EP0427826B1 - Leitungsschutzschalter - Google Patents

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EP0427826B1
EP0427826B1 EP90906852A EP90906852A EP0427826B1 EP 0427826 B1 EP0427826 B1 EP 0427826B1 EP 90906852 A EP90906852 A EP 90906852A EP 90906852 A EP90906852 A EP 90906852A EP 0427826 B1 EP0427826 B1 EP 0427826B1
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EP
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movable contact
arc
contact
circuit breaker
bearing
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Peter Flohr
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Heinrich Kopp GmbH and Co KG
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Heinrich Kopp GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/18—Means for extinguishing or suppressing arc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/101—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening with increasing of contact pressure by electrodynamic forces before opening
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/52—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever
    • H01H71/526—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever the lever forming a toggle linkage with a second lever, the free end of which is directly and releasably engageable with a contact structure

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a circuit breaker has the task of shortening the current interruption in the event of a trip caused by a short circuit or line overload and in the event of a short circuit limiting the current to a minimum that the line to be protected cannot be damaged in the event of an error.
  • Such miniature circuit breakers are now produced in large quantities, partly fully automatically, so that the number of individual parts required for the function of the miniature circuit breaker, but also their ease of installation, are decisive for the economic success of this series product.
  • the adjustment effort for the calibration of the overcurrent release, but also the connections of the individual components through which the current flows, designed as a welding or soldering point delay the production process.
  • the object of the invention is therefore to provide a strongly current-limiting circuit breaker of the type mentioned in the introduction, in which any stranded connection can be dispensed with, which manages with only two welded or soldered connections and which does not require any adjustment effort.
  • the illustration shows schematically a circuit breaker with arc extinguishing device, switching mechanism and overcurrent release.
  • the arc chamber 1 there are, parallel to the chamber bottom wall, quenching plates 2, a contact arrangement 3, 4 and arc guide rails 5, 6.
  • the arc guide rail 6, on which the stationary contact piece 3 is attached, stands on the one hand with the coil of the overcurrent release 7 via the welding point 8 in connection, which in turn is connected at its other end via the welding point 9 to a connecting terminal 10.
  • the arc guide rail 5 flanks the lower quenching plate of the stack and forms a bearing 11 for the movable contact 4 with a rear extension 5a.
  • the arc guide rail 5 is arranged vertically in front of the quenching plates with an extension 5b which carries the connecting terminal 12.
  • the contact spring 13 is supported at one end in the housing 14 and presses the movable contact 4 against the fixed contact 3 in the switched-on state.
  • FIG. 1 shows this state and the force acting on the bearing point in the direction of the arrow and caused by the current flow.
  • the switching mechanism 15 is only shown for better understanding, it is of no importance for the short-circuit shutdown.
  • the current runs with closed contacts along the arrows shown from the terminal 12 via the arc guide rail 5 and the bearing 11, the movable contact 4 to the fixed contact 3 and from there via the coil of the overcurrent release 7 to the terminal 10.
  • the movable contact 4 flung away from the fixed contact 3 and the current interrupted.
  • the movable contact 4 goes into the position shown in FIG. 2, the arc drawn between the movable contact and the fixed contact jumping over from the movable contact to the arc guide rail 5 after reaching the open position. Due to the blowing effect of the power supply lines, the arc is driven into the quenching plate stack and extinguished there.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitungsschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Leitungsschutzschalter hat die Aufgabe, bei einer durch Kurzschluß oder durch Leitungsüberlastung verursachten Auslösung die Stromunterbrechung so abzukürzen und im Kurzschlußfall den Strom auf ein Minimum zu begrenzen, daß die zu schützende Leitung im Fehlerfall keinen Schaden nehmen kann. Derartige Leitungsschutzschalter werden heute in sehr großen Stückzahlen zum Teil vollautomatisch hergestellt, so daß die Zahl der erforderlichen Einzelteile, die für die Funktion des Leitungsschutzschalters notwendig sind, aber auch deren Montagefreundlichkeit für den wirtschaftlichen Erfolg dieses Serienfabrikates ausschlaggebend sind. Insbesondere der Justieraufwand für die Eichung des Überstromauslösers, aber auch die als Schweiß- oder Lötstelle ausgeführten Verbindungen der einzelnen, vom Strom durchflossenen Bauteile, verzögern den Fertigungsablauf.
  • Im Laufe der Zeit hat sich bei der Entwicklung von Leitungsschutzschaltern das Konstruktionsprinzip der Einfachunterbrechung durchgesetzt. Bei diesen Anordnungen werden die beweglichen Teile, wie Kontakte, Bimetalle usw., mit flexiblen Kupferlitzen verbunden, um den Stromfluß zu ermöglichen, vergleiche DE-OS 33 42 469. Die fortschrittlichsten Konstruktionen kommen dabei mit einer Litze aus, die den beweglichen Kontakt mit dem freien Ende des Bimetalls verbindet, so z. B. PS 25 04 954, PS 28 41 004 und DE 36 19 239. Wird nun, wie in DE 38 03 849 (veröffentlicht am 10.08.89) vorgeschlagen, der Betriebsstrom über die Lagerstelle des beweglichen Kontaktes geführt, dann kann es vorkommen, daß bei dieser litzenfreien Konstruktion wegen der auf den beweglichen Kontakt wirkenden Stromkräfte in der Lagerstelle schwankende Anpreßkräfte herrschen, die ein Verschweißen der beiden Teile begünstigen. Dies ist unerwünscht.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen stark strombegrenzenden Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf jegliche Litzenverbindung verzichtet werden kann, der mit lediglich zwei Schweiß- oder Lötverbindungen auskommt und der keinen Justieraufwand erfordert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Mit einer derartigen Anordnung wird auf fortschrittliche Weise erreicht, daß mit einem Minimum an Einzelteilen ohne störende Verbindungslitzen und ohne zusätzlichen Justieraufwand ein stark strombegrenzender Leitungsschutzschalter vollmechanisch montiert werden kann. Dabei wird die Stromführung im Kontaktbereich dazu benützt, zusätzlich zur Anpreßkraft der Kontaktfeder den beweglichen Kontakt in seine Lagerstelle auf der Laufschiene zu pressen, um somit auch bei großen Betriebs- oder Überströmen eine sichere Kontaktgabe zu erreichen. Ein Verschweißen des beweglichen Kontaktes in seiner stromdurchflossenen Lagerstelle wird sicher vermieden. Die Stromführung im Kontaktbereich wird aber auch durch ihren U-förmigen Verlauf dazu benützt, den bei der Abschaltung entstehenden Lichtbogen durch Blaswirkung schnell von der Kontaktzone weg in die Löschkammer zu treiben. Andererseits wird die Stromführung im Lichtbogenleitblech und im beweglichen Kontakt aufgrund der gegensinnigen Stromrichtung dazu benützt, unabhängig vom Magnetauslöser im Kurzschlußfall den beweglichen Kontakt vom Lichtbogenleitblech und vom Festkontakt weg aufzuschleudern. Dabei wird der Schenkelabstand der U-förmigen Blasschleife während der Abschaltung beibehalten, so daß der Lichtbogenantrieb, im Gegensatz zu bekannten Ausführungen, nicht nachläßt. Gleichzeitig wird durch die Drehung des beweglichen Kontaktes das Gegenmoment der Kontaktfeder geringer. Diese Maßnahmen bewirken zusammen ein sehr schnelles Ablaufen des Lichtbogens von der Kontaktstelle bei gleichzeitig sichergestelltem Anpreßdruck des beweglichen Kontaktes in seiner Lagerstelle, so daß ein Verschweißen vermieden wird. Durch den Wegfall der flexiblen Verbindungslitze wird zudem die Masse der bewegten Teile kleiner, was eine schnellere Kontaktöffnung zur Folge hat. Es hat sich gezeigt, daß ein zwischen dem beweglichen und dem Festkontakt angebrachter Isoliersteg den Lichtbogenlauf günstig beeinflußt, insbesondere wenn er aus einem gasabgebenden Kunststoff besteht. Zweckmäßigerweise wird als Überstromauslöser eine Anordnung gewählt, wie sie in DE 36 37 275 beschrieben ist. Der Vorteil liegt darin, daß der Überstromauslöser bereits geeicht ist und somit eine Justierung im Leitungsschutzschalter selbst entfallen kann.
  • Anhand der Zeichnung sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Die Darstellung zeigt schematisch einen Leitungsschutzschalter mit Lichtbogenlöscheinrichtung, Schaltmechanismus und Überstromauslöser. In der Lichtbogenkammer 1 befinden sich, parallel zur Kammerbodenwand, Löschbleche 2, eine Kontaktanordnung 3, 4 und Lichtbogenleitschienen 5, 6. Die Lichtbogenleitschiene 6, auf der das ortsfeste Kontaktstück 3 angebracht ist, steht einerseits mit der Spule des Überstromauslösers 7 über die Schweißstelle 8 in Verbindung, die ihrerseits mit ihrem anderen Ende über die Schweißstelle 9 an eine Anschlußklemme 10 angeschlossen ist. Die Lichtbogenleitschiene 5 flankiert das untere Löschblech des Stapels und bildet mit einer rückwärtigen Verlängerung 5a die Lagerstelle 11 für den beweglichen Kontakt 4. Die Lichtbogenleitschiene 5 ist senkrecht vor den Löschblechen angeordnet mit einer Verlängerung 5b, welche die Anschlußklemme 12 trägt. Die Kontaktfeder 13 stützt sich mit ihrem einen Ende im Gehäuse 14 ab und drückt den beweglichen Kontakt 4 im eingeschalteten Zustand an den Festkontakt 3. Die Figur 1 zeigt diesen Zustand sowie die in Pfeilrichtung auf die Lagerstelle wirkende, durch den Stromfluß hervorgerufene Kraft. Der Schaltmechanismus 15 ist lediglich zum besseren Verständnis dargestellt, er ist für die Kurzschlußabschaltung ohne Bedeutung.
  • Die Figur 2 zeigt den ausgeschalteten Zustand mit dem Isoliersteg 16 zwischen beweglichem und Festkontakt. In dieser Position ist der Löschvorgang bereits beendet. Der bewegliche Kontakt 4 wird durch den Schaltmechanismus 15 in der geöffneten Schaltstellung gehalten.
  • Der Strom verläuft bei geschlossenen Kontakten entlang der eingezeichneten Pfeile von der Anschlußklemme 12 über die Lichtbogenleitschiene 5 und die Lagerstelle 11, dem beweglichen Kontakt 4 zu dem Festkontakt 3 und von dort über die Spule des Überstromauslösers 7 zu der Anschlußklemme 10. Beim Auftreten eines Kurzschlusses wird der bewegliche Kontakt 4 vom Festkontakt 3 weggeschleudert und der Strom unterbrochen. Der bewegliche Kontakt 4 geht in die in Figur 2 dargestellte Position, wobei der zwischen dem beweglichen Kontakt und dem Festkontakt gezogene Lichtbogen nach Erreichen der Öffnungsstellung von dem beweglichen Kontakt zu der Lichtbogenleitschiene 5 überspringt. Durch die Blaswirkung der Stromzuführungsleitungen wird der Lichtbogen in den Löschblechstapel hineingetrieben und dort zum Erlöschen gebracht.

Claims (7)

  1. Leitungsschutzschalter mit Einfachunterbrechung, bestehend aus
    einem Überstromauslöser (7);
    einem durch den Überstromauslöser (7) und manuell betätigbaren Schaltmechanismus (15);
    einer Lichtbogenlösch-Einrichtung mit einem Löschblechpakket (2), das von Lichtbogen-Leitschienen (5,6) begrenzt ist;
    und aus
    einer stirnseitig vor dem Löschblech-Packet (2) in einer Lichtbogenkammer vorgesehenen Kontaktanordnung mit einem festen Kontakt (3) und einem beweglichen Kontakt (4),
    wobei der feste Kontakt (3) über den Überstromauslöser (7) galvanisch mit einer Anschlußklemme (10) verbunden ist, wobei der bewegliche Kontakt (4) über eine Lichtbogen-Leitschiene (5,5a; 5,5b) mit einer Anschlußklemme (12) galvanisch verbunden ist, und wobei für den beweglichen Kontakt (4) eine Lagerstelle (11) an der Lichtbogen-Leitschiene (5a) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der bewegliche Kontakt (4) an seinem freien Ende einen bis zur Kontaktberührungsstelle abgewinkelten Leiterteil besitzt, der zu einem vom Überstromauslöser (7) zum Festkontakt (3) führenden Leiterteil nahezu parallel verläuft, und
    daß zur Erhöhung des Druckes in der Lagerstelle (11) des beweglichen Kontakts (4) und zur Ausübung eines Drehmomentes auf den beweglichen Kontakt (4) in Öffnungsrichtung durch die in den parallelen Leiterteilen auftretenden Stromkräfte der abgewinkelte Leiterteil des beweglichen Kontaktes (4) eine Tangente an einen Kreis bildet, dessen Mittelpunkt sich im Bereich der Lagerstelle (11) befindet.
  2. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der vom Übertromauslöser (7) zum Festkontakt (3) führende Leiterteil im Bereich der Stromzuführung zur Kontaktstelle mit der Kontaktberührungsfläche einen stumpfen Winkel bildet, wobei sich zusammen mit dem freien Ende des beweglichen Kontaktes (4) für den Stromfluß ein U-förmiger Verlauf ergibt, und wobei die Achse des U nahezu parallel zur Befestigungsfläche des Leitungsschutzschalters bzw. zu dessen Löschblechen verläuft.
  3. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die als Lagerstelle (11) für den beweglichen Kontakt (4) ausgebildete Lichtbogen-Leitschiene (5) zur Erzeugung eines in Kontaktöffnungsrichtung auf den beweglichen Kontakt (4) wirkenden Drehmoments mittels abstoßender Stromkräfte einen eng und parallel zu diesem verlaufenden Abschnitt aufweist.
  4. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die parallelen Abschnitte der Lichtbogen-Leitschiene (5) und des beweglichen Kontakts (4) nahezu senkrecht zu den Löschblechen und zur Befestigungsebene des Leitungsschutzschalters angeordnet sind und in Richtung zur Lagerstelle (11) verlaufen.
  5. Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Vermeidung einer Berührung der Lagerstelle (11) durch den Lichtbogen-Fußpunkt der bewegliche Kontakt (4) in der Lagerstelle (11) auf der vom Löschblechpacket (2) abgewandten Seite der Lichtbogen-Leitschiene (5) drehbar gelagert ist.
  6. Leitungsschutzschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der bewegliche Kontakt (4) in der Einschalt-Stellung durch eine sich im Gehäuse (14) abstützende Kontaktfeder (13) an den Festkontakt (3) gepreßt ist, deren Wirkungsrichtung nahe der Lagerstelle (11) vorbeiläuft und die den beweglichen Kontakt (4) zusätzlich in die Lagerstelle (11) drückt, wobei der bewegliche Kontakt (4) keinerlei mechanische Verbindung zum Schaltmechanismus (15) besitzt.
  7. Leitungsschutzschalter nach einem der vorrangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontakte (3,4) der Kontaktanordung litzenfrei mit ihrer jeweiligen Anschlußklemme (10,12) galvanisch verbunden sind.
EP90906852A 1989-05-09 1990-05-02 Leitungsschutzschalter Expired - Lifetime EP0427826B1 (de)

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DE3915127A DE3915127C1 (de) 1989-05-09 1989-05-09
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PCT/DE1990/000316 WO1990013903A1 (de) 1989-05-09 1990-05-02 Leitungsschutzschalter

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EP0427826A1 EP0427826A1 (de) 1991-05-22
EP0427826B1 true EP0427826B1 (de) 1995-04-19

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DE (1) DE3915127C1 (de)
DK (1) DK0427826T3 (de)
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