EP1081726A2 - Multipole switching device - Google Patents
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- EP1081726A2 EP1081726A2 EP00890259A EP00890259A EP1081726A2 EP 1081726 A2 EP1081726 A2 EP 1081726A2 EP 00890259 A EP00890259 A EP 00890259A EP 00890259 A EP00890259 A EP 00890259A EP 1081726 A2 EP1081726 A2 EP 1081726A2
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Definitions
- the invention relates to a multi-pole switching device, in which each pole section at least has an input terminal and an output terminal, which via a Connection line are electrically connected to each other and at least one Measuring device for detecting the current flowing in this connecting line is provided, at least one pole section being provided, in the connecting line thereof a switching contact with a fixed and a movable contact piece switched is to which contact pieces are electrically conductive, between the contact pieces Connect arcs that arise from these contact pieces to conductors.
- the connecting line at least one Pole path, which is adjacent to the pole path having the switch contact at least is performed in sections so that that generated by the current flowing in it during operation Magnetic field reinforces that magnetic field which is in the contact pieces and the Rails circumscribed area of which when there is an arc between the Contact pieces or the rails in the rails and the current flowing in the arc is caused.
- the connecting line between the input and output terminal of a pole section is a already existing component of the switching device, which is only for realizing the invention needs to be slightly modified.
- This modification lies in the insertion of a Line piece, e.g. Conductor rope, or if such in the connecting line already exists, in changing its spatial arrangement, which if necessary, can be accompanied by a slight extension of this conductor cable. All in all, however, all of these measures result in only a minimal additional material expenditure and can easily be built into existing designs from Switchgear can be installed.
- the connecting line at least in sections approximately parallel to that circumscribed by the contact pieces and the rails Area in the area of which the border runs.
- the magnetic field caused by the current in the connecting line thus runs in the same direction as that generated by the current in the rails and the arc Magnetic field, so that the amplification of this magnetic field to be achieved is particularly effective is achieved.
- the connecting line in the form of a conductor loop and so is arranged that the area spanned by it approximately parallel to that of the contact pieces and the area circumscribed by the rails, and this area at least in some areas covered.
- the conductor loop spanned area is the area circumscribed by the contact pieces and the rails at least in the area of the contact pieces and in the area of those immediately adjacent to them Sections of the rails covered.
- Another object of the present invention is to provide a multi-pole switching device two pole sections designed as a combination of miniature circuit breaker and Residual current circuit breaker to specify, in which this has so far been general and not on certain multi-pole switching device realized limited inventive principle is.
- the first one for connecting the phase conductor single-phase voltage supply network provided pole section the measuring devices a circuit breaker (overcurrent detector and short-circuit current detector) and a switching contact controlled by these measuring devices via a switching mechanism and to the fixed or the movable contact piece of this switching contact subsequent, electrically conductive rails and has the second for connecting the Neutral conductor of a single-phase voltage supply network provided the pole section Components of a residual current detection circuit (summation current transformer and on its Secondary winding connected evaluation circuit).
- the connecting lines both this neutral conductor pole section as well as the phase conductor pole section are through the toroid of the total current transformer and the evaluation device acts on the in the Phase conductor pole path arranged switching mechanism.
- the connecting line of the neutral conductor pole section is formed by a conductor cable which in Shape of a conductor loop and is arranged so that the spanned by it Surface approximately parallel to the surface circumscribed by the contact pieces and the rails lies and this area at least in the area of the contact pieces and in the area of these immediately adjacent sections of the rails covered.
- 1 and 2 denote electrically conductive, current-carrying rails, between which an arc 3 burns.
- the current through the rails 1,2 and Arc 3 generates an electromagnetic field, the direction of which is represented by symbols 4 and 5 is shown.
- the arc 3 is located within this field current-carrying conductor on which this electromagnetic field exerts a force F. This force F shifts the arc 3 in its direction, that is to the right in the Representation according to FIG. 1.
- a spark extinguishing chamber 6 As shown in Fig.1.
- Such a facility comprises a plurality of approximately parallel plates 7 which are approximately normal to Arc 3 are aligned. If the arc 3 runs into such a spark quenching chamber 6 into the plate 7 into a plurality of partial arcs connected in series divided, which are pending between the plates 7.
- a current-carrying conductor 10 is provided, which in sections runs approximately parallel to the area A 1 circumscribed by the contact pieces 8, 9 and the rails 1 , 2 (cf. FIGS. 3a, b, c).
- the current flow in this conductor 10 generates a magnetic field represented by the symbols 4 ', 5', which is superimposed on the magnetic field prevailing within the area A 1 . If the current flow direction in the conductor 10 is selected in the manner shown in FIGS. 3a, b, c, the magnetic field in the area A 1 is amplified.
- the exact course of the conductor 10 is to be selected so that the discussed effect of the magnetic field amplification results.
- This conductor 10 can therefore be arranged anywhere in the area outside the area A 1 (cf. FIGS. 3a, b, c). The closer it is to the area A 1 , the greater is of course the effect which strengthens the magnetic field in this area A 1 , which is why it is preferably arranged in the area of the boundary, for example at a short distance exactly above one of the rails 1 , 2.
- a conductor loop 11 is used, which is arranged such that the area A 2 spanned by it is approximately parallel to that of the contact pieces 8, 9 and the rails 1, 2 circumscribed area A 1 and this area A 1 at least partially covers.
- the conductor loop 11 is therefore coplanar over the area A 1 .
- the magnetic field driving the arc 3 in the direction of the spark quenching chamber 6 is strengthened. Outside of this coverage area, the magnetic field generated by the conductor loop 11 weakens the magnetic field generated by rails 1, 2 and arc, which in itself leads to a lower running speed of the arc 3 in this area.
- this area lying outside the coverage area of the areas A 1 and A 2 is already in the spark quenching chamber 6, that is to say in an area in which the arc 3 is already about to be extinguished and therefore no longer in any case must be moved.
- the cheapest design variant of the conductor loop 11, taking into account the information just given, is of course to cover the entire area A 1 (see FIG. 4b).
- the number of turns of the conductor loop 11 can be chosen to be as high as desired, however only small forces are required to move an arc 3, it is sufficient as shown in Fig.4a, b to provide a single winding.
- the invention relies on the provision of a discussed conductor 10 and a discussed Conductor loop 11 to increase the running speed of an arc 3 and is in applying this principle to a multi-pole switching device.
- An example of a such a multi-pole switching device is shown in Figs. 5-9, to which reference is made below is taken:
- This multi-pole switching device has two poles and is a combination of a circuit breaker and residual current circuit breaker.
- Each pole section 12, 13 has at least one Input terminal 14, 14 'and an output terminal 15, 15'.
- the input terminal 14, 14 ' each pole section 12, 13 is connected to the output terminal 15, 15 'of this pole section 12, 13 Connection line electrically connected.
- the coil 20 has an armature which is displaceable in its longitudinal direction and which from the magnetic field of the coil 20 - if this is due to a short-circuit current has sufficient strength - is pressed against the contact bridge 18 so that the Switching mechanism 26 triggered and by this the contact bridge 18 is pivoted. Ultimately, through these processes, the movable contact piece 9 becomes stationary Contact piece 8 lifted off.
- the coil 20 with the movable armature forms the Short circuit current detector of the circuit breaker part of the present switching device.
- the bimetallic strip 16 is heated by the current flowing through it and bends so that its end connected to the conductor cable 17 is pivoted to the right. If the continuous current is too high, this bend of the bimetal strip 16 leads to the extent that that the contact bridge 18 is pivoted via the bracket 22 and the movable contact piece 9 is lifted off the fixed contact piece 8.
- the bimetallic strip 16 thus forms the Overcurrent detector of the circuit breaker part of the present switching device.
- This pole section 12 is thus two the current through this connecting line measuring devices and a switch contact (fixed and movable Contact piece 8.9), on which said two current measuring devices act, i.e. can open it.
- electrically conductive rails 1, 2 are provided, which contact the contact pieces Connect 8.9 and serve to create arcs between the contact pieces 8.9 to lead away from these.
- electrically conductive rails 1, 2 In the space between these rails 1, 2 there is a large number of spaced parallel electrically conductive plates 7 are provided, which forms a spark extinguishing chamber 6 with the functional principle already discussed above.
- the electronics are also included connected to the moving contact piece 9 switching mechanism, so that it upon detection of an impermissibly high difference between the currents in the conductor cables 21 and 23 cause the interruption contact 8, 9 of the first pole section 12 to open can.
- the second pole section 13 thus contained the components of a fault current detection circuit, formed from a summation current transformer and one of them Secondary winding of connected evaluation circuit. This evaluation circuit can naturally in a different form, for example by means of a permanent magnet release, be realized.
- the conductor cable 23 forming the connecting line between the input terminal 14 'and the output terminal 15' is designed in the form of a conductor loop which has one turn.
- This conductor loop is arranged in such a way that the area A 2 spanned by it lies approximately parallel to the area A 1 circumscribed by the contact pieces 8, 9 and the rails 1, 2 and covers this area A 1 in some areas.
- the first pole section 12 is for connecting the phase conductor L of a two-pole voltage supply network, the second pole section 13 for connecting the neutral conductor N this Voltage supply network provided. Occurs when the switch contact opens Arc between its contact pieces 8.9 or subsequently between them Components connecting rails 1,2, this arc ensures that initially also current still flows in neutral conductor N and thus in conductor cable 23. This current flow therefore leads for the amplification of the magnetic field discussed in the beginning, which in the Contact pieces 8.9 and the rails 1.2 circumscribed area in the presence of a Arc between the contact pieces 8.9 and the rails 1.2 from in the rails 1,2 and the arc flowing current is caused.
- the invention is by no means limited to that shown in FIGS. 6-9, particularly preferred Embodiment limited.
- the principle on which it is based is that of an in any designed multi-pole switching device that the above with reference to Fig.1-4b discussed principle of increasing the arc running speed with the help of an anyway existing connecting line of a pole path that is adjacent to a Switching contact with subsequent pole section containing arc quenching device lies to realize.
- the connecting line does not have the shape of a conductor loop must have only one turn, several turns could also be provided. It but is also sufficient in the sense of FIGS. 3a-c, only a section of that in FIGS provided conductor loop.
- the remaining sections of the conductor rope 23 can be laid as desired.
- the Input terminal 14 'of the neutral conductor pole section 13 at the lower edge of the device that is to be arranged next to the input terminal 14 of the phase conductor pole section 12. It is enough to effect the magnetic field reinforcement in question, the conductor cable 23 in the form of in FIG. 9 with the 23 'upper branch or the lower branch with 23 " Lay the conductor loop.
- the application of the present invention is not limited to switching devices, where circuit breaker and residual current circuit breaker functions are combined. Rather, it is possible to use the principle according to the invention with a multipole, only one of the two circuit breaker functions (three- or four-pole Miniature circuit breakers or four-pole residual current circuit breakers, each for one three-phase three-phase system).
- a switch contact with an arc extinguishing device is not only in one of the Pole sections, but at least in all phase conductor pole sections, usually also in the Neutral conductor pole section may be provided.
- This prevents the application of the objective Not invention, also here the connecting line of one of the pole sections in one of the The ways discussed above are such that the current flow in this connecting line that magnetic field is amplified, the one between the rails 1, 2 of an adjacent one Pole path moving arc moving.
- the neutral conductor N can also be designed to be interruptible here, i.e. in its pole section 13 a switch contact corresponding to the design of the first pole section 12 can be installed.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein mehrpoliges Schaltgerät, bei welchem jede Polstrecke zumindest eine Eingangsklemme und eine Ausgangsklemme aufweist, welche über eine Verbindungsleitung elektrisch miteinander verbunden sind und zumindest eine Meßeinrichtung zur Erfassung des in dieser Verbindungsleitung fließenden Stromes vorgesehen ist, wobei zumindest eine Polstrecke vorgesehen ist, in deren Verbindungsleitung ein Schaltkontakt mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück geschaltet ist, an welche Kontaktstücke sich elektrisch leitende, zwischen den Kontaktstücken entstehende Lichtbögen von diesen Kontaktstücken wegleitende Schienen anschließen.The invention relates to a multi-pole switching device, in which each pole section at least has an input terminal and an output terminal, which via a Connection line are electrically connected to each other and at least one Measuring device for detecting the current flowing in this connecting line is provided, at least one pole section being provided, in the connecting line thereof a switching contact with a fixed and a movable contact piece switched is to which contact pieces are electrically conductive, between the contact pieces Connect arcs that arise from these contact pieces to conductors.
Bei Schaltgeräten mit solchen als Funkenlösch-Einrichtung funktionierenden Schienen ist eine möglichst rasche Wegbewegung des bei Trennung des beweglichen vom feststehenden Kontaktstück entstehenden Lichtbogens anzustreben. Durch den Stromfluß in den Kontaktstücken, den Schienen und dem Lichtbogen entsteht ein Magnetfeld, das auf den Lichtbogen solche Kräfte ausübt, die diesen in der angeführten Weise von den Kontaktstücken weg zu bewegen versucht. Um diese Weg-Bewegung zu beschleunigen, ist es bereits bekannt, das diese Bewegung auslösende Magnetfeld durch Vorsehen von stromdurchflossenen Leitern zu verstärken.In switching devices with such rails functioning as a spark extinguishing device the quickest possible movement away when separating the movable from the fixed To strive for contact piece arcing. Through the flow of electricity in the Contact pieces, the rails and the arc creates a magnetic field that on the Arc exerts such forces that this in the manner mentioned by the Tried to move contact pieces away. In order to accelerate this path movement, it is already known that the magnetic field triggering this movement by providing reinforce current-carrying conductors.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mehrpoliges Schaltgerät der eingangs angeführten Art anzugeben, bei dem die Beschleunigung der Lichtbogen-Bewegung durch Verstärkung des diese Lichtbogen-Bewegung hervorrufenden Magnetfeldes mit besonders geringem Aufwand realisiert ist.It is an object of the present invention to provide a multi-pole switching device Specify the type mentioned, in which the acceleration of the arc movement by Reinforcement of the magnetic field causing this arc movement with special little effort is realized.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Verbindungsleitung zumindest einer Polstrecke, die benachbart zur den Schaltkontakt aufweisenden Polstrecke liegt, zumindest abschnittsweise so geführt ist, daß das von dem im Betrieb in ihr fließenden Strom erzeugte Magnetfeld jenes Magnetfeld verstärkt, welches in der von den Kontaktstücken und den Schienen umschriebenen Fläche von dem beim Vorliegen eines Lichtbogens zwischen den Kontaktstücken bzw. den Schienen in den Schienen und dem Lichtbogen fließenden Strom hervorgerufen wird.According to the invention this is achieved in that the connecting line at least one Pole path, which is adjacent to the pole path having the switch contact, at least is performed in sections so that that generated by the current flowing in it during operation Magnetic field reinforces that magnetic field which is in the contact pieces and the Rails circumscribed area of which when there is an arc between the Contact pieces or the rails in the rails and the current flowing in the arc is caused.
Die Verbindungsleitung zwischen Eingangs- und Ausgangsklemme einer Polstrecke ist ein ohnehin vorhandener Bauteil des Schaltgerätes, der zur Realisierung der Erfindung lediglich geringfügig modifiziert werden muß. Diese Modifikation liegt im Einfügen eines Leitungsstückes, wie z.B. Leiterseiles, bzw. wenn auch ein solches in der Verbindungsleitung bereits vorhanden ist, in der Veränderung dessen räumlicher Anordnung, welche notwendigenfalls mit einer geringfügigen Verlängerung dieses Leiterseiles einhergehen kann. Insgesamt führen aber all diese Maßnahmen zu einem nur geringfügigen Material-Mehraufwand und können problemlos auch in bereits vorhandene Konstruktionsweisen von Schaltgeräten eingebaut werden.The connecting line between the input and output terminal of a pole section is a already existing component of the switching device, which is only for realizing the invention needs to be slightly modified. This modification lies in the insertion of a Line piece, e.g. Conductor rope, or if such in the connecting line already exists, in changing its spatial arrangement, which if necessary, can be accompanied by a slight extension of this conductor cable. All in all, however, all of these measures result in only a minimal additional material expenditure and can easily be built into existing designs from Switchgear can be installed.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, daß die Verbindungsleitung zumindest abschnittsweise etwa parallel zur von den Kontaktstücken und den Schienen umschriebenen Fläche im Bereich deren Berandung verläuft. It has proven to be particularly favorable that the connecting line at least in sections approximately parallel to that circumscribed by the contact pieces and the rails Area in the area of which the border runs.
Das vom Strom in der Verbindungsleitung hervorgerufene Magnetfeld verläuft damit in derselben Richtung wie das vom Strom in den Schienen und dem Lichtbogen erzeugte Magnetfeld, sodaß die zu erreichende Verstärkung dieses Magnetfeldes besonders effektiv erreicht wird.The magnetic field caused by the current in the connecting line thus runs in the same direction as that generated by the current in the rails and the arc Magnetic field, so that the amplification of this magnetic field to be achieved is particularly effective is achieved.
Gemäß einer besonders bevorzugt eingesetzten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Verbindungsleitung in Gestalt einer Leiterschleife ausgeführt und so angeordnet ist, daß die von ihr aufgespannte Fläche etwa parallel zur von den Kontaktstücken und den Schienen umschriebenen Fläche liegt und diese Fläche zumindest bereichsweise überdeckt.According to a particularly preferred embodiment of the invention be provided that the connecting line in the form of a conductor loop and so is arranged that the area spanned by it approximately parallel to that of the contact pieces and the area circumscribed by the rails, and this area at least in some areas covered.
Dadurch läßt sich mit relativ geringem Materialaufwand eine besonders gute Verstärkung des vom Strom in den Schienen und dem Lichtbogen erzeugten Magnetfeldes erreichen.This allows a particularly good reinforcement of the the magnetic field generated by the current in the rails and the arc.
In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, daß die von der Leiterschleife aufgespannte Fläche die von den Kontaktstücken und den Schienen umschriebene Fläche zumindest im Bereich der Kontaktstücke und im Bereich der diesen unmittelbar benachbarten Abschnitten der Schienen überdeckt.In this context, it has proven to be advantageous that the conductor loop spanned area is the area circumscribed by the contact pieces and the rails at least in the area of the contact pieces and in the area of those immediately adjacent to them Sections of the rails covered.
Um den durch einen Lichtbogen hervorgerufenen Verschleiß der Kontaktstellen gering zu halten, ist es notwendig, den Lichtbogen aus dem Bereich der Kontaktstellen wegzuleiten, was mit dieser Anordnungsweise der Leiterschleife erreicht wird. Ist der Lichtbogen einmal in Bewegung gesetzt, bedarf es zur Aufrechterhaltung dieser Bewegung keiner bzw. nur sehr geringer Kraft. Diese geringe Kraft übt aber bereits das vom Strom in den Schienen und dem Lichtbogen erzeugte Magnetfeld allein aus, sodaß mit der eben angegebenen Anordnungsweise das Ziel der baldigen Lichtbogen-Löschung bereits erreicht wird.To minimize the wear of the contact points caused by an arc hold, it is necessary to lead the arc away from the area of the contact points, what is achieved with this arrangement of the conductor loop. Is the arc in once If movement is set, no or very little is required to maintain this movement low force. This low force already exerts that of the current in the rails and the Arc generated magnetic field alone, so that with the just specified In order of arrangement, the goal of the soon-to-be arc extinguishing is already achieved.
Es hat sich erwiesen, daß es beim üblichen Einsatz des Schaltgerätes in Nieder- und Mittelspannungsnetzen ausreicht, die Leiterschleife mit einer Windung auszuführen, da die Stromstärken hier ausreichend hoch sind, um beim Durchfließen einer Leiterschleife mit nur einer Windung die erfindungsgemäß zu erreichende Magnetfeld-Verstärkung hervorzurufen.It has been shown that it is in normal use of the switching device in low and Medium voltage networks are sufficient to carry out the conductor loop with one turn, since the Amperages here are sufficiently high to only flow through a conductor loop cause the magnetic field amplification to be achieved according to the invention in one turn.
Eine weitere Aufgabe der voliegenden Erfindung liegt darin, ein mehrpoliges Schaltgerät mit zwei Polstrecken ausgeführt als Kombination aus Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter, anzugeben, bei welchem das bisher allgemein und nicht auf ein bestimmtes mehrpoliges Schaltgerät beschränkt beschriebenes Erfindungsprinzip verwirklicht ist. Bei diesem speziellen Schaltgerät weist die erste, zum Anschluß des Phasenleiters eines einphasigen Spannungs-Versorgungsnetzes vorgesehene Polstrecke die Meßeinrichtungen eines Leitungsschutzschalters (Überstromdetektor und Kurzschlußstrom-Detektor) sowie einen von diesen Meßeinrichtungen über eine Schaltmechanik angesteuerten Schaltkontakt und sich an das feststehende bzw. das bewegliche Kontaktstück dieses Schaltkontaktes anschließende, elektrisch leitende Schienen auf und weist die zweite zum Anschluß des Neutralleiters eines einphasigen Spannungs-Versorgungsnetzes vorgesehene Polstrecke die Komponenten einer Fehlerstrom-Erkennungsschaltung (Summenstromwandler und an dessen Sekundärwicklung angeschlossene Auswertschaltung) auf. Die Verbindungsleitungen sowohl dieser Neutralleiter-Polstrecke als auch der Phasenleiter-Polstrecke sind durch den Ringkern des Summenstromwandlers geführt und die Auswerteinrichtung wirkt auf die in der Phasenleiter-Polstrecke angeordnete Schaltmechanik ein.Another object of the present invention is to provide a multi-pole switching device two pole sections designed as a combination of miniature circuit breaker and Residual current circuit breaker to specify, in which this has so far been general and not on certain multi-pole switching device realized limited inventive principle is. In this special switching device, the first one for connecting the phase conductor single-phase voltage supply network provided pole section the measuring devices a circuit breaker (overcurrent detector and short-circuit current detector) and a switching contact controlled by these measuring devices via a switching mechanism and to the fixed or the movable contact piece of this switching contact subsequent, electrically conductive rails and has the second for connecting the Neutral conductor of a single-phase voltage supply network provided the pole section Components of a residual current detection circuit (summation current transformer and on its Secondary winding connected evaluation circuit). The connecting lines both this neutral conductor pole section as well as the phase conductor pole section are through the toroid of the total current transformer and the evaluation device acts on the in the Phase conductor pole path arranged switching mechanism.
Die erörterte Aufgabe wird bei einem solchen mehrpoligen Schaltgerät dadurch gelöst, daß die Verbindungsleitung der Neutralleiter-Polstrecke durch ein Leiterseil gebildet ist, das in Gestalt einer Leiterschleife ausgeführt und so angeordnet ist, daß die von ihr aufgespannte Fläche etwa parallel zur von den Kontaktstücken und den Schienen umschriebenen Fläche liegt und diese Fläche zumindest im Bereich der Kontaktstücke und im Bereich der diesen unmittelbar benachbarten Abschnitten der Schienen überdeckt.The problem discussed is achieved in such a multi-pole switching device in that the connecting line of the neutral conductor pole section is formed by a conductor cable which in Shape of a conductor loop and is arranged so that the spanned by it Surface approximately parallel to the surface circumscribed by the contact pieces and the rails lies and this area at least in the area of the contact pieces and in the area of these immediately adjacent sections of the rails covered.
Wie bereits oben erörtert, wird damit die zu erreichende Magnetfeldverstärkung besonders effektiv mit einem relativ geringen Aufwand erreicht.As already discussed above, the magnetic field amplification to be achieved becomes special achieved effectively with relatively little effort.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Mit 1 und 2 sind in dieser Figur elektrisch leitende, stromdurchflossene Schienen bezeichnet,
zwischen welchen ein Lichtbogen 3 brennt. Der Strom durch die Schienen 1,2 und den
Lichtbogen 3 erzeugt ein elektromagnetisches Feld, dessen Richtung mit den Symbolen 4 und
5 dargestellt ist. Der Lichtbogen 3 ist ein sich innerhalb dieses Feldes befindlicher
stromdurchflossener Leiter, auf welchen dieses elektromagnetische Feld eine Kraft F ausübt.
Diese Kraft F verschiebt den Lichtbogen 3 in ihre Richtung, also nach rechts in der
Darstellungsweise gemäß Fig. 1. In this figure, 1 and 2 denote electrically conductive, current-carrying rails,
between which an
Gerade bei Schaltgeräten (vgl. schematische Darstellung in Fig.2) ist es wünschenswert, einen zwischen zwei elektrisch leitenden Teilen, die bei einem Schaltgerät durch das feststehende und das bewegliche Kontaktstück 8,9 eines Unterbrechungskontaktes gebildet sind, möglichst rasch zu löschen, um die elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Kontaktstücken 8,9 tatsächlich aufzutrennen.With switching devices in particular (cf. schematic illustration in FIG. 2), it is desirable to have one between two electrically conductive parts, which in a switching device by the fixed and the movable contact piece 8.9 of an interruption contact are formed, if possible quickly erase the electrical connection between these two contacts 8.9 to actually separate.
Eine Möglichkeit der Realisierung dieser raschen Löschung liegt darin, die Schienen 1,2 etwa
V-förmig auszurichten (vgl. Fig.2), sodaß sich der Abstand zwischen diesen Schienen 1,2 mit
zunehmendem Abstand von den Kontaktstücken 8,9 erweitert. Beim von der Kraft F
veranlaßten Laufen des Lichtbogens 3 nach rechts wird dieser verlängert und reißt, wenn er
genügend lang ist, ab.One way of realizing this rapid erasure is by
Eine andere sehr häufig angewandte Möglichkeit der Lichtbogen-Löschung liegt im Vorsehen
einer Funkenlöschkammer 6, so wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Eine solche Einrichtung
umfaßt eine Vielzahl zueinander etwa parallel verlaufender Plättchen 7, die etwa normal zum
Lichtbogen 3 ausgerichtet sind. Läuft der Lichtbogen 3 in eine solche Funkenlöschkammer 6
hinein, wird er von den Plättchen 7 in eine Vielzahl seriell hintereinander geschalteter Teil-Lichtbögen
unterteilt, die zwischen den Plättchen 7 anstehen.Another very frequently used possibility of arc extinguishing is to be provided
a
Damit ein Lichtbogen bestehen bleiben kann, muß er von einer bestimmten Mindestspannung
(=Erhaltungsspannung) getrieben werden. Eine zur Erhaltung einer Serienschaltung mehrerer
Teil-Lichtbögen notwendige Spannung ist höher als jene Spannung, die zur Aufrechterhaltung
eines dieselbe Gesamtlänge aufweisenden Einzellichtbogens benötigt wird. Ist die Spannung
zwischen den Schienen 1,2 niedriger als die Summe der Erhaltungsspannungen der Teil-Lichtbögen,
kann der Lichtbogen 3 in der Funkenlöschkammer 6 gelöscht und die elektrische
Verbindung zwischen den Schienen 1,2 damit unterbrochen werden. Die Hinein-Bewegung
des Lichtbogens in die Funkenlöschkammer 6 wird durch die oben erörterte physikalische
Tatsache der Entstehung einer Kraft F auf den Lichtbogen 3, verursacht durch das Magnetfeld
des Stromflusses in den Schienen 1,2 erreicht.In order for an arc to persist, it must have a certain minimum voltage
(= Maintenance voltage) are driven. One to maintain a series connection of several
Partial arcing voltage is higher than that required to maintain it
a single arc with the same overall length is required. Is the tension
between the rails 1.2 lower than the sum of the maintenance voltages of the partial arcs,
the
In den gängigen Schaltgeräten werden die erörterten beiden Möglichkeiten der Lichtbogen-Löschung
kombiniert, also die Schienen 1,2 voneinander divergierend ausgerichtet und im
Bereich der von den Kontaktstücken 8,9 abgewandten Enden dieser Schienen 1,2 eine
Funkenlöschkammer 6 vorgesehen, so wie dies in Fig.2 mit strichlierten Linien eingetragen
ist.In the conventional switchgear, the two options discussed for arc quenching
combined, that is, the
Um die Weg-Bewegung des Lichtbogens 3 von den Kontaktstücken 8,9 in Richtung der
weiter voneinander beabstandeten Enden der Schienen 1,2 und/oder die Hinein-Bewegung
des Lichtbogens 3 in die Funkenlöschkammer 6 zu beschleunigen und damit eine noch
raschere Lichtbogen-Löschung zu erreichen, kann in an sich bekannter Weise das den
Lichtbogen 3 bewegende Magnetfeld verstärkt werden.In order to move the
Dazu wird ein stromdurchflossener Leiter 10 vorgesehen, der abschnittsweise etwa parallel
zur von den Kontaktstücken 8,9 und den Schienen 1,2 umschriebenen Fläche A1 verläuft (vgl.
Fig.3a,b,c). Der Stromfluß in diesem Leiter 10 erzeugt ein mit den Symbolen 4', 5'
dargestelltes Magnetfeld, welches sich dem innerhalb der Fläche A1 herrschenden Magnetfeld
überlagert. Wird die Stromflußrichtung im Leiter 10 in der in Fig.3a,b,c dargestellten Weise
gewählt, kommt es zu einer Verstärkung des Magnetfeldes in der Fläche A1.For this purpose, a current-carrying
Der genaue Verlauf des Leiters 10 ist so zu wählen, daß sich der erörterte Effekt der
Magnetfeldverstärkung ergibt. Dieser Leiter 10 kann daher irgendwo im Bereich außerhalb
der Fläche A1 angeordnet werden (vgl. Fig.3a,b,c). Je näher er der Fläche A1 liegt, desto
größer ist natürlich die das Magnetfeld in dieser Fläche A1 verstärkende Wirkung, weshalb er
bevorzugterweise im Bereich der Berandung, beispielsweise in geringem Abstand genau über
einer der Schienen 1,2 liegend angeordnet wird.The exact course of the
Bevorzugterweise wird wie in Fig.4a darstellt, anstelle eines einzelnen, im wesentlichen
geraden Leiters 10 eine Leiterschleife 11 verwendet, welche so angeordnet ist, daß die von ihr
aufgespannte Fläche A2 etwa parallel zur von den Kontaktstücken 8,9 und den Schienen 1,2
umschriebenen Fläche A1 liegt und diese Fläche A1 zumindest bereichsweise überdeckt. Die
Leiterschleife 11 liegt daher koplanar über der Fläche A1. Im Bereich der Überdeckung der
Flächen A1 und A2 wird das den Lichtbogen 3 in Richtung Funkenlöschkammer 6 treibende
Magnetfeld verstärkt. Außerhalb dieses Überdeckungsbereiches schwächt das von der
Leiterschleife 11 erzeugte Magnetfeld zwar das von Schienen 1,2 und Lichtbogen erzeugte
Magnetfeld ab, was an sich zu einer geringeren Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens 3 in
diesem Bereich führt. Bei der Anordnung gemäß Fig.4 befindet sich dieser außerhalb des
Überdeckungsbereiches der Flächen A1 und A2 liegende Bereich bereits in der
Funkenlöschkammer 6, also in einem Bereich, in welchem der Lichtbogen 3 schon kurz vor
seiner Löschung steht und daher ohnehin nicht mehr weiter bewegt werden muß.Preferably, as shown in FIG. 4 a, instead of a single, essentially
Die günstigste Ausgestaltungsvariante der Leiterschleife 11 liegt unter Berücksichtigung der
gerade gegebenen Hinweise natürlich darin, diese die gesamte Fläche A1 überdeckend
auszuführen (vgl. Fig.4b).The cheapest design variant of the
Die Anzahl der Windungen der Leiterschleife 11 kann beliebig hoch gewählt werden, da aber
zur Weiterbewegung eines Lichtbogens 3 nur geringe Kräfte benötigt werden, reicht es aus,
so wie in Fig.4a,b dargestellt, eine einzige Wicklung vorzusehen.The number of turns of the
Die Erfindung setzt beim Vorsehen eines erörterten Leiters 10 bzw. einer erörterten
Leiterschleife 11 zur Erhöhung der Laufgeschwindigkeit eines Lichtbogens 3 an und liegt
darin, dieses Prinzip bei einem mehrpoligen Schaltgerät anzuwenden. Ein Beispiel für ein
solches mehrpoliges Schaltgerät ist in den Fig.5-9 dargestellt, auf welche im folgenden Bezug
genommen wird:The invention relies on the provision of a discussed
Dieses mehrpolige Schaltgerät ist zweipolig und als Kombination aus Leitungsschutzschalter
und Fehlerstromschutzschalter ausgeführt. Jede Polstrecke 12,13 weist zumindest eine
Eingangsklemme 14, 14' und eine Ausgangsklemme 15,15' auf. Die Eingangsklemme 14,14'
jeder Polstrecke 12,13 ist mit der Ausgangsklemme 15,15' dieser Polstrecke 12,13 durch eine
Verbindungsleitung elektrisch verbunden.This multi-pole switching device has two poles and is a combination of a circuit breaker
and residual current circuit breaker. Each
Bei der in Fig.6 bei abgenommener Seitenschale dargestellten Polstrecke 12 ist die
Eingangsklemme 14 über den Bimetallstreifen 16 und über ein flexibles Leiterseil 17 mit der
Kontaktbrücke 18 verbunden, welche das bewegliche Kontaktstück 9 trägt. Im
eingeschalteten Zustand liegt dieses bewegliche Kontaktstück 9 am feststehenden
Kontaktstück 8 an, das am Kontaktstück-Träger 19 festgelegt ist. Dieser Träger 19 ist mit dem
ersten Ende der Spule 20 verbunden, deren zweites Ende über ein weiters Leiterseil 21 mit der
Ausgangsklemme 15 verbunden ist.In the
Die Spule 20 weist einen in ihrer Längsrichtung verschiebbar gelagerten Anker auf, welcher
vom Magnetfeld der Spule 20 -sofern dieses aufgrund eines Kurzschlußstromes eine dafür
ausreichende Stärke hat- gegen die Kontaktbrücke 18 gedrückt wird, damit die
Schaltmechanik 26 ausgelöst und von dieser die Kontaktbrücke 18 verschwenkt wird.
Letztendlich wird durch diese Vorgänge das beweglich Kontaktstück 9 vom feststehenden
Kontaktstück 8 abgehoben. Die Spule 20 mit dem beweglichen Anker bildet den
Kurzschlußstrom-Detektor des Leitungsschutzschalter-Teils des vorliegenden Schaltgerätes.The coil 20 has an armature which is displaceable in its longitudinal direction and which
from the magnetic field of the coil 20 - if this is due to a short-circuit current
has sufficient strength - is pressed against the
Der Bimetallstreifen 16 wird vom durch ihn fließenden Strom erwärmt und verbiegt sich
dabei so, daß sein mit dem Leiterseil 17 verbundenes Ende nach rechts verschwenkt wird.
Liegt ein zu hoher Dauerstrom vor, führt diese Verbiegung des Bimetallstreifens 16 soweit,
daß über den Bügel 22 die Kontaktbrücke 18 verschwenkt und das bewegliche Kontaktstück 9
vom feststehenden Kontaktstück 8 abgehoben wird. Der Bimetallstreifen 16 bildet damit den
Überstrom-Detektor des Leitungsschutzschalter-Teils des vorliegenden Schaltgerätes.The bimetallic strip 16 is heated by the current flowing through it and bends
so that its end connected to the conductor cable 17 is pivoted to the right.
If the continuous current is too high, this bend of the bimetal strip 16 leads to the extent that
that the
In der Verbindungsleitung zwischen der Eingangsklemme 14 und der Ausgangsklemme 15
dieser Polstrecke 12 befinden sich somit zwei den Strom durch diese Verbindungsleitung
erfassende Meßeinrichtungen sowie ein Schaltkontakt (feststehendes und bewegliches
Kontaktstück 8,9), auf welchen die besagten beiden Strom-Meßeinrichtungen einwirken, d.h.
denselben öffnen können.In the connecting line between the
Weiters sind elektrisch leitende Schienen 1,2 vorgesehen, welche sich an die Kontaktstücke
8,9 anschließen und dazu dienen, zwischen den Kontaktstücken 8,9 entstehende Lichtbögen
von diesen wegzuleiten. Im Raum zwischen diesen Schienen 1,2 ist eine Vielzahl von
beabstandet parallel zueinander verlaufenden elektrisch leitenden Plättchen 7 vorgesehen,
welche eine Funkenlöschkammer 6 mit oben bereits erörtertem Funktionsprinzip bildet.Furthermore, electrically
Bei der zweiten Polstrecke 13, die bei abgenommener Seitenschale in Fig.7 dargestellt ist, ist
die Verbindungsleitung zwischen der Eingangsklemme 14' und der Ausgangsklemme 15' von
einem durchgängigen Leiterseil 23 gebildet. Dieses Leiterseil 23 und das vorher schon
erwähnte, die Spule 20 der ersten Polstrecke 12 mit dessen Ausgangsklemme 15 verbindende
Leiterseil 21 sind durch den Ringkern 24 eines Summenstromwandlers geführt. Die
Sekundärwicklung dieses Summenstromwandlers ist mit einer Elektronik (angedeutet durch
die Umrißlinie 25 der diese Elektronik tragenden Leiterplatte) verbunden, welche Elektronik
das vom Summenstromwandler gelieferte Signal auswertet. Die Elektronik ist weiters mit
dem auf das beweglichen Kontaktstück 9 einwirkenden Schaltmechanik verbunden, sodaß sie
beim Erkennen einer unzulässig hohen Differenz zwischen den Strömen in den Leiterseilen
21 und 23 die Öffnung des Unterbrechungskontaktes 8,9 der ersten Polstrecke 12 veranlassen
kann. Die zweite Polstrecke 13 beinhaltete damit die Komponenten einer Fehlerstrom-Erkennungsschaltung,
gebildet aus einem Summenstromwandler und einer dessen
Sekundärwicklung angeschlossener Auswertschaltung. Diese Auswertschaltung kann
selbstverständlich in anderer Form, beispielsweise durch einen Permanentmagnetauslöser,
realisiert sein.At the
Wie deutlich aus Fig.7 hervorgeht, ist das die Verbindungsleitung zwischen der
Eingangsklemme 14' und der Ausgangsklemme 15' bildende Leiterseil 23 in Gestalt einer
Leiterschleife, die eine Windung aufweist, ausgeführt. Diese Leiterschleife ist dabei so
angeordnet, daß die von ihr aufgespannte Fläche A2 etwa parallel zur von den Kontaktstücken
8,9 und den Schienen 1,2 umschriebenen Fläche A1 liegt und diese Fläche A1 bereichsweise
überdeckt.As is clear from FIG. 7, the
Diese bereichsweise Überdeckung ist insbesondere aus den Fig.8 und 9 erkennbar, bei
welchen sämtliche Gehäuseteiles des Schaltgerätes, insbesondere auch die zwischen den
beiden Polstrecken 12,13 liegende Trennwand, weggelassen wurden. Der Bereich, in
welchem sich die Flächen A1 und A2 überdecken, liegt hier im Bereich der Kontaktstücke 8,9
und im Bereich der diesen unmittelbar benachbarten Abschnitten der Schienen 1,2.This overlap in regions can be seen in particular in FIGS. 8 and 9, in which all the housing parts of the switching device, in particular also the partition wall located between the two
Die erste Polstrecke 12 ist zum Anschluß des Phasenleiters L eines zweipoligen Spannungs-Versorgungsnetzes,
die zweite Polstrecke 13 zum Anschluß des Neutralleiters N dieses
Spannungs-Versorgungsnetzes vorgesehen. Entsteht bei der Öffnung des Schaltkontaktes ein
Lichtbogen zwischen seinen Kontaktstücken 8,9 bzw. in weiterer Folge zwischen den an diese
Bauteile anschließenden Schienen 1,2, so stellt dieser Lichtbogen sicher, daß zunächst auch
noch im Neutralleiter N und somit im Leiterseil 23 Strom fließt. Dieser Stromfluß führt daher
zur eingangs erörterten Verstärkung jenes Magnetfeldes, welches in der von den
Kontaktstücken 8,9 und den Schienen 1,2 umschriebenen Fläche bei Vorliegen eines
Lichtbogens zwischen den Kontaktstücken 8,9 bzw. den Schienen 1,2 vom in den Schienen
1,2 und dem Lichtbogen fließenden Strom hervorgerufen wird.The
Die Erfindung ist keineswegs auf die in den Fig.6-9 dargestellte, besonders bevorzugte Ausführungsform eingeschränkt. Das ihr zugrunde liegende Prinzip liegt darin, bei einem in beliebiger Weise ausgestalteten mehrpoligen Schaltgerät das oben anhand der Fig.1-4b erörterte Prinzip der Erhöhung der Lichtbogen-Laufgeschwindigkeit mit Hilfe einer ohnehin vorhandenen Verbindungsleitung einer Polstrecke, die benachbart zu einer einen Schaltkontakt mit anschließender Lichtbogen-Löscheinrichtung beinhaltenden Polstrecke liegt, zu realisieren.The invention is by no means limited to that shown in FIGS. 6-9, particularly preferred Embodiment limited. The principle on which it is based is that of an in any designed multi-pole switching device that the above with reference to Fig.1-4b discussed principle of increasing the arc running speed with the help of an anyway existing connecting line of a pole path that is adjacent to a Switching contact with subsequent pole section containing arc quenching device lies to realize.
Daraus folgt zunächst, daß die Verbindungsleitung nicht die Gestalt einer Leiterschleife mit
nur einer Windung aufweisen muß, es könnten auch mehrere Windungen vorgesehen sein. Es
reicht aber auch im Sinne der Fig.3a-c aus, nur einen Abschnitt der in den Fig.6-9
vorgesehenen Leiterschleife vorzusehen. Die übrigen Abschnitte des Leiterseiles 23 können
beliebig verlegt werden. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß es üblich ist -
abweichend von der in den Fig.6-9 dargestellten Ausführungsform- auch die
Eingangsklemme 14' der Neutralleiter-Polstrecke 13 an der unteren Geräte-Berandung, also
neben der Eingangsklemme 14 der Phasenleiter-Polstrecke 12 anzuordnen. Dabei genügt es
zur Bewirkung der in Rede stehenden Magnetfeldverstärkung, das Leiterseil 23 in Gestalt des
in Fig.9 mit 23' bezeichneten oberen Astes oder des mit 23" bezeichneten unteren Astes der
Leiterschleife zu verlegen. It follows first of all that the connecting line does not have the shape of a conductor loop
must have only one turn, several turns could also be provided. It
but is also sufficient in the sense of FIGS. 3a-c, only a section of that in FIGS
provided conductor loop. The remaining sections of the
Weiters ist die Anwendung der gegenständlichen Erfindung nicht auf Schaltgeräte beschränkt, bei denen Leitungsschutzschalter- und Fehlerstromschutzschalter-Funktion kombiniert sind. Es ist vielmehr möglich, das erfindungsgemäße Prinzip bei einem mehrpoligen, nur eine der beiden Schutzschalter-Funktionen aufweisenden Schaltgerät (drei- oder vierpoliger Leitungsschutzschalter oder vierpoliger Fehlerstromschutzschalter, jeweils für ein dreiphasiges Drehstrom-System) zu realisieren.Furthermore, the application of the present invention is not limited to switching devices, where circuit breaker and residual current circuit breaker functions are combined. Rather, it is possible to use the principle according to the invention with a multipole, only one of the two circuit breaker functions (three- or four-pole Miniature circuit breakers or four-pole residual current circuit breakers, each for one three-phase three-phase system).
Hierbei ist natürlich ein Schaltkontakt mit Lichtbogen-Löscheinrichtung nicht nur in einer der
Polstrecken, sondern zumindest in sämtlichen Phasenleiter-Polstrecken, meist auch in der
Neutralleiter-Polstrecke, vorgesehen sein. Dies hindert die Anwendung der gegenständlichen
Erfindung nicht, auch hier wird die Verbindungsleitung einer der Polstrecken in einer der
oben erörterten Weisen so geführt, daß durch den Stromfluß in dieser Verbindungsleitung
jenes Magnetfeld verstärkt wird, das einen zwischen den Schienen 1,2 einer benachbarten
Polstrecke anstehenden Lichtbogen bewegt.Here, of course, a switch contact with an arc extinguishing device is not only in one of the
Pole sections, but at least in all phase conductor pole sections, usually also in the
Neutral conductor pole section may be provided. This prevents the application of the objective
Not invention, also here the connecting line of one of the pole sections in one of the
The ways discussed above are such that the current flow in this connecting line
that magnetic field is amplified, the one between the
In diesem Zusammenhang ist hinsichtlich des in den Fig.6-9 dargestellten zweipoligen FI-LS-Schalters
festzuhalten, daß auch hier der Neutralleiter N unterbrechbar ausgeführt sein kann,
d.h. in seiner Polstrecke 13 ein Schaltkontakt entsprechend der Bauform der ersten Polstrecke
12 eingebaut sein kann.In this context, with regard to the two-pole FI-LS switch shown in Fig. 6-9
to note that the neutral conductor N can also be designed to be interruptible here,
i.e. in its pole section 13 a switch contact corresponding to the design of the
Bei allen möglichen Ausführungsformen ist aber zu bedenken, daß sich die angestrebte
Magnetfeldverstärkung nur dann ergibt, wenn der Strom im hierfür verwendeten Abschnitt
der Verbindungsleitung die richtige Fließrichtung aufweist. Um sicherzustellen, daß das
erfindungsgemäße Schaltgerät in der dafür notwendigen Weise mit dem Spannungs-Versorgungsnetz
bzw. mit den Weiterleitungen zu den Verbrauchern verbunden wird, wird
auf das Gehäuse des Schaltgerätes im Bereich jeder Klemme 14,15; 14',15' aufgedruckt,
.welche Leitung an die jeweilige Klemme 14, 15; 14',15' anzuschließen ist.In all possible embodiments, it should be borne in mind that the desired one
Magnetic field amplification only results if the current in the section used for this
the connecting pipe has the correct flow direction. To make sure that
Switching device according to the invention in the necessary manner with the voltage supply network
or is connected to the redirects to the consumers
on the housing of the switching device in the area of each terminal 14, 15; 14 ', 15' printed,
. Which line to the
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