DE102012210745A1

DE102012210745A1 - trigger mechanism

Info

Publication number: DE102012210745A1
Application number: DE102012210745.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Neumeier; Tobias Sturm; Christoph Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-01-02
Also published as: CN103515160B; EP2680293B1; CN103515160A; EP2680293A1

Abstract

Der erfindungsgemäße Auslösemechanismus (10) für ein Schutzschaltgerät (1) weist einen mittels einer Schaltmechanik arretierbaren Bewegkontakt (5), einen Stößel (12) sowie einen Auslösehebel (6) auf. Der Stößel (12) ist dabei sowohl zur Betätigung des zur Entriegelung des Bewegkontaktes (5) vorgesehenen Auslösehebels (6) als auch zur Betätigung des Bewegkontaktes (5) selbst vorgesehen. Hierzu weist der Stößel (12) eine erste Wirkfläche (17) auf, welche in einer ersten Phase seiner Betätigungsbewegung zum Einwirken auf eine Ansteuerungskontur (7) des Auslösehebels (6) ausgebildet ist, um ein Entklinken der Schaltmechanik zu bewirken. Weiterhin weist der Stößel eine zweite Wirkfläche (18) auf, welche in einer zweiten Phase seiner Betätigungsbewegung zum direkten Einwirken auf den Bewegkontakt (5) ausgebildet ist. Dabei ist der Bewegkontakt (5) zwischen dem Stößel (12) und der Ansteuerungskontur (7) des Auslösehebels (6) angeordnet. Durch die mechanische Anordnung des Bewegkontaktes (5) zwischen dem Stößel (12) und der Ansteuerungskontur (7) des Auslösehebels (6) ist es möglich, Bewegkontakt (5) und Festkontakt (4) enger aneinander zu führen, wodurch eine höhere Lorentzkraft zwischen den beiden, im Wesentlichen parallel geführten Abschnitten des Bewegkontaktes (5) sowie des Festkontaktes (4) erreicht wird. Auf diese Weise wird Wirkung der dynamischen Kontaktöffnung deutlich verbessert.The trigger mechanism (10) according to the invention for a protective switching device (1) has a moving contact (5) that can be locked by means of a switching mechanism, a plunger (12) and a trigger lever (6). The plunger (12) is provided both for actuating the release lever (6) provided for unlocking the moving contact (5) and for actuating the moving contact (5) itself. For this purpose, the plunger (12) has a first active surface (17) which, in a first phase of its actuation movement, is designed to act on a control contour (7) of the release lever (6) in order to unlatch the switching mechanism. Furthermore, the plunger has a second active surface (18) which, in a second phase of its actuation movement, is designed to act directly on the moving contact (5). The moving contact (5) is arranged between the plunger (12) and the control contour (7) of the release lever (6). The mechanical arrangement of the moving contact (5) between the plunger (12) and the control contour (7) of the release lever (6) makes it possible to bring the moving contact (5) and fixed contact (4) closer together, creating a higher Lorentz force between the two substantially parallel sections of the moving contact (5) and the fixed contact (4) is achieved. In this way, the effect of dynamic contact opening is significantly improved.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auslösemechanismus für ein Schutzschaltgerät, welches einen mittels einer Schaltmechanik arretierbaren Bewegkontakt, einen Stößel sowie einen Auslösehebel aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Schutzschaltgerät mit einem derartigen Auslösemechanismus. The invention relates to a trigger mechanism for a protective switching device, which has a lockable by means of a switching mechanism moving contact, a plunger and a release lever. Furthermore, the invention relates to an electro-mechanical protection device with such a trigger mechanism.

Schutzschaltgeräte, beispielsweise Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter, werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter ist eine Überstromschutzeinrichtung in der Elektroinstallation und wird insbesondere im Bereich von Niederspannungsnetzen eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen die abgesicherten Verbraucher und Anlagen vor Überlast. Sie schützen beispielsweise Leitungen vor Beschädigung durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes und sind dazu ausgebildet, den zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom Leitungsnetz zu trennen. Circuit-breakers, such as circuit breakers or circuit breakers are used in particular as switching and safety elements in electrical energy supply networks. Circuit breakers are specially designed for high currents. A circuit breaker is an overcurrent protection device in the electrical installation and is used in particular in the field of low-voltage networks. Circuit breakers and miniature circuit breakers guarantee a safe shutdown in the event of a short circuit and protect the protected consumers and systems from overload. They protect, for example, cables from damage due to excessive heating as a result of excessive electrical current and are designed to switch off the circuit to be monitored automatically in the event of a short circuit or overload, and thus to disconnect from the mains.

Derartige Schutzschaltgeräte weisen in der Regel einen Schaltkontakt mit einem feststehenden Kontaktelement – dem sogenannten Festkontakt – sowie einem relativ dazu bewegbaren Kontaktelement – dem sogenannten Bewegkontakt – auf. Zur Durchleitung eines elektrischen Stromes kontaktiert der Bewegkontakt den Festkontakt. Zur Trennung des Stromflusses wird der Bewegkontakt von dem Festkontakt wegbewegt. Das Unterbrechen des Stromflusses führt bei jedem Schutzschaltgerät zumindest kurzzeitig zu einem Spannungsüberschlag zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontaktelement, da der Abstand während des Trennvorganges der Kontaktelemente zur Isolation noch nicht ausreicht. Befindet sich ein Gas zwischen den beiden Schaltkontakten, so wird dieses bei entsprechend hoher Spannungsdifferenz zwischen den Kontaktelementen durch den Überschlag ionisiert, wobei sich aufgrund der Gasentladung ein Lichtbogen ausbildet. Such protective switching devices usually have a switching contact with a fixed contact element - the so-called fixed contact - and a relatively movable contact element - the so-called moving contact - on. To pass an electric current, the moving contact makes contact with the fixed contact. To separate the current flow of the moving contact is moved away from the fixed contact. The interruption of the current flow leads at least briefly to each protective switching device to a voltage flashover between the fixed and the movable contact element, since the distance during the separation process of the contact elements for isolation is not sufficient. If there is a gas between the two switching contacts, this is ionized by the flashover with a correspondingly high voltage difference between the contact elements, an arc being formed due to the gas discharge.

Aus der Patentschrift DE 10 2004 040 288 B4 ist ein Schutzschalter bekannt, welcher eine erste Auslöseeinrichtung zur Erfassung und Abschaltung eines Kurzschlusses sowie eine zweite Auslöseeinrichtung zur Erfassung und Abschaltung eines Überlastzustandes aufweist. Weiterhin weist der Schutzschalter einen Schaltkontakt mit einem Festkontakt und einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt sowie einen Auslösehebel auf, der mit der ersten Auslöseeinrichtung sowie mit der zweiten Auslöseeinrichtung derart gekoppelt ist, dass bei Auslösen der ersten Auslöseeinrichtung und/oder der zweiten Auslöseeinrichtung der Auslösehebel betätigt und der Schaltkontakt geöffnet wird. From the patent DE 10 2004 040 288 B4 a circuit breaker is known, which has a first triggering device for detecting and switching off a short circuit and a second triggering device for detecting and switching off an overload condition. Furthermore, the circuit breaker has a switching contact with a fixed contact and a movable movable contact relative thereto and a release lever which is coupled to the first triggering device and the second triggering device such that actuated when triggering the first triggering device and / or the second triggering device of the trigger lever and the switching contact is opened.

Leistungsschalter beziehungsweise Leitungsschutzschalter sind daher so konstruiert, dass der beim Öffnen der Schaltkontakte entstehende Lichtbogen gelöscht und damit der Stromfluss unterbrochen wird. Hierzu weisen diese Schutzschaltgeräte ein magnetisches Auslösesystem mit einer Spule und einer relativ dazu beweglichen Anker-Stößel-Einheit auf, über die der Strom, oder auch nur ein Teil des Stroms, der zu den Schaltkontakten fließt, geleitet wird. Bei einem schnellen Anstieg des Stroms, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, zieht die Spule den Anker an, wodurch der Stößel auf einen Auslösehebel trifft, wodurch eine Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes freigegeben wird. Infolgedessen wird das Schutzschaltgerät ausgelöst und der Stromfluss über das Schaltkontaktpaar unterbrochen. Magnetische Auslöser bzw. magnetische Auslösesysteme werden in Schutzschaltgeräten eingesetzt, um beispielsweise bei höheren Stromstärken das Verschmelzen stromführender Kontaktflächen zu verhindern oder ein sicheres Abschalten zu gewährleisten, wenn ein entstandener Lichtbogen das Schaltgerät beschädigen könnte. Hierfür sind kurze Auslösezeiten vorteilhaft – insbesondere deshalb, da der Einsatzbereich des Schutzschaltgerätes durch eine zu lange Auslösezeit eingeschränkt werden kann. Circuit breakers or circuit breakers are therefore designed so that the arcing occurring when opening the switch contacts deleted and thus the flow of current is interrupted. For this purpose, these protective switching devices have a magnetic trip system with a coil and a relatively movable armature plunger unit, through which the current, or even a portion of the current flowing to the switch contacts, is passed. With a rapid increase of the current, for example in the case of a short circuit, the coil attracts the armature, whereby the plunger meets a release lever, whereby a switching mechanism of the protective device is released. As a result, the protective switching device is triggered and interrupted the flow of current through the switching contact pair. Magnetic releases or magnetic release systems are used in protective switching devices, for example, to prevent the melting of current-carrying contact surfaces at higher currents or to ensure a safe shutdown when a resulting arc could damage the switching device. For this purpose, short tripping times are advantageous - in particular because the range of application of the protective switching device can be limited by a too long tripping time.

Um bei Auftreten eines Kurzschlusses eine schnelle Kontaktöffnung zu erreichen, werden zum einen die dynamischen Kräfte des Kurzschlussstromes genutzt. Durch eine geeignete, im Wesentlichen parallele Stromführung im Bereich des Schaltkontaktes wird aufgrund der parallel geführten, in einander gesetzter Richtung vom Kurzschlussstrom durchflossenen Leiter eine Lorenzkraft erzeugt, welche derart gerichtet ist, dass die parallel nebeneinander liegenden Leiter auseinander gedrückt werden. In einem Schutzschaltgerät bewirkt diese Lorenzkraft, dass ab einer gewissen Kurzschlussstromgrenze der Bewegkontakt vom Festkontakt wegbewegt wird. Dieser Effekt wird als dynamische Kontaktöffnung bezeichnet und trägt zu einer Verkürzung des Ansprechverhaltens des Schutzschaltgerätes im Falle eines Kurzschlusses bei. In order to achieve a quick contact opening when a short circuit occurs, the dynamic forces of the short-circuit current are used on the one hand. By a suitable, substantially parallel current conduction in the region of the switching contact, a Lorenz force is generated due to the guided in parallel, in the set direction by the short-circuit current conductor, which is directed such that the parallel adjacent conductors are pressed apart. In a protective switching device, this Lorenz force causes that from a certain short-circuit current limit, the moving contact is moved away from the fixed contact. This effect is referred to as dynamic contact opening and contributes to a shortening of the response of the protective device in the event of a short circuit at.

Weiterhin wird im Falle eines Kurzschlusses auch mithilfe des magnetischen Auslösesystems ein Öffnen des Schaltkontakts bewirkt. Dabei wird die Spule des magnetischen Auslösesystems mit dem Kurzschlussstrom bestromt, wodurch der Anker in die Spule gezogen wird. Der mit dem Anker verbundene Stößel wird dabei von einer Ruheposition in eine Ausgelöstposition bewegt. Zum Öffnen des Schaltkontaktes trifft der Stößel dabei auf den Auslösehebel, welcher dadurch ebenfalls bewegt wird. Durch die Bewegung des Auslösehebels wird die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes freigegeben, wodurch der mit der Schaltmechanik gekoppelte Bewegkontakt von dem Festkontakt wegbewegt wird. Dies bedeutet, dass im Falle eines Kurzschlusses die Bewegung des Stößels zunächst auf den Auslösehebel übertragen wird, welcher infolgedessen die Schaltmechanik auslöst, wodurch der Bewegkontakt vom Festkontakt wegbewegt wird. Auf diese Weise ist somit eine Auslösekette, bestehend aus Stößel, Auslösehebel und Bewegkontakt realisiert. Ein Auslösemechanismus mit einer derartigen Auslösekette ist beispielsweise aus der DE 10 2004 040288 B4 bekannt. Furthermore, in the case of a short circuit, opening of the switching contact is also effected by means of the magnetic triggering system. The coil of the magnetic release system is energized with the short-circuit current, whereby the armature is pulled into the coil. The plunger connected to the anchor is thereby moved from a rest position to a release position. To open the switch contact the ram strikes the Release lever, which is thereby also moved. The movement of the release lever, the switching mechanism of the protective device is released, causing the coupled with the switching mechanism moving contact is moved away from the fixed contact. This means that in the case of a short circuit, the movement of the plunger is first transmitted to the release lever, which consequently triggers the switching mechanism, whereby the moving contact is moved away from the fixed contact. In this way, therefore, a trip chain, consisting of plunger, trip lever and moving contact is realized. A trigger mechanism with such a trigger chain is for example from the DE 10 2004 040288 B4 known.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Auslösemechanismus sowie ein Schutzschaltgerät bereitzustellen, welche sich durch eine kurze Auslösezeit auszeichnen und eine optimale Krafteinleitung sicherstellen. It is an object of the invention to provide a triggering mechanism and a protective switching device, which are characterized by a short trip time and ensure optimum application of force.

Diese Aufgabe wird durch den Auslösemechanismus sowie das Schutzschaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by the triggering mechanism and the protective switching device according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Auslösemechanismus für ein Schutzschaltgerät weist einen mittels einer Schaltmechanik arretierbaren Bewegkontakt, einen Stößel sowie einen Auslösehebel auf. Der Stößel ist dabei sowohl zur Betätigung des zur Entriegelung des Bewegkontaktes vorgesehenen Auslösehebels als auch zur Betätigung des Bewegkontaktes selbst vorgesehen. Hierzu weist der Stößel eine erste Wirkfläche auf, welche in einer ersten Phase seiner Betätigungsbewegung zum Einwirken auf eine Ansteuerungskontur des Auslösehebels ausgebildet ist, um ein Entklinken der Schaltmechanik zu bewirken. Weiterhin weist der Stößel eine zweite Wirkfläche auf, welche in einer zweiten Phase seiner Betätigungsbewegung zum direkten Einwirken auf den Bewegkontakt ausgebildet ist. Dabei ist der Bewegkontakt zwischen dem Stößel und der Ansteuerungskontur des Auslösehebels angeordnet. The triggering mechanism according to the invention for a protective switching device has a movable contact which can be locked by means of a switching mechanism, a plunger and a triggering lever. The plunger is provided both for actuating the release lever of the moving contact provided release lever as well as for actuating the moving contact itself. For this purpose, the plunger on a first active surface, which is formed in a first phase of its actuation movement to act on a control contour of the trigger lever to cause a unlatching of the switching mechanism. Furthermore, the plunger has a second active surface, which is formed in a second phase of its actuating movement for direct action on the moving contact. In this case, the moving contact between the plunger and the control contour of the release lever is arranged.

Stößel und Auslösehebel sind Bestandteile eines magnetischen Auslösesystems, welches im Falle eines Kurzschlusses einen Schaltkontakt des Schutzschaltgerätes, welcher durch den Festkontakt und den Bewegkontakt gebildet ist, öffnet, indem der Bewegkontakt vom Festkontakt wegbewegt wird. Durch die mechanische Anordnung des Bewegkontaktes zwischen dem Stößel und der Ansteuerungskontur des Auslösehebels ist es möglich, Bewegkontakt und Festkontakt enger aneinander zu führen, wodurch eine höhere Lorentzkraft zwischen den beiden, im Wesentlichen parallel geführten Abschnitten des Bewegkontaktes sowie des Festkontaktes erreicht wird. Auf diese Weise wird Wirkung der dynamischen Kontaktöffnung deutlich verbessert. Da ferner die dynamische Kontaktöffnung zeitlich vor dem relativ trägen magnetischen Auslösesystem erfolgt, ist eine deutliche Verkürzung der Verweilzeit des beim Öffnen des Schaltkontakts auftretenden Lichtbogens an den Kontaktstellen realisierbar. Auf diese Weise wird der Kontaktabbrand an Festkontakt und Bewegkontakt reduziert, wodurch die Schaltleistung, vor allem aber die Standzeit des Schutzschaltgerätes deutlich verbessert werden. Plunger and trip lever are components of a magnetic trip system, which in the case of a short circuit, a switching contact of the protective device, which is formed by the fixed contact and the moving contact opens by the moving contact is moved away from the fixed contact. Due to the mechanical arrangement of the moving contact between the plunger and the control contour of the release lever, it is possible to move moving contact and fixed contact closer together, whereby a higher Lorentz force between the two, substantially parallel sections of the moving contact and the fixed contact is achieved. In this way, the effect of dynamic contact opening is significantly improved. Further, since the dynamic contact opening takes place in time before the relatively sluggish magnetic trip system, a significant reduction in the residence time of the arc occurring when opening the switch contact at the contact points can be realized. In this way, the contact erosion is reduced to fixed contact and moving contact, whereby the switching capacity, but above all the service life of the protective device are significantly improved.

Weiterhin weist der erfindungsgemäße Auslösemechanismus keine Wirkkette Stößel-Auslösehebel-Bewegkontakt im herkömmlichen Sinn auf. Vielmehr ist der Stößel dazu vorgesehen, einerseits über seine erste Wirkfläche direkt auf den Auslösehebel einzuwirken. Andererseits wirkt der Stößel über seine zweite Wirkfläche aber auch direkt auf den Bewegkontakt selbst ein. Hierbei ist sicherzustellen, dass der Stößel zunächst auf den Auslösehebel trifft, um ein Entklinken der Schaltmechanik und damit ein Lösen der Arretierung des Bewegkontakts zu bewirken, bevor der Stößel auf den Bewegkontakt selbst einwirkt, um ein direktes Öffnen des Schaltkontaktes zu bewirken. Furthermore, the trigger mechanism according to the invention has no chain of action plunger trigger lever moving contact in the conventional sense. Rather, the plunger is intended to act on the one hand on its first effective area directly on the release lever. On the other hand, the plunger via its second effective area but also acts directly on the moving contact itself. In this case, it must be ensured that the plunger first strikes the release lever to effect unlatching of the switching mechanism and thus release of the locking of the moving contact, before the plunger acts on the moving contact itself in order to effect a direct opening of the switching contact.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Auslösemechanismus weist der Bewegkontakt eine Öffnung auf, durch die der Stößel zum Einwirken auf die Ansteuerungskontur des Auslösehebels teilweise hindurch greift. Durch die im Bewegkontakt ausgebildete Öffnung kann der Stößel durch den Bewegkontakt hindurch greifen, um mit der ersten Wirkfläche auf die hinter der Öffnung angeordnete Ansteuerungskontur des Auslösehebels einzuwirken. Auf diese Weise ist eine äußerst kompakte Bauweise des Auslösemechanismus realisierbar, was insbesondere bei Kleingeräten, beispielsweise bei Niederspannungs-Reiheneinbaugeräten von Vorteil ist. In an advantageous development of the release mechanism, the moving contact has an opening through which the plunger partially engages in order to act on the control contour of the release lever. Due to the opening formed in the moving contact, the plunger can engage through the moving contact in order to act with the first active surface on the control contour of the trigger lever arranged behind the opening. In this way, an extremely compact design of the trigger mechanism can be realized, which is particularly advantageous for small devices, for example in low-voltage modular devices.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Auslösemechanismus sind die erste Wirkfläche und die zweite Wirkfläche des Stößels in Richtung seiner Betätigungsbewegung an verschiedenen, zueinander versetzten Stellen des Stößels ausgebildet. Durch die versetzte Anordnung der beiden Wirkflächen wird mit einfachen Mitteln ein zeitversetztes Einwirken des Stößels auf den Auslösehebel bzw. den Bewegkontakt realisiert. In a further advantageous embodiment of the trigger mechanism, the first active surface and the second effective surface of the plunger are formed in the direction of its actuating movement at different, mutually offset positions of the plunger. Due to the staggered arrangement of the two active surfaces, a time-shifted action of the plunger on the release lever or the moving contact is realized by simple means.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Auslösemechanismus ist der Stößel mit Hilfe einer Spule elektromagnetisch bewegbar. Mit Hilfe der Spule kann bei entsprechender Auslegung eine optimale Betätigungskraft für beide Wirkvorgänge – auf den Auslösehebel einerseits sowie den Bewegkontakt andererseits – bereitgestellt werden. In a further advantageous embodiment of the trigger mechanism of the plunger is electromagnetically movable by means of a coil. With the help of the coil can be provided with appropriate design an optimal operating force for both active operations - on the release lever on the one hand and the moving contact on the other.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Auslösemechanismus ist der Auslösehebel zur Freigabe einer mit dem Bewegkontakt mechanisch gekoppelten Klinke verbunden. Die Verwendung einer Klinke, welche sich beim Schließen des Schaltkontakts auf dem Auslösehebel abstützt, ermöglicht über die mechanische Kopplung mit dem Bewegkontakt die Realisierung einer ausreichend hohen Kontaktkraft zwischen Bewegkontakt und Festkontakt. In a further advantageous embodiment of the trigger mechanism of the trigger lever for Release of a mechanically coupled to the moving contact pawl connected. The use of a pawl, which is supported when closing the switch contact on the release lever, via the mechanical coupling with the moving contact allows the realization of a sufficiently high contact force between moving contact and fixed contact.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Auslösemechanismus bildet der Bewegkontakt mit einem Festkontakt des Schutzschaltgerätes einen Schaltkontakt, wobei der Bewegkontakt im Falle einer dynamischen Kontaktöffnung des Schaltkontaktes derart auf den Auslösehebel einwirkt, dass dadurch ein Entklinken der Schaltmechanik bewirkt wird. Auf diese Weise wird auch bei der dynamischen Kontaktöffnung durch die Bewegung des Bewegkontakts aufgrund der durch den Kurzschlussstrom verursachten Lorentzkraft ein direktes Entklinken der Schaltmechanik bewirkt, d.h. es muss nicht erst die Bewegung des trägen Stößels des magnetischen Auslösesystems zur Entklinkung der Schaltmechanik abgewartet werden. Die Schaltleistung des Schutzschaltgerätes wird dadurch weiter verbessert. In a further advantageous development of the triggering mechanism, the moving contact with a fixed contact of the protective switching device forms a switching contact, wherein the moving contact in the case of a dynamic contact opening of the switching contact acts on the trigger lever, thereby causing a unlatching of the switching mechanism is effected. In this way, even in the dynamic contact opening by the movement of the moving contact due to the Lorentz force caused by the short-circuit current causes a direct unlatching of the switching mechanism, i. it is not only the movement of the inertial plunger of the magnetic release system for unlatching the switching mechanism must be waiting. The switching capacity of the protective switching device is thereby further improved.

Das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät weist einen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus der eingangs beschriebenen Art auf. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes wird auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Auslösemechanismus verwiesen. The protective switching device according to the invention has a triggering mechanism according to the invention of the type described above. With regard to the advantages of the protective switching device according to the invention, reference is made to the advantages of the triggering mechanism according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausführungen und bevorzugte Weiterbindungen der Erfindung sind in der Figurenbeschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben. Further advantageous embodiments and preferred developments of the invention are given in the description of the figures and in the dependent claims.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Auslösemechanismus sowie des Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind: Embodiments of the triggering mechanism and the protective switching device will be explained in more detail below with reference to the attached figures. In the figures are:

1A und 1B schematische Darstellungen eines Auslösemechanismus sowie eines Schutzschaltgerätes nach dem Stand der Technik; 1A and 1B schematic representations of a trigger mechanism and a protective switching device according to the prior art;

2A und 2B schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Auslösemechanismus sowie des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes. 2A and 2 B schematic representations of the trigger mechanism according to the invention and of the protective switching device according to the invention.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist. In the various figures of the drawing, like parts are always provided with the same reference numerals. The description applies to all drawing figures in which the corresponding part can also be recognized.

In den 1A und 1B sind ein nach dem Stand der Technik bekannter Auslösemechanismus (1B) sowie ein entsprechendes Schutzschaltgerät 1 (1A) schematisch dargestellt. Das Schutzschaltgerät 1 weist einen elektrischen Schaltkontakt, bestehend aus einem Festkontakt 4 sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt 5, auf. Durch eine Drehbewegung des drehbar gelagerten Bewegkontaktes 5 wird dieser im Gegenuhrzeigersinn vom Festkontakt 4 wegbewegt, so dass der Schaltkontakt geöffnet wird. Das Schutzschaltgerät 1 weist ein Betätigungselement 3 auf, welches über einen Bügel 21 mit einer Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 mechanisch gekoppelt ist. In der Darstellung der 1A ist das Betätigungselement 3 in seiner EIN-Stellung gezeigt – der Schaltkontakt ist dabei geschlossen. Auch der Bewegkontakt 5 ist mit der Schaltmechanik mechanisch gekoppelt, so dass mit Hilfe des Betätigungselementes 3 ein manuell initiierbares Öffnen und Schließen des Schaltkontaktes durch eine entsprechende Bewegung des Bewegkontaktes 5 realisierbar ist. Über zwei Anschlussklemmen 2 ist das Schutzschaltgerät 1 mit einer zu überwachenden elektrischen Leitung (nicht dargestellt) elektrisch kontaktierbar. In the 1A and 1B are a tripping mechanism known in the art ( 1B ) as well as a corresponding protective switching device 1 ( 1A ) shown schematically. The protective switching device 1 has an electrical switching contact, consisting of a fixed contact 4 and a relatively movable moving contact 5 , on. By a rotational movement of the rotatably mounted moving contact 5 this is counterclockwise from the fixed contact 4 moved away, so that the switching contact is opened. The protective switching device 1 has an actuator 3 on top of which is a strap 21 with a switching mechanism of the protective device 1 is mechanically coupled. In the presentation of the 1A is the actuator 3 shown in its ON position - the switch contact is closed. Also the moving contact 5 is mechanically coupled to the switching mechanism, so that by means of the actuating element 3 a manually initiated opening and closing of the switching contact by a corresponding movement of the moving contact 5 is feasible. Via two connection terminals 2 is the protective switching device 1 with an electrical line to be monitored (not shown) electrically contacted.

Zur Erfassung und Abschaltung eines Kurzschlussstromes weist das Schutzschaltgerät 1 einen magnetischen Auslösemechanismus 10 auf, welcher seinerseits eine Spule 11 sowie einen relativ dazu beweglichen Stößel 12 aufweist. Der Festkontakt 4 ist dabei über ein Magnetjoch 16 mit der Spule 11 elektrisch leitend verbunden. Der Stößel 12 bildet mit einem Anker 13 eine so genannte Anker-Stößel-Baugruppe, welche innerhalb des Spulenkörpers 11 beweglich gelagert ist und bei einer Bestromung der Spule 11 aufgrund der auf den Anker 13 wirkenden elektromagnetischen Kräfte in einer Längserstreckungsrichtung L der Spule 11 bewegbar ist. Im Falle eines Kurzschlusses wird der Anker 13 in Längserstreckungsrichtung L in den Spulenkörper 11 gezogen. Dabei trifft der mit dem Anker 13 verbundene Stößel 12 auf den drehbeweglich gelagerten Auslösehebel 6, welcher dadurch um seine Drehachse D im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Dadurch wird zum einen eine mittels einer Klinke realisierte Verklinkung der Schaltmechanik, über die der Bewegkontakt 5 arretiert war, gelöst. Aufgrund der Bewegung des Auslösehebels 6 kann sich die Klinke nicht mehr abstützen, die Schaltmechanik fällt, durch Federn angetrieben, in sich zusammen. Durch eine mechanische Kopplung dieser Bewegung auf den Bewegkontakt 5 wird der Schaltkontakt aufgerissen. Ferner wird das Betätigungselement 2 über den Bügel 21 in seine AUS-Stellung bewegt. Ferner trifft der Auslösehebel 6, durch den Stößel 12 angestoßen, auch direkt auf den Bewegkontakt 5, so dass dieser vom Festkontakt 4 wegbewegt wird. Da die Betätigung des Bewegkontaktes 5 über das magnetische Auslösesystem und die Schaltmechanik, d.h. über die Wirkkette Stößel-Auslösehebel-Schaltmechanik, vergleichsweise träge reagiert, erfolgt die direkte Einwirkung des Stößels 12 auf den Bewegkontakt 5 zeitlich vor der Einwirkung über die Schaltmechanik. For detecting and switching off a short-circuit current, the protective switching device 1 a magnetic release mechanism 10 on which in turn a coil 11 and a relatively movable plunger 12 having. The fixed contact 4 is over a magnetic yoke 16 with the coil 11 electrically connected. The pestle 12 forms with an anchor 13 a so-called anchor-ram assembly, which within the bobbin 11 is movably mounted and energized the coil 11 due to the anchor 13 acting electromagnetic forces in a longitudinal direction L of the coil 11 is movable. In case of a short circuit will be the anchor 13 in the longitudinal direction L in the bobbin 11 drawn. It hits with the anchor 13 connected plungers 12 on the rotatably mounted release lever 6 , which is thereby rotated about its axis of rotation D in the counterclockwise direction. As a result, on the one hand realized by means of a pawl latching of the switching mechanism, via which the moving contact 5 locked, solved. Due to the movement of the release lever 6 can not support the pawl, the switching mechanism falls, driven by springs, together. By a mechanical coupling of this movement on the moving contact 5 the switch contact is torn open. Furthermore, the actuating element 2 over the temple 21 moved to its OFF position. Furthermore, the release lever hits 6 , by the pestle 12 triggered, also directly on the moving contact 5 so that this from the fixed contact 4 is moved away. Since the actuation of the moving contact 5 on the magnetic release system and the switching mechanism, ie on the chain of action plunger trigger lever switching mechanism reacts relatively sluggish, the direct action of the plunger takes place 12 on the moving contact 5 temporally before the action via the switching mechanism.

1B zeigt einen detaillierten Schnitt (D-D in 1A) des magnetischen Auslösemechanismus 10. In dem zylindrischen Spulenkörper 11 ist der Stößel 12, der zusammen mit dem Anker 13 eine Anker-Stößel-Baugruppe bildet, in der Längserstreckungsrichtung L verschiebbar angeordnet. Zur Verstärkung der magnetischen Wirkung der Spule ist in dem Spulenkörper 11 ein magnetischer Kern 15 ortsfest angeordnet. Wird die Spule 11 bestromt, so wird die Anker-Stößel-Baugruppe linear in der Längserstreckungsrichtung L bewegt. Dabei trifft der Stößel 12 auf eine Ansteuerungskontur 7 des Auslösehebels 6. Diese wird dadurch ebenfalls in der Längserstreckungsrichtung L bewegt und trifft dabei auf den Bewegkontakt 5, welcher dadurch ebenfalls in der Längserstreckungsrichtung L – und damit vom Festkontakt 4 weg – bewegt wird. Zum Zurückstellen der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ausgangsposition d.h. entgegen der Längserstreckungsrichtung L, ist eine Ankerfeder 14 vorgesehen, welche ortsfest abgestützt ist und den Anker 13 und damit die Anker-Stößel-Baugruppe zurück in die Ausgangsposition drängt. Anhand der Darstellung der 1B wird deutlich, dass der Stößel 12 zunächst auf den Auslösehebel 6 trifft, der dann wiederum den Bewegkontakt 5 betätigt. Hieraus resultiert eine Toleranzkette, welche unter anderem für die träge Reaktion dieser Wirkkette verantwortlich ist. Ein dynamisches Entklinken ist bei dieser Anordnung nicht realisierbar, da der Auslösehebel 6 nicht von dem Bewegkontakt 5 ansteuerbar ist. 1B shows a detailed section (DD in 1A ) of the magnetic release mechanism 10 , In the cylindrical bobbin 11 is the pestle 12 that together with the anchor 13 forms an anchor-plunger assembly, slidably disposed in the longitudinal direction L. To enhance the magnetic effect of the coil is in the bobbin 11 a magnetic core 15 fixedly arranged. Will the coil 11 energized, the armature plunger assembly is linearly moved in the longitudinal direction L. The ram hits 12 on a control contour 7 the release lever 6 , This is thus also moved in the longitudinal direction L and meets the moving contact 5 , which thereby also in the longitudinal direction L - and thus from the fixed contact 4 away - is moved. To reset the armature plunger assembly to its initial position ie opposite to the longitudinal direction L, is an armature spring 14 provided, which is fixedly supported and the anchor 13 and thus urges the armature plunger assembly back to the home position. Based on the presentation of the 1B it becomes clear that the plunger 12 first on the release lever 6 then, in turn, the moving contact 5 actuated. This results in a tolerance chain, which among other things is responsible for the sluggish reaction of this chain of action. A dynamic unlatching is not feasible with this arrangement, since the release lever 6 not from the moving contact 5 is controllable.

Die 2A und 2B zeigen schematisch den erfindungsgemäßen Auslösemechanismus (2B) sowie das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät 1 (2A). Das Schutzschaltgerät 1 weist wiederum zwei Anschlussklemmen 2 auf, welche über die es mit einer zu überwachenden elektrischen Leitung (nicht dargestellt) elektrisch kontaktiert werden kann. Dabei wird der Strom von der links dargestellten Anschlussklemme 2 über die Spule 11 des magnetischen Auslösemechanismus 10 sowie das Magnetjoch 16 zum Festkontakt 4 geführt. Bei geschlossenem Schaltkontakt fließt der Strom weiter über den Bewegkontakt 5 sowie ein Bimetallelement 22, welches Teil einer Überlastauslösung ist, zur rechts dargestellten Anschlussklemme 2. The 2A and 2 B show schematically the triggering mechanism according to the invention ( 2 B ) as well as the protective switching device according to the invention 1 ( 2A ). The protective switching device 1 again has two terminals 2 on which it can be electrically contacted via an electrical line (not shown) to be monitored. The current is from the terminal shown on the left 2 over the coil 11 the magnetic release mechanism 10 as well as the magnetic yoke 16 to the fixed contact 4 guided. When the switch contact is closed, the current continues to flow via the moving contact 5 and a bimetallic element 22 , which is part of an overload trip, to the terminal shown on the right 2 ,

2B stellt einen detaillierten Schnitt (C-C in 2A) des erfindungsgemäßen magnetischen Auslösemechanismus 10 dar. Dabei wird deutlich, dass die Ansteuerungskontur 7 des Auslösehebels 6 nicht mehr wie im Stand der Technik zwischen Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5, sondern in Längserstreckungsrichtung L hinter dem Bewegkontakt 5 angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht eine räumlich engere Anordnung von Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5, so dass im stromdurchlfossenen Zustand eine höhere Lorentzkraft zwischen den beiden, im Wesentlichen parallel geführten Abschnitten des Bewegkontaktes sowie des Festkontaktes erreicht wird. Durch die im Wesentlichen parallele Stromführung im Bereich des Schaltkontaktes wird aufgrund der parallel geführten, in einander gesetzter Richtung vom Kurzschlussstrom durchflossenen Leiter eine Lorenzkraft erzeugt, welche derart gerichtet ist, dass die parallel nebeneinander liegenden Leiter auseinander gedrückt werden. Im Falle eines Kurzschlusses, d.h. ab einer vordefinierten Kurzschlussstromgrenze, wird aufgrund der zwischen den Leitungsabschnitten wirkenden Lorentzkraft der Bewegkontakt 5 vom Festkontakt 4 weggedrückt. Dieser als dynamische Kontaktöffnung bezeichnete Effekt wird durch die enge Stromführung im Bereich des Schaltkontakts, d.h. durch die erfindungsgemäße, direkt benachbarte Anordnung von Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5 – ohne den dazwischen angeordneten Auslösehebel 6 – deutlich verbessert. Auf diese Weise ist ein verbessertes Ansprechverhalten des Schutzschaltgerätes 1 realisierbar. 2 B provides a detailed section (CC in 2A ) of the magnetic trip mechanism according to the invention 10 It becomes clear that the control contour 7 the release lever 6 no longer as in the prior art between fixed contact 4 and moving contact 5 , but in the longitudinal direction L behind the moving contact 5 is arranged. This arrangement allows a spatially closer arrangement of fixed contact 4 and moving contact 5 , so that in the current-carrying state, a higher Lorentz force between the two, substantially parallel sections of the moving contact and the fixed contact is achieved. Due to the substantially parallel current flow in the region of the switching contact, a Lorenz force is generated due to the guided in parallel, in the set direction by the short-circuit current conductor, which is directed such that the parallel adjacent conductors are pressed apart. In the case of a short circuit, ie from a predefined short-circuit current limit, the moving contact will be due to the Lorentz force acting between the line sections 5 from the fixed contact 4 pushed away. This effect, referred to as dynamic contact opening, is due to the narrow current flow in the region of the switching contact, that is to say by the inventive, directly adjacent arrangement of fixed contact 4 and moving contact 5 - Without the intermediate release lever 6 - clearly improved. In this way, an improved response of the protection device 1 realizable.

Zur technischen Realisierung dieser Anordnung weist der Bewegkontakt 5 eine Öffnung 8 auf, durch die der Stößel 12 mit seinem dem Anker 13 abgewandten Ende im Falle einer Kurzschlussauslösung hindurchgeführt ist. An einer Stirnseite dieses dem Anker 13 abgewandten Endes des Stößels 12 ist eine erste Wirkfläche 17 ausgebildet, welche im Falle der Kurzschlussauslösung mit der Ansteuerkontur 7 des Auslösehebels 6 zusammenwirkt, um durch ein Betätigen des Auslösehebels 6 ein Entklinken der Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 zu bewirken. Etwas versetzt zur ersten Wirkfläche 17 weist der Stößel eine zweite Wirkfläche 18 in Form eines Absatzes auf. Über diese zweite Wirkfläche 18 wirkt der Stößel 12 im Falle der Kurzschlussauslösung direkt auf den Bewegkontakt 5 ein. Dabei schlägt der Absatz 18 direkt auf den Bewegkontakt 5 auf, um im Kurzschlussfall ein Verschweißen von Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5 zu verhindern. Sowohl aufgrund dieses durch den Stößel 12 des magnetischen Auslösemechanismus 10 auf den Bewegkontakt 5 übertragenen Impulses, als auch durch die aufgrund der dynamische Kontaktöffnung wirkende Lorentzkraft wird der Bewegkontakt 5 in der Längserstreckungsrichtung L in Bewegung versetzt. Dabei trifft er auf den dahinter angeordneten Auslösehebel 6, wodurch ebenfalls ein Entklinken der Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes initiiert wird. D.h. im Falle der dynamischen Kontaktöffnung wird bereits durch das dynamische Abheben des Bewegkontakts 5 vom Festkontakt 4 ein Entklinken der Schaltmechanik eingeleitet, ohne dass hierzu eine entsprechende Bewegung des trägen Stößels 12 des magnetischen Auslösemechanismus 10 erforderlich ist. Die Schaltleistung wird dadurch deutlich verbessert. For the technical realization of this arrangement, the moving contact 5 an opening 8th on, through which the pestle 12 with his the anchor 13 opposite end is passed in the event of a short-circuit release. At one end of this the anchor 13 opposite end of the plunger 12 is a first effective area 17 designed, which in the case of short-circuit release with the control contour 7 the release lever 6 cooperates to actuate the trigger lever 6 a unlatching of the switching mechanism of the protective device 1 to effect. Something offset to the first effective area 17 the ram has a second effective surface 18 in the form of a paragraph. About this second effective area 18 the ram works 12 in the case of short-circuit release directly on the moving contact 5 one. The paragraph hits 18 directly on the moving contact 5 on, in the event of a short circuit welding of fixed contact 4 and moving contact 5 to prevent. Both because of this by the pestle 12 the magnetic release mechanism 10 on the moving contact 5 transmitted pulse, as well as acting through the dynamic contact opening Lorentz force is the moving contact 5 in the longitudinal direction L is set in motion. He hits the trigger lever located behind it 6 , which also initiates a unlatching of the switching mechanism of the protection device. That is, in the case of dynamic contact opening is already by the dynamic lifting of the moving contact 5 from the fixed contact 4 a unlatching of the switching mechanism initiated without requiring a corresponding movement of the inertial plunger 12 the magnetic release mechanism 10 is required. The switching capacity is significantly improved.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Schutzschaltgerät Protection device
2 2: Anschlussklemme terminal
3 3: Betätigungselement actuator
4 4: Festkontakt fixed contact
5 5: Bewegkontakt moving contact
6 6: Auslösehebel sear
7 7: Ansteuerungskontur control contour
8 8th: Öffnung opening
9 9: Klinke pawl
10 10: Auslösemechanismus trigger mechanism
11 11: Spule Kitchen sink
12 12: Stößel tappet
13 13: Anker anchor
14 14: Ankerfeder armature spring
15 15: Kern core
16 16: Magnetjoch yoke
17 17: erste Wirkfläche first effective area
18 18: zweite Wirkfläche second effective area
21 21: Bügel hanger
22 22: Bimetallelement bimetallic
D D: Drehachse axis of rotation
L L: Längserstreckungsrichtung Longitudinal extension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004040288 B4 [0004, 0007]

Claims

Triggering mechanism ( 10 ) for a protective switching device ( 1 ), - with a by means of a switching mechanism lockable moving contact ( 5 ), a pestle ( 12 ) and a release lever ( 6 ), - in which the plunger ( 12 ) both for the actuation of the unlocking of the moving contact ( 5 ) provided release lever ( 6 ) as well as for actuating the moving contact ( 5 ) itself, - in which the plunger ( 12 ) a first effective area ( 17 ), which in a first phase of its actuating movement for acting on a control contour ( 7 ) of the release lever ( 6 ) is designed to cause a unlatching of the switching mechanism, - in which the plunger ( 12 ) a second effective area ( 18 ), which in a second phase of its actuating movement for direct action on the moving contact ( 5 ) is formed, and - in which the moving contact ( 6 ) between the plunger ( 12 ) and the control contour ( 7 ) of the release lever ( 6 ) is arranged.

Triggering mechanism ( 10 ) according to claim 1, wherein the moving contact ( 5 ) an opening ( 8th ), through which the plunger ( 12 ) for acting on the control contour ( 7 ) of the release lever ( 6 ) partially penetrates.

Triggering mechanism ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the first active surface ( 17 ) and the second effective area ( 18 ) of the plunger ( 12 ) in the direction of its actuating movement at different, mutually offset positions of the plunger ( 12 ) are formed.

Triggering mechanism ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the plunger ( 12 ) with the help of a coil ( 11 ) is electromagnetically movable.

Triggering mechanism ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the release lever ( 6 ) to release one with the moving contact ( 5 ) mechanically coupled pawl ( 9 ) connected is.

Triggering mechanism ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the moving contact ( 5 ) with a fixed contact ( 4 ) of the protective switching device ( 1 ) forms a switching contact, wherein the moving contact ( 5 ) in the case of a dynamic contact opening of the switching contact in such a way on the release lever ( 6 ) acts, thereby causing a unlatching of the switching mechanism is effected.

Electromechanical protective device ( 1 ), which has a triggering mechanism ( 10 ) according to one of claims 1 to 6.