DE19514314A1 - Automatic LV switch operated circuit-breaker - Google Patents

Automatic LV switch operated circuit-breaker

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Abstract

The low voltage (LV) switch (1) responds to voltage overloads, short circuits and other disturbances and has a mechanical element that is displaced by an electromagnetic actuator and acts as a circuit breaker. The electromagnetic stage has a rod armature (12) within a core tube and has a tip (12a) that operates against the mechanism. A coil spring provides a reaction force. Coaxial with the armature is a pair of coils (15, 16). One coil (15) is permanently supplied by the controller while the other is connected with an opposing phase and is supplied as soon as the overload relay trips.

Description

Die vorstehende Erfindung betrifft einen automatischen Niederspannungsschalter mit einer eingebauten Öffnungs­ einrichtung für automatische Niederspannungsschalter. Die bekannten automatischen Niederspannungsschalter weisen unterschiedliche Öffnungssysteme für den Schalter auf. Diese haben zum Beispiel die Form einer automatischen Öffnungsvorrichtung, die von einem Überspannungsgerät (das bei einer Störung und einer Überspannung oder einem Kurzschluß betätigt wird) gesteuert wird. Ferner gibt es Einrichtungen, die den Öffnungsvorgang bei einem Absinken oder einem Ausfall der Netzspannung bewirken; auch kann der Öffnungsvorgang durch Betätigen einer Hilfsvorrichtung, die z. B. von einer Bedienungsperson bei Instandhaltungs- oder Kontrollarbeiten betätigt wird, eingeleitet werden. Das Vorhandensein von drei unterschiedlichen Öffnungs­ einrichtungen zwingt bei den bekannten Schaltern zur Verwendung von einer gleichen Anzahl von Betätigungs- und Steuereinrichtungen.The above invention relates to an automatic Low voltage switch with a built-in opening device for automatic low-voltage switch. The known automatic low-voltage switches have different opening systems for the switch. For example, these take the form of an automatic one Opening device by a surge device (that in the event of a malfunction and overvoltage or Short circuit is actuated) is controlled. There is also Devices that open the door when it drops or cause a power failure; also can Opening process by operating an auxiliary device that e.g. B. by an operator in maintenance or Control work is carried out. The presence of three different openings devices in the known switches Use of an equal number of actuation and Control devices.

Besonders bei automatischen Schaltern, die mit elektronischen Schutzeinrichtungen zum Betätigen der Öffnungseinrichtung ausgerüstet sind, bestehen die im Falle einer Überspannung zu betätigenden Einrichtungen aus Öffnungseinrichtungen oder entmagnetisierbaren Relais, über die bei Vorliegen einer Störung das Öffnen des Schalters eingeleitet wird.Especially with automatic switches that use  electronic protective devices for actuating the Opening device are equipped in the case an overvoltage to operate devices Opening devices or demagnetizable relays, via the opening of the switch in the event of a fault is initiated.

Die Vorrichtungen, die einen Öffnungsvorgang aufgrund eines Absinkens oder eines Ausfalles der Spannung ermöglichen, weisen eine Öffnungseinrichtung auf, die auf eine Mindestspannung einjustiert ist und unter Umständen eine Vorrichtung aufweist, die einen schlagartigen oder einen verzögerten Öffnungsvorgang des überwachten Schalters erlaubt.The devices that an opening due to a Allow the voltage to drop or fail, have an opening device, which on a Minimum voltage is adjusted and possibly a Device which has a sudden or a delayed opening of the monitored switch allowed.

Schließlich sind bekannte automatische Schalter mit einer Öffnungsvorrichtung ausgerüstet, die bei Instandhaltungs- oder Kontrollarbeiten betätigbar ist und ein Abschalten des Verbrauchers vom Netz erlaubt.Finally, known automatic switches with one Opening device equipped, which during maintenance or control work can be actuated and switching off the Consumers allowed from the network.

Alle die vorher genannten Vorrichtungen sind mechanisch voneinander getrennt, und jede Einrichtung weist einen eigenen Elektromagneten auf.All of the above devices are mechanical separated from each other, and each facility has one own electromagnet.

Dies führt zu wesentlich höheren Fertigungskosten des Schalters und zu einer Vergrößerung der Außenabmessungen des Gerätes. Auch wird eine nicht zu unterschätzende elektrische Leistung für die Hilfssteuerkreise benötigt.This leads to much higher manufacturing costs of the Switch and to enlarge the external dimensions of the device. Also one that should not be underestimated electrical power required for the auxiliary control circuits.

Besonders die Öffnungsvorrichtung, die bei Absinken oder Ausfall der elektrischen Spannung anspricht, weist neben großen Abmessungen auch eine Ansprechgenauigkeit auf, die nicht zufriedenstellend ist.Especially the opening device, which when falling or  Failure of the electrical voltage responds next to large dimensions also have an accuracy of response that is not satisfactory.

Schließlich weist die bekannte Öffnungsvorrichtung zur Durchführung von Kontroll- und Reparaturarbeiten keine sogenannte interne Sicherheitsstufe auf.Finally, the known opening device Carrying out inspection and repair work none so-called internal security level.

Aufgabe der vorstehenden Erfindung ist es, die Nachteile und Einschränkungen der vom Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und die Verwendung einer einzigen Vorrichtung vorzuschlagen, mit der sämtliche, vorher beschriebene drei Hilfsfunktionen durchführbar sind.The object of the above invention is to address the disadvantages and limitations of those known in the art Avoid devices and use a to propose only one device with which all previously described three auxiliary functions can be carried out are.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem automatischen Niederspannungsschalter gelöst, der Unterbrechereinrich­ tungen aufweist, die bei Vorliegen einer Überbelastung oder auf einen Kurzschluß und bei Absinken der Netzspannung unter einem vorbestimmten Wert ansprechen und ein gesteuertes Öffnen des Schalters zur Durchführung von Kontroll- und Reparaturarbeiten ermöglichen, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine einzige Steuervorrichtung vorgesehen ist, die auf eine einzige elektromag Einrichtung zum Öffnen des automatischen Schalters einwirkt.This object is achieved with an automatic Low-voltage switch released, the interrupter device in the presence of an overload or for a short circuit and when the mains voltage drops respond below a predetermined value and on controlled opening of the switch to carry out Allow inspection and repair work, and the is characterized in that a single Control device is provided on a single electromag Device for opening the automatic switch acts.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der Unter­ ansprüche. Other advantageous features are the subject of the sub Expectations.  

Erfindungsgemäß ist eine elektronische Vorrichtung vorgesehen, die in der Lage ist, selektiv eine einzige elektromagnetische Vorrichtung zu steuern.According to the invention is an electronic device provided that is able to selectively select a single one control electromagnetic device.

Mit der vorgeschlagenen Einrichtung können gleichzeitig drei übliche Öffnungsfunktionen, die für einen auto­ matischen Niederspannungsschalter erforderlich sind, durchgeführt werden.With the proposed facility can simultaneously three common opening functions for a car low-voltage switches are required be performed.

Die elektromagnetische Einrichtung ist in der Lage, den Öffnungsvorgang sowohl bei Zuführung einer Hilfsspannung für die Funktion Mindestspannung, sowie einen Öffnungs­ vorgang für Kontroll- und Reparaturarbeiten als auch bei Selbsteinspeisung über das gegen Überspannung vorgesehene Schutzrelais durchzuführen.The electromagnetic device is able to Opening process both when supplying an auxiliary voltage for the function minimum voltage, as well as an opening process for inspection and repair work as well Self-supply via the one provided against overvoltage Protective relay.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the accompanying Drawings showing a preferred embodiment of the Represent invention described. Show it:

Fig. 1 ein teilweises Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a partial block diagram of the device according to the invention,

Fig. 2 im Längsschnitt die vorgeschlagene elektromagneti­ sche Vorrichtung und Fig. 2 in longitudinal section the proposed electromagnetic cal device and

Fig. 3 anhand eines Blockschaltbildes die elektronische Steuereinrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 3 with reference to a block diagram of the electronic control device of FIG. 1.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen automatischen Niederspannungsschalter auf, der gesamthaft mit 1 gekennzeichnet ist und eine einzige elektromagnetische Vorrichtung 2 aufweist, die auf eine Öffnungsstange 3 des Schalters 4 einwirkt.As can be seen from FIG. 1, the device according to the invention has an automatic low-voltage switch, which is identified overall by 1 and has a single electromagnetic device 2 , which acts on an opening rod 3 of the switch 4 .

Die elektromagnetische Vorrichtung 2 wird von einem Schutzrelais 5 und einer Kontrolleinheit 6, in vorteil­ hafter Weise einer elektronischen Kontrolleinrichtung, überwacht. Die Stromzufuhr erfolgt über das Netz unter Vorsehung eines Schalters PSA.The electromagnetic device 2 is monitored by a protective relay 5 and a control unit 6 , advantageously an electronic control device. The power is supplied via the network with the provision of a PSA switch.

Fig. 2 zeigt im Schnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektromagnetischen Einrichtung, die als Öffnungs­ vorrichtung 2 gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Diese Vorrichtung weist einen Mantel oder ein Gehäuse 11 auf, das in seinem Inneren einen Anker 12 aufnimmt, der mit einer Stange 12b verbunden ist, die über eine zylinder­ förmig ausgebildete Stange antreibbar ist und einen Flansch 12a aufweist, der um einen gewissen Betrag vom Mantel absteht und von einer Spiralfeder 13 beeinflußt wird. Im Inneren des Gehäuses sind koaxial und in Reihe ein Magnet 14 mit einer ersten elektrischen Wicklung 15 und mit einer zweiten elektrischen Wicklung 16 vorgesehen. Die elektrische Wicklung 15 wird permanent über die Kontroll­ einrichtung 6 mit Strom beaufschlagt, während die Wicklung 16 in Gegenphase gegenüber der Wicklung 15 über das Schutz­ relais 5 mit Strom beaufschlagt wird, sobald ein Öffnungs­ vorgang aufgrund einer Überspannung eingeleitet wird. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Über­ wachungseinrichtung 6. Fig. 2 shows in section a preferred embodiment of the electromagnetic device which is designed as an opening device 2 according to the invention. This device has a jacket or a housing 11 , which receives in its interior an armature 12 which is connected to a rod 12 b, which can be driven via a cylindrical rod and has a flange 12 a, which by a certain amount protrudes from the jacket and is influenced by a spiral spring 13 . A magnet 14 with a first electrical winding 15 and with a second electrical winding 16 is provided coaxially and in series inside the housing. The electrical winding 15 is permanently supplied with current via the control device 6 , while the winding 16 is supplied with current in phase opposition to the winding 15 via the protective relay 5 as soon as an opening process is initiated due to an overvoltage. Fig. 3 shows a block diagram of the electronic monitoring device over. 6

Diese Überwachungseinrichtung weist eine Einspeise­ vorrichtung 21 für die Zuführung von Gleichstrom auf.This monitoring device has a feed device 21 for the supply of direct current.

Die Vorrichtung ist mit der Leitung Vcc/ca verbunden und liefert die notwendige Betriebsspannung auch an die anderen Bauteile der Vorrichtung.The device is connected to the line Vcc / ca and supplies the necessary operating voltage to the others Components of the device.

Die Vorrichtung 6 sieht ferner eine Vorrichtung 22 für die Sekundäreinspeisung vor, die galvanisch isoliert und für einen Öffnungsvorgang vorgesehen ist und dazu mit dem zugeordneten äußeren Schalter PSA, einer Einspeise­ vorrichtung 21 und einem Schaltkreis 23 für die Übertragung eines Steuersignales zum Öffnen der Vorrichtung an den Hauptschaltkreis 29 verbunden ist. Die in der Einspeise­ vorrichtung 21 erzeugte Gleichspannung wird der Wicklung 15 der Öffnungsvorrichtung 2 zugeführt, die in Serie mit einem steuerbaren Regelwiderstand R des Hauptblockes 24, unter Vorsehung eines Spannungsbegrenzers vorgesehen ist, und vom Ausgang des Schaltkreises 23 für die Übertragung des Öffnungssignales und vom Ausgang eines schaltbaren Verzöge­ rungskreises des Steuersignales 25 nach einem eventuellen Spannungsabfall gesteuert wird.The device 6 further provides a device 22 for the secondary feed, which is galvanically isolated and is provided for an opening process and for this purpose with the associated external switch PSA, a feed device 21 and a circuit 23 for the transmission of a control signal for opening the device to the Main circuit 29 is connected. The generated in the feed device 21 DC voltage is supplied to the winding 15 of the opening device 2 , which is provided in series with a controllable variable resistor R of the main block 24 , provided a voltage limiter, and from the output of the circuit 23 for the transmission of the opening signal and from the output a switchable delay circuit of the control signal 25 is controlled after a possible voltage drop.

Die zugeführte Spannung ist zwischen 80 und 500 V auswähl­ bar und auch der Schaltvorgang kann bei Absinken oder Ausfall der Netzspannung bis zu 2 Sekunden über eine Selektiereinrichtung 27 verzögert werden. Die Arbeits­ temperatur der Vorrichtung liegt zwischen -20 und +70°C. Eine auftretende Störung in einer der drei Abteilungen schaltet lediglich die Funktion selbst ab. Besonders eine Störung der Funktion der Mindestspannung sowie das Ein­ leiten eines Öffnungsvorganges für Kontroll- oder Reparaturarbeiten führt zu einem Öffnen des Schalters (innere Sicherheit).The voltage supplied can be selected between 80 and 500 V and the switching process can be delayed up to 2 seconds via a selection device 27 if the mains voltage drops or fails. The working temperature of the device is between -20 and + 70 ° C. A malfunction occurring in one of the three departments only switches off the function itself. In particular, a malfunction of the minimum voltage function and the initiation of an opening process for inspection or repair work leads to the switch opening (internal security).

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, nur eine einzige elektromagnetische Vorrichtung zum Öffnen des Schalters einzusetzen. Bei bekannten Ein­ richtungen dieser Art waren bisher drei elektromagnetische Geräte vorzusehen.The device according to the present invention enables it, just a single electromagnetic device for Open the switch. With known A This type of direction was previously three electromagnetic Devices.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine bemerkenswerte Verringerung der Fertigungskosten sowie der von den Hilfsschaltkreisen aufgenommenen elektrischen Leistung erreicht. Dies erlaubt es auch, die notwendigen Ver­ kabelungen entsprechend kostengünstig auszuführen. Ferner ist die Vorrichtung vom Einsatz her wesentlich flexibler, da sie unabhängig von der zugeführten Spannung ist. Die Vorrichtung weist kleinere Abmessungen auf, und die Auslösevorrichtung zum Öffnen des Schalters kann baulich einfacher ausgeführt sein.With the solution according to the invention a remarkable Reduction of manufacturing costs as well as that of Auxiliary circuits consumed electrical power reached. This also allows the necessary ver Cables can be carried out at low cost accordingly. Furthermore, the device is essential in use more flexible because it is independent of the voltage applied is. The device has smaller dimensions, and the trigger device for opening the switch can be structurally simpler.

Des weiteren wurde eine wesentliche Verbesserung in der Genauigkeit der Schaltschwelle sowie der Schaltzeiten erreicht.Furthermore, a major improvement in the Accuracy of the switching threshold and switching times reached.

Claims (9)

1. Automatischer Niederspannungsschalter (1), bestehend aus Unterbrechern, die auf Störungen, Überspannungen, Kurzschlüsse und Spannungsabfälle im Netz unter eine vorbestimmte Schwelle ansprechen, mit Einrichtungen zum gezielten Öffnen des Schalters für Kontroll- und Reparatur­ zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Kontroll­ einrichtung (6) vorgesehen ist, die eine elektromagnetische Einrichtung (2) zum Einleiten des Öffnungsvorganges des automatischen Schalters steuert.1. Automatic low-voltage switch ( 1 ), consisting of interrupters that respond to faults, overvoltages, short circuits and voltage drops in the network below a predetermined threshold, with devices for the targeted opening of the switch for control and repair purposes, characterized in that a single control device ( 6 ) is provided which controls an electromagnetic device ( 2 ) for initiating the opening process of the automatic switch. 2. Schalter, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Vorrichtung (2) einen Mantel oder ein Gehäuse (11) aufweist, das in seinem Inneren einen beweglich angeordneten Anker (12), einen Magnet (14), eine erste elektrische Wicklung (15) und eine zweite elektrische Wicklung (16) aufnimmt.2. Switch, according to claim 1, characterized in that the electromagnetic device ( 2 ) has a jacket or a housing ( 11 ) which has a movably arranged armature ( 12 ), a magnet ( 14 ), a first electrical winding in its interior ( 15 ) and a second electrical winding ( 16 ). 3. Schalter, nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kontrollvorrichtung (6) eine Gleichspannungseinrichtung (21), eine sekundäre Stromzuführung (22) mit galvanischer Isolierung zur Steuerung (S.A.) aufnimmt und mit einem außenliegenden Schalter (PSA), einer Gleichspannungsquelle (21) sowie einem Übertragungskreis (23) für das Steuersignal zum Öffnen des Hauptschaltkreises ausgerüstet ist.3. Switch, according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic control device ( 6 ) receives a DC voltage device ( 21 ), a secondary power supply ( 22 ) with galvanic insulation for control (SA) and with an external switch (PSA), a DC voltage source ( 21 ) and a transmission circuit ( 23 ) for the control signal for opening the main circuit. 4. Schalter nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (6) einen Hauptblock (24) mit Strombegrenzung aufweist, der vom Ausgang des Übertragungsschaltkreises (23) und vom Ausgang einer Ver­ zögerungsschaltung (25) für das Öffnungssignal nach Spannungsabfall überwacht wird.4. Switch according to claim 3, characterized in that the electronic control unit ( 6 ) has a main block ( 24 ) with current limitation, which is monitored by the output of the transmission circuit ( 23 ) and the output of a delay circuit Ver ( 25 ) for the opening signal after a voltage drop . 5. Schalter, nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuereinrichtung (6) die in der Stromquelle (21) erzeugte Gleichspannung einer der Wicklungen (15) der elektromagnetischen Vorrichtung (2) in Serie mit einem variablen Widerstand (R) geschaltet ist, und daß der Verzögerungsschaltkreis (25) von einem Vergleicherschaltkreis (26) gesteuert wird, der mit der Gleichstromquelle (21) über eine Selektiereinrichtung (27) der Spannungsschwelle verbunden ist.5. Switch, according to claim 4, characterized in that in the electronic control device ( 6 ) in the current source ( 21 ) generated DC voltage one of the windings ( 15 ) of the electromagnetic device ( 2 ) connected in series with a variable resistor (R) and that the delay circuit ( 25 ) is controlled by a comparator circuit ( 26 ) which is connected to the direct current source ( 21 ) via a selector ( 27 ) of the voltage threshold. 6. Schalter, nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Wicklungen (15) permanent mit Strom beaufschlagt wird und die zweite Wicklung (16) in Gegen­ phase zur ersten Wicklung mit Strom beaufschlagt wird, wenn aufgrund einer Überspannung das Öffnen des Schalters eingeleitet wird.6. Switch, according to claim 1 to 5, characterized in that one of the windings ( 15 ) is permanently supplied with current and the second winding ( 16 ) is supplied with current in the opposite phase to the first winding when opening due to an overvoltage of the switch is initiated. 7. Schalter, nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bewegliche Anker (12) Form eines zylin­ derförmigen Schaftes aufweist, dessen Ende einen Flansch (12a) aufnimmt, der um einen gewissen Betrag vom Mantel (11) absteht und in dieser Lage von einer Spiralfeder (13) gehalten wird.7. Switch, according to claim 1 to 6, characterized in that the movable armature ( 12 ) has the shape of a cylindrical shaft, the end of which receives a flange ( 12 a) which projects by a certain amount from the jacket ( 11 ) and is held in this position by a spiral spring ( 13 ). 8. Schalter, nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektromagnetische Einrichtung (2) auf eine Öffnungseinrichtung (3) des Schalters (4) einwirkt.8. Switch, according to claim 1 to 7, characterized in that the electromagnetic device ( 2 ) acts on an opening device ( 3 ) of the switch ( 4 ). 9. Schalter, nach Patentanspruch 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwachungsvorrichtung (6) als elek­ tronische Einheit ausgebildet ist und vom Netz mit Strom versorgt und über einen Schalter (PSA) gesteuert wird.9. Switch, according to claim 1 to 8, characterized in that the monitoring device ( 6 ) is designed as an electronic unit and is supplied with power by the network and controlled by a switch (PSA).
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