DE102007003176B4

DE102007003176B4 - Circuit breaker

Info

Publication number: DE102007003176B4
Application number: DE200710003176
Authority: DE
Inventors: Paul Herma
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2027-01-23
Also published as: DE102007003176A1

Abstract

Leitungsschutzschalter (18) mit einem Eingangsanschluss (20) und einem Ausgangsanschluss (22), mit einem ortsfesten Kontaktelement (24) und einem beweglichen Kontaktelement (26) zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Eingangsanschluss (20) und Ausgangsanschluss (22) durch Berühren des ortsfesten Kontaktelements (24) durch das bewegliche Kontaktelement (26), mit Mitteln (34) zum Wegbewegen des beweglichen Kontaktelements von dem ortsfesten Kontaktelement bei einem Kurzschlussstrom, und mit einem Schaltschloss (32), welches unter vorbestimmten Bedingungen das von dem ortsfesten Kontaktelement (24) wegbewegte bewegliche Kontaktelement (26) dauerhaft von dem ortsfesten Kontaktelement (24) trennt und/oder fernhält, gekennzeichnet durch: – Mittel (40) zum Messen des Werts des zwischen Eingangsanschluss (20) und Ausgangsanschluss (22) fließenden Stroms, – Mittel (42) zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts mit einem ersten vorbestimmten Wert, – Mittel (44) zum Ermitteln des Integrals des Quadrats des gemessenen Stromwerts über die Zeit, falls und solange der gemessene Stromwert den ersten vorbestimmten Wert überschreitet, – Mittel (46) zum Vergleichen des ermittelten Integrals mit einem zweiten vorbestimmten Wert, wobei die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind, wenn der zweite vorbestimmte Wert überschritten wird, und – einen Zähler (50), der zählt, wie oft in einem vorbestimmten Zeitintervall die Mittel (42) zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts mit einem vorbestimmten Wert ermitteln, dass der vorbestimmte Wert durch den gemessenen Stromwert überschritten wird, wobei die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind, wenn der Zähler eine vorbestimmte Mindestanzahl gezählt hat.Circuit breaker (18) with an input connection (20) and an output connection (22), with a stationary contact element (24) and a movable contact element (26) for establishing an electrically conductive connection between input connection (20) and output connection (22) by touching the Fixed contact element (24) by the movable contact element (26), with means (34) for moving the movable contact element away from the fixed contact element in the event of a short-circuit current, and with a switch lock (32) which, under predetermined conditions, is the one of the fixed contact element (24 ) permanently separating and / or keeping away movable contact element (26) from the stationary contact element (24), characterized by: - means (40) for measuring the value of the current flowing between the input connection (20) and output connection (22), - means ( 42) for comparing the measured current value with a first predetermined value, - means (44) for determining In the integral of the square of the measured current value over time, if and as long as the measured current value exceeds the first predetermined value, - means (46) for comparing the determined integral with a second predetermined value, the predetermined conditions being met if the second a predetermined value is exceeded, and a counter (50) which counts how often in a predetermined time interval the means (42) for comparing the measured current value with a predetermined value determine that the predetermined value is exceeded by the measured current value, wherein the predetermined conditions are met when the counter has counted a predetermined minimum number.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter.The invention relates to a circuit breaker.

Sie befasst sich insbesondere mit dem Problem der Selektivität: Ein Leitungsschutzschalter soll unterschiedlich reagieren, je nachdem, ob er in einer Kaskadenschaltung vorgeordnet oder nachgeordnet ist. 1 zeigt ein Beispiel einer im Ganzen mit 10 bezeichneten Kaskadenschaltung mit einem vorgeordneten Leitungsschutzschalter 12 und drei nachgeordneten Leitungsschutzschaltern 14, wobei jedem nachgeordneten Leitungsschutzschalter 14 ein Verbraucher 16 zugeordnet ist. Tritt nun im Bereich der Verbraucher 16 ein Kurzschluss auf, so wäre es nicht sinnvoll, wenn der Leitungsschutzschalter 12 öffnen würde, denn dann würden alle drei Zweige gleichzeitig abgeschaltet. Vielmehr genügt es, wenn derjenige Zweig abgeschaltet wird, in dem sich der Verbraucher 16 befindet, durch den der Kurzschluss ausgelöst wird. Somit soll also der nachgeordnete Leitungsschutzschalter 14 in dem jeweiligen Zweig abschalten, während die übrigen Leitungsschutzschalter 14 in den anderen Zweigen nicht abschalten sollen. Andererseits ist es möglich, dass es der nachgeordnete Leitungsschutzschalter 14 nicht schafft, abzuschalten. In diesem Falle muss dann doch der vorgeordnete Leitungsschutzschalter 12 abschalten. Herkömmliche Leitungsschutzschalter sind so ausgelegt, dass sie möglichst schnell abschalten. Für den vorgeordneten Leitungsschutzschalter 12, der nicht sofort abschalten darf, sondern zunächst dem nachgeordneten Leitungsschutzschalter 14 die Gelegenheit geben muss, seinerseits abzuschalten, sind daher besondere Anforderungen gegeben.It deals in particular with the problem of selectivity: A circuit breaker should react differently, depending on whether it is upstream or downstream in a cascade connection. 1 shows an example of a whole with 10 designated cascade with an upstream circuit breaker 12 and three downstream circuit breakers 14 , with each downstream circuit breaker 14 a consumer 16 assigned. Now enters the field of consumers 16 a short circuit, so it would not make sense if the circuit breaker 12 would open, because then all three branches would shut down at the same time. Rather, it is sufficient if the branch is turned off, in which the consumer 16 which triggers the short circuit. Thus, therefore, the downstream circuit breaker 14 in the respective branch off, while the remaining circuit breaker 14 in the other branches should not turn off. On the other hand, it is possible that it is the downstream circuit breaker 14 does not manage to switch off. In this case, but then has the upstream circuit breaker 12 switch off. Conventional circuit breakers are designed so that they switch off as quickly as possible. For the upstream circuit breaker 12 , which may not shut down immediately, but first the downstream circuit breaker 14 give the opportunity to switch off, therefore, special requirements are given.

Gleichzeitig soll von dem herkömmlichen Bau eines Leitungsschutzschalters möglichst wenig abgewichen werden. Ein herkömmlicher Leitungsschutzschalter weist einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluss auf, ein ortsfestes Kontaktelement und ein bewegliches Kontaktelement zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss durch Berühren des ortsfesten Kontaktelements durch das bewegliche Kontaktelement, sowie Mittel zum Wegbewegen des beweglichen Kontaktelements von dem ortsfesten Kontaktelement bei einem Kurzschlussstrom. Diese Mittel umfassen üblicherweise eine Magnetspule, welche einen Tauchanker mit einem Stößel bewegt, der das bewegliche Kontaktelement von dem ortsfesten Kontaktelement wegschlägt. Zusätzlich gibt es in dem Leitungsschutzschalter ein Schaltschloss, welches die Aufgabe hat, unter vorbestimmten Bedingungen das von dem ortsfesten Kontaktelement zunächst nicht dauerhaft wegbewegte bewegliche Kontaktelement nunmehr dauerhaft von dem ortsfesten Kontaktelement fernzuhalten oder insbesondere aktiv von diesem zu trennen, d. h. noch weiter wegzubewegen. Insbesondere ist es möglich, dass die Mittel zum Wegbewegen nicht ausreichen, einen Stromfluss dauerhaft zu unterbinden, sondern dass sich ein Lichtbogen zwischen dem beweglichen Kontaktelement und dem ortsfesten Kontaktelement ausbildet, dieser dann verlöscht, sich das bewegliche Kontaktelement zurückbewegt und dann erneut von den Mitteln zum Wegbewegen wegbewegt wird. Das Schaltschloss hat dann die Aufgabe, den beweglichen Kontakt dauerhaft von dem ortsfesten fernzuhalten und hierbei den Lichtbogen vollständig zu unterdrücken.At the same time as little as possible deviate from the conventional construction of a circuit breaker. A conventional circuit breaker has an input and an output terminal, a stationary contact member, and a movable contact member for establishing an electrically conductive connection between input terminal and output terminal by contacting the stationary contact member by the movable contact member, and means for moving the movable contact member away from the stationary contact member at a short-circuit current. These means usually comprise a magnetic coil which moves a plunger armature with a plunger which strikes off the movable contact element from the stationary contact element. In addition, there is in the circuit breaker a switching mechanism, which has the task under certain conditions, the permanently away from the fixed contact element initially moving away movable contact element now permanently away from the stationary contact element or in particular actively to be separated from this, d. H. even further away. In particular, it is possible that the means for moving away are not sufficient to permanently prevent current flow, but that forms an arc between the movable contact element and the stationary contact element, this extinguished, the movable contact element moves back and then again from the means for Moving away is moved away. The switch lock then has the task to permanently keep the movable contact from the stationary and thereby completely suppress the arc.

Aus der DE 693 06 144 T2 ist ein gattungsgemäßer Überstrom-Detektorkreis beschrieben, bei welchem für eine Zeitmessung sowie zum Addieren von Werten, die von einer Rechnerschaltung berechnet werden, Zähler genutzt werden.From the DE 693 06 144 T2 a generic overcurrent detection circuit is described in which counters are used for time measurement and for adding values calculated by a computer circuit.

Aus der US 2005/0103613 A1 ist ein Leitungsschutzschalter beschrieben, der ein Bimetallelement zum Detektieren eines Kurzschlussstromes aufweist.From the US 2005/0103613 A1 a circuit breaker is described which has a bimetallic element for detecting a short-circuit current.

Aus der DE 2 117 238 ist eine Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer Motoren und daran angeschlossener mechanischer Geräte bekannt. Die Schaltungsanordnung weist einen Strom-Ist-Wert-Überwacher auf, welcher als einstellbarer Schwellwertindikator ausgeführt ist.From the DE 2 117 238 a circuit arrangement for the protection of electric motors and connected thereto mechanical devices is known. The circuit arrangement has a current-actual-value monitor, which is designed as an adjustable threshold value indicator.

Aus der DE 33 47 185 A1 ist eine Anordnung zur Beeinflussung eines Schaltgeräts beschrieben, welche Stromsensoren und eine nachgeschaltete Zählvorrichtung zum Berechnen unterschiedlicher Integrale aufweist.From the DE 33 47 185 A1 An arrangement for influencing a switching device is described which has current sensors and a downstream counting device for calculating different integrals.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Leitungsschutzschalter mit den genannten Merkmalen eines herkömmlichen Leitungsschutzschalters derart weiterzubilden, dass dieser insbesondere als vorgeordneter Leitungsschutzschalter, möglicherweise aber zusätzlich auch als nachgeordneter Leitungsschutzschalter in einer Kaskadenschaltung einsetzbar ist.It is an object of the invention to develop a circuit breaker with the above-mentioned features of a conventional circuit breaker such that it can be used in particular as an upstream circuit breaker, but possibly also as a downstream circuit breaker in a cascade connection.

Die Aufgabe wird durch einen Leitungsschutzschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by a circuit breaker with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß umfasst der Leitungsschutzschalter somit:

– Mittel zum Messen des Werts des zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss fließenden Stroms,
– Mittel zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts mit einem ersten vorbestimmten Wert,
– Mittel zum Ermitteln des Integrals des Quadrats des gemessenen Stromwerts über die Zeit, falls und solange der gemessene Stromwert den ersten vorbestimmten Wert überschreitet,
– Mittel zum Vergleichen des ermittelten Integrals mit einem zweiten vorbestimmten Wert, und
– einen Zähler (50), der zählt, wie oft in einem vorbestimmten Zeitintervall die Mittel (42) zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts mit einem vorbestimmten Wert ermitteln, dass der vorbestimmte Wert durch den gemessenen Stromwert überschritten wird, wobei die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind, wenn der Zähler eine vorbestimmte Mindestanzahl gezählt hat.

According to the invention, the circuit breaker thus comprises:

Means for measuring the value of the current flowing between the input terminal and the output terminal,
Means for comparing the measured current value with a first predetermined value,
Means for determining the integral of the square of the measured current value over time, if and as long as the measured current value exceeds the first predetermined value,
- means for comparing the determined integral with a second predetermined value, and
- a counter ( 50 ), which counts how often in a predetermined time interval the means ( 42 ) for comparing the measured current value with a predetermined value, that the predetermined value is exceeded by the measured current value, wherein the predetermined conditions are satisfied when the counter has counted a predetermined minimum number.

Durch das Zusammenwirken der genannten Mittel werden die oben genannten vorbestimmten Bedingungen erfüllt, bei denen das Schaltschloss aktiv wird. Diese sind insbesondere dann erfült, wenn der zweite vorbestimmte Wert durch das ermittelte Integral überschritten wird.By the interaction of said means the above-mentioned predetermined conditions are met, in which the switching mechanism is active. These are fulfilled, in particular, when the second predetermined value is exceeded by the determined integral.

Durch die ersten beiden Mittel, d. h. die Mittel zum Messen des Stromwerts und die Mittel zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts, wird gewährleistet, dass die Mittel zum Ermitteln des Integrals nicht ständig arbeiten müssen. Vielmehr ist es Aufgabe der Mittel zum Ermitteln des Integrals, dann ein Maß für die von dem fließenden Strom abgegebene Wärme zu ermitteln, wenn dieser fließende Strom ein Kurzschlussstrom ist, d. h. einen Mindestwert überschreitet. Grund dafür, dass ein solches Maß gewählt ist, ist, dass die Verluste des Kurschlussstroms Schäden in den Geräten bewirken können. Durch die Mittel zum Vergleichen des ermittelten Integrals mit einem vorbestimmten Wert wird die Verlustenergie begrenzt. Letzterer vorbestimmter Wert soll geeignet gewählt sein, damit das Erfordernis der Selektivität erfüllt wird: Tritt ein Kurzschlussstrom hinter einem nachgeordneten Leitungsschutzschalter auf, bewegt sich sowohl in dem vorgeordneten als auch in dem nachgeordneten Leitungsschutzschalter ein jeweils bewegliches Kontaktelement von dem ortsfesten Kontaktelement weg, und es bilden sich Lichtbögen aus. Betrachtet man die Anordnung in dem Zweig mit dem Kurzschluss, so findet man genau zwei Lichtbögen hintereinander. Dadurch wird der maximale Kurzschlussstrom effektiv begrenzt, und das ermittelte Integral erreicht in dem vorgeordneten Leitungsschutzschalter Kurzschlussstrom effektiv begrenzt, und das ermittelte Integral erreicht in dem vorgeordneten Leitungsschutzschalter nicht den vorbestimmten Wert, wenn dieser geeignet gewählt ist. Vielmehr bewirkt der Kurzschlussstrom, dass ein jeweiliger nachgeordneter Leitungsschutzschalter öffnet, so dass ein Öffnen des vorgeordneten Leitungsschutzschalters überflüssig wird. Anders hingegen sieht es aus, wenn ein Kurzschluss zwischen dem vorgeordneten Leitungsschutzschalter und dem nachgeordneten Leitungsschutzschalter entsteht. Dann fließen relativ hohe Kurzschlussströme, und das ermittelte Integral erreicht relativ bald den vorbestimmten Wert. Wie beabsichtigt, trennt dann das Schaltschloss dauerhaft das bewegliche Kontaktelement von dem ortsfesten Kontaktelement, d. h. der vorgeordnete Leitungsschutzschalter öffnet dauerhaft.By the first two means, d. H. the means for measuring the current value and the means for comparing the measured current value, it is ensured that the means for determining the integral do not have to work constantly. Rather, it is the task of the means for determining the integral to then determine a measure of the heat emitted by the flowing stream, if this flowing stream is a short-circuit current, i. H. exceeds a minimum value. The reason that such a measure is chosen is that the losses of the short-circuit current can cause damage to the devices. By the means for comparing the determined integral with a predetermined value, the loss energy is limited. The latter predetermined value should be suitably chosen so that the requirement of selectivity is met: If a short-circuit current occurs behind a downstream circuit breaker, a respective movable contact element moves away from the fixed contact element in both the upstream and the downstream circuit breaker arcing out. Looking at the arrangement in the branch with the short circuit, you will find exactly two arcs in a row. As a result, the maximum short-circuit current is effectively limited, and the determined integral effectively reaches short-circuit current in the upstream circuit breaker, and the determined integral does not reach the predetermined value in the upstream circuit breaker, if appropriately selected. Rather, the short-circuit current causes a respective downstream circuit breaker opens, so that an opening of the upstream circuit breaker is unnecessary. In contrast, it looks different when a short circuit between the upstream circuit breaker and the downstream circuit breaker arises. Then, relatively high short-circuit currents flow, and the detected integral relatively soon reaches the predetermined value. As intended, then the switch lock permanently separates the movable contact element from the stationary contact element, i. H. the upstream circuit breaker opens permanently.

Durch eine einfache Erweiterung berücksichtigt der erfindungsgemäße Leitungsschutzschalter auch den Sonderfall, dass eine periodische, z. B. sinusförmige, Schwankung des Stroms bewirkt, dass der gemessene Stromwert regelmäßig einen vorbestimmten Wert zwar überschreitet, aber genau so regelmäßig wieder unterschreitet, so dass ständig mit dem Ermitteln des Integrals wieder neu begonnen wird, ohne dass dieses den (zweiten) vorbestimmten Wert überschreitet. In diesem Falle kann es Vorgabe sein, dass der Leitungsschutzschalter innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls abschalten soll. Diese Vorgabe wird dadurch erfüllt, dass ein Zähler bereitgestellt wird, der den Mitteln zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts mit einem vorbestimmten Wert nachgeordnet ist. Der Zähler zählt, wie oft in dem vorbestimmten Zeitintervall die Mittel zum Vergleichen des gemessenen Stromwerts mit einem vorbestimmten Wert ermitteln, dass der vorbestimmte Wert durch den gemessenen Stromwert überschritten wird. Die vorbestimmte Bedingung, d. h. dass das Schaltschloss aktiv wird und das bewegliche Kontaktelement dauerhaft von dem ortsfesten trennt, ist gegeben, wenn der Zähler eine vorbestimmte Mindestanzahl (von Ereignissen) gezählt hat. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass nicht eine einzige Stromspitze in einer Halbwelle, wie sie bei Schaltvorgängen auftreten mag, gleich ein Abschalten des Leitungsschutzschalters bewirkt. Beträgt die Mindestanzahl drei, ist nicht mehr als eine einzige Wiederholung der Stromspitze erlaubt, bevor der Leitungsschutzschalter dauerhaft abschaltet.By a simple extension of the circuit breaker of the invention also takes into account the special case that a periodic, z. B. sinusoidal, fluctuation of the current causes the measured current value regularly exceeds a predetermined value, but just as often falls below again, so that is constantly started again with the determination of the integral, without this exceeds the (second) predetermined value , In this case, it may be a requirement that the circuit breaker should switch off within a predetermined time interval. This requirement is fulfilled by providing a counter which is arranged downstream of the means for comparing the measured current value with a predetermined value. The counter counts how many times in the predetermined time interval the means for comparing the measured current value with a predetermined value determine that the predetermined value is exceeded by the measured current value. The predetermined condition, i. H. that the switch lock becomes active and permanently separates the movable contact element from the stationary, is given when the counter has counted a predetermined minimum number of events. In this way it is ensured that not a single current peak in a half-wave, as may occur during switching operations, immediately causes a shutdown of the circuit breaker. If the minimum number is three, no more than one repetition of the current spike is allowed before the circuit breaker trips permanently.

In dem Leitungsschutzschalter war bisher ausschließlich von Kurzschlussauslösesystemen die Rede. Herkömmliche Leitungsschutzschalter weisen auch ein Überstromauslösesystem auf. Üblicherweise gehört hierzu ein Bimetallelement, das bei einem dauerhaften Überstrom (Überschreiten eines vorbestimmten Stromwerts) das Schaltschloss auslöst, wobei in diesem Fall das Schaltschloss das bewegliche Kontaktelement aktiv von dem ortsfesten Kontaktelement wegbewegt, bis kein Lichtbogen mehr auftritt, und es in der Folge diese Kontaktelemente dann auch voneinander fernhält. Da die Mittel zum Messen des Stromwerts üblicherweise so arbeiten, dass eine an einem Widerstand abfallende Spannung gemessen wird, wird bevorzugt das Bimetallelement als ein solcher Widerstand verwendet, d. h. die Mittel zum Messen werden zu dem ohnehin vorhandenen Bimetallelement parallel geschaltet.In the circuit breaker so far only short-circuit release systems was mentioned. Conventional circuit breakers also have an overcurrent trip system. Typically, this includes a bimetallic element that triggers the switching mechanism at a permanent overcurrent (exceeding a predetermined current value), in which case the switching mechanism actively moves the movable contact element away from the stationary contact element until no more arc occurs, and it in the consequence these contact elements then keep away from each other. Since the means for measuring the current value usually operate to measure a voltage drop across a resistor, it is preferred to use the bimetallic element as such a resistor, i. H. the means for measuring are connected in parallel to the already existing bimetallic element.

Ein erfindungsgemäßer Leitungsschutzschalter ist besonders geeignet, als vorgeordneter Leitungsschutzschalter eingesetzt zu werden. Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass dieser auch als nachgeordneter Leitungsschutzschalter eingesetzt wird oder in einer mehr als zweistufigen Kaskade auch auf mittleren Ebenen eingesetzt wird. Zur Erfüllung der Aufgabe der Selektivität muss lediglich der vorbestimmte Wert angepasst werden, mit dem das ermittelte Integral verglichen wird. So ist dieser bei dem erfindungsgemäßen Leitungsschutzschalter bevorzugt einstellbar, wobei die Einstellung bei einem elektronischen Komparator z. B. durch einfaches Einprogrammieren erfolgen kann.An inventive circuit breaker is particularly suitable to be used as an upstream circuit breaker. However, it is not excluded that this also as a downstream circuit breaker is used or in a more than two-stage cascade is also used at middle levels. To fulfill the task of selectivity, only the predetermined value has to be adjusted with which the determined integral is compared. So this is preferably adjustable in the circuit breaker according to the invention, wherein the setting in an electronic comparator z. B. can be done by simply programming.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobeiHereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the drawing, wherein

1 eine Kaskadenschaltung von Leitungsschutzschaltern mit Verbrauchern zeigt, 1 shows a cascade connection of circuit breakers with consumers,

2 einen erfindungsgemäßen Leitungsschutzschalter in seinem schematischen Aufbau darstellt. 2 represents a circuit breaker according to the invention in its schematic structure.

Ein in 1 gezeigter, im Ganzen mit 18 bezeichneter erfindungsgemäßer Leitungsschutzschalter weist einen Eingangsanschluss 20 und einen Ausgangsanschluss 22 auf. Zwischen dem Eingangsanschluss 20 und dem Ausgangsanschluss 22 befinden sich ein ortsfestes Kontaktelement 24 und ein bewegliches Kontaktelement 26. Das bewegliche Kontaktelement 26 ist verschwenkbar und berührt bei geschlossenem Leitungsschutzschalter 18 das ortsfeste Kontaktelement 24, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Eingangsanschluss 20 und Ausgangsanschluss 22 hergestellt ist. Der Leitungsschutzschalter 18 hat eine Überstromauslösefunktion und eine Kurzschlussauslösefunktion. Zur Bereitstellung der Überstromauslösefunktion verfügt der Leitungsschutzschalter 18 im Strompfad zwischen Eingangsanschluss 20 und Ausgangsanschluss 22, die über ein Bimetallelement 28, das sich nach Zufuhr von Wärme durch einen dauerhaften Überstrom verbiegt und somit, wie durch den Wirkungspfeil 30 dargestellt, ein Schaltschloss 32 des Leitungsschutzschalters 18 auslöst. Das Schaltschloss 32 bewirkt in diesem Fall, dass das bewegliche Kontaktelement 28 von dem ortsfesten Kontaktelement 24 wegbewegt und dauerhaft von diesem getrennt wird, wobei auch Lichtbogen unterdrückt werden. Diese Funktionalität ist von quasi sämtlichen Leitungsschutzschaltern des Standes der Technik bekannt.An in 1 shown, as a whole with 18 designated inventive circuit breaker has an input terminal 20 and an output terminal 22 on. Between the input terminal 20 and the output terminal 22 are a stationary contact element 24 and a movable contact element 26 , The movable contact element 26 can be swiveled and touched when the circuit breaker is closed 18 the stationary contact element 24 , so that an electrically conductive connection between input terminal 20 and output connection 22 is made. The circuit breaker 18 has an overcurrent tripping function and a short-circuit tripping function. The circuit breaker features the overcurrent tripping function 18 in the current path between input terminal 20 and output connection 22 that has a bimetallic element 28 that bends after a supply of heat by a permanent overcurrent and thus, as by the effect arrow 30 shown, a switch lock 32 of the circuit breaker 18 triggers. The switch lock 32 causes in this case that the movable contact element 28 from the stationary contact element 24 is moved away and permanently separated from it, whereby also arc are suppressed. This functionality is known from virtually all circuit breakers of the prior art.

Das Kurzschlussauslösesystem umfasst eine elektrische Spule 34, in der ein (in 2 nicht gezeigter) Tauchanker angeordnet ist, an dem ein Stößel ausgebildet ist. Wie durch den Wirkungspfeil 36 dargestellt, bewirkt bei Überschreiten eines vorbestimmten Werts durch den über die Spule 34 fließenden Strom, namentlich bei einem Kurzschlussstrom, der Tauchanker mit dem Stößel, dass das bewegliche Kontaktelement 26 von dem ortsfesten Kontaktelement 24 wegbewegt wird. Vorliegend sei dies dergestalt, dass sich ein Lichtbogen zwischen dem beweglichen Kontaktelement 26 und dem ortsfesten Kontaktelement 24 ausbildet, wobei dieser in eine (in 2 nicht gezeigte) Löschkammer wandern kann. Der Lichtbogen bewirkt, dass nach wie vor ein Strom über den Leitungsschutzschalter 18 fließt, der aber in seiner Höhe begrenzt ist. Durch Einwirkung des Schaltschlosses 32 entsprechend dem Wirkungspfeil 38 kann das bewegliche Kontaktelement dauerhaft von dem ortsfesten Kontaktelement getrennt werden, insbesondere noch weiter weg von diesem bewegt werden, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird, kein Strom mehr zwischen dem Eingangsanschluss 20 und dem Ausgangsanschluss 22 fließt und somit der Leitungsschutzschalter geöffnet wird.The short-circuit release system comprises an electrical coil 34 in which one (in 2 Not shown) plunger armature is arranged on which a plunger is formed. As by the impact arrow 36 shown causes when exceeding a predetermined value by the over the coil 34 flowing current, namely at a short-circuit current, the plunger with the plunger that the movable contact element 26 from the stationary contact element 24 is moved away. In the present case, this is such that an arc between the movable contact element 26 and the stationary contact element 24 training, whereby this into a (in 2 not shown) can travel. The arc continues to cause a current across the circuit breaker 18 flows, but is limited in its height. By action of the switch lock 32 according to the effect arrow 38 the movable contact element can be permanently separated from the stationary contact element, in particular be moved further away from it, whereby the arc is extinguished, no more power between the input terminal 20 and the output terminal 22 flows and thus the circuit breaker is opened.

Diese vorbestimmten Bedingungen, unter denen das Schaltschloss 32 diese Trennung entsprechend dem Wirkungspfeil 38 bewirkt, werden durch eine Anordnung von elektronischen Elementen 40, 42, 44 und 46 bewirkt: Parallel zu dem Bimetallelement 28 ist ein Strommesser 40 geschaltet. Der Strommesser 40 misst tatsächlich die über dem Bimetallelement 28 abfallende Spannung, und aufgrund des bekannten Widerstands des Bimetallelements 28 kann auf den über das Bimetallelement 28 fließenden Strom geschlossen werden. Ein Komparator 42 vergleicht den von dem Strommesser 40 gemessenen Stromwert mit einem vorbestimmten Wert. Erst bei Überschreiten des vorbestimmten Werts werden die folgenden elektronischen Komponenten 44 und 46 eingesetzt: Ist der gemessene Strom ein Kurzschlussstrom, beginnt ein Integrator 44, das Integral des Quadrats des Stromwerts über die Zeit zu ermitteln. Dieses ist bei bekanntem Widerstand ein Maß für die von dem Kurzschlussstrom erzeugte Wärme. Ein Komparator 46 vergleicht den Wert des Integrals mit einem vorbestimmten Wert. Solange der vorbestimmte Wert von dem Integral nicht unterschritten wird, ist die durch den Kurzschlussstrom abgegebene Wärme nicht übermäßig hoch und kann akzeptiert werden. Erst, wenn das Integral den vorbestimmten Wert in dem Komparator 46 überschreitet, bewirkt der Komparator 46, wie durch den Wirkungspfeil 48 angezeigt, dass das Schaltschloss 32 das bewegliche Kontaktelement 26 von dem ortsfesten Kontaktelement 24 dauerhaft trennt, entsprechend des Wirkungspfeil 38.These predetermined conditions under which the switching mechanism 32 this separation according to the effect arrow 38 causes are caused by an array of electronic elements 40 . 42 . 44 and 46 causes: parallel to the bimetallic element 28 is an electricity meter 40 connected. The electricity meter 40 actually measures the above the bimetallic element 28 decreasing voltage, and due to the known resistance of the bimetallic element 28 Can on the over the bimetallic element 28 be closed flowing electricity. A comparator 42 compares that from the ammeter 40 measured current value with a predetermined value. Only when the predetermined value is exceeded, the following electronic components 44 and 46 used: If the measured current is a short-circuit current, an integrator starts 44 to determine the integral of the square of the current value over time. This is a measure of the heat generated by the short-circuit current with a known resistance. A comparator 46 compares the value of the integral with a predetermined value. As long as the predetermined value of the integral is not undershot, the heat given off by the short-circuit current is not excessively high and can be accepted. Only when the integral is the predetermined value in the comparator 46 exceeds, causes the comparator 46 as by the impact arrow 48 indicated that the switch lock 32 the movable contact element 26 from the stationary contact element 24 permanently separates, according to the effect arrow 38 ,

Die Anordnung aus 2 erlaubt noch eine zweite Möglichkeit der Auslösung des Schaltschlosses 32: In diesem Falls ist zwar das Integral über den Kurzschlussstrom nicht ausreichend hoch, solange der Kurzschlussstrom den vorbestimmten Wert in dem Komparator 42 überschreitet, denn der vorbestimmte Wert in dem Komparator 42 wird dann genau so schnell und oft auch wieder unterschritten wie überschritten. Ein Zähler 50 zählt aber, wie häufig innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls (typischerweise 20 ms bis 100 ms) der Komparator 42 ermittelt, dass von dem von dem Strommesser 40 gemessenen Stromwert ein vorbestimmter Wert überschritten wird. Überschreitet die von dem Zähler ermittelte Zahl eine vorgegebene Mindestanzahl, erreicht sie z. B. die Zahl 3, bewirkt der Zähler entsprechend dem Wirkungspfeil 52 eine Auslösung des Schaltschlosses 32, welches dann ebenfalls bewirkt (Wirkungspfeil 38), dass das bewegliche Kontaktelement 26 dauerhaft von dem ortsfesten Kontaktelement 24 getrennt wird, so dass wiederum Lichtbögen ganz unterdrückt werden und der Leitungsschutzschalter 18 vollständig öffnet.The arrangement off 2 still allows a second possibility of triggering the switching mechanism 32 In this case, although the integral over the short-circuit current is not sufficiently high as long as the short-circuit current is the predetermined value in the comparator 42 exceeds, because of the predetermined value in the comparator 42 is then just as fast and often fallen below again as exceeded. A counter 50 but counts how many times within a predetermined time interval (typically 20 ms to 100 ms) the comparator 42 determines that from that of the ammeter 40 measured current value is exceeded a predetermined value. Exceeds the number determined by the counter a predetermined minimum number, it reaches z. As the number 3, causes the counter according to the effect arrow 52 a release of the switch lock 32 , which then also causes (effect arrow 38 ) that the movable contact element 26 permanently from the stationary contact element 24 is disconnected, so that in turn arcs are completely suppressed and the circuit breaker 18 completely opens.

Es ist der in dem Komparator 46 gespeicherte vorbestimmte Wert, der bestimmt, wann genau der Leitungsschutzschalter 18 üblicherweise auslöst. Über diesen Wert kann der Leitungsschutzschalter 18 für seine jeweilige Aufgabe in einer Schaltkaskade geeignet programmiert werden. Ist der Leitungsschutzschalter 18 vorgeordnet, dann sollte der vorbestimmte Wert in dem Komparator 46 möglichst hoch sein, und je weiter der Leitungsschutzschalter 18 in einer Schaltkaskade nachgeordnet ist, desto kleiner kann der vorbestimmte Wert werden.It's the one in the comparator 46 stored predetermined value that determines when exactly the circuit breaker 18 usually triggers. About this value, the circuit breaker 18 be suitably programmed for its respective task in a switching cascade. Is the circuit breaker 18 upstream, then the predetermined value should be in the comparator 46 be as high as possible, and the further the circuit breaker 18 is arranged downstream in a switching cascade, the smaller can be the predetermined value.

Claims

Circuit breaker ( 18 ) with an input terminal ( 20 ) and an output terminal ( 22 ), with a fixed contact element ( 24 ) and a movable contact element ( 26 ) for establishing an electrically conductive connection between input terminal ( 20 ) and output terminal ( 22 ) by touching the fixed contact element ( 24 ) by the movable contact element ( 26 ), with means ( 34 ) for moving away the movable contact element from the stationary contact element in the case of a short-circuit current, and with a switching lock ( 32 ), which under predetermined conditions that of the fixed contact element ( 24 Moving away moving contact element ( 26 ) permanently from the fixed contact element ( 24 ) separates and / or keeps away, characterized by: - means ( 40 ) for measuring the value of between input terminal ( 20 ) and output terminal ( 22 ) flowing electricity, - means ( 42 ) for comparing the measured current value with a first predetermined value, - means ( 44 ) for determining the integral of the square of the measured current value over time, if and as long as the measured current value exceeds the first predetermined value, - means ( 46 ) for comparing the determined integral with a second predetermined value, wherein the predetermined conditions are met when the second predetermined value is exceeded, and - a counter ( 50 ), which counts how often in a predetermined time interval the means ( 42 ) for comparing the measured current value with a predetermined value, that the predetermined value is exceeded by the measured current value, wherein the predetermined conditions are satisfied when the counter has counted a predetermined minimum number.

Circuit breaker ( 18 ) According to claim 1, characterized in that the means ( 40 ) for measuring to a bimetallic element ( 28 ) are connected in parallel, which in case of a permanent overcurrent, the switching mechanism ( 32 ) triggers.

Circuit breaker ( 18 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the means ( 46 ) for comparing the determined integral with a second predetermined value of the second predetermined value is adjustable and preferably programmable.