DE2536441A1

DE2536441A1 - Multipole automatic switch with increased switching capacity - has extra switching elements added to side

Info

Publication number: DE2536441A1
Application number: DE19752536441
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl Ing Doerries
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-08-16
Filing date: 1975-08-16
Publication date: 1977-02-24
Also published as: DE2536441B2; DE2536441C3

Abstract

The multipole automatic switch has overcurrent release or its means and increased switching capacity. Only two (1, 3) of the three (1-3) or four protected poles are reinforced by connecting them in series with additional switching elements (4, 5) having appropriate arcing voltages. An unprotected pole, provided as additional switching element, has a hammer armature. The additional element may also be a relay whose contacts and excitation winding are connected in series with the pole being reinforced. The additional element is attached to the side of the switch housing.

Description

"Mehrpoliger Selbstschalter mit Reihenschaltungsmaßnahmen zur Erhöhung des Schaltvermögens" Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Selbstschalter mit tiberstromauslösung oder auch zusätzlicher Fehlerstromauslösung und Reihenschaltungsmaßnahmen zur Erhöhung des Schaltvermögens."Multipole circuit breaker with series connection measures to increase the switching capacity "The invention relates to a multi-pole circuit breaker with overcurrent tripping or additional residual current tripping and series connection measures to increase the switching capacity.

Es ist bekannt, ein am Einbauort eines Selbstschalters erforderliches hohes Schaltvermögen durch Reihenschaltung von Selbstschaltern niedrigeren Schaltvermögens zu erreichen. Eine derartige Kaskade ist oft billiger als ein einzelner Schalter größeren Schaltvermögens, der in geringeren Stückzahlen gefertigt wird. Die Kaskadenschaltung bringt insbesondere bei Selbst schaltern mit mittlerer Strombegrenzung einen erheblichen Gewinn an Schaltvermögen, weil die Reihenschaltung gleichartiger Pole die Anstiegssteilheit und den Endwert der strombegrenzenden Lichtbogenspannung in jeder Strombahn verdoppelt, wodurch Durchlaßstrom und Lichtbogenzeit und somit auch die Beanspruchungsgrößen für den Selbstschalter reduziert werden. Aufwand und Platzbedarf der Kaskadenschaltung sind jedoch noch unnötig hoch.It is known that a circuit breaker is required at the installation site high switching capacity through series connection of circuit breakers with lower switching capacity to reach. Such a cascade is often cheaper than a single switch greater switching capacity, which is manufactured in smaller quantities. The cascade connection brings a significant, especially with self switches with medium current limitation Gain in switching capacity, because the series connection of poles of the same type increases the rate of rise and doubles the final value of the current-limiting arc voltage in each current path, whereby forward current and arc time and thus also the stress levels for the automatic switch can be reduced. The effort and space required for the cascade connection however, are still unnecessarily high.

Z. B. ist es nicht unbedingt erforderlich, daß zwei Satz Überstromauslöser in Reihe liegen. Anstelle der Reihenschaltung von zwei kompletten Geräten stellt man daher Reihenschaltungen aus Baugruppen des Gerätes zu einer neuen Einheit mit höherem Schaltvermögen zusammen. Es ist beispielsweise ein zweipoliger Leitungsschutzschalter mit einem ungeschützten Pol bekannt, dessen Schaltschloß vom geschützten Pol ausgelöst wird. Beide profilgleich nebeneinander angeordneten Pole (R und Mp) liegen in der Strombahn in Reihe.For example, it is not absolutely necessary that two sets of overcurrent releases lie in series. Instead of connecting two complete devices in series one therefore series connections from assemblies of the device to a new unit with higher switching capacity together. For example, it is a two-pole miniature circuit breaker known with an unprotected pole, whose switch mechanism triggered by the protected pole will. Both poles (R and Mp), which are arranged side by side with the same profile, are in the Current path in series.

Sie haben beide die gleichen Lichtbogenlöscheinrichtungen.They both have the same arc extinguishing equipment.

Bekannt ist auch ein einpoliger Leitungsschutzschalter mit einem relaisartig gesteuerten Schalter und dessen Erregerwicklung in Reihe, wobei der relaisartig gesteuerte Schalter aus einem normalen, seiner Schaltmechanik und seiner Auslöseelemente entblößten Pol mit Schlaganker besteht.A single-pole circuit breaker with a relay type is also known controlled switch and its excitation winding in series, the relay-like controlled switch from a normal, its switching mechanism and its triggering elements bare pole with drop anchor.

Dieser relaisartig gesteuerte Schalter ist profilgleich neben dem geschützten Pol angeordnet.This relay-like controlled switch has the same profile as the protected pole arranged.

Die Verstärkung der Pole eines drei- oder vierpoligen Selbstschalters in der vorstehend angegebenen Weise wäre verhältnismäßig umständlich, denn dabei ergäbe sich die Notwendigkeit, die nebeneinanderliegenden geschützten Pole durch Zwischenfügen von zur Verstärkung dienenden Elementen voneinander zu distanzieren. Dadurch wurde die Anordnung von Einschalt- und Auslösekupplungen der geschützten Pole wesentlich erschwert. Relaisartige Schalter könnte man zwar grundsätzlich seitlich neben der mehrpoligen Einheit anfügen, jedoch würde dies die erforderliche Reihenschaltung der Relaisspulen mit den geschützten Polen komplizieren.The amplification of the poles of a three- or four-pole circuit breaker in the manner indicated above would be relatively cumbersome because doing so there would be a need to pass through the adjacent protected poles To distance the intermediate joining of elements used for reinforcement from one another. This made the arrangement of the closing and release clutches of the protected Pole made much more difficult. Relay-like switches could basically be on the side add next to the multipole unit, however this would make the required series connection complicate the relay coils with the protected poles.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen mehrpoligen Selbstschalter so auszubilden, daß eine ausreichende Steigerung des Schaltvermögens ohne unnötige Raumvergrößerung und ohne Beeinträchtigung der Einschalt- und Auslösekupplung erreicht wird. Erfindungsgemäß sind nur zwei der drei oder vier geschützten Pole durch Reihenschaltung mit je einem zusätzlichen Schaltelement mit zugehöriger Lichtbogenspannung in ihrem Schaltvermögen verstärkt. Als zusätzliches Schaltelement kann je ein ungeschützter Pol, vorzugsweise mit Schlaganker, vorgesehen sein. Als zusätzliches Schaltelement kann aber auch je ein relaisartig gesteuerter Schalter mit Schlaganker verwendet werden, dessen Kontakte und Erregerwicklung mit den zu verstärkenden geschützten Polen in Reihe geschaltet sind. Die zusätzlichen Schaltelemente sind profilgleich an das Schaltergehäuse seitlich angefügt.It is the object of the invention to provide a multipole circuit breaker designed so that a sufficient increase in the switching capacity without unnecessary Enlargement of space and achieved without impairing the switch-on and release clutch will. According to the invention, only two of the three or four protected poles are connected in series each with an additional switching element with associated arc voltage in their Switching capacity reinforced. An unprotected Pole, preferably with a drop armature, be provided. As an additional switching element however, a switch controlled in the manner of a relay with a strike armature can also be used be, its contacts and excitation winding with the to be reinforced protected Poles are connected in series. The additional switching elements have the same profile attached to the side of the switch housing.

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on several exemplary embodiments with the aid of the drawing explained in more detail.

In Fig. 1 und 2 ist je ein dreipoliger Selbstschalter im Prinzip dargestellt, bei dem seitlich zwei relaisartig gesteuerte Schalter, bzw. zwei ungeschützte Pole angefügt sind.In Fig. 1 and 2 a three-pole circuit breaker is shown in principle, at the side two relay-like controlled switches or two unprotected poles are attached.

Fig. 3 zeigt die Prinzipdarstellung eines vierpoligen Selbstschalters mit zwei beiderseits am Schaltergehäuse angesetzten relaisartig gesteuerten Schaltern.Fig. 3 shows the basic diagram of a four-pole circuit breaker with two relay-like controlled switches attached to both sides of the switch housing.

Der in Fig. 1 dargestellte dreipolige Selbstschalter enthält drei geschützte Pole 1, 2 und 3 für die Phasen R, S und T, die in bekannter Weise miteinander gekoppelt sind.The three-pole circuit breaker shown in Fig. 1 contains three Protected poles 1, 2 and 3 for the phases R, S and T, which are connected to each other in a known manner are coupled.

Der Strompfad für den Pol 1 führt über einen relaisartig gesteuerten Schalter 4, d. h. eine Relaisspule 4a in Reihe mit dem von ihr gesteuerten Kontakt 4b liegt in Reihe mit den Auslöseelementen und den Kontakten des Poles 1. In gleicher Weise ist mit den Auslöseelementen des Poles 3 eine Relais spule 5a und deren durch sie gesteuerter Kontakt 5b eines Schalters 5 in Reihe geschaltet. Die beiden relaisartig gesteuerten Schalter 4 und 5 sind an die Außenseiten des mehrpoligen Schalters angefügt und haben die gleichen Konturen wie der mehrpolige Schalter, so daß sie zusammen mit diesem eine Einheit bilden.The current path for pole 1 is relay-like controlled Switch 4, d. H. a relay coil 4a in series with the contact it controls 4b is in series with the tripping elements and the contacts of pole 1. In the same Way is with the trigger elements of the pole 3, a relay coil 5a and their through they controlled contact 5b of a switch 5 connected in series. The two relay-like Controlled switches 4 and 5 are attached to the outsides of the multi-pole switch and have the same contours as the multipole switch, so they go together form a unit with this.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ebenfalls ein aus den geschützten Polen 1, 2 und 3 bestehender dreipoliger Selbstschalter vorgesehen, bei dem an beiden Außenseiten ungeschützte Pole 6 und 7 angefügt sind. Die Kontakte 6a und 7a der ungeschützten Pole 6 und 7 liegen mit den Auslöseelementen und den Kontakten la bzw. 3a der geschützten Pole 1 bzw. 3 in Reihe. Die Auslösung der gontakte 6a und 7a erfolgt über eine mit den Auslöseelementen der geschützten Pole verbundenen Kupplung.In the embodiment of FIG. 2 is also one of the protected poles 1, 2 and 3 of existing three-pole circuit breakers provided, with unprotected poles 6 and 7 attached to both outer sides. The contacts 6a and 7a of the unprotected poles 6 and 7 are with the release elements and the Contacts la and 3a of the protected poles 1 and 3 in series. Triggering the gontakte 6a and 7a takes place via one connected to the release elements of the protected poles Coupling.

Der vierpolige Selbstschalter nach Fig. 3 enthält drei geschützte Pole 1, 2 und 3 sowie einen ungeschützten Pol 8.The four-pole circuit breaker according to Fig. 3 contains three protected Poles 1, 2 and 3 as well as an unprotected pole 8.

Auf der einen Seite des Gehäuses ist neben dem geschützten Pol 1 ein relaisartig gesteuerter Schalter 4 angeordnet.On one side of the housing next to the protected pole 1 is a Relay-like controlled switch 4 is arranged.

Ein weiterer relaisartig gesteuerter Schalter 5 ist auf der anderen Seite des Gehäuses neben dem ungeschützten Pol 8 vorgesehen. Der relaisartig gesteuerte Schalter 4 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit dem geschützten Pol 1 verbunden. Zum relaisartig gesteuerten Schalter 5 ist von dem geschützten Pol 5 durch den ungeschützten Pol 8 hindurch eine Verbindung geführt. Die Durchführung der Leitungen durch den ungeschützten Pol 8 bereitet keine Schwierigkeiten, da in dem ungeschützten Pol wegen Fehlens der Auslöseorgane ohnehin genug Platz vorhanden ist.Another switch 5 controlled like a relay is on the other Side of the housing provided next to the unprotected pole 8. The relay-like controlled Switch 4 is as in the embodiment of FIG. 1 with the protected pole 1 connected. The relay-like controlled switch 5 is from the protected pole 5 through the unprotected pole 8 through a connection. The implementation the Lines through the unprotected pole 8 does not cause any problems, as in the unprotected pole because of the lack of triggering devices there is enough space anyway is.

Obwohl bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur zwei der geschützten Pole verstärkt werden, wird dennoch eine ausreichende Steigerung des Schaltvermögens erreicht. Die Verstärkung von nur zwei der geschützten Pole hat den Vorteil, daß die dazu benötigten Elemente zu beiden Seiten des sonst im wesentlichen unveränderten drei- oder vierpoligen Schaltgerätes angefügt werden könne. Daß nicht alle geschützten Pole durch Reihenschaltungsmaßnahmen verstärkt werden müssen, um das Schaltvermögen einer mehrpoligen Einheit hinreichend zu erhöhen, ergibt sich aus den folgenden Uberlegungen. Dabei wird angenommen, daß die verstärkten Pole mit 2 U3 eine doppelt so hohe Lichtbogenspannung erreichen wie die übrigen Pole.Although in the arrangement according to the invention only two of the protected Poles are reinforced, there will still be a sufficient increase in the switching capacity achieved. Reinforcing only two of the protected poles has the advantage that the elements required for this on both sides of the otherwise essentially unchanged three- or four-pole switching device can be added. That not all protected Poles must be reinforced by series connection measures in order to achieve the switching capacity A multipole unit can be increased sufficiently from the following Considerations. It is assumed that the reinforced poles with 2 U3 one double achieve as high an arc voltage as the other poles.

Es sei bei den Ausführungen nach Fig. a und Fig. 2 das Kurzschlußverhalten untersucht. Tritt ein 2phasiger Eurzschluß in der Weise auf, daß ein verstärkter und ein unverstärkter Pol in der Kurzschlußbahn in Reihe liegen, so wird unter der Voraussetzung, daß die gesamte Lichtbogenspan nung mit 3 U3 den Scheitelwert der verketteten Spannung UN erreicht, eine wesentlich bessere Strombegrenzung erzielt als mit der gesamten Lichtbogenspannung 2 U3 zweier unverstärkter Pole.Let it be the short-circuit behavior in the embodiments according to FIG. A and FIG examined. If a 2-phase connection occurs in such a way that a reinforced and an unamplified pole are in series in the short-circuit path, then the Prerequisite that the total arc voltage with 3 U3 the peak value of line-to-line voltage UN achieved, a significantly better current limitation is achieved than with the total arc voltage 2 U3 of two unreinforced poles.

Ist bei einem 3phasigen Kurzschluß der unverstärkte Pol zufällig der erstlöschende Pol, so ist seine Strombelastung wegen der entsprechend kurzen Lichtbogenzeit nur relativ gering und für das Schaltvermögen des Gerätes nicht kritisch. Die verstärkten Pole in den anderen beiden Phasen unterstützten die Strombegrenzung des erstlöschenden Poles, da dessen Strom der geometrischen Summe der beiden anderen Ströme gleicht. (Kirchhoffsches Gesetz) Der Fall, daß der unverstärkte Pol einer der beiden letztlöschenden Pole ist, läßt sich mit dem 2phasigen Kurzschluß vergleichen.In the case of a 3-phase short circuit, the unreinforced pole happens to be the first extinguishing pole, its current load is due to the correspondingly short arc time only relatively low and not for the switching capacity of the device critical. The reinforced poles in the other two phases helped limit the current of the first extinguishing pole, since its current is the geometric sum of the other two Currents equals. (Kirchhoff's law) The case that the unreinforced pole is a of the two last canceling poles can be compared with the 2-phase short circuit.

Im Falle des 1phasigen Kurzschlusses über den unverstärkten Pol gegen Mp ist das Schaltvermögen allerdings geringer als bei Iphasigen Kurzschlüssen über einen der beiden verstärkten Pole oder bei 2- oder 3phasigen Kurz schlüssen.In the case of a 1-phase short circuit across the unreinforced pole to Mp, however, the switching capacity is lower than with I-phase short circuits over one of the two reinforced poles or for 2- or 3-phase short circuits.

Für die Praxis ist dies jedoch noch ausreichend, wenn es sich um Selbstschalter handelt, die zur Absicherung von Verbraucherstromkreisen dienen, z. B. Leitungsschutzschalter für Hausinstallationen und ähnliche Zwecke. In diesen Fällen kann bei den üblichen Größen des Netztransformators immer angenommen werden, daß der Anteil der Leitungswiderstände an der Kurzschlußimpedanz des Einbauortes wesentlich größer ist als der der Transformatorimpedanz, , woraus bekanntlich folgt, daß der prospektive Iphasige Eurzschlußstrom am Einbauort nur etwa halb so groß ist wie der 3phasige. Im Fall des dreipoligen Selbstschalters befriedigt die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei der drei geschützten Pole immer dann, wenn es nur auf die Erhöhung des Schaltvermögens für die netzbedingt höheren 2- und 3phasigen gurzschlußströme ankommt.In practice, however, this is still sufficient when it comes to automatic switches acts that serve to protect consumer circuits, z. B. Circuit breaker for house installations and similar purposes. In these cases, the usual Sizes of the mains transformer are always assumed to be the proportion of line resistances at the short-circuit impedance of the installation location is significantly greater than that of the transformer impedance, , from which it follows, as is well known, that the prospective I-phase Eurzschlussstrom at the installation site is only about half the size of the 3-phase one. In the case of the three-pole circuit breaker the reinforcement according to the invention of two of the three protected poles always satisfies then, if it is only due to the increase in the switching capacity for the network-related higher 2- and 3-phase short-circuit currents.

Im Falle des vierpoligen Selbstschalters nach Fig. 3 liegen bei 2- und 3phasigen Kurzschlüssen analoge Verhältnisse wie bei dem dreipoligen Selbstschalter vor. Bei einem 1phasigen Kurzschluß gegen Mp über den unverstärkten Pol ist das Schaltvermögen im Gegensatz zunFall des dreipoligen Selbstschalters zumindest nicht geringer als bei 2- und 3phasigen Kurz schlüssen, weil mit der Lichtbogenspannung des im Mp-LeitVr liegenden ungeschützten Poles zusammen 2 UB zur Strombegrenzung gegenüber der treibenden Phasenspannung zur VerfUgung stehen. Bei einem vierpoligen Selbstschalter führt also die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei geschützten Polen zu einem für alle Kurzschlußfälle gleichwertigen Ergebnis.In the case of the four-pole circuit breaker according to Fig. 3, 2- and 3-phase short circuits analogous to the three-pole circuit breaker before. In the case of a 1-phase short circuit to Mp via the unreinforced pole, this is Switching capacity in contrast to the case of the three-pole circuit breaker, at least not less than with 2- and 3-phase short circuits, because with the arc voltage of the in Mp-LeitVr lying unprotected poles together 2 UB to limit the current compared to the driving Phase voltage are available. With a four-pole circuit breaker it leads So the inventive reinforcement of two protected poles to one for all Short-circuit cases equivalent result.

Die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei geschützten Polen eines vierpoligen Selbstschalters ist besonders vorteilhaft für Selbstschalter mit Oberstrom- und Fehlerstromauslösung (FI/LS-Schalter) anzuwenden. Die zweipolige Ausführung eines strombegrenzenden FI/LS-Schalters hat ein höheres Schaltvermögen als die mit gleichen Bauelementen ergänzte vierpolige Ausführung, wenn der im Mp-Leiter liegende ungeschützte Pol die gleiche Lichtbogenspannung erzeugt wie die geschützten Pole. Die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei der drei geschützten Pole ermöglicht es, das Schaltvermögen der vierpoligen Ausführung mit einfachen Mitteln auf das der zweipoligen Ausführung anzuheben und damit ein Baukastensystem höheren Nennschaltvermögens zu schaffen.The inventive reinforcement of two protected poles one four-pole circuit breaker is particularly advantageous for circuit breakers with overcurrent and residual current tripping (FI / LS switch) to be used. The two-pole version of a current-limiting FI / LS switch has a higher switching capacity than that with 4-pole version added to the same components, if the one in the MP conductor unprotected pole generates the same arc voltage as the protected pole. The reinforcement according to the invention of two of the three protected poles makes it possible the switching capacity of the four-pole version to that of the two-pole design and thus a modular system with higher nominal switching capacity to accomplish.

7 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 3 Fig.7 pages description 4 claims 1 sheet of drawing with 3 fig.

Claims

Patent claims:

Oil multi-pole circuit breaker with overcurrent release or an additional one Residual current tripping and series connection measures to increase the switching capacity, characterized in that only two (1, 3) of the three (1, 2, 3) or four (1, 2, 3, 8) protected poles through series connection with one additional switching element each (4, 5 or 6, 7) with the associated arc voltage increased in their switching capacity are.

2. Multipole circuit breaker according to claim 1, characterized in that that an unprotected pole (6, 7), preferably as an additional switching element with drop anchor, is provided.

3. Multipole circuit breaker according to claim 1, characterized in that that a relay-like controlled switch (4, 5) is used as an additional switching element with drop anchor is provided, its contacts (4b, 5b) and excitation winding (4a, 5a) are connected in series with the protected poles (1, 3) to be reinforced.

4. Multipole circuit breaker according to claim 1 + 2 or 1 + 3, characterized characterized in that the additional switching elements (4, 5 or 6, 7) have the same profile are attached to the side of the switch housing.

L e r s e i t e