DE4022078A1

DE4022078A1 - CIRCUIT BREAKER WITH INDEPENDENT INTERLOCKING DEVICE OF THE MOVABLE SWITCHING CONTACT

Info

Publication number: DE4022078A1
Application number: DE4022078A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Seidler-Stahl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-01-16
Also published as: EP0466287B1; JPH04351824A; DE59104298D1; EP0466287A2; EP0466287A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einem fest stehenden Schaltkontakt und einem relativ zu diesem durch eine Antriebsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten betätigbaren bewegbaren Schaltkontakt sowie mit einer Auslösevorrichtung zur selbsttätigen Trennung der Schaltkontakte beim Auftreten eines Stromes unzulässiger Höhe, wobei in einem mechanischen Teil der Auslösevorrichtung eine drehbar gelagerte Auslösewelle und ein an der Auslösewelle abstützbarer Klinkenhebel mit zusammen wirkenden Verklinkungsflächen angeordnet sind und wobei ferner eine von der Auslösevorrichtung unabhängige Verklinkungsein richtung zur Freigabe des bewegbaren Schaltkontaktes unter dem Einfluß eines fehlerhaft hohen Stromes vorgesehen ist.The invention relates to a circuit breaker with a fixed standing switch contact and a relative to this by a Actuator for switching on and off movable switch contact and with a trigger device for automatic separation of the switching contacts when a Current impermissible amount, being in a mechanical part of the Trigger device a rotatably mounted trigger shaft and a ratchet lever that can be supported on the release shaft together acting latching surfaces are arranged and furthermore a latch independent of the release device direction for releasing the movable switch contact under the Influence of a faulty high current is provided.

Ein Leistungsschalter dieser Art ist durch die US-A-47 60 224 bekannt geworden. Die unabhängige Verklinkungseinrichtung ist bei diesem Leistungsschalter durch eine federbelastete Rolle und eine Kurvenscheibe mit einer Raststufe für die Rolle aus gebildet. Diese Anordnung befindet sich im Zuge der Kraftüber tragung zwischen dem durch die Auslösewelle abstützbaren Klinkenhebel und einem die Antriebskraft auf die bewegbaren Kontakthebel übertragenden Kniehebelsystem. Bei einem mehr poligen Leistungsschalter ist diese Anordnung nur einmal vor gesehen, so daß die unabhängige Verklinkungseinrichtung dann anspricht, wenn die Summe der an allen vorhandenen bewegbaren Kontakthebeln auftretenden abstoßenden Kraft die Haltekraft der Verklinkungseinrichtung überschreitet.A circuit breaker of this type is known from US-A-47 60 224 known. The independent latching device is in this circuit breaker by a spring-loaded roller and a cam with a detent for the role educated. This arrangement is in the course of the Kraftüber between the supportable by the release shaft Ratchet lever and the driving force on the movable Contact lever-transmitting toggle lever system. With one more pole circuit breaker, this arrangement is only once before seen so that the independent latching device then responds when the sum of the moveable at all available Contact levers occurring repulsive force the holding force of the Latching device exceeds.

Der Erfindung liegt ausgehend von einem Leistungsschalter der vorstehend erläuterten Art die Aufgabe zugrunde, die unabhängige Verklinkungseinrichtung in ihrem konstruktiven Aufbau wesent lich zu vereinfachen und zugleich die Wiederholbarkeit des Wertes der Kraft sicherzustellen, bei welcher die Verklinkungs einrichtung freigegeben wird.The invention is based on a circuit breaker kind explained above the task, the independent Latching device essential in its construction simplify and at the same time the repeatability of the Ensure value of the force at which the latch facility is released.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Auslösewelle entlang Führungsteilen gegen eine Rückstellkraft unter Verringerung der Überdeckung zwischen den an der Auslöse welle und dem Klinkenhebel vorgesehenen Verklinkungsflächen verschiebbar geführt ist. Die wesentliche Vereinfachung wird dadurch erzielt, daß die neue Verklinkungseinrichtung weder Kurvenscheibe noch Rolle erfordert, weil die bereits vorhandene Verklinkungsstelle zwischen der Auslösewelle und dem Klinken hebel gleichfalls für die kraftabhängige Freigabe benutzt wird. Da an dieser Stelle grundsätzlich Präzisionsteile eingesetzt werden, wirkt sich deren Zuverlässigkeit auch bei der kraftab hängigen Entklinkung aus.According to the invention, this object is achieved in that the Trigger shaft along guide parts against a restoring force while reducing the coverage between those at the trigger shaft and the latching surfaces provided for the latch lever is slidably guided. The main simplification is achieved in that the new latching device neither Cam still requires role because of the existing one Interlocking point between the release shaft and the pawl lever is also used for the force-dependent release. Because precision parts are used at this point their reliability also affects the power pending unlatching.

Soll der Schaltmechanismus zur erneuten Einschaltung zurückge stellt werden, so müssen die Verklinkungsflächen an der Aus lösewelle und dem Klinkenhebel wieder zur Berührung gebracht werden. Anschließend können die Schaltkontakte durch Freigabe eines Energiespeichers wieder geschlossen werden. Damit dieser Vorgang zuverlässig abläuft, empfiehlt es sich, die Verschieb barkeit der Auslösewelle vorübergehend zu blockieren, damit nicht durch eine plötzliche Last an der Auslösewelle die Ver klinkung sogleich wieder gelöst wird. In vorteilhafter Weise ist eine solche Blockierung dadurch zu erreichen, daß ein durch den Klinkenhebel abgestützter Kniehebel eines im Zuge der Kraft übertragung zu dem bewegbaren Schaltkontakt angeordneten Knie hebelsystems mit einer zu seinem Schwenklager konzentrischen Stützfläche in solcher Anordnung versehen ist, daß während der Kraftübertragung beim Einschalten die Auslösewelle gegen eine Verschiebung entlang den Führungsteilen abgestützt ist. Die vorübergehende Abstützung wird am Ende des Rückstellvorganges wieder aufgehoben, so daß die Bereitschaft für alle vorge sehenen Funktionen wieder hergestellt ist. Should the switching mechanism to re-start again the latching surfaces at the end release shaft and the ratchet lever brought back into contact will. Then the switch contacts can be released of an energy store can be closed again. So this Operation proceeds reliably, it is recommended to move temporarily block the availability of the trigger shaft not by a sudden load on the trigger shaft Ver click is released again immediately. Advantageously such a blocking can be achieved by a the ratchet lever-supported knee lever one in the course of the force transmission to the movable switching contact arranged knee lever system with a concentric to its pivot bearing Support surface is provided in such an arrangement that during the Power transmission when switching the trigger shaft against one Shift is supported along the guide parts. The temporary support will be provided at the end of the reset process canceled again, so that the readiness for everyone featured functions is restored.

In bekannter Weise kann die Auslösewelle eine als Halbwelle ausgebildete Verklinkungsfläche besitzen. Die Verschiebbarkeit der Auslösewelle kann dadurch bewirkt sein, daß die Auslöse welle in beiderseits der Verklinkungsfläche angeordneten Lang löchern geführt sowie durch Blattfedern abgestützt ist. Hier durch ist die Drehbarkeit und Verschiebbarkeit der Auslösewelle auf einfache und zuverlässige Weise erreicht.In a known manner, the trigger wave can be a half wave have trained latching surface. The movability the trigger shaft can be caused by the trigger wave in the long arranged on both sides of the latching surface holes and is supported by leaf springs. Here is the rotatability and displacement of the trigger shaft achieved in a simple and reliable way.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dar gestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to that in the figures presented embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt die Schaltmechanik eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit geöffneten Schaltkon takten. Fig. 1 shows partially in section the switching mechanism of a low-voltage circuit breaker with open Schaltkon clocks.

Fig. 2 ist die Schaltmechanik gemäß der Fig. 1 mit geschlossenen Schaltkontakten dargestellt. FIG. 2 shows the switching mechanism according to FIG. 1 with closed switching contacts.

Fig. 3 zeigt die Schaltmechanik gemäß den vorangehenden Figuren nach der Entklinkung auf Grund eines fehlerhaften hohen Stromes. Fig. 3 shows the switching mechanism according to the preceding figures after the unlatching due to a faulty high current.

In den Figuren ist ein isoliert abgestützter feststehender Schaltkontakt 1 gezeigt, der ein Schaltstück 2 sowie ein Licht bogenhorn 4 aufweist. Eine Anschlußschiene 5 bildet die Strom zuführung zu diesem Schaltkontakt. Ein bewegbarer Schaltkontakt 6 umfaßt einen Kontakthebel 7 mit einem Schaltstück 10. Der Kontakthebel 7 ist an einem Träger 12 um einen Gelenkbolzen 13 schwenkbar, während der Träger 12 seinerseits um einen orts festen Gelenkbolzen 14 schwenkbar ist. Ein biegsames, aus mehreren dünnen Folien zusammengesetztes Stromband 15 bildet eine bewegbare Verbindung zwischen dem unterem Ende des Kon takthebels 7 und einer weiteren ortsfesten Anschlußschiene 16. Die beiden Anschlußschienen 5 und 16 sind an einem isolierenden Stützkörper 17 befestigt. Eine den Schaltkontakten 1 und 6 zu geordnete Löschkammer 8 ist abgebrochen dargestellt. In the figures, an insulated, supported switch contact 1 is shown, which has a contact piece 2 and an arc horn 4 . A connecting bar 5 forms the power supply to this switch contact. A movable switching contact 6 comprises a contact lever 7 with a switching piece 10 . The contact lever 7 is pivotable on a carrier 12 about a hinge pin 13 , while the carrier 12 in turn is pivotable about a fixed hinge pin 14 . A flexible, composed of several thin foils current band 15 forms a movable connection between the lower end of the con tact lever 7 and a further fixed connecting rail 16th The two connecting rails 5 and 16 are attached to an insulating support body 17 . An arcing chamber 8 assigned to the switching contacts 1 and 6 is shown broken off.

Für die Betätigung des bewegbaren Schaltkontaktes 6 ist eine als Ganzes mit 18 bezeichnete Antriebsvorrichtung vorgesehen. Diese umfaßt einen Schraubenfedern aufweisenden Energiespeicher 20 sowie ein mehrgliedriges Kniehebelsystem mit einer oberen Isolierkoppel 21, zwei mittleren Kniehebeln 22 und 23 sowie einem Treibhebel 24. Zwischen den Kraftspeicher 20 und den Treibhebel 24 ist ein Mitnehmer 25 eingefügt. Am Gelenk zwischen den mittleren Kniehebeln 22 und 23 greift ein Stütz hebel 26 an, dessen anderes Ende gelenkig mit einem ortsfest gelagerten Klinkenhebel 27 verbunden ist. Eine ebene Ver klinkungsfläche 30 am Ende des Klinkenhebels 27 steht einer als Halbwelle ausgebildeten Verklinkungsfläche 32 einer Aus lösewelle 31 gegenüber.A drive device, designated as a whole by 18, is provided for actuating the movable switching contact 6 . This comprises an energy storage device 20 having coil springs and a multi-unit toggle lever system with an upper isolating coupling 21 , two middle toggle levers 22 and 23 and a drive lever 24 . A driver 25 is inserted between the energy store 20 and the drive lever 24 . At the hinge between the middle toggle levers 22 and 23 , a support lever 26 engages, the other end of which is pivotally connected to a stationary ratchet lever 27 . A flat Ver latching surface 30 at the end of the ratchet lever 27 faces a latching surface 32 formed as a half-shaft from a release shaft 31 .

Wenn die Verklinkungsflächen 30 und 32 gemäß der Fig. 1 im Eingriff stehen, ist die Bewegbarkeit eines die Kniehebel 22 und 23 mit dem Stützhebel 26 verbindenden Gelenkbolzens 33 auf einen Kreisbogen um einen Gelenkstift 34 beschränkt, der den Stützhebel 26 und den Klinkenhebel 27 verbindet. Wird daher der Federspeicher 20 zum Einschalten freigegeben, so wird der Treibhebel 24 durch den Mitnehmer 25 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, wodurch die Kette der Kniehebel gestreckt wird. Die Schaltkontakte 1 und 6 werden hierdurch zur Berührung gebracht. Zugleich wird mittels eines auf einer Schaltwelle 36 sitzenden Kurbelarmes 35, der zwischen der Isolierkoppel 21 und dem Kniehebel 22 angelenkt ist, die Schaltwelle 36 betätigt. Dem Kurbelarm 35 entsprechende weitere, auf der Schaltwelle 36 im Abstand angebrachte Kurbelarme übertragen auf diese Weise die Schaltbewegung auf weitere Systeme von Schaltkontakten mit dem beschriebenen Aufbau. Im eingeschalteten Zustand sind die Schaltkontakte sowie das Kniehebelsystem in der Fig. 2 dar gestellt.When the latching surfaces 30 and 32 are engaged in accordance with FIG. 1, the mobility of an articulation pin 33 connecting the toggle levers 22 and 23 to the support lever 26 is limited to an arc around an articulation pin 34 which connects the support lever 26 and the pawl lever 27 . Therefore, if the spring accumulator 20 is released for switching on, the drive lever 24 is pivoted counterclockwise by the driver 25 , as a result of which the chain of the toggle levers is stretched. The switch contacts 1 and 6 are thereby brought into contact. At the same time, the control shaft 36 is actuated by means of a crank arm 35 which is seated on a control shaft 36 and which is articulated between the isolating coupling 21 and the toggle lever 22 . In this way, further crank arms corresponding to the crank arm 35 and spaced on the switching shaft 36 transmit the switching movement to other systems of switching contacts with the structure described. When switched on, the switch contacts and the toggle lever system are shown in FIG. 2.

Die Auslösewelle 31 ist beidseitig der Verklinkungsfläche 32 in jeweils einem Langloch 40 geführt und durch eine an beiden Enden ortsfest abgestütze Blattfeder 41 unterstützt. Die Lang löcher können sich in Platinen befinden, welche die Kniehebel anordnung begrenzen, oder in gesonderten Wandteilen. Die Blatt feder 41 ist derart bemessen, daß sie die im eingeschalteten Zustand vom Kniehebelsystem über den Stützhebel 26 und den Klinkenhebel 27 aufgrund der Hebelverhältnisse übertragene Kraft abstützt. Für das Zusammenwirken mit der Auslösewelle 31 in einer noch zu beschreibenden Weise besitzt der Treibhebel 24 eine Stützfläche 42, die konzentrisch zu einem ortsfesten Lagerbolzen 43 angeordnet ist. In der Stellung der Teile gemäß der Fig. 1 befindet sich der Anfang dieser Stützfläche 42 unterhalb der Auslösewelle 31, während in der Einschaltstellung gemäß der Fig. 2 die Stützfläche 42 an der Auslösewelle 31 vollständig vorbeibewegt ist. Zur Trennung der Schaltkontakte 1 und 6 wird die Auslösewelle 31 um einen geringen Winkel im Uhr zeigersinn gedreht. Dies kann beispielsweise durch eine übliche Auslösevorrichtung geschehen, die einen kombinierten magne tisch-thermischen Auslöser oder einen die gleichen und weitere Funktionen aufweisenen elektronischen Auslöser sowie einen Aus lösemagneten umfaßt. Bei einer Drehung der Auslösewelle 31 verliert die Verklinkungsfläche 30 ihre Abstützung an der Ver klinkungsfläche 32 der Auslösewelle 31, so daß auf den beweg baren Schaltkontakt 7 wirkende nichtgezeigte Kontaktkraft- und Ausschaltfedern und das Kniehebelsystem zum Einknicken bringen können. Die Teile nehmen dann die in der Fig. 3 gezeigte Stellung ein.The trigger shaft 31 is guided on both sides of the latching surface 32 in an elongated hole 40 and is supported by a leaf spring 41 which is supported in a stationary manner at both ends. The elongated holes can be located in boards that limit the toggle arrangement, or in separate wall parts. The leaf spring 41 is dimensioned such that it supports the force transmitted in the switched-on state from the toggle lever system via the support lever 26 and the ratchet lever 27 due to the lever ratios. For the interaction with the release shaft 31 in a manner to be described later, the drive lever 24 has a support surface 42 which is arranged concentrically with a stationary bearing pin 43 . In the position of the parts according to FIG. 1, the beginning of this support surface 42 is located below the trigger shaft 31 , while in the switched-on position according to FIG. 2 the support surface 42 is completely moved past the trigger shaft 31 . For the separation of the switching contacts 1 and 6, the trip bar is rotated clockwise direction by a small angle in the clock 31st This can be done, for example, by a conventional triggering device which comprises a combined magnetic-thermal trigger or an electronic trigger having the same and further functions, and a release magnet. Upon rotation of the release shaft 31, the latching surface 30 loses its support at the Ver klinkungsfläche 32 of the tripping shaft 31, so that acting on the Move cash switching contact 7 not shown Kontaktkraft- and opening springs and the toggle lever system can bring to buckling. The parts then assume the position shown in FIG. 3.

Die gleiche Wirkung kann jedoch auch dann eintreten, wenn durch einen hohen Fehlerstrom bewirkte elektrodynamische abstoßende Kräfte zwischen den Schaltkontakten 1 und 6 die an den Ver klinkungsflächen 30 und 32 wirksame Kraft derart vergrößern, daß die Auslösewelle 31 entlang der durch die Langlöcher 40 ge bildeten Führung entgegen der Vorspannkraft der Blattfeder 41 verschoben wird. Da der Klinkenhebel 27 um ein Drehlager schwenkbar ist, während die Auslösewelle 31 in einer geraden Langlochführung geführt ist, verändert sich bei der Ver schiebung der Auslösewelle 31 die Überdeckung zwischen den Verklinkungsflächen 30 und 32 so weit, daß der Klinkenhebel 27 freigegeben und hierdurch unmittelbar die Trennung der Schalt kontakte 1 und 6 unabhängig von einer die Schaltwelle 31 be aufschlagenden Auslösevorrichtung getrennt werden. Der Leistungs schalter ist hierdurch in der Lage, auf fehlerhaft hohe Ströme mit einer strombegrenzenden Öffnung seiner Schaltkontakte zu reagieren. Dieser Vorgang setzt sehr viel rascher ein, als die durch eine übliche Auslösevorrichtung bewirkte Drehung der Aus lösewelle. Maßgebend ist hierbei die gesamte zwischen den Ver klinkungsflächen 30 und 32 auftretende Kraft, die nicht nur von den dargestellten Schaltkontakten 1 und 6, sondern aufgrund der Übertragung mittels der Schaltwelle 36 und der Kurbelarme 35 von den weiteren Schalterpolen herrührt. Es tritt wiederum die Stellung der Teile gemäß der Fig. 3 ein.However, the same effect can also occur if electrodynamic repulsive forces caused by a high fault current between the switching contacts 1 and 6 enlarge the force acting on the latching surfaces 30 and 32 in such a way that the trigger shaft 31 is formed along the guide formed by the elongated holes 40 is moved against the biasing force of the leaf spring 41 . Since the pawl lever 27 is pivotable about a pivot bearing, while the trigger shaft 31 is guided in a straight slot guide, the displacement of the trigger shaft 31 changes the overlap between the latching surfaces 30 and 32 so far that the pawl lever 27 is released and thereby the Separation of the switching contacts 1 and 6 can be separated independently of a triggering device which serves as a trigger shaft 31 . The circuit breaker is thus able to respond to faulty high currents with a current-limiting opening in its switching contacts. This process sets in much faster than the rotation of the release shaft caused by a conventional release device. The decisive factor here is the total force occurring between the latching surfaces 30 and 32 , which not only results from the switching contacts 1 and 6 shown , but also from the further switch poles due to the transmission by means of the switching shaft 36 and the crank arms 35 . The position of the parts according to FIG. 3 again occurs.

Im Anschluß an eine Auslösung wird der Schaltmechanismus 20 für eine erneute Einschaltung dadurch vorbereitet, daß der Klinken hebel 27 mit dem Stützhebel 26 und den Kniehebeln 22 und 23 zu rückgestellt wird, bis sich die Verklinkungsflächen 30 und 32 wieder gegenüberstehen. Beim Einschalten wird die Auslösewelle 31 durch die unter ihr durchlaufende Stützfläche 42 des Treib hebels 24 am Ausweichen entgegen der Vorspannkraft der Blatt feder 41 gehindert, so daß eine sichere Einschaltung statt finden kann. Zur Aufrechterhaltung der Antriebsvorrichtung 20 in der verklinkten Stellung bei geschlossenen Schaltkontakten 1 und 6 genügt die Vorspannkraft der Blattfeder 41 allein. Die Stützfläche 42 steht dann wieder außerhalb des Bereiches, in dem die Auslösewelle 31 verschiebbar ist.Following a triggering, the switching mechanism 20 is prepared for a renewed activation by the pawl lever 27 being reset with the support lever 26 and the toggle levers 22 and 23 until the latching surfaces 30 and 32 face each other again. When you turn on the trigger shaft 31 is prevented by the passing through it supporting surface 42 of the driving lever 24 from evading against the biasing force of the leaf spring 41 , so that a safe engagement can take place. To maintain the drive device 20 in the latched position when the switch contacts 1 and 6 are closed , the biasing force of the leaf spring 41 alone is sufficient. The support surface 42 is then again outside the area in which the trigger shaft 31 is displaceable.

Claims

1. Circuit breaker with a fixed switching contact ( 1 ) and a movable switching contact ( 6 ) which can be actuated relative to this by a drive device ( 18 ) for switching on and off, and with a tripping device for automatically separating the switching contacts ( 1 , 6 ) when they occur a current of inadmissible height, wherein in a mechanical part of the triggering device a rotatably mounted trigger shaft ( 31 ) and a ratchet lever ( 27 ) which can be supported on the trigger shaft ( 31 ) with interacting latching surfaces ( 30 , 32 ) are arranged and furthermore one of the triggering device Independent latching device for releasing the movable switching contact ( 6 ) under the influence of a faulty high current is provided, characterized in that the trigger shaft ( 31 ) along guide parts ( 40 ) against a restoring force while reducing the overlap between those on the trigger shaft ( 31 ) and the jack handle l ( 27 ) provided latching surfaces ( 30 , 32 ) is guided displaceably.

2. The circuit breaker according to claim 1, characterized in that a Supported out by the latch lever (27), toggle lever (drive lever 24) of the course of the force transmission to the movable switching contact (6) angeord Neten toggle lever system (21, 22, 23, 24) with a to its pivot bearing ( 43 ) concentric support surface ( 42 ) is provided in such an arrangement that the trigger shaft ( 31 ) is supported against a displacement ent long the guide parts ( 40 ) during power transmission to switch on.

3. Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the tripping shaft ( 31 ) is designed as a half-wave latching surface ( 32 ) be seated and in both sides of the latching surface ( 32 ) angeord Neten elongated holes ( 40 ) and supported by leaf springs ( 41 ) is.