DE2928823A1

DE2928823A1 - Automatic protective circuit breaker - has stationary and moving contacts parallel in closed state and sliding pin for sprung stationary contact

Info

Publication number: DE2928823A1
Application number: DE19792928823
Authority: DE
Inventors: Akihiko Dipl Ing Kohanawa; Hroshi Dipl Ing Yoshikawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1978-08-10
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5848979B2; JPS5524374A; IT7924866A0; IT1122683B

Abstract

The breaker contacts (2, 5) have contact pads (14), while current flows through them in opposite senses. The repulsion forces of the contacts become effective on the breaker tripping, initiated via the breaker lock. The stationary contact (5) has a central pin (17) sliding in a guide slot (16) in the housing. The slot extends orthogonally to the longitudinal axis of the moving contact (2). The stationary contact is urged towards the moving contact by two springs (18, 19), one (18) being opposite the contact pad, while the other (19) engages the pin. On the side away from the moving contact the housing has a stop (20) for the stationary contact.

Description

SelbstschalterAuto switch

Die Erfindung bezieht sich auf einen Selbstschalter ait im Ein-Zustand im wesentlichen Parallel 2 einander vor laufendem, mit Kontaktauflagen versehenem, gegensinntg stromdurchflossenem ortsfestem und beweglihhem Kontaktteil, deren Abstoßungskräfte vor der durch Auslöser Uber das Schaltschloß eingeleiteten Schalterauslösung wirksam sind.The invention relates to an automatic switch ait in the on-state essentially parallel 2 each other in front of running, provided with contact pads, On the other hand, fixed and movable contact part through which current flows, their repulsive forces effective before the switch triggering initiated by the switch lock are.

Im allgemeinen bieten bekannte Anordnungen in dieser Art (DE-AS 16 38 094) eine zufriedenstellende oftnung des Schalters bei relativ hohen Überströmen, beispielsweise Kurzschlußströmen. Sie haben Jedoch den Nachteil einer unsicheren Trennung der Kontaktteile im Bereich relativ kleiner Überströme, z.B. im Falle einer graduellen Zunahme des Stromes bis zum und leicht über den Nennwert.In general, known arrangements of this type (DE-AS 16 38 094) a satisfactory operation of the switch with relatively high overcurrents, for example short-circuit currents. However, they have the disadvantage of being unsafe Separation of the contact parts in the area of relatively small overcurrents, e.g. in the event of a gradual increase of the current up to and slightly above the nominal value.

Ein derartiges unsicheres Trennen der Kontaktteile kann im Haften der Kontaktauflagen durch Verschweißen resultieren. Es gilt daher, diese bekannten Schalter von diesen Nachteilen zu befreien. Ein Beispiel der bekannten Schalterausfuhrung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.Such an unsafe separation of the contact parts can become stuck the contact pads result from welding. It is therefore known this Switch to get rid of these disadvantages. An example of the known switch design is shown in Figs.

Fig. 1 zeigt den Ein-Zustand. Ein Handhebel 1 ist mit einem Hebelmechanismus 3 verbunden, der die Ein- und Ausschaltbewegung auf das bewegliche Kontaktteil 2 überträgt. Bei auftretendem überstrom in dem Stromkreis bewirkt eine Uberstromauslösevorrichtung 4 das Trennen eines Auslösehebels 31 von einer Klinke 41, so daß der Hebelmechanismus 3 automatisch überspringt, was zum automatischen Öffnen der Kontaktteile führt. Ein ortsfester Kontaktteil 5, Stromzuleitungsklemmen 6 und Stromableitungsklemmen 7 sowie eine Lichtbogenlöscheinrichtung 8 sind zwischen Abdeckung 9 und Sockel 10 angeordnet. Der bewegliche Kontaktteil 2 und der ortsfeste Kontaktteil 5 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander, so daß die oben erwähnten elektromagnetischen Abstoßungskräfte gegeneinander auftreten können.Fig. 1 shows the on-state. A hand lever 1 is provided with a lever mechanism 3 connected, the switching on and off movement on the movable contact part 2 transmits. If an overcurrent occurs in the circuit, an overcurrent release device is used 4 the separation of a release lever 31 from a pawl 41, so that the lever mechanism 3 automatically skips, which leads to the automatic opening of the contact parts. A stationary contact part 5, power supply terminals 6 and current discharge terminals 7 and an arc extinguishing device 8 are between cover 9 and base 10 arranged. The movable contact part 2 and the stationary contact part 5 run substantially parallel to each other, so that the above-mentioned electromagnetic Repulsive forces against each other can occur.

Fig. 2 zeigt den ortsfesten Kontaktteil 5, getrennt vom beweglichen Kontaktteil 2, Jedoch ist noch nicht der Hebelmechanismus durch Freigabe der Klinke 41 der Überstromauslösevorrichtung 4 in Bewegung gesetzt.Fig. 2 shows the stationary contact part 5, separated from the movable one Contact part 2, however, is not yet the lever mechanism by releasing the pawl 41 of the overcurrent release device 4 is set in motion.

Die Abstoßungskraft zwischen den beiden Kontaktteilen 2 und 5, die parallel zueinander liegen, ergibt sich durch die Formel F = kI2 (Gleichung 1) wobei I den Strom und k eine Konstante bedeuten. Im Ausführungsbeispiel ist eine Feder 22 vorgesehen, die dem ortsfesten Kontaktteil 5 ein Moment im Uhrzeigersinn verleiht, so daß verhindert wird, daß der ortsfeste Kontaktteil 5 im Gegenuhrzeigersinn um die Welle 11 gedreht wird. Hierdurch wird verhindert, daß sich die Kontaktteile voneinander trennen, sofern nicht eine bestimmte Stromhöhe überschritten wird. Benutzt man f als die Bezeichnung für die Kraft der Feder 22, bewegt sich der ortsfeste Kontaktteil 5 in Trennrichtung, wenn der Strom großer wird als die Höhe, die durch die Formel gegeben ist F - f = kI2 (Gleichung 2) oder I = F - f (Gleichung 3).The repulsive force between the two contact parts 2 and 5, the are parallel to each other, results from the formula F = kI2 (equation 1) where I mean the current and k mean a constant. In the exemplary embodiment is a spring 22 is provided, which gives the stationary contact part 5 a clockwise moment, so that the fixed contact part 5 is prevented from turning counterclockwise the shaft 11 is rotated. This prevents the contact parts from moving separate from each other, unless a certain current level is exceeded. Used f as the designation for the force of the spring 22, the stationary moves Contact part 5 in the separation direction when the current is greater than the height that passes through the formula is given F - f = kI2 (equation 2) or I = F - f (Equation 3).

k Wenn der Strom, wie er durch die Gleichung 3 bestimmt ist, fließt, beträgt der Kontaktdruck zwischen den Kontaktauflagen null, die Kontaktteile bleiben Jedoch in geschlossener Position. Eine derartige Situation des Kontaktdruckes null ist im Betrieb bei der bekannten Anordnung der obengenannten Art unvermeidlich und verursacht unweigerlich ein Verschweißen der Kontaktauflagen. In dieser Hinsicht ist es Aufgabe der Erfindung, einen Selbstschalter mit einer verbesserten Kontaktanordnung zu schaffen, bei dem bei einem Strom,der unter einer kritischen Größe liegt, die elektromagnetischen Abstoßungskräfte eine Erhöhung des Kontaktdruckes Uber die Kontaktteile bewirken, während bei einem Strom oberhalb der kritischen Größe die elektromagnetischen Abstoßungskräfte das Trennen der Kontaktteile bewirken, so daß ein Kleben der Kontakt auflagen verhindert werden kann. k When the current as determined by equation 3 flows, if the contact pressure between the contact pads is zero, the contact parts remain However in the closed position. Such a situation of zero contact pressure is inevitable and in operation with the known arrangement of the type mentioned above inevitably causes the contact pads to weld. In this regard It is the object of the invention to provide a circuit breaker with an improved contact arrangement to create, in which with a current that is below a critical value, the electromagnetic repulsive forces increase the contact pressure over the contact parts effect, while with a current above the critical size the electromagnetic Repulsive forces cause the contact parts to separate, causing the contact to stick conditions can be prevented.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die obengenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der ortsfeste Kontaktteil mit einem etwa mittig angeordneten Stift versehen mit diesem in einem gehäusefesten Fürrungsschlitz gleitend gelagert ist, der im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des beweglichen Kontaktteiles verläuft und der ortsfeste Kontaktteil in Richtung auf den beweglichen Kontaktteil durch zwei Federn gedrückt ist, von denen eine der Kontaktauflage gegenüberliegt und die andere im Bereich des Stiftes angreift und daß auf der dem beweglichen Kontaktteil und der Kontaktauflage abgewandten Seite des ortsfesten Kontaktteiles ein gehäusefester Anschlag für den Kontaktteil vorgesehen ist. Die Positionen und/oder Kräfte in bezug auf den Stift, die beiden Federn und die elektromagnetischen Abdruckkräfte zwischen ortsfestem und beweglichem Kontaktteil sind so bestimmt, daß die elektromagnetische RUckstQßkraft bis zu einer einem spezifizierten kritischen Auslösestrom entsprechenden Größe zunächst eine Erhöhung des Kontaktdruckes über die beiden Kontaktteile bewirkt, wohingegen bei Erreichen dieses Stromwertes eine schnelle Trennung zwischen ortsfestem und beweglichem Kontaktteil erreicht wird.According to the present invention, the above object is achieved solved that the stationary contact part is provided with an approximately centrally arranged pin with this in a housing-fixed Fürrungsschlitz is slidably mounted in the runs substantially perpendicular to the longitudinal axis of the movable contact part and the stationary contact part in the direction of the movable contact part by two Springs is pressed, one of which is opposite to the contact pad and the other attacks in the area of the pin and that on the movable contact part and the side of the stationary contact part facing away from the contact pad is fixed to the housing Stop is provided for the contact part. The positions and / or forces in relation on the pen, the two of them Springs and the electromagnetic push-off forces between stationary and movable contact part are determined so that the electromagnetic Reset force up to a specified critical tripping current Size initially causes an increase in the contact pressure across the two contact parts, whereas when this current value is reached, there is a rapid separation between the stationary and movable contact part is reached.

Weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung sind aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.Further details of the subject matter of the invention are from the drawing and the following description.

Es zeigen, wie bereits erwähnt Fig. 1 und 2 Teilschnitte eines bekannten Selbstschalters in geschlossener und offener Stellung, Fig. 3 und 4 Seitenansichten der wesentlichen Teile des Schalters, insbesondere ortsfester und beweglicher Kontaktteil im Ein- bzw. Aus-Zustand und Fig. 5 bis 8 unterschiedliche Betriebsstellungen der Kontaktteile zueinander.As already mentioned, FIGS. 1 and 2 show partial sections of a known one Circuit breaker in closed and open position, Fig. 3 and 4 side views the essential parts of the switch, in particular the fixed and movable contact part in the on or off state and FIGS. 5 to 8 different operating positions of the Contact parts to each other.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 durch eine spezielle Ausbildung des ortsfesten Kontaktteiles 5.The present invention differs from the known embodiment 1 and 2 by a special design of the stationary contact part 5.

Dieser besteht aus dem den Strom führenden Tragkörper 13, der Kontaktauflage 14 und dem Stift 17. Der Stift 17 ist in einen Führungsschlitz 16 eingeführt, der in der ortsfesten Führungsplatte 15 vorgesehen ist. Der Tragkörper 13 des ortsfesten Kontaktteiles 5 liegt im wesentlichen parallel zu dem beweglichen Kontaktteil 2 im Ein-Zustand des Schalters und wird gegen diesen durch die Federn 18 und 19 gedrückt, wobei die Feder 18 unterhalb der Kontaktauflage 14 des ortsfesten Kontakt- teiles 5 und die Feder 19 unterhalb des Stiftes 17 angeordnet ist.This consists of the support body 13 carrying the current, the contact pad 14 and the pin 17. The pin 17 is inserted into a guide slot 16, the is provided in the stationary guide plate 15. The support body 13 of the stationary The contact part 5 lies essentially parallel to the movable contact part 2 when the switch is on and is pressed against it by springs 18 and 19, the spring 18 below the contact pad 14 of the stationary contact part 5 and the spring 19 is arranged below the pin 17.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist - wie oben erwähnt- durch die Fig. 5 bis 8 erläutert.The mode of operation of the arrangement according to the invention is - as above mentioned - explained by FIGS. 5 to 8.

In diesen Figuren sind die gleichen Bezugszeichen gewählt wie in den Fig. 3 und 4. Fig. 5 zeigt den Norialschließzustand des Schalters. In diesem Zustand liegt der ortsfeste Kontaktteil in seiner stabilen Position, der Stift 17 befindet sich im oberen Ende des FUhrung»-schlitzes 16. Ein gewisser Spalt zwischen einem Anschlag 20 und dem der Kontaktauflage 14 diagonal gegenüberliegenden Ende 21 des Kontaktteiles 5 bleibt in dieser Position erhalten. In Fig. 5 ist der Abstand von der Mittellinie des Stiftes 17 des feststehenden Kontaktteiles zum Angriffspunkt der Druckfeder 18 mit 11 bezeichnet. 12 stellt den Abstand vom Mittelpunkt des Stiftes 17 zum Ende 21 des ortsfesten Kontaktteiles 5 dar. F1 steht für die Abstoßungskraft zwischen dem beweglichen Kontaktteil 2 und dem ortsfesten Kontaktteil 5 in bezug auf den Hebelarm 11 und F2 für den anderen Teil der Abstoßungskraft, bezogen auf den Hebelarm 12. Die flruckkraft f1, bezogen auf die Feder 18 und die Druckkraft f2, die von der Feder 19 herrührt, sind so ausgelegt, daß der ortsfeste Kontaktteil 5 an einer Drehbewegung gehindert wird, wenn der Strom II kleiner als ein bestimmte Betrag im ist. Dementsprechend treten elektromagnetische Abstoßungskräfte auf, die durch die Beziehung F1 = k1I12 und F2 = k2I1 gegeben sind. Das Verhältnis zwischen den Längen 17 und 12 ist derart definiert, daß F1 . 11 - fl . 11 C F2 . 12 eingehalten werden kann. Diese Beziehung bezieht sich auf Drehmomente, die auf den ortsfesten Kontaktteil 5 um den Stift 17 wirken. Unter diesen Bedingungen ist der ortsfeste Kontaktteil 5 einem resultierenden Drehmoment im Uhrzeigersinn um den Stift 17 gemäß Fig. 5 unterworfen, und zwar abhängig von den elektromagnetischen Abstoßungskräften, wenn der Strom kleiner ist als der Wert Im wobei der Kontaktdruck zwischen den Kontaktteilen mit dem Quadrat des fließenden Stromes durch die elektromagnetischen Abstoßungskräfte zunimmt. Sobald die Höhe des Stromes den Wert Im erreicht oder überschreitet, überschreitet das Drehmoment in bezug auf den gesamten ortsfesten Kontaktteil 5,das von den elektromagnetischen Abstoßungskräften herrührt, das Moment, das von den Federn aufgebracht wird, so daß der ortsfeste Kontaktteil 5 im Uhrzeigersinn um die Kontaktstelle der Kontaktauflage 14 gedreht wird und somit bewegt sich der ortsfeste Kontaktteil 5 so weit, bis das Ende 21 am Anschlag 20 anliegt, wie dies aus Fig. 6 zu ersehen ist. Wenn der Strom bei einer Stellung der Kontaktteile gemäß Fig. 6 wiederum sinkt, geht der ortsfeste Kontaktteil 5 in die aus Fig. 3 bzw. die aus Fig. 5 ersichtliche Stellung zurück. Wenn der Strom weiterhin oberhalb des kritischen Auslösestromes I1 bleibt, entsprechend der Position wie in Fig. 6 gezeigt, dreht sich der ortsfeste Kontaktteil im Gegenuhrzeigersinn um den Auflagepunkt des Endes 21 am Anschlag 20 gegen die Kräfte f2 der Federn 18 und 19, wobei sich der Stift 17 schnell im Führungsschlitz 16 in die aus Fig. 7 ersichtliche Stellung bewegt. In dieser Stellung reduziert der Lichtbogenwiderstand, der zwischen den beiden Kontaktauflagen auftritt, den Stromfluß. Zu diesem Zeitpunkt springt der Hebelmechanismus 3, veranlaßt durch die Uberstromauslösevorrichtung 4, die die Klinke 41 beeinflußt, über und der bewegliche Kontaktteil 2 schwenkt in die Offenstellung, so daß die Trennung des Schalters vollkommen ist. Nachdem der Stromkreis geöffnet ist, ist keine magnetische Abstoßungskraft mehr auf den ortsfesten Kontaktteil 5 wirksam, so daß dieser, bedingt durch die Kraft der Federn 18 und 19, in die aus Fig. 8 ersichtliche Lage zurückgedrängt wird.In these figures, the same reference numerals have been chosen as in FIG Figs. 3 and 4. Fig. 5 shows the normal closing state of the switch. In this condition if the stationary contact part is in its stable position, the pin 17 is located in the upper end of the guide slot 16. A certain gap between one Stop 20 and the end 21 of the diagonally opposite contact pad 14 Contact part 5 remains in this position. In Fig. 5, the distance is from the center line of the pin 17 of the fixed contact part to the point of application the compression spring 18 is designated by 11. 12 represents the distance from the center of the pen 17 represents the end 21 of the stationary contact part 5. F1 stands for the repulsive force between the movable contact part 2 and the stationary contact part 5 in relation to based on the lever arm 11 and F2 for the other part of the repulsive force the lever arm 12. The pressure force f1, based on the spring 18 and the pressure force f2, which originates from the spring 19, are designed so that the stationary contact part 5 is prevented from rotating when the current II is less than a certain Amount im is. Accordingly, electromagnetic repulsive forces occur are given by the relationship F1 = k1I12 and F2 = k2I1. The relation between the lengths 17 and 12 is defined such that F1. 11 - fl. 11 C F2. 12 complied with can be. This relationship relates to torques on the stationary Contact part 5 act around pin 17. Under these conditions the fixed one Contact part 5 a resultant torque clockwise around subjected to the pin 17 according to FIG. 5, depending on the electromagnetic Repulsive forces when the current is less than the value Im where the contact pressure between the contact parts with the square of the current flowing through the electromagnetic Repulsive forces increases. As soon as the level of the current reaches the value Im or exceeds, exceeds the torque with respect to the total stationary Contact part 5 resulting from the electromagnetic repulsive forces, the moment which is applied by the springs, so that the stationary contact part 5 clockwise is rotated around the contact point of the contact pad 14 and thus moves the Fixed contact part 5 until the end 21 rests against the stop 20, like this from Fig. 6 can be seen. If the current at a position of the contact parts according to Fig. 6 in turn decreases, the stationary contact part 5 goes into that of FIG. 3 or from Fig. 5 apparent position back. If the current continues above the critical Tripping current I1 remains, corresponding to the position as shown in Fig. 6, rotates the stationary contact part counterclockwise around the support point of the end 21 at the stop 20 against the forces f2 of the springs 18 and 19, the pin 17 quickly moved in the guide slot 16 into the position shown in FIG. In this position, the arc resistance between the two contact surfaces is reduced occurs, the current flow. At this point, the lever mechanism 3 jumps, causing it to jump by the overcurrent release device 4, which affects the pawl 41, over and the movable contact part 2 pivots into the open position, so that the separation of the switch is perfect. After the circuit is opened, there is no magnetic Repulsive force more effective on the stationary contact part 5, so that this, conditional pushed back into the position shown in FIG. 8 by the force of the springs 18 and 19 will.

Wie oben dargelegt, ist durch die Erfindung ein Selbstschalter geschaffen worden, dessen Kontaktteile mit einem erhöhten Kontaktdruck beaufschlagt werden, solange der ihn durchfließende Strom kleiner ist als ein kritischer Auslösestrom,wohingegen die Kontaktteile schnell voneinander getrennt werden, wenn der den Schalter durchfließende Strom den kritischen Wert überschreitet.As stated above, an automatic switch is created by the invention the contact parts of which are subjected to an increased contact pressure, as long as the current flowing through it is smaller than a critical tripping current, whereas the contact parts are quickly separated from each other when the flow through the switch Current exceeds the critical value.

1 Patentanspruch 8 Figuren1 claim 8 figures

Claims

Self-switch with in the on-state essentially parallel running to each other, provided with contact pads, current flowing in opposite directions Fixed and movable contact part, their repulsive forces before the trigger switch tripping initiated via the switch lock are effective, d a d u r c h g e k e n n n e i c h n e t that the stationary contact part (5) with an approximately centrally arranged pin (17) provided with this in a guide slot fixed to the housing is slidably mounted, which is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the movable Contact part runs and the stationary contact part (5) in the direction of the movable Contact part (2) is pressed by two springs (18, 19), one of which (18) of the Contact pad (14) is opposite and the other (19) in the area of the pin (17) attacks and that on the movable contact part (2) and the contact pad facing away from the stationary contact part (5) a housing-fixed stop (20) is provided for the contact part (5).