DE19529385A1 - Electrical switching device, such as line circuit breaker - has switch actuated by electromagnet with bimetallic stage and with inductive sensor used to activate indicator - Google Patents

Electrical switching device, such as line circuit breaker - has switch actuated by electromagnet with bimetallic stage and with inductive sensor used to activate indicator

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Abstract

The switch has a movable contact [16] on an arm [15] that normally sits against a fixed contact [21]. The switch has two contact terminals [12,13] that are connected [23,28] to an arc extinguishing plate stack [24]. Operation of the movable contact is made by an electromagnetic actuator [18] with input from a bimetallic element [26] that responds to overload or short circuit conditions. Built into the terminal is an inductive sensor [30] that responds to the movable contact. This activates an external indicator.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.The invention relates to an electrical switch according to the preamble of claim ches 1.

Elektrische Schaltgeräte, insbesondere Leitungsschutzschalter, besitzen häufig Anzei­ geelemente, die dem beweglichen Kontaktstück zugeordnet und mit diesem gekoppelt sind und bei einer Ausschalthandlung sich mit diesem zusammen in eine Ausschalt­ stellung bewegen. Die Ausschaltstellung wird dadurch optisch signalisiert.Electrical switching devices, in particular miniature circuit breakers, often have displays ge elements associated with the movable contact piece and coupled with this and in the event of a switch-off act together with it in a switch-off move position. The switch-off position is signaled optically.

Eine andere Art der optischen Signalisierung der Ein- oder Ausschaltstellung erfolgt durch die Stellung des beweglichen Schaltknebels, mit dem der Schalter manuell ge­ schaltet werden kann. Allerdings besteht bei dieser Art der Signalisierung das Problem, daß im Falle einer Auslösung beispielsweise durch das Thermobimetall der Kontakthe­ bel zwar in Ausschaltstellung bewegt wird, in den seltenen Fällen eines Verschweißens der Kontaktstücke jedoch der Schalter nach wie vor in Einschaltstellung bleibt.Another type of optical signaling of the on or off position takes place by the position of the movable control knob with which the switch is manually ge can be switched. However, with this type of signaling, there is the problem that in the event of a trip, for example by the thermobimetal of the contact is moved in the off position, in the rare cases of welding the contact pieces, however, the switch remains in the on position.

Eine Möglichkeit zur Fernanzeige der Schaltstellung des Schaltgerätes bietet sich dann, wenn dem Schaltgerät ein Hilfsschalter zugeordnet ist, dessen Kontaktstücke mit dem beweglichen Kontaktstück des Schaltgerätes gekoppelt sind; wenn das bewegli­ che Kontaktstück in Ausschaltstellung gelangt, bewegt sich auch der Hilfsschalter in eine bestimmte Stellung, in der ein Stromkreis geschlossen wird, der der Anzeige der Schaltstellung dient.There is a possibility for remote display of the switching position of the switching device when the switching device is assigned an auxiliary switch, the contact pieces with the movable contact piece of the switching device is coupled; if the mov  When the contact piece reaches the switch-off position, the auxiliary switch moves in a certain position in which a circuit is closed, which the display of the Switch position serves.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anordnung noch weiter zu vereinfachen.The object of the invention is to simplify the arrangement even further.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved by the characterizing features of the Claim 1.

Mit der Erfindung wird sicher angezeigt, ob das bewegliche Kontaktstück sich in Aus­ schalt- oder Einschaltstellung befindet.With the invention it is safely indicated whether the movable contact piece is in off switch or on position.

Dabei können drei Arten von Sensoren verwendet werden:Three types of sensors can be used:

Gemäß Anspruch 1 kann im Bereich der Ausschaltstellung des bewegbaren Kontakt­ stückes ein induktiver Sensor vorgesehen sein, der so bemessen ist, daß er bei Errei­ chen der Ausschaltstellung des beweglichen Kontaktstückes ein Signal abgibt. Als in­ duktiver Sensor kann beispielsweise ein Hall-Element vorgesehen sein.According to claim 1 in the switch-off position of the movable contact Pieces an inductive sensor can be provided, which is dimensioned so that when Errei Chen the switch off position of the movable contact emits a signal. As in a Hall sensor can be provided, for example.

Anstatt eines induktiven Sensors kann auch ein kapazitiver Sensor verwendet werden, der so bemessen ist, daß er bei Erreichen der Ausschaltstellung des beweglichen Kontaktstückes ein Signal abgibt.Instead of an inductive sensor, a capacitive sensor can also be used, which is dimensioned such that it reaches the moving position when the movable Emits a signal.

Insbesondere der kapazitive Sensor kann dadurch gebildet sein, daß zwei beidseitig zur Lichtbogenkammer lediglich im Bereich der Ausschaltstellung des beweglichen Kontaktstückes je eine Elektrode vorgesehen ist, die miteinander den kapazitiven Sen­ sor bilden.In particular, the capacitive sensor can be formed in that two on both sides to the arc chamber only in the switch-off position of the movable Contact piece an electrode is provided, which together the capacitive Sen form sor.

Die Elektroden des kapazitiven Sensors können in Isolierstoff eingebettet sein, wo­ durch die dadurch gebildeten Platten die Lichtbogenlöschkammer seitlich begrenzen. Als Isolierstoff kann ein gasender Isolierstoff oder Keramik verwendet werden. The electrodes of the capacitive sensor can be embedded in insulating material, where limit the arc quenching chamber laterally through the plates thus formed. A gassing insulating material or ceramic can be used as the insulating material.  

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Sensor ein Piezoelement sein, das hinter dem feststehenden Kontaktstück angeordnet ist und vom beweglichen Kontaktstück in Einschaltstellung belastet ist, so daß durch die Entlastung des festen Kontaktstückes ein elektrisches Signal von dem Piezoelement abgegeben wird, wel­ ches zur Schaltstellungsanzeige verwendet werden kann.According to a further embodiment of the invention, the sensor can be a piezo element be located behind the fixed contact piece and from the movable Contact piece is loaded in the on position, so that the discharge of the fixed Contact piece an electrical signal is emitted by the piezo element, wel ches can be used for switching position indication.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Using the drawing, in which some embodiments of the invention schematically are shown, the invention and other advantageous embodiments and Improvements of the invention are explained and described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Einsicht in ein elektrisches Schaltgerät, Fig. 1 is an insight into an electrical switching device,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Sensors mit Anzeige, Fig. 2 is a schematic representation of a sensor with display,

Fig. 3 einen kapazitiven Sensor und Fig. 3 shows a capacitive sensor and

Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie IV-IV der Fig. 3. Fig. 4 is a sectional view according to section line IV-IV of FIG. 3.

Ein elektrischer Schalter 10 ist in einem Gehäuse 11 untergebracht und besitzt zwei Anschlußklemmen 12 und 13, einen an einer Achse 14 drehbar gelagerten Kontakthe­ bel 15, an dessen freiem Ende ein bewegliches Kontaktstück 16 angeordnet ist. Der Schalter besitzt weiterhin ein Schaltschloß 17, welches nur schematisch dargestellt ist, darunter ein Elektromagnetsystem 18, dessen Joch 19 mit einer Verlängerung 20 das feste Kontaktstück 21 trägt; die Verlängerung 20 setzt sich fort in eine Lichtbogenleit­ schiene 22.An electrical switch 10 is housed in a housing 11 and has two terminals 12 and 13 , a rotatably mounted on an axis 14 Kontakthe bel 15 , at the free end of a movable contact piece 16 is arranged. The switch also has a switching mechanism 17 , which is only shown schematically, including an electromagnet system 18 , the yoke 19 of which carries the fixed contact piece 21 with an extension 20 ; The extension 20 continues in an arc guide 22nd

An die Klemme 12 schließt eine weitere Lichtbogenleitschiene 23 an, wobei zwischen der Lichtbogenleitschiene 22 und der Lichtbogenleitschiene 23 ein Lichtbogen­ löschblechpaket 24 angeordnet ist. A further arc guide rail 23 is connected to the terminal 12 , an arc extinguishing plate packet 24 being arranged between the arc guide rail 22 and the arc guide rail 23 .

An einer Verlängerung 25 des Joches 19 ist ein Thermobimetall 26 befestigt, dessen freies Ende über eine Wirklinie 27 auf das Schaltschloß 17 einwirkt. Im Bereich des freien Endes des Thermobimetalls 26 ist ein Anschlußleiter 28 befestigt, der mit der Klemme 13 verbunden ist.A thermobimetal 26 is attached to an extension 25 of the yoke 19 , the free end of which acts on the switching mechanism 17 via an action line 27 . In the area of the free end of the thermobimetal 26 , a connecting conductor 28 is fastened, which is connected to the terminal 13 .

Das Elektromagnetsystem 18 besitzt einen Anker, der gemäß Pfeilrichtung P auf den Kontakthebel 15 in Richtung Öffnen einwirkt und gemäß P₁ über eine Wirklinie 29 ebenfalls auf das Schaltschloß 17 einwirkt, so daß über das Schaltschloß 17 der be­ wegliche Kontakthebel in Ausschaltstellung verbracht wird, wenn ein Überstrom oder ein Kurzschlußstrom auftritt. Daß der Überstrom mittels des Thermobimetalls 26 und der Kurzschlußstrom mittels des Elektromagnetsystems 18 abgeschaltet wird, ist be­ kannt.The electromagnetic system 18 has an armature which acts as shown by arrow P to the contact lever 15 in the direction of opening and in accordance with P₁ via a line of action 29 also acts on the switching mechanism 17, so that spent via the switching mechanism 17 of the areas moving contact lever in open position when a Overcurrent or short circuit current occurs. That the overcurrent is switched off by means of the bimetallic metal 26 and the short-circuit current by means of the electromagnetic system 18 is known.

Beim Ausschalten schwenkt der Kontakthebel 15 im Uhrzeigersinn um die Achse 14 und dadurch gelangt das bewegliche Kontaktstück 16 in den Bereich der Lichtbogen­ leitschiene 23. Dort ist ein Sensor 30 vorgesehen, der ein induktiver Sensor, ein ka­ pazitiver Sensor sein kann und der dann ein Ausgangssignal zu einer Anzeige 31 ab­ gibt, wenn das bewegliche Kontaktstück 16 in den Bereich des Sensors 30 gelangt, wie in Fig. 2 dargestellt.When switched off, the contact lever 15 pivots clockwise about the axis 14 and as a result the movable contact piece 16 reaches the area of the arc guide rail 23 . A sensor 30 is provided there, which can be an inductive sensor, a capacitive sensor and which then emits an output signal to a display 31 when the movable contact piece 16 reaches the area of the sensor 30 , as shown in FIG. 2.

Die Anzeige selbst kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein, die an der Frontwand 32 des Leitungsschutzschalters 10 angeordnet ist.The display itself can be, for example, a light-emitting diode, which is arranged on the front wall 32 of the circuit breaker 10 .

Wenn ein kapazitiver Sensor verwendet wird, dann kann dieser Sensor so angeordnet sein wie in Fig. 3 bzw. 4 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt lediglich einen Ausschnitt des Leitungsschutzschalters gemäß Fig. 1, mit dem Kontakthebel 15 und dem beweglichen Kontaktstück 16, dem feststehenden Kontaktstück 21 und der Lichtbogenleitschiene 22, sowie der Lichtbogenleitschiene 23.If a capacitive sensor is used, then this sensor can be arranged as shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows only a section of the circuit breaker according to FIG. 1, with the contact lever 15 and the movable contact piece 16, the fixed contact piece 21 and the arc guide rail 22, and the arc guide rail 23rd

Beidseitig zu der Lichtbogenleitschiene 23 sind, die Lichtbogenlöschkammer, also den Bereich zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung des beweglichen Kontaktstückes 16 etwa zur Hälfte überdeckend, Platten 32 und 34 vorgesehen, die aus einem Isolierstoff bestehen und in die Elektrodenplatten 35 und 36 eingebettet sind. Die beiden Platten 32 und 34 übernehmen demgemäß die Funktion der Platten, die die Löschkammer beidseitig begrenzen und die in jedem Leitungsschutzschalter untergebracht sind.Plates 32 and 34 , which consist of an insulating material and are embedded in the electrode plates 35 and 36, are provided on both sides of the arc guide rail 23 , covering the arc quenching chamber, i.e. the area between the switch-on position and the switch-off position of the movable contact piece 16 approximately halfway. Accordingly, the two plates 32 and 34 assume the function of the plates which delimit the arcing chamber on both sides and which are accommodated in each circuit breaker.

Durch die Elektroden 35 und 36 ist eine Kapazität gebildet, die ihren Wert dann verän­ dert, wenn das bewegliche Kontaktstück zwischen die Platten 32 und 34 hineingelangt; diese Kapazitätsveränderung kann dann an einer Anzeige 37 angezeigt werden.A capacitance is formed by the electrodes 35 and 36 , which changes its value when the movable contact piece enters between the plates 32 and 34 ; this change in capacity can then be displayed on a display 37 .

Claims (8)

1. Elektrischer Schalter mit wenigstens einer Kontaktstelle mit einem feststehen­ den Kontaktstück und einem bewegbaren Kontaktstück, welches sich bei einer Schalt­ handlung aus einer Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung und zurück bewegt, und mit Mitteln zur Feststellung und Anzeige der Stellung des bewegbaren Kontaktstückes, dadurch gekennzeichnet, daß dem feststehenden und/oder dem beweglichen Kontaktstück ein Sensor zugeordnet ist, der, durch das bewegliche Kontaktstück be­ einflußt, ein der Schaltstellung des beweglichen Kontaktstückes entsprechendes Signal abgibt.1. Electrical switch with at least one contact point with a fixed contact piece and a movable contact piece, which moves during a switching action from a switch-on position to a switch-off position and back, and with means for determining and displaying the position of the movable contact piece, characterized in that that the fixed and / or the movable contact piece is assigned a sensor which, by the movable contact piece influences be, emits a signal corresponding to the switching position of the movable contact piece. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Aus­ schaltstellung des bewegbaren Kontaktstückes ein induktiver Sensor vorgesehen ist, der so bemessen ist, daß er bei Erreichen der Ausschaltstellung des beweglichen Kontaktstückes ein Signal abgibt.2. Switch according to claim 1, characterized in that in the area of the off switching position of the movable contact piece an inductive sensor is provided, which is dimensioned such that it reaches the moving position when the movable Emits a signal. 3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Aus­ schaltstellung des beweglichen Kontaktstückes ein ein magnetisches Feld detektieren­ der Sensor, insbesondere ein Hall-Element, vorgesehen ist.3. Switch according to claim 2, characterized in that in the area of the off Switch position of the movable contact piece to detect a magnetic field the sensor, in particular a Hall element, is provided. 4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Aus­ schaltstellung des beweglichen Kontaktstückes ein kapazitiver Sensor vorgesehen ist, der so bemessen ist, daß er bei Erreichen der Ausschaltstellung des beweglichen Kontaktstückes ein Signal abgibt.4. Switch according to claim 1, characterized in that in the area of the off switching position of the movable contact piece, a capacitive sensor is provided, which is dimensioned such that it reaches the moving position when the movable Emits a signal. 5. Schalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive oder der bewegliche Sensor erst bei Auftreten eines Lichtbogens in den Stromkreis geschaltet ist. 5. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the inductive or the movable sensor only when an arc occurs in the Circuit is switched.   6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazi­ tive Sensor zwei beidseitig zur Lichtbogenkammer lediglich im Bereich der Ausschalt­ stellung des beweglichen Kontaktstückes angeordnete Elektroden aufweist, die den kapazitiven Sensor bilden.6. Switch according to claim 4 or 5, characterized in that the kapazi tive sensor two on both sides of the arc chamber only in the area of the switch-off Position of the movable contact piece has arranged electrodes which form capacitive sensor. 7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des kapazitiven Sensors in Isolierstoff, vorzugsweise keramischen Isolierstoff, eingebettet sind und daß die dadurch gebildeten Platten die Lichtbogenlöschkammer seitlich be­ grenzen.7. Switch according to claim 6, characterized in that the electrodes of the capacitive sensor embedded in insulating material, preferably ceramic insulating material are and that the plates thus formed be the arc quenching chamber laterally limit. 8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Piezo-Element ist, das hinter dem feststehenden Kontaktstück angeordnet und vom beweglichen Kontaktstück in Einschaltstellung belastet ist.8. Switch according to claim 1, characterized in that the sensor is a Piezo element is arranged behind the fixed contact piece and from movable contact piece is loaded in the switch-on position.
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