DE69834159T2

DE69834159T2 - Circuit breaker with electromagnetic release with drive for a movable and forked contact

Info

Publication number: DE69834159T2
Application number: DE1998634159
Authority: DE
Inventors: Michel Lazareth; Jean-Claude Ramirez
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2018-09-05
Also published as: DE69834159D1; EP0905735B1; FR2768856A1; FR2768856B1; ES2259451T3; EP0905735A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit hohem Ausschaltvermögen, der in einem Isolierstoffgehäuse angeordnet ist und pro Pol

– zwei im unteren Teil des Gehäuses nebeneinander angeordnete Lichtbogenlöschkammern mit je einem Löschblechpaket,
– ein feststehendes Kontaktpaar, das den genannten Lichtbogenlöschkammern gegenüberliegt und mit einem gabelförmigen beweglichen Doppelkontakt zusammenwirkt, derart dass zwei elektrisch in Reihe geschaltete Trennstrecken gebildet werden,
– sowie einen Antriebsmechanismus zur Handbetätigung über einen Schaltknebel und/oder zur automatischen Betätigung über Auslösemittel umfasst, die auf den über den Pol fließenden Strom ansprechen, wobei die genannten Mittel mindestens einen elektromagnetischen Auslöser mit einem Triebsystem umfassen, das einen mit einem Anker zusammenwirkenden Magnetkreis umfasst.

The invention relates to a circuit breaker with high breaking capacity, which is arranged in an insulating material and per pole

Two arc extinguishing chambers arranged side by side in the lower part of the housing, each with a splitter stack,
A stationary pair of contacts facing said arc quenching chambers and cooperating with a fork-shaped movable double contact, such that two separating sections connected electrically in series are formed,
And a manual override drive mechanism and / or automatic actuation via tripping means responsive to the current flowing across the pole, said means comprising at least one electromagnetic actuator having a drive system comprising a magnetic circuit cooperating with an armature ,

In der Druckschrift FR-A-2495826 wird ein Leistungsschalter der genannten Art beschrieben, der dem Stand der Technik am ehesten entspricht und bei dem die beiden Lichtbogenlöschkammern durch eine Isolierstoffwand voneinander getrennt sind. Der elektromagnetische Auslöser umfasst einen Elektromagneten mit einer Schlageinrichtung, die unmittelbar auf die Gabel des beweglichen Kontakts wirkt, um dessen Verschiebung in die Ausschaltstellung zu beschleunigen. Die Schlageinrichtung ist mechanisch mit einem beweglichen Kern des Magnetkreises des Elektromagneten verbunden und beaufschlagt den beweglichen Kontakt nach Überwindung einer Freilaufsstrecke. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Leistungsschalters ist jedoch begrenzt.In the document FR-A-2495826 is a circuit breaker of said Art described which corresponds to the state of the art most closely and in which the two arc extinguishing chambers through an insulating wall are separated from each other. The electromagnetic trigger includes an electromagnet with a striker that immediately acts on the fork of the movable contact to its displacement to accelerate to the off position. The beating device is mechanical with a moving core of the magnetic circuit of the Electromagnet connected and acts on the moving contact after overcoming a freewheeling track. The performance of such a circuit breaker is limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter für hohe Nennströme und mit hohem Ausschaltvermögen zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a circuit breaker for high rated currents and high breaking to accomplish.

Der erfindungsgemäße Leistungsschalter ist dadurch gekennzeichnet, dass der gabelförmige bewegliche Kontakt in einem ersten Luftspalt des H-förmig ausgebildeten Magnetkreises angeordnet ist, welcher zwei Seitenschenkel umfasst, die durch eine auf einem Mittelschenkel gelagerte Erregerspule mit entgegengesetzter Polarität magnetisiert werden, wobei die leitende Gabel an einem Isolierstoffstützarm befestigt ist und zwei parallel zueinander angeordnete und mit einem waagerechten Mittelsteg verbundene Arme umfasst,

– dass der erste Luftspalt einen im oberen Schenkel ausgebildeten Mittelschlitz zur Durchführung des Isolierstoffstützarms sowie zwei weitere Schlitze umfasst, die zur Durchführung der beiden Arme des beweglichen Kontakts an den seitlichen Enden des unteren Schenkels des Magnetkreises (30) ausgebildet sind,

und dass der Mittelsteg der Gabel den zwischen den beiden Schenkeln ausgebildeten waagerechten Schlitz des Luftspalts durchdragt und durch ein von der Spule erzeugtes, in einer Richtung wirkendes Magnetfeld beaufschlagt wird.The circuit breaker according to the invention is characterized in that the fork-shaped movable contact in a first air gap of the H-shaped magnetic circuit is arranged, which comprises two side legs, which are magnetized by a mounted on a center leg exciter coil with opposite polarity, wherein the conductive fork on a Isolierstoffstützarm is attached and comprises two mutually parallel and connected to a horizontal central web arms,

- That the first air gap comprises a formed in the upper leg center slot for carrying the Isolierstoffstützarms and two further slots, which for carrying out the two arms of the movable contact at the lateral ends of the lower leg of the magnetic circuit ( 30 ) are formed,

and that the central web of the fork penetrates the horizontal slot of the air gap formed between the two legs and is acted upon by a unidirectional magnetic field generated by the coil.

Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung sind am oberen Schenkel des Magnetkreises zwei umbogene Fortsätze ausgebildet, die in Richtung der Arme des beweglichen Kontakts parallel zueinander verlaufen, so dass sie die beiden einander gegenüberliegenden Schlitze des unteren Schenkels begrenzen.To a preferred embodiment of the invention are on the upper leg of the magnetic circuit two arcuate projections formed in the direction the arms of the moving contact are parallel to each other, so they are the two opposing slots of the lower thigh limit.

Durch eine solche Anordnung des gabelförmigen Kontakts im ersten Luftspalt lassen sich zusätzliche Laplacesche Elementarkräfte zur schnellen Abschaltung erzeugen, wenn die Höhe des Stroms im Pol einen bestimmten Schwellwert übersteigt.By such an arrangement of the forked Contact in the first air gap can be added to additional Laplacean elemental forces generate rapid shutdown when the amount of current in the pole one exceeds a certain threshold.

Nach einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung sind die beiden Schenkel des Magnetkreises bezüglich der Bewegungsachse des beweglichen Kontakts versetzt zueinander angeordnet, um eine asymmetrische Verschiebung der ersten Luftspalts zu erreichen und so die Wirkdauer der Laplaceschen Kräfte in Ausschaltrichtung zu verlängern.To a characteristic feature of the invention are the two legs of the magnetic circuit with respect to the movement axis of the movable contact offset from one another arranged to asymmetric displacement of the first air gap to achieve and thus the duration of action of the Laplace forces in Ausschaltetrichtung to extend.

Nach einem anderen kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist der Anker des Magnetkreises einen ersten flachen Bereich und einen zweiten umgreifenden Bereich auf, die in Höhe des zweiten Luftspalts gegenüber den Schenkeln angeordnet sind und mit denen die Steigung der Kennlinie der auf das Auslöseglied wirkenden Kraft angepasst werden kann.To another characteristic feature of the invention is the armature of the magnetic circuit has a first flat area and a second flat area encompassing area at the level of the second air gap opposite the Legs are arranged and with which the slope of the characteristic the on the trigger member acting force can be adjusted.

Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigenTo the better understanding is an embodiment the invention in the accompanying drawings shown and in the following description stating another Advantages and features closer explained. Show

1 eine schematische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters, wobei eine der Seitenwände des Isolierstoffgehäuses abgenommen ist; 1 a schematic front view of a circuit breaker according to the invention, wherein one of the side walls of the insulating material is removed;

2 und 3 Schnittansichten längs der Achsen 2-2 und 3-3 aus 1; 2 and 3 Sectional views along the axes 2-2 and 3-3 off 1 ;

4A eine vergrößerte Teilansicht des Magnetkreises des Auslösers mit Triebsystem; 4A an enlarged partial view of the magnetic circuit of the trigger with drive system;

4B eine Schnittansicht entlang der Achse 4-4 aus 4A; 4B a sectional view along the Ach se 4-4 off 4A ;

5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsvariante des Auslösers mit Triebsystem. 5 a perspective view of another embodiment of the trigger with drive system.

Die 1 bis 3 zeigen einen Kleinleistungsschalter mit hohem Ausschaltvermögen, der in einem Isolierstoffgehäuse 10 angeordnet ist und pro Pol einen gabelförmig ausgebildeten beweglichen Kontakt 12 umfasst, welcher mit zwei feststehenden Kontakten 14, 16 zur Bildung einer Kontaktbrücke mit zwei hintereinander geschalteten Trennstrecken zusammenwirkt. Der gabelförmige bewegliche Kontakt 12 wird durch einen Antriebsmechanismus 18 beaufschlagt, der von Hand über einen Schaltknebel 20 und automatisch über einen thermomagnetischen Auslöser betätigt wird.The 1 to 3 show a small circuit breaker with high breaking capacity, in an insulating material 10 is arranged and per pole a fork-shaped movable contact 12 includes, which with two fixed contacts 14 . 16 cooperates to form a contact bridge with two series-connected separation sections. The bifurcated movable contact 12 is powered by a drive mechanism 18 acted upon by hand over a switch knob 20 and automatically actuated via a thermomagnetic release.

Zu beiden Seiten einer senkrechten Isolierstofftrennwand 22 sind zwei Lichtbogenlöschkammern 24, 26 angeordnet, die jeweils durch ein Löschblechpaket gebildet werden. Der thermomagnetische Auslöser umfasst einen thermischen Bimetallauslöser (nicht dargestellt) und einen elektromagnetischen Auslöser mit Triebsystem 28, der über den Lichtbogenlöschkammern 24, 26 angeordnet ist.On both sides of a vertical Isolierstofftrennwand 22 are two arc extinguishing chambers 24 . 26 arranged, each formed by a splitter stack. The thermomagnetic actuator comprises a thermal bimetal actuator (not shown) and an electromagnetic actuator with drive system 28 that passes over the arc quenching chambers 24 . 26 is arranged.

Der elektromagnetische Auslöser mit Triebsystem 28 umfasst einen H-förmigen Magnetkreis 30 mit einem ersten Luftspalt 32 zur Aufnahme des gabelförmigen beweglichen Kontakts 12 sowie einem zweiten Luftspalt 34, der mit einem Kippanker 36 zusammenwirkt, welcher einem Auslöseglied 38 zugeordnet ist. Der Magnetkreis 30 umfasst zwei Seitenschenkel 37, 39, die über einen Mittelschenkel 41 miteinander verbunden sind, um den eine Erregerspule 40 geführt ist, die von dem über die Kontakte des Pols fließenden Strom durchflossen wird.The electromagnetic release with drive system 28 includes an H-shaped magnetic circuit 30 with a first air gap 32 for receiving the fork-shaped movable contact 12 and a second air gap 34 who with a tipping anchor 36 cooperates, which a trigger member 38 assigned. The magnetic circuit 30 includes two side legs 37 . 39 that have a middle thigh 41 connected to each other to the one excitation coil 40 is passed, which is traversed by the current flowing through the contacts of the pole current.

Der bewegliche Kontakt 12 umfasst einen gemeinsamen Isolierstoffstützarm 12A, der einen, im oberen Bereich des ersten Luftspalts 32 ausgebildeten Mittelschlitz 42 senkrecht durchragt, sowie eine leitende Gabel mit zwei an einem Mittelsteg 44 befestigten parallelen Armen 12B, 12C. Jeder Arm 12B, 12C ist senkrecht durch einen, im unteren Bereich des ersten Luftspalts 32 ausgebildeten Schlitz 46, 48 geführt und wirkt mit einem feststehenden Kontakt 14, 16 zusammen, wobei die beiden Arme in jeweils entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen werden.The moving contact 12 includes a common Isolierstoffstützarm 12A , one at the top of the first air gap 32 trained center slot 42 vertically protruding, as well as a conductive fork with two at a central bar 44 fastened parallel arms 12B . 12C , Every arm 12B . 12C is perpendicular through one, in the lower part of the first air gap 32 trained slot 46 . 48 guided and acts with a fixed contact 14 . 16 together, wherein the two arms are traversed in each case in the opposite direction from the stream.

Die beiden Schlitze 46, 48 sind im unteren Schenkel 39 des Magnetkreises 30 ausgebildet und symmetrisch zu dem im oberen Schenkel 37 ausgebildeten Mittelschlitz 42 angeordnet. Der leitende Mittelsteg 44 verläuft in dem waagerechten Zwischenschlitz des Luftspalts 32 sowie zwischen den beiden Schenkeln 37, 39, wobei er in einer Richtung vom Gesamtstrom durchflossen wird. Die beiden Schenkel 37, 39 des Magnetkreises 30 werden mit entgegengesetzter Polarität magnetisiert.The two slots 46 . 48 are in the lower thigh 39 of the magnetic circuit 30 formed and symmetrical to that in the upper leg 37 trained center slot 42 arranged. The leading center bridge 44 runs in the horizontal intermediate slot of the air gap 32 as well as between the two thighs 37 . 39 , wherein it is traversed in one direction by the total current. The two thighs 37 . 39 of the magnetic circuit 30 are magnetized with opposite polarity.

Die magnetischen Feldlinien in dem waagerechten Schlitz des Luftspalts 32 sind gleich gerichtet und wirken so auf den Strom im Mittelsteg 44, dass Laplacesche Kräfte erzeugt werden, um den beweglichen Kontakt 12 in Richtung seiner Ausschaltstellung zu beaufschlagen, wenn die Höhe des Stroms einen bestimmten Schwellwert übersteigt.The magnetic field lines in the horizontal slot of the air gap 32 are the same direction and act on the stream in the middlebridge 44 that Laplacean forces are generated to the moving contact 12 in the direction of its off position, when the magnitude of the current exceeds a certain threshold.

Die beiden anderen Schlitze 46, 48 sind vorteilhaft durch zwei umbogene Fortsätze 50, 52 des oberen Schenkels 37 des Magnetkreises 30 seitlich begrenzt. Die Magnetfelder in den beiden Schlitzen 46, 48 sind gegenpolig und wirken so auf die entgegengerichteten Ströme in den Schenkeln 12B, 12C der Gabel des beweglichen Kontakts 12, dass sie in Ausschaltrichtung wirkende zusätzliche Laplacesche Kräfte erzeugen.The other two slots 46 . 48 are advantageous by two arched extensions 50 . 52 of the upper thigh 37 of the magnetic circuit 30 laterally limited. The magnetic fields in the two slots 46 . 48 are opposite polarity and thus act on the opposing currents in the thighs 12B . 12C the fork of the moving contact 12 in that they produce additional Laplace forces acting in the disconnection direction.

Durch die Fortsätze 50, 52 wird die magnetische Beblasung des zwischen jedem der feststehenden Kontakte 14, 16 und dem zugehörigen Arm 12B bzw. 12C des beweglichen Kontakts 12 gezogenen und in Richtung der jeweiligen Lichtbogenlöschkammer 24, 26 gedrückten Lichtbogens begünstigt. Durch die Reihenschaltung der beiden Trennstrecken und die Erzeugung der zusätzlichen Laplaceschen Elementarmagnetkräfte im ersten Luftspalt 32 lassen sich ein hohes Ausschaltvermögen und eine schnelle Lichtbogenlöschung erzielen.Through the extensions 50 . 52 becomes the magnetic blowing of between each of the fixed contacts 14 . 16 and the associated arm 12B respectively. 12C of the moving contact 12 pulled and in the direction of the respective arc extinguishing chamber 24 . 26 compressed arc favored. By the series connection of the two separation sections and the generation of the additional Laplacian elementary magnetic forces in the first air gap 32 it is possible to achieve high breaking capacity and fast arc quenching.

Bei der in 4A und 4B gezeigten Ausführungsvariante sind die beiden Schenkel 38, 39 eines Magnetkreises 30A des elektromagnetischen Auslösers bezüglich der Bewegungsachse des beweglichen Kontakts 12 versetzt zueinander angeordnet, so dass der erste Luftspalt 32 asymmetrisch verschoben wird. Der diesen Luftspalt durchsetzende magnetische Fluss wirkt über eine größere Länge auf den beweglichen Kontakt 12, so dass sich die Wirkdauer der Laplaceschen Kräfte in Ausschaltrichtung verlängert.At the in 4A and 4B embodiment shown are the two legs 38 . 39 a magnetic circuit 30A of the electromagnetic actuator with respect to the axis of movement of the movable contact 12 offset from one another, so that the first air gap 32 is shifted asymmetrically. The magnetic flux passing through this air gap acts on the movable contact over a greater length 12 , so that the duration of action of the Laplace forces extended in the Ausschalttrichtung.

Bei der anderen, in 5 gezeigten Ausführungsvariante umfasst der H-förmige Magnetkreis 30B des elektromagnetischen Auslösers einen den zweiten Luftspalt 34 durchragenden Kippanker 36, der einen ersten flachen Bereich 36A und einen zweiten umgreifenden Bereich 36B aufweist. Durch eine entsprechende Flächenaufteilung zwischen den beiden Bereichen 36A und 36B kann die Steigung der Ansprechkurve der auf das Auslöseglied 38 aus 1 wirkenden Kraft genau eingestellt werden. Zur Erzielung einer Kennlinie mit großer Steigung wird die Fläche des ersten flachen Bereichs 36A im Verhältnis zur Fläche des zweiten umgreifenden Bereichs 36B vergrößert. Umgekehrt wird die relative Breite des ersten flachen Bereichs 36A im Verhältnis zum zweiten umgreifenden Bereich 36B verkleinert, wenn sich die Steigung der Kennlinie am Ende des Hubs des Ankers 36 ändern soll.At the other, in 5 embodiment shown includes the H-shaped magnetic circuit 30B of the electromagnetic trigger a the second air gap 34 piercing tipping anchor 36 , the first flat area 36A and a second encompassing area 36B having. By an appropriate area division between the two areas 36A and 36B may be the slope of the response curve of the tripping member 38 out 1 acting force can be accurately adjusted. To obtain a characteristic curve with a large slope becomes the area of the first flat area 36A relative to the area of the second encompassing area 36B increased. Conversely, the relative Width of the first flat area 36A relative to the second encompassing area 36B reduced when the slope of the characteristic at the end of the stroke of the armature 36 to change.

Außerdem können die beiden Bereiche 36A, 36B des Ankers 36 mit unterschiedlichen Dicken ausgebildet werden, um die Kraftkennlinie entsprechend anzupassen.In addition, the two areas 36A . 36B of the anchor 36 be formed with different thicknesses to adjust the force curve accordingly.

Claims

Circuit breaker with high breaking capacity, which is housed in an insulating 10 ) and per pole - two in the lower part of the housing ( 10 ) arranged side by side arc extinguishing chambers ( 24 . 26 ), each with a splitter stack, - a fixed contact pair ( 14 . 16 ), which is opposite said arc quenching chambers and with a fork-shaped movable double contact ( 12 ) cooperates, so that two electrically connected in series separation sections are formed - and a drive mechanism ( 18 ) for manual operation via a switching knob ( 20 ) and / or for automatic actuation via trigger means responsive to the current flowing across the pole, said means comprising at least one electromagnetic actuator having a drive system ( 28 ), one with an anchor ( 36 ) cooperating magnetic circuit ( 30 . 30A . 30B ), characterized in that the fork-shaped movable contact ( 12 ) in a first air gap ( 32 ) of the H-shaped magnetic circuit ( 30 ), which two side legs ( 37 . 39 ), which by a on a middle leg ( 41 ) mounted exciter coil ( 40 ) are magnetized with opposite polarity, wherein the conductive fork on an Isolierstoffstützarm ( 12A ) and two mutually parallel, with a horizontal central web ( 44 ) connected arms ( 12B . 12C ), - that the first air gap ( 32 ) one in the upper leg ( 37 ) formed middle slot ( 42 ) for carrying out the Isolierstoffstützarms ( 12A ) as well as two further slots ( 46 . 48 ) used to carry out the two arms ( 12B . 12C ) of the moving contact ( 12 ) at the lateral ends of the lower leg ( 39 ) of the magnetic circuit ( 30 ) are formed, and that the middle web ( 44 ) of the fork between the two legs ( 37 . 39 ) formed horizontal slot of the air gap ( 32 ) and through one of the coil ( 40 ) is applied, acting in one direction magnetic field.

Circuit breaker according to claim 1, characterized in that on the upper leg ( 37 ) of the magnetic circuit ( 30 ) two arcuate extensions ( 50 . 52 ) are formed in the direction of the arms ( 12B . 12C ) of the moving contact ( 21 ) parallel to each other so that they are the two opposing slots ( 46 . 48 ) of the lower thigh ( 39 ) limit.

Circuit breaker according to Claim 1 or 2, characterized in that the two slots ( 46 . 48 ) of the lower thigh ( 39 ) are arranged symmetrically to the central axis, by the in the upper leg ( 37 ) formed middle slot ( 42 ) runs.

Circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the two limbs ( 37 . 39 ) of the magnetic circuit ( 30A ) with respect to the axis of movement of the movable contact ( 12 ) are arranged offset to each other to an asymmetric displacement of the first air gap ( 32 ) and thus to extend the duration of action of the Laplace forces in the disconnection direction.

Circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the armature ( 36 ) of the magnetic circuit ( 30B ) a first flat area ( 36A ) and a second encompassing area ( 36B ) at the level of the second air gap ( 34 ) opposite the thighs ( 37 . 39 ) are arranged and with which the slope of the characteristic of the on a trigger member ( 38 ) acting force can be adjusted.

Circuit breaker according to claim 5, characterized in that the trigger member ( 38 ) than with the anchor ( 36 ) connected rod which along the upper leg ( 37 ) of the magnetic circuit ( 30 . 30A . 30B ) runs.