DE102008049432B4 - Circuit breaker and current transformer for a circuit breaker - Google Patents

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Abstract

Leistungsschalter zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Primärstroms, durch den ein zu schützender Stromkreis mit Strom versorgt wird, mit einer Auslösevorrichtung zur Auslösung der Unterbrechung, zu deren Stromversorgung mindestens ein Stromwandler (1) vorgesehen ist, der einen um den Leiter (2) geführten Hauptmagnetkreis (5) und mindestens eine Sekundärwicklung (6) umfasst, deren Kern von einem Teil des Hauptmagnetkreises (5) gebildet wird, wobei parallel zum Kern der Sekundärwicklung (6) ein magnetischer Nebenschlusszweig (7) geschaltet ist, der einen zusätzlichen magnetischen Widerstand aufweist, wobei der zusätzliche magnetische Widerstand einen Luftspalt (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) bei einem über einem Nennstrom liegenden Primärstrom eine elastische Verkleinerung erfährt, sodass der zusätzliche magnetische Widerstand so ausgebildet ist, dass er sich bei einem über dem Nennstrom des Leistungsschalters liegenden Primärstrom mittels der im magnetischen Nebenschlusszweig (7) auftretenden magnetischen Kräfte selbsttätig verkleinert, so dass es zu einer effektiven Verringerung des zusätzlichen magnetischen Widerstands im magnetischen Nebenschlusszweig (7) kommt.Circuit breaker for interrupting a current flowing through a conductor primary current through which a circuit to be protected is supplied with power, with a tripping device for triggering the interruption, to the power supply at least one current transformer (1) is provided, one to the conductor (2) out Main magnetic circuit (5) and at least one secondary winding (6) whose core is formed by a part of the main magnetic circuit (5), wherein parallel to the core of the secondary winding (6), a magnetic shunt branch (7) is connected, which has an additional magnetic resistance in which the additional magnetic resistance has an air gap (10), characterized in that the air gap (10) undergoes an elastic reduction at a primary current lying above a nominal current, so that the additional magnetic resistance is designed such that it is at an above the Rated current of the circuit breaker Prim By means of the magnetic forces in the magnetic shunt branch (7) occurring magnetic forces automatically reduced, so that there is an effective reduction of the additional magnetic resistance in the magnetic shunt branch (7).

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Stroms und einen Stromwandler für einen entsprechenden Leistungsschalter gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.The invention relates to a circuit breaker for interrupting a current flowing through a conductor and a current transformer for a corresponding circuit breaker according to the preambles of claims 1 and 10.

Leistungsschalter zur Stromunterbrechung sind allgemein bekannt. Dabei fließt der zu unterbrechende Strom durch den Leistungsschalter selbst; ein zu schützender Stromkreis wird über einen abgangsseitigen Leiter mit Strom versorgt. Zur Auslösung der Unterbrechung dient eine Auslösevorrichtung, die über einen Stromwandler (Eisenkernwandler) mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei die elektrische Energie dem durch den Leiter fließenden Strom (Primärstrom) entnommen wird. Eine solche Auslösevorrichtung ist aus der EP 0 704 867 B1 bekannt. Deren Stromwandler weist weiter einen aus einem Eisenkern gebildeten Hauptmagnetkreis auf, durch den der Leiter geführt ist, der dabei quasi die „Primärwicklung” bildet. Über einen Nebenschlusszweig ist der Hauptmagnetkreis in zwei parallele Teilmagnetkreise aufgeteilt. Der zum Nebenschlusszweig parallele Zweig (Teilmagnetkreis) ist gleichzeitig Kern einer Sekundärwicklung, über welche die elektrische Energie für die Auslösevorrichtung ausgekoppelt wird. Zur Erhöhung des magnetischen Widerstands des Nebenschlusszweigs ist in diesem ein Luftspalt mit konstanter Breite vorgesehen, um den magnetischen Fluss durch den Nebenschlusszweig entsprechend zu verringern. Der Nebenschlusszweig übernimmt bei sehr großen Strömen (Primärströmen) einen (großen) Teil des magnetischen Flusses und leitet diesen an der Sekundärwicklung vorbei, um einen weiteren Anstieg des von der Sekundärwicklung abgegebenen Sekundärstroms zu begrenzen.Circuit breakers are well known. In this case, the current to be interrupted flows through the circuit breaker itself; a circuit to be protected is supplied with power via a downstream conductor. To trigger the interruption is a tripping device, which is supplied via a current transformer (iron core converter) with electrical energy, wherein the electrical energy is removed from the current flowing through the conductor (primary current). Such a triggering device is from the EP 0 704 867 B1 known. Their current transformer further has a main magnetic circuit formed of an iron core, through which the conductor is guided, which forms quasi the "primary winding". A shunt branch divides the main magnetic circuit into two parallel partial magnetic circuits. The branch parallel to the shunt branch (partial magnetic circuit) is at the same time the core of a secondary winding, via which the electrical energy for the triggering device is coupled out. In order to increase the magnetic resistance of the shunt branch, a constant-width air gap is provided therein to correspondingly reduce the magnetic flux through the shunt branch. The shunt branch takes on (large) part of the magnetic flux at very large currents (primary currents) and passes this past the secondary winding in order to limit a further increase in the secondary current output by the secondary winding.

Soll der Stromwandler (Eisenkernwandler) nur zur Energieversorgung und nicht für Messzwecke eingesetzt werden, so möchte man über einen großen Primärstrombereich einen möglichst konstanten (niedrigen) Sekundärstrom aus dem Stromwandler erhalten. Deshalb wird der Sekundärstrom bei hohen Primärströmen meist begrenzt, wodurch wiederum im Leistungsteil der elektronischen Auslöseeinheit platzsparende elektronische Bauteile mit einer kleinen maximalen Verlustleistung eingesetzt werden können. Zur Messung des Primärstromes ist dann allerdings ein weiterer Stromwandler (z. B. Rogowski-Wandler) erforderlich. Eine derartige entsprechende Auslösevorrichtung mit mindestens einem Stromwandler offenbart beispielsweise die DE 695 13 612 T2 .If the current transformer (iron core converter) is used only for power supply and not for measuring purposes, then one would like to obtain as constant as possible (low) secondary current from the current transformer over a large primary current range. Therefore, the secondary current is usually limited at high primary currents, which in turn can be used in the power section of the electronic trip unit space-saving electronic components with a small maximum power loss. However, a further current transformer (eg Rogowski converter) is then required for measuring the primary current. Such a corresponding triggering device with at least one current transformer discloses, for example, the DE 695 13 612 T2 ,

Nachteilig ist dabei, dass diese Begrenzung oft nicht ausreicht.The disadvantage here is that this limitation is often insufficient.

Ferner offenbart die DE 697 32 210 T2 einen einstellbaren elektromagnetischen Auslöser und Lastschalter mit einem solchen Auslöser. Weiterhin offenbart die US 2,412,247 A einen Lastschalter, der einen Magnet und eine Armatur trägt.Further, the DE 697 32 210 T2 an adjustable electromagnetic release and load switch with such a trigger. Furthermore, the disclosure US 2,412,247 A a load switch that carries a magnet and a fitting.

Schließlich offenbaren die DE 697 05 692 T2 einen Stromwandler, einen Auslöser und einen Schutzschalter mit einem solchen Stromwandler, die GB 6 54 290 eine Verbesserung bezüglich Transformatoren mit variablem Übersetzungsverhältnis, die DE 2 139 010 A geteilte Kernblechschnitte für Transformatoren, die EP 2 260 494 B1 einen Transformatorkern und die GB 2 453 673 A ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Kerns sowie einen Fehlerstromschutzschalter.Finally, the reveal DE 697 05 692 T2 a current transformer, a trigger and a circuit breaker with such a current transformer, the GB 6 54 290 an improvement in variable ratio transformers, the DE 2 139 010 A split core sheet metal sections for transformers, the EP 2 260 494 B1 a transformer core and the GB 2 453 673 A a method of manufacturing a magnetic core and a residual current circuit breaker.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsschalter und einen Stromwandler vorzuschlagen, dessen Sekundärstrom ausreichend begrenzt ist.The object of the invention is to propose a circuit breaker and a current transformer whose secondary current is sufficiently limited.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.The object is solved by the features of claims 1 and 10; the dependent claims represent advantageous embodiments.

Die Lösung sieht bezogen auf den Leistungsschalter als auch auf den Stromwandler vor, dass der zusätzliche magnetische Widerstand so ausgebildet ist, dass er sich bei einem über dem Nennstrom liegenden Primärstrom, also insbesondere im Kurzschlussfall, mittels der im Nebenschlusszweig auftretenden magnetischen Kräfte selbsttätig verkleinert, so dass es zu einer effektiven Verringerung des zusätzlichen magnetischen Widerstands im Nebenschlusszweig kommt. Um also eine ausreichende Begrenzung des von der Sekundärwicklung abgegebenen Sekundärstroms zu erzielen, wird der zusätzliche magnetische Widerstand mit Vergrößerung des durch den Primärstrom bedingten magnetischen Flusses selbsttätig verringert.The solution provides, based on the circuit breaker as well as on the current transformer, that the additional magnetic resistance is designed so that it decreases automatically at a lying above the rated current primary current, ie in particular in the case of short circuit, by means of occurring in the shunt branch magnetic forces, so that there is an effective reduction of the additional magnetic resistance in the shunt branch. Thus, to achieve a sufficient limitation of the output from the secondary winding secondary current, the additional magnetic resistance is automatically reduced with increasing the magnetic flux caused by the primary current.

Der zusätzliche magnetische Widerstand weist einen Luftspalt auf.The additional magnetic resistance has an air gap.

Bei einem über dem Nennstrom liegenden Primärstrom erfährt der Luftspalt eine elastische Verkleinerung.At a primary current above the rated current, the air gap undergoes an elastic reduction.

Eine besonders wirksame Begrenzung des Sekundärstroms wird erzielt, wenn der Zweig (Teilmagnetkreis) mit der Sekundärwicklung bei einem über dem Nennstrom liegenden vorgegebenen Primärstrom eine magnetische Sättigung erfährt.A particularly effective limitation of the secondary current is achieved when the branch (partial magnetic circuit) with the secondary winding undergoes a magnetic saturation at a predetermined primary current lying above the rated current.

Im einfachsten Fall wird der Luftspalt von mindestens zwei beabstandeten und in Richtung des Magnetflusses einander überlappenden Elementen des Nebenschlusszweigs gebildet.In the simplest case, the air gap of at least two spaced and in the direction of the magnetic flux overlapping elements of the shunt branch is formed.

Um ein Aneinanderhaften der Elemente zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass die einander überlappenden Elemente beschichtet sind. In order to prevent the elements from sticking together, it is proposed that the overlapping elements be coated.

Technisch einfach ist es, wenn der Hauptmagnetkreis geschlossen ausgebildet ist und die Elemente parallel zum Nebenschlusszweig und damit quer zum Hauptmagnetkreis verlaufen.It is technically simple if the main magnetic circuit is formed closed and the elements run parallel to the shunt branch and thus transversely to the main magnetic circuit.

Eine technische Ausführung sieht vor, dass die Elemente als flache zungenförmige Stege ausgebildet sind, die sich in entgegen gesetzte Richtungen erstrecken und deren freie Enden einander überlappen.A technical embodiment provides that the elements are designed as flat tongue-shaped webs which extend in opposite directions and whose free ends overlap each other.

Ein einfacher Hauptmagnetkreis wird aus übereinander geschichteten weich-/ferromagnetischen Blechen gebildet.A simple main magnetic circuit is formed from stacked soft / ferromagnetic sheets.

Mit Vorteil ist der Hauptmagnetkreis als Ringbandkern aus kornorientiertem oder nicht-kornorientiertem Silizium-Eisen oder anderen kristallinen amorphen oder nanokristallinen metallischen Legierungen gebildet.Advantageously, the main magnetic circuit is formed as a ring band core of grain-oriented or non-grain-oriented silicon iron or other crystalline amorphous or nanocrystalline metallic alloys.

Ein einfacher Aufbau des Hauptmagnetkreises ergibt sich, wenn zwischen zwei Blechen mit zungenförmigem Steg jeweils ein oder mehrere Bleche ohne Steg angeordnet sind.A simple structure of the main magnetic circuit is obtained when one or more sheets are arranged without web between two sheets with tongue-shaped web.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. Show it:

1 einen Stromwandler einer Auslösevorrichtung eines Leistungsschalters, 1 a current transformer of a tripping device of a circuit breaker,

2 eine vereinfachte Ausführung des Hauptmagnetkreises des Stromwandlers gemäß 1, 2 a simplified embodiment of the main magnetic circuit of the current transformer according to 1 .

3 den Hauptmagnetkreis des Stromwandlers gemäß 2 als Explosionsdarstellung, 3 the main magnetic circuit of the current transformer according to 2 as an exploded view,

4–5 eine alternative Ausführung des Hauptmagnetkreises des Stromwandlers gemäß 1 und 4 - 5 an alternative embodiment of the main magnetic circuit of the current transformer according to 1 and

6–7 eine weitere alternative Ausführung des Hauptmagnetkreises des Stromwandlers gemäß 1. 6 - 7 a further alternative embodiment of the main magnetic circuit of the current transformer according to 1 ,

1 zeigt einen Stromwandler 1 für eine Auslösevorrichtung eines Leistungsschalters (nicht gezeigt), der den durch einen Leiter 2 und damit durch den Leistungsschalter fließenden Strom (Primärstrom) im Gefahrenfall unterbricht, um den Stromkreis (nicht gezeigt) zu schützen, der mit Hilfe des Primärstroms mit Strom versorgt wird. 1 shows a current transformer 1 for a tripping device of a circuit breaker (not shown) passing through a conductor 2 and thereby interrupting the current flowing through the circuit breaker (primary current) in case of danger, in order to protect the circuit (not shown), which is supplied with electricity by means of the primary current.

Die elektronische Auslösevorrichtung löst die Unterbrechung des Primärstroms aus, wobei deren Stromversorgung über den Stromwandler 1 erfolgt, welcher die erforderliche elektrische Energie für die Auslösevorrichtung aus dem Leiter 2 (Primärleiter) auskoppelt.The electronic trip device triggers the interruption of the primary current, with their power supply via the current transformer 1 takes place, which the required electrical energy for the triggering device from the ladder 2 (Primary conductor) disconnects.

Wie 1 zeigt, ist der Leiter 2 durch eine Öffnung 3 (durch einen Ring mit der Öffnung 3) geführt, die aus übereinander geschichteten, weichmagnetischen Blechen 4 besteht, welche den Hauptmagnetkreis 5 bilden. (Der Hauptmagnetkreis 5 kann auch als Ringbandkern aus kornorientiertem oder nicht-kornorientiertem Silizium-Eisen oder anderen kristallinen amorphen oder nanokristallinen metallischen Legierungen und dergleichen bestehen.) Der aus den Blechen 4 gebildete Ring trägt auf der dem Leiter 2 gegenüberliegenden Seite eine Sekundärwicklung 6, deren Kern allerdings nur von einem Teil des magnetischen Flusses (des magnetischen Hauptflusses) des Hauptmagnetkreises durchlaufen wird. Der andere Teil des magnetischen Flusses ist über einen magnetischen Nebenschlusszweig 7 (also einen Bypass) geführt, der im Wesentlichen parallel zum Kern der Sekundärwicklung 6 verläuft.As 1 shows is the leader 2 through an opening 3 (through a ring with the opening 3 ), made of superimposed, soft magnetic sheets 4 which consists of the main magnetic circuit 5 form. (The main magnetic circuit 5 may also be a ring-belt core of grain-oriented or non-grain-oriented silicon-iron or other crystalline amorphous or nanocrystalline metallic alloys and the like.) The from the sheets 4 formed ring bears on the ladder 2 opposite side a secondary winding 6 However, the core of which is traversed only by a part of the magnetic flux (the main magnetic flux) of the main magnetic circuit. The other part of the magnetic flux is via a magnetic shunt branch 7 (ie a bypass), which is essentially parallel to the core of the secondary winding 6 runs.

Der magnetische Nebenschlusszweig 7 wird von Elementen 8 gebildet, die sich in Richtung bzw. entgegengesetzt zur Richtung des Magnetflusses im Nebenschlusszweig 7 erstrecken, d. h. abwechselnd erstreckt sich ein Element 8 in Richtung des Magnetflusses und das unmittelbar benachbarte Element 8 entsprechend entgegengesetzt zu dessen Richtung. Die Elemente 8 sind hier flache zungenförmige Stege, die sich in die Öffnung des Hauptmagnetkreises 1 hinein erstrecken, abwechselnd jeweils in entgegen gesetzte Richtungen. Im Überlappungsbereich der freien Enden 9 der Stege 8 befindet sich zwischen den Stegen 8 jeweils ein Luftspalt, der im Nebenschlusszweig mit einem zusätzlichen magnetischen Widerstand verbunden ist. Eine Erhöhung des magnetischen Widerstands verkleinert den magnetischen Fluss im Nebenschlusszweig 7 entsprechend. Der magnetische Fluss durch den Nebenschlusszweig 7 bewirkt im Überlappungsbereich, dass sich die Stege 8 gegenseitig anziehen. Da die flachen zungenförmigen Stege elastisch (federnd) biegbar sind, kommt es insbesondere bei einem großen Primärstrom zu einer Verkleinerung des Luftspalts 10. Die Stege 8 sind so dimensioniert, dass der Zweig (Teilmagnetkreis) mit der Sekundärwicklung 6 im Kurzschlussfall eine magnetische Sättigung erfährt. Dabei können die Enden 9 der Stege 8 auch aneinander zur Anlage kommen, wobei der zusätzliche magnetische Widerstand im Nebenschlusszweig 7 vollständig verschwindet. Die Enden 9 der Stege 8 sind deshalb mit einer Beschichtung versehen, die dafür sorgt, dass sie in Folge des magnetischen Remanenzflusses nicht aneinander haften bleiben.The magnetic shunt branch 7 becomes of elements 8th formed in the direction or opposite to the direction of the magnetic flux in the shunt branch 7 extend, that is, an element extends alternately 8th in the direction of the magnetic flux and the immediately adjacent element 8th correspondingly opposite to its direction. The Elements 8th Here are flat tongue-shaped webs that extend into the opening of the main magnetic circuit 1 extend in each case alternately in opposite directions. In the overlapping area of the free ends 9 of the bridges 8th is located between the jetties 8th in each case an air gap, which is connected in the shunt branch with an additional magnetic resistance. An increase in the magnetic resistance reduces the magnetic flux in the shunt branch 7 corresponding. The magnetic flux through the shunt branch 7 causes in the overlap area that the webs 8th attract each other. Since the flat tongue-shaped webs are elastically (resiliently) bendable, a reduction in the air gap occurs, in particular in the case of a large primary current 10 , The bridges 8th are dimensioned so that the branch (partial magnetic circuit) with the secondary winding 6 in case of short circuit experiences a magnetic saturation. This can be the ends 9 of the bridges 8th also come into contact with each other, with the additional magnetic resistance in the shunt branch 7 completely disappears. The ends 9 of the bridges 8th are therefore provided with a coating which ensures that they do not adhere to each other as a result of the magnetic remanence flow.

Im Ausführungsbeispiel ist der Zweig mit der Sekundärwicklung 6 so ausgelegt, dass die magnetische Sättigung bereits bei einem Primärstrom eintritt, der geringfügig über dem Nennstrom des Leistungsschalters liegt.In the embodiment, the branch with the secondary winding 6 designed so that the magnetic saturation already occurs at a primary current that is slightly above the rated current of the circuit breaker.

Wird der Stromkreis im Kurzschlussfall vom Leistungsschalter 1 unterbrochen, so bewegen sich die elastischen Enden 9 der Stege 8 wieder in ihre Ausgangslage zurück, wodurch der Luftspalt 10 als zusätzlicher magnetischer Widerstand im Nebenschlusszweig 7 automatisch wieder hergestellt ist.Is the circuit in the event of a short circuit from the circuit breaker 1 interrupted, so move the elastic ends 9 of the bridges 8th back to their starting position, causing the air gap 10 as an additional magnetic resistance in the shunt branch 7 automatically restored.

Der Stromwandler 1 ist also so ausgebildet, dass sich der magnetische Widerstand des Nebenschlusszweigs 7 in Abhängigkeit von der Größe des Primärstroms durch den Leiter 2 selbsttätig verkleinert, wodurch der Nebenschlusszweig 7 einen Großteil des magnetischen Hauptflusses übernimmt.The current transformer 1 is thus designed so that the magnetic resistance of the shunt branch 7 depending on the size of the primary current through the conductor 2 automatically reduced, causing the shunt branch 7 takes over a large part of the main magnetic flux.

2 zeigt den Hauptmagnetkreis 5 in einer vereinfachten Ausführung mit nur zwei Stegen 8. 2 shows the main magnetic circuit 5 in a simplified version with only two bars 8th ,

In 3 ist eine Explosionsdarstellung des Hauptmagnetkreises gemäß 2 zu sehen. Man sieht in 3, dass (jeweils) zwischen zwei Blechen mit zungenförmigem Steg 8 (je) ein Blech 4 ohne Steg angeordnet ist.In 3 is an exploded view of the main magnetic circuit according to 2 to see. You can see in 3 in that (in each case) between two sheets with tongue-shaped web 8th (each) a sheet 4 is arranged without bridge.

Mit anderen Worten: Bei geringen bis mittleren Primärströmen fließt nur ein geringer magnetischer Fluss über den durch die zungenförmigen Stege 8 gebildeten Luftspalt 10. Verbunden mit diesem magnetischen Fluss ist eine Kraftwirkung auf die Stege 8 (insbesondere die Enden 9 der Stege 8), welche quadratisch proportional zum magnetischen Fluss ist. Unabhängig von der Richtung des magnetischen Flusses versucht diese Kraft die beiden Enden 9 zusammenzuziehen, d. h. den Luftspalt 10 zu reduzieren. Bei einem geringen magnetischen Fluss reicht diese Kraft noch nicht für eine signifikante Reduzierung aus – die Enden 9 verweilen annähernd in ihrer Ausgangsposition. Der magnetische Widerstand des Luftspalts 10 ist relativ hoch. Mit zunehmendem Primärstrom nimmt der magnetische Fluss über die Enden 9 zu, wodurch auch die magnetische Kraft größer wird. Dabei werden die Enden 9 mit zunehmendem Primärstrom immer mehr zusammengezogen, bis sie bei hohem magnetischen Fluss aneinander anliegen. Eine Reduktion des Luftspalts 10 führt zu einer Reduktion des magnetischen Widerstands des Nebenschlusszweigs 7. Je kleiner der magnetische Widerstand, umso größer ist der Anteil des magnetischen Flusses, der über den parallelen Nebenschlusszweigs 7 und nicht durch den magnetischen Zweig fließt, der von der Sekundärwicklung 6 umschlossen wird. Der Sekundärstrom bleibt dadurch auch bei steigendem Primärstrom über einen großen Bereich konstant. Durch die flexible Ausführung des Nebenschlusszweigs 7 (de magnetischen Bypasses mittels zungenförmigen Stegen 8) reduziert sich der magnetische Widerstand des Luftspaltes 10 bei hohen Primärströmen deutlich besser als bei einem konstantem Luftspalt 10. Der Sekundärstrom nimmt bei zunehmendem Primärstrom nur noch sehr wenig zu: Er ist also sehr wirksam begrenzt.In other words, at low to medium primary currents, only a small magnetic flux flows through the tongue-like bars 8th formed air gap 10 , Associated with this magnetic flux is a force acting on the webs 8th (especially the ends 9 of the bridges 8th ), which is quadratically proportional to the magnetic flux. Regardless of the direction of the magnetic flux, this force attempts to both ends 9 contract, ie the air gap 10 to reduce. At a low magnetic flux, this force is not enough for a significant reduction - the ends 9 linger approximately in their starting position. The magnetic resistance of the air gap 10 is relatively high. As the primary current increases, the magnetic flux takes over the ends 9 to, which also increases the magnetic force. This will be the ends 9 with increasing primary current more and more contracted until they abut each other at high magnetic flux. A reduction of the air gap 10 leads to a reduction of the magnetic resistance of the shunt branch 7 , The smaller the magnetic resistance, the larger the proportion of the magnetic flux that is above the parallel shunt branch 7 and not flowing through the magnetic branch coming from the secondary winding 6 is enclosed. As a result, the secondary current remains constant over a wide range even when the primary current increases. Due to the flexible design of the shunt branch 7 (de magnetic bypass by means of tongue-shaped webs 8th ) reduces the magnetic resistance of the air gap 10 at high primary currents significantly better than at a constant air gap 10 , The secondary current increases only very little with increasing primary current: it is therefore very effectively limited.

Eine alternative Ausführung mit (nicht elastisch verbiegbaren) Stegen 8 zeigen die 4 und 5, bei der ein Stab 11, der zwischen zwei sich in die gleiche Richtung erstreckenden Stegen 8 längsbeweglich angeordnet ist, zusammen mit den Stegen 8 den Nebenschlusszweig 7 bildet. Der Stab 11 ist über eine Feder 12 auf der gegenüberliegenden Seite am Blechpaket des Hauptmagnetkreises 1 befestigt. In 5 ist der Stab 11 auf Grund der magnetischen Kräfte zwischen den Stegen 8 gegen die elastische Druckkraft der Feder 12 nach rechts gezogen. Somit verringert sich der Luftspalt zwischen den Stegen 8.An alternative embodiment with (non-elastically bendable) webs 8th show the 4 and 5 in which a rod 11 that is, between two webs extending in the same direction 8th is arranged longitudinally movable, together with the webs 8th the shunt branch 7 forms. The rod 11 is about a spring 12 on the opposite side of the laminated core of the main magnetic circuit 1 attached. In 5 is the staff 11 due to the magnetic forces between the webs 8th against the elastic pressure force of the spring 12 pulled to the right. Thus, the air gap between the webs is reduced 8th ,

Eine weitere Ausführungsalternative zeigen die 6 und 7, in denen ein Klappanker 13 den Nebenschlusszweig 7 bildet. Auch hier wird ein Luftspalt 10 gegen die Kraftwirkung einer Feder 14 verkleinert, d. h. der Klappanker 13 wird durch den magnetischen Fluss gegen die elastische Federkraft der Feder 14 nach unten gezogen, wobei sich der magnetische Widerstand des Nebenschlusszweigs 7 entsprechend verringert. In 7 überbrückt der Klappanker 13 die Öffnung 3 des Hauptmagnetkreises 5 vollständig, d. h. der Luftspalt 10 zwischen dem Klappanker 13 und dem Hauptmagnetkreis 5 ist vollständig verschwunden; ein Luftspalt 10 ist nicht mehr vorhanden.Another alternative embodiment show the 6 and 7 in which a hinged anchor 13 the shunt branch 7 forms. Again, an air gap 10 against the force of a spring 14 reduced, ie the hinged armature 13 is due to the magnetic flux against the elastic spring force of the spring 14 pulled down, where the magnetic resistance of the shunt branch 7 reduced accordingly. In 7 bridges the hinged anchor 13 the opening 3 of the main magnetic circuit 5 completely, ie the air gap 10 between the hinged armature 13 and the main magnetic circuit 5 has completely disappeared; an air gap 10 is not available anymore.

Die Länge des Luftspalts 10 im parallelen Nebenschlusszweig 7 ist also nicht konstant, sondern verkleinert sich jeweils abhängig vom magnetischen Fluss und somit abhängig vom Wert des Primärstroms. Bei sehr großen Primärströmen kann sich der Luftspalt 10 nahezu vollständig schließen. Je größer der Primärstrom, umso größer wird der magnetische Fluss, der den magnetischen Nebenschlusszweig 7 durchfließt.The length of the air gap 10 in the parallel shunt branch 7 is therefore not constant, but decreases in each case depending on the magnetic flux and thus dependent on the value of the primary current. For very large primary currents, the air gap 10 Close almost completely. The larger the primary current, the larger the magnetic flux that is the magnetic shunt branch 7 flows.

Claims (10)

Leistungsschalter zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Primärstroms, durch den ein zu schützender Stromkreis mit Strom versorgt wird, mit einer Auslösevorrichtung zur Auslösung der Unterbrechung, zu deren Stromversorgung mindestens ein Stromwandler (1) vorgesehen ist, der einen um den Leiter (2) geführten Hauptmagnetkreis (5) und mindestens eine Sekundärwicklung (6) umfasst, deren Kern von einem Teil des Hauptmagnetkreises (5) gebildet wird, wobei parallel zum Kern der Sekundärwicklung (6) ein magnetischer Nebenschlusszweig (7) geschaltet ist, der einen zusätzlichen magnetischen Widerstand aufweist, wobei der zusätzliche magnetische Widerstand einen Luftspalt (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) bei einem über einem Nennstrom liegenden Primärstrom eine elastische Verkleinerung erfährt, sodass der zusätzliche magnetische Widerstand so ausgebildet ist, dass er sich bei einem über dem Nennstrom des Leistungsschalters liegenden Primärstrom mittels der im magnetischen Nebenschlusszweig (7) auftretenden magnetischen Kräfte selbsttätig verkleinert, so dass es zu einer effektiven Verringerung des zusätzlichen magnetischen Widerstands im magnetischen Nebenschlusszweig (7) kommt.Circuit breaker for interrupting a primary current flowing through a conductor, by means of which a circuit to be protected is supplied with power, with a tripping device for triggering the interruption, to the power supply of which at least one current transformer ( 1 ), one around the ladder ( 2 ) main magnetic circuit ( 5 ) and at least one secondary winding ( 6 ) whose core is separated from a part of the main magnetic circuit ( 5 ) is formed, being parallel to the core of the secondary winding ( 6 ) a magnetic shunt branch ( 7 ), which has an additional magnetic resistance, wherein the additional magnetic resistance an air gap ( 10 ), characterized in that the air gap ( 10 ) undergoes an elastic reduction at a primary current lying above a rated current, so that the additional magnetic resistance is designed so that, at a primary current lying above the rated current of the circuit breaker, 7 ) occurring magnetic forces automatically reduced, so that there is an effective reduction of the additional magnetic resistance in the magnetic shunt branch ( 7 ) comes. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern mit der Sekundärwicklung (6) bei einem über dem Nennstrom liegenden vorgegebenen Primärstrom eine magnetische Sättigung erfährt.Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the core with the secondary winding ( 6 ) experiences a magnetic saturation at a lying above the rated current given primary current. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) von mindestens zwei beabstandeten und in Richtung des Magnetflusses einander überlappenden Elementen (8) des magnetischen Nebenschlusszweigs (7) gebildet wird.Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the air gap ( 10 ) of at least two spaced-apart and in the direction of the magnetic flux overlapping elements ( 8th ) of the magnetic shunt branch ( 7 ) is formed. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einander überlappenden Elemente (8) beschichtet sind.Circuit breaker according to Claim 3, characterized in that the overlapping elements ( 8th ) are coated. Leistungsschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnetkreis (5) geschlossen ausgebildet ist und dass die einander überlappenden Elemente (8) parallel zum magnetischen Nebenschlusszweig (7) und damit quer zum Hauptmagnetkreis (5) verlaufen.Circuit breaker according to Claim 3 or 4, characterized in that the main magnetic circuit ( 5 ) is closed and that the overlapping elements ( 8th ) parallel to the magnetic shunt branch ( 7 ) and thus transversely to the main magnetic circuit ( 5 ). Leistungsschalter nach Anspruch 35 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einander überlappenden Elemente (8) als flache zungenförmige Stege ausgebildet sind, die sich in entgegen gesetzte Richtungen derart parallel zum magnetischen Nebenschlusszweig (7) erstrecken, dass deren freie Enden einander überlappen.Circuit breaker according to Claim 35 or 4, characterized in that the overlapping elements ( 8th ) are formed as flat tongue-shaped webs, which are in opposite directions so parallel to the magnetic shunt branch ( 7 ) extend that their free ends overlap each other. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnetkreis (5) aus übereinander geschichteten weich-/ferromagnetischen Blechen (4) gebildet ist.Circuit breaker according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the main magnetic circuit ( 5 ) of superimposed soft / ferromagnetic sheets ( 4 ) is formed. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnetkreis (5) als Ringbandkern aus Silizium-Eisen, kristallinen, amorphen oder nanokristallinen metallischen Legierungen gebildet ist.Circuit breaker according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the main magnetic circuit ( 5 ) is formed as a ring band core made of silicon iron, crystalline, amorphous or nanocrystalline metallic alloys. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei Blechen (4) mit zungenförmigem Steg ein oder mehrere Bleche ohne Steg angeordnet sind.Circuit breaker according to claim 7, characterized in that in each case between two sheets ( 4 ) are arranged with tongue-shaped web one or more sheets without web. Stromwandler (1) für einen Leistungsschalter zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Primärstroms, durch den ein zu schützender Stromkreis mit Strom versorgt wird, wobei eine Auslösevorrichtung zur Auslösung der Unterbrechung vorgesehen ist und wobei der Stromwandler (1) die Auslösevorrichtung mit Strom versorgt, mit einem um den Leiter (2) geführten Hauptmagnetkreis (5) und mindestens einer Sekundärwicklung (6), deren Kern von einem Teil des Hauptmagnetkreises (5) gebildet wird, wobei parallel zum Kern der Sekundärwicklung (6) ein magnetischer Nebenschlusszweig (7) geschaltet ist, der einen zusätzlichen magnetischen Widerstand aufweist, wobei der zusätzliche magnetische Widerstand einen Luftspalt (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) bei einem über einem Nennstrom liegenden Primärstrom eine elastische Verkleinerung erfährt, wodurch der zusätzliche magnetische Widerstand so ausgebildet ist, dass er sich bei einem über dem Nennstrom des Leistungsschalters liegenden Primärstrom mittels der im magnetischen Nebenschlusszweig (7) auftretenden magnetischen Kräfte selbsttätig verkleinert, so dass es zu einer effektiven Verringerung des zusätzlichen magnetischen Widerstands im magnetischen Nebenschlusszweig (7) kommt.Power converter ( 1 ) for a circuit breaker for interrupting a primary current flowing through a conductor, by means of which a circuit to be protected is supplied with power, a tripping device being provided for triggering the interruption, and the current transformer ( 1 ) supplies the tripping device with power, with one around the conductor ( 2 ) main magnetic circuit ( 5 ) and at least one secondary winding ( 6 ) whose core is formed by a part of the main magnetic circuit ( 5 ) is formed, wherein parallel to the core of the secondary winding ( 6 ) a magnetic shunt branch ( 7 ), which has an additional magnetic resistance, wherein the additional magnetic resistance an air gap ( 10 ), characterized in that the air gap ( 10 ) undergoes an elastic reduction at a lying over a rated current primary current, whereby the additional magnetic resistance is designed so that it is at a lying above the rated current of the circuit breaker primary current means in the magnetic shunt branch ( 7 ) occurring magnetic forces automatically reduced, so that there is an effective reduction of the additional magnetic resistance in the magnetic shunt branch ( 7 ) comes.
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