EP1237172B1

EP1237172B1 - Selective tripping arrangement

Info

Publication number: EP1237172B1
Application number: EP20020003396
Authority: EP
Inventors: Kurt Händler; Lutz Thilker
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: DE10109950A1; EP1237172A3; DE50204214D1; EP1237172A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selektiven Auslösung von hintereinander liegenden, selektiv gestaffelten Schutzschaltern, insbesondere von Leitungsschutzschalter und Leistungsschalter.The invention relates to an arrangement for the selective release of one behind the other lying, selectively staggered circuit breakers, in particular circuit breaker and circuit breakers.

Aus der Druckschrift DE 30 20 111 A1 ist eine Anordnung von in Reihe liegenden, selektiv gestaffelten strombegrenzenden Leistungsschaltern mit je einem Schnellstauslösesystem bekannt, das im Kurzschlussfall unabhängig vom Betätigungsmechanismus schnell und damit strombegrenzend das Kontaktsystem öffnet. Die vom Kurzschluss direkt betroffenen Leistungsschalter geben ein Blockiersignal an den Betätigungsmechanismus des jeweils in Einspeiserichtung vorgeschalteten Leistungsschalters. Die Leistungsschalter besitzen ein Fesselungssystem, das die beweglichen Kontakte nach einem bestimmten Öffnungsweg kurzzeitig in der Offenstellung festhält und wieder freigibt, wenn der Betätigungsmechanismus ein Blockiersignal von einem nachgeordneten Leistungsschalter erhalten hat. Wenn das Blockiersignal ausbleibt, löst der Betätigungsmechanismus aus und überführt das Kontaktsystem in die endgültige Ausschaltstellung, wodurch gleichzeitig die Fesselung aufgehoben wird. Die Wirkdauer des Fesselungssystems wird durch ein Zeitglied bestimmt. Die Druckschrift EP 0 406 130 B1 zeigt ein elektromagnetisch wirkendes Fesselungssystem. Bekannte Anordnungen zur Erzeugung des Blockiersignals, z.B. nach Druckschrift DE 195 45 928 A1, erfordert Mittel zur Zustandserkennung und zur Stromerfassung des vom Kurzschluss direkt betroffenen LeistungsSchalters, die im allgemeinen als aufwendiger elektronischer Auslöser und raumeinnehmende Luftspulen um die Hauptstrombahnen realisiert sind. Derartige Anordnungen sind daher nicht für kleine und preiswerte Schutzschalter geeignet. Die Druckschrift EP 0 455 564 B1 offenbart einen Überdruckauslöser für einen Leistungsschalter, der auf einen im Kontaktraum auftretenden Überdruck anspricht, der durch die Lichtbogenbildung bei der elektrodynamischen Kontaktöffnung infolge eines über die Schaltkontakte fließenden Kurzschlussstromes entsteht. Der Leistungsschalter umfasst weiterhin einen Betätigungsmechanismus mit einer Verklinkungseinrichtung, die über eine Auslösewelle durch einen thermisch verzögerten Überlastauslöser oder einen elektromagnetischen Kurzschlussauslöser entklinkbar ist, wodurch über den auslösenden Betätigungsmechanismus der Leistungsschalter in den Aus-Zustand überführt wird. Um eine selektive Auslösung zu gewährleisten, beaufschlagt der Überdruckauslöser die Auslösewelle hinsichtlich der Wirkung auf den Betätigungsmechanismus mit einer zeitlichen Verzögerung. Diese Lösung ist allerdings nicht zum selektiven Auslösen bei kleinen Kurzschlussströmen, bei denen keine merkliche Lichtbogenbildung infolge einer elektrodynamischen Kontaktöffnung auftritt, geeignet.From the document DE 30 20 111 A1 is an arrangement of in-line, selectively staggered current limiting circuit breakers with one each Schnellstauslösesystem known that in the event of a short circuit, regardless of the operating mechanism fast and thus current limiting the contact system opens. Give the circuit breakers directly affected by the short circuit a blocking signal to the actuating mechanism of each in the feeding direction upstream circuit breaker. Own the circuit breakers a restraint system that moves the movable contacts to a specific Short opening in the open position holds and releases again when the actuating mechanism is a blocking signal from a downstream one Circuit breaker has received. If the blocking signal fails, the triggers Actuating mechanism and transferred the contact system in the final Off position, which at the same time the bondage is lifted. The duration of action of the bondage system is determined by a timer. The Document EP 0 406 130 B1 shows an electromagnetically acting bondage system. Known arrangements for generating the blocking signal, e.g. According to document DE 195 45 928 A1, requires means for state detection and for current detection of the circuit breaker directly affected by the short circuit, which in general as a complicated electronic trigger and space-consuming air coils are realized around the main flow paths. such Arrangements are therefore not for small and inexpensive circuit breakers suitable. Document EP 0 455 564 B1 discloses an overpressure release for a circuit breaker which is at a pressure occurring in the contact space responds by the arcing during the electrodynamic Contact opening due to a short-circuit current flowing through the switch contacts arises. The circuit breaker further comprises an actuating mechanism with a latching device, which has a tripping shaft by a thermally delayed overload release or an electromagnetic Short-circuit release is unlatched, causing over the triggering Actuating mechanism of the circuit breaker in the off state transferred becomes. To ensure selective triggering, the overpressure trigger acts on it the tripping shaft with regard to the effect on the actuating mechanism with a time delay. This solution is, however not for selective tripping at small short-circuit currents, in which no appreciable arcing due to electrodynamic contact opening occurs, suitable.

Die Druckschrift EP-A-1 065 690 zeigt auch eine solche Anordnung.The document EP-A-1 065 690 also shows such an arrangement.

Daraus ergibt sich als Aufgabe, die selektive Auslösung mit vertretbarem Aufwand und unabhängig von Vorgängen im Kontaktraum durchzuführen.This results in a task, the selective triggering with reasonable effort and independently of operations in the contact space.

Ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.Based on an arrangement of the type mentioned is the task according to the invention by the characterizing features of the independent Claim solved during the dependent claims advantageous Developments of the invention can be seen.

Das pro Hauptstrombahn des Schutzschalters vom Magnetanker eines elektromagnetischen Kurzschlussauslösers beaufschlagte Kontaktelement stellt eine einfache, ohne elektronische Mittel auskommende Anordnung zur selektiven Auslösung dar, deren Ausgangssignal im Falle eines Kurzschlusses als Blockiersignal an den vorgeschalteten Schutzschalter weitergegeben wird. Die Signalmeldung erfolgt durch die Interaktion mit dem schnellauslösenden Kurzschlussauslöser sehr schnell und ist unabhängig von einer Kontaktöffnung oder einer Lichtbogenbildung im zugehörigen Kontaktraum. Die Ausbildung des Kontaktelementes als Schließerkontakt hat die Vorteile, dass die Anordnung im nicht auslösendem Zustand keine elektrische Energie erfordert und damit die Störanfälligkeit auf ein Mindestmaß beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich in jeden Schutzschalter mit einem oder mehreren Kurzschlussauslösem integrieren. Eine gesonderte Justierung der Anordnung ist nicht erforderlich, da jeder Kurzschlussauslöser selbst über das Einstellelement einstellbar und die Funktion der Anordnung daran gekoppelt ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur selektiven Auslösung ausgestattete Schutzschalter lassen sich ohne weiteres zu Modulen mit mehreren Hauptstrombahnen kombinieren.The per main current path of the circuit breaker from the magnet armature of an electromagnetic Short-circuit release acted upon contact element a simple, without electronic means emanating arrangement for selective Tripping whose output signal in the case of a short circuit as Blocking signal is passed to the upstream circuit breaker. The Signaling occurs through interaction with the fast-acting short-circuit release very fast and is independent of a contact opening or arcing in the associated contact space. Training the contact element as a make contact has the advantages that the arrangement in non-triggering state requires no electrical energy and so that the susceptibility is limited to a minimum. The inventive Solution can be found in each circuit breaker with one or more Integrate short-circuit release. A separate adjustment of the arrangement is not necessary because each short-circuit release itself via the adjustment adjustable and the function of the arrangement is coupled thereto. With equipped according to the arrangement for selective release Circuit breakers can be easily to modules with multiple main circuits combine.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der Ausstattung des Kontaktelementes mit einem Federkontakt, insbesondere mit einem handelsüblichen Mikroschalter oder mit einem vorgespannten Federkontakt, der zwischen zwei auf dem Einstellelement befestigten Festkontakten wirkt. Anderseits kann das Kontaktelement auch mit einem Schleifkontakt ausgestattet sein.An advantageous development of the arrangement according to the invention consists in the equipment of the contact element with a spring contact, in particular with a commercially available microswitch or with a preloaded spring contact, the between two fixed on the adjusting fixed contacts acts. On the other hand, the contact element with a sliding contact be equipped.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht weiterhin darin, dass zur Ausgabe eines gemeinsamen Blockiersignals die den einzelnen Hauptstrombahnen gehörenden Kontaktelemente kostengünstig parallel geschaltet sind.An advantageous development further consists in that for the output of a common blocking signal belonging to the individual main current railways Contact elements are cost-effectively connected in parallel.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Figur 1:: eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung;
Figur 2:: eine Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1;
Figur 3:: eine Einzelheit der Ausführung nach Fig. 2;
Figur 4:: eine Einzelheit einer weiteren Ausführung.

Further details and advantages of the invention will become apparent from the following, explained with reference to figures embodiment. Show it

FIG. 1:: an inventive arrangement in a schematic representation;
FIG. 2:: an embodiment of the arrangement of Fig. 1;
FIG. 3:: a detail of the embodiment of Fig. 2;
FIG. 4:: a detail of another embodiment.

Nach Fig. 1 ist für jede der drei Hauptstrombahnen eines dreipoligen Schutzschalters ein elektromagnetischer Kurzschlussauslöser 4 vorgesehen. Der von einer Zugfeder 5 beaufschlagte Magnetanker 6 liegt in Ruhelage - d.h., wenn kein Kurzschlussstrom durch die Hauptstrombahn fließt - an einem für alle Hauptstrombahnen zuständigen, verschiebbaren Einstellelement 7 zur Einstellung des Auslösestromes an. Ein Magnetjoch 8 wird von einer in der zugehörigen Hauptstrombahn angeordneten Stromwicklung 2 umgeben. Der Magnetanker 6 wird im Kurzschlussfall entgegen der Kraftwirkung der Zugfeder 5 von dem vom Kurzschlussstrom umflossenen Magnetjoch 8 angezogen. Der angezogene Magnetanker 6 beaufschlagt dabei ein für alle Hauptstrombahnen zuständiges, mechanisches Übertragungselement 10. Das im Kurzschlussfall gemäß Fig. 1 nach rechts verschobene Übertragungselement 10 beaufschlagt seinerseits die Verklinkungseinrichtung eines Betätigungsmechanismus des Schutzschalters, wodurch der Betätigungsmechanismus ausgelöst und damit die Hauptstrombahnen unterbrochen werden. Der Magnetanker 6 ist als im Magnetjoch 8 gelagerter Klappanker ausgeführt. Zwischen jedem Magnetanker 6 und dem Einstellelement 7 ist ein mit Signalanschlüssen 11, 12 verbundenes Kontaktelement 14 ausgebildet, das durch den anziehenden Magnetanker 6 vom geöffneten in den geschlossenen Zustand überführbar ist. Die Signalanschlüsse 11, 12 führen über im Einstellelement 7 vorgesehene Leiterbahnen 15, 16 zu allen drei Kontaktelementen 14, die damit parallel geschaltet sind. Im Kurzschlussfall ist an den Signalanschlüssen 11, 12 ein Blockiersignal zu entnehmen, das zum Zwecke einer selektiven Auslösung an den Betätigungsmechanismus bzw. das Auslösesystem eines vorgeschalteten Schutzschalters geführt wird.According to Fig. 1 is for each of the three main current paths of a three-pole circuit breaker an electromagnetic short-circuit release 4 is provided. The of A tension spring 5 acted upon magnet armature 6 is at rest - that is, when no short-circuit current flows through the main flow path - on one for all Main circuits responsible, sliding adjustment 7 for adjustment of the tripping current. A magnetic yoke 8 is one of the associated Main current path arranged arranged current winding 2. The magnet armature 6 is in the case of short circuit against the force of the tension spring 5 of the attracted by the short-circuit current magnetic yoke 8 tightened. The dressed Magnetic armature 6 acts on a responsible for all main circuits, mechanical transmission element 10. In the event of a short circuit acted upon in Fig. 1 shifted to the right transmission element 10 in turn, the Verklinkungseinrichtung an actuating mechanism of the Circuit breaker, causing the actuating mechanism triggered and thus the main circuits are interrupted. The armature 6 is as in Magnetic yoke 8 mounted hinged armature executed. Between each magnet armature 6 and the adjusting element 7 is connected to signal terminals 11, 12 Contact element 14 is formed by the attractive magnet armature 6 is convertible from the open to the closed state. The signal connections 11, 12 lead via provided in the adjusting element 7 conductor tracks 15, 16 to all three contact elements 14, connected in parallel therewith are. In the event of a short circuit, a blocking signal is present at the signal terminals 11, 12 to remove that for the purpose of a selective release to the actuating mechanism or the triggering system of an upstream circuit breaker to be led.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Ausgestaltung eines Kontaktelementes 14a mit einem Federkontakt 18a. Der vorgespannte Federkontakt 18a ist hinter einem am Einstellelement 7 angeformten Schnapphaken 20 festgelegt. Bei angezogenem Magnetanker 6 überbrückt der Federkontakt 18a unter der Wirkung seiner Vorspannung zwei mit den Leiterbahnen 15 und 16 integrierte, flache Festkontakte 22a bzw. 23a, d.h., das geschlossene Kontaktelement 14a generiert ein Blockiersignal . Befindet sich der Magnetankers 8 dagegen in der in Fig. 2 gezeigten Ruhelage, dann wird der Federkontakt 18a unter der Einwirkung der Zugfeder 5 von dem Festkontakt 23a abgehoben, d.h., das geschlossene Kontaktelement 14a gibt kein Blockiersignal aus. FIGS. 2 and 3 show an embodiment of a contact element 14a a spring contact 18a. The biased spring contact 18a is behind a fixed on the adjusting element 7 snap hook 20. When dressed Magnetic armature 6 bridges the spring contact 18a under the effect its bias two integrated with the tracks 15 and 16, flat Fixed contacts 22a and 23a, that is, generates the closed contact element 14a a blocking signal. Is the magnet armature 8, however, in the in Fig. 2 shown rest position, then the spring contact 18a under the action the tension spring 5 is lifted off the fixed contact 23a, i.e., the closed one Contact element 14a does not output a blocking signal.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung eines Kontaktelementes 14b mit einer stiftförmigen Ausgestaltung der Festkontakte 22b und 23b und mit einem als vorgespannte Drehfeder ausgestalteten Federkontakt 18b, der mit seinem spiralförmigen Ende 25b an dem einen Festkontakt 23b festgelegt ist. Im unbeaufschlagte Zustand, d.h. im Kurzschlussfall, steht das hakenförmige andere Ende 24b des vorgespannten Federkontaktes 18b mit dem anderen Festkontakt 22b in leitender Verbindung. Unter Nennstrom- oder Überlastbedingungen wird dagegen das hakenförmige Ende 24b durch den Magnetanker von dem Festkontakt 22b abgehoben.Fig. 4 shows another embodiment of a contact element 14 b with a pin-shaped configuration of the fixed contacts 22b and 23b and with a as preloaded torsion spring designed spring contact 18b, with its spiral End 25b is fixed to the one fixed contact 23b. Im unborn State, i. in case of short circuit, the hooked other stands End 24b of the biased spring contact 18b with the other fixed contact 22b in a conductive connection. Under rated current or overload conditions on the other hand, the hook-shaped end 24b is replaced by the armature of the Fixed contact 22b lifted.

Claims

Arrangement of series-connected, selectively staggered circuit breakers having selective tripping

having an actuating mechanism containing a latching device,

a circuit breaker which is directly affected by the short circuit outputting a blocking signal to the actuating mechanism or the tripping system of the upstream circuit breaker,

characterized in that

for each main current path, an electromagnetic short-circuit release (4) is provided, whose spring-loaded magnet armature (6) bears in the rest position on a setting element (7), which is responsible for all of the main current paths, for the purpose of setting the tripping current and, in the event of a short circuit, is attracted by a magnet yoke (8) around which current flows, and in this case the latching device is loaded, for the purpose of tripping the actuating mechanism, via a mechanical transmission element (10) which is responsible for all of the main current paths, and

a contact element (14; 14a; 14b), which is connected to signal connections (11, 12) for the purpose of outputting the blocking signal and can be changed over from the open to the closed state by the attracting magnet armature (6), is formed between each magnet armature (6) and the setting element (7).
Arrangement according to Claim 1, characterized in that the contact element (14a; 14b) is equipped with a spring contact (18a; 18b).
Arrangement according to Claim 2, characterized in that the contact element (14) is a conventional microswitch.
Arrangement according to Claim 2, characterized in that the contact element (14a; 14b) comprises two fixed contacts (22a, 23a; 22b; 23b), which are fixed on the setting element (7), and the mechanically prestressed spring contact (18a; 18b) which is held in the open position, counter to its prestress, by the magnet armature (6) located in the rest position and is released so as to close with the action of its prestress when the magnet armature (6) is attracted.
Arrangement according to Claim 1, characterized in that the contact element (14) is equipped with a sliding contact.
Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contact elements (14; 14a; 14b) which are associated with various main current paths are connected in parallel.