DE102014226042B4

DE102014226042B4 - Electromagnetic tripping device and protective switching device

Info

Publication number: DE102014226042B4
Application number: DE102014226042.6A
Authority: DE
Inventors: Alois Bierschneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: DE102014226042A1

Abstract

Elektromagnetische Auslösevorrichtung (1) für ein Schutzschaltgerät, insbesondere einen Fehlerstromschutzschalter oder Differenzstromschutzschalter, mit- einem Magnetsystem (10),- einem Auslöseelement (4), welches in einer Lagerstelle (6) relativ zu dem Magnetsystem (10) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position drehbeweglich gelagert ist,- einem Federelement (15), dessen erstes Ende (15-1) mit einem relativ zu dem Magnetsystem (10) ortsfest angeordneten Koppelelement (16) mechanisch gekoppelt ist, und dessen zweites Ende (15-2) mit dem Auslöseelement (4) mechanisch gekoppelt ist, wobei die elektromagnetische Auslösevorrichtung (1) ferner ein Umlenkelement (8) aufweist, welches derart angeordnet ist, dass das Federelement (15) bei einer Bewegung des Auslöseelements (4) von der zweiten Position in die erste Position derart über das Umlenkelement (8) geführt ist, dass hieraus eine Kraft (FR) resultiert, welche im Wesentlichen in Richtung der Lagerstelle (6) orientiert ist.Electromagnetic tripping device (1) for a protective switching device, in particular a residual current circuit breaker or differential current circuit breaker, with - a magnet system (10), - a release element (4) which is located in a bearing (6) relative to the magnet system (10) between a first position and a second position is rotatably mounted, - a spring element (15), the first end (15-1) of which is mechanically coupled to a coupling element (16) fixedly arranged relative to the magnet system (10), and whose second end (15-2) is coupled with the triggering element (4) is mechanically coupled, the electromagnetic triggering device (1) further comprising a deflection element (8) which is arranged such that the spring element (15) when the triggering element (4) moves from the second position to the first Position is guided over the deflection element (8) in such a way that a force (FR) results therefrom, which is oriented essentially in the direction of the bearing point (6) .

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Auslösevorrichtung für ein Schutzschaltgerät, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter oder für einen Differenzstromschutzschalter. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Schutzschaltgerät mit einer derartigen elektromagnetischen Auslösevorrichtung.The invention relates to an electromagnetic tripping device for a protective switching device, in particular for a residual current circuit breaker or for a differential current circuit breaker. The invention further relates to a protective switching device with such an electromagnetic triggering device.

In der Elektroinstallationstechnik werden zur Erfassung eines sogenannten Differenz- oder Fehlerstromes hierfür geeignete Schutzschaltgeräte - beispielsweise Fehlerstromschutzschalter oder Differenzstromschutzschalter - eingesetzt, um Personen vor Gefahren zu schützen, die beim Berühren unter Spannung stehender Teile elektrische Anlagen entstehen können. Differenzströme können auftreten, wenn beispielsweise über eine schadhafte Isolierung oder - im Falle einer Berührung - durch den menschlichen Körper ein Fehlerstrom gegen Erde fließt. Zur Erfassung eines derartigen Differenzstromes wird die Größe des Stromes in einer zu einem elektrischen Verbraucher hinführenden Leitung, beispielsweise einer Phasenleitung, mit der Größe des Stromes in einer vom elektrischen Verbraucher zurückführenden Leitung, beispielsweise eines Neutralleiters, mit Hilfe eines sogenannten Summenstromwandlers verglichen. Im fehlerstromfreien Zustand ist die Summe der zu dem Verbraucher hinfließenden elektrischen Ströme gleich der Summe der zurückfließenden elektrischen Ströme. Werden die Ströme vektoriell, d.h. richtungsbezogen bzw. vorzeichenbehaftet, addiert, so folgt hieraus, dass die vorzeichenbehaftete Summe der elektrischen Ströme in den Hin- und Rückleitungen im fehlerstromfreien Zustand gleich Null ist.In electrical installation technology, suitable protective switching devices - for example residual current circuit breakers or residual current circuit breakers - are used to detect what is known as residual or residual current, in order to protect people from the dangers that can arise when touching live parts in electrical systems. Differential currents can occur if, for example, a fault current flows to earth via defective insulation or - in the event of contact - through the human body. To detect such a differential current, the magnitude of the current in a line leading to an electrical consumer, for example a phase line, is compared with the magnitude of the current in a line leading back from the electrical consumer, for example a neutral conductor, using a so-called summation current converter. In the fault current-free state, the sum of the electric currents flowing to the consumer is equal to the sum of the electric currents flowing back. If the currents are added vectorially, i.e. direction-related or signed, it follows that the signed sum of the electrical currents in the outgoing and return lines is zero in the fault current-free state.

Umgekehrt ist im Falle eines Fehlerstromes, welcher gegen Erde abfließt, die im Summenstromwandler erfasste Summe der hin- beziehungsweise zurückfließenden elektrischen Ströme ungleich Null. Die dabei entstehende Stromdifferenz führt zum Auslösen des Schutzschaltgerätes und infolge dessen - durch Öffnen eines Schaltkontaktes - zur Abschaltung des entsprechend abgesicherten Stromkreises. Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs „Fehlerstromschutzschalter“ auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für Residual Current Protective Device) gleichermaßen verwendet.Conversely, in the case of a fault current that flows to earth, the sum of the electrical currents flowing to and from the summation current transformer is not equal to zero. The resulting current difference triggers the protective switching device and as a result - by opening a switching contact - the correspondingly protected circuit is switched off. In general usage, instead of the term “residual current circuit breaker”, the terms FI circuit breaker (short: FI switch), differential current circuit breaker (short: DI switch) or RCD (for Residual Current Protective Device) are used equally.

Da die ermittelten Differenzströme in der Regel vergleichsweise klein sind, verfügen Sie auch nur über eine geringe Energiedichte. Daher kann der Fehlerstrom nicht, wie beispielsweise bei einem Leitungsschutzschalter, direkt zur Auslösung eines Schaltschlosses - beispielsweise mit Hilfe einer Magnetspule und einem Schlaganker im Falle einer Kurzschlussauslösung - verwendet werden. Stattdessen wird in der Regel ein Auslöserelais verwendet, welches jedoch wegen des zumeist geringen Differenzstromes nur über eine vergleichsweise geringe Auslösekraft verfügt. Diese reicht in der Regel nicht zu einer direkten Auslösung des Schaltschlosses aus, um bei Auftreten eines Fehlerstroms den Schaltkontakt unmittelbar zu öffnen. Stattdessen verfügt das Schutzschaltgerät über einen zusätzlichen Kraftspeicher, auf den das Auslöserelais im Auslösefall einwirkt. Eine derartige elektromagnetische Auslösevorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 197 35 413 B4 bekannt.Since the differential currents determined are usually comparatively small, they only have a low energy density. Therefore, the fault current cannot be used directly to trigger a switch lock - for example with the help of a magnetic coil and a strike armature in the event of a short circuit triggering - as is the case with a line circuit breaker, for example. Instead, a trip relay is used as a rule, which, however, has only a comparatively low trip force due to the mostly low differential current. As a rule, this is not sufficient to trigger the switch lock directly in order to open the switch contact immediately if a fault current occurs. Instead, the protective switchgear has an additional energy store, which the trip relay acts on in the event of a trip. Such an electromagnetic release device is for example from the German patent DE 197 35 413 B4 known.

Aus der Druckschrift DE 100 36 352 A1 ein Magnetauslöser für einen Schutzschalter bekannt, welcher ebenfalls einen an einem Magnetjoch gelagerten Klappanker aufweist. Dabei wird eine Bewegung des Klappankers auf einen Klinkenmechanismus eines Schaltschlosses des Schutzschalters übertragen.From the pamphlet DE 100 36 352 A1 a magnetic release for a circuit breaker is known, which also has a hinged armature mounted on a magnetic yoke. A movement of the hinged armature is transmitted to a latch mechanism of a switch lock of the circuit breaker.

Ferner ist aus der Druckschrift DE 36 43 510 A1 ein elektromagnetischer Auslöser für ein Schutzschaltgerät mit einem Magnetsystem bekannt, welches aus einem Joch besteht, zu dem rechtwinklig zwei Polstücke angeordnet sind. Der Auslöser weist ferner einen Klappanker auf, welcher relativ zu dem Magnetsystem beweglich gelagert ist. Weiterhin weist der Auslöser eine Blattfeder auf, welche dazu dient, eine Kraftkomponente, welche beim Abkippen des Ankers über eine Schneidkante des einen Polstücks entsteht, so zu kompensieren, dass zumindest eine Verringerung der Belastung dieser Kante entsteht.Furthermore, from the document DE 36 43 510 A1 an electromagnetic release for a circuit breaker with a magnet system is known, which consists of a yoke to which two pole pieces are arranged at right angles. The trigger also has a hinged armature which is movably mounted relative to the magnet system. Furthermore, the trigger has a leaf spring which serves to compensate for a force component that arises when the armature tilts over a cutting edge of one pole piece in such a way that at least a reduction in the load on this edge occurs.

Aufgrund der geringen Kräfte ist das Auslöserelais daher als Feinmechanik-Baugruppe ausgebildet, welche in einem Gehäuse eine Spule sowie einen Stößel aufweist. Im Auslösefall wirkt auf den Stößel eine durch die Spule hervorgerufene Magnetkraft, wodurch eine Bewegung des Stößels von seiner auslösebereiten Stellung in seine Auslösestellung bewirkt wird. Aufgrund der geringen Dimensionen sowie der geringen Energiedichte reagiert die Feinmechanik des Auslöserelais vergleichsweise anfällig und empfindlich auf Stöße und/oder Vibrationen. Derartige Stöße, die insbesondere beim mechanischen Zurückstellen des Stößels von seiner Auslösestellung in seine auslösebereite Stellung auftreten, können zu Fehlauslösungen führen und sind daher unbedingt zu vermeiden.Because of the low forces, the trip relay is therefore designed as a precision engineering assembly which has a coil and a plunger in a housing. In the event of triggering, a magnetic force produced by the coil acts on the plunger, causing the plunger to move from its position ready for release into its release position. Due to the small dimensions and the low energy density, the precision mechanics of the trip relay are comparatively sensitive and sensitive to shocks and / or vibrations. Such impacts, which occur in particular when the plunger is mechanically reset from its release position to its position ready for release, can lead to false releases and must therefore be avoided at all costs.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetische Auslösevorrichtung sowie ein Schutzschaltgerät mit einer derartigen elektromagnetischen Auslösevorrichtung bereitzustellen, welche sich durch eine verbesserte Auslösegenauigkeit auszeichnen.It is therefore the object of the present invention to provide an electromagnetic release device and a protective switching device with such an electromagnetic release device, which are distinguished by an improved release accuracy.

Diese Aufgabe wird durch die elektromagnetische Auslösevorrichtung sowie das Schutzschaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the electromagnetic release device and the protective switching device according to the independent claims. The dependent claims relate to advantageous configurations.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Auslösevorrichtung für ein Schutzschaltgerät, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter oder einen Differenzstromschutzschalter, weist ein Magnetsystem, ein Auslöseelement, welches in einer Lagerstelle relativ zu dem Magnetsystem zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position drehbeweglich gelagert ist, sowie ein Federelement, dessen erstes Ende mit einem relativ zu dem Magnetsystem ortsfest angeordneten Koppelelement mechanisch gekoppelt ist, und dessen zweites Ende mit dem Auslöseelement mechanisch gekoppelt ist, auf. Ferner weist die Auslösevorrichtung ein Umlenkelement auf, welches derart angeordnet ist, dass das Federelement bei einer Bewegung des Auslöseelements von der zweiten Position in die erste Position derart über das Umlenkelement geführt ist, dass hieraus eine Kraft resultiert, welche im Wesentlichen in Richtung der Lagerstelle orientiert ist.The electromagnetic tripping device according to the invention for a protective switching device, in particular for a residual current circuit breaker or a differential current circuit breaker, has a magnet system, a trip element which is rotatably mounted in a bearing relative to the magnet system between a first position and a second position, and a spring element, the first end of which is mechanically coupled to a coupling element arranged in a stationary manner relative to the magnet system, and the second end of which is mechanically coupled to the release element. Furthermore, the triggering device has a deflecting element which is arranged in such a way that the spring element is guided over the deflecting element when the triggering element moves from the second position to the first position in such a way that a force results that is oriented essentially in the direction of the bearing point is.

Die elektromagnetische Auslösevorrichtung dient als AuslöseRelais für ein Schutzschaltgerät, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter oder einen Differenzstromschutzschalter. Die erste Position der Auslösevorrichtung stellt dabei eine auslösebereite Stellung oder Position der elektromagnetischen Auslösevorrichtung dar, bei der das drehbeweglich gelagerte Auslöseelement an einer Anlegefläche des Magnetsystems anliegt, wohingegen die zweite Position eine Ausgelöst-Stellung oder -Position der elektromagnetischen Auslösevorrichtung darstellt, bei der das drehbeweglich gelagerte Auslöseelement von dieser Anlegefläche des Magnetsystems durch Drehung des Auslöseelements beabstandet ist.The electromagnetic release device serves as a release relay for a protective switching device, in particular for a residual current circuit breaker or a differential current circuit breaker. The first position of the release device represents a ready-to-release position or position of the electromagnetic release device, in which the rotatably mounted release element rests on a contact surface of the magnet system, whereas the second position represents a released position or position of the electromagnetic release device, in which the rotatable mounted trigger element is spaced from this contact surface of the magnet system by rotating the trigger element.

Bei der Rückstellung der Auslösevorrichtung in die auslösebereite Stellung wird das Federelement über das Umlenkelement geführt und dadurch gebeugt. Das Umlenkelement übt dabei eine Kraft auf den Federkörper des Federelements aus. Entsprechend wird auch eine Kraft von dem Federelement auf das Umlenkelement ausgeübt, welche erfindungsgemäß im Wesentlichen in Richtung der Lagerstelle - d.h. zur Lagerstelle hin - orientiert ist. Dies hat zur Folge, dass das Auslöseelement in die Lagerstelle gedrängt wird. Auf diese Weise wird eine sichere Führung des Auslöseelements in der Lagerstelle gewährleistet. When the release device is reset to the position ready for release, the spring element is guided over the deflecting element and thereby bent. The deflection element exerts a force on the spring body of the spring element. Correspondingly, a force is also exerted by the spring element on the deflecting element, which according to the invention is oriented essentially in the direction of the bearing point - i.e. towards the bearing point. This has the consequence that the release element is pushed into the bearing point. In this way, reliable guidance of the release element in the bearing point is guaranteed.

Hierdurch können die negativen Einflüsse, welche beim Zurückstellen des Auslöseelements in die auslösebereite Stellung aufgrund der beschleunigten Massen der bewegten Bauteile, die während des Rückstellvorgangs auf den Bereich der Lagerstelle des Auslöseelements einwirken, auftreten, deutlich reduziert werden. Insbesondere werden der Eintrag von Querkräften und Drehmomenten in die Lagerstelle, welche bei einem verzögerungsfreien Rückstellvorgang durch das Auftreffen des Ausloseelements auf die Anlegefläche des Magnetsystems entstehen, deutlich reduziert. Weiterhin wird hierdurch auch das sogenannte Rückprellen, d.h. ein erneutes Abheben des Auslöseelements von der Anlagefläche des Magnetsystems, wirksam unterbunden oder zumindest deutlich reduziert.This can significantly reduce the negative influences that occur when the release element is returned to the position ready for release due to the accelerated masses of the moving components that act on the area of the release element's bearing point during the reset process. In particular, the entry of transverse forces and torques into the bearing point, which arise in the event of a delay-free resetting process when the trigger element hits the contact surface of the magnet system, are significantly reduced. This also effectively prevents or at least significantly reduces the so-called rebound, i.e. a renewed lifting of the trigger element from the contact surface of the magnet system.

Ferner wirkt die bei der Rückstellung des Auslöseelements in Richtung der Lagerstelle orientierte Kraft der Bewegung des Auslöseelements von seiner zweiten Position in seine erste Position zumindest teilweise entgegen. Dies führt dazu, dass die Bewegung des Auslöseelements von seiner zweiten Position in seine erste Position in der letzten Bewegungsphase, d.h. ab der Berührung des Federelements mit dem Umlenkelement, auf vordefinierte Art und Weise abgebremst wird, wodurch die negativen Einflüsse, welche beim Zurückstellen des Auslöseelements in die auslösebereite Stellung auftreten, weiter vermindert werden.Furthermore, the force, which is oriented in the direction of the bearing point when the release element is reset, at least partially counteracts the movement of the release element from its second position to its first position. This leads to the fact that the movement of the trigger element from its second position to its first position in the last phase of movement, ie from the contact of the spring element with the deflection element, is braked in a predefined manner, which reduces the negative influences that occur when the trigger element is reset occur in the position ready to trigger, are further reduced.

Unter der Formulierung, dass die resultierende Kraft „im Wesentlichen in Richtung der Lagerstelle orientiert ist“, ist hierbei zu verstehen, dass der Richtungsvektor dieser resultierenden Kraft ungefähr in Richtung der Lagerstelle zeigt. Dies wäre auch bei einer Winkel-Abweichung von bis zu ±15° noch der Fall. Wesentlich ist, dass die resultierende Kraft einen Anteil aufweist, welcher das Auslöseelement sicher in die Lagerstelle drängt und damit beim Zurückstellen des Auslöseelements ein erneutes Abheben des Auslöseelements von der Lagerstelle wirksam zu unterbinden.The formulation that the resulting force “is oriented essentially in the direction of the bearing point” is to be understood here as meaning that the direction vector of this resulting force points approximately in the direction of the bearing point. This would still be the case with an angle deviation of up to ± 15 °. It is essential that the resulting force has a component which securely pushes the release element into the bearing point and thus effectively prevents the trigger element from being lifted off the bearing point again when the trigger element is reset.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung ist die der Bewegung des Auslöseelements entgegenwirkende Kraft manuell einstellbar. Durch eine entsprechende Formgebung des Umlenkelements können die geometrischen Verhältnisse und damit die beim Rückstellvorgang des Auslöseelements wirkenden Kräfte manuell eingestellt werden. Diese Einstellung kann - muss jedoch nicht zwingender Weise - im Rahmen der Montage der elektromagnetischen Auslösevorrichtung erfolgen. Es wäre ebenso denkbar, die Einstellung durch einen entsprechenden Zugriff von außen erst nach der Montage der Auslösevorrichtung vorzunehmen.In an advantageous development of the electromagnetic release device, the force counteracting the movement of the release element can be set manually. By appropriately shaping the deflecting element, the geometrical relationships and thus the forces acting during the resetting process of the release element can be set manually. This setting can - but does not necessarily have to - take place during the assembly of the electromagnetic release device. It would also be conceivable to make the setting by means of a corresponding access from the outside only after the release device has been installed.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung ist das Umlenkelement an dem drehbeweglich gelagerten Auslöseelement oder an dem Magnetsystem dem Koppelelement oder an einem Gehäuse der elektromagnetischen Auslösevorrichtung befestigt. Die hier exemplarisch genannten Möglichkeiten zur Anordnung bzw. Befestigung des Umlenkelements am Auslöseelement, am Magnetsystem oder an einem Gehäuse der Auslösevorrichtung stellen einfach zu realisierende Alternativen zur konstruktiven Gestaltung dar, wobei die vorzuziehende Alternative von weiteren Randbedingungen, wie beispielsweise den vorherrschenden Platzverhältnissen, abhängt.In a further advantageous development of the electromagnetic release device, the deflection element is on the rotatably mounted release element or on the magnet system, the coupling element or on a housing electromagnetic release device attached. The possibilities mentioned here as an example for the arrangement or attachment of the deflection element on the trigger element, on the magnet system or on a housing of the trigger device represent alternatives to the structural design that are easy to implement, the preferred alternative depending on further boundary conditions, such as the prevailing space conditions.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung ist das Federelement als Schraubenfeder ausgebildet. Die Ausführung des Federelements als Schraubenfeder stellt eine einfach zu realisierende Möglichkeit zu dessen konstruktiver Gestaltung dar. Es ist jedoch ebenso möglich, das Federelement auf andere Art und Weise, beispielsweise als vorgespannte Blattfeder, auszubilden.In a further advantageous development of the electromagnetic release device, the spring element is designed as a helical spring. The design of the spring element as a helical spring is an easy-to-implement option for its structural design. However, it is also possible to design the spring element in a different manner, for example as a pretensioned leaf spring.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung ist das Umlenkelement als Blechbiegeteil herstellbar. Die Ausführung des Umlenkelements als Blechbiegeteil stellt eine konstruktiv einfach zu realisierende Möglichkeit dar, insbesondere in den Fällen, in denen die der Bewegung des Auslöseelements entgegenwirkende Kraft manuell einstellbar ist.In a further advantageous development of the electromagnetic release device, the deflecting element can be produced as a bent sheet metal part. The design of the deflecting element as a bent sheet metal part represents a structurally simple possibility to implement, especially in those cases in which the force counteracting the movement of the release element can be set manually.

Das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät ist insbesondere als Fehlerstromschutzschalter oder als Differenzstromschutzschalter ausgebildet und weist eine elektromagnetische Auslösevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art auf.The protective switching device according to the invention is designed in particular as a residual current circuit breaker or as a differential current circuit breaker and has an electromagnetic triggering device of the type described above.

Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes, welches eine elektromagnetische Auslösevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art aufweist, wird auf die vorstehenden Ausführungen zu den Vorteilen der elektromagnetische Auslösevorrichtung verwiesen.With regard to the advantages of the protective switching device according to the invention, which has an electromagnetic release device of the type described above, reference is made to the above explanations regarding the advantages of the electromagnetic release device.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der elektromagnetische Auslösevorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

1 eine schematische Darstellung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung in einer Seitenansicht;
2 schematische Darstellungen der elektromagnetischen Auslösevorrichtung in der zweiten Position in Grund- und Aufriss;
3 schematische Darstellungen der elektromagnetischen Auslösevorrichtung in der ersten Position in Grund- und Aufriss;
4 eine schematische Darstellung der in der ersten Position wirkenden Kraftverhältnisse.

In the following, an embodiment of the electromagnetic release device is explained in more detail with reference to the accompanying figures. In the figures are:

1 a schematic representation of the electromagnetic release device in a side view;
2 schematic representations of the electromagnetic release device in the second position in plan and elevation;
3 schematic representations of the electromagnetic release device in the first position in plan and elevation;
4th a schematic representation of the force relationships acting in the first position.

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, the same parts are always provided with the same reference symbols. The description applies to all drawing figures in which the corresponding part can also be recognized.

1 zeigt eine schematische Darstellung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Die Auslösevorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, dessen Frontseite in der Darstellung der 1 weggelassen worden ist, um einen Blick in das Innere des Gehäuses 2 zu ermöglichen. Die Auslösevorrichtung 1 ist für den Einsatz in einem Schutzschaltgerät (nicht dargestellt) - insbesondere in einem Fehlerstromschutzschalter oder in einem Differenzstromschutzschalter - vorgesehen und weist im Inneren des Gehäuses 2 ein Magnetsystem 10, ein Federelement 15, ein drehbeweglich gelagertes Auslöseelement 4 sowie einen verschiebbar gelagerten Stößel 3 auf. In einem sogenannten „auslösebereiten Zustand“ (siehe 3) liegt das Auslöseelement 4 an zwei Anlegeflächen 13 des Magnetsystems 10 an. Im Auslösefall, welcher bei Auftreten eines Fehlerstroms durch das Magnetsystem 10 initiiert wird, wird das Auslöseelement 4 - unterstützt durch das Federelement 15 - in seiner Lagerstelle 6, welche in dem Gehäuse 2 ortsfest angeordnet ist, gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Magnetsystem 10 und Lagerstelle 6 sind dabei an einem Grundkörper 14 der Auslösevorrichtung 1 angeordnet oder daran ausgebildet. Zur seitlichen Führung der Drehbewegung des Auslöseelements 4 dient ein Führungselement 5, welches im Bereich der Lagerstelle 6 des Auslöseelements 4 ortsfest an dem Grundkörper 14 angeordnet ist. Bei der Bewegung des Auslöseelements 4 wird der Stößel 3, dessen unteres Ende 7 bei der Drehbewegung des Auslöseelements 4 an der Oberfläche des Auslöseelements 4 entlang gleitet, nach oben aus dem Gehäuse 2 herausgeschoben. Diese Bewegung des Stößels 3, durch die anschließend die Auslösung des Schutzschaltgerätes initiiert wird, wird durch einen an das Gehäuse 2 angeformten, hakenförmigen Vorsprung 9 begrenzt. 1 shows a schematic representation of the electromagnetic release device 1 in a side view. The trigger device 1 has a housing 2 on, the front of which is in the representation of the 1 has been omitted to take a look inside the case 2 to enable. The trigger device 1 is intended for use in a protective switching device (not shown) - in particular in a residual current circuit breaker or in a differential current circuit breaker - and has inside the housing 2 a magnet system 10 , a spring element 15th , a rotatably mounted release element 4th as well as a slidably mounted plunger 3 on. In a so-called "trigger-ready state" (see 3 ) is the trigger element 4th on two mooring areas 13 of the magnet system 10 at. In the event of a trip, which occurs when a fault current occurs through the magnet system 10 is initiated, the trigger element is 4th - supported by the spring element 15th - in his storage place 6th which in the case 2 is stationary, rotated counterclockwise. Magnet system 10 and depository 6th are on a base 14th the release device 1 arranged or formed thereon. For lateral guidance of the rotary movement of the release element 4th serves a guide element 5 , which is in the area of the depository 6th of the release element 4th stationary on the base body 14th is arranged. When the release element moves 4th becomes the plunger 3 , its lower end 7th during the rotary movement of the release element 4th on the surface of the release element 4th slides along, upwards out of the housing 2 pushed out. This movement of the ram 3 , which then initiates the tripping of the protective switching device, is attached to the housing 2 molded, hook-shaped projection 9 limited.

Das Federelement 15 ist als Schraubenfeder ausgebildet und weist ein hakenförmiges erstes Ende 15-1 auf, welches an einem ersten Einhängehaken 16 eingehängt ist. Der ersten Einhängehaken 16 ist dabei als Fortsatz eines Blechbiegeteils ausgebildet, welches - relativ zu dem Magnetsystem 10 - ortsfest an dem Grundkörper 14 befestigt ist und als mechanisches Koppelelement für das erste Ende 15-1 des Federelements 15 dient. Im dargestellten Beispiel ist auch das Führungselement 5 aus diesem Blechbiegeteil gebildet. Weiterhin weist das Federelement 15 ein zweites Ende 15-2 auf, welches an einem zweiten Einhängehaken 17 eingehängt ist. Dieser zweite Einhängehaken 17 ist als Fortsatz eines sogenannten Federhalters 18 ausgebildet, welcher auf dem Auslöseelement 4 montiert ist und mit diesem mitbewegt wird. An einem dem zweiten Einhängehaken 17 gegenüberliegenden Ende des Federhalters 18 ist ein u-förmig gebogenes Umlenkelement 8 an den Federhalter 18 angeformt. In der in 1 dargestellten Position wird das Umlenkelement 8 von einem Grundkörper des als Schraubenfeder ausgebildeten Federelements 15 berührt.The spring element 15th is designed as a helical spring and has a hook-shaped first end 15-1 which on a first hook 16 is attached. The first hook 16 is designed as an extension of a bent sheet metal part, which - relative to the magnet system 10 - stationary on the base body 14th is attached and as a mechanical coupling element for the first end 15-1 of the spring element 15th serves. In the example shown is also the guide element 5 formed from this bent sheet metal part. Furthermore, the spring element 15th a second ending 15-2 which on a second hook 17th is attached. This second hanging hook 17th is as an extension of a so-called pen holder 18th formed, which on the trigger element 4th is mounted and moved with it becomes. On the second hook 17th opposite end of the pen holder 18th is a U-shaped bent deflection element 8th to the penholder 18th molded. In the in 1 position shown is the deflecting element 8th from a base body of the spring element designed as a helical spring 15th touched.

Beim Rückstellen der Auslösevorrichtung 1 in seine ursprüngliche, auslösebereite Stellung wird der Stößel 3 von außen derart mit einer Kraft F beaufschlagt, dass er in das Gehäuse 2 der Auslösevorrichtung 1 zurückgeschoben wird. Über das untere Ende 7 des Stößels 3, welches an der Oberseite des Auslöseelements 4 entlang gleitet, wird dadurch auch das Auslöseelement 4 durch eine entsprechende Drehung im Uhrzeigersinn wieder in die ursprüngliche, auslösebereite Stellung verbracht.When resetting the release device 1 the plunger is in its original, ready-to-release position 3 from the outside with such a force F. urged that he is in the housing 2 the release device 1 is pushed back. About the lower end 7th of the ram 3 , which is at the top of the trigger element 4th slides along, this also becomes the release element 4th brought back into the original, ready-to-release position by turning it clockwise.

2 zeigt schematische Darstellungen der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 in Grund- und Aufriss, wobei sich das Auslöseelement 4 in einer zweiten Position, der sogenannten Ausgelöst-Stellung oder -Position der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1, befindet. Hierbei ist das drehbeweglich gelagerte Auslöseelement 4 von den Anlegeflächen 13 des Magnetsystems 10 durch Drehung des Auslöseelements 4 um seine Lagerstelle 6 beabstandet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde die Magnetspule des Magnetsystems 10 in den Darstellungen der 2 weggelassen, so dass die Grundstruktur der Auslösevorrichtung 1 besser zu erkennen ist. Das Magnetsystem 10 weist dabei einen ersten Magnetschenkel 11 sowie einen zweiten Magnetschenkel 12 auf, welche durch den Grundkörper 14 der Auslösevorrichtung 1 u-förmig miteinander verbunden sind. An den Stirnseiten der beiden Magnetschenkel 11 und 12 sind die beiden Anlegeflächen 13 des Magnetsystems 10 ausgebildet. 2 shows schematic representations of the electromagnetic release device 1 in plan and elevation, with the release element 4th in a second position, the so-called released position or position of the electromagnetic release device 1 , is located. Here is the rotatably mounted release element 4th from the mooring areas 13 of the magnet system 10 by rotating the release element 4th to his storage place 6th spaced. For the sake of clarity, the magnet coil of the magnet system 10 in the representations of the 2 omitted so that the basic structure of the trip device 1 is easier to see. The magnet system 10 has a first magnet leg 11 and a second magnet leg 12 on which by the base body 14th the release device 1 are connected to each other in a u-shape. On the front of the two magnet legs 11 and 12 are the two landing areas 13 of the magnet system 10 educated.

Die als Lagerbock ausgebildete Lagerstelle 6 ist auf dem Grundkörper 14 der Auslösevorrichtung 1 angeordnet. Sie besteht im Wesentlichen aus einem im Wesentlichen vertikalen Abschnitt eines Blechbiegeteils, aus dem ferner das Führungselement 5 sowie der erste Einhängehaken 16 gebildet sind, sowie aus einer im Wesentlichen horizontal orientierten Lagerfläche, die mit den an den beiden Magnetschenkeln 11 und 12 ausgebildeten Anlegeflächen 13 in einer gemeinsamen Ebene liegt.The bearing point designed as a bearing block 6th is on the main body 14th the release device 1 arranged. It consists essentially of an essentially vertical section of a bent sheet metal part, from which the guide element is also made 5 as well as the first hook 16 are formed, as well as from a substantially horizontally oriented bearing surface, which with the on the two magnet legs 11 and 12 trained mooring areas 13 lies in a common plane.

In der in 2 dargestellten zweiten Position, der sogenannten Ausgelöst-Position, ist das Federelement 15 von dem Umlenkelement 8 um den Abstand x beabstandet, so dass keine Kraft von dem Federelement 15 auf das Umlenkelement 8 ausgeübt wird. Das Federelement 15 wirkt dabei als reine Zugfeder zwischen dem ersten Einhängehaken 16 und dem zweiten Einhängehaken 17. Hierdurch wird das Auslöseelement 4 in Richtung seiner Längserstreckung gegen Lagerstelle 6, welche aus dem vertikalen Abschnitt des Blechbiegeteils und der horizontal orientierten Lagerfläche gebildete ist, gedrückt und somit in der Lagerstelle 6 gehalten.In the in 2 The second position shown, the so-called triggered position, is the spring element 15th from the deflection element 8th about the distance x spaced so that no force from the spring element 15th on the deflection element 8th is exercised. The spring element 15th acts as a pure tension spring between the first hook 16 and the second hook 17th . This becomes the trigger element 4th in the direction of its longitudinal extension towards the bearing point 6th , which is formed from the vertical section of the bent sheet metal part and the horizontally oriented bearing surface, pressed and thus in the bearing point 6th held.

3 zeigt schematische Darstellungen der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 in Grund- und Aufriss, wobei sich das Auslöseelement 4 in einer ersten Position, welche der auslösebereiten Stellung oder Position der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 entspricht, befindet. In dieser Position liegt das Auslöseelement 4 an den Anlegeflächen 13 des Magnetsystems 10, die an den Stirnseiten des ersten Magnetschenkels 11 bzw. des zweiten Magnetschenkels 12 ausgebildet sind, an. Das Federelement 15, welches weiterhin zwischen dem ersten Einhängehaken 16 und dem zweiten Einhängehaken 17 gespannt ist, zieht das Auslöseelement 4 gegen den vertikalen Anschlag der Lagerstelle 6, welcher durch den vertikalen Abschnitt des Blechbiegeteils gebildet ist. Ferner drückt das Federelement 15 in dieser Position über seinen Federkörper mit der Kraft F_R (siehe 4) gegen das Umlenkelement 8. 3 shows schematic representations of the electromagnetic release device 1 in plan and elevation, with the release element 4th in a first position, which is the ready-to-release position or position of the electromagnetic release device 1 is located. The release element is in this position 4th at the mooring areas 13 of the magnet system 10 on the end faces of the first magnetic leg 11 or the second magnet leg 12 are trained to. The spring element 15th , which is still between the first hook 16 and the second hook 17th is tensioned, pulls the release element 4th against the vertical stop of the bearing point 6th , which is formed by the vertical section of the bent sheet metal part. The spring element also presses 15th in this position via its spring body with the force F _R (please refer 4th ) against the deflection element 8th .

Bei der Bewegung des Auslöseelements 4 von der in 2 dargestellten zweiten Position in die in 3 dargestellte erste Position, der sogenannten Rückstellbewegung, ist das Federelement 15 zunächst von dem Umlenkelement 8 um den Abstand x beabstandet (siehe 2). In dieser Position wird von dem Körper des Federelements 15 keine unmittelbare Kraft auf das Umlenkelement 8 ausgeübt. Mit Einsetzen der Drehbewegung des Auslöseelements 4 um seine Lagerstelle 6 im Uhrzeigersinn wird dieser Abstand x kontinuierlich verringert, wobei zunächst die in 1 dargestellte Position, bei der das Federelement 15 das Umlenkelement 8 gerade so berührt, erreicht wird. Auch in dieser Position wird noch keine Kraft von dem Federkörper auf das Umlenkelement 8 ausgeübt. Erst bei einer weiteren Drehung des Auslöseelements 4 im Uhrzeigersinn wird der Körper des Federelements 15 über das Umlenkelement 8 gebogen, wodurch eine Kraft auf das Umlenkelement ausgeübt wird, welche in Richtung der Lagerstelle 6 des Auslöseelements 4 hin orientiert ist. Dabei wird das linke Ende des Auslöseelements 4 auf die Lagerfläche des Lagerelements 6 gedrückt. Auf diese Weise wird eine definierte Lage und damit eine definierte Ausgangsposition des Auslöseelements 4 relativ zur Lagerstelle 6 sichergestellt, wodurch ein gleichmäßiges, vordefinierbares Auslöseverhalten der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 erreicht wird.When the release element moves 4th from the in 2 second position shown in 3 The first position shown, the so-called return movement, is the spring element 15th initially from the deflection element 8th about the distance x spaced (see 2 ). In this position, the body of the spring element 15th no direct force on the deflection element 8th exercised. When the rotary movement of the release element begins 4th to his storage place 6th clockwise this distance becomes x continuously decreased, initially the in 1 position shown in which the spring element 15th the deflection element 8th just touched, is reached. In this position, too, there is still no force from the spring body on the deflecting element 8th exercised. Only when the release element is rotated again 4th clockwise becomes the body of the spring element 15th via the deflection element 8th bent, whereby a force is exerted on the deflection element, which in the direction of the bearing point 6th of the release element 4th is oriented towards. The left end of the release element will be used 4th on the bearing surface of the bearing element 6th pressed. In this way, a defined position and thus a defined starting position of the release element is created 4th relative to the depository 6th ensured, whereby a uniform, pre-definable release behavior of the electromagnetic release device 1 is achieved.

In 4 sind die in der ersten Position des Auslöseelements 4 durch das Zusammenwirken des Umlenkelements 8 mit dem Federelement 15 wirkenden Kraftverhältnisse schematisch dargestellt. Das Federelement 15, welches in dieser ersten Position über seine beiden Enden 15-1 und 15-2 zwischen dem ersten Einhängehaken 16 und dem zweiten Einhängehaken 17 gespannt und mit seinem Federkörper über das Umlenkelement 8 gebogen ist, wurde in der Darstellung der 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Wegen der Einspannung des Federelements 15 zwischen den beiden Einhängehaken 16 und 17 wirken Zugkräfte F_Z auf den Federkörper. Aufgrund des um das Umlenkelement 8 gebogenen Federkörpers verlaufen diese Zugkräfte F_Z , die zwischen dem ersten Ende 15-1 und dem ersten Einhängehaken 16 bzw. zwischen dem zweiten Ende 15-2 und dem zweiten Einhängehaken 17 wirken, jedoch nicht mehr parallel. Es ergibt sich das in 4 dargestellte Kräfteparallelogramm mit den beiden Zugkräften F_Z sowie der resultierenden Kraft F_R , welche von dem Federelement 15 auf das Umlenkelement 8 ausgeübt wird. Dieser Kraft F_R entspricht eine entgegengesetzt gerichtete, betragsmäßig gleich große Gegenkraft, welche von dem Umlenkelement 8 auf den Körper des Federelements 15 ausgeübt wird und der Bewegung des Auslöseelements 4 von der zweiten Position in die erste Position, der sogenannten Rückstellbewegung, entgegenwirkt.In 4th are those in the first position of the release element 4th through the interaction of the deflecting element 8th with the spring element 15th acting force relationships shown schematically. The spring element 15th which in this first position across its two ends 15-1 and 15-2 between the first hook 16 and the second hook 17th stretched and with its spring body over the deflection element 8th is bent was in the representation of the 4th omitted for the sake of clarity. Because of the clamping of the spring element 15th between the two hooks 16 and 17th act tensile forces F _Z on the spring body. Because of the around the deflection element 8th bent spring body run these tensile forces F _Z that end between the first 15-1 and the first hook 16 or between the second end 15-2 and the second hook 17th act, but no longer in parallel. It results in 4th The parallelogram of forces shown with the two tensile forces F _Z as well as the resulting force F _R , which of the spring element 15th on the deflection element 8th is exercised. That force F _R corresponds to an oppositely directed counterforce of equal magnitude, which is generated by the deflecting element 8th on the body of the spring element 15th is exercised and the movement of the trigger element 4th from the second position to the first position, counteracts the so-called return movement.

Das Umlenkelement 8 ist dabei relativ zur Lagerstelle 6 derart positioniert bzw. angeordnet, dass die resultierende Kraft F_R in Richtung der Lagerstelle 6 des Auslöseelements 4 orientiert ist. Diese resultierenden Kraft F_R bewirkt, dass das linke Ende des Auslöseelements 4 auf die Lagerfläche der Lagerstelle gedrückt wird. Damit ist sichergestellt, dass das Auslöseelement nicht von der Lagerfläche der Lagerstelle 6 abhebt, beispielsweise aufgrund externer Erschütterungen oder des beim Zurückstellen des Auslöseelements 4 in die auslösebereite Position auftretenden und einleitend beschriebenen Effekts des Rückprellens. Ferner wird das Auslöseelement 4 in seiner Lagerstelle 6 aufgrund der Zugkraft F_Z , welche das Federelement 15 auf den zweiten Einhängehaken 17 des Federhalters 18 - und damit auf das Auslöseelement 4 - ausübt, gegen den vertikalen Abschnitt des Blechbiegeteils gedrückt. Auf diese Weise wird das Auslöseelement 4 in der ersten Position relativ zur Lagerstelle 6 in einer vordefinierten Lage gehalten bzw. fixiert.The deflection element 8th is relative to the bearing point 6th positioned or arranged such that the resulting force F _R towards the depository 6th of the release element 4th is oriented. This resulting force F _R causes the left end of the trigger element 4th is pressed onto the bearing surface of the bearing point. This ensures that the release element does not come from the bearing surface of the bearing point 6th lifts, for example due to external vibrations or when the release element is reset 4th in the position ready to be triggered and described in the introduction of the rebound effect. Furthermore, the trigger element 4th in his storage place 6th due to the pulling force F _Z , which is the spring element 15th on the second hook 17th of the pen holder 18th - and thus on the release element 4th - Exerts, pressed against the vertical section of the bent sheet metal part. In this way, the trigger element 4th in the first position relative to the bearing point 6th held or fixed in a predefined position.

Da die Lagerfläche der Lagerstelle 6 derart angeordnet ist, dass sie exakt in einer Ebene mit den Anlegeflächen 13 des ersten Magnetschenkels 11 bzw. des zweiten Magnetschenkels 12 liegt, wird beim Zurückstellen des Auslöseelements 4 in die auslösebereite Position eine geometrisch exakte und vordefinierte Lage des Auslöseelements 4 an den Anlegeflächen 13 gewährleistet. Auf diese Weise wird eine optimale Berührungsreihenfolge beim Zurückstellen des Auslöseelements 4 „von links nach rechts“ gewährleistet, bei der das Auslöseelement beim Zurückstellen in die auslösebereite Position zuerst die Lagerfläche des Lagerelements 6, dann die Anlegefläche 13 des ersten Magnetschenkels 11, und zuletzt die Anlegefläche 13 des zweiten Magnetschenkels 12 berührt. Aufgrund der dadurch realisierbaren flächigen Verbindung zwischen den beiden Anlegeflächen 13 und dem Auslöseelement 4 ist eine satte magnetische Verbindung realisierbar, wodurch die Auslösegenauigkeit der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 deutlich verbessert wird.As the storage area of the storage location 6th is arranged such that it is exactly in one plane with the contact surfaces 13 of the first magnet leg 11 or the second magnet leg 12 is when resetting the release element 4th a geometrically exact and predefined position of the release element in the position ready for release 4th at the mooring areas 13 guaranteed. In this way, an optimal contact sequence when resetting the trigger element is achieved 4th "From left to right" is guaranteed, in which the release element first touches the bearing surface of the bearing element when it is returned to the position ready for release 6th , then the mooring area 13 of the first magnet leg 11 , and finally the docking area 13 of the second magnet leg 12 touched. Due to the flat connection between the two contact surfaces that can be realized in this way 13 and the trigger element 4th a full magnetic connection can be achieved, which increases the tripping accuracy of the electromagnetic tripping device 1 is significantly improved.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AuslösevorrichtungRelease device
22: Gehäusecasing
33: StößelPlunger
44th: AuslöseelementRelease element
55: FührungselementGuide element
66: Lager / Lagerstelle / LagerbockStorage / storage location / bearing block
77th: unteres Endelower end
88th: UmlenkelementDeflection element
99: hakenförmiger Vorsprunghook-shaped projection
1010: MagnetsystemMagnet system
1111: erster Magnetschenkelfirst magnetic leg
1212: zweiter Magnetschenkelsecond magnetic leg
1313: AnlegeflächeMooring area
1414th: GrundkörperBase body
1515th: Federelement 15-1 erstes Ende 15-2 zweites EndeSpring element 15-1 first end 15-2 second end
1616: erster Einhängehakenfirst hook
1717th: zweiter Einhängehakensecond hook
1818th: Federhalter Penholder
FF.: RückstellkraftRestoring force
F_Z F _Z: Zugkrafttraction
F_R F _R: resultierende Kraftresulting power
xx: Abstanddistance

Claims

Electromagnetic tripping device (1) for a protective switching device, in particular a residual current circuit breaker or differential current circuit breaker, with - a magnet system (10), - a trigger element (4) which is in a bearing (6) relative to the magnet system (10) between a first position and a second position is rotatably mounted, - a spring element (15), the first end (15-1) of which is mechanically coupled to a coupling element (16) fixedly arranged relative to the magnet system (10), and whose second end (15-2) is coupled with is mechanically coupled to the release element (4), wherein the electromagnetic release device (1) further comprises a deflection element (8) which is arranged such that the spring element (15) is guided over the deflection element (8) when the release element (4) moves from the second position to the first position is that this results in a force (F _R ) which is oriented essentially in the direction of the bearing point (6).

Electromagnetic release device (1) according to Claim 1 , the force counteracting the movement of the release element (4) being manually adjustable.

Electromagnetic release device (1) according to one of the Claims 1 to 2 , wherein the deflecting element (8) is attached to the rotatably mounted release element (4).

Electromagnetic release device (1) according to one of the Claims 1 to 2 , wherein the deflecting element (8) is attached to the magnet system (10) or the coupling element (16).

Electromagnetic release device (1) according to one of the Claims 1 to 2 , wherein the deflection element (8) is attached to a housing (2) of the release device (1).

Electromagnetic release device (1) according to one of the preceding claims, wherein the spring element (15) is designed as a helical spring.

Electromagnetic release device (1) according to one of the preceding claims, wherein the deflecting element (8) can be produced as a bent sheet metal part.

Protective switching device, in particular residual current circuit breaker or differential current circuit breaker, which has an electromagnetic release device (1) according to one of the Claims 1 to 7th having.