DE202007019080U1

DE202007019080U1 - breaker

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Publication number: DE202007019080U1
Application number: DE202007019080U
Authority: DE
Original assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Current assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority date: 2007-07-14
Filing date: 2007-07-14
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: WO2009010154A3; DE102007032894A1; WO2009010154A2

Abstract

Schutzschalter (1) mit einem Festkontakt (13), der mit einem ersten Schalteranschluss (14) verbundenen ist, und mit einem beweglichen Kontakt (12), der über eine Schaltmechanik (7) mit einem Magnetanker (9) mechanisch gekoppelt und mit einer den Magnetanker (9) betätigenden Spule (2) elektrisch verbunden ist, die an einen zweiten Schalteranschluss (10) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
– dass zur Erfassung des Spulenstroms (I_L) ein magnetfeldsensitiver Sensor (3) vorgesehen ist, der ein den Spulenstrom (I_L) repräsentierendes Sensorsignal (S_I) erzeugt, und
– dass eine mit dem Sensor (3) verbundene Steuereinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, das Sensorsignal (S_I) mit einer hinterlegten Auslösekennlinie (K) zu vergleichen und bei deren Überschreitung ein Steuersignal (S_A) zur Auslösebetätigung der Schaltmechanik (7) zu erzeugen.Circuit breaker (1) with a fixed contact (13) which is connected to a first switch terminal (14), and with a movable contact (12) mechanically coupled via a switching mechanism (7) with a magnet armature (9) and with a Magnetanker (9) actuating coil (2) is electrically connected, which is connected to a second switch terminal (10),
characterized,
- That for detecting the coil current (I _L ), a magnetic field sensitive sensor (3) is provided which generates a coil current (I _L ) representing the sensor signal (S _I ), and
In that a control device (4) connected to the sensor (3) is set up to compare the sensor signal (S _I ) with a stored tripping characteristic (K) and when it is exceeded a control signal (S _A ) for tripping operation of the switching mechanism (7) to create.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Schutzschalter mit einem Festkontakt, der mit einem ersten Schalteranschluss verbundenen ist, und mit einem beweglichen Kontakt der über eine Schaltmechanik mit einem Magnetanker mechanisch gekoppelt und mit einer den Magnetanker betätigenden Spule elektrisch verbunden ist, die an einen zweiten Schalteranschluss angeschlossen ist.The Invention relates to a magnetic circuit breaker with a fixed contact, which is connected to a first switch terminal, and with a movable contact of a switching mechanism with a Magnetic armature mechanically coupled and with a magnetic armature actuating coil electrically connected to a second switch terminal connected.

Ein derartiger Schutzschalter dient üblicherweise zum Abschalten von elektrischen Stromkreisen oder einzelnen Verbrauchern bei Überschreiten zulässiger Strom- oder Spannungswerte, insbesondere im Überlast- oder Kurzschlussfall. So trennt der Schutzschalter den Stromkreis selbsttätig, sobald eine Nennstromstärke um einen bestimmten Faktor überschritten wird. Dadurch wird ein in einer Leitung hinter diesem Schalter befindlicher Verbraucher oder die Leitung selbst vor Beschädigung durch die thermische Wirkung des Stroms geschützt. Zur Erfüllung dieser Aufgaben umfasst der Schutzschalter üblicherweise eine Strommessfunktion, ein Kontaktsystem, üblicherweise mit einem beweglichen Kontakt und mit einem Festkontakt, sowie eine Schaltmechanik (Schaltschloss) mit Schalt- und Betätigungshebeln.One Such circuit breaker is usually used for switching off of electric circuits or individual consumers when exceeding permissible Current or voltage values, especially in overload or Short circuit. So the circuit breaker automatically disconnects the circuit, as soon as a rated current exceeds a certain factor becomes. This will put one in a line behind this switch Consumer or the line itself from damage by protected the thermal effect of the current. To fulfill this Tasks of the circuit breaker usually includes a Current measuring function, a contact system, usually with a moving contact and a fixed contact, as well as a Switching mechanism (switching mechanism) with switching and actuating levers.

Hinsichtlich der Schutzschalterarten kann prinzipiell differenziert werden zwischen mechanischen Schutzschaltern und elektronischen Schutzschaltern. Innerhalb der mechanischen Schutzschalter wiederum kann unterschieden werden nach der Art der Strommessung und Auslösung, nämlich thermisch, magnetisch, thermisch-magnetisch oder hydraulisch-magnetisch.Regarding The type of circuit breaker can in principle be differentiated between mechanical circuit breakers and electronic circuit breakers. Within the mechanical circuit breaker in turn can be distinguished be after the type of current measurement and tripping, namely thermal, magnetic, thermal-magnetic or hydraulic-magnetic.

So wird bei einem Schutzschalter mit magnetischem Auslöser von einer Spule ein Magnetfeld erzeugt, dass auf einen beweglich gelagerten Tauch- oder Klappanker eine Kraft ausübt, mit der das Schaltschloss innerhalb weniger Millisekunden entriegelt wird, so dass der Schutzschalter auslöst und den angeschlossenen Strom kreis trennt. Die Kennlinie eines solchen Schutzschalters weist keinen verzögerten Bereich auf, was jedoch ein entsprechend hohes Abschaltvermögen bei großen Strömen ermöglicht.So comes with a circuit breaker with magnetic release from a coil generates a magnetic field that moves on a mounted dipping or hinged armature exerts a force with which unlocks the switch lock within a few milliseconds so that the circuit breaker triggers and the connected Electricity circuit separates. The characteristic of such a circuit breaker has no delayed range, but what a correspondingly high Abschaltvermögen at high currents allows.

Bei einem beispielsweise aus der DE-A-1 788 155 oder aus der US-PS 4,963,847 bekannten magnetisch-hydraulischen Schutzschalter befindet sich innerhalb einer stromdurchflossenen Spulenwicklung ein tubenförmiges hydraulisches Element, dass mit Öl gefüllt ist und einen gegen die Kraft einer Rückstellfeder beweglichen Eisenkern enthält. Dies ermöglicht eine nach einer durch die Viskosität des Öles beeinflussbaren Zeit entsprechend zeitverzögerte Bewegung des analog zum rein magnetischen Schutzschalter beweglichen Magnetankers, der seinerseits den Schaltvorgang auslöst.For example, from the DE-A-1 788 155 or from the U.S. Patent 4,963,847 known magneto-hydraulic circuit breaker is located within a current-carrying coil winding, a tube-shaped hydraulic element that is filled with oil and contains a movable against the force of a return spring iron core. This allows for an influenceable by the viscosity of the oil time corresponding to time-delayed movement of the magnet armature which is movable analogously to the purely magnetic circuit breaker, which in turn triggers the switching operation.

Dieses Prinzip ermöglicht ein verzögertes Ansprechen des Schutzschalters, wobei die typischen Kennlinien aus einem verzögerten und einem unverzögerten Bereich bestehen. Gegenüber einem thermisch-magnetischen Schutzschalter verläuft jedoch der Übergang zwischen dem verzögerten und dem unverzögerten Bereich nicht senkrecht, sondern schräg nach unten, da durch die mechanische Trägheit des Kerns, durch Reibungseffekte und durch die Dämpfung des Öles der zur Auslösung notwendige magnetische Fluss schon erreicht wird, bevor der Eisenkern vollständig in die stromdurchflossene Spule hineinbewegt wurde.This Principle enables a delayed response of the circuit breaker, the typical characteristics of a delayed and an undelayed area. Across from However, a thermal-magnetic circuit breaker runs the transition between the delayed and the instantaneous area not vertical but oblique down because of the mechanical inertia of the core, due to friction effects and the damping of the oil the magnetic flux necessary for triggering has already been reached is before the iron core completely into the current Spool was moved in.

Zwar lassen sich durch die Variation der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit (Silikonöl) sowie dem Produkt aus Nennstrom und Windungszahl (Amperewindungszahl) der Spule relativ einfach verschiedene Kennlinien mit flinker, mittlerer oder träger Verzögerung realisieren. Allerdings ist auch bei einem derartigen magnetisch-hydraulischen Schutzschalter die Einstellbarkeit der Kennlinien und damit die applikationsorientierte Anpassung an verschiedene Anforderungen nur begrenzt.Though can be achieved by varying the viscosity of the damping fluid (Silicone oil) and the product of rated current and number of turns (ampere-turn number) The coil relatively easy different characteristics with nimble, medium or slow delay. Indeed is also in such a magnetic-hydraulic circuit breaker the adjustability of the characteristics and thus the application-oriented Adaptation to different requirements only limited.

Demgegenüber sind bei einem elektronischen Schutzschalter die selektiven Abschaltungen unter verschiedensten Betriebsbedingungen realisierbar, insbesonde re auch bei langen Lastleitungen, was insbesondere durch eine aktive Strombegrenzung erreicht werden kann. Problematisch bei solchen elektronischen Schutzschaltern ist jedoch, dass diese im Vergleich zu mechanischen Schutzschaltern sehr kostenintensiv sind. Zudem muss durch zusätzliche Mittel ein Kurzschlussschutz für den Fall sichergestellt werden, dass der Steuerstrom für die Steuerung des elektronischen Schutzschalters ausfällt.In contrast, are in an electronic circuit breaker, the selective shutdowns under Various operating conditions feasible, insbesonde also for long load lines, which in particular by an active current limit can be achieved. Problematic with such electronic circuit breakers However, this is very much compared to mechanical circuit breakers are expensive. In addition, by additional means a short circuit protection will be ensured in case that the control current for the control of the electronic Circuit breaker fails.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vergleichsweise kostensparenden Schutzschalter bereit zu stellen, bei dem die Vorteile eines mechanischen Schutzschalters, insbesondere eines magnetisch-hydraulischen Schutzschalters, und die Vorteile eines elektronischen Schutzschalters möglichst weitgehend vereinigt sind.Of the Invention is based on the object, a comparatively cost-saving Circuit breaker ready to provide, taking advantage of a mechanical Circuit breaker, in particular a magnetic-hydraulic circuit breaker, and the benefits of an electronic circuit breaker if possible are largely united.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments and developments are the subject of the dependent claims.

Dazu ist ein magnetfeldsensitiver Sensor zur Erfassung des aktuellen, d. h. betriebsbedingten Spulenstrom vorgesehen. Eine mit dem Sensor verbundene Steuereinrichtung ist dazu vorgesehen und eingerichtet, das Sensorsignal mit einer hinterlegten Auslösekennlinie zu vergleichen und bei Erreichen eines Auslösewertes ein Steuersignal zur Auslösebetätigung der Schaltmechanik, insbesondere eines Schaltschlosses, zu erzeugen.For this purpose, a magnetic field-sensitive sensor for detecting the current, ie operational coil current is provided. A control device connected to the sensor is provided and configured to compare the sensor signal with a stored tripping characteristic and on reaching a trigger value to generate a control signal for tripping operation of the switching mechanism, in particular a switching mechanism.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass einerseits von einem vergleichsweise kostensparenden mechanischen Schutzschalter ausgegangen werden kann, wenn eine geeignete Stromerfassung bereitgestellt wird, anhand derer eine zuverlässige Steuerung des Schutzschalters bzw. dessen Auslösemechanismus ermöglicht ist. Andererseits müsste dann eine Elektronik lediglich die Auswertung des erfassten Stromes (Stromsignals) und die Erzeugung eines Steuersignals für die ansonsten weiterhin mechanische Auslösung des Schutz schalters übernehmen, was hinsichtlich des elektronischen Teils des Schutzschalters wiederum vergleichsweise kostensparend ist.The Invention is based on the consideration that on the one hand from a comparatively cost-saving mechanical circuit breaker can be assumed if provided an appropriate current detection is, by means of which a reliable control of the circuit breaker or whose triggering mechanism is enabled. On the other hand, electronics would only need the Evaluation of the detected current (current signal) and the generation a control signal for the otherwise mechanical Activation of the protection switch take over what in turn regarding the electronic part of the circuit breaker is relatively cost-saving.

Der Gesamtaufwand sowie die Gesamtkosten können darüber hinaus weiter reduziert werden, wenn eine entsprechende elektronische Steuereinrichtung mehrere gleichartige mechanische Schutzschalter anhand der jeweiligen, individuell erfassten Stromsignale steuert. In einem solchen Verteilungssystem kann eine Anbindung mehrerer mechanischer Schutzschalter an die Steuereinrichtung auch über ein Datenbussystem für die Signalübertragung sowohl bezüglich der Stromerfassung als auch der Steuerung (Ansteuerung) der Mechaniken der einzelnen Schutzschalter erfolgen, was bezüglich eines Datenaustausches zwischen den Schutzschaltern und der Steuereinrichtung besonders vorteilhaft ist.Of the Total expenditure as well as the total costs can over it Be further reduced if a corresponding electronic Control device several similar mechanical circuit breaker controlled by the respective, individually detected current signals. In such a distribution system can be a connection of several mechanical circuit breaker to the controller over a data bus system for signal transmission both concerning the current detection as well as the control (activation) the mechanisms of the individual circuit breakers take place, which respect a data exchange between the circuit breakers and the controller is particularly advantageous.

Der magnetfeldsensitive Sensor kann nach dem AMR-Effekt (Anisotroper Magnetoresistiver Effekt) oder nach dem GMR-Effekt (Giant Magneto Resistance) arbeiten. Vorzugsweise ist jedoch ein Hall-Sensor, d. h. eine Hall-Sonde oder ein Hall-IC vorgesehen. Dieser erfasst das durch den über die Spule des mechanischen Schutzschalters fließenden Strom (Laststrom) erzeugte Magnetfeld (magnetische Flussdichte oder Induktion) und erzeugt ein Sensorsignal, das den zeitlichen Verlauf des über die Spule – und somit über die Schalterkontakte des mechanischen Schutzschalters – fließenden Stroms charakterisiert. Mittels des magnetfeldsensitiven Sensors, der zweckmäßigerweise in die Spule eingesetzt ist, erfolgt die Strommessung indirekt über die Erfassung des von der stromdurchflossenen Spule erzeugten Magnetfeldes und somit berührungslos, d. h. vorzugsweise galvanisch getrennt.Of the Magnetic field-sensitive sensor can after the AMR effect (Anisotropic Magnetoresistive effect) or after the GMR effect (Giant Magneto Resistance) work. Preferably, however, a Hall sensor, i. H. a Hall probe or a Hall IC is provided. This captures that through the coil of the mechanical circuit breaker flowing current (load current) generated magnetic field (magnetic Flux density or induction) and generates a sensor signal that the temporal course of the coil over - and thus over the switch contacts of the mechanical circuit breaker - flowing Strom characterized. By means of the magnetic field-sensitive sensor, the expediently inserted into the coil if the current measurement is done indirectly via the acquisition of the magnetic field generated by the current-carrying coil and thus contactless, d. H. preferably galvanically isolated.

In zweckmäßiger Weiterbildung ist die eingangsseitig mit dem Sensor verbundenen Steuereinrichtung ausgangsseitig mit einem mit der Schaltmechanik (Schaltschloss) gekoppelten Aktor verbunden. Hierzu ist geeigneterweise ein elektromagnetischer Aktor als Antrieb vorgesehen, der mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden und mit dem Schaltschloss mechanisch gekoppelt ist.In expedient development is the input side with the sensor connected control device with the output side a connected to the switching mechanism (switch lock) actuator connected. This is suitably an electromagnetic actuator as a drive provided, which is electrically connected to the control device and is mechanically coupled to the switch lock.

Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise einen programmierbaren Speicher zur Hinterlegung einer bestimmten Auslösekennlinie oder einer Anzahl unterschiedlicher Auslösekennlinien. Dadurch ist eine besonders einfache Anpassung der Auslösecharakteristik des Schutzverhalters an bestimmte Anwendungen oder Applikationen ermöglicht, indem der beispielsweise löschbare oder überschreibbare Speicher (ROM, RAM, EPROM EEPROM) mit entsprechenden Auslösewerten oder Kennlinien programmiert wird.The Control device preferably comprises a programmable memory to deposit a specific tripping characteristic or a number of different tripping characteristics. Thereby is a particularly simple adaptation of the tripping characteristic of the protective device to particular applications or applications enabled by the example erasable or overwritable memory (ROM, RAM, EPROM EEPROM) programmed with appropriate trip values or characteristics becomes.

Die die Steuereinrichtung weist zudem bevorzugt einen Mikrocontroller oder -prozessor auf, der unter Zugriff auf den Speicher das Sensorsignal bzw. den von diesem charakteristischen Spulenstrom mit der Auslösekennlinie bzw. den gespeicherten Auslösewerten vergleicht und gegebenenfalls das Steuersignal generiert.The the control device also preferably has a microcontroller or processor, which accesses the memory, the sensor signal or the characteristic of this coil current with the tripping characteristic or the stored trigger values and possibly generates the control signal.

Bei mehreren, von der Steuereinrichtung gemeinsam gesteuerten mechanischen Schutzschaltern weist die Steuereinrichtung geeigneterweise mehrere Eingängen zum Anschluss einer entsprechenden Anzahl von Sensoren auf. Analog weist dann die Steuereinrichtung eine Anzahl von Ausgängen zum Anschluss einer entsprechenden Anzahl von Aktoren auf.at several, controlled jointly by the control device mechanical Circuit breakers, the controller suitably more Inputs for connecting a corresponding number of Sensors on. Analog then, the controller has a number of outputs to connect a corresponding number of Actors on.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Schutzschalter bereitgestellt ist, bei dem einerseits praktisch jede dessen Auslösecharakteristik bestimmende Kennlinienform realisierbar ist, die zudem verändert oder beispielsweise auch verbraucherspezifisch erlernt werden kann. Andererseits ist auch dann ein Kurzschlussschutz gegeben, wenn die Steuerung ausfällt, da sich der Schutzschalter dann wie ein rein mechanischer, insbesondere magnetischer Schutzschalter verhält.The particular advantages of the invention are that a circuit breaker is provided in which on the one hand practical each of its tripping characteristic determining characteristic form can be realized, which also changed or for example can also be learned consumer-specific. On the other hand even if there is a short-circuit protection, if the controller fails because The circuit breaker then as a purely mechanical, in particular magnetic circuit breaker behaves.

Die Erfindung ermöglicht zudem die Bereitstellung eines besonders kostensparenden Schutzschaltersystems mit einer Mehrzahl von mechanischen Schutzschaltern mit Sensoren für die Stromerfassung und Aktoren für die Auslösung der Schaltmechanik sowie mit einer zentralen Steuereinrichtung, die vorzugsweise über ein Bussystem mit den einzelnen Schutzschaltern kommuniziert.The Invention also makes it possible to provide a special cost-saving circuit breaker system with a plurality of mechanical Circuit breakers with sensors for current detection and Actuators for triggering the switching mechanism as well with a central control device, preferably via a bus system communicates with the individual circuit breakers.

Dabei kann als mechanischer Schutzschalter von einem magnetisch-hydraulischen Schutzschalter mit Fernauslösung ausgegangen werden, dessen tubenartiges hydraulisches Element nicht eingesetzt wird, sondern an dessen Stelle der Sensor in der Spule – und dort beispielsweise in einem hohlzylindrischen Gehäuse – positioniert wird. Als Aktor zur Auslösebetätigung des Schaltschlosses dient dann die vorhandene Auslösespule bzw. der Antrieb zur Fernauslösung.It can be assumed as a mechanical circuit breaker of a magnetic-hydraulic circuit breaker with remote release, the tube-like hydraulic element is not used, but instead of the sensor in the coil - and there, for example, in a hollow cylindrical housing - is positioned. Serves as an actuator for tripping operation of the switching mechanism then the existing trip coil or the drive for remote triggering.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following Be embodiments of the invention with reference to a Drawing explained in more detail. Show:

1 in perspektivischer und teilweise schematischer Darstellung einen mechanischen Schutzschalter bei geöffnetem Gehäuse mit einem magnetfeldsensitiven Sensor zur Stromerfassung und mit einem Aktuator zur Auslösung einer Schaltermechanik sowie mit einer mit dem Sensor und dem Aktuator verbundenen Steuereinrichtung, 1 in a perspective and partially schematic representation of a mechanical circuit breaker with the housing open with a magnetic field-sensitive sensor for current detection and with an actuator for triggering a switch mechanism and with a sensor connected to the sensor and the control device,

2 schematisch ein Schaltersystem mit einer über ein Bussystem mit einer Anzahl derartiger Schutzschalter kommunizierenden Steuereinrichtung. 2 schematically a switch system with a communicating via a bus system with a number of such circuit breaker control device.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in both figures with the same reference numerals Mistake.

Der in 1 dargestellte Schutzschalter 1 umfasst einen mechanischen Schutzschalter nach Art eines magnetischen oder magnetisch-hydraulischen Schutzschalters, in dessen Magnetspule 2 ein magnetfeldsensitiver Sensor 3 eingesetzt ist. Eine Steuereinrichtung 4, die eingangsseitig mit dem Sensor 3 verbunden ist, ist ausgangsseitig mit einem Aktor oder Aktuator 5 elektrisch verbunden.The in 1 illustrated circuit breaker 1 includes a mechanical circuit breaker in the manner of a magnetic or magnetic-hydraulic circuit breaker, in its magnetic coil 2 a magnetic field sensitive sensor 3 is used. A control device 4 , the input side with the sensor 3 is connected, is the output side with an actuator or actuator 5 electrically connected.

Der Sensor 3, der zweckmäßigerweise in die Mitte der Spule 2 berührungslos eingesetzt ist, ist vorzugsweise als Hall-Sensor, d. h. als Hall-Sonde oder als Hall-IC ausgeführt. Der Sensor 3, der prinzipiell auch an der Spule 2 angeordnet sein kann, ist im Ausführungsbeispiel in einen als Sensorgehäuse dienenden Hohlzylinder 6 eingesetzt, der auch Bestandteil des Spulen- oder Wickelkörpers der Spule 2 sein kann.The sensor 3 which is conveniently in the middle of the coil 2 is used without contact, is preferably designed as a Hall sensor, ie as a Hall probe or as a Hall IC. The sensor 3 , in principle, also on the coil 2 can be arranged in the embodiment in a serving as a sensor housing hollow cylinder 6 used, which is also part of the coil or bobbin of the coil 2 can be.

Der Schutzschalter 1 umfasst des weiteren eine Schaltmechanik in Form eines Schaltschloss 7, dass mit einem Schalt- oder Betätigungshebel 8 zur manuellen Betätigung des Schutzschalters 1 mechanisch gekoppelt ist. Die Spule 2, die beispielsweise zweieinhalb (2,5) Windungen aufweist, wirkt mit einem als Klappanker ausgeführten Anker oder Magnetanker 9 zusammen, der seinerseits mit dem Schaltschloss 7 mechanisch gekoppelt ist.The circuit breaker 1 further comprises a switching mechanism in the form of a switching mechanism 7 that with a shift or operating lever 8th for manual operation of the circuit breaker 1 is mechanically coupled. The sink 2 , which has two and a half (2.5) turns, for example, acts with an armature or armature designed as a hinged armature 9 together, in turn, with the switch lock 7 is mechanically coupled.

Die Spule 2 ist mit deren einem Spulenende 2a mit einem (zweiten) Schalteranschluss 10 elektrisch verbunden, der aus einem nur teilweise dargestellten Schaltergehäuse 11 boden- oder anschlussseitig herausragt. Von dem Schaltergehäuse 11 ist lediglich eine Gehäusehälfte sichtbar, während die andere, schalenartige Gehäusehälfte zur besseren Übersicht abgenommen ist. Sichtbar sind jedoch nieten- oder bolzenartigen Befestigungselemente in den vier Eckenbereichen des Gehäuses 10 für die Verbindung der beiden Gehäusehälften.The sink 2 is with a coil end 2a with a (second) switch connection 10 electrically connected, consisting of a switch housing only partially shown 11 protruding ground or connection side. From the switch housing 11 only one housing half is visible, while the other, shell-like housing half is removed for clarity. However, rivet or bolt-like fastening elements are visible in the four corner regions of the housing 10 for the connection of the two housing halves.

Das Schaltschloss 7 ist mechanisch gekoppelt mit einem nachfolgend als Bewegkontakt bezeichneten beweglichen Kontakt 12, der elektrisch mit dem anderen Spulenende 2b der Spule 2 verbunden ist. Dem Bewegkontakt 12 steht ein Festkontakt 13 gegenüber, der mit einem (ersten) Schalteranschluss 14 elektrisch leitend verbunden ist. Auch dieser erste Schalteranschluss 14 ist aus dem Gehäuse 10 bodenseitig herausgeführt. Den beiden Schalterkontakten 12 und 13 ist eine Löschkammer 15 zur Lichtbogenlöschung zugeordnet.The switch lock 7 is mechanically coupled to a movable contact hereinafter referred to as moving contact 12 which is electrically connected to the other coil end 2 B the coil 2 connected is. The moving contact 12 is a fixed contact 13 opposite, with a (first) switch connection 14 is electrically connected. Also this first switch connection 14 is out of the case 10 led out on the bottom side. The two switch contacts 12 and 13 is a quenching chamber 15 assigned to the arc extinguishing.

Das Schaltschloss 7 ist zudem mit dem Aktor 5 mechanisch gekoppelt. Dieser umfasst in nicht näher dargestellter Art und Weise eine Auslösespule, deren Spu lenenden über Kontaktanschlüsse 16, 17 aus dem Aktuatorgehäuse 18 herausgeführt sind.The switch lock 7 is also with the actor 5 mechanically coupled. This includes in a manner not shown a trip coil whose Spu lenenden via contact terminals 16 . 17 from the actuator housing 18 led out.

Beim betriebsbedingten Einsatz des Schutzschalters 1 sind dessen Schalteranschlüsse 10, 14 in einen Stromkreis oder Strompfad mit einer zu schützenden Leitung oder Last, d. h. einem Gerät oder einem Verbraucher eingesetzt. Der nachfolgend auch als Spulenstrom bezeichnete Laststrom (I_L) fließt dabei über die Spule 2 und die im eingeschalteten Zustand des Schutzschalters 1 geschlossenen Kontakte 12, 13. In Folge des von der Spule 2 erzeugten Magnetfeldes (B) wird in dem Sensor 3 nach dem Hall-Effekt eine Spannung, die sogenannte Hall-Spannung (U_H) induziert, die dem Magnetfeld (B) proportional ist. Das Magnetfeld (B) ist gemäß dem Gesetzt der Selbstinduktion wiederum proportional zum über die Spule 2 fließenden Strom (I_L). Aus der Hall-Spannung (U_H) kann somit unmittelbar auf den aktuellen Last- bzw. Spulenstrom (I_L) geschlossen werden. Der Sensor 3, der den aktuellen Spulenstrom (I_L) indirekt über das von der Spule 2 erzeugte Magnetfeld (B) erfasst, stellt ein entsprechendes Sensorsignal S_I zur Verfügung, das der Steuereinrichtung 4 über eine Signalleitung 19 zur Signalauswertung zugeführt wird.For operational use of the circuit breaker 1 are its switch terminals 10 . 14 in a circuit or current path with a line or load to be protected, ie a device or a consumer used. The load current (I _L ), also referred to below as the coil current, flows through the coil 2 and in the switched-on state of the circuit breaker 1 closed contacts 12 . 13 , As a result of the coil 2 generated magnetic field (B) is in the sensor 3 after the Hall effect, a voltage, the so-called Hall voltage (U _H ) induced, which is proportional to the magnetic field (B). The magnetic field (B) is in turn proportional to the coil via the law of self-induction 2 flowing current (I _L ). From the Hall voltage (U _H ) can thus be closed directly to the current load or coil current (I _L ). The sensor 3 , which indirectly feeds the current coil current (I _L ) from that of the coil 2 detected magnetic field (B), provides a corresponding sensor signal S _I available to the control device 4 via a signal line 19 is supplied for signal evaluation.

Die Steuereinrichtung 4 umfasst einen Mikroprozessor 20, der auf einen programmierbaren Speicher 21, beispielsweise einen EPROM oder EEPROM zugreift. In diesem sind eine einzelne Auslösekennlinie K oder eine Anzahl von derartigen Kennlinien K unterschiedlicher Kennliniencharakteristik hinterlegt. Der Mikroprozessor 20 der Steuereinrichtung 4 vergleicht das den aktuellen Strom oder Laststrom repräsentierende Sensorsignal S_I mit den von der ausgewählten Kennlinie K repräsentierten Auslösewerten. Wird die Kennlinie K bzw. der entsprechende Auslösewert überschritten, so erzeugt die Steuereinrichtung 4 ein Steuersignal S_A, das den Aktuator 5 auslöst. Hierzu ist die Steuereinrichtung 4 ausgangsseitig über eine Signalleitung 22 mit dem Aktuator 5 verbunden.The control device 4 includes a microprocessor 20 that is on a programmable memory 21 , For example, an EPROM or EEPROM accesses. In this a single tripping characteristic K or a number of such characteristics K different characteristic curves are deposited. The microprocessor 20 the control device 4 compares the sensor signal S _I representing the current or load current with the tripping values represented by the selected characteristic K. If the characteristic curve K or the corresponding triggering value is exceeded, then the control device generates 4 a control signal S _A , which is the actuator 5 triggers. For this purpose, the control device 4 exit of on the side via a signal line 22 with the actuator 5 connected.

Mittels des Steuersignals S_A wird der Aktuator 5, d. h. dessen Auslöse- oder Relaisspule mit der Folge aktiviert, dass das hiermit gekoppelte Schaltschloss 7 entklinkt und demzufolge die Kontakte 12, 13 geöffnet werden, indem der Bewegkontakt 12 praktisch schlagartig vom Festkontakt 13 abgehoben wird. Ein gegebenenfalls entstehender Lichtbogen wird in der Löschkammer 15 gelöscht.By means of the control signal S _A is the actuator 5 , ie its tripping or relay coil with the consequence activated, that hereby coupled switch lock 7 unlatched and consequently the contacts 12 . 13 be opened by the moving contact 12 virtually instantaneous from the fixed contact 13 is lifted. An optionally occurring arc is in the quenching chamber 15 deleted.

Der mechanische Schutzschalter 1 umfasst somit eine galvanisch getrennte Stromerfassung mittels des magnetfeldsensitiven Sensors 3 sowie eine elektronische Signalauswertung und Auslösesteuerung, d. h. der ansonsten mechanische Schutzschalter 1 wird unter Berücksichtigung des mittels des magneffeldsensitiven Sensors 3 erfassten aktuellen Stromflusses oder Stromwertes elektrisch oder elektronisch ausgelöst.The mechanical circuit breaker 1 thus comprises a galvanically isolated current detection by means of the magnetic field-sensitive sensor 3 as well as an electronic signal evaluation and tripping control, ie the otherwise mechanical circuit breaker 1 is taking into account the means of the magneffeldsensitiven sensor 3 recorded current current flow or current value electrically or electronically triggered.

2 zeigt eine Anzahl N (mit N = 1, 2, 3, ....n) mechanischen Schutzschaltern 1 gemäß 1, die hier lediglich als Funktionsblöcke schematisch dargestellt sind. Die Sensoren 3 der Schutzschalter N₁ bis N_n sind anschlussseitig über die jeweilige Verbindungsleitung 19 mit einem nachfolgend als Datenbus 23 bezeichneten Bussystem verbunden bzw. an diesen geführt. Ebenso sind die Aktoren 5 der einzelnen mechanischen Schutzschalter N_1...m über deren jeweilige Signalleitung 22 an den Datenbus 23 angeschlossen. Eine allen mechanischen Schutzschaltern N_m gemeinsame Steuereinrichtung 4 kommuniziert über den Datenbus 23 mit den einzelnen mechanischen Schutzschaltern N_1...m. Hierzu ist die Steuereinrichtung 4 eingangs- und ausgangsseitig über Datenleitungen 24 bzw. 25 mit dem Datenbus 23 verbunden. 2 shows a number N (with N = 1, 2, 3, .... n) mechanical circuit breakers 1 according to 1 , which are shown here only schematically as function blocks. The sensors 3 the circuit breaker N ₁ to N _n are the connection side via the respective connecting line 19 followed by a data bus 23 designated bus system connected or guided to this. Likewise, the actuators 5 the individual mechanical circuit breaker N _{1 ... m} via their respective signal line 22 to the data bus 23 connected. An all mechanical circuit breakers N _m common control device 4 communicates via the data bus 23 with the individual mechanical circuit breakers N _{1 ... m} . For this purpose, the control device 4 Input and output side via data lines 24 respectively. 25 with the data bus 23 connected.

Der Datenaustausch sowohl hinsichtlich der stromrelevanten Sensorsignale S_I der einzelnen Schutzschalter N_m als auch der auslöserelevanten Steuersignale S_A zur bedarfsweisen Auslösung einzelner Schutzschalter N_1..n erfolgt somit über den Datenbus 23, wobei auch für eine Mehrzahl von Schutzschaltern N lediglich eine Steuereinrichtung 4 erforderlich ist. Je größer die Anzahl N der angeschlossenen Schutzschalter 1 bei nur einer einzelnen, alle Schutzschalter N_n überwachenden Steuereinrichtung 4 ist, desto kostengünstiger ist das gesamte Stromverteilungssystem.The data exchange both with respect to the current-relevant sensor signals S _{I of} the individual circuit breaker N _m and the trigger-relevant control signals S _A for the required triggering of individual circuit breakers N _1..n thus takes place via the data bus 23 , wherein also for a plurality of circuit breakers N only a control device 4 is required. The greater the number N of connected circuit breakers 1 with only a single, all circuit breakers N _n monitoring control device 4 is, the more cost effective is the entire power distribution system.

In dem Speicher 21 der Steuereinrichtung 4 können schalterspezifisch die Kennlinien einer entsprechenden Anzahl von Schutzschaltern N_n abgelegt sein. Somit können die Kennlinien K der einzelnen, mittels der Steuereinrichtung 4 gemeinsamen überwachten Schutzschalter N_m individuell und hinsichtlich der jeweiligen Verlaufscharakteristik unterschiedlich sein. Auch kann bei Inbetriebnahme eines solches Systems – ebenso wie bei einem einzelnen Schutzschalter 1 – ein last-, gerate- oder verbraucherspezifisches Einlernen einer bestimmten, charakteristischen Kennlinie K erfolgen.In the store 21 the control device 4 the characteristics of a corresponding number of circuit breakers N _n can be stored switch-specific. Thus, the characteristics K of the individual, by means of the control device 4 common monitored circuit breaker N _m individually and be different in terms of the respective characteristic curve. Also, when commissioning such a system - as well as with a single circuit breaker 1 - A load, device or consumer-specific teaching a certain characteristic curve K done.

11: Schutzschalterbreaker
22: SpuleKitchen sink
2a, b2a, b: Spulenendecoil end
33: Sensorsensor
44: Steuereinrichtungcontrol device
55: Aktor/AktuatorActuator / actuator
66: Sensorgehäuse/HohlzylinderSensor housing / hollow cylinder
77: Schaltschlossswitch lock
88th: Schalt-/BetätigungshebelSwitching / actuating lever
99: Magnetankerarmature
1010: (zweiter) Schalteranschluss(Second) switch connection
1111: Schaltergehäuseswitch housing
1212: Bewegkontaktmoving contact
1313: Festkontaktfixed contact
1414: (erster) Schalteranschluss(First) switch connection
1515: Löschkammerextinguishing chamber
16, 1716 17: KontaktanschlussContact Termination
1818: Aktuatorgehäuseactuator housing
1919: Signalleitungsignal line
2020: Mikroprozessormicroprocessor
2121: SpeicherStorage
2222: Signalleitungsignal line
2323: Datenbusbus
24, 2524 25: Datenleitungdata line
S_I S _I: Sensorsignalsensor signal
S_A S _A: Steuersignalcontrol signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 1788155 A [0005]
US 4963847 [0005]

Claims

Circuit breaker ( 1 ) with a fixed contact ( 13 ) connected to a first switch terminal ( 14 ) and with a mobile contact ( 12 ), which via a switching mechanism ( 7 ) with a magnet armature ( 9 ) mechanically coupled and with a magnet armature ( 9 ) actuating coil ( 2 ) is electrically connected to a second switch terminal ( 10 ), characterized in that - for detecting the coil current (I _L ) a magnetic field-sensitive sensor ( 3 ) is provided which generates a sensor signal (S _I ) representing the coil current (I _L ), and - that one with the sensor ( 3 ) associated control device ( 4 ) is adapted to compare the sensor signal (S _I ) with a stored tripping characteristic (K) and, when exceeded, a control signal (S _A ) for tripping operation of the switching mechanism ( 7 ) to create.

Circuit breaker ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sensor ( 3 ) is designed as a Hall sensor whose sensor signal (S _I ) the time course of the coil over ( 2 ) flowing current (I _L ).

Circuit breaker ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the input side with the sensor ( 3 ) ( 4 ) on the output side with one with the switching mechanism ( 7 ) coupled actuator ( 5 ) connected is.

Circuit breaker ( 1 ) according to claim 3, characterized by an electromagnetic actuator ( 5 ) connected to the control device ( 4 ) electrically connected and with the switching mechanism ( 7 ) is mechanically coupled.

Circuit breaker ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the tripping operation of the switching mechanism ( 7 ) an actuator suitable as a trip coil for remote triggering ( 5 ) is provided.

Circuit breaker ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device ( 4 ) a programmable memory ( 21 ) for depositing the tripping characteristic (K) or a number of different tripping characteristics (K).

Circuit breaker ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the control device ( 4 ) a microcontroller or processor ( 20 ) accessed by accessing the memory ( 21 ) which compares the coil current (I _L ) characterizing sensor signal (S _I ) with the tripping characteristic (K) and optionally generates the control signal (S _A ).

Circuit breaker ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control device ( 4 ) for connecting a number of sensors ( 3 ) and / or a number of actuators ( 5 ) is set up.

Control device ( 4 ), which is suitable and arranged, a number of circuit breakers ( 1 ) according to any one of claims 1 to 8 and to control.

Control device ( 4 ) according to claim 9, characterized by its suitability and / or design for connection to a data bus ( 23 ), via which the sensor signals (S _I ) and the control signals (S _A ) of the circuit breaker ( 1 ) are guided.