EP0540431B1 - Betätigungsvorrichtung für vierpoligen Lastschalter - Google Patents

Betätigungsvorrichtung für vierpoligen Lastschalter Download PDF

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EP0540431B1
EP0540431B1 EP92420366A EP92420366A EP0540431B1 EP 0540431 B1 EP0540431 B1 EP 0540431B1 EP 92420366 A EP92420366 A EP 92420366A EP 92420366 A EP92420366 A EP 92420366A EP 0540431 B1 EP0540431 B1 EP 0540431B1
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EP
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pole
bar
auxiliary
auxiliary pole
operating mechanism
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Robert Morel
Xavier Thomassin
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Schneider Electric SE
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Schneider Electric SE
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    • H01H71/002—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00 with provision for switching the neutral conductor
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    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/205—Details concerning the elastic mounting of the rotating bridge in the rotor
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    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/2058—Rotating bridge being assembled in a cassette, which can be placed as a complete unit into a circuit breaker
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    • 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
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to an operating mechanism for an apparatus. electric four-pole disconnection, in particular a circuit breaker comprising three poles respectively associated with the three phases and a pole associated with the neutral, according to the preamble of claims 1, 4 and 8.
  • the opening operation mechanism and a circuit breaker is associated with one of the poles.
  • this mechanism being associated with the pole central, the lateral forces are distributed so symmetrical on both sides of the mechanism.
  • the four-pole circuit breakers due to the asymmetry introduced by the position of the mechanism, there are problems of bending and / or twisting on the coupling means connecting the poles between them.
  • Document FR-A-2,478,368, which forms the basis of the preamble of claims 1, 4 and 8, proposes a solution to the aforementioned drawbacks, which consists in adding a mechanism auxiliary to the pole associated with neutral.
  • This auxiliary mechanism modulates the resistant torque during the maneuver thanks to a angular offset between the three poles associated with the phases and the pole associated with neutral which differs the actuation of the pole from neutral; this mechanism notably includes a spring of compression to compensate for friction forces and favor the passage from neutral.
  • the above solution does not allow the perfect simultaneity of opening and closing maneuvers closing of the four poles; moreover, it does not allow a rationalization of pole manufacturing due to differences between the poles associated with the phases and the pole associated with neutral; finally, the mechanism is subject to significant fatigue phenomena.
  • the object of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks and allow the manufacture of a four-pole circuit breaker simple, economical, robust and reliable.
  • the auxiliary pole In stable open or closed position, the auxiliary pole is transparent to the means of coupling, i.e. the auxiliary pole does not induce any torque and / or bending on the rest of the mechanism. This twist and / or bending on the coupling means and on the main mechanism is present only during opening and closing operations, which represents a fraction tiny part of the life of a switching device, thus avoiding the problems of fatigue of the operating mechanism.
  • the free end of the pulling is articulated on a yoke which is in turn articulated around a second transverse axis of the device, and which cooperates with a crank integral in rotation with the bar, the stop being arranged coaxially to the second axis transverse.
  • the yoke is provided with a pin which cooperates with a light practiced in the crank; the light includes a radial part and a tangential part with respect to the crank rotation.
  • the tie rod is formed by a plate articulated on the yoke by through two lugs, and the stopper is formed by the axis articulation of the yoke around the second transverse axis.
  • the four poles can in particular be identical, the means of coupling being formed by two rods diametrically opposite to the transverse axis and cross all the elementary bars right through.
  • Figure 1 is a schematic view of a switching device four-pole.
  • Figure 2 is a section through a pole.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a first embodiment of the invention.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate a second embodiment of the invention.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C illustrate a third embodiment of the invention.
  • FIG. 6 represents, with reference to the third mode of realization, a perspective of the auxiliary mechanism associated with fourth pole.
  • a four-pole circuit breaker has three poles P1, P2 and P3 associated with the network phase conductors, and a fourth pole N associated with the neutral conductor.
  • the fourth breaker poles are housed in housings rectangular shaped molded insulating material, placed side by side rib along the transverse axis XX '; these boxes can in particular be in the form of four housings identical, each pole having its own housing, or even under the shape of two cases, a first monobloc case containing the poles P1, P2 and P3 and a second box for the pole N.
  • main pole Pp P2 in FIG. 1
  • the pole furthest from the main pole Pp being designated “the pole auxiliary Pa "(Pa being N in FIG. 1).
  • the mechanism of circuit breaker operation has a main mechanism Mp associated with the main pole Pp, and an auxiliary mechanism Ma associated with the auxiliary pole Pa, and intended to remedy the bending and / or torsion phenomena introduced by the asymmetrical position of the main mechanism Mp.
  • a Mc coupling mechanism links the main mechanism Mp to auxiliary mechanism Ma.
  • the main mechanism Mp is actuated in a known manner, either by manual action by means of a control lever (not shown), or via a trigger (not shown), magnetothermal or electronic.
  • FIG. 2 represents, a cutoff pole P1 particularly well suited to the invention due to its modularity.
  • the four poles P1, P2, P3 and N are strictly identical and are adapted so as to receive or not a main mechanism Mp or an auxiliary mechanism Ma, which allows a very thorough rationalization of the manufacturing of circuit breakers: it is possible in particular from a single line of pole manufacturing, assembling these poles to make one two-pole, three-pole or four-pole circuit breaker.
  • the breaking pole P1 is housed in a housing 8 made of material molded insulation, in which are fitted two cut 6a and 6b. Pole P1 has a rotary contact 3 to double break which cooperates with two fixed contacts 2a and 2b respectively connected to connection pads 7a and 7b.
  • the rotary contact 3 is housed in an elementary rotary bar of switching 1 made of insulating material which is guided in rotation around the axis ZZ '. Rotary contact 3 is coupled to bar 1 via two contact pressure springs 4a and 4b.
  • the bar 1 is pierced with two diametrically opposed holes by relative to the transverse axis ZZ ', and adapted to receive two transverse rods 5a and 5b which ensure the coupling Mc mechanics of the four poles P1, P2, P3 and N right through, and by the same, the coupling of the main mechanism Mp with the auxiliary mechanism Ma.
  • FIGS. 3A and 3B show a rotary contact 3 with single cut-off, in the closed and open from the pole, the second cut having been replaced by a braid 9 which connects the rotary contact 3 to the connection pad 7b.
  • the rotary contact 3, housed in the rotary bar 1, is coupled to the bar 1 by a contact pressure spring 4, which when the pole is closed, exerts a reaction force F on the bar 1 as shown in Figure 3A.
  • a tension spring 10 is attached at one of its ends to a hook 11 secured to the bar 1 and located on a radius of the bar 1; the other end of the spring 10 is attached to a anchoring 12 secured to the housing 8, so that the spring 10, in the closed position of the pole, either straight and come practically brush against a stop 13 integral with the bar 1 and located on the axis of rotation ZZ 'of the bar 1.
  • the tension spring 10 tensioned so straight forms a slight angle ⁇ with the diameter of the bar passing through the hook 11, so as to exert a torque C on the bar in the direction opposite to the force F, i.e. keep the contacts closed.
  • the auxiliary mechanism In the open position, the auxiliary mechanism is again transparent on the rest of the operating mechanism.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate a second embodiment of the auxiliary mechanism associated with a double rotary contact break.
  • the spring means of the mechanism include a tie rod 25 and a tension spring 20 placed end to end by via a pivot 24.
  • the free end of the tie rod is coupled by a hinge 27 at the end of a crank 26 secured to the elementary bar 1.
  • the free end of the spring 20 is attached to an anchor 22 secured to the housing.
  • the assembly pulling 25 / spring 20 is straight and forms a small angle ⁇ with the diameter of the bar 1 passing through the joint 27.
  • the pivot 24 is in the vicinity a stop 23 integral with the crank 26, and arranged coaxially to the transverse axis XX '.
  • the whole pulling 25 / spring 20 exerts a torque on the bar 1 which opposes the force developed by the contact pressure springs 4a, 4b on the bar 1.
  • the spring means of the auxiliary mechanism are no longer directly integral with the bar 1.
  • the housing 8 of the pole N is provided with a fixed plate 31 laterally by screws 40 and 41, which covers the top of the pole P.
  • the plate 31 carries an axis of rotation 33 along the axis YY 'on which is mounted a yoke 34.
  • the yoke 34 is guided in rotation around the axis YY 'via a crank 36 integral with the bar 1; this guidance is provided by a lateral pin 37 secured to the yoke 34, which is housed in a light 38 in the crank 36.
  • the spring means of the auxiliary mechanism include a tie rod 35 formed by a plate and a spring 30 attached end at the end near the axis of rotation 33.
  • the free end of the plate 35 is articulated on the sides vertical of the yoke 34 by means of two lugs 39, and the free end of the spring 30 is attached to an anchor 32 of plate 31.
  • the spring 30 / plate 35 assembly In the closed position of the pole, illustrated in FIG. 5A, the spring 30 / plate 35 assembly is rectilinear and forms a angle ⁇ with the straight line passing through the axis of rotation 33 and the anchor 32.
  • the spring 30 then exerts a torque which is opposed to the force developed by the contact pressure springs 4a and whose value is such that it leaves a clearance 43 between the bar 1 and the rotary contact 3, which serves to guard against wear contacts 2a, 2b, 3a, 3b.
  • the light 38 formed in the crank 36 has a part radial 38A and a tangential part 38B with respect to the crank rotation.
  • the radial part 38A of the light 38 allows a significant reduction in the angular range useful during the transition between a pulling 35 / spring assembly 30 straight in closed position, and a pulling assembly 35 / spring 30 broken in open position; it also allows reduce the length of the spring 30.
  • the tangential part 38B of light 38 allows bar 1 to continue its course opening without having to drive the yoke 34.
  • the arrangement of the auxiliary mechanism of this third mode of realization is particularly advantageous because it presents a very small footprint and does not require adjustment particular of the angle ⁇ due to the multiplication of the useful angular range.
  • the means of Mc coupling are made by elementary bars secured by means of two rods 5a, 5b; we can modify these coupling means, for example by call to a single bar for the four poles, or even a single bar for the three poles associated with the phases coupled to a bar for the pole associated with the neutral, without depart from the scope of the invention as claimed.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Claims (15)

  1. Schaltmechanismus für ein vierpoliges elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter, der dazu dient, die vier, in Querrichtung nebeneinander angeordneten Pole (N, P1, P2, P3) gleichzeitig zu betätigen, wobei einer der beiden, an die Symmetrieebene des Leistungsschalters angrenzenden Pole als Hauptpol (Pp) und der vom Hauptpol am weitesten entfernt angeordnete Pol als Hilfspol (Pa) bezeichnet werden und der Hilfspol
    einen drehbaren Schaltwellenabschnitt (1), der in Drehrichtung um eine erste Querachse (XX') geführt wird,
    mindestens einen feststehenden Kontakt (2a, 2b) und
    einen Drehkontakt (3) mit einfacher oder doppelter Trennstelle umfaßt, der über Kontaktdruckfedern (4a, 4b) drehwirksam mit der jeweiligen genannten Schaltwelle (1) verbunden ist,
    wobei der genannte Mechanismus
    einen, dem genannten Hauptpol (Pp) zugeordneten Hauptmechanismus (Mp) für. die Ausschalt- und Einschaltfunktion,
    einen, dem genannten Hilfspol (Pa) zugeordneten Hilfsmechanismus (Ma) mit Federmitteln (10) sowie
    Kupplungsmittel (5a, 5b) zur Verbindung des genannten Hauptmechanismus' (Mp) mit dem genannten Hilfsmechanismus (Ma) umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Federmittel (10) eine Zugfeder umfassen, die in einer senkrecht zur Querrichtung liegenden Ebene zwischen einen ortsfesten Punkt (12) des Schaltgeräts und einen, drehwirksam an die Schaltwelle (1) des Hilfspols (Pa) angekoppelten beweglichen Punkt (11) eingesetzt ist, wobei die genannte Zugfeder so ausgelegt ist, daß sie einerseits die Schaltwelle (1) des genannten Hilfspols mit einem, der von den Kontaktdruckfedern (4a, 4b) des Hilfspols (Pa) ausgeübten Kraft (F) entgegengerichteten Kraftmoment (C) beaufschlagt, wenn das Schaltgerät seinen Einschalthub beendet bzw. sich in der Einschaltstellung befindet, und andererseits die Kraftwirkung auf die Schaltwelle (1) des genannten Hilfspols (Pa) aufhebt, wenn das Schaltgerät seinen Ausschalthub begonnen hat bzw. sich in der Ausschaltstellung befindet.
  2. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ende (11) der Zugfeder drehwirksam an die Schaltwelle des Hilfspols angekoppelt und das zweite Ende (12) der Zugfeder an einem ortsfesten Punkt des Schaltgeräts befestigt ist, wobei die genannte Zugfeder (10) so ausgelegt ist, daß sie abwechselnd.
    Einerseits eine gerade Linie, die in der Nähe eines feststehenden Anschlags (13) in der Endphase des Einschalthubs sowie in der Einschaltstellung des Schaltgeräts verläuft,
    andererseits eine in Höhe des genannten Anschlags (13) abgeknickte Linie nach Beginn des Ausschalthubs sowie in der Ausschaltstellung des Schaltgeräts.
  3. Schaltmechanismus nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Ende (11) der Zugfeder an einen, fest mit der Schaltwelle (1) verbundenen und auf einer Radiuslinie der Schaltwelle angeordneten Befestigungspunkt angelenkt ist, wobei der genannte Anschlag (13) ebenfalls fest mit der Schaltwelle verbunden und koaxial zur ersten Querachse (XX') angeordnet ist.
  4. Schaltmechanismus für ein vierpoliges elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter, der dazu dient, die vier, in Querrichtung nebeneinander angeordneten Pole (N, P1, P2, P3) gleichzeitig zu betätigen, wobei einer der beiden, an die Symmetrieebene des Leistungsschalters angrenzenden Pole als Hauptpol (Pp) und der vom Hauptpol am weitesten entfernt angeordnete Pol als Hilfspol (Pa) bezeichnet werden und der Hilfspol
    einen drehbaren Schaltwellenabschnitt (1), der in Drehrichtung um eine erste Querachse (XX') geführt wird,
    mindestens einen feststehenden Kontakt (2a, 2b) und
    einen Drehkontakt (3) mit einfacher oder doppelter Trennstelle umfaßt, der über Kontaktdruckfedern (4a, 4b) drehwirksam mit der jeweiligen genannten Schaltwelle (1) verbunden ist,
    wobei der genannte Mechanismus
    einen, dem genannten Hauptpol (Pp) zugeordneten Hauptmechanismus (Mp) für die Ausschalt- und Einschaltfunktion,
    einen, dem genannten Hilfspol (Pa) zugeordneten Hilfsmechanismus (Ma) mit Federmitteln (20) sowie
    Kupplungsmittel (5a, 5b) zur Verbindung des genannten Hauptmechnamismus' (Mp) mit dem genannten Hilfsmechanismus (Ma) umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Federmittel (20) eine Zugfeder umfassen, die in einer senkrecht zur Querrichtung liegenden Ebene zwischen einen ortsfesten Punkt (22) des Schaltgeräts und einen beweglichen Punkt (24) eingesetzt ist, welcher durch das Ende einer Zugstange (25) gebildet wird, deren anderes Ende drehwirksam über ein Gelenk (27) an die Schaltwelle (1) des Hilfspols (Pa) angekoppelt ist, wobei die genannte Zugfeder so ausgelegt ist, daß sie einerseits die Schaltwelle (1) des genannten Hilfspols (Pa) mit einem, der von den Kontaktdruckfedern (4a, 4b) des Hilfspols (Pa) ausgeübten Kraft (F) entgegengerichteten Kraftmoment (C) beaufschlagt, wenn das Schaltgerät seinen Einschalthub beendet bzw. sich in der Einschaltstellung befindet, und andererseits die Kraftwirkung auf die Schaltwelle (1) des genannten Hilfspols (Pa) aufhebt, wenn das Schaltgerät seinen Ausschalthub begonnen hat bzw. sich in der Ausschaltstellung befindet.
  5. Schaltmechanismus nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gelenk (27) am Ende einer fest mit der Schaltwelle des Hilfspols verbundenen Kurbelstange (26) angeordnet ist.
  6. Schaltmechanismus nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Zugstange und Feder so ausgelegt ist, daß sie je nach Schaltzustand folgende Formen annimmt:
    in der Endphase des Einschalthubs sowie in der Einschaltstellung des Schaltgeräts eine gerade Linie, die in der Nähe eines feststehenden Anschlags (23) verläuft, wobei das genannte Gelenk (24) in Höhe des genannten Anschlags angeordnet ist,
    nach Beginn des Ausschalthubs sowie in der Ausschaltstellung des Schaltgeräts eine in Höhe des Gelenks (24) am genannten Anschlag (23) abgeknickte Linie.
  7. Schaltmechanismus nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Anschlag (23) fest mit der Schaltwelle (1) verbunden und koaxial zur ersten Querachse (XX') angeordnet ist.
  8. Schaltmechanismus für ein vierpoliges elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter, der dazu dient, die vier, in Querrichtung nebeneinander angeordneten Pole (N, P1, P2, P3) gleichzeitig zu betätigen, wobei einer der beiden, an die Symmetrieebene des Leistungsschalters angrenzenden Pole als Hauptpol (Pp) und der vom Hauptpol am weitesten entfernt angeordnete Pol als Hilfspol (Pa) bezeichnet werden und der Hilfspol
    einen drehbaren Schaltwellenabschnitt (1), der in Drehrichtung um eine erste Querachse (XX') geführt wird,
    mindestens einen feststehenden Kontakt (2a, 2b) und
    einen Drehkontakt (3) mit einfacher oder doppelter Trennstelle umfaßt, der über Kontaktdruckfedern (4a, 4b) drehwirksam mit der jeweiligen genannten Schaltwelle (1) verbunden ist,
    wobei der genannte Mechanismus
    einen, dem genannten Hauptpol (Pp) zugeordneten Hauptmechanismus (Mp) für die Ausschalt- und Einschaltfunktion,
    einen, dem genannten Hilfspol (Pa) zugeordneten Hilfsmechanismus (Ma) mit Federmitteln (30) sowie
    Kupplungsmittel (5a, 5b) zur Verbindung des genannten Hauptmechnamismus' (Mp) mit dem genannten Hilfsmechanismus (Ma) umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Federmittel (30) eine Zugfeder umfassen, die in einer senkrecht zur Querrichtung liegenden Ebene zwischen einen ortsfesten Punkt (32) des Schaltgeräts und einen beweglichen Punkt (11) eingesetzt ist, welcher an einem, an die Flanken einer Wippe (34) angelenkten Plättchen (35) ausgebildet ist, wobei die genannte Wippe (34) an eine zweite Querachse (YY') des Schaltgeräts angelenkt ist und dazu dient, mit einer drehwirksam an die Schaltwelle (1) des Hilfspols (Pa) angekoppelten Kurbelstange (36) zusammenzuwirken, und die genannte Zugfeder so ausgelegt ist, daß sie einerseits die Schaltwelle (1) des genannten Hilfspols (Pa) mit einem, der von den Kontaktdruckfedern (4a, 4b) des Hilfspols (Pa) ausgeübten Kraft (F) entgegengerichteten Kraftmoment (C) beaufschlagt, wenn das Schaltgerät seinen Einschalthub beendet bzw. sich in der Einschaltstellung befindet, und andererseits die Kraftwirkung auf die Schaltwelle (1) des genannten Hilfspols (Pa) aufhebt, wenn das Schaltgerät seinen Ausschalthub begonnen hat bzw. sich in der Ausschaltstellung befindet.
  9. Schaltmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Plättchen und Feder so ausgelegt ist, daß sie abwechselnd folgende Formen annimmt:
    Einerseits eine gerade Linie, die in der Nähe eines feststehenden Anschlags (33) in der Endphase des Einschalthubs sowie in der Einschaltstellung des Schaltgeräts verläuft.
    andereseits eine am genannten Anschlag (33) abgeknickte Linie nach Beginn des Ausschalthubs sowie in der Ausschaltstellung des Schaltgeräts.
  10. Schaltmechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Anschlag (33) koaxial zur genannten zweiten Querachse (YY') angeordnet ist.
  11. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (34) einen Führungszapfen (37) aufweist, der mit einer, in der Kurbelstange (36) ausgebildeten Kulisse (38) zusammenwirkt.
  12. Schaltmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kulisse (38) einen in bezug zur Drehung der Kurbelstange (36) radialen Abschnitt (38A) und einen tangentialen Abschnitt (38B) aufweist.
  13. Schaltmechanismus nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen über zwei Lagerzapfen (39) an die Wippe (34) angelenkt ist, wobei der genannte Anschlag (33) durch die Gelenkachse zum Verschwenken der Wippe um die zweite Querachse (YY') gebildet wird.
  14. Schaltmechanismus nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwellenabschnitt (1) des Hilfspols an die Schaltwellen der drei anderen Pole angekoppelt ist.
  15. Schaltmechanismus nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Pole identisch ausgeführt sind und die Kupplungsmittel (Mc) aus zwei, in bezug zur ersten Querachse (XX') diametral einander gegenüberliegenden und die Anordnung der Schaltwellenabschnitte vollständig durchsetzende Verbindungsstangen (5a, 5b) bestehen.
EP92420366A 1991-10-29 1992-10-20 Betätigungsvorrichtung für vierpoligen Lastschalter Expired - Lifetime EP0540431B1 (de)

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