfeil 40) und durch das weitere Bimetallelement 30 (siehe Pfeil 42).The first switch 16 is through a first switch lock 34 operated, see the arrow symbolizing the operation 36 , where the switch lock 34 in turn by the bimetallic element 28 can be triggered (arrow 38 ), by the second solenoid actuating system 26 (See arrow 40 ) and by the further bimetallic element 30 (See arrow 42 ).

Der zweite Schalter 18 wird durch ein zweites Schaltschloss 44 betätigt (also geöffnet und gegebenenfalls geschlossen), wobei das zweite Schaltschloss 44 seinerseits von dem ersten Magnetbetätigungssystem 22 betätigt wird, siehe Pfeil 48.The second switch 18 is through a second switch lock 44 operated (ie opened and optionally closed), wherein the second switching mechanism 44 in turn from the first solenoid actuation system 22 is pressed, see arrow 48 ,

Der selektive Hauptleitungsschutzschalter 10 arbeitet nun wie folgt:
Fließt zwischen Stromeingang 12 und Stromausgang 14 ein Überstrom, also ein Strom, der größer als ein Nennstrom des selektiven Hauptleitungsschutzschalters ist, erwärmt sich langfristig das Bi-Metall-Element 28, so dass nach einer bestimmten Zeitdauer des Überstroms das erste Schaltschloss 34 entsprechend dem Pfeil 38 betätigt wird und entsprechend dem Pfeil 36 den ersten Schalter 16 öffnet. Der selektive Haupt leitungsschutzschalter öffnet also bei dauerhaften Überströmen.The selective main circuit breaker 10 works as follows:
Flows between power input 12 and current output 14 an overcurrent, ie a current that is greater than a nominal current of the selective main circuit breaker, heats the bi-metal element in the long term 28 , so that after a certain period of overcurrent, the first switching mechanism 34 according to the arrow 38 is pressed and according to the arrow 36 the first switch 16 opens. The selective main circuit breaker opens so with permanent overcurrents.

Im Falle eines kleineren Kurzschlussstroms wird ein erster vorbestimmter Wert des ersten Magnetbetätigungssystems 22 überschritten, nicht aber ein zweiter vorbestimmter Wert des zweiten Magnetbetätigungssystems 26. Somit wird bei einem kleinen Kurzschlussstrom entsprechend dem Pfeil 48 das zweite Schaltschloss 44 betätigt, das entsprechend dem Pfeil 46 den zweiten Schalter 18 öffnet. In der Folge fließt der Strom über die Parallelschaltung mit dem Bimetallelement 30 und gegebenenfalls dem Widerstand 32. Entweder wird nun der kleine Kurzschlussstrom beendet, z.B. durch ein Schalten des dem selektiven Hauptleitungsschutzschalter nachgeordneten Leitungsschutzschalters, der dem den Kurzschluss verursachenden Verbraucher zugeordnet ist: Dann wird der erste vorbestimmte Stromwert wieder unterschritten, und das erste Magnetbetätigungssystem 22 veranlasst, dass das zweite Schaltschloss 44 wieder ein Schließen des Schalters 18 bewirkt oder zulässt. (Ein Schließen kann so aussehen, dass ein Hindernis entfernt wird und der Schalter aufgrund der Schwerkraft wieder in den Schließzustand zurückkehrt.) Alternativ zu diesem Falle bleibt es dauerhaft bei dem kleinen Kurzschlussstrom. Dann erwärmt sich das Bimetallelement 30 und betätigt nach einer bestimmten Zeitdauer entsprechend dem Pfeil 42 das erste Schaltschloss 34, das gemäß dem Pfeil 36 den ersten Schalter 16 öffnet. Der selektive Hauptleitungsschutzschalter öffnet daher dauerhaft, wenn ein kleiner Kurzschluss dauerhaft erhalten bleibt. Er begrenzt den kleinen Kurzschluss zuvor dadurch, dass der Strom über den Widerstand des Bimetallelements und gegebenenfalls den weiteren Widerstand fließen muss, um stattdessen ein Schalten eines nachgeordneten Leitungsschutzschalters zu ermöglichen.In the case of a smaller short-circuit current becomes a first predetermined value of the first magnetic actuation system 22 exceeded, but not a second predetermined value of the second magnetic actuating system 26 , Thus, at a small short-circuit current corresponding to the arrow 48 the second switch lock 44 pressed, that according to the arrow 46 the second switch 18 opens. As a result, the current flows through the parallel circuit with the bimetallic element 30 and optionally the resistor 32 , Either the small short-circuit current is now terminated, for example by switching the downstream main circuit breaker downstream circuit breaker, which is assigned to the short circuit causing consumer: Then the first predetermined current value is again fallen below, and the first magnetic actuation system 22 causes the second switch lock 44 again closing the switch 18 causes or allows. (Closing may look like an obstacle is removed and the switch returns to the closed state due to gravity.) Alternatively to this case, it will remain permanently at the small short-circuit current. Then the bimetallic element heats up 30 and operates after a certain period of time according to the arrow 42 the first switch lock 34 that according to the arrow 36 the first switch 16 opens. The selective main circuit breaker therefore opens permanently if a small short circuit is permanently maintained. He previously limited the small short circuit in that the current must flow through the resistance of the bimetallic element and possibly the other resistor, to allow instead a switching of a downstream circuit breaker.

Im Falle eines großen Kurzschlussstroms werden sowohl das erste Magnetbetätigungssystem 22 als auch das zweite Magnetbetätigungssystem 24 aktiv. Es wird hierbei quasi gleichzeitig das zweite Schaltschloss 44 ausgelöst und der zweite Schalter 18 geöffnet, und das zweite Magnetbetätigungssystem 26 betätigt entsprechend dem Pfeil 40 das erste Schaltschloss 34, so dass der erste Schalter 16 geöffnet wird. Im Falle eines großen Kurzschlussstroms erfolgt somit kurzfristig ohne lange Wartezeit ein Öffnen beider Kontaktstellen. Dadurch sind zwei Lichtbögen in Reihe geschaltet, was ein besonders hohes Abschaltvermögen ergibt. Ein großer Kurzschlussstrom fließt dann nicht langfristig über nachgeordnete Leitungsschutzschalter oder die Verbraucher.In the case of a large short-circuit current, both the first solenoid actuation system 22 as well as the second magnetic actuation system 24 active. It is almost simultaneously the second switching mechanism 44 triggered and the second switch 18 opened, and the second solenoid actuation system 26 operated according to the arrow 40 the first switch lock 34 so the first switch 16 is opened. In the case of a large short-circuit current thus takes place at short notice without long waiting an opening of both contact points. As a result, two arcs are connected in series, resulting in a particularly high breaking capacity. A large short-circuit current then does not flow in the long term via downstream circuit breakers or consumers.

Claims (5)

Selektiver Hauptleitungsschutzschalter (10) mit einem Stromeingang (12) und einem Stromausgang (14) und mit folgenden zwischen Stromeingang (12) und Stromausgang (14) in einer Reihenschaltung geschalteten Elementen: – einem ersten Schalter (16), der durch ein erstes Schaltschloss (34) in eine geöffnete und eine geschlossene Stellung verbringbar ist, – einem zweiten Schalter (18), der durch ein zweites Schaltschloss (44) in eine geöffnete und eine geschlossene Stellung verbringbar ist, – einer ersten Spule (20) als Teil eines ersten Magnetbetätigungssystems (22), das auf das zweite Schaltschloss (44) einwirkt, wenn die erste Spule (20) mit einem Strom durchflossen wird, der größer als ein erster vorbestimmter Stromwert ist, wobei parallel zu dem zweiten Schalter (18) ein Bimetallelement (30) geschaltet ist, mit Hilfe dessen das erste Schaltschloss betätigbar ist, gekennzeichnet durch ein zweites Magnetbetätigungssystem (26) mit einer in der Reihenschaltung geschalteten zweiten Spule (24), wobei das zweite Magnetbetätigungssystem (26) auf das erste Schaltschloss (34) einwirkt, wenn die zweite Spule (24) mit einem Strom durchflossen wird, der größer als ein zweiter vorbestimmter Stromwert ist, wobei der zweite vorbestimmte Stromwert größer als der erste vorbestimmte Stromwert ist.Selective main circuit breaker ( 10 ) with a power input ( 12 ) and a current output ( 14 ) and with following between current input ( 12 ) and current output ( 14 ) connected in a series connection: - a first switch ( 16 ), which by a first switching mechanism ( 34 ) can be brought into an open and a closed position, - a second switch ( 18 ), by a second Switch lock ( 44 ) can be brought into an open and a closed position, - a first coil ( 20 ) as part of a first magnetic actuation system ( 22 ), which on the second switch lock ( 44 ) acts when the first coil ( 20 ) flows through a current which is greater than a first predetermined current value, wherein parallel to the second switch ( 18 ) a bimetallic element ( 30 ), by means of which the first switch lock is actuated, characterized by a second magnetic actuation system ( 26 ) with a second coil connected in series ( 24 ), wherein the second magnetic actuation system ( 26 ) on the first switch lock ( 34 ) acts when the second coil ( 24 ) flows through a current which is greater than a second predetermined current value, wherein the second predetermined current value is greater than the first predetermined current value. Selektiver Hauptleitungsschutzschalter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite vorbestimmte Stromwert zwischen 1 und 10 kA beträgt.Selective main circuit breaker ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the second predetermined current value is between 1 and 10 kA. Selektiver Hauptleitungsschutzschalter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Bimetallelement (28) vorgesehen ist, das ebenfalls in der Reihenschaltung geschaltet ist, und mit Hilfe dessen das erste Schaltschloss (34) betätigbar ist.Selective main circuit breaker ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a further bimetallic element ( 28 ) is provided, which is also connected in the series circuit, and with the aid of which the first switch lock ( 34 ) is operable. Selektiver Hauptleitungsschutzschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste vorbestimmte Stromwert das 5- bis 10-fache eines Nennstromwerts des selektiven Hauptleitungsschutzschalters ist, wobei bei dauerhaftem Überschreiten des Nennstromwerts durch einen über Stromeingang (12) und Stromausgang (14) fließenden Strom das weitere Bimetallelement (28) das erste Schaltschloss (34) betätigt, um den ersten Schalter zu öffnen.Selective main circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the first predetermined current value is 5 to 10 times a rated current value of the selective main line circuit breaker, wherein when permanently exceeding the rated current value by a current input ( 12 ) and current output ( 14 ) flowing stream the further bimetallic element ( 28 ) the first switch lock ( 34 ) to open the first switch. Selektiver Hauptleitungsschutzschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schaltung parallel zu dem zweiten Schalter (18) vor oder hinter dem Bimetallelement (30) ein Widerstand (32) geschaltet ist.Selective main circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that in the circuit parallel to the second switch ( 18 ) in front of or behind the bimetallic element ( 30 ) a resistor ( 32 ) is switched.
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