DE1944062A1 - Circuit breaker - Google Patents
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- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Description
12 069 - VTg/Br12 069 - VTg / Br
-T-E Imperial Corporation, Philadelphia, USA-T-E Imperial Corporation, Philadelphia, USA
Sie Erfindung bezieht eich auf einen Leistungsschalter, und insbesondere auf ein Auslöseoystem für einen leistungsschalter, welches eine äußerst schnelle Unterbrechung gestattet.The invention relates to a circuit breaker, and in particular to a tripping system for a circuit breaker which allows extremely fast interruption.
Die wachsende sich mit der Verteilung der Elektrizität befassende Industrie macht ständig LeIstungsversorgungen mit hoher Kapazität erforderlich, deren Ausgangspegel Größen erreichen, die man früher für unerreichbar hielt· Eines der wichtigsten Elemente in diesen Systemen ist der Leistungsschalter, welcher das gesamte System und die verschiedenen durch dieses betätigten Komponenten im Falle von Überlastungen und bei Kurzsohluß-Fehlerzuetänden schützt· Ferner müssen wegen der in diesen mit höherer Leistung betriebenen Yerteilungssystemen fließenden Stromhöhen die Leistungsschalter derart ausgebildet sein, daß sie wesentlich schneller arbeiten, als die bisher verwendeten.The growing industry dealing with the distribution of electricity is constantly making power supplies with high capacity required, their output level Reach sizes that were previously thought to be unattainable One of the most important elements in these systems is the circuit breaker that controls the entire system and the various components operated by it in the Case of overloads and short-term fault conditions protects · Furthermore, because of the current levels flowing in these distribution systems operated with higher power, the circuit breakers must be designed in such a way that they work much faster than those previously used.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen achnell arbeitenden Leistungsschalter, der Insbesondere bei Systemen mit hoher Leistung zweckmäßig ist, die in zunehmendem Maße in der Elektrizitäts-Verteilungswirtschaft verwendet werden. Durch das noch im einzelnen zu beschreibende mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Auslösesystem kann der erfindungsgemäße Leistungsschalter eine minimale Größe, einen kompakten Aufbau und e inen zuverlässigen Betrieb aufweisen, und zwar auch bei ausgedehnten Betriebs· Zeiten; ferner weist der erfindungsgemäße Leistungsschalter derartige Hochgeschwindigkeits-Auslöseeigenschaften auf, daß er besonders für Strombegrenzungsanwendungen während des Auftretens von Kurzschluß-Fehlerzuständen in einer oder mehreren überwachten Leitungen geeignet ist.The invention relates to a fast working Circuit breaker, which is particularly useful in systems with high power, which is increasingly used in the electricity distribution industry will. The high-speed release system, which will still be described in detail, can the circuit breaker according to the invention has a minimal size, a compact structure and a reliable one Have operation, even during extended operating times; the circuit breaker according to the invention also has such high speed trip characteristics on that it is particularly useful for current limiting applications during the occurrence of short circuit fault conditions is suitable in one or more monitored lines.
Um die oben erwähnten Ziele zu erreichen, schlägt die Erfindung ein Auslösesystem vor, welches beim Auftreten bestimmter Fehlerzustände den beweglichen Eontakt des Leistungsschalters aus dem üblichen Halte- und/oder Schließmechanismus freigibt, der normalerweise damit verbunden ist, so daß der bewegliohe Kontaktarm schnell in Öffnungsstellung schnappen kann, und zwar unter dem Einfluß der Öffnungsfedern, frei von den eine relativ hohe Trägheit aufweisenden !Teilen des Haltesysteme. In einem üblichen Schalter ist der zur Unterbrechung des Stromes verwendete bewegliche Kontaktarm üblicherweise gegenüber der Vorspannung der öffnungsfedern mittels einer Vorgelegewelle oder anderer damit verdrehbarer Teile gehalten oder verriegelt. Wenn ein Fehler festgestellt wird, bricht der erwähnte Haltemeohanismus, üblicherweise eine Kniehebelanordnung, zusammen, so daß. seine Teile sich mit dem beweglichen Kontaktarm während des Öffnungsverlaufs verdrehen. Weil die Öffnungsfedern verhältnismäßig schwere In order to achieve the goals mentioned above, the Invention provides a release system which, when certain error conditions occur, the movable Eontakt of the Circuit breaker from the usual hold and / or Releases locking mechanism that is normally connected to it, so that the movable contact arm is quickly in Can snap open position, under the influence of the opening springs, free of a relatively high Parts of the holding systems exhibiting inertia. In a conventional switch is the one to interrupt the current The movable contact arm used is usually against the bias of the opening springs by means of a countershaft or other rotatable parts held or locked. If an error is found it breaks the mentioned holding mechanism, usually a toggle lever arrangement, together so that. its parts twist with the movable contact arm during the opening process. Because the opening springs are relatively heavy
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Teile der Haltevorrichtung zusätzlich zu dem beweglichen Kontaktarm verdrehen müssen, verläuft der Öffnungsvorgang verhältnismäßig langsam»Parts of the holding device in addition to the movable one If you have to twist the contact arm, the opening process takes place relatively slow »
Gemäß der Erfindung Bind im Gegensatz dazu beim Auftreten vorgeschriebener Fehler Mittel vorgesehen, um unmittelbar den beweglichen Eontaktarm des Schalters von der übrigen Haltevorrichtung frei bu setzen, wodurch nur die Masse des beweglichen Kontaktarme und das eng damit verbundene Gestänge durch die öffnungsfedern verdrehi^erden braucht, wodurch die Geschwindigkeit des öffnungsbetriebee wesentlich vergrößert wird· In contrast, according to the invention, bind on occurrence prescribed error means provided to immediately move the movable contact arm of the switch from the rest Set the holding device free bu, thus only the mass of the movable contact arms and the closely connected Needs to twist the linkage through the opening springs, whereby the speed of the opening operation is significantly increased
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeiepiel der Erfindung wird daβ Hochgeechwindigkeits-Auslösesystem - obwohl ea zur Einleitung eiatr schnellen. Unterbrechung infolge jeder Fehlerart anwendbar ist - vorzugsweise mm Ingangsetzen der Unterbrechung Infolge von Kurz schluß-Stromf® liier η verwendet, wo das Erfordernis für eine setmelle Öffnung besonders groß ist· Zu diesem Zweck weist die Erfindung ein elektronisches Abfühl-Untersystem auf, um das Vorhandensein eines KurzSchlußfehlers in der zu schützenden Schaltung achnell festzustellen. Eip&erartiges Untersystem enthält vorzugsweise einen Hall-Kristall, der in dem Feld angeordnet ist, welches durch den Stromfluß in dem eu überwachenden Leiter erzeugt wird· Der Ausgang des Hall« Kristalls betätigt beim Erreichen einer vorherbestimmten Größe einen elektronischen Schaltkreis, der eine Speiohgrkondensator-Auslöseversorgung entlädt, um eine Impulsaus» lösespule zu erregen, welche eine Abbrech-Klinke verdreht, um den beweglichen Kontaktarm für eine unabhängige DreMmg freizusetzen«According to a preferred exemplary embodiment of the invention, the high-speed release system is used - although it is eiatr fast for initiation. Interruption due to any fault applicable - preferably mm starting the interruption result used by Short Stromf® liier η, where the need for setmelle opening is particularly great · To this end, the invention provides an electronic sensing sub-system to detect the presence A short-circuit fault in the circuit to be protected can be quickly detected. Such a subsystem preferably includes a Hall crystal placed in the field created by the flow of current in the monitoring conductor. The output of the Hall crystal, upon reaching a predetermined size, actuates an electronic circuit which discharges a storage capacitor trip supply in order to excite a pulse tripping coil which rotates a breakaway pawl to release the movable contact arm for independent rotation.
Es ist demgemäß ein Ziel der Erfindung, ein Hochgesohwizidigkeits-Auslöeesystem für einen Leistungsschalter vorzusehen,Accordingly, it is an object of the invention to provide a high-pollutant release system to be provided for a circuit breaker,
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welches eine geringe Größe$ einen einfachen Aufbau und einen, zuverlässigen. Betrieb über lange Anwendungeperioden hin gewährleistet, wobei ferner solche Hochgesehwiiidigkeits-Betriebskennlinien vorhanden sinds daß das System insbesondere bei StrombegrenBungsanwendungen zweckmäßig ist?" und. zwar bei Kuraschluß-Fehlersuständenowhich is small in size, simple in construction and reliable. Ensures operation over long Anwendungeperioden out further wherein such Hochgesehwiiidigkeits operating characteristics s exist that the system is particularly useful in StrombegrenBungsanwendungen? "and that in the case of Kura closure error stateso
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin 9 ein derartiges Hochgeschwindigkeits-AuslösesysteiH vorsusehen^ welches Mittel zur Freigabe des drehbaren Kontaktarmes eines Eeistungsschalters von den relativ schweren und komplizierten-Haltevorrichtungen aufweist, die normalerweise damit verbunden sinds wobei diese Freigabe bei bestimmten. Zuständen des in der gesohütsten Leitung fließenden Stromes erfolgte . - Another object of the invention is 9, such a high-speed AuslösesysteiH vorsusehen ^ which means for releasing the rotatable contact arm of a Eeistungsschalters of the relatively heavy and complex-holding devices which are normally associated with it s which release at certain. Conditions of the current flowing in the protected line. -
Sin weiteres Ziel der Erfindung besteht darin9 ein derartiges Auslösesystein für einen leistungsschalter' vorzusehen ? welches den beweglichen-Koutekarsi von dem nor-' nalerweise damit verbundenen relativ. kos^üLsierten und schweren Hechanisimis freigibt s so daß. die Öf'fauagsfedera des'Leistungsschalters-nur iee. fee^egliehea Kontaktarm" des Schalters uiid weseatliolie ß.siait T&vhunäene Gelenk-Sin further object of the invention is to provide such a Auslösesystein 9 for a circuit breaker '? which the movable-Koutekarsi from the normally associated relative. cos ^ üLsierte and heavy Hechanisimis releases s so that. the opening of the circuit breaker-only iee. fee ^ egliehea contact arm "of the switch uiid weseatliolie ß.siait T & vhunäene joint
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derartigen !leistungsschalter -aiii, einem Hochgesohwindigkeits Auslö se system vorsueelien, der zusanmjen mit üblichen Ie istungsschaltern in-der Welse'verwendbar ist, daß zu den relativ langsamen Auslöse-Ghara&teristiken der vorhandenen Leistungsschalter eine äußerst.. schnell wirkende Auslöse-Charakteristik hinzugefügtsuch! circuit breaker -aiii, a high-speed one Triggering system, which can be combined with conventional isolating switches in-der Welse 'is that to the relatively slow release ghara & teristics of the existing ones Circuit breakers have an extremely ... fast-acting tripping characteristic added
V/eitere bevorzugte Ausgestaltungen eier Erfindung ergeben sich insbesondere auch aus den TJntßransprüohen,Further preferred embodiments of the invention result especially from the tinterspray,
Weitere Torteile uad MageXheiten der Erfindung ergeben sion aus der folgenden Beschreibung anhand de:r Seichnung; in der Zeichnung zeigtί .Further gate parts and features of the invention result sion from the following description based on: r drawing; in the drawing shows.
Pig* 1 eine etwas scteEatisohe Seitenansicht eines gemäß der Erfindung -ausgebildeten XieistiingssöhaltereiPig * 1 a somewhat scteEatisohe side view of an according to of the invention-trained Xieistiingssöhalterei
Pig. 2 ©ine aus«inan&©rigesogesie. pfiTgpektivisohe und ins einzelne gehende 'Ansieht ais&as ü?©ils des Hochga* schwindigk#itS"*Ai?.slös©3€soteat?.i©aus der vorliegendin Erfindung.Pig. 2 © ine from «inan & © rigesogesie. pfiTgpektivisohe and ins single going 'views ais & as ü? © ils des Hochga * Schwindigk # itS "* Ai? .slös © 3 € soteat? .i © from the present Invention.
In Pig· 1 ist ein folstoitigesobalter 10 dargestellt, der ein geaää0 der Erfindung. K\jegeblXde«es HGohleisttiiigs-AuslÖeeeyetem aufweist» Wie IiI)ZiCB weist der Scheiter ©inen oberen bew· unteren Primärleiter 12 hm« ti aufF die elektrisch alt der zu sohtt&ienden IMtisng vsr^adeEt eiaä· 2Jer obers Iifittr t2 endet in &tm$ ststloallra'n Köntaktsnordnung 16 und treiet eine Btoupt« fels»* Bp^nücottitslttflädae 18 bzw, 20 auf» Ü9T untere Kelter 14 beeilst ma seinen- einen Ende einen Soh*renk«apfen 22, * um des lierua siefe der bewegliche Kontakt* arm 24 des Schalters drehen kann*In Pig · 1, a folstoitigesobalter 10 is shown, which is an embodiment of the invention. K \ jegeblXde "it has high-performance triggers" As IiI) ZiCB, the failure shows in the upper and lower primary conductor 12 hm "ti F the electrical age of the IMtisng vsr ^ adeEt eiaä · 2Jer above Iifittr $2 ends in & tm ststloallra'n Köntaktsnordnung 16 and Treiet Btoupt a "rock" * bp ^ nücottitslttflädae or 18, 20 on lower »Ü9T winepress 14 hurry ma seinen- one end a Soh * Renk" apfen 22 * around the lierua siefe the movable contact arm * 24 of the switch can turn *
35er bewegliche Kontelctaris 24 wiit Bfeupt« bew· (Xioht-) 26 bsw» 28; auf» die -&a~bekftt&Q$er Weise35 movable Kontelctaris 24 wiit Bfeupt «bew · (Xioht-) 26 bsw »28; in »the - & a ~ kftt & Q $ er way
- 6 - ■ ■ ■ : ■ ."■ ■ - 6 - ■ ■ ■: ■. "■ ■
Kontaktflächen 18 bzw« 20 zusammenwirken* um sioherzu** stellen, daS bei Sehalt@:nmterbrechung, d.h. bei Brehung des beweglichen Kontaktarme 24 entgegen, dem "uhrzeiger sinn, die Hauptkontaktf lachen te-und 26 voi? der IDrennung der Bogenkentakte 20 und 28 getrennt w©rden. Auf diese Weise wird ein, Bogen, der schließlich über die Bogentrennkontakte 20 und 28 gebogen -ist, zu den Bbgenlgufern 30 bssw«. 32 Übertragen, wodurch ein derartiger Bogen in die BQgeBkssxner" 34 "Aufsteigen kann* mn dort Kit Hilfe der Bogenplatteag, wie fesispielgweia© Hatten 36 f ■: auflgelößöht su weräes» Vorsugsweis® wird"die -" frenEWif der Bogeo&ontakte 20-und 28 - wie dies euch in Fig« 1 dargestellt let «=> gegenüber■ den I8upttoa1iatetea 18 uw& 26 te ees6 ?teie© bewirkt} f" äaß .-d©r fe-@w@gliohe Bsgenkontald? S8 raif eitaerj TFater-^f eil" ä©g be^egliehea Eomtekteifise 24 angeordnet tmt,f wobei : der Seil" 37 kontin.ui@s?licli. im TSlsemigev&ixm- sittele einer--Feder 40 iis eineti. Soli5,f3Bkpisnte« JB h&Txm vorg&epstint ißt«.Contact surfaces 18 and 20 cooperate in order to ensure that, when the movable contact arm 24 is rotated counter to the clockwise direction, the main contact surfaces and 26 before the separation of the arc contacts 20 and 28 w separated © gestures. in this way, a, arc which -is finally the sheets separating contacts 20 and 28 is bent, BSSW to the Bbgenlgufern 30 '. 32 transmitting, whereby such arc in the BQgeBkssxner can "34" upgrade * mn there Kit help of the arch plate ag, such as fespielgweia © Hatten 36 f ■: auflößöht su weräes »Vorsugsweis® will" die - "frenEWif der Bogeo & ontakte 20- and 28 - as shown in Fig. 1 let« => opposite ■ the I8upttoa1iatetea 18 uw & 26 te ees 6 ? Teie © causes} f "äaß.-D © r fe- @ w @ gliohe Bsgenkontald? S8 raif eitaerj TFater- ^ f eil "ä © g be ^ egliehea Eomtekteifise 24 arranged tmt, f where : the rope" 37 kontin.ui@s?licli. im TSlsemigev & ixm- sittele one - spring 40 iis eineti. Soli 5 , f3Bkpisnte " JB h & Txm vorg & epstint eats".
g 24 ist ©1Ί*@1^ einerg 24 is © 1Ί * @ 1 ^ one
42 -mit dofj einen lad© 44 @in©e K 42 -with dofj a lad © 44 @ in © e K
Fbusdenf-' i©s? -» »ie mn- eis beetea-iis. fig* "8 - : "
mit einer vesgsußGSPfrm littelöf ftmsf - 4®. fie^©s?t
n iß1sr-d©B ©^ frei
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Bei' Koatektlietätifjimso-Hsbeiaip ist
- vgl« dassu Fig· 1 «- cutgFbusdenf- 'i © s? - »» he Mn ice beetea-iis. fig * "8 - : " with a vesgsußGSPfrm littelöf ftmsf - 4®. fie ^ © s? t n iß1s r -d © B © ^ free
lay shaft 50 g © Mld © teti
In 'Koatektlietätifjimso-Hsbeiaip - see "dasu Fig. 1" - cutg
öffnungsfedor 52 vorgfapiMrat, c^ren eimcc Kufe
festen AmsolslRg 56 anliegt* vEttärandi i©ß fii
Ende 58 der fedes* 52 en E
liegt j rad sway ρϊ* ciEer ^ι,ρίτίϊ obesl^lbopening spring 52 vorgfapiMrat, c ^ ren eimcc skid fixed AmsolslRg 56 rests * vEttärandi i © ß fii end 58 of fedes * 52 en E
lies j rad sway ρϊ * ciEer ^ ι, ρίτίϊ obesl ^ lb
50 gebildeteti. SofcVmefeAGtire* Bariit βον bc.»*f:50 formed SofcVmefeAGtire * Bariit βον bc. »* F:
W- tn. &®t in Fig· ν* Glimng gGiicil'wos uirc § i»t ©fe iß W- tn. & ®t in Fig · ν * Glimng gGiicil'wos uirc § i »t © fe iß
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Halte sy st ein muß ferner dann überwindbar seins wenn man den Schalter auslösen mochte.Sy st holding a must be overcome further then s if one might trigger the switch.
Das in 2?ig, 1 dargestföHfce iiberwitielbare Kältesystem 60 ist nicht die einzige Bauart eines Haltesysiems, welches verwendet werden kann, uuj der Vorspannung der Öffnungsfeder 52 entgegenzuwirken. Die einzige wesentliche Betriebseigenschaft eines Kaltesystems, wie beispielsweise des Haltessystems 16S besteht darinf daß es im Hormalbetrieb den beweglichen Kontaktarm 24 in einer geschlossenen Schaltstellung hält oder verriegelt, und daß nach seiner Überwindung der gesamte Haltemechanismus oder seine Seile zusammengelegt oder in anderer V/eise beweglieh gedacht werden können, so daß die Öffnungsfedern frei sincL um den Eontaktbetätigungs-Hebelarm 46 und somit den beweglichen Kontaktarm 24 zu verdrehen5 und zusätzlich diejenigen feile des Haltesystems 60, die vorher einer--derartigen Bewegung eine starre Sperre entgegensetzten,»The cooling system 60 which can be switched over in FIGS. 2 and 1 is not the only type of holding system that can be used to counteract the pretensioning of the opening spring 52. The only essential operating characteristic of a cold system, such as, for example, the holding system 16 S is f that in Hormalbetrieb it keeps the movable contact 24 in a closed switch position or locked, and that folded after its overcoming the entire retaining mechanism or its cables or in other V / else beweglieh can be designed so that the opening springs SINCL freely around the Eontaktbetätigungs lever arm 46 and thus the movable contact arm 24 to verdrehen5 and additionally those feile of the holding system 60, the previously a - opposed such movement, a rigid barrier, "
In dem äargesteHfcen Ausfülsrungsbeispiel «,feist der Haltemechanißmus oder Sie Hsltetcorriröiiimg- ein© !tragplatte 62 auf, die mit der l?orgs3,@gewelle 50 verkeilt nnä mit dieser- verdrehbar SstB Dag- eine Bnäe 64 eier tragplatte 62 trägt -wie asn bm be&rfeen in 3rige 2 erkennt « eise schwenkbar© Eliafee 66e- Sie ICiiake 66"ist ■» wie nocii er'läutsrt' ^-si-öeE %-tlvü =» ein iategreler feil einse ScekgssohwiüäigkCiitg^-Melösesystsaißä S©Bgea Arbsits- WGZBQ iffi folgemdsa. in" ©itioelEen b©s-ebrie^©!i wea?ieii wird«-. Bei $33? Beschr@ifemßf ä@s Ifeltaeystesis 6ö 2?eieUt· es ρλι ätemv Stelle aus» seranf feiasuwaisea- Sal Sie S €6 Kssraalerweic·:^ ^.reli.eine feder 68 iss tffers Ing's 2) derars Tss^espammt ist, das te© eis® lsi© 70 . iey .KLtCt1S eifei·- so33aal@rw©iee im Spgrratelluag gegenüber einer Bolle 12 befihäet,- welche aus zweites/Sude 74In the example, the holding mechanism or you have a support plate 62 , which is attached to the l? orgs3, @ shaft 50 wedged nnä with this- rotatable Sst B Dag- a bnäe 64 carries an egg carrier plate 62 -asn bm be & rfeen in 3rig e 2 recognizes «can be swiveled © Eliafee 66 e - you ICiiake 66" is ■ » as nocii er 'läutsrt' ^ -si-öeE % -tlvü = »a iategreler feil einse ScekgssohwiüäigkCiitg ^ -Melösesystsaißä S © Bgea Arbsits- WGZBQ iffi folgemdsa. in" © itioelEen b © s-ebrie ^ii ©! At $ 33? Beschr @ ifemßf ä @ s Ifeltaeystesis 6ö 2? EieUt · es ρλι ätemv passage from »seranf feiasuwaisea- Sal Sie S € 6 Kssraalerweic ·: ^ ^ .reli.eine spring 68 iss tffers Ing's 2) derars Tss ^ espammt is the te © eis® lsi © 70. iey .KLtCt 1 S eifei · - so33aal @ rw © iee in the Spgrratelluag across from a Bolle 12 , - which consists of second / Sude 74
&emäß der bisherigen Beschreibung ergibt sieh mit der den Koiitaktbetätigungs~Hebelariri 46entgegen dem Uhrzeigersinn (Figo 2) vorspannenden Öffnungsfeder 52 eine starre Verbindungsanordnung durch die Solle 729 die Kjinke 66 g die tragplatte 62 iind die Torgelegewelle 50 derart, daß danns wenn der Kontaktbetätigungs-Hebelarm '46 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, die Vorgelegewelle 50 in gleicher Weise verdreht würde«,& emäß the foregoing description gives check with the Koiitaktbetätigungs ~ Hebelariri 46entgegen clockwise (Figo 2) biasing opening spring 52, a rigid connection assembly through the Solle 72 9 Kjinke 66 g of the support plate 62 Iind the chance of scoring counter shaft 50 such that then s when the Kontaktbetätigungs- Lever arm '46 is rotated counterclockwise, the countershaft 50 would be rotated in the same way «,
Es sei jedoch darauf hingewiesen^ daß mit der Vorgeiegewelle 50 auch ein ITockenteil 76 verkeilt und verdrehbar ist; das ITockenteil 76 steht mit einer lockenfläch*3 78 in-.Eingriff mit einer Folgerolle 80, welche von einem Hebel 82 der V/inkelhebelbauart getragen ist; der Hebel 82 ist atl einem Ende 84 eines Ti-förmigen Gliedes 86 schwenkbar gelagert, wobei das Glied 86 seinerseits, auf einem festen Schwenkzapfen 88 schwenkbar gelagert ist. Der Winkelhebel 82 würde ~ TgI-. dasu Fig« 1 -' bestrebt sein? sich im Uhrsseiger sinn um den Zapfen 84 zu drehen, und der L~förmige Hebel 86 würde tatsächlich bestrebt sein, sich entgegen dem Uhrzeigersinn um den festen Zapfen 88 zu drehen (infolge der Vorspannung der Öffnungsfeder 52, die durch.die oben erwähnte starre Verbindungsanordnung und die Uockenoberflache übertragen wird), wenn nicht ein zweiter Hebel 90 der Winkel he be Ib auart schwenkbar bei 92 derart gelagert wäre* daß sein eines Ende 94 die Bewegung des Winkelhebels 82 und des L-förmigen Gliedes 86 verhindert. Das Haltesystem 60 einschließlich sämtlicher oben erwähnter Seile wirkt somit tatsächlich der durch die Öffnungsfeder 52 erzeugten Vorspannung entgegen und hält daher den beweglichen Kontaktarm/in, einer geschlossenen Schalterstellung der Fig, 1 · ,, · .,It should be pointed out, however, that an IT cam part 76 is wedged and rotated with the countershaft 50; the ITockenteil 76 communicates with a lockenfläch * 3-78 in .Eingriff with a follower roller 80 which is carried by a lever 82 of the V / inkelhebelbauart; the lever 82 is pivotably mounted at one end 84 of a Ti-shaped member 86, the member 86 in turn being pivotably mounted on a fixed pivot pin 88. The angle lever 82 would be ~ TgI-. dasu Fig «1 - 'strive? mutatis to rotate about the pin 84 in Uhrsseiger, and the L ~ shaped lever 86 would be actually committed to rotate counterclockwise about the fixed pin 88 (due to the bias of the return spring 52, the durch.die above-mentioned rigid connection assembly and the Uockenoberflache is transmitted), if a second lever 90 of the angle he be Ib auart were not pivotably mounted at 92 in such a way that its one end 94 prevents the movement of the angle lever 82 and the L-shaped member 86. The holding system 60 including all of the above-mentioned ropes thus actually counteracts the preload generated by the opening spring 52 and therefore holds the movable contact arm, in a closed switch position of FIGS.
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Wie bereits oben erwähnt, muß, damit der Leistungsschalter seine G-rundfunktion der Schaltungsunterbrechung erfüllt, irgendein Mittel vorgesehen sein9 um die oben beschriebene Haltevorrichtung zu überwinden,. Zu diesem Zweck weisen die' meisten Leistungsschalter irgendwelche Mittel zur manuellen Auslösung des Leistungsschalters auf, und ferner zusätzlich üblicherweise irgendwelche Mittel zur automatischen Auslösung des Leistungsschalters beim Auftreten vorherbestimmter Zustände in der Leitung» mit welcher die primären Leiter 12 und 14.verbunden sind. So ist es bereits bekannt, irgendeine Bauart von Stromabfühlmitteln vorzusehen, welche das. Vorhandensein von Überlastungsströmen in der überwachten Leitung feststellen, und beim Auftreten einer vorbestimmten Größe als Ausgangsgröße irgendeine Bewegung erzeugen, welche zur Einleitung des Auslösevorgangs verwendbar ist«As already mentioned above, in order for the circuit breaker to fulfill its basic function of interrupting the circuit, some means must be provided 9 to overcome the holding device described above. For this purpose, most circuit breakers have some means for manually tripping the circuit breaker, and also usually in addition some means for automatically tripping the circuit breaker when predetermined conditions occur in the line to which the primary conductors 12 and 14 are connected. Thus, it is already known to provide some type of current sensing means which detect the presence of overload currents in the monitored line and, when a predetermined variable occurs as an output variable, generate some movement which can be used to initiate the tripping process. "
Der in Fig, 1 dargestellte Leistungsschalter weist vorzugsweise (nicht gezeigte) Stromabfühlmittel auf, welche beispielsweise eine Magnet- und Ankerauslösevorrichtung aufweisen können, wobei der Anker dieser Auslösevorrichtung beim Auftreten eines vorbestimmten Stromes innerhalb der Leitung 12, 14 bewegt werden würde,, Wenn"eine derartige Ankerbewegung erfolgt, wird eine -vgl. Pig. 1 - Klinke 94 außer Eingriff mit einer Rolle 96 gebracht, die auf dem zweiten Ende 98 des zweiten Winkelhebels 90 angeordnet ist* Sobald dieserfolgt, kann sich der Winkelhebel 90 frei drehen, so, daß sich auch der L-förmige Hebel 86 und der Winkelhebel 82 frei entgegen .dem Uhrzeigersinn bzw* im Uhrzeigersinn drehen kann? infolgedessen kann sich der Nockenteil 76 und die starre Anordnung aus Vorgelegewelle 50, Tragplatte 62 und Kontaktbetätigungs-Hebelarm 46 (durch die Klinke 66) frei entgegen dem UhrzeigersinnThe circuit breaker shown in Fig, 1 preferably has current sensing means (not shown), which for example a magnet and armature release device may have, the armature of this tripping device when a predetermined current occurs would be moved within the line 12, 14, When "such an armature movement occurs, a - see Pig. 1 - pawl 94 is disengaged from one Brought roller 96, which is arranged on the second end 98 of the second angle lever 90 * As soon as this follows, the angle lever 90 can rotate freely, so, that the L-shaped lever 86 and the angle lever 82 are free to move counter-clockwise or clockwise can turn? as a result, the cam portion 76 and the rigid countershaft arrangement 50, support plate 62 and contact actuation lever arm 46 (through the pawl 66) freely counterclockwise
009840/1 108 '' ' ''^ 009840/1 108 '''''^
194Λ062194-062
unter Einwirkung der Vorspannung der Öffnungsfeder 52 verdrehen, um so den beweglichen Kontaktarm entgegen" dem Uhrzeigersinn in seine Öffnungs-Schaltstellung zu verdrehen.under the action of the pretension of the opening spring 52 Twist in order to move the movable contact arm counterclockwise into its open switch position twist.
Die Leistungsschalter sind zusätzlich a it einer Art von Sehließvorriehtungen versehen, um den beweglichen Kontaktarm in die geschlossene Schalterstellung zurückzubringen, nachdem der Fehler beseitigt ist„ So würde der Schalter der Fige 1 zusätzlich mit einer (nicht gezeigten) Schließvorrichtung versehen sein9 die - wenn gewünscht ~ den Winkelhebel 82 entgegen-dem Uhrzeigersinn derart drehen könnte, daß die an der loctenflache 78 anliegende EoIle 80 den lockenteil 76 verdrehen würde, der schließlich (über die Vorgelegewelle 50, die Tragplatte 62, die Klinke 66 und die Rolle 72) den Kontaktbetätiguugshebelarmyunä somit auch den beweglichen Kontaktarm 24 verdrehen würde, und zwar entgegen der Vorspannung der Öffmmgafeder 52, um den Sohalter in seine geschlossene Schaltungsstellung zurück zu bringen« (Zweckmäßigerweise kann ferner eine Stütsklinke 99 vorgesehen.sein, um den Schließvorgang zu verhindern, solange nicht der Fehler beseitigt ist.) Somit kann ein Seil des Haltesysteias, welches zuvor verwendet ' wurde, um den Schalter in der geschlossenen Stellung zu halten, gleichzeitig als ein Seil der Schließvorrichtung arbeiten, die nach der Schalterunterbrechung zur Wiedervervollständigung des Kreises verwendet wirdβ The power switches are additionally a it a kind of Sehließvorriehtungen provided to return to the movable contact in the closed switch position after the fault is cleared "Thus, the switch of FIG e would be 1 additionally provided with a closing device (not shown) 9 which - if desired ~ could turn the angle lever 82 counter-clockwise in such a way that the EoIle 80 lying on the loctenflache 78 would twist the lock part 76, which finally (via the countershaft 50, the support plate 62, the pawl 66 and the roller 72) the contact actuation lever armyunä thus the movable contact arm 24 would also rotate, namely against the bias of the opening spring 52, in order to bring the so holder back into its closed switching position is eliminated.) Thus, a rope of the holding system, welc hes previously used 'to keep the switch in the closed position, at the same time working as a rope of the closing device, which is used to complete the circuit again after the switch interruption β
Betrachtet man noohmals den Öffnungsvorgang, so erkennt man, daß deshalb, weil sahireiche Seile der Haltevorrichtung (die wie oben bemerkt, auch einen Teil des Schließsystems aufweisen kann) während einer Öffnungefolge verdreht "werden, und weil derartige Seile eine relativ hohe Masse besitzen, um die Dauerhaftigkeit desIf you look at the opening process again, you can see one that is because of the Saharan ropes of the holding device (which, as noted above, can also have part of the locking system) are twisted "during an opening sequence, and because such ropes a have a relatively high mass in order to ensure the durability of the
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Schalters zu erhöhen, ein großer Seil der natürlichen Vorspannung der Öffnungsfeder 52 verbraucht wird, um andere Teile zu verdrehen, als die unmittelbar mit dem beweglichen Kontaktarm 24 verbundenen Seile, Auf ttiese Weise ist infolge der zahlreichen Seile mit hoher zu verdrehender Iiasse der Öffnungsablauf ein verhältnismäßig langsamer Vorgang« Da jedoch der oben beschriebene Üffnungszyklus in erster linie bei der Unterbrechungvon Überströmen verwendet wird, die nicht augenblicklich einen schädigenden Einfluß hervorrufen, ist dieser relativ langsame Öffnungsvorgang innerhalb normaler Grenzen der Überströme*die auf den überwachten Leitungen zu erwarten sind, tolerierbar.Increase switch, a great rope of natural Bias of the opening spring 52 is consumed to to twist other parts than those immediately with the movable contact arm 24 connected ropes, on ttiese Way is due to the numerous ropes with high to twisting let the opening sequence a relatively slow process «However, since the opening cycle described above primarily occurs during the interruption of Overflow is used that is not instantaneous cause a damaging influence is this relatively slow opening process within normal Limits of overcurrents * on the monitored lines are to be expected, tolerable.
Wenn jedoch ein Schutz gegenüber Iiurzachluß-fehlerzuständen erzeugt werden soll, und zwar insbesondere dann, wenn die leitung ultrahohe Ströme führt, die in zunehmendem HaBe in der Stromverteilungsindustrie verwendet werden, so ist es unerläßlich, daß der Öffnungsvorgang wesentlich beschleunigt wird* Zu diesem Zweck sieht die Erfindung ein im folgenden zu beschreibendes schnell wirkendes Auslöaesystem vor, welches beim Auftreten vorbestimmer Kurzschlüß-3?ehlerbedingungen auf der leitung eine Schaltungsunterbrechung mit einer viel größeren Geschwindigkeit ermöglicht, als dies bislang erreichbar war. - ' . :- ...' 'However, if protection against short circuit fault conditions is to be created, and particularly if the line carries ultra-high currents, which are increasingly used in the power distribution industry, it is imperative that the opening process be significantly accelerated The invention provides a fast-acting triggering system to be described below which, when predetermined short-circuit 3-fault conditions occur on the line, enables the circuit to be interrupted at a much greater rate than was previously achievable. - '. : - ... ''
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß beim Auftreten eines Hochstroa-Fehlerzustandes der bewegliche Eontaktarm 24 (und der Eontaktbetätigungs-Hebelarm 46) freigegeben wird und sich unabhängig von tieft;)enigen Teilen der Haltevorrichtung 60 drehen kann» die üblicherweise jährend äes oben beschriebenen Ä verdreht werden, der zwecfcmäßigerweise äliFor this purpose it is provided according to the invention that when a high-current error condition occurs, the movable contact arm 24 (and the contact actuation lever arm 46) is released and independent of deep;) enigen Parts of the holding device 60 can rotate »the usually every year as described above be twisted, which is expediently äli
Hochgeschwindigkeitsausiosevorgang bezeichnet werden kann. Um eine derartige unabhängige Bewegung des Kontaktarms 24 zu bewirken, ist gemäß der Erfindung ein© Auslösespüle 100 vorgesehen,«die - wie im folgenden * erläutert werden wird - infolge des Auftretens eines Kurzschlußfehlers in der Leitung 12, 14 erregt wird. Die Auslösespule 100 weist ein Teil 102 auf, welches mit dem Anker der (nicht* gezeigten) Spule, verbunden sein würdes dieses EeIl 102 stößt gegen die Klinke 66 und dreht sie entgegen dem Uhrzeigersinn entgegen der Vorspannung der Feder 60'-bei Erregung der Spule 100« Wenn die Klinke 66 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, so wird die erwähnte starre Anordnung überwunden, welche zwischen dem Kontaktbetätigungs-Etebelarm 46 und der !Pragplatte 62 (durch den Eingriff des Endes 70 der Klinke 66 und der Bolle 72) hergestellt war, so daß der KontaktbetätigungB-Eebelarm 46 nunmehr frei ist und sich unabhängig um die Vorgelegewelle 50 unter dem Einfluß der Öffnungsfeder 52 drehen kann* Somit wird die gesamte Energie der Öffnungsfeder 52 nur an den Kontaktbetätigungs-Hebelarm 46 und somit an den beweglichen Kontaktarm 24 angelegt, um den beweglichen Kontaktarm 24 in einer viel kürzeren Zeit in seine Schaltstellüng zu bringen, als dies der Fall ist, wenn die Feder nicht nur den Kontaktbetätigungs-Hebelarm 46 drehen muß, sondern die sämtlichen verschiedenen Elemente, wie beispielsweise die Elemente 80, 86 uew· der Haltevor^ richtung 60eDa der Kontaktarm 24 und der Kontsktfeetätigungs^Hebelarm 46 unabhängig von der Haltevoryiehtung 60 verdreht vnirden, sind andere (nicht gezeigte) Mittel vorgesehen, vm die Haltevorrichtung auszulösen, so daß sie ordnungsgemäß zurückgestellt werden kann, um der Schließvorrichtung darauffolgend dös Schließen der Kontakte zu gestattenβ :High-speed ausiosis process can be called. In order to bring about such an independent movement of the contact arm 24, a triggering sink 100 is provided according to the invention, which - as will be explained in the following - is excited as a result of the occurrence of a short-circuit fault in the line 12, 14. The release coil 100 has a part 102 which would be connected to the armature of the coil (not shown). This element 102 pushes against the pawl 66 and rotates it counterclockwise against the bias of the spring 60 'when the coil is energized If the pawl 66 is rotated counterclockwise, the aforementioned rigid arrangement is overcome, which was established between the contact actuation lever arm 46 and the! Prague plate 62 (by the engagement of the end 70 of the pawl 66 and the bolt 72), so that the contact actuation B lever arm 46 is now free and can rotate independently about the countershaft 50 under the influence of the opening spring 52 in order to bring the movable contact arm 24 into its switching position in a much shorter time than is the case when the spring does not only actuate the contact igungs lever arm must rotate 46 but all the different elements such as the elements 80, 86 uew · the Haltevor ^ device 60 e, since the contact arm 24 and the Kontsktfeetätigungs ^ lever arm 46 regardless of the Haltevoryiehtung 60 vnirden twisted, other (are not Means shown) are provided to release the retaining device so that it can be properly reset to allow the closing device to subsequently close the contacts:
00 9 840/110800 9 840/1108
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet· das Abfühlsystem zur Erregung der Impulaauslösespule 100 beim Auftreten vorbestimmter Kurzschlußfehlerzustände den bekannten Hall-Effekt, der die Erzeugung eines elektrischen Potentials dann gestattet, wenn ein Magnetfeld quer zu einem Strom in einem geeigneten Material angelegt wird. Der durch die leitungen 12, 14 fließende Strom erzeugt somit ein Hagnetfeld uia den Leiter 14, welches zweckmäßigerweise mittels eines Eisengebildes 104 konzentriert wird, welches in seinem Spalt einen Hall-Kristall 106 von geeigneter Bauart aufweist, der durch eine (nicht gezeigte) konstante Stromquelle erregt ist« Entsprechend dem bekannten .Hall-Effekt liefert der Kristall 106 ein Signal, welches proportional einem Magnetfeld ist, das seinerseits- proportional dem durch die leitung 14· fließenden Strom ist. Dieses Signal wird durch einen Gleichstromverstärker 108 verstärkt und zur Betätigung oder Drehung eines elektronischen Schalters 110 von geeigneter Ausbildung verwendet, und zwar bei bestimmten Pegeln des Durchlaß- und Sperrstromes. Wenn derartige vorbestimmte Fehlerpegel erreicht werden, dient der elektronische Schalter zur Verbindung einer Speicherkondenoator-Auslöseversorgung 112 mit der Impulsauslösespule 100, welche - wie bereits erwähnt - den Hochgeschwindigkeits-Auslösevorgang einleitet.According to a preferred embodiment used the sensing system for energizing the pulse trigger coil 100 upon occurrence of predetermined short circuit fault conditions the well-known Hall effect, which then allows the generation of an electrical potential, when a magnetic field is applied across a current in a suitable material. The one through the lines 12, 14 flowing current thus generates a magnetic field uia the conductor 14, which is expediently by means of an iron structure 104 is concentrated, which in its gap a Hall crystal 106 of suitable Has type that is excited by a (not shown) constant current source «According to the well-known Hall effect, the crystal 106 delivers a signal which is proportional to a magnetic field, that in turn is proportional to that through line 14 flowing stream is. This signal is amplified by a DC amplifier 108 and used for actuation or rotation of an electronic switch 110 of suitable design is used at certain Forward and reverse current levels. When such predetermined error levels are reached, serve the electronic switch for connecting a storage capacitor release supply 112 with the pulse trigger coil 100, which - as already mentioned - the Initiates high-speed release process.
Im vorangegangenen wurde ein HochgeschwindigkeIts-Auslösesystem für einen Leistungsschalter - typieoherweise einen Leistungsschalter der"ßleichstrombauart' beschrieben, der es gestattet, daß der bewegliche Kontaktarm eines derartigen Schalters freigegeben wird und in seine offene Schalt&tellung verdreht wird, und zwar unabhängig von der Halte- und/oder Schließ-In the foregoing was a high-speed release system for a circuit breaker - typically a circuit breaker of the "DC design" described, which allows the movable contact arm of such a switch to be released and is turned into its open switch position, regardless of the holding and / or closing
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vorrichtung, die normalerweise in derartigen Schaltern vorgesehen ist« Der gemäß der vorliegenden Erfindung mögliche mit hoher Geschwindigkeit erfolgende öffmingsvorgang gestattet es, daß gemäß der Erfindung aiisgebildete Sehalter bessere Unterbrechungseigens.chaften . besitzen, als dies bisher der Sail war« Mit diesen verbesserten Unterbreeliungseigensohaften können kleinere Leistungsschalter in Ausrüstungen verwendet werden, die bislang Schalter mit höherer Leistung benötigten. Beispielsweise wurde in einem Fall festgestellt, daß ein 4000 kV^Gleiohrichter Ii einer Eintafct-Unterstation einen 8000 Α-Hauptschalter und einen 3000 A-Speiseunterbrecher benötigte, um bei Kurzschluß die entsprechenden Eigenschaften aufzuweisen. Bei Verwendung der gemäß der Erfindung, ausgebildeten Leistungssclaalter wurde festgestellt, daß der gleiche Schutz ermöglicht wurde, wenn man einen 6000 Α-Hauptschalter und einen 1200 A-Speiseschalter verwendet, was eine wesentliche Verminderung hinsichtlich der G-röße und Kosten bedeutet.device normally found in such switches What is provided is the high-speed opening process possible according to the present invention allows that formed according to the invention Sehalter have better interruption properties. than this was the Sail so far «With these Improved interruption properties can be smaller Circuit breakers used in equipment that previously required switches with higher power. For example, in one case it was found that a 4000 kV ^ rectifier II of a Eintafct substation an 8000 Α main switch and a 3000 A feed breaker needed to have the appropriate properties in the event of a short circuit. When using the according to the invention, trained power switches it was found that the same protection was made possible by using a 6000 Α main switch and used a 1200 A feed switch, which is an essential Means reduction in size and cost.
-Patentanspruch©--Patent claim © -
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Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US75647968A | 1968-08-30 | 1968-08-30 | |
US75647968 | 1968-08-30 |
Publications (3)
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DE1944062B2 DE1944062B2 (en) | 1972-10-12 |
DE1944062C DE1944062C (en) | 1973-04-26 |
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DE1944062B2 (en) | 1972-10-12 |
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GB1232721A (en) | 1971-05-19 |
US3558991A (en) | 1971-01-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |