EP2415062A1 - Release for an electric switching arrangement - Google Patents

Release for an electric switching arrangement

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Publication number
EP2415062A1
EP2415062A1 EP10715748A EP10715748A EP2415062A1 EP 2415062 A1 EP2415062 A1 EP 2415062A1 EP 10715748 A EP10715748 A EP 10715748A EP 10715748 A EP10715748 A EP 10715748A EP 2415062 A1 EP2415062 A1 EP 2415062A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
trigger
switching
movable element
pressure
flow channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10715748A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Torsten Ahlert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2415062A1 publication Critical patent/EP2415062A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/2058—Rotating bridge being assembled in a cassette, which can be placed as a complete unit into a circuit breaker
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/2418—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism
    • H01H2071/2427—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism with blow-off movement tripping mechanism, e.g. electrodynamic effect on contacts trips the traditional trip device before it can unlatch the spring mechanism by itself
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H2077/025—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with pneumatic means, e.g. by arc pressure
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
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    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the invention relates to triggers for an electrical switching arrangement, which is arranged in the course of a first current path and which has at least two switch contacts arranged in a housing, which are disconnected when the current flowing through the switch contacts has exceeded a certain threshold value, with an actuator, the against the force of a restraint device responsive to a pressure generated by a drawn in electrodynamic recoil of the switch contacts arc in a housing enclosed by the separation zone of the switch contacts, and which actuates an automatic interruption of the current path causing shutdown mechanism, wherein the actuator is a movable element which, in a flow channel connected to the separation zone, forms a bluff body which carries out a predetermined control movement at the pressure which is to lead to the disconnection.
  • the invention further relates to an electrical switching arrangement with such a trigger.
  • the invention relates in particular to current-limiting switching arrangements in the low-voltage range, that is up to voltages of about 1000 volts.
  • Such current-limiting switching arrangements are designed in particular for interrupting current paths in the event of a short circuit or in an overcurrent case.
  • Such current-limiting switching arrangements can be single-pole or multi-pole, in particular three-pole. You can have one or more switching contact pairs per switching pole.
  • these electrical switching arrangements for switching off currents of more than 100 A, in particular of several kA, designed.
  • current-limiting switching devices in particular current-limiting circuit breaker, for example in the form of MCCBs (Molded Case Circuit Breaker) in widely branched power distribution networks
  • MCCBs Molded Case Circuit Breaker
  • Each branching level can be protected depending on the connected consumers with a suitably sized switching device against occurring overloads and short circuits.
  • a switching device which is arranged closest to a consumer and which is often referred to as consumer-oriented or downstream switching device designed for the lowest nominal current.
  • the switching contact pairs of consumer-near and consumer-less switching device pull when opening an arc, the opening width of the switching contact pairs and the arc energy in the consumer near switching device are higher due to the lower mass moment of inertia of its movable current path including the switch contacts. This possibly only unipolar opening must follow an all-pole switch-off of the consumer-oriented switching device.
  • the consumer remote switchgear must not switch off, in order not to separate further consumers from the power distribution network.
  • the consumer remote switching device may act by supporting the short-term switching contacts but supportive, so for example, by limiting the current contribute to the shutdown of the consumer switching device. Switchgear, which act staggered in power distribution networks behave selectively. In order to achieve this selectivity, it is necessary that the nearest to the accident switching devices interrupt the current paths of all switching poles faster than the higher-level switching devices.
  • the cited documents DE 691 10 540 T2 and DE 692 17 441 T2 each show in particular an electrical circuit arrangement in the form of a circuit breaker with Isolierstoffge- housing, the two per switching pole in the closed position of
  • Circuit breaker resiliently against each other pressed switch contacts comprises.
  • the switching contacts can be separated by the action of electrodynamic recoil forces when the current flowing through the switching contacts exceeds a certain threshold, so as to effect a limitation of said current.
  • the circuit breaker comprises an overload and / or short-circuit detection member for acting on a switch-off mechanism in the event of a fault, the automatic shutdown of the circuit breaker.
  • the circuit breaker comprises an actuator which responds to an overpressure generated in the separation zone of said switch contacts by an arc drawn during electrodynamic recoil of the switch contacts in order to actuate the switch-off mechanism of the circuit breaker.
  • the actuator is a gas-tight unit which is connected exclusively to the separation zone of the switch contacts and comprises a movable element such as a piston or a diaphragm with a limited control stroke.
  • the movable element is acted upon on the one hand with the said overpressure and on the other hand by a return device with adapted effective force.
  • the displacement of the movable element causes the triggering of said shut-off mechanism the circuit breaker, wherein said return device with adapted acting force is dimensioned so that an accidental release in case of simple overload or a response of a downstream current-limiting circuit breaker is prevented.
  • the shutdown mechanism of the circuit breaker shown is thus triggered both by the overload and / or short-circuit detection member as well as by the independently acting pressure-dependent actuator.
  • the tripping criterion used is the overpressure created when the arc is pulled, which is directly related to the arc energy. In other words, the higher the arc energy, the more the pressure increases.
  • the movable element is mounted such that the path of movement of its bluff body extends in a plane which extends transversely to the flow direction of the flow channel.
  • Such a trigger designed in addition to the acting in the flow direction dynamic portion of the gas pressure which is also referred to as "back pressure” also acting transversely to the flow direction, leading to buoyancy of the bluff body pressure difference of the static portion of the gas pressure to set the response point (the triggering criterion)
  • the trigger according to the invention is not a gas-tight unit, as are known from the publications DE 691 10 540 T2 and DE 692 17 441 T2
  • the trigger according to the invention therefore does not impose such high requirements on the invention
  • the implementation of the pressure in the control movement of the movable element takes place in a plurality of switching poles switching poles, so that irrespective of in which of the switching poles the switching contacts due to a short circuit drink hen the respective movable element responds equally fast to actuate the shut-off mechanism. Transverse to the switching poles running gas-tight pressure lines, as they are known from the publications DE 691 10 540 T2 or DE 692 17 441 T2 are not required
  • the movable element is displaceable along an axis extending transversely to the flow direction or is rotatable about an axis extending parallel to the direction of flow.
  • the movable element can be provided with a screen which is curved corresponding to the wall surface and opposite the wall surface.
  • a preferred embodiment of the trigger according to the invention provides, for adjusting the buoyancy acting on the bluff body form the bluff body asymmetrically in the manner of an airfoil.
  • the movable element can actuate the shut-off mechanism indirectly via at least one intermediate element, wherein the intermediate element can be displaceable along an axis extending transversely to the flow direction.
  • the movable element and / or the intermediate element can be provided with a force-deflecting inclined surface.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical switching arrangement with a trigger according to the invention as a pressure sensing element
  • FIGS. 2 to 9 show a first electrical switching arrangement according to the invention in the form of a current-limiting low-voltage circuit breaker with a first embodiment of the invention Shutter according to the invention as a pressure sensing element, wherein the movable element, which forms a bluff body in a flow channel connected to the separation zone, is rotatable about an axis extending parallel to the flow direction,
  • FIGS. 10 to 12 show a second electrical switching arrangement according to the invention in the form of a current-limiting low-voltage circuit breaker with a second embodiment of the trigger according to the invention as pressure-sensing element, in which the movable element, which forms a bluff body in a flow channel connected to the separation zone, runs along a direction transverse to FIG Flow direction extending axis is displaceable, and
  • FIG. 1 shows schematically an electrical circuit arrangement 1 in the form of a single electrical switching device (for example, a low-voltage circuit breaker) with two switching contacts 2, 3 for interrupting a first current path 4 of a first switching pole.
  • a movable 2 of the switching contacts is supported by a rigid contact member 5.
  • the electrical switching device has a limited by a housing 6 first switching space 7 for receiving the
  • a drive mechanism 8 of the electrical switching device is used to open and close the switching contacts. Furthermore, the electrical switching device has a shut-off mechanism 9 in the form of a arranged in the course of the drive mechanism 8 switching mechanism and a trigger 10 in the form of a pressure sensing element.
  • a pressure p is generated by a drawn at electrodynamic recoil of the switching contacts 2, 3 arc LB, under the action of the trigger 10 (the pressure sensing element) triggering the shutdown mechanism 9 - ie a release of the latching of the switching mechanism - causes around the drive mechanism 8 for Opening the switch contacts 2, 3 to set in motion.
  • the pressure sensing element forms an energy selective trigger (selective trigger) because the generated pressure p is substantially proportional to the energy of the drawn arc LB.
  • the electrical switching device 1 in addition to the trigger 10 (as a pressure sensing element) also a thermal release 11 (overload detection member), an electromagnetic release 12 (as a short-circuit detection member) and a manual release 13 are provided, by means of which the switching mechanism can be solved to open the switch contacts. It can also be an electronic trigger 14 (as overload and / or short-circuit detection member) - ie an ETU (electronic trip unit) are provided.
  • the electrical switching device 1 may have, in parallel to the switching space 7 shown in FIG. 1, further switching chambers in which switching contacts of further switching poles are arranged.
  • Figure 3 shows a first embodiment 101 of the electrical switching device, in which three, each formed from two pole half shells 120, 121 housing 106 (also Polgetude or Polkassette called) are provided, which according to the figure 5 each have a switching room 107 for receiving the switching - Make contacts 102, 103 of a Wegpols.
  • the three housings 106 are inserted into a common surrounding housing 122 (switch housing), which is only shown in a hinted manner here.
  • the trigger 101 comprises an actuator 125, as a whole, which responds to the pressure p which, in the separation zone of the switching contacts 102, 103, passes through the in electrodynamic recoil of
  • the actuator 125 has a movable member 126 in shape a two-armed lever, which forms in a connected to the separation zone flow channel 127 - here the blow-out of the switching pole of the electrical switching device 101 shown - a baffle 128 which performs a predetermined control movement at the pressure p, which is to lead to the shutdown.
  • FIGS. 6 and 7 which show sections of the sections indicated by VI-VI and VII-VII in FIG. 3, a first 115 of the lever arms of the movable element provided with the bluff body 128 projects through a passage opening 116 into the flow channel 127, wherein the bluff body 128 (its flat contour 117) is arranged inclined at a certain angle (angle of attack) to the flow direction 135.
  • molding elements 136 for adjusting the dynamic pressure acting on the bluff body 128 may be provided in the flow channel.
  • the movable element 126 whose bluff body 128 is acted upon by the pressure p, causes the release mechanism of this shut-off mechanism to be actuated by actuation of an intermediate element 130 in its positional change in a given control movement, here in the form of a predetermined pivoting movement about its pivot axis 129 Shape of a collecting slide, which according to the figure 3, the movable elements 126 of the remaining switching poles are assigned.
  • the movable element 126 engages a second 118 of the lever arms of the movable member 126 with a projecting parallel to the pivot axis 129 pin 119 in a longitudinal groove 131 of the intermediate element 130.
  • the ends of the longitudinal grooves 131 of the intermediate element 130 (the collecting slide) at the same time form stops that the trajectory (control path ) of the movable elements.
  • the movable element 126 is mounted on the parallel to the flow direction 135 extending pivot axis 129 such that the path of movement of its bluff body 128 extends in a plane which extends transversely to the flow direction 135 of the flow channel.
  • FIG. 4 which shows a section of the section indicated by IV-IV in FIG. 2, the intermediate element 130 (the collecting slide) is displaceable along an axis 132 which extends transversely to the flow direction 135 or transverse to the pivot axis 129 and over a shaft 132 first inclined surface 133 operatively connected to a trip shaft 123 of the shut-off mechanism, wherein the release shaft 123 has a second inclined surface 124 associated with the first inclined surface 133.
  • FIG. 4 also shows a retaining device 134, which acts on the movable elements indirectly via the collecting slide 130 with adapted spring force (see also FIG.
  • the effective force of the restraint device 134 is dimensioned such that both an unintentional triggering of the shutdown mechanism with a simple overload and a response of a downstream current-limiting switching device is prevented.
  • the movable elements 126 and the intermediate element 130 are mounted on and between the pole half shells 120, 121 such that no additional fastening elements are required.
  • the intermediate element 130 is composed of identically designed, pluggable segments whose number corresponds to the number of poles.
  • the one-sided acting on the intermediate member 130 suspension of the retainer 134 forces the intermediate member 130 and all movable elements 126 in a defined starting position.
  • the coupling points between the movable elements 126 and the intermediate element 130 are each effected by the engagement of one of the pins 119 in one of the longitudinal grooves 131 and consequently provided with a directional freewheel, the pivoting movement of one of the movable elements 126 does not lead to one of the switching poles Entrainment of all other movable elements 126.
  • FIG. 8 also shows that the movable element for sealing the passage opening 116 of the wall surface 137 of the flow channel which is penetrated by the movable element and which has a curved arc about the pivot axis 129
  • the trigger 110 utilizes the gases flowing in the discharge channel after a switch-off process to decrease an energy-selective triggering criterion in the form of the pivoting movement of the movable element 126, which then via the translationally displaceable intermediate element 130 for triggering / deactivating the electrical switching device 1 (the low voltage Power switch) leads.
  • Both the angle (angle of attack) and the outer configuration (in particular the contour 117) of the bluff body are fluidically optimized so that the most reproducible deflection of the flow is generated.
  • both the resistance, the bluff body (in particular the contour 117) can oppose the flow and the lift generated by the flow around the bluff body can be variably combined.
  • blow-out channel can be geometrically designed by the form elements 136 such that the gas flow optimally impinges the flat contour 117 of the bluff body or flows around the bluff body optimally.
  • the trigger according to the invention can be mounted in a simple manner in terms of assembly technology in and on the pole half shells 120, 121 of the housing 106.
  • the trigger according to the invention also allows the decrease of a large control movement for actuating the cut-off mechanism.
  • FIGS 10 and 11 show a second embodiment 201 of the electrical switching device, wherein the housing 206, each forming a switching space for receiving the switching contacts of a Wegpols, also each formed from two pole half shells 220, 221 and are inserted into a common housing not shown here ,
  • the trigger 201 comprises an actuator, generally designated 225, responsive to the pressure applied in the separation zone of the switch contacts by the electrodynamic recoil of the switch contacts Arc is generated.
  • the actuating member 225 has a movable element 226 in the form of a translationally displaceable, preferably against rotating, shaft which forms a bluff body 228 in a flow channel 227 connected to the separation zone-here likewise the exhaust channel of the switching pole of the electrical switching device 201 shown, which at the pressure p, which should lead to shutdown, performs a predetermined control movement.
  • the movable element 226 is disposed in mutually opposite wall sections 240, 241 of the pole half shells 220, 221, which form the flow channel 227, along an axis 242 extending transversely to the flow direction 235. slidably mounted, that the path of movement of its bluff body 228 also extends in a plane which extends transversely to the flow direction 235 of the flow channel 227.
  • the pressure difference of the static portion of the gas pressure acting transversely to the flow direction can also be set for setting the response point (the triggering criterion). of the trigger 210 are used.
  • the movable member 226 is provided with a kraftumlenkenden first inclined surface 243 for power transmission, which acts on an associated second inclined surface 244 of a trip shaft 223 of the shut-off mechanism.
  • the bluff body 228 is designed asymmetrically for adjusting the lift acting on the bluff body in the manner of an airfoil.
  • Another embodiment 328 of the bluff body which is asymmetrical but longer and slimmer is shown in FIG. 13.
  • FIGS. 14 and 15 show further possible embodiments 428 and 528 of the bluff body.

Landscapes

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

Abstract

Release (10; 110; 210) for an electrical switching arrangement (1; 101; 201), which is arranged over the course of a first current path (4; 104; 204) and which has at least two switching contacts (2; 102; 202, 3; 103; 203), which are arranged in a housing (6; 106; 206) and are isolated if the current flowing via the switching contacts has exceeded a predetermined threshold value, with an actuating element (125; 225), which responds, counter to the force of a restraining apparatus (134), to a pressure (p) which is generated by an arc (LB) drawn in the event of electrodynamic recoil of the switching contacts in an isolating zone of the switching contacts, which isolating zone is surrounded by the housing, and which actuates a shutdown mechanism (9; 109; 209) which brings about automatic interruption of the current path, wherein the actuating element (125; 225) has a movable element (126; 226; 326; 426; 526), which forms a blocking element (128; 228; 328; 428; 528) in a flow channel (127; 227), which is connected to the isolating zone, which blocking element performs a predetermined control movement at the pressure (p) which is intended to result in shutdown.

Description

Beschreibungdescription
Auslöser für eine elektrische SchaltanordnungTrigger for an electrical switching arrangement
Die Erfindung betrifft Auslöser für eine elektrische Schaltanordnung, die im Zuge einer ersten Strombahn angeordnet ist und die zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schaltkontakte aufweist, die getrennt werden, wenn der über die Schaltkontakte fließende Strom einen bestimmten Schwellwert überschritten hat, mit einem Betätigungsglied, das entgegen der Kraft einer Rückhaltevorrichtung auf einen Druck anspricht, der durch einen bei elektrodynamischem Rückstoß der Schaltkontakte gezogenen Lichtbogen in einer von dem Gehäuse umschlossenen Trennzone der Schaltkontakte erzeugt wird, und das einen die selbsttätige Unterbrechung der Strombahn bewirkenden Abschaltmechanismus betätigt, wobei das Betätigungsglied ein bewegliches Element aufweist, das in einem mit der Trennzone verbundenen Strömungskanal einen Staukörper bildet, der bei dem Druck, der zur Abschaltung führen soll, eine vor- gegebene Steuerbewegung ausführt.The invention relates to triggers for an electrical switching arrangement, which is arranged in the course of a first current path and which has at least two switch contacts arranged in a housing, which are disconnected when the current flowing through the switch contacts has exceeded a certain threshold value, with an actuator, the against the force of a restraint device responsive to a pressure generated by a drawn in electrodynamic recoil of the switch contacts arc in a housing enclosed by the separation zone of the switch contacts, and which actuates an automatic interruption of the current path causing shutdown mechanism, wherein the actuator is a movable element which, in a flow channel connected to the separation zone, forms a bluff body which carries out a predetermined control movement at the pressure which is to lead to the disconnection.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Schaltanordnung mit einem derartigen Auslöser.The invention further relates to an electrical switching arrangement with such a trigger.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf strombegrenzende Schaltanordnungen im Niederspannungsbereich, das heißt bis zu Spannungen von ca. 1000 Volt. Derartige strombegrenzende Schaltanordnungen sind insbesondere zur Unterbrechung von Strombahnen in einem Kurzschlussfall oder in einem Überstrom- fall ausgebildet. Weiterhin können derartige strombegrenzende Schaltanordnungen einpolig oder mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt sein. Sie können je Schaltpol ein oder mehrere Schaltkontaktpaare aufweisen. Insbesondere sind diese elektrischen Schaltanordnungen zum Abschalten von Strömen von mehr als 100 A, insbesondere von mehreren kA, ausgelegt. So sind beispielsweise bei der Verwendung strombegrenzender Schaltgeräte, insbesondere strombegrenzender Leistungsschalter beispielsweise in Form von MCCBs (für Molded Case Circuit Breaker) in weit verzweigten Stromverteilernetzen, selektive Staffelungen mit einem Mindest-Nennstromabstand der beteiligten Schaltgeräte üblich. Jede Verzweigungsebene kann dabei in Abhängigkeit von den angeschlossenen Verbrauchern mit einem entsprechend dimensionierten Schaltgerät gegen auftretende Überlasten und Kurzschlüsse geschützt werden. Dabei ist bei- spielsweise ein Schaltgerät, das einem Verbraucher am nächsten angeordnet ist und das oft auch als verbrauchernahes bzw. nachgeordnetes Schaltgerät bezeichnet wird, für den geringsten Nennstrom ausgelegt. Fließt nun ein Kurzschlussstrom sowohl durch das verbrauchernahe Schaltgerät als auch durch ein Schaltgerät, das in der Hierarchie des Stromverteilernetzes über dem verbrauchernahen Schaltgerät angeordnet und oft auch als verbraucherfernes bzw. vorgeordnetes Schaltgerät bezeichnet wird, so soll nur das verbrauchernahe Schaltgerät abschalten. Mit anderen Worten soll im Störfall (Kurzschluss) nur das Schaltgerät, das dem Ereignis am nächsten ist, denThe invention relates in particular to current-limiting switching arrangements in the low-voltage range, that is up to voltages of about 1000 volts. Such current-limiting switching arrangements are designed in particular for interrupting current paths in the event of a short circuit or in an overcurrent case. Furthermore, such current-limiting switching arrangements can be single-pole or multi-pole, in particular three-pole. You can have one or more switching contact pairs per switching pole. In particular, these electrical switching arrangements for switching off currents of more than 100 A, in particular of several kA, designed. Thus, for example, when using current-limiting switching devices, in particular current-limiting circuit breaker, for example in the form of MCCBs (Molded Case Circuit Breaker) in widely branched power distribution networks, selective graduations with a minimum nominal current distance of the switching devices involved are common. Each branching level can be protected depending on the connected consumers with a suitably sized switching device against occurring overloads and short circuits. In this case, for example, a switching device, which is arranged closest to a consumer and which is often referred to as consumer-oriented or downstream switching device designed for the lowest nominal current. If a short-circuit current now flows both through the consumer-oriented switching device and through a switching device which is arranged in the hierarchy of the power distribution network above the consumer-oriented switching device and is often also referred to as consumer-remote or upstream switching device, then only the consumer-oriented switching device should switch off. In other words, in the event of a fault (short circuit), only the switching device that is closest to the event should have the
Stromfluss unterbrechen. Die Schaltkontaktpaare des verbrauchernahen und des verbraucherfernen Schaltgerätes ziehen beim Öffnen einen Lichtbogen, wobei die Öffnungsweite der Schaltkontaktpaare und auch die Lichtbogenenergie beim verbraucher- nahen Schaltgerät aufgrund des geringeren Massenträgheitmomentes seiner beweglichen Strombahn inklusive der Schaltkontakte höher sind. Dieser unter Umständen nur einpoligen Öffnung muss eine allpolige Abschaltung des verbrauchernahen Schaltgerätes folgen. Das verbraucherferne Schaltgerät darf nicht abschalten, um weitere Verbraucher nicht vom Sromver- teilernetz zu trennen. Das verbraucherferne Schaltgerät darf durch kurzes Abheben der Schaltkontakte aber unterstützend wirken, also beispielsweise durch Strombegrenzung zur Abschaltung des verbrauchernahen Schaltgerätes beitragen. Schaltgeräte, die derart gestaffelt in Stromverteilernetzen wirken, verhalten sich selektiv. Um diese Selektivität zu erreichen, ist es erforderlich, das die dem Störfall nächstlie- genden Schaltgeräte die Strombahnen aller Schaltpole schneller als die übergeordneten Schaltgeräte unterbrechen.Interrupt current flow. The switching contact pairs of consumer-near and consumer-less switching device pull when opening an arc, the opening width of the switching contact pairs and the arc energy in the consumer near switching device are higher due to the lower mass moment of inertia of its movable current path including the switch contacts. This possibly only unipolar opening must follow an all-pole switch-off of the consumer-oriented switching device. The consumer remote switchgear must not switch off, in order not to separate further consumers from the power distribution network. The consumer remote switching device may act by supporting the short-term switching contacts but supportive, so for example, by limiting the current contribute to the shutdown of the consumer switching device. Switchgear, which act staggered in power distribution networks behave selectively. In order to achieve this selectivity, it is necessary that the nearest to the accident switching devices interrupt the current paths of all switching poles faster than the higher-level switching devices.
Gattungsgemäße Auslöser und Schaltanordnungen mit derartigen Auslösern, die zu einer derart schnellen Unterbrechung von Strombahnen geeignet sind, sind beispielsweise aus der deutschen Übersetzung DE 691 10 540 T2 der europäischen Patentschrift EP 0 455 564 Bl und aus der deutschen Übersetzung DE 692 17 441 T2 der europäischen Patentschrift EP 0 538 149 Bl bekannt.Generic triggers and switching arrangements with such triggers, which are suitable for such a rapid interruption of current paths, for example, from the German translation DE 691 10 540 T2 of European Patent EP 0 455 564 Bl and from the German translation DE 692 17 441 T2 of the European Patent EP 0 538 149 B1.
Die genannten Druckschriften DE 691 10 540 T2 und DE 692 17 441 T2 zeigen jeweils insbesondere eine elektrische Schaltanordnung in Form eines Leistungsschalters mit Isolierstoffge- häuse, der pro Schaltpol zwei in der Einschaltstellung desThe cited documents DE 691 10 540 T2 and DE 692 17 441 T2 each show in particular an electrical circuit arrangement in the form of a circuit breaker with Isolierstoffge- housing, the two per switching pole in the closed position of
Leistungsschalters federnd gegeneinander gedrückte Schaltkontakte umfasst. Die Schaltkontakte können durch die Wirkung elektrodynamischer Rückstoßkräfte getrennt werden, wenn der die Schaltkontakte durchfließende Strom einen bestimmten Schwellwert überschreitet, um so eine Begrenzung des genannten Stroms zu bewirken. Der Leistungsschalter umfasst ein Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied zur Beaufschlagung eines im Fehlerfall die automatische Abschaltung des Leistungsschalters bewirkenden Abschaltmechanismus. Wei- terhin umfasst der Leistungsschalter ein Betätigungsglied, das auf einen in der Trennzone der genannten Schaltkontakte durch einen bei elektrodynamischem Rückstoß der Schaltkontakte gezogenen Lichtbogen erzeugten Überdruck anspricht, um den Abschaltmechanismus des Leistungsschalters zu betätigen. Das Betätigungsglied ist eine gasdichte Einheit, die ausschließlich mit der Trennzone der Schaltkontakte verbunden ist und ein bewegliches Element wie z.B. einen Kolben oder eine Membran mit einem begrenzten Steuerhub umfasst. Das bewegliche Element wird zum einen mit dem genannten Überdruck und zum anderen durch eine Rückholvorrichtung mit angepasster Wirkkraft beaufschlagt. Die Verschiebung des beweglichen Elementes bewirkt die Auslösung des genannten Abschaltmechanismus des Leistungsschalters, wobei die genannte Rückholvorrichtung mit angepasster Wirkkraft so bemessen ist, dass eine ungewollte Auslösung bei einfacher Überlast oder ein Ansprechen eines nachgeschalteten strombegrenzenden Leistungsschalters verhindert wird.Circuit breaker resiliently against each other pressed switch contacts comprises. The switching contacts can be separated by the action of electrodynamic recoil forces when the current flowing through the switching contacts exceeds a certain threshold, so as to effect a limitation of said current. The circuit breaker comprises an overload and / or short-circuit detection member for acting on a switch-off mechanism in the event of a fault, the automatic shutdown of the circuit breaker. Furthermore, the circuit breaker comprises an actuator which responds to an overpressure generated in the separation zone of said switch contacts by an arc drawn during electrodynamic recoil of the switch contacts in order to actuate the switch-off mechanism of the circuit breaker. The actuator is a gas-tight unit which is connected exclusively to the separation zone of the switch contacts and comprises a movable element such as a piston or a diaphragm with a limited control stroke. The movable element is acted upon on the one hand with the said overpressure and on the other hand by a return device with adapted effective force. The displacement of the movable element causes the triggering of said shut-off mechanism the circuit breaker, wherein said return device with adapted acting force is dimensioned so that an accidental release in case of simple overload or a response of a downstream current-limiting circuit breaker is prevented.
Der Abschaltmechanismus der gezeigten Leistungsschalter ist dabei also sowohl durch das Überlast- und/oder Kurzschluss- Erfassungsglied als auch durch das unabhängig davon wirkende druckabhängige Betätigungsglied auslösbar. Als Auslösekriterium wird der beim Ziehen des Lichtbogens entstehende Überdruck herangezogen, der in einem direkten Zusammenhang mit der Lichtbogenenergie steht. Mit anderen Worten nimmt der Druck umso mehr zu, je höher die Lichtbogenenergie ist. Durch die Auswertung des Überdrucks ist somit eine energieselektive Abschaltung der genannten Leistungsschalter möglich, wobei die Energieselektivität eine insbesondere in Niederspannungsnetzen eingesetzte Selektivitätsart zur Abschaltung im Kurzschlussfall darstellt, so wie dies auch in der Druckschrift „Energetische Selektivität in Niederspannungsnetzen", Schneider Electric, Technisches Heft Nr. 167, Ausgabe Mai 1994 beschrieben ist.The shutdown mechanism of the circuit breaker shown is thus triggered both by the overload and / or short-circuit detection member as well as by the independently acting pressure-dependent actuator. The tripping criterion used is the overpressure created when the arc is pulled, which is directly related to the arc energy. In other words, the higher the arc energy, the more the pressure increases. By evaluating the overpressure, an energy-selective shutdown of said circuit breakers is thus possible, wherein the energy selectivity represents a selectivity type used in low-voltage networks for switching off in the event of a short circuit, as described in the publication "Energetic Selectivity in Low-Voltage Networks", Schneider Electric, Technisches Heft Nr 167, May 1994 edition.
Weitere gattungsgemäßer Auslöser sowie gattungsgemäße Schal- tonordnungen sind aus den Druckschriften US 3,631,369 A sowie EP 1 266 387 Bl und DE 100 13 161 B4 bekannt. Diese umfassen zum Betätigen eines Abschaltmechanismus jeweils ein Betätigungsglied, in Form eines Hebels, der eine Staufläche in einem Gasaustrittskanal bildet. Dabei wird das Betätigungsglied durch einen Gasstrom ausgelenkt, der infolge eines durch den Lichtbogen erzeugten Überdruckes in dem Gasaustrittskanal fließt.Other generic triggers as well as generic tone order are known from the documents US 3,631,369 A and EP 1 266 387 Bl and DE 100 13 161 B4. These comprise, for actuating a shut-off mechanism, in each case an actuating member, in the form of a lever, which forms a storage surface in a gas outlet channel. In this case, the actuating member is deflected by a gas flow, which flows as a result of an overpressure generated by the arc in the gas outlet channel.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen alternativen Auslöser anzugeben. Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Auslöser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Based on this prior art, it is an object of the invention to provide an alternative trigger. The object of the invention is achieved by a trigger with the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist das bewegliche Element derart gelagert, dass die Bewegungsbahn seines Staukörpers in einer Ebene verläuft, die sich quer zur Strömungsrichtung des Strömungskanals erstreckt.According to the invention, the movable element is mounted such that the path of movement of its bluff body extends in a plane which extends transversely to the flow direction of the flow channel.
Ein derartig gestalteter Auslöser kann zusätzlich zu dem in Strömungsrichtung wirkenden dynamischen Anteil des Gasdruckes, der auch als „Staudruck" bezeichnet wird auch eine quer zur Strömungsrichtung wirkende, zum Auftrieb des Staukörpers führende Druckdifferenz des statischen Anteils des Gasdruckes zum Einstellen des Ansprechpunktes (des Auslösekriteriums) des Auslösers nutzen. Gleichzeitig handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Auslöser nicht um eine gasdichte Einheit, wie sie aus den Druckschriften DE 691 10 540 T2 und DE 692 17 441 T2 bekannt sind. Der erfindungsgemäße Auslöser stellt da- her keine so hohen Anforderungen an die Dichtigkeit der Gas führenden Gehäuseteile, erlaubt also größere Maßtoleranzen bei der Herstellung. Der Umsetzung des Druckes in die Steuerbewegung des beweglichen Elementes erfolgt auch bei mehreren Schaltpolen schaltpolweise, so dass unabhängig davon, in wel- chem der Schaltpole die Schaltkontakte aufgrund eines Kurzschlusses getrennt werden, das jeweilige bewegliche Element gleich schnell anspricht, um den Abschaltmechanismus zu betätigen. Quer zu den Schaltpolen verlaufende gasdichte Druckleitungen, wie sie aus den Druckschriften DE 691 10 540 T2 oder DE 692 17 441 T2 bekannt sind, werden nicht benötigt.Such a trigger designed in addition to the acting in the flow direction dynamic portion of the gas pressure, which is also referred to as "back pressure" also acting transversely to the flow direction, leading to buoyancy of the bluff body pressure difference of the static portion of the gas pressure to set the response point (the triggering criterion) At the same time, the trigger according to the invention is not a gas-tight unit, as are known from the publications DE 691 10 540 T2 and DE 692 17 441 T2 The trigger according to the invention therefore does not impose such high requirements on the invention The implementation of the pressure in the control movement of the movable element takes place in a plurality of switching poles switching poles, so that irrespective of in which of the switching poles the switching contacts due to a short circuit drink hen the respective movable element responds equally fast to actuate the shut-off mechanism. Transverse to the switching poles running gas-tight pressure lines, as they are known from the publications DE 691 10 540 T2 or DE 692 17 441 T2 are not required.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass das bewegliche Element entlang einer quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Achse verschiebbar ist oder um eine paral- IeI zur Strömungsrichtung verlaufende Achse drehbar ist. Zur Abdichtung einer Durchtrittsöffnung einer vom beweglichen Element durchgriffenen Wandfläche des Strömungskanals, die einen kreisbogenförmig um die Achse gebogenem Querschnitt aufweist, kann das bewegliche Element mit einem korrespondie- rend zu der Wandfläche gebogenen, der Wandfläche gegenüberliegenden Schirm versehen sein.Preferred embodiments of the invention provide that the movable element is displaceable along an axis extending transversely to the flow direction or is rotatable about an axis extending parallel to the direction of flow. In order to seal a passage opening of a wall surface of the flow channel which is penetrated by the movable element and which has an arcuate cross-section bent around the axis, the movable element can be provided with a screen which is curved corresponding to the wall surface and opposite the wall surface.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Auslösers sieht vor, zum Einstellen der auf den Staukörper einwirkenden Auftriebskraft den Staukörper nach Art eines Tragflügels asymmetrisch auszubilden.A preferred embodiment of the trigger according to the invention provides, for adjusting the buoyancy acting on the bluff body form the bluff body asymmetrically in the manner of an airfoil.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Auslösers sind zum Einstellen des auf den Staukörper wirkenden Staudruckes in dem Strömungskanal Formelemente vorgesehen .In a further preferred embodiment of the trigger according to the invention form elements are provided for adjusting the dynamic pressure acting on the bluff body in the flow channel.
Das bewegliche Element kann den Abschaltmechanismus mittelbar über zumindest ein Zwischenelement betätigen, wobei das Zwischenelement entlang einer quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Achse verschiebbar sein kann.The movable element can actuate the shut-off mechanism indirectly via at least one intermediate element, wherein the intermediate element can be displaceable along an axis extending transversely to the flow direction.
Zur Kraftübetragung kann das bewegliche Element und/oder das Zwischenelement mit einer kraftumlenkenden Schrägfläche ver- sehen sein.For power transmission, the movable element and / or the intermediate element can be provided with a force-deflecting inclined surface.
Die Erfindung sowie vorteilhaft Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:The invention and advantageous embodiments of the invention will be described below with reference to the following figures. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltanordnung mit einem erfindungsgemäßen Auslöser als Druckerfassungsglied,1 shows a schematic representation of an electrical switching arrangement with a trigger according to the invention as a pressure sensing element,
Figuren 2 bis 9 eine erste erfindungsgemäße elektrische Schaltanordnung in Form eines strombegrenzenden Niederspan- nungs-Leistungsschalters mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslösers als Druckerfassungsglied, bei der das bewegliche Element, das in einem mit der Trennzone verbundenen Strömungskanal einen Staukörper bildet, um eine parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden Achse drehbar ist,FIGS. 2 to 9 show a first electrical switching arrangement according to the invention in the form of a current-limiting low-voltage circuit breaker with a first embodiment of the invention Shutter according to the invention as a pressure sensing element, wherein the movable element, which forms a bluff body in a flow channel connected to the separation zone, is rotatable about an axis extending parallel to the flow direction,
Figuren 10 bis 12 eine zweite erfindungsgemäße elektrische Schaltanordnung in Form eines strombegrenzenden Niederspan- nungs-Leistungsschalters mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslösers als Druckerfassungsglied, bei der das bewegliche Element, das in einem mit der Trennzone verbundenen Strömungskanal einen Staukörper bildet, entlang einer quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Achse verschiebbar ist, undFIGS. 10 to 12 show a second electrical switching arrangement according to the invention in the form of a current-limiting low-voltage circuit breaker with a second embodiment of the trigger according to the invention as pressure-sensing element, in which the movable element, which forms a bluff body in a flow channel connected to the separation zone, runs along a direction transverse to FIG Flow direction extending axis is displaceable, and
Figur 13 bis 15 verschiedene Ausführungsformen des Staukörpers .Figure 13 to 15 different embodiments of the bluff body.
Die Figur 1 zeigt schematisch eine elektrische Schaltanordnung 1 in Form eines einzelnen elektrischen Schaltgerätes (beispielsweise eines Niederspannungs-Leistungsschalters) mit zwei Schaltkontakten 2, 3 zur Unterbrechung einer ersten Strombahn 4 eines ersten Schaltpols. Ein beweglicher 2 der Schaltkontakte ist dabei von einem starren Kontaktglied 5 getragen. Das elektrische Schaltgerät weist einen durch ein Ge- häuse 6 begrenzten ersten Schaltraum 7 zur Aufnahme der1 shows schematically an electrical circuit arrangement 1 in the form of a single electrical switching device (for example, a low-voltage circuit breaker) with two switching contacts 2, 3 for interrupting a first current path 4 of a first switching pole. A movable 2 of the switching contacts is supported by a rigid contact member 5. The electrical switching device has a limited by a housing 6 first switching space 7 for receiving the
Schaltkontakte 2, 3 der ersten Strombahn auf. Ein Antriebsmechanismus 8 des elektrischen Schaltgerätes dient zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte. Weiterhin weist das elektrische Schaltgerät einen Abschaltmechanismus 9 in Form eines im Zuge des Antriebsmechanismus 8 angeordneten Schaltschlosses und einen Auslöser 10 in Form eines Druckerfassungsgliedes auf. In dem ersten Schaltraum 7 wird durch einen bei elektrodynamischem Rückstoß der Schaltkontakte 2, 3 gezogenen Lichtbogen LB ein Druck p erzeugt, unter Einwirkung dessen der Auslöser 10 (das Druckerfassungsglied) ein Auslösen des Abschaltmechanismus 9 - also ein Lösen der Verklinkung des Schaltschlosses - bewirkt, um den Antriebsmechanismus 8 zum Öffnen der Schaltkontakte 2, 3 in Gang zu setzen. Das Druckerfassungsglied bildet einen energieselektiven Auslöser (Selektivauslöser) , da der erzeugte Druck p im Wesentlichen proportional zur Energie des gezogenen Lichtbogens LB ist.Switching contacts 2, 3 of the first current path. A drive mechanism 8 of the electrical switching device is used to open and close the switching contacts. Furthermore, the electrical switching device has a shut-off mechanism 9 in the form of a arranged in the course of the drive mechanism 8 switching mechanism and a trigger 10 in the form of a pressure sensing element. In the first switching chamber 7, a pressure p is generated by a drawn at electrodynamic recoil of the switching contacts 2, 3 arc LB, under the action of the trigger 10 (the pressure sensing element) triggering the shutdown mechanism 9 - ie a release of the latching of the switching mechanism - causes around the drive mechanism 8 for Opening the switch contacts 2, 3 to set in motion. The pressure sensing element forms an energy selective trigger (selective trigger) because the generated pressure p is substantially proportional to the energy of the drawn arc LB.
In dem elektrischen Schaltgerät 1 sind neben dem Auslöser 10 (als Druckerfassungsglied) auch noch ein thermischer Auslöser 11 (als Überlast-Erfassungsglied) , ein elektromagnetischer Auslöser 12 (als Kurzschluss-Erfassungsglied) und ein manuel- ler Auslöser 13 vorgesehen, mittels derer das Schaltschloss zum Öffnen der Schaltkontakte gelöst werden kann. Es kann auch ein elektronischer Auslöser 14 (als Überlast- und/oder Kurzschluss-Erfassungsglied) - also eine ETU (für electronic trip unit) vorgesehen werden.In the electrical switching device 1, in addition to the trigger 10 (as a pressure sensing element) also a thermal release 11 (overload detection member), an electromagnetic release 12 (as a short-circuit detection member) and a manual release 13 are provided, by means of which the switching mechanism can be solved to open the switch contacts. It can also be an electronic trigger 14 (as overload and / or short-circuit detection member) - ie an ETU (electronic trip unit) are provided.
Das elektrische Schaltgerät 1 kann parallel zu dem in der Figur 1 gezeigten Schaltraum 7 weitere Schalträume aufweisen, in denen Schaltkontakte weiterer Schaltpole angeordnet sind.The electrical switching device 1 may have, in parallel to the switching space 7 shown in FIG. 1, further switching chambers in which switching contacts of further switching poles are arranged.
So zeigt die Figur 3 eine erste Ausführungsform 101 des elektrischen Schaltgerätes, bei der drei, jeweils aus zwei Polhalbschalen 120, 121 gebildete Gehäuse 106 (auch Polgehäuse oder Polkassette genannt) vorgesehen sind, die gemäß der Figur 5 jeweils einen Schaltraum 107 zur Aufnahme der Schalt- kontakte 102, 103 eines Schaltpols bilden.Thus, Figure 3 shows a first embodiment 101 of the electrical switching device, in which three, each formed from two pole half shells 120, 121 housing 106 (also Polgehäuse or Polkassette called) are provided, which according to the figure 5 each have a switching room 107 for receiving the switching - Make contacts 102, 103 of a Schaltpols.
Gemäß der Figur 3 sind die drei Gehäuse 106 dabei in ein gemeinsames Umgehäuse 122 (Schaltergehäuse) eingesetzt, das hier nur andeutungsweise gezeigt ist.According to FIG. 3, the three housings 106 are inserted into a common surrounding housing 122 (switch housing), which is only shown in a hinted manner here.
Gemäß der Figur 5, die einen Ausschnitt des in Figur 3 mit V-V bezeichneten Schnittes zeigt, umfasst der Auslöser 101 ein als Ganzes mit 125 bezeichnetes Betätigungsglied, das auf den Druck p anspricht, der in der Trennzone der Schaltkontak- te 102, 103 durch den bei elektrodynamischem Rückstoß derAccording to FIG. 5, which shows a section of the section indicated by VV in FIG. 3, the trigger 101 comprises an actuator 125, as a whole, which responds to the pressure p which, in the separation zone of the switching contacts 102, 103, passes through the in electrodynamic recoil of
Schaltkontakte gezogenen Lichtbogen LB erzeugt wird. Das Betätigungsglied 125 weist ein bewegliches Element 126 in Form eines zweiarmigen Hebels auf, das in einem mit der Trennzone verbundenen Strömungskanal 127 - hier der Ausblaskanal des gezeigten Schaltpols des elektrischen Schaltgerätes 101 - einen Staukörper 128 bildet, der bei dem Druck p, der zur Ab- Schaltung führen soll, eine vorgegebene Steuerbewegung ausführt.Switching contacts pulled arc LB is generated. The actuator 125 has a movable member 126 in shape a two-armed lever, which forms in a connected to the separation zone flow channel 127 - here the blow-out of the switching pole of the electrical switching device 101 shown - a baffle 128 which performs a predetermined control movement at the pressure p, which is to lead to the shutdown.
Gemäß den Figuren 6 und 7, die Ausschnitte der in Figur 3 mit VI-VI und VII-VII bezeichneten Schnitte zeigen, ragt dabei ein mit dem Staukörper 128 versehener erster 115 der Hebelarme des beweglichen Elementes durch eine Durchtrittsöffnung 116 in den Strömungskanal 127, wobei der Staukörper 128 (seine flächige Kontur 117) in einem bestimmten Winkel (Anstellwinkel) zur Strömungsrichtung 135 geneigt angeordnet ist.According to FIGS. 6 and 7, which show sections of the sections indicated by VI-VI and VII-VII in FIG. 3, a first 115 of the lever arms of the movable element provided with the bluff body 128 projects through a passage opening 116 into the flow channel 127, wherein the bluff body 128 (its flat contour 117) is arranged inclined at a certain angle (angle of attack) to the flow direction 135.
Wie die Figur 6 außerdem zeigt, können in dem Strömungskanal Formelemente 136 zum Einstellen des auf den Staukörper 128 wirkenden Staudruckes vorgesehen sein.As FIG. 6 also shows, molding elements 136 for adjusting the dynamic pressure acting on the bluff body 128 may be provided in the flow channel.
Gemäß der Figur 9 bewirkt das bewegliche Element 126, dessen Staukörper 128 durch den Druck p beaufschlagt ist, durch seine Lageänderung bei einer vorgegebenen Steuerbewegung, hier in Form einer vorgegebenen Schwenkbewegung um seine Schwenkachse 129, die Auslösung des genannten Abschaltmechanismus durch Betätigung eines Zwischenelementes 130 in Form eines Sammelschiebers, dem gemäß der Figur 3 auch die beweglichen Elemente 126 der übrigen Schaltpole zugeordnet sind.According to FIG. 9, the movable element 126, whose bluff body 128 is acted upon by the pressure p, causes the release mechanism of this shut-off mechanism to be actuated by actuation of an intermediate element 130 in its positional change in a given control movement, here in the form of a predetermined pivoting movement about its pivot axis 129 Shape of a collecting slide, which according to the figure 3, the movable elements 126 of the remaining switching poles are assigned.
Hierzu greift ein zweiter 118 der Hebelarme des beweglichen Elementes 126 mit einem parallel zur Schwenkachse 129 abragenden Stift 119 in eine Längsnut 131 des Zwischenelementes 130. Die Enden der Längsnuten 131 des Zwischenelementes 130 (des Sammelschiebers) bilden dabei zugleich Anschläge, die die Bewegungsbahn (Steuerbahn) der beweglichen Elemente be- grenzen. Dabei ist das bewegliche Element 126 über die parallel zur Strömungsrichtung 135 verlaufende Schwenkachse 129 derart gelagert, dass die Bewegungsbahn seines Staukörpers 128 in einer Ebene verläuft, die sich quer zur Strömungsrichtung 135 des Strömungskanals erstreckt. Dadurch kann durch eine entsprechend gewählte Form des Staukörpers 128 und seines Anstellwinkels im Strömungskanal 127 zusätzlich zu dem in der Strömungsrichtung 135 wirkenden dynamischen Anteil des Gasdruckes, der auch als „Staudruck" bezeichnet wird auch die quer zur Strömungsrichtung 127 wirkende, zum Auftrieb des Staukörpers 128 führende Druckdifferenz des statischen Anteils des Gasdruckes zum Einstellen des Ansprechpunktes (des Auslösekriteriums) des Auslösers genutzt werden.For this purpose, engages a second 118 of the lever arms of the movable member 126 with a projecting parallel to the pivot axis 129 pin 119 in a longitudinal groove 131 of the intermediate element 130. The ends of the longitudinal grooves 131 of the intermediate element 130 (the collecting slide) at the same time form stops that the trajectory (control path ) of the movable elements. In this case, the movable element 126 is mounted on the parallel to the flow direction 135 extending pivot axis 129 such that the path of movement of its bluff body 128 extends in a plane which extends transversely to the flow direction 135 of the flow channel. As a result, by a correspondingly selected shape of the bluff body 128 and its angle of attack in the flow channel 127 in addition to acting in the flow direction 135 dynamic portion of the gas pressure, which is also referred to as "back pressure" and the transversely to the flow direction 127 acting to lift the bluff body 128th leading pressure difference of the static portion of the gas pressure to set the response point (the triggering criterion) of the trigger can be used.
Gemäß der Figur 4, die einen Ausschnitt des in Figur 2 mit IV-IV bezeichneten Schnittes zeigt, ist das Zwischenelement 130 (der Sammelschieber) entlang einer Achse 132, die quer zur Strömungsrichtung 135 bzw. quer zur Schwenkachse 129 verläuft, verschiebbar und über eine erste Schrägfläche 133 mit einer Auslösewelle 123 des Abschaltmechanismus wirkverbunden, wobei die Auslösewelle 123 eine der ersten Schrägfläche 133 zugeordnete zweite Schrägfläche 124 aufweist.According to FIG. 4, which shows a section of the section indicated by IV-IV in FIG. 2, the intermediate element 130 (the collecting slide) is displaceable along an axis 132 which extends transversely to the flow direction 135 or transverse to the pivot axis 129 and over a shaft 132 first inclined surface 133 operatively connected to a trip shaft 123 of the shut-off mechanism, wherein the release shaft 123 has a second inclined surface 124 associated with the first inclined surface 133.
Die Figur 4 zeigt auch eine Rückhaltevorrichtung 134, die die beweglichen Elemente mittelbar über den Sammelschieber 130 mit angepasster Federkraft beaufschlagt (vgl. auch Figur 9). Die Wirkkraft der Rückhaltevorrichtung 134 ist so bemessen, dass sowohl eine ungewollte Auslösung des Abschaltmechanismus bei einfacher Überlast als auch ein Ansprechen eines nachge- schalteten strombegrenzenden Schaltgeräts verhindert wird.4 also shows a retaining device 134, which acts on the movable elements indirectly via the collecting slide 130 with adapted spring force (see also FIG. The effective force of the restraint device 134 is dimensioned such that both an unintentional triggering of the shutdown mechanism with a simple overload and a response of a downstream current-limiting switching device is prevented.
Gemäß der Figur 8 sind die beweglichen Elemente 126 und das Zwischenelement 130 derart an und zwischen den Polhalbschalen 120, 121 gelagert, dass keine zusätzlichen Befestigungsele- mente erforderlich sind. Das Zwischenelement 130 ist dabei aus identisch ausgebildeten, zusammensteckbaren Segmenten zusammengesetzt, deren Anzahl der Anzahl der Pole entspricht. Die einseitig auf das Zwischenelement 130 wirkende Federung der Rückhaltevorrichtung 134 zwingt das Zwischenelement 130 und alle beweglichen Elemente 126 in eine definierte Ausgangslage. Da die Koppelstellen zwischen den beweglichen EIe- menten 126 und dem Zwischenelement 130 jeweils durch den Eingriff eines der Stifte 119 in eine der Längsnuten 131 erfolgt und demzufolge mit einem richtungsabhängigen Freilauf versehen ist, führt die Schwenkbewegung eines des beweglichen Elemente 126 eines der Schaltpole nicht zum Mitschleppen aller anderen beweglichen Elemente 126.According to FIG. 8, the movable elements 126 and the intermediate element 130 are mounted on and between the pole half shells 120, 121 such that no additional fastening elements are required. The intermediate element 130 is composed of identically designed, pluggable segments whose number corresponds to the number of poles. The one-sided acting on the intermediate member 130 suspension of the retainer 134 forces the intermediate member 130 and all movable elements 126 in a defined starting position. Since the coupling points between the movable elements 126 and the intermediate element 130 are each effected by the engagement of one of the pins 119 in one of the longitudinal grooves 131 and consequently provided with a directional freewheel, the pivoting movement of one of the movable elements 126 does not lead to one of the switching poles Entrainment of all other movable elements 126.
Die Figur 8 zeigt auch, dass das bewegliche Element zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung 116 der vom beweglichen Element durchgriffenen Wandfläche 137 des Strömungskanals, die einen kreisbogenförmig um die Schwenkachse 129 gebogenemFIG. 8 also shows that the movable element for sealing the passage opening 116 of the wall surface 137 of the flow channel which is penetrated by the movable element and which has a curved arc about the pivot axis 129
Querschnitt aufweist, mit einem korrespondierend zu der Wandfläche 137 gebogenen, der Wandfläche gegenüberliegenden Schirm 138 versehen ist.Cross-section, with a corresponding to the wall surface 137 bent, the wall surface opposite screen 138 is provided.
Der erfindungsgemäße Auslöser 110 nutzt die nach einem Abschaltvorgang im Ausblaskanal strömenden Gase zur Abnahme eines energieselektiven Auslösekriteriums in Form der Schwenkbewegung des beweglichen Elementes 126, die dann über das translatorisch verschiebbare Zwischenelement 130 zur Auslö- sung/Abschaltung der elektrische Schaltanordnung 1 (des Nie- derspannungs-Leistungsschalters) führt. Sowohl der Winkel (Anstellwinkel) als auch die äußere Gestaltung (insbesondere die Kontur 117) des Staukörpers sind strömungstechnisch so optimiert, dass eine möglichst reproduzierbare, der Strömung äquivalente Auslenkung generiert wird. Dabei können also sowohl der Widerstand, der Staukörper (insbesondere die Kontur 117) der Strömung entgegensetzt als auch der durch Umströmen des Staukörpers generierte Auftrieb variabel kombiniert werden. Außerdem kann der Ausblaskanal durch die Formelemente 136 geometrisch so gestaltet werden, dass die Gasströmung die flächige Kontur 117 des Staukörpers optimal beaufschlagt bzw. den Staukörper optimal umströmt. Der erfindungsgemäße Auslöser ist auf montagetechnisch einfache Weise in und an den Polhalbschalen 120, 121 der Gehäuse 106 montierbar.The trigger 110 according to the invention utilizes the gases flowing in the discharge channel after a switch-off process to decrease an energy-selective triggering criterion in the form of the pivoting movement of the movable element 126, which then via the translationally displaceable intermediate element 130 for triggering / deactivating the electrical switching device 1 (the low voltage Power switch) leads. Both the angle (angle of attack) and the outer configuration (in particular the contour 117) of the bluff body are fluidically optimized so that the most reproducible deflection of the flow is generated. Thus, both the resistance, the bluff body (in particular the contour 117) can oppose the flow and the lift generated by the flow around the bluff body can be variably combined. In addition, the blow-out channel can be geometrically designed by the form elements 136 such that the gas flow optimally impinges the flat contour 117 of the bluff body or flows around the bluff body optimally. The trigger according to the invention can be mounted in a simple manner in terms of assembly technology in and on the pole half shells 120, 121 of the housing 106.
Dadurch, dass der zweite Hebelarm 118 länger als der erste Hebelarm 115 ausgebildet ist, ermöglicht der erfindungsgemäße Auslöser außerdem die Abnahme einer großen Steuerbewegung zur Betätigung des Abschaltmechanismus.Characterized in that the second lever arm 118 is formed longer than the first lever arm 115, the trigger according to the invention also allows the decrease of a large control movement for actuating the cut-off mechanism.
Die Figuren 10 und 11 zeigen eine zweite Ausführungsform 201 des elektrischen Schaltgerätes, bei der Gehäuse 206, die jeweils einen Schaltraum zur Aufnahme der Schaltkontakte eines Schaltpols bilden, ebenfalls jeweils aus zwei Polhalbschalen 220, 221 gebildet und in ein hier nicht gezeigtes gemeinsames Umgehäuse eingesetzt sind.Figures 10 and 11 show a second embodiment 201 of the electrical switching device, wherein the housing 206, each forming a switching space for receiving the switching contacts of a Schaltpols, also each formed from two pole half shells 220, 221 and are inserted into a common housing not shown here ,
Gemäß der Figur 11, die den in Figur 10 mit XI-XI bezeichneten Schnitt zeigt, umfasst der Auslöser 201 ein als Ganzes mit 225 bezeichnetes Betätigungsglied, das auf den Druck anspricht, der in der Trennzone der Schaltkontakte durch den bei elektrodynamischem Rückstoß der Schaltkontakte gezogenen Lichtbogen erzeugt wird.Referring to FIG. 11, which shows the section labeled XI-XI in FIG. 10, the trigger 201 comprises an actuator, generally designated 225, responsive to the pressure applied in the separation zone of the switch contacts by the electrodynamic recoil of the switch contacts Arc is generated.
Das Betätigungsglied 225 weist ein bewegliches Element 226 in Form einer translatorisch verschiebbaren, vorzugsweise gegen verdrehen gesicherten Welle auf, das in einem mit der Trennzone verbundenen Strömungskanal 227 - hier ebenfalls der Ausblaskanal des gezeigten Schaltpols des elektrischen Schaltge- rätes 201 - einen Staukörper 228 bildet, der bei dem Druck p, der zur Abschaltung führen soll, eine vorgegebene Steuerbewegung ausführt.The actuating member 225 has a movable element 226 in the form of a translationally displaceable, preferably against rotating, shaft which forms a bluff body 228 in a flow channel 227 connected to the separation zone-here likewise the exhaust channel of the switching pole of the electrical switching device 201 shown, which at the pressure p, which should lead to shutdown, performs a predetermined control movement.
Dabei ist das bewegliche Element 226 in einander gegenüber liegenden Wandabschnitten 240, 241 der Polhalbschalen 220, 221, die den Strömungskanal 227 bilden, entlang einer quer zur Strömungsrichtung 235 verlaufenden Achse 242 derart ver- schiebbar gelagert, dass die Bewegungsbahn seines Staukörpers 228 auch in einer Ebene verläuft, die sich quer zur Strömungsrichtung 235 des Strömungskanals 227 erstreckt. Dadurch kann auch hier durch eine entsprechend gewählte Form des Staukörpers 228 und seines Anstellwinkels im Strömungskanal zusätzlich zu dem in der Strömungsrichtung wirkenden dynamischen Anteil des Gasdruckes auch die quer zur Strömungsrichtung wirkende Druckdifferenz des statischen Anteils des Gasdruckes zum Einstellen des Ansprechpunktes (des Auslösekrite- riums) des Auslösers 210 genutzt werden.In this case, the movable element 226 is disposed in mutually opposite wall sections 240, 241 of the pole half shells 220, 221, which form the flow channel 227, along an axis 242 extending transversely to the flow direction 235. slidably mounted, that the path of movement of its bluff body 228 also extends in a plane which extends transversely to the flow direction 235 of the flow channel 227. As a result, by a correspondingly selected shape of the bluff body 228 and its angle of attack in the flow channel, in addition to the dynamic portion of the gas pressure acting in the flow direction, the pressure difference of the static portion of the gas pressure acting transversely to the flow direction can also be set for setting the response point (the triggering criterion). of the trigger 210 are used.
Das bewegliche Element 226 ist mit einer kraftumlenkenden ersten Schrägfläche 243 zur Kraftübertragung versehen, die auf eine zugeordnete zweite Schrägfläche 244 einer Auslösewelle 223 des Abschaltmechanismus einwirkt.The movable member 226 is provided with a kraftumlenkenden first inclined surface 243 for power transmission, which acts on an associated second inclined surface 244 of a trip shaft 223 of the shut-off mechanism.
Gemäß der Figur 12, die das bewegliche Element 226 zeigt, ist der Staukörper 228 zum Einstellen des auf den Staukörper wirkenden Auftriebes nach Art eines Tragflügels asymmetrisch ausgebildet. Eine weitere derart asymmetrisch, jedoch länger und schlanker ausgebildete Ausführungsform 328 des Staukörpers zeigt die Figur 13.According to FIG. 12, which shows the movable element 226, the bluff body 228 is designed asymmetrically for adjusting the lift acting on the bluff body in the manner of an airfoil. Another embodiment 328 of the bluff body which is asymmetrical but longer and slimmer is shown in FIG. 13.
Die Figuren 14 und 15 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen 428 und 528 des Staukörpers. FIGS. 14 and 15 show further possible embodiments 428 and 528 of the bluff body.

Claims

Patentansprüche claims
1. Auslöser (10; 110; 210) für eine elektrische Schaltanord- nung (1; 101; 201), die im Zuge einer ersten Strombahn (4;A trigger (10, 110, 210) for an electrical switching arrangement (1, 101, 201), which in the course of a first current path (4;
104; 204) angeordnet ist und die zumindest zwei in einem Gehäuse (6; 106; 206) angeordnete Schaltkontakte (2; 102; 202, 3; 103; 203) aufweist, die getrennt werden, wenn der über die Schaltkontakte fließende Strom einen bestimmten Schwellwert überschritten hat, mit einem Betätigungsglied (125; 225), das entgegen der Kraft einer Rückhaltevorrichtung (134) auf einen Druck (p) anspricht, der durch einen bei elektrodynamischem Rückstoß der Schaltkontakte gezogenen Lichtbogen (LB) in einer von dem Gehäuse umschlossenen Trennzone der Schaltkontakte erzeugt wird, und das einen die selbsttätige Unterbrechung der Strombahn bewirkenden Abschaltmechanismus (9; 109; 209) betätigt, wobei das Betätigungsglied (125; 225) ein bewegliches EIe- ment (126; 226; 326; 426; 526) aufweist, das in einem mit der Trennzone verbundenen Strömungskanal (127; 227) einen Staukörper (128; 228; 328; 428; 528) bildet, der bei dem Druck (p) , der zur Abschaltung führen soll, eine vorgegebene Steuerbewegung ausführt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bewegliche Element (126; 226; 326; 426; 526) derart gelagert ist, dass die Bewegungsbahn seines Staukörpers (128; 228; 328; 428; 528) in einer Ebene verläuft, die sich quer zur Strömungsrichtung (135; 235) des Strömungs- kanals (127; 227) erstreckt.104; 204) and which has at least two switching contacts (2, 102, 202, 3, 103, 203) arranged in a housing (6, 106, 206) which are disconnected when the current flowing via the switching contacts exceeds a certain threshold value has, with an actuator (125; 225) responsive to the force of a restraint device (134) to a pressure (p), by a drawn in electrodynamic recoil of the switch contacts arc (LB) in a housing enclosed by the separation zone of the switch contacts and which actuates a shut-off mechanism (9; 109; 209) which effects the automatic interruption of the flow path, wherein the actuating member (125; 225) has a movable element (126; 226; 326; 426; 526) which in FIG forms a baffle body (128, 228, 328, 428, 528) which at the pressure (p), which is to lead to the shutdown, executes a predetermined control movement a flow channel (127, 227) connected to the separation zone This means that the movable element (126; 226; 326; 426; 526) is mounted such that the movement path of its bluff body (128, 228, 328, 428, 528) extends in a plane which extends transversely to the flow direction (135, 235) of the flow channel (127, 227).
2. Auslöser (210) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bewegliche Element (226; 326; 426; 526) entlang einer quer zur Strömungsrichtung (235) verlaufenden Achse (242) verschiebbar ist. A trigger (210) according to claim 1, characterized in that the movable element (226; 326; 426; 526) is displaceable along an axis (242) extending transversely to the flow direction (235).
3. Auslöser (110) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bewegliche Element (126) um eine parallel zur Strömungsrichtung (135) verlaufenden Achse (129) drehbar ist.3. trigger (110) according to claim 1, d a d u r c h e k e n e c e n e, in that the movable element (126) about an axis parallel to the flow direction (135) extending axis (129) is rotatable.
4. Auslöser (110) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bewegliche Element (126) zur Abdichtung einer Durchtrittsöffnung (116) einer vom beweglichen Element (126) durchgriffenen Wandfläche (137) des Strömungskanals (127), die einen kreisbogenförmig um die Achse (129) gebogenen Querschnitt aufweist, mit einem korrespondierend zu der Wandfläche (137) gebogenen, der Wandfläche gegenüberliegenden Schirm (138) versehen ist.4. trigger (110) according to claim 3, characterized in that the movable element (126) for sealing a passage opening (116) of a movable element (126) through-penetrated wall surface (137) of the flow channel (127), which is a circular arc around the axis (129) has a curved cross section, with a corresponding to the wall surface (137) bent, the wall surface opposite screen (138) is provided.
5. Auslöser (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Staukörper (228; 328) zum Einstellen des auf ihn einwirkenden Auftriebes nach Art eines Tragflügels asymmet- risch ausgebildet ist.5. trigger (210) according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h e c e n e z e c h e n e, d a s s of the bluff body (228; 328) designed to set the acting on him lift in the manner of a wing asympt- risch.
6. Auslöser (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in dem Strömungskanal (127) Formelemente (136) zum Einstellen des auf den Staukörper (128) wirkenden Staudruckes vorgesehen sind.6. trigger (110) according to any one of claims 1 to 5, d a d u r c h e c e in n e c e s e, s in the flow channel (127) form elements (136) are provided for adjusting the on the bluff body (128) acting dynamic pressure.
7. Auslöser (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bewegliche Element (126) den Abschaltmechanismus (109) mittelbar über zumindest ein Zwischenelement (130) betä¬ tigt.7. trigger (110) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the movable element (126) the shut-off mechanism (109) indirectly via at least one intermediate element betae (130) ¬ Untitled.
8. Auslöser (110) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Zwischenelement (130) entlang einer quer zur Strömungsrichtung (135) verlaufenden Achse (132) verschiebbar ist.8. trigger (110) according to claim 7, characterized in that the intermediate element (130) is displaceable along an axis (132) extending transversely to the flow direction (135).
9. Auslöser (110; 210) nach einem der Ansprüche 2 oder 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bewegliche Element (226) und/oder das Zwischenelement (130) mit einer kraftumlenkenden Schrägfläche (133; 243) zur Kraftübertragung versehen sind.A trigger (110; 210) according to any one of claims 2 or 8, wherein the movable member (226) and / or the intermediate member (130) are provided with a force deflecting inclined surface (133; 243) for transmitting power.
10. Elektrische Schaltanordnung (1; 101; 201) mit zumindest zwei in einem Gehäuse (6; 106; 206) angeordneten Schaltkontakten (2; 102; 202, 3; 103; 203), die im Zuge einer ersten Strombahn (4; 104; 204) angeordnet sind und die getrennt werden können, wenn der über die Schaltkontakte fließende Strom einen bestimmten Schwellwert überschritten hat, und mit einem Auslöser (10; 110; 210) zur Unterbrechung der ersten Strombahn, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Auslöser (10; 110; 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist. 10. Electrical circuit arrangement (1; 101; 201) with at least two switch contacts (2; 102; 202, 3; 103; 203) arranged in a housing (6; 106; 206) which are connected in the course of a first current path (4; 204) and which can be separated when the current flowing through the switching contacts has exceeded a certain threshold, and with a trigger (10; 110; 210) for interrupting the first current path, characterized in that the trigger (10; 210) according to any one of claims 1 to 9 is formed.
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