EP1016112A1 - Anordnung zur gewinnung einer hilfsenergie für ein auslösesystem und verwendung derselben - Google Patents

Anordnung zur gewinnung einer hilfsenergie für ein auslösesystem und verwendung derselben

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EP1016112A1
EP1016112A1 EP98954194A EP98954194A EP1016112A1 EP 1016112 A1 EP1016112 A1 EP 1016112A1 EP 98954194 A EP98954194 A EP 98954194A EP 98954194 A EP98954194 A EP 98954194A EP 1016112 A1 EP1016112 A1 EP 1016112A1
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EP
European Patent Office
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generator
circuit
arrangement according
switching contact
energy
Prior art date
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EP98954194A
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Holger Hochgraef
Ulrich Baumgärtl
Wolfgang Röhl
Jeffery C. Mizener
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1016112A1 publication Critical patent/EP1016112A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1016112B1 publication Critical patent/EP1016112B1/de
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    • 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
    • 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
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/127—Automatic release mechanisms with or without manual release using piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive trip units

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for obtaining auxiliary energy for operating a tripping system of a low-voltage circuit breaker, which has a spring-operated drive device for closing at least one movable switching contact and a releasable latching device for maintaining the closed state of the switching contact.
  • the trigger system comprises a trigger circuit for evaluating a current flowing through the switch contact on the basis of predetermined parameters and a switch device which can be activated by the trigger circuit for releasing the latching device by means of an actuating device for opening the switch contact.
  • the auxiliary energy required to operate the trigger system can be provided according to two fundamentally different principles.
  • One of these principles is the provision of an independent auxiliary energy source, ie a battery or a connection to an independent auxiliary network. Since batteries have a limited lifespan and an auxiliary network can fail, the operation of the release system according to this principle is often not considered to be sufficiently reliable.
  • the further principle is that the auxiliary energy required to operate the tripping system is obtained from the same network in which the circuit breaker is located. As a rule, the currents flowing through the switching contacts of the circuit breaker are provided
  • actuating device can either be acted upon directly by the secondary current of the current transformers, or a capacitor can be charged as an intermediate store by interposing a power supply device. Both arrangements differ in terms of their circuitry and the speed of response of the actuating device.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for obtaining an auxiliary energy of the type mentioned, which is characterized by a particularly high level of reliability and at the same time requires only a small amount of circuitry.
  • this object is achieved in that, in order to provide the auxiliary energy, a generator designed as a mechanical-electrical converter is connected to the drive device and can inevitably be actuated when the switching contact closes.
  • the auxiliary energy is thus obtained from the mechanical kinetic energy of the circuit breaker.
  • this does not mean that the circuit breaker has to be designed differently from a mechanical point of view than has hitherto been customary or required.
  • the invention makes use of the fact that a not inconsiderable excess of mechanical drive energy is present in the circuit breaker. is there. This excess is necessary in order to bring about a safe switch-on with subsequent latching of the switching contacts in the closed position even with the greatest movement resistance.
  • the excess drive energy is absorbed by energy-consuming buffers and mechanical locks in order to avoid that important components of the circuit breaker are damaged or destroyed as a result of the jerky termination of the drive movement.
  • the excess drive energy is at least partially converted into electrical auxiliary energy for operating the release system and is thus used to advantage.
  • a piezoelectric generator can be provided. This is particularly suitable if the auxiliary energy is to be obtained along a relatively small part of the drive path of the drive device.
  • a generator is a magnetic-electrical generator. This can have the shape of a linear generator, for example, which is actuated at least along part of the drive path.
  • auxiliary energy The principle behind the generation of auxiliary energy according to the invention is that the duration of the energy production is relatively short. Since it may be desirable to keep the energy generated available over a longer period of time, it is advisable to connect an energy store between the generator and the trigger system.
  • the previously known trigger systems have an electromagnet as the actuating device. To trigger the circuit breaker, the electromagnet is energized and a plunger is moved against the force of a return spring.
  • the following features can be provided according to a further embodiment of the invention:
  • the actuation device is designed as a piezoelectric actuator to be fed directly by the energy generated by the generator when the switching contact closes,
  • Verkl kungsemcardi is designed such that it can be actuated by activating the actuator to maintain the closed state of the switching contact and
  • the switching device is connected in parallel to the actuator as a bridging switch, which is to be closed by the release circuit in order to reset the actuator and release the locking device.
  • any influence of the generator provided on the sequence of movements of the drive device can be ruled out in that the generator is only part of a towards the end of the switching contact effective end stop c, which is dimensioned for the absorption of a residual energy remaining after the switching contact has closed and the locking device has taken effect.
  • Piezoelectric generators and piezoelectric actuators are known in a number of different designs.
  • a piezoelectric generator is described in DE 34 24 339 AI and a piezoelectric actuation of a switching contact in DE 36 29 040 AI.
  • an AND gate is provided for linking a signal emitted by the trigger circuit for the occurrence of a short-circuit current and a signal of the generator, and for emitting an output signal when both signals occur in a temporal connection.
  • a circuit arrangement equipped with an AND element can advantageously be used to bring about an undelayed tripping of the circuit breaker by means of the output signal of the AND element if the circuit breaker is switched on to an already existing short circuit.
  • Figure 1 shows schematically simplified the overall arrangement of a circuit breaker with a drive device and an arrangement for obtaining auxiliary energy.
  • FIG. 2 also schematically shows a first embodiment in which a release magnet is provided to release a locking device.
  • a further exemplary embodiment is shown schematically in FIG. 3, in which a piezoelectric actuator interacts with the latching device.
  • FIG. 4 An end stop designed as a generator for providing auxiliary energy is illustrated in FIG. 4.
  • a movable switch contact 1 and a stationary switch contact 2 interacting with it, with subsequent current conductors 3 and 4, are shown as part of a main current path as part of a low-voltage circuit breaker. Contrary to the simplified representation, conventional circuit breakers have three or four main current paths and are therefore provided with a corresponding multiple arrangement of the modules mentioned.
  • the movable switch contact 1 is connected in an articulated manner to a pivotably mounted contact carrier 5, a contact force spring 6 being located between the contact carrier 5 and the movable switch contact 1.
  • a drive device designated as a whole as 7, is provided, which has a spring accumulator 10.
  • the spring accumulator 10 is shown in its tensioned state, in which it is held by means of a locking rod 11. Also shown is a release magnet 12 which can be actuated in a known manner.
  • the movable switch contact 1 can be actuated by the spring accumulator 10 by means of a drive link 13 indicated by a dot-dash line. This is done via a switching linkage 15 and a latching device 16, which ensures that the movable switching contact 1 remains in its closed position. Taktkraftfeder 6 is also maintained a required contact force.
  • circuit breaker So that the circuit breaker can perform its protective functions, current transformer 17, whose secondary winding 20 provides a current signal that is applied to a trigger circuit 21, is attached to current conductor 3 of main current path e mentioned.
  • This contains, in a known manner, analog or digital electronic circuits for evaluating the current signal present on the basis of predetermined parameters, in order to control an actuating device 22, which acts on the locking device 16, if necessary.
  • the auxiliary energy for operating the trigger circuit 21 and the actuating device 22 is generated by means of a generator 23 which is connected to the drive rod 13. This can be any generator of the type already known.
  • the auxiliary power generated is kept available for a long period of time by being stored in a capacitor 24. Further details are explained below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 only the main current path of the circuit breaker with the movable switching contact 1 in its closed position and the latching device and the tripping system are shown.
  • the locking device 16 is shown as a locking bar with a locking lug 25, on the locking pin 26 which can be displaced by a release magnet 27 against the action of a return spring 30.
  • a switching contact belonging to the trigger circuit 21 is shown as the switching device 31.
  • the tripping magnet 27 does not come from a separate auxiliary network or by means of the current transformer 17, but rather by means of the Generator 23 ( Figure 1) generated and m operated in a capacitor 24 buffered energy.
  • the locking pin 26 is held in engagement with the locking lug 25 of the locking device 16 by a piezoelectric actuator 32.
  • the circuit breaker is drawn in that the switching device 31 contained in the opening circuit 21 is parallel to the actuator 32 and this is thus short-circuited when the switching device 31 is closed. This leads to the immediate resetting of the actuator 32 and the withdrawal of the locking pin 26 for the purpose of releasing the locking device 16.
  • FIG. 4 shows an end stop 33 which is supported on a wall 34 of the circuit breaker in a relatively stationary manner.
  • the end stop 33 has a housing 35 in which there is an arrangement of piezoelectric generators 36.
  • Em plunger 37 serves to introduce kinetic energy into the piezoelectric generators 36. This is done by means of a pivotable lever 40, which can be part of the drive rod 13 m FIG. 1.
  • An arrow 41 indicates the transfer of the lever 40 from a rest position m to the switch-on position shown in dashed lines.
  • the end stop 33 is equally suitable for absorbing a linear movement and converting a residual mechanical energy into an auxiliary electrical energy.
  • An AND gate 42 to which two input signals can be fed, is shown in dashed lines in FIG.
  • One of the input signals is provided by the trigger circuit 21 when a short circuit current flows through the main circuit of the power switch (current conductors 3 and 4) and is accordingly referred to below as a short circuit signal.
  • the further input signal of the AND gate 42 is taken from the generator 23 for auxiliary energy and thus arises when the circuit breaker is switched on.
  • This input signal is referred to below as the switch-on signal and is associated with the occurrence of auxiliary energy at the generator 23, but does not represent the auxiliary energy itself.
  • the switch-on signal is thus obtained by means of the generator 23 with practically no reduction in the yield of energy.
  • An output signal output by the AND gate 42 when the switch-on signal and the short-circuit signal occur together is supplied to the actuating device 22 in order to release the latching device 16 without delay.
  • the AND gate 42 enables the circuit breaker to behave differently, depending on whether the short circuit occurs when the circuit breaker is switched on or whether the circuit breaker is switched on to an existing short circuit. In the latter case, it is namely advantageous to trigger the circuit breaker without delay in order to limit damage to the circuit breaker itself and the associated switchgear or the associated consumer as far as possible. In contrast, it is usually necessary to delay tripping if a short circuit occurs with the circuit breaker open. This delay, which is caused by the trip circuit, serves to ensure the desired selectivity in systems with several circuit breakers connected in series. len so that only faulty power supplies are switched off. The delayed triggering becomes effective in the arrangement according to FIG. 1 if only the short-circuit signal occurs and therefore no output signal is output by the AND gate 42.

Landscapes

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

Abstract

Eine Anordnung zur Gewinnung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines Auslösesystems eines Niederspannungs-Leistungsschalters weist eine Antriebsvorrichtung (7) zum Schliessen eines bewegbaren Schaltkontaktes (1) und einen beim Schliessen des Schaltkontaktes (1) betätigten Generator (23) aus. Der piezoelektrische oder sonstige Generator (23) kann als Endanschlag (33) ausgebildet sein, der gegen Ende der Antriebsbewegung der Antriebsvorrichtung (7) beim Schliessen des Schaltkontaktes (1) beaufschlagt wird. Das Auftreten einer Ausgangsgrösse am Generator (23) dient beim Einschalten auf einen Kurzschluss als Signal zur Herbeiführung einer unverzögerten Auslösung des Leistungsschalters.

Description

Beschreibung
/Anordnung zur Gewinnung einer Hilfsenergie für ein Auslösesystem und Verwendung derselben
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gewinnung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines Auslösesystems eines Nie- derspannungs-Leistungsschalters, der eine durch Federkraft betreibbare Antriebsvorrichtung zum Schließen wenigstens ei- nes bewegbaren Schaltkontaktes und eine lösbare Verklinkungs- einrichtung zur Aufrechterhaltung des geschlossenen Zustandes des Schaltkontaktes aufweist, wobei das Auslösesystem eine Auslöseschaltung zur Bewertung eines über den Schaltkontakt fließenden Stromes anhand vorgegebener Parameter und eine durch die Auslöseschaltung aktivierbare Schalteinrichtung zur Freigabe der Verklinkungseinrichtung mittels einer Betätigungseinrichtung zwecks Öffnung des Schaltkontaktes umfaßt.
Eine Anordnung mit diesen Merkmalen entspricht einem handels- üblichen Konzept, wie es beispielsweise der EP 0 590 937 A2 zu entnehmen ist. Einzelheiten des mechanischen Teiles eines Niederspannungs-Leistungsschalters für hohe Schaltleistungen sind beispielsweise der DE 44 16 088 Cl zu entnehmen.
Die zum Betrieb des Auslösesystems benötigte Hilfsenergie kann nach zwei grundsätzlich verschiedenen Prinzipien bereitgestellt werden. Das eine dieser Prinzipien besteht in der Bereitstellung einer unabhängigen Hilfsenergiequelle, d. h. eine Batterie oder ein Anschluß an ein unabhängiges Hilfs- netz. Da Batterien eine beschränkte Lebensdauer aufweisen und ein Hilfsnetz ausfallen kann, wird häufig der Betrieb des Auslösesystems nach diesem Prinzip als nicht ausreichend zuverlässig angesehen. Das weitere Prinzip besteht darin, daß die zum Betrieb des Auslosesystems benotigte Hilfsenergie aus dem selben Netz bezogen wird, m dem sich der Leistungsschalter befindet. In der Regel werden die zur Erfassung des über die Schaltkontak- te des Leistungsschalters fließenden Stromes vorgesehenen
Stromwandler zugleich dazu benutzt, das Auslosesystem in Betrieb zu halten und die erwähnte Betatigungsemrichtung zu speisen, wenn die Schaltkontakte geöffnet werden sollen. Dabei kann die Betätigungseinrichtung entweder direkt mit dem Sekundarstrom der Stromwandler beaufschlagt werden oder es kann unter Zwischenschaltung einer Stromversorgungseinrichtung ein Kondensator als Zwischenspeicher aufgeladen werden. Beide Anordnungen unterscheiden sich in spezifischer Weise hinsichtlich ihres Schaltungsaufwandes und der Geschwmdig- keit des Ansprechens der Betatigungsemrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Gewinnung einer Hilfsenergie der genannten Art zu schaffen, die sich durch ein besonders hohes Maß an Zuverlässigkeit auszeichnet und zugleich einen nur geringen schaltungstechnischen Aufwand erfordert.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß zur Bereitstellung der Hilfsenergie mit der Antriebsvorrich- tung ein als mechanisch-elektrischer Umformer ausgebildeter Generator verbunden und beim Schließen des Schaltkontaktes zwangsläufig betatigbar ist.
Die Hilfsenergie wird somit aus der mechanischen Bewegungse- nergie des Leistungsschalters gewonnen. Dies bedeutet ledoch nicht, daß der Leistungsschalter in mechanischer Hinsicht anders ausgelegt werden muß, als dies bisher blich bzw. erforderlich ist. Vielmehr wird bei der Erfindung von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß in dem Leistungsschalter ein nicht un- beträchtlicher Überschuß an mechanischer Antriebsenergie vor- handen ist. Dieser Überschuß ist erforderlich, um auch bei dem größten auftretenden Bewegungswiderstand ein sicheres Einschalten mit nachfolgender Verklinkung der Schaltkontakte m der geschlossenen Stellung zu bewirken. In den bisher be- kannten Leistungsschaltern wird die überschüssige Antriebsenergie durch energieverzehrende Puffer und mechanische Sperren aufgefangen, um zu vermeiden, daß wichtige Bauteile des Leistungsschalters infolge ruckartiger Beendigung der Antriebsbewegung beschädigt oder zerstört werden. Nach der Er- findung wird die überschüssige Antriebsenergie wenigstens teilweise in eine elektrische Hilfsenergie zum Betrieb des Auslosesystems umgewandelt und somit nutzbringend verwertet.
Für die Zwecke der Erfindung eignen sich unterschiedliche be- kannte Generatoren. Insbesondere kann ein piezoelektrischer Generator vorgesehen sein. Dieser ist insbesondere dann geeignet, wenn die Hilfsenergie entlang einem verhältnismäßig geringen Teil des Antriebsweges der Antriebsvorrichtung gewonnen werden soll.
Eine weitere geeignete Bauform eines Generators ist ein ma- gnetelektπscher Generator. Dieser kann beispielsweise die Gestalt eines Lineargenerators besitzen, der wenigstens entlang einem Teil des Antriebsweges betätigt wird.
Ferner eignen sich für Zwecke der Erfindung auch die bekannten rotierenden Generatoren unterschiedlicher Bauformen.
Mit dem Prinzip der Gewinnung einer Hilfsenergie nach der Er- findung hangt es zusammen, daß die Dauer der Energieerzeugung verhältnismäßig gering ist. Da es erwünscht sein kann, die erzeugte Energie über einen längeren Zeitraum bereitzuhalten, empfiehlt es sich, zwischen den Generator und das Auslosesystem einen Energiespeicher zu schalten. Die bisher bekannten Auslosesysteme weisen als Betatigungsemrichtung einen Elektromagnet auf. Zur Auslosung des Leistungsschalters wird der Elektromagnet erregt und ein Stößel gegen die Kraft einer Ruckstellfeder verschoben. Demgegenüber können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung folgende Merkmale vorgesehen sein:
- die Betatgungsemrichtung ist als ein durch die beim Schließen des Schaltkontaktes durch den Generator erzeugte Energie direkt zu speisender piezoelektrischer Aktor ausge- bildet,
- die Verkl kungsemrichtung ist derart ausgebildet, daß sie durch Aktivierung des Aktors zur Aufrechterhaltung des geschlossenen Zustandes des Schaltkontaktes betatigbar ist und
- die Schalteinrichtung ist parallel zu dem Aktor als Über- bruckungsschalter geschaltet, der zur Ruckstellung des Aktors und Freigabe der Verklmkungsemrichtung durch die Ausloseschaltung zu schließen ist.
Bei dieser Ausgestaltung der /Anordnung wird von der Eigen- schaft der piezoelektrischen Aktoren Gebrauch gemacht, daß zur Aufrechterhaltung ihres aktivierten Zustandes nur eine äußerst geringe Energie benotigt wird. Diese kann in der schon erwähnten Weise aus einem Energiespeicher entnommen werden, der denjenigen Teil der von dem Generator erzeugten Energie aufnimmt, die nach der anfanglichen Aktivierung des piezoelektrischen Aktors verbleibt. Durch den Überbruckungs- schalter wird der Aktor deaktiviert und sein mechanischer Ruhezustand wieder hergestellt. Hierdurch wird die Verklmkungsemrichtung gelost.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann jeder Einfluß des vorgesehenen Generators auf den Bewegungsablauf der Antriebsvorrichtung dadurch ausgeschlossen werden, daß der Generator Bestandteil eines erst gegen Ende einer des Schaltkontaktes wirksamen Endanschlages c ist, der für die Aufnahme einer nach dem Schließen des Schaltkontaktes und dem Wirksamwerden der Verklmkungsemrichtung verbleibenden Restenergie bemessen ist.
Piezoelektrische Generatoren und piezoelektrische Aktoren sind in einer Reihe verschiedener Ausführungen bekannt. Beispielsweise sind ein piezoelektrischer Generator in der DE 34 24 339 AI und eine piezoelektrische Betätigung eines Schaltkontaktes in der DE 36 29 040 AI beschrieben.
Die vorstehend erläuterten Schaltungsanordnungen können noch dadurch verbessert werden, daß ein UND-Glied zur Verknüpfung eines von der Auslöseschaltung abgegebenen Signals für das Auftreten eines Kurzschlußstromes und eines Signals des Gene- rators sowie zur Abgabe eines Ausgangssignales beim Auftreten beider Signale in zeitlichem Zusammenhang vorgesehen ist.
Eine mit einem UND-Glied ausgerüstete Schaltungsanordnung ist vorteilhaft verwendbar zur Herbeiführung einer unverzogerten Auslösung des Leistungsschalters mittels des Ausgangssignales des UND-Gliedes, wenn die Einschaltung des Leistungsschalters auf einen bereits bestehenden Kurzschluß erfolgt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht die Gesamtanordnung eines Leistungsschalters mit einer Antriebsvorrichtung und einer Anordnung zur Gewinnung einer Hilfsenergie.
In der Figur 2 ist gleichfalls schematisch eine erste Ausführungsform dargestellt, bei der zur Lösung einer Verklmkungsemrichtung ein Auslösemagnet vorgesehen ist. In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel schematisch gezeigt, bei dem ein piezoelektrischer Aktor mit der Verklinkungseinrichtung zusammenwirkt.
Ein als Generator zur Bereitstellung von Hilfsenergie ausgebildeter Endanschlag ist in der Figur 4 veranschaulicht.
In der Figur 1 sind als Bestandteil eines Niederspannungs- Leistungsschalters ein bewegbarer Schaltkontakt 1 und ein hiermit zusammenwirkender ortsfester Schaltkontakt 2 mit anschließenden Stromleitern 3 und 4 als Bestandteil einer Hauptstrombahn gezeigt. Entgegen der vereinfachten Darstellung weisen übliche Leistungsschalter drei oder vier Hauptstrombahnen auf und sind daher mit einer entsprechenden mehr- fachen Anordnung der erwähnten Baugruppen versehen. Der bewegbare Schaltkontakt 1 ist gelenkig mit einem schwenkbar gelagerten Kontaktträger 5 verbunden, wobei sich zwischen dem Kontaktträger 5 und dem bewegbaren Schaltkontakt 1 eine Kon- taktkraftfeder 6 befindet. Zur Überführung des bewegbaren Schaltkontaktes 1 aus der in der Figur 1 gezeigten geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung (Figuren 2 und 3) ist eine als Ganzes mit 7 bezeichnete Antriebsvorrichtung vorgesehen, die einen Federspeicher 10 aufweist. Der Federspeicher 10 ist in seinem gespannten Zustand gezeigt, in welchem er mittels einer Sperrstange 11 gehalten wird. Gezeigt ist ferner ein Freigabemagnet 12, der in bekannter Weise betätigt werden kann.
Bei Freigabe der Sperrstange 11 ist durch den Federspeicher 10 mittels eines strichpunktiert angedeuteten Treibgestänges 13 der bewegbare Schaltkontakt 1 zu betätigen. Dies geschieht über ein Schaltgestänge 15 sowie eine Verklinkungseinrichtung 16, die dafür sorgt, daß der bewegbare Schaltkontakt 1 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt, wobei durch die Kon- taktkraftfeder 6 auch eine benotigte Kontaktkraft aufrechterhalten wird.
Damit der Leistungsschalter seine Schutzfunktionen ausüben kann, ist an dem Stromleiter 3 der erwähnten Hauptstrombahn e Stromwandler 17 angebracht, dessen Sekundärwicklung 20 ein Stromsignal bereitstellt, das an eine Ausloseschaltung 21 angelegt wird. Diese enthalt in bekannter Weise analog- oder digitalelektronische Schaltungen zur Bewertung des anliegen- den Stromsignales anhand vorgegebener Parameter, um im Bedarfsfall eine Betatigungsemrichtung 22 anzusteuern, welche die Verklmkungsemrichtung 16 beaufschlagt.
Die Hilfsenergie zum Betrieb der Ausloseschaltung 21 und der Betatigungsemrichtung 22 wird mittels eines Generators 23 erzeugt, der mit dem Antriebsgestange 13 verbunden ist. Es kann sich hiermit um einen beliebigen Generator der bereits erwanten Art handeln. Die erzeugte Hilfsenergie wird über eine langern Zeitraum durch Speicherung in einem Kondensator 24 bereitgehalten. Weitere Einzelheiten werden im folgenden anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.
In der Figur 2 ist nur die Hauptstrombahn des Leistungsschalters mit dem in semer geschlossenen Stellung befindlichen bewegbaren Schaltkontakt 1 und die Verklmkungsemrichtung und das Auslosesystem gezeigt. Die Verklmkungsemrichtung 16 ist als Riegelstange mit einer Sperrnase 25 dargestellt, an der em Riegelstift 26 der durch einen Auslosemagnet 27 entgegen der Wirkung einer Ruckstellfeder 30 verschiebbar ist. Als Schalteinrichtung 31 ist e zu der Ausloseschaltung 21 gehörender Schaltkontakt gezeigt. Gegenüber den bisher bekannten Leistungsschaltern besteht somit der Unterschied, daß der Auslosemagnet 27 nicht aus einem gesonderten Hilfsnetz oder mittels des Stromwandlers 17, sondern mittels der in dem Generator 23 (Figur 1) erzeugten und m einem Kondensator 24 zwischengespeicherten Energie betätigt wird.
In dem weiteren Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figur 3 wird der Riegelstift 26 durch einen piezoelektrischen Aktor 32 im Eingriff mit der Sperrnase 25 der Verklmkungsemrichtung 16 gehalten. Dies geschieht dadurch, daß der Aktor 32 von der in dem Generator 23 erzeugten Energie direkt beaufschlagt wird und damit die m der Figur 3 gezeigte Stellung des Riegel- stiftes 26 bewirkt. Anschließend benotigt der Aktor 32 nur eine sehr geringe Energie zur Aufrechterhaltung der gezeigten Position. Die Auslosung des Leistungsschalters geschieht dadurch, daß die m der Ausloseschaltung 21 enthaltene Schalt- emrichtung 31 parallel zu dem Aktor 32 liegt und dieser so- mit beim Schließen der Schalteinrichtung 31 kurzgeschlossen wird. Dies fuhrt zur sofortigen Ruckstellung des Aktors 32 und zum Zurückziehen des Riegelstiftes 26 zwecks Freigabe der Verkl kungsemrichtung 16.
Als Beispiel für die Anordnung eines Generators zur Erzeugung der Hilfsenergie zeigt die Figur 4 einen Endanschlag 33, der an einer Wand 34 des Leistungsschalters relativ ortsfest abgestutzt ist. Der Endanschlag 33 weist em Gehäuse 35 auf, in dem s ch eine Anordnung von piezoelektrischen Generatoren 36 befindet. Em Stößel 37 dient zur Einleitung einer Bewegungsenergie in die piezoelektrischen Generatoren 36. Dies geschieht mittels eines schwenkbaren Hebels 40, der Bestandteil des Antriebsgestanges 13 m Figur 1 sein kann. Durch einen Pfeil 41 ist die Überführung des Hebels 40 aus einer Ruhe- Stellung m eine gestrichelt gezeigte Einschaltstellung angedeutet. Offensichtlich ist der Endanschlag 33 gleichermaßen geeignet, eine lineare Bewegung aufzunehmen und eine mechanische Restenergie m eine elektrische Hilfsenergie umzuwandeln. In der Figur 1 ist gestrichelt ein UND-Glied 42 gezeigt, dem zwei Eingangssignale zuführbar sind. Das eine der Eingangssignale wird von der Auslöseschaltung 21 bereitgestellt, wenn ein Kurzschlußstrom durch die Hauptstrombahn des Leistungs- Schalters fließt (Stromleiter 3 und 4) und wird dementsprechend im folgenden als Kurzschluß-Meldesignal bezeichnet. Das weitere Eingangssignal des UND-Gliedes 42 wird aus dem Generator 23 für Hilfsenergie entnommen und entsteht somit beim Einschalten des Leistungsschalters. Dieses Eingangssignal wird im folgenden als Einschalt-Meldesignal bezeichnet und ist mit dem Auftreten einer Hilfsenergie am Generator 23 verbunden, stellt aber nicht die Hilfsenergie selbst dar. Damit wird das Einschalt-Meldesignal mittels des Generators 23 praktisch ohne Verringerung der Ausbeute an Energie gewonnen.
Ein beim gemeinsamen Auftreten des Einschalt-Mmeldesignals und des Kurzschluß-Meldesignals von dem UND-Glied 42 ausgegebenes Ausgangssignal wird der Betätigungsseinrichtung 22 zugeführt, um die Verklinkungseinrichtung 16 unverzögert zu lö- sen.
Durch das UND-Glied 42 wird bei einem Kurzschluß ein unterschiedliches Verhalten des Leistungsschalters ermöglicht, je nachdem, ob der Kurzschluß auftritt, wenn der Leistungsschal- ter eingeschaltet ist oder ob der Leistungsschalter auf einen bestehenden Kurzschluß eingeschaltet wird. Im zuletzt genannten Fall ist es nämlich vorteilhaft, den Leistungsschalter unverzögert auszulösen, um Schäden am Leistungsschalter selbst und der zugehörigen Schaltanlage bzw. dem zugehörigen Verbraucher möglichst zu begrenzen. Demgegenüber ist es in der Regel erforderlich, die Auslösung zu verzögern, wenn ein Kurzschluß bei eingeschaltetem Leistungsschalter auftritt. Diese Verzögerung, die durch die Auslöseschaltung bewirkt wird, dient dazu, in Anlagen mit mehreren in Reihe liegenden Leistungsschaltern eine erwünschte Selektivität sicherzustel- len, damit nur fehlerhafte Netzteile abgeschaltet werden. Die verzögerte Auslösung wird bei der Anordnung nach der Figur 1 wirksam, wenn nur das Kurzschluß-Meldesignal auftritt und daher von dem UND-Glied 42 kein Ausgangssignal ausgegeben wird.
Die beschriebene Verwendung des mechanisch-elektrischen Umformers 23 sowohl zur Gewinnung einer Hilfsenergie zum Betrieb einer Auslöseschaltung als auch zur Abgabe eines Ein- schalt-Meldesignals für eine unverzögerte Auslösung beim Ein- schalten auf einen Kurzschluß stellt eine vorteilhafte Kombination dar. Demgegenüber wird nach der älteren DE- Patentanmeldung 198 06 345.8 ein mit der Erschütterung des Leistungsschalters beim Einschalten verknüpftes Spannungssignal ausgewertet. Die Gewinnung eines zur weiteren Verar- beitung geeigneten Einschalt-Meldesignals setzt jedoch einen gewissen und für jede Bauart, Baugröße und Einbauart eines Leistungsschalters individuellen Schaltungsaufwand voraus, da zeitlicher Verlauf, Amplitude und Frequenz einer Spannung, wie sie durch eine Erschütterung beim Einschalten eines Lei- stungsschalters an einem elektromagnetischen Bauteil auftritt, sehr unterschiedlich sein können.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Gewinnung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines Auslosesystems eines Niederspannungs-Leistungschalters, der eine durch Federkraft betreibbare Antriebsvorrichtung (7) zum Schließen wenigstens eines bewegbaren Schaltkontaktes (1) und eine losbare Verklmkungsemrichtung (16) zur Aufrechterhaitung des geschlossenen Zustandes des Schaltkontaktes (1) aufweist, wobei das Auslosesystem eine Ausloseschaltung (21) zur Bewertung eines über den Schaltkontakt (1) fließenden
Stromes anhand vorgebebener Parameter und eine durch die Ausloseschaltung (21) aktivierbare Schalteinrichtung (31) zur Freigabe der Verklmkungsemrichtung (16) mittels einer Betatigungsemrichtung (22) zwecks Öffnung des Schaltkontaktes (1) umfaßt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Bereitstellung der Hilfsenergie mit der Antriebsvorrichtung (7) em als mechanisch-elektrischer Umformer ausgebildeter Generator (23) verbunden und beim Schließen des Schalt- kontaktes (1) zwangsläufig betatigbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Generator als piezoelektrischer Generator (36) ausgebil- det ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Generator als magnet-elektrischer Generator ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Generator als rotierender Generator ausgebildet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Generator und das Auslösesystem ein Energiespei- eher (24) geschaltet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale:
- die Betätigungseinrichtung (22) enthält einen durch die beim Schließen des Schaltkontaktes durch den Generator erzeugte Energie direkt zu speisenden piezoelektrischen Aktor (32),
- die Verklinkungseinrichtung (16) ist derart ausgebildet, daß sie durch Aktivierung des Aktors (32) zur Aufrechter- haltung des geschlossenen Zustandes des Schaltkontaktes (1) betätigbar ist,
- die Schalteinrichtung ist parallel zu dem Aktor (32) als Überbrückungsschalter geschaltet, der zur Rückstellung des Aktors (32) und Freigabe der Verklinkungseinrichtung (16) durch die Auslöseschaltung (21) zu schließen ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t , daß der Generator (36) Bestandteil eines erst gegen Ende einer Schließbewegung des Schaltkontaktes (1) wirksamen Endanschlages (33) ist, der für die Aufnahme einer nach dem Schließen des Schaltkontaktes (1) und dem Wirksamwerden der Verklinkungseinrichtung (16) verbleibenden Restenergie bemessen ist
8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t , daß ein UND-Glied (42) zur Verknüpfung eines von der Auslöseschaltung (21) abgegebenen Signals für das Auftreten eines Kurzschlußstromes und eines Signals des Generators (23, 36) ) sowie zur Abgabe eines Ausgangssignales beim Auftreten beider Signale in zeitlichem Zusammenhang vorgesehen ist.
9. Verwendung der Anordnung nach Anspruch 8 zur Herbeiführung einer unverzogerten Auslösung des Leistungsschalters mittels des Ausgangssignales des UND-Gliedes (42), wenn die Einschaltung des Leistungsschalters auf einen bereits bestehenden Kurzschluß erfolgt.
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