DE2751451A1 - ELECTRIC SWITCHING DEVICE - Google Patents
ELECTRIC SWITCHING DEVICEInfo
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Description
DfiOWi·1, ROVtni & CIE · AKTIRNGESKLLSCHAFT j )j . 7 ->DfiOWi 1 , ROVtni & CIE AKTIRNGESKLSCHAFT j) j. 7 ->
MΛN N H LI f■/, tiROWN ÜOVLH!MΛN N H LI f ■ /, tiROWN ÜOVLH!
Mp,Nr. 641/77 Mannheim, 15. Nov. 1977Mp, no. 641/77 Mannheim, Nov. 15, 1977
ZFE/P4-Ft/HrZFE / P4-Ft / Mr.
"Elektrisches Schaltgerät""Electrical switchgear"
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter mit einem elektromagnetischen Auslöser, der bei Auftreten eines Kurzschluß- und/oder Überstromes auf ein Schaltschloß zur Öffnung eines beweglichen Kontaktstückes einwirkt.The invention relates to an electrical switching device, in particular a miniature circuit breaker with an electromagnetic release, which in the event of a short-circuit and / or Overcurrent acts on a switch lock for opening a movable contact piece.
Bei der Entwicklung von elektrischen Leitungsschutzschaltern ist man bestrebt, die Schaltleistungen immer weiter zu erhöhen, j Die Tendenz geht dahin, die Leistungserhöhung durch strombe- ^renzende Einrichtungen innerhalb des Leitungsschutzschalters zu erzielen.In the development of electrical circuit breakers, efforts are made to keep increasing the switching capacities, j There is a tendency to increase the output through electricity ^ to achieve marginal facilities within the circuit breaker.
: Er. ist eine Einrichtung zur Begrenzung von Strömen bekanntge-: He. a device for limiting currents is known-
! worden (DT-OS 2 439 066), bei der vor die j! been (DT-OS 2 439 066), in which before the j
■ Kontaktstelle strombegrenzende Widerstände geschaltet sind. ; Derartige strombegrenzende Widerstände können z.B. PTC-Wider- ! stände sein, welche nach Überschreitung einer bestimmten Temperatur (Schv/ollentemperatur) als Folge des durchfließenden■ Contact point current-limiting resistors are connected. ; Such current-limiting resistors can e.g. PTC resistors ! levels, which after exceeding a certain temperature (threshold temperature) as a result of the flowing through
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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Stromes eine sehr schnelle und steile V/iderstandserhöhung
erfahren. Mit einer derartigen Einrichtung läßt sich zv/ar eine
Kurzschlußabschaltung in günstiger Weise beeinflussen; eine I gleichzeitige Auslösung aufgrund eines Überstromes kann hier !
nur dadurch geschehen, daß ein in den Stromkreis eingeschaltetes Bimetall auf den Schaltmechanismus des betreffenden Leitungs- j
Schutzschalters einwirkt.Stromes a very rapid and steep increase in resistance
Experienced. With such a device can zv / ar one
Influence short-circuit shutdown in a favorable manner; I simultaneous tripping due to an overcurrent can here ! only happen when a bimetal switched into the circuit acts on the switching mechanism of the relevant line j protection switch.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät i der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Kurz-The object of the invention is to create an electrical switching device i of the type mentioned, in which a short
,. .mit Strombegrenzung *,. .with current limitation *
Schluß- und Uberstromauslösung/mit einfacheren Mitteln bev/erk- ;Final and overcurrent release / bev / Erk- with simpler means;
stelligt wird.is made.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
parallel zur Spule des elektromagnetischen Auslösers ein
Thermobimetall geschaltet ist, dessen eines Ende ortsfest
gelagert ist und an dessen anderem Ende eine Kontaktstelle
vorgesehen ist.This object is achieved according to the invention in that
parallel to the coil of the electromagnetic release
Thermobimetal is switched, one end of which is stationary
is stored and at the other end of a contact point
is provided.
Es gibt zwar eine Reihe von parallel zur Spule geschalteten, ■ auf Temperaturerhöhung ansprechende Bauelemente. !It is true that there are a number of ■ components that respond to temperature increases. !
Beispielsweise ist in der DAS 1 563 837 eine Schaltungsan- j
Ordnung beschrieben, bei der parallel zum magnetischen Auslöser ein PTC-Widerstand geschaltet ist. Hierbei teilt sich der
Strom in einen Teilstrom über die Spule und einen Teilstrom j über den PTC-Widerstand auf. Sobald der Strom den Schwellen- j
wert des Widerstandes überschritten bzw. die Temperatur eine
bestimmte Höhe erreicht hat, kommutiert der über den Widerstand ;For example, DAS 1 563 837 describes a circuit arrangement in which a PTC resistor is connected in parallel to the magnetic release. This divides the
Current in a partial current through the coil and a partial current j through the PTC resistor. As soon as the current exceeds the threshold j value of the resistance or the temperature a
has reached a certain height, the commutates via the resistance;
fließende Strom vollständig auf die Spule. Ein derartiger j PTC-Widerstand besitzt Jedoch eine geringe Stromführungsfähig- . keit; eine Strombegrenzung ist nicht zu erreichen. \ flowing current completely on the coil. Such a PTC resistor, however, has a low current-carrying capacity. speed; a current limit cannot be achieved. \
i In der DT-PS 440 392 ist ein Thermostat zur Abschaltung bei ! Ubertemperatur oder Überstrom beschrieben, bei dem parallel zu j einer Magnetspule eines Magnetauslösers ein auf Temperatur i i In the DT-PS 440 392 there is a thermostat for switching off! Excess temperature or overcurrent described, in which parallel to j a magnet coil of a magnetic release a temperature i
- 5 - j- 5 - j
/MVFM Γ 1 (C'/(...'WO KLI/ MVFM Γ 1 (C '/ (...' WO KLI
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ansprechendes Bauteil geschaltet ist. Sobald das auf Temperatur ansprechende Bauteil eine bestimmte Temperatur überschreitet, ändert sich der Widerstand sprunghaft, so daß der Eisenkern der Spule infolge der Verschiebung der Ampere-Windungszahlen zweier Spulen gegeneinander innerhalb der Spulen seine Lage verändert und einen Auslösehebel zur Öffnung eines Kontaktes betätigt.appealing component is switched. As soon as the temperature-sensitive component exceeds a certain temperature, the resistance changes abruptly, so that the iron core of the coil as a result of the shift in the number of ampere turns two coils against each other within the coils changed its position and a release lever to open a contact actuated.
Diese Schaltungsanordnung dient ebenfalls nicht zur Strombegrenzung; im übrigen ist der Thermostat nicht im Hauptstromkreis, sondern parallel zu den Netzleitern geschaltet.This circuit arrangement is also not used to limit the current; In addition, the thermostat is not connected in the main circuit, but in parallel with the mains conductors.
Gegenüber diesen bekannten Schaltungsanordnungen hat die erfindungsgemäße Ausführung den Vorteil, daß sie sowohl bei einem Überstrom als auch bei einem Kurzschlußstrom strombegrenzend wirkt. Man wird die Anordnung so dimensionieren, daß die Spule des magnetischen Auslösers einen erheblich höheren ohraschen Widerstand besitzt als das Thermobimetall. Im Normalzustand/der liauptstromteil über das Thermobimetall parallel zur Spule. Sobald ein überstrom oder auch ein Kurzschlußstrom aufj tritt, öffnet sich die Kontaktstelle am Thermobimetall, so daß der Strom in seiner Gesamtheit über die Spule geleitet wird. Auf diese Weise werden einerseits eine Auslöseverstärkung bei Überstrom und andererseits auch eine Strombegrenzung erzielt. Setzt man beispielsweise voraus, daß der ohmsche Spulenwiderstand etwa 10-^-und der Widerstand des Thermobimetalls in der Größenordnung bei 0,5.fliegen, so erhält man eine Strombegrenzung durch die Spule in der Größenordnung von ca. 20. Es ist also festzuhalten, daß der Bimetallstreifen nicht zur Entklinkung einer Verklinkungsstelle benötigt wird, sondern, daß die Entklinkung nur mittels der Auslösespule erfolgt. Dadurch erhält man eine verbesserte Auslösekonstanz, da Streuungen im Entklinkungsweg und der Entklinkungskraft, wie sie bei konventionellen Anordnungen auftreten, keinen Einfluß auf das Auslöseverhalten haben können. Desweiteren besteht die Möglichkeit, durch einfache Verstellung des Bimetalls die \ thermische Auslösung in weiten Bereichen zu ändern.Compared to these known circuit arrangements, the embodiment according to the invention has the advantage that it can be used in both current-limiting an overcurrent as well as a short-circuit current works. The arrangement will be dimensioned so that the coil of the magnetic release has a considerably higher one as the thermo-bimetal. In the normal state / the Main current part via the thermal bimetal parallel to the coil. As soon as an overcurrent or a short-circuit current aufj occurs, the contact point on the thermal bimetal opens, so that the current is conducted in its entirety over the coil. In this way, on the one hand, a triggering amplification in the event of an overcurrent and, on the other hand, a current limitation are achieved. Assuming, for example, that the ohmic coil resistance is about 10 - ^ - and the resistance of the thermal bimetal in the Flies of the order of magnitude of 0.5, a current limit is obtained through the coil on the order of about 20. It should be noted that the bimetallic strip is not used for Unlatching a latching point is required, but that the unlatching takes place only by means of the release coil. This results in an improved release constancy, as there are scatter in the unlatching path and the unlatching force, such as they occur in conventional arrangements cannot have any influence on the release behavior. Furthermore there is the possibility of changing the thermal release over a wide range by simply adjusting the bimetal.
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Es besteht nun die Möglichkeit, in Reihe zu dem TÖeTmobirtti|all in dessen Stromkreis einen temperaturabhängigen Widerstand einzuschalten. Wählt man hierzu einen NTC-Widertrtand, so ergibt sich durch Verkleinerung des Widerstandwertes im Bimetallzweig eine kleinere Zeitkonstante für die thermische Überstromaus- j lösung, während dann, wenn man einen sogenannten PTC-Widerstand j benutzt, sich eine größere Zeitkonstante ergibt. Beide Zeitkonstantenveränderungen sind in bestimmten Anwendungsfällen erwünscht.It is now possible to join the TÖeTmobirtti | all in series to switch on a temperature-dependent resistor in its circuit. If you choose an NTC resistance for this, the result is By reducing the resistance value in the bimetal branch, a smaller time constant for the thermal overcurrent trip solution, while if you have a so-called PTC resistor j used, a larger time constant results. Both time constant changes are desirable in certain applications.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements are set out in the further subclaims refer to.
Anhand der Zeichnung sollen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Two exemplary embodiments of the invention are to be explained and described in more detail with the aid of the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 die elektrische Schaltungsanordnung mit parallel zu einer .Spule geschalteten Thermobimetall und1 shows the electrical circuit arrangement with a coil connected in parallel Thermal bimetal and
Fig. 2 eine weitere Modifikation der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.FIG. 2 shows a further modification of the circuit arrangement according to FIG. 1.
Die in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnungen, die lediglich schematisch dargestellt sind, sind in einem Leitungsschutzschalter einer allgemein üblichen Bauart eingesetzt. Ein derartiger Leitungsschutzschalter besitzt ein eine j Verklinkungsstelle aufweisendes Schaltschloß, welches direkt , auf einen beweglichen Kontakthebel einwirkt. Es besitzt weiter-■ hin ein magnetisches und ein thermisches Auslösesystem, wobei j als magnetisches Auslösesystem ein Tauchschlagankersystera ähnlich dem in der DT-PS 1 082 971 beschriebenen System verwendet wird. Das thermische Auslösesystem weist ein Thermobimetall auf, das bei den bekannten Leitungsschutzschaltern auf das gleiche Schaltschloß einwirkt wie das magnetische Auslösesystem. The circuit arrangements shown in the drawing, which are only shown schematically, are in one Circuit breaker of a generally customary type used. Such a circuit breaker has a j Switching mechanism having latching point, which acts directly on a movable contact lever. It also has- ■ towards a magnetic and a thermal release system, where j as a magnetic release system a plunger anchor system similar to the system described in DT-PS 1 082 971 is used. The thermal release system has a thermal bimetal on, the one with the well-known miniature circuit breakers acts on the same key switch as the magnetic release system.
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In der Figur 1 ist nun eine erfindungsgemäße Ausführung i schematisch dargestellt. Der Leitungsschutzschalter, dessen ; Gehäuse nicht gezeigt ist, und der so ausgebildet sein kann, ! daß er auf eine Hutprofiltragschiene aufgeschnappt werden kann, besitzt eine Eingangsklemme 10 und eine Ausgangsklemme 12. In den Stromkreis, der zwischen der Eingangsklemme 10 und der Ausgangsklemme 12 verläuft, ist ein magnetisches Auslösesystem, beispielsweise ein Tauchschlagankersystem gemäß der DT-PS 1 082 971 geschaltet, welches in seiner Gesamtheit die Bezugsziffer 14 trägt. Die Spule des Auslösesystems 14 ist ebenfalls schematisch dargestellt und trägt die Bezugsziffer 16. Innerhalb der Spule verläuft, strichliert darge- j stellt, ein Tauchschlaganker 18, dessen freies Ende auf ein ; Schalt schloß. 20 bzw. auf den bev/eglichen Kontakt wirkt, ebenfalls wie in der genannten DT-PS beschrieben. Das Schaltschloß 20 ! betätigt einen beweglichen KontaktheDel 22 zum Öffnen bzw. zum Schließen der zwischen den beiden Anschlußklemmen 10 und 12 ! verlaufenden Strombahn. Zur manuellen Betätigung des Kontakt- ι hebeis 22 ist ein Betätigungsglied 24 angedeutet. iIn the figure 1 is now an embodiment according to the invention i shown schematically. The circuit breaker whose; Housing is not shown, and which can be designed! that it can be snapped onto a top-hat rail has an input terminal 10 and an output terminal 12. In the circuit that runs between input terminal 10 and output terminal 12, there is a magnetic release system, For example, a plunger anchor system according to DT-PS 1 082 971 switched, which in its entirety the Reference number 14 carries. The coil of the release system 14 is also shown schematically and bears the reference number 16. It runs inside the coil, shown in dashed lines sets, a plunger drop anchor 18, the free end of which is on a; Switch closed. 20 or acts on the respective contact, too as described in the said DT-PS. The switch lock 20! actuates a movable contact lever 22 to open or to Close the between the two terminals 10 and 12! running current path. For manual actuation of the contact ι hebeis 22 an actuator 24 is indicated. i
Parallel zu der Spule 16 ist ein Thermobimetall - Stromkreis j vorgesehen. Hierzu ist an einem ortsfesten Anschlag 26 ein Thermobimetall 28 befestigt. Am freien Ende des Thermobimetalls befindet sich ein zusätzliches Kontaktstück 30, welches mit j einem zusätzlichen ortsfesten Kontaktstück 32 zusammenwirkt. Im Normalzustand fließt durch den Schalter ein Strom J, der sich an der Verzweigungsstelle 34, d.h. an dem Anschlußpunkt des ; Thermobimetall-Kreises, in die beiden Stromanteile J«, und J2 j aufteilt. Hinter dem anderen Anschlußpunkt 36 fließen beide j Stromanteile J^ und Jg wieder zusammen und bilden somit den ! über den beweglichen Kontakthebel bzw. die Hauptkontaktstelle < fließenden Strom J. In der Zeichnung ist allerdings die Aus- i schaltstellung gezeichnet. Wenn nun der Strom J sich erhöht, dann erwärmt sich das Thermobimetall 28, so daß es sich entweder langsam oder sprunghaft (dies hängt von der Ausgestaltung des Thermobimetalls ab) in Pfeilrichtung A bewegt und somit ' die beiden KontaktstUcke 30 und 32 voneinander trennt. Damit jA bimetallic thermal circuit j is provided parallel to the coil 16. For this purpose, a thermal bimetal 28 is attached to a stationary stop 26. At the free end of the thermal bimetal there is an additional contact piece 30 which interacts with an additional stationary contact piece 32. In the normal state, a current J flows through the switch, which is at the junction 34, ie at the connection point of the; Thermobimetallic circuit, divided into the two current components J «, and J 2 j. Behind the other connection point 36 both j current components J ^ and Jg flow together again and thus form the! Current J flowing via the movable contact lever or the main contact point. In the drawing, however, the switch-off position is shown. If the current J increases, the thermal bimetal 28 is heated so that it either moves slowly or abruptly (this depends on the design of the thermal bimetal) in the direction of arrow A and thus separates the two contact pieces 30 and 32 from one another. So that j
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j ~8~ 275U51j ~ 8 ~ 275U51
I aber wird der Strom J2 auf die Spule 16 kommutiert, so daß der j Tauchsohlaganker 18 anspricht und die Verklinkungsstelle im ι Schaltschloß 20 entklinkt, so daß sichter Kontakthebel 22 aus ·. der (in der Figur nicht gezeichneten) geschlossenen Stellung in die (in der Figur gezeichneten) geöffnete Stellung bewegt.I, however, the current J 2 is commutated to the coil 16, so that the immersion base armature 18 responds and the latching point in the switching mechanism 20 is unlocked, so that the contact lever 22 is out of ·. the closed position (not shown in the figure) into the open position (shown in the figure).
Die ganze Anordnung wird so dimensioniert, daß bei einem Kurzschluß größer als 500 Ampere der magnetische Auslöser auf alle Fälle anspricht. Reicht die Strombegrenzungsfähigkeit der :der Hauptkontaktstelle zugeordneten Löschbleche nicht aus, dann spricht das Thermobi.nietall an und öffnet, so daß der gesamte Rest des Stromes über- die Spule fließt. Der Spulenwiderstand addiert sich dem durch den Lichtbogen gebildeten Widerstand und bewirkt dann eine weitere Begrenzung bzw. schnelle Löschung des Lichtbogens.The whole arrangement is dimensioned so that in the event of a short circuit greater than 500 amperes, the magnetic release will open addresses all cases. If the current-limiting capability of: the quenching plates assigned to the main contact point is not sufficient, then the Thermobi.nietall responds and opens so that the all of the rest of the current flows through the coil. The coil resistance is added to that formed by the arc Resistance and then causes a further limitation or rapid extinction of the arc.
Die Schaltungsanordnung gemäß der Fijur 2 ist insoweit ähnlich der der Figur 1; in den Thermobimetall-Stromkreis ist lediglich ein temperaturabhängiger Widerstand 38 geschaltet. Wählt man beispielsv.'eise einen NTC-Widerstand, so ergibt sich durch Verkleinerung des Wirlerstandwertes im Bimetall-Kreis eine kleinere Zeitkonstante für die thermische Überstromauslösung; wählt man ι einen PTC-Widerstand, so ergibt sich eine größere Zeitkonstante. Die Änderungen der Auslösecharakteristik sind in bestimmten Anwendungsfallen erwünscht.The circuit arrangement according to FIG. 2 is similar in this respect that of Figure 1; in the thermal bimetal circuit is merely a temperature-dependent resistor 38 is connected. One chooses for example an NTC resistor, this results from a reduction in size of the Wirlerstandwert in the bimetal circle is a smaller one Time constant for thermal overcurrent release; one chooses ι a PTC resistor, the result is a larger time constant. The changes in the release characteristics are desirable in certain applications.
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