DE1023813B

DE1023813B - Electrical circuit breaker

Info

Publication number: DE1023813B
Application number: DEE6836A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Engels
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-02-28
Filing date: 1953-02-28
Publication date: 1958-02-06

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schutzschalter mit einem eine auf magnetischem Wege auslenkbare Zunge aufweisenden Auslöser zur Überwachung einer elektrischen Anlage in bezug auf Mangel der Leiterisolierung. Für solche Überwachungszwecke wurden bisher in der Regel entweder polarisierte Relais oder elektromagnetische Systeme mit Weicheisenkern verwandt, welche durch einen den abgefallenen Schaltanker in die Betriebsstellung rückführenden Stromstoß magnetisierbar sind und bei denen der in dem Anker verbliebene Restmagnetismus dazu verwandt wird, den Anker in der angezogenen, der Betriebsstellung entsprechenden Lage zu halten. Da aus Sicherheitsgründen die Empfindlichkeit solcher Auslöser sehr groß sein muß, d. h. für die Steuerung des Auslösevorganges nur geringe Stromstärken zur Verfügung stehen, ist es nur ausnahmsweise möglich, die Verklinkung des Schalters unmittelbar durch den Anker mechanisch zu lösen. Daher werden meist besondere Schaltschütze verwandt, zu deren Betrieb aber ein besonderer Stromkreis erforderlich ist, der durch den Auslöser gesteuert wird. Dies vermindert die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Solche zusätzlichen Schaltschütze sind auch bei vorbekannten, durch einen etwa auftretenden Fehlerstrom gesteuerten Auslösern verwandt, welche eine durch ein Federglied gebildete, zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten angeordnete Zunge aufweisen, die beim Auftreten eines Fehlerstromes nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt wird und über einen Schaltkontakt unmittelbar auf den Steuerstromkreis des einer Gleichstromanlage zugeordneten Schützes einwirkt.The invention relates to an electrical circuit breaker with a magnetic one Trigger with deflectable tongue for monitoring an electrical system in relation to Insufficient conductor insulation. For such monitoring purposes, either polarized relays or electromagnetic systems with soft iron core related, which through a current surge that returns the dropped switch armature to the operating position can be magnetized and in which the residual magnetism remaining in the armature is used to move the armature into in the tightened position corresponding to the operating position. Because for security reasons the sensitivity such a trigger must be very large, d. H. for the control of the release process only small If current intensities are available, it is only possible in exceptional cases to latch the switch to be released mechanically directly by the anchor. Therefore, special contactors are usually used, for their operation, however, a special circuit is required that is controlled by the release will. This reduces operational safety and economic efficiency. Such additional contactors are also related to previously known releases controlled by a fault current that may occur, which is a formed by a spring member, arranged between the pole pieces of an electromagnet Have tongue that in the event of a fault current to one side or the other is deflected and via a switching contact directly to the control circuit of a DC system assigned contactor acts.

Es ist weiterhin bekannt, mit Hilfe des Zeigers eines Meß- oder Anzeigegerätes den Stromkreis von parallel geschalteten Elektromagneten zu schließen, denen je eine schwingbare Zunge zugeordnet ist, welche über Hebelglieder einen Stromkreis beeinflußt, der vorzugsweise einen Regelvorgang bewirkt. Hier dient die Schwingbarkeit der Zungen der Auslöser zur Erzielung eines gewissen Verzuges in der Auslösung, um nicht bei jedem kurzzeitigen Schließen des Steuerstromkreises die Regeleinrichtung in Betrieb zu setzen.It is also known, with the help of the pointer of a measuring or display device, the circuit of to close parallel-connected electromagnets, each of which is assigned a swingable tongue, which influences a circuit via lever members, which preferably effects a control process. here the vibrability of the tongues of the release is used to achieve a certain delay in the release, so that the control device is not in operation every time the control circuit is briefly closed to put.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schutzschalter zur Überwachung einer elektrischen Anlage in bezug auf Mangel der Leiterisolierung zu schaffen, der zur Betätigung des die Schalterverklinkung lösenden Gliedes keines zusätzlichen Stromkreises bedarf und der dabei einen so einfachen Aufbau hat, daß eine wohlfeile Fertigung gewährleistet ist. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die schwingbare Zunge des mit einem Wechselstrom gespeisten Aus-Elektrischer SchutzschalterThe invention is based on the object of an electrical circuit breaker for monitoring a to create electrical system in terms of lack of conductor insulation, which is used to operate the Switch latch releasing member does not require an additional circuit and the one in this way has a simple structure that cheap production is guaranteed. This is according to the invention in essentially achieved by the fact that the oscillating tongue of the off-electric powered by an alternating current Circuit breaker

Anmelder:Applicant:

Wilhelm Engels,Wilhelm Engels,

Nordseebad Langeoog, Blumental 2Nordseebad Langeoog, Blumental 2

Wilhelm Engels, Nordseebad Langeoog,
ist als Erfinder genannt wordenWilhelm Engels, North Sea resort Langeoog,
has been named as the inventor

lösers mechanisch auf die Verklinkung des Schalters einwirkt. Gegenüber den vorbekannten Einrichtungen wird hier die Zunge nicht einer einfachen Auslenkung unterworfen; diese schwingt vielmehr auf Grund der Verwendung eines Wechselstromes zur Steuerung hin und her und speichert dabei ein beachtliches Arbeitsvermögen, so daß eine sichere unmittelbare Auslösung der Schalterverklinkung auch möglich ist, wenn steuerseitig nur kleine elektrische Energien zur Verfügung stehen. Für den zeitlichen Ablauf des Schaltvorganges ist es dabei von untergeordneter Bedeutung, daß der Schwingarm beim plötzlichen Auftreten eines Fehlerstromes erst einige freie Schwingungen ausführt, bevor seine Amplitude so groß wird, daß er gegen das Auslöseglied anschlägt.solver acts mechanically on the latching of the switch. Compared to the previously known facilities here the tongue is not subjected to a simple deflection; this oscillates rather due to the Use of an alternating current for control back and forth and thereby saves a considerable amount of work, so that a safe immediate triggering of the switch latching is also possible if only small electrical energies are available on the control side. For the timing of the switching process It is of secondary importance that the swing arm in the sudden occurrence of a Fault current only executes a few free oscillations before its amplitude is so large that it strikes against the release link.

Der erfindungsgemäße elektromagnetische Auslöser kann in verschiedener Weise durch den Fehlerstrom gesteuert werden. Es ist beispielsweise möglieh, den magnetischen Stromkreis durch eine von dem mittels eines Ringkernwandlers bestimmten Fehlerstrom durchflossene Wicklung zu steuern. Solche Ringkernwandler sind in verschiedenen Ausführungen bekannt und lassen sich wohlfeil und mit kleinen Abmessungen herstellen. Hierbei wird der Fehlerstrom als geometrische Summe der in den zu dem zu überwachenden Gerät führenden Leitungen fließenden Strome bestimmt. Es wäre weiterhin auch möglich, auf die Anwendung eines Ringkernwandlers zu verzichten und den magnetischen Kreis durch den einzelnen Zuleitungen des zu überwachenden Stromkreises zugeordnete Wicklungen zu steuern. Sofern diese ein magnetisches Gleichgewicht ergeben, würde der Schwingarm in Ruhe verbleiben. Wird dagegen durch das Auftreten eines Fehlerstromes das magnetische Gleichgewicht gestört, so entsteht eine Magnetisierung, welche den Schwingarm auslenkt und damit zu einer Auslösung des Schalters führt. Schließlich könnte eine den magnetischen Kreis des Aus-The electromagnetic release according to the invention can in various ways by the fault current being controlled. For example, it is possible to switch the magnetic circuit through one of to control the fault current flowing through the winding determined by means of a toroidal core converter. Such toroidal converters are known in various designs and can be inexpensive and with make small dimensions. Here, the fault current is calculated as the geometric sum of the to determines the currents flowing in the lines leading to the device to be monitored. It would still be too possible to dispense with the use of a toroidal core converter and the magnetic circuit through the to control windings assigned to individual supply lines of the circuit to be monitored. Provided if these result in a magnetic equilibrium, the swing arm would remain at rest. Will against it If the magnetic equilibrium is disturbed by the occurrence of a fault current, magnetization occurs, which deflects the swing arm and thus triggers the switch. In the end could one of the magnetic circuit of the

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lösers beeinflussende Wicklung auch in eine Schutzoder Erdleitung des Gerätes gelegt sein, um den Schwingarm unmittelbar durch einen etwa in dieser Leitung fließenden Fehlerstrom zu beeinflussen. Solche Schalter haben allerdings den Mangel, daß ihre Betriebssicherheit von dem ordnungsgemäßen Zustand der Schutz- bzw. Erdleitvmg abhängig ist.Solvent-influencing winding must also be placed in a protective or earth line of the device around the To influence the swing arm directly by a fault current flowing in this line. Such However, switches have the defect that their operational safety depends on the proper state the protective or earth conductor is dependent.

Da die Auslenkung des Schwingarmes durch einen etwa auftretenden Fehlerstrom nach beiden Seiten des Luftspaltes erfolgen kann, empfiehlt es sich, jeder Seite ein Auslöseglied für die Verklinkung des Schalters zuzuordnen. Selbstverständlich können diese gemeinsam auf eine Verklinkungseinrichtung einwirken. Diese Aufgabe läßt sich mechanisch in mannigfaltigen Arten lösen.Since the deflection of the swing arm by an approximately occurring fault current on both sides of the Air gap can occur, it is recommended that each side have a release link for the latching of the switch assign. Of course, these can act together on a latching device. This task can be solved mechanically in various ways.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Zeichnung zeigt schematisch einen elektrischen Schutzschalter in Draufsicht.In the drawing, the subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment. The drawing shows schematically an electrical circuit breaker in plan view.

An aufgebogenen Schenkeln 5 und 6 einer Trägerplatte 7 sind aus Weicheisen bestehende Spulenkerne 8 und 9 befestigt. Diese tragen vorderseitig mit Grundplatten versehene Polschuhe 10 und 11, die zwischen sich einen Luftspalt belassen. Auf der Grundplatte 7 ist zwischen doppelwinkelförmigen Stegen 12 ein in sich federnder Schwingarm 13 aufgenommen!, dessen Nullstellung durch Schrauben 14 und 15 einstellbar ist. Für die Einstellschrauben 14 und 15 können natürlich Sicherungseinrichtungen, z. B. in Form von Gegenmuttern, vorgesehen sein. Dem vorderen Ende 16 des Schwingarmes 13 ist beiderseitig je ein Doppelhebel 17 zugeordnet. Die Hebel 17 sind um feste Zapfen 18 drehbar und können gegebenenfalls unter sie in die Ausgangsstellung rückführender Federbelastung stehen. Die Doppelhebel 17 wirken mit ihren kurzen Schenkeln 19 auf Ouerarme 20 einer Zugstange 21 ein, die beispielsweise unmittelbar als Verriegelung für das in die Einschaltlage gebrachte Stellglied 22 des Schalters dient. Zur elektrischen Steuerung des Auslösers sind auf den Spulenkernen 8 und 9 Spulen 23 und 24 angeordnet, die hintereinandergeschaltet sind und entweder im Sekundärkreis eines die zu der zu überwachenden Anlage führenden Leitungen kontrollierenden Ringkernwandlers 25 oder in der Schutz- bzw. Erdleitung des zu überwachenden Gerätes liegen.Coil cores 8 made of soft iron are attached to bent legs 5 and 6 of a carrier plate 7 and 9 attached. These carry the front side provided with base plates pole shoes 10 and 11, which between leave an air gap. On the base plate 7 between double-angled webs 12 is an in resilient swing arm 13 added! whose zero position is adjustable by screws 14 and 15. For the adjustment screws 14 and 15, of course, safety devices such. B. in the form of Lock nuts may be provided. The front end 16 of the swing arm 13 is a double lever on each side 17 assigned. The levers 17 are rotatable about fixed pins 18 and can optionally under they are in the initial position of returning spring load. The double levers 17 cooperate their short legs 19 on Ouerarme 20 a pull rod 21, for example directly as The lock for the actuator 22 of the switch which has been brought into the switched-on position is used. For electrical Control of the release are arranged on the coil cores 8 and 9 coils 23 and 24, which are connected in series and either in the secondary circuit of one of the lines leading to the system to be monitored controlling toroidal core transformer 25 or in the protective or earth line of the to be monitored Device.

Solange in den Spulen 23 und 24 kein Fehlerstrom fließt, bleibt der Schwingarm 13 in seiner Mittelstellung. Werden dagegen die Spulen 23 und 24 von einem Strom durchflossen, so wird der Schwingarm 13, dessen Eigenschwingung zweckmäßig auf die Netzfrequenz abgestimmt ist, in Schwingungen geraten und gegen die Enden der langen Arme der Winkelhebel 17 anstoßen. Diese weichen der mechanischen Einwirkung des Schwingarmes 13, 16 aus und ziehen dann über ihre auf den Querträger 20 einwirkenden Arme 19 die das Schaltglied 22 in der Einschaltlage sichernde Stange 21 zurück, so daß der Schalter unter der Einwirkung einer ihn belastenden Feder ausgelöst wird. Die Anlage ist nach dem Einschalten sofort wieder betriebsbereit, da der Auslöser nach dem Abklingen des Fehlerstromes in die Betriebsstellung zurückkehrt.As long as no fault current flows in the coils 23 and 24, the swing arm 13 remains in its central position. If, on the other hand, a current flows through the coils 23 and 24, the swing arm becomes 13, the natural oscillation of which is suitably matched to the mains frequency, start to oscillate and abut against the ends of the long arms of the bell crank 17. These give way to the mechanical Action of the swing arm 13, 16 and then pull over their acting on the cross member 20 Arms 19 back the rod 21 securing the switching element 22 in the switched-on position, so that the Switch is triggered under the action of a spring loading it. The system is after switching on Immediately ready for operation again, as the release switches to the after the fault current has subsided Operating position returns.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, und diese· ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen möglich. Beispielsweise könnte die mechanische Übertragung der Bewegung des Schwingarmes 13, 16 auf die Auslösestange 21 des Schalters in von der Zeichnung abweichender Art erfolgen. Weiterhin können die Teile durch Federn in dem Sinne belastet werden, daß sie jeweils in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Schließlich könnte auch der Schwingarm 13 wenigstens zu einem wesentlichen Teil in sich starr sein und unter Umständen unter Fremdfederbelastung stehen. Außerdem können durch Angleichung seiner Eigenfrequenz an die Netzfrequenz für die mechanische Steuerung des Schalters Resonanzerscheinungen ausgewertet werden. Unter Umständen könnte es schließlich auch vorteilhaft sein, mehrere Schwingarme 13, 16 übereinanderliegend anzuordnen und ihnen jeweils nur einseitig ein zur Auslösung des Schalters bestimmtes Stellglied zuzuordnen. Dies hätte den Vorteil, daß die mechanische Energie der Schwingarme gegebenenfalls besser ausgenutzt werden könnte als bei einer doppelseitigen Anordnung der Auslöseglieder.As already mentioned, the illustrated embodiment is only an example implementation of the invention, and this · is not limited to this. On the contrary, many other designs are also possible. For example, the mechanical transmission of the movement of the swing arm 13, 16 could the trigger rod 21 of the switch take place in a manner different from the drawing. Furthermore you can the parts are loaded by springs in the sense that they each return to their original position. Finally, the swing arm 13 could also be inherently rigid, at least to a substantial extent and may be under external spring load. Also, by aligning its Natural frequency at the mains frequency for the mechanical control of the switch. Resonance phenomena be evaluated. Finally, under certain circumstances, it could also be advantageous to have several swing arms 13, 16 to be arranged one above the other and each only one side to trigger the Assign a specific actuator to the switch. This would have the advantage that the mechanical energy of the Swing arms could possibly be better utilized than with a double-sided arrangement the release links.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Electrical circuit breaker with a magnetically deflectable tongue Trigger for monitoring an electrical system with regard to a lack of conductor insulation, characterized in that the oscillating tongue of the trigger, which is fed with an alternating current, mechanically engages the latch of the switch acts.

2. Electrical circuit breaker according to claim 1, characterized in that the magnetic Circuit through a fault current that has flowed through it using a toroidal core converter Winding is controllable.

3. Electrical circuit breaker according to claim 1, characterized in that the magnetic Circuit can be controlled by a winding placed in the protective line of the system to be monitored.

4. Electrical circuit breaker according to claim 1, characterized in that the magnetic Circuit through the windings assigned to the individual phases of the circuit to be monitored is controllable.

5. Electrical circuit breaker according to claim 1 or the following ', characterized in that the Swing arm are assigned actuators on both sides, which in the sense of a switch trigger on the Act latching.

Considered publications:
German patent specifications No. 149 821, 223 773,
057, 574 203, 665 595.

1 sheet of drawings