WO2002050856A1 - Trip for circuit breaker - Google Patents

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WO2002050856A1
WO2002050856A1 PCT/DE2001/004560 DE0104560W WO0250856A1 WO 2002050856 A1 WO2002050856 A1 WO 2002050856A1 DE 0104560 W DE0104560 W DE 0104560W WO 0250856 A1 WO0250856 A1 WO 0250856A1
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WO
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voltage
circuit breaker
circuit
trigger
drive
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Application number
PCT/DE2001/004560
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German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Griesbeck
Hans-Georg Finger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/127Automatic release mechanisms with or without manual release using piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive trip units

Definitions

  • the invention relates to a release, such as undervoltage release or shunt release, in particular for circuit breakers or circuit breakers, collectively referred to here as circuit breakers, in detail according to the preamble of claim 1.
  • the trigger comes into engagement with the switch lock of the circuit breaker by means of a drive when it is started ,
  • Undervoltage releases are used to switch off circuit breakers when a specified operating voltage is undershot or fails in order to avoid dangerous operating states when the operating voltage returns due to starting machines. They are usually mechanically attached to the outside of the circuit breaker and coupled to the switching mechanism of the circuit breaker.
  • a spring is generally used as the drive and is held under tension by an electromagnet. If the operating voltage drops below a predetermined value, the electromagnet drops and releases the spring, which normally opens the latch of the connected circuit breaker and thereby switches it off. When switching on again after the voltage recovery, the spring of the undervoltage release is tensioned and the electromagnet keeps the spring in its tensioned position. If an attempt is made to switch on the circuit breaker as long as sufficient operating voltage is not available, the electromagnet does not pull in and the spring keeps the latch of the circuit breaker open. Switching on is therefore not possible.
  • the switch-off is not effected by an impulse, but by the application of permanent voltage to the connections of the shunt release.
  • a solenoid coil is used which is voltage-proof against permanent voltage or an auxiliary contact is installed inside the shunt release, which interrupts the coil circuit after the circuit breaker has been switched off.
  • the invention has for its object to develop a universal release that is suitable as undervoltage release and shunt release and in which the disadvantages described are avoided.
  • the drive is in principle a piezoceramic bending strip, which in the absence of the operating voltage, in the version as undervoltage release, or in the case of derived voltage, in the version as shunt release, by its bending or bending back into the circuit breaker of the circuit breaker engages in a unlatching manner.
  • the drive is in principle a piezoceramic bending strip, which in the absence of the operating voltage, in the version as undervoltage release, or in the case of derived voltage, in the version as shunt release, by its bending or bending back into the circuit breaker of the circuit breaker engages in a unlatching manner.
  • a single trigger that eliminates the known variants described.
  • One of the advantages is that constant energy consumption and heat generation are avoided.
  • the release does not have to be assigned a separate switch lock in order to open auxiliary contacts and to interrupt a coil circuit.
  • the trigger is brought into engagement with the switch lock of the circuit breaker.
  • the drive is again a piezoceramic bending strip, which, under an applied voltage, which is derived from the working current, engages in the circuit breaker of the circuit breaker by unlatching it.
  • the drive can in principle be a piezoceramic bending strip which, when the operating voltage is applied, is disengaged due to its bending out
  • Switch lock of the circuit breaker is.t and held at.
  • the operating voltage drops below a voltage threshold by bending back into the circuit breaker of the circuit breaker, this interlocks.
  • the trigger can also be designed so that it is immediately suitable for both determinations, optionally by corresponding deflection members and differently shaped action members for both determinations. It may also be sufficient to attach the trigger at a suitable location.
  • a voltage generator can be connected to the piezoceramic bending strip in order to provide a suitable voltage for bending out the bending strip.
  • the voltage generator can be provided with a mains connection for installation AC voltage and can have a rectifier with a smoothing capacitor in order to provide the required DC voltage for the piezoceramic bending strip.
  • the trigger can, on the other hand, be provided with a voltage generator with a mains connection for AC voltage lower than the installation voltage of a supply network and can have a voltage multiplier with a rectifier circuit. This means that the release can also be operated with an AC voltage lower than the usual mains voltage.
  • the trigger can have a voltage generator with a mains connection for DC voltage, in particular for a DC voltage that is smaller than the installation voltage. voltage and accordingly have an AC voltage generator with a voltage multiplier and rectifier circuit.
  • a bus from building system technology can serve as a voltage generator, which, in addition to providing information, also supplies energy for supplying the electronics to subscriber stations.
  • a special supply line is not required.
  • the bus for replacing a separate voltage generator can advantageously be the bus of the European Installation Bus Association.
  • FIG. 1 shows a trigger with a piezoceramic bending strip, which can operate as an operating voltage with a conventional mains voltage of 230 volts AC. It has a rectifier circuit and, in the exemplary embodiment, a smoothing capacitor, which can also be dispensed with.
  • FIG. 2 illustrates a trigger with a piezoceramic bending strip which can be operated with a low AC voltage, for example of 24 volts, a voltage multiplier circuit and a rectifier circuit which provides the high voltage required for the operation of the piezoceramic bending strip.
  • FIG. 3 illustrates a trigger that can be operated with a low DC voltage, for example of 24 volts, the DC voltage being converted to AC voltage in an AC voltage generator and increased in a voltage multiplier circuit and in a downstream rectifier circuit in DC voltage for operating the Piezoceramic bending strip is converted.
  • a low DC voltage for example of 24 volts
  • Such circuits can be made very small, since the piezoceramic bending strip has extremely low energy requirements.
  • the trigger according to FIG 1 can be determined as an undervoltage release or shunt release. Its piezoceramic bending strip 1 is connected to a voltage generator 2, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is provided with a mains connection 3 for alternating installation voltage of, for example, 230 volts. In the exemplary embodiment, the voltage generator has a rectifier circuit 4 and a smoothing capacitor 5.
  • the trigger can be activated by means of a drive, which here is the piezoceramic bending strip 1, when it is engaged in connection with the switching lock; of a circuit breaker to be loaded.
  • the piezoceramic bending strip 1 is bent back into the switch lock of a circuit breaker by engaging it in a detaching manner.
  • the piezoceramic bending strip 1 acts similarly to a conventional bimetallic strip. In the case of the piezoceramic bending strip, a sufficiently high voltage is used to deflect it to a useful extent, so that a latch can be released or unlatched.
  • Piezo-ceramic bending strips are, for example, under the type designation "Piezoelectric Ceramics Parallel Bimorph Elements", order no. 4322020-1453 to -1462, offered by Philips on the market.
  • a piezoceramic bending strip can be about 35 mm
  • Such an element has a deflection of 935 ⁇ ⁇ 20% with a free length of 30 mm when a voltage of 300 volts DC is applied. The approximately 1 mm deflection is sufficient to release a latch of common circuit breakers. The " current consumption of such an element is negligible since it behaves electrically like a capacitor. Its capacity is approximately 24 nF. All additional circuits, for example in the voltage generator 2, can be made very small due to the extremely low energy requirement of the piezoceramic bending element.
  • FIG. 2 shows a release with a mains connection 3 for an AC voltage lower than that of a conventional installation voltage.
  • Its voltage generator 2 has a voltage multiplier circuit 7 and a downstream rectifier circuit 4.
  • a smoothing capacitor 5 is again provided.
  • a trigger is illustrated which is provided with a voltage generator 2 with a mains connection 3 for DC voltage less than that of a conventional installation voltage.
  • the DC voltage at the mains connection 3 can be 24 volts, DC voltage, for example.
  • the voltage generator has an AC voltage generator 8, a downstream voltage multiplier cherscrien 7 and a downstream rectifier circuit 4.
  • a bus of building system technology can be connected to its power supply when the bus except for information and energy leads to supply the electronics of subscriber stations.
  • the generally low DC voltage can then be processed by a voltage generator of the type shown in FIG. 3 and made usable for the piezoceramic bending strip 1.
  • the bus of the European Installation Bus Association is advantageously suitable as a bus for supplying the voltage generator 2, for example via its network connection 3. '
  • a chopper circuit is suitable as the AC voltage generator 8 in the voltage generator 2 according to FIG.
  • DC voltage circuits and voltage multiplier circuits are common in a wide variety of designs.

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Abstract

Trips, such as low voltage trips, or working current trips, in particular for power switches or power circuit breakers, here referred to together as circuit breakers, whereby the trip engages with the breaker mechanism of the circuit breaker, by means of a drive system on operation thereof. The drive in principle is a piezo-ceramic torsion strip (1), which, on failure of the operating voltage, or supplied voltage, engages with the breaker mechanism of the circuit breaker to release the above, by means of the bending out thereof into the said mechanism.

Description

Beschreibungdescription
Auslöser für SchutzschalterTriggers for circuit breakers
Die Erfindung bezieht sich auf einen Auslöser, wie Unterspannungsauslöser oder Arbeitsstromauslöser, insbesondere für Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter, zusammenfassend hier Schutzschalter genannt, im einzelnen nach Gattungsbegriff von Anspruch 1. Der Auslöser gelangt mittels ei- nes Antriebs bei dessen Ingangsetzung in Eingriffverbindung mit dem Schaltschloss des Schutzschalters.The invention relates to a release, such as undervoltage release or shunt release, in particular for circuit breakers or circuit breakers, collectively referred to here as circuit breakers, in detail according to the preamble of claim 1. The trigger comes into engagement with the switch lock of the circuit breaker by means of a drive when it is started ,
Unterspannungsauslöser dienen dazu, Schutzschalter beim Unterschreiten oder Ausfall einer vorgegebenen Betriebsspannung auszuschalten, um gefährliche Betriebszustände bei der Wiederkehr der Betriebsspannung durch anlaufende Maschinen zu vermeiden. Sie werden üblicherweise außen an die Schutzschalter mechanisch angebaut und mit der Schaltmechanik der Schutzschalter gekoppelt. Als Antrieb dient im allgemeinen eine Feder, die durch einen Elektromagneten gespannt gehalten wird. Sinkt die Betriebsspannung unter einen vorgegebenen Wert, so fällt der Elektromagnet ab und gibt die Feder frei, die normalerweise die Verklinkung des angekoppelten Schutzschalters öffnet und diesen dadurch abschaltet. Beim Wieder- einschalten nach der Spannungswiederkehr wird die Feder des Unterspannungsauslösers gespannt und der Elektromagnet hält die Feder in ihrer gespannten Lage. Wird versucht, den Schutzschalter einzuschalten, solange keine ausreichende Betriebsspannung zur Verfügung steht, zieht der Elektromagnet nicht an und die Feder hält die Verklinkung des Schutzschalters ständig geöffnet. Ein Einschalten ist daher nicht möglich.Undervoltage releases are used to switch off circuit breakers when a specified operating voltage is undershot or fails in order to avoid dangerous operating states when the operating voltage returns due to starting machines. They are usually mechanically attached to the outside of the circuit breaker and coupled to the switching mechanism of the circuit breaker. A spring is generally used as the drive and is held under tension by an electromagnet. If the operating voltage drops below a predetermined value, the electromagnet drops and releases the spring, which normally opens the latch of the connected circuit breaker and thereby switches it off. When switching on again after the voltage recovery, the spring of the undervoltage release is tensioned and the electromagnet keeps the spring in its tensioned position. If an attempt is made to switch on the circuit breaker as long as sufficient operating voltage is not available, the electromagnet does not pull in and the spring keeps the latch of the circuit breaker open. Switching on is therefore not possible.
Der entscheidende Nachteil bei Unterspannungsauslösern ist der Elektromagnet, der ständig an Spannung liegt und dabei Energie verbraucht und Wärme erzeugt. Außerdem ist der Aufwand bei einer dauerspannungsfesten Spule relativ hoch. Arbeitsstromauslöser dienen häufig dazu, Leistungsschalter oder auch Leitungsschutzschalter,' hier zusammenfassend wieder Schutzschalter genannt, aus der Ferne mit Hilfe eines Strom- impulses auszuschalten bzw. .auszulösen. Sie werden üblicherweise außen an die Schutzschalter mechanisch angebaut und mit der Schaltmechanik der Schutzschalter gekoppelt. Als Antrieb dient wiederum im allgemeinen ein Elektromagnet, der einen Anker betätigt, der auf das Schaltschloss des angekoppelten Schutzschalters einwirkt und eine Auslösung bewirkt, die wiederum den Schutzschalter ausschaltet.The decisive disadvantage of undervoltage releases is the electromagnet, which is constantly live and consumes energy and generates heat. In addition, the effort required for a coil that is resistant to permanent voltage is relatively high. Shunt releases are often used to herein collectively called circuit breaker or circuit breaker, 'back breaker to turn off remotely using a current pulse or .auszulösen. They are usually mechanically attached to the outside of the circuit breaker and coupled to the switching mechanism of the circuit breaker. In turn, the drive is generally an electromagnet, which actuates an armature, which acts on the switch lock of the coupled circuit breaker and triggers, which in turn switches off the circuit breaker.
Häufig wird die Ausschaltung nicht durch einen Impuls, sondern durch die Gabe von Dauerspannung auf die Anschlüsse des Arbeit^stromauslösers bewirkt. Üblicherweise wird eine Magnetspule verwendet, die gegen Dauerspannung spannungsfest ist oder man bringt im Inneren des Arbeitsstromauslösers einen Hilfskontakt an, der nach dem Ausschalten des Schutzschalters den Spulenstromkreis unterbricht.Often the switch-off is not effected by an impulse, but by the application of permanent voltage to the connections of the shunt release. Usually a solenoid coil is used which is voltage-proof against permanent voltage or an auxiliary contact is installed inside the shunt release, which interrupts the coil circuit after the circuit breaker has been switched off.
Deshalb ist in der Praxis im Arbeitsstromauslöser ein eigenes Schaltschloss erforderlich, um sicherzustellen, dass der Spulenstromkreis abgeschaltet wird. Wird bei bestehendem Auslösebefehl der Schutzschalter wieder zugeschaltet, sei es von Hand oder durch Fernantrieb, wird unter Schließen des Hilfskontaktes die Spule stromdurchflossen und das- Schloss des Schutzschalters geöffnet. Da die Schalthandlung schon eingeleitet worden ist, wird das Schloss mechanisch belastet.In practice, therefore, a separate switch lock is required in the shunt release to ensure that the coil circuit is switched off. If the circuit breaker is switched on again with an existing trip command, be it by hand or by remote control, the coil is energized and the lock of the circuit breaker is opened when the auxiliary contact is closed. Since the switching operation has already been initiated, the lock is mechanically loaded.
Magnete, die gegen Dauerspannung spannungsfest sind, benötigen andererseits viel Kupfer, haben großen Raumbedarf, verbrauchen viel Energie und heizen die Umgebung auf. Sie brauchen allerdings keinen Hilfsschalter und kein eigenes Schaltschloss, sie halten bei anliegender Spannung die Verklinkung einfach dauernd offen.- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen universellen Auslöser zu entwickeln, der als Unterspannungsauslöser und als Arbeitsstromauslöser geeignet ist und bei dem die geschilderten Nachteile vermieden werden.On the other hand, magnets that are resistant to constant voltage require a lot of copper, require a lot of space, consume a lot of energy and heat up the environment. However, you do not need an auxiliary switch or your own key switch, they simply keep the latch open continuously when voltage is applied. The invention has for its object to develop a universal release that is suitable as undervoltage release and shunt release and in which the disadvantages described are avoided.
Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt durch einen Auslöser nach Anspruch 1. Hierbei ist der Antrieb im Prinzip ein piezokeramischer Biegestreifen, der unter Ausbleiben der Betriebsspannung, in der Ausführung als Unterspannungsauslöser, bzw. bei abgeleiteter Spannung, in der Ausführung als Arbeitsstromauslöser, durch sein Ausbiegen bzw. Rückbiegen in das Schaltschloss des Schutzschalters diesen entklinkend eingreift. Hierbei kommt man im Prinzip mit einem einzigen Auslöser aus, der die bekannten geschilderten Varianten erüb- rigt. Vorteilhaft ist unter anderem, dass ständiger Energieverbrauch und Wärmeerzeugung vermieden werden. Im Fall der Dauerspannungsgabe bei der Bestimmung als Arbeitsstromauslöser ist vorteilhaft, dass dem Auslöser kein eigenes Schaltschloss zugeordnet, werden muss, um Hilfskontakte zu öffnen und einen Spulenstromkreis zu unterbrechen.The described task is solved by a trigger according to claim 1. Here, the drive is in principle a piezoceramic bending strip, which in the absence of the operating voltage, in the version as undervoltage release, or in the case of derived voltage, in the version as shunt release, by its bending or bending back into the circuit breaker of the circuit breaker engages in a unlatching manner. In principle, one can get by with a single trigger that eliminates the known variants described. One of the advantages is that constant energy consumption and heat generation are avoided. In the case of continuous voltage when determining as a shunt release, it is advantageous that the release does not have to be assigned a separate switch lock in order to open auxiliary contacts and to interrupt a coil circuit.
In der Bestimmung als Arbeitsstromauslöser nach Anspruch 2 wird beim Auftreten eines Arbeitsstromes oder bei Fernauslösung mittels eines Impulses durch Impulseinwirkung der Auslö- ser in Eingriffverbindung mit dem Schaltschloss des Schutzschalters gebracht. Der Antrieb ist im Prinzip wieder ein piezokeramischer Biegestreifen, der unter einer angelegten Spannung, die aus dem Arbeitsstrom abgeleitet ist, durch sein Ausbiegen in das Schaltschloss des Schutzschalters diesen entklinkend eingreift.In the determination as a shunt release according to claim 2, when a shunt occurs or in the case of remote triggering by means of a pulse, the trigger is brought into engagement with the switch lock of the circuit breaker. In principle, the drive is again a piezoceramic bending strip, which, under an applied voltage, which is derived from the working current, engages in the circuit breaker of the circuit breaker by unlatching it.
Beim Auslöser in der Bestimmung als Unterspannungsauslöser nach Anspruch 3 kann der Antrieb wieder im Prinzip ein piezokeramischer Biegestreifen sein, der unter angelegter Be- triebsspannung durch sein Ausbiegen außer Eingriff zumIn the case of the trigger in the determination as undervoltage release according to claim 3, the drive can in principle be a piezoceramic bending strip which, when the operating voltage is applied, is disengaged due to its bending out
Schaltschloss des Schutzschalters gehalten is.t und beim. Absinken der Betriebsspannung unter eine Spannungsschwelle durch sein Zurückbiegen in das Schaltschloss des Schutzschalters diesen entklinkend eingreift.Switch lock of the circuit breaker is.t and held at. The operating voltage drops below a voltage threshold by bending back into the circuit breaker of the circuit breaker, this interlocks.
Eine Ausführung als Arbeitss't omaμslöser oder als Unterspan- nungsauslöser erfordert lediglich geringfügige Anpassungsmaßnahmen, wobei der Auslöser auch so konzipiert sein kann, dass er für beide Bestimmungen, gegebenenfalls durch entsprechende Umlenkglieder und unterschiedlich ausgeformte Einwirkungsglieder für beide Bestimmungen unmittelbar geeignet ist. Es kann auch genügen, den Auslöser an geeigneter Stelle anzubauen.An embodiment as working s' t omaμslöser or undervoltage releases requires only minor adaptation, wherein the trigger can also be designed so that it is immediately suitable for both determinations, optionally by corresponding deflection members and differently shaped action members for both determinations. It may also be sufficient to attach the trigger at a suitable location.
Unabhängig von der Bestimmung des Auslösers kann dieser bei besonderen Anforderungen auch mit einem- eigenen Kraftspeicher in Wirkjverbindung stehen.Regardless of the determination of the release of these can meet special requirements with einem- own energy accumulator operatively j communicating.
Mit dem piezokeramischen Biegestreifen kann ein Spannungsgenerator verbunden sein, um eine geeignete Spannung für das Ausbiegen des Biegestreifens bereitzustellen.A voltage generator can be connected to the piezoceramic bending strip in order to provide a suitable voltage for bending out the bending strip.
Der Spannungsgenerator kann mit einem Netzanschluss für In- stallations-Wechselspannung versehen sein und einen Gleichrichter mit Glättungskondensator aufweisen, um die erforderliche Gleichspannung für den piezokeramischen Biegestreifen bereitzustellen.The voltage generator can be provided with a mains connection for installation AC voltage and can have a rectifier with a smoothing capacitor in order to provide the required DC voltage for the piezoceramic bending strip.
Der Auslöser kann andererseits einen Spannungsgenerator mit Netzanschluss für Wechselspannung kleiner als der Installationsspannung eines Versorgungsnetzes versehen sein und einen Spannungsvervielfacher mit Gleichrichterschaltung aufweisen. Dadurch kann der Auslöser auch mit Wechselspannung kleiner als der üblichen Netzspannung betrieben werden.The trigger can, on the other hand, be provided with a voltage generator with a mains connection for AC voltage lower than the installation voltage of a supply network and can have a voltage multiplier with a rectifier circuit. This means that the release can also be operated with an AC voltage lower than the usual mains voltage.
Andererseits kann der Auslöser einen Spannungsgenerator mit Netzanschluss für Gleichspannung aufweisen, insbesondere für eine Gleichspannung, die kleiner als die Installationsspan- nung ist und entsprechend einen Wechselspannungserzeuger mit Spannungsvervielfacher und Gleichrichterschaltung aufweisen.On the other hand, the trigger can have a voltage generator with a mains connection for DC voltage, in particular for a DC voltage that is smaller than the installation voltage. voltage and accordingly have an AC voltage generator with a voltage multiplier and rectifier circuit.
Als Spannungsgenerator kann schließlich ein Bus der Gebäude- Systemtechnik dienen, der .außer Information auch Energie zur Versorgung der Elektronik von Teilnehmerstationen führt. Eine besondere Versorgungsleitung entfällt hierbei.Finally, a bus from building system technology can serve as a voltage generator, which, in addition to providing information, also supplies energy for supplying the electronics to subscriber stations. A special supply line is not required.
Vorteilhaft kann der Bus zum Ersetzen eines gesonderten Span- nungsgenerators der Bus der European Installation Bus Associ- ation sein.The bus for replacing a separate voltage generator can advantageously be the bus of the European Installation Bus Association.
Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:)The invention will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown roughly schematically in the drawing :)
In FIG 1 ist ein Auslöser mit einem piezokeramischen Biegestreifen veranschaulicht, der als Betriebsspannung mit einer üblichen Netzspannung von 230 Volt Wechselspannung arbeiten kann. Er weist eine Gleichrichterschaltung und im Ausführungsbeispiel einen Glättungskondensator auf, der sich auch erübrigen kann.1 shows a trigger with a piezoceramic bending strip, which can operate as an operating voltage with a conventional mains voltage of 230 volts AC. It has a rectifier circuit and, in the exemplary embodiment, a smoothing capacitor, which can also be dispensed with.
In FIG 2 ist ein Auslöser mit einem piezokeramischen Biege- streifen veranschaulicht, der mit niedriger Wechselspannung, beispielsweise von 24 Volt, betrieben werden kann, wobei eine Spannungsvervielfacherschaltung und eine Gleichrichterschaltung, die für den Betrieb des piezokeramischen Biegestreifens erforderliche hohe Spannung bereitstellt.FIG. 2 illustrates a trigger with a piezoceramic bending strip which can be operated with a low AC voltage, for example of 24 volts, a voltage multiplier circuit and a rectifier circuit which provides the high voltage required for the operation of the piezoceramic bending strip.
In FIG 3 ist ein Auslöser veranschaulicht, der mit niedriger Gleichspannung, beispielsweise von 24 Volt, betrieben werden kann, wobei die Gleichspannung in einem Wechselspannungserzeuger in Wechselspannung überführt wird und in einer Span- nungsvervieifacherschaltung erhöht wird und in einer nachgeschalteten Gleichrichterschaltung in Gleichspannung zum Betrieb des piezokeramischen Biegestreifens umgewandelt wird. Derartige Schaltungen können sehr klein ausgeführt sein, da der piezokeramische Biegestreifen extrem geringen Energiebedarf hat.FIG. 3 illustrates a trigger that can be operated with a low DC voltage, for example of 24 volts, the DC voltage being converted to AC voltage in an AC voltage generator and increased in a voltage multiplier circuit and in a downstream rectifier circuit in DC voltage for operating the Piezoceramic bending strip is converted. Such circuits can be made very small, since the piezoceramic bending strip has extremely low energy requirements.
Der Auslöser nach FIG 1 kann als Unterspannungsauslöser oder Arbeitsstromauslöser bestimmt sein. Sein piezokeramischer Biegestreifen 1 ist mit einem Spannungsgenerator 2 verbunden, der im Ausführungsbeispiel nach FIG 1 mit einem Netzanschluss 3 für Installationswechselspannung von beispielsweise 230 Volt versehen ist. Der Spannungsgenerator weist im Ausführungsbeispiel eine Gleichrichterschaltung 4 und einen Glät- tungskondensator 5 auf. Der Auslöser kann mittels eines Antriebs, der hier der piezokeramische Biegestreifen 1 ist, bei dessen Ingangsetzung in Eingriffverbindung mit dem Schalt- schloss; eines zu beaufschlagenden Schutzschalters gelangen.The trigger according to FIG 1 can be determined as an undervoltage release or shunt release. Its piezoceramic bending strip 1 is connected to a voltage generator 2, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is provided with a mains connection 3 for alternating installation voltage of, for example, 230 volts. In the exemplary embodiment, the voltage generator has a rectifier circuit 4 and a smoothing capacitor 5. The trigger can be activated by means of a drive, which here is the piezoceramic bending strip 1, when it is engaged in connection with the switching lock; of a circuit breaker to be loaded.
In der Bestimmung als Unterspannungsauslöser erfolgt bei ausbleibender bzw. bei nicht mehr ausreichend hoher Betriebsspannung ein Rückbiegen des piezokeramischen Biegestreifens 1 in das Schaltschloss eines Schutzschalters, indem es in die- ses entklinkend eingreift.In the determination as an undervoltage release, when the operating voltage is absent or no longer high enough, the piezoceramic bending strip 1 is bent back into the switch lock of a circuit breaker by engaging it in a detaching manner.
In der Bestimmung als Arbeitsstromauslöser erfolgt bei abgeleiteter Spannung aus dem Arbeitsstrom ein Ausbiegen in das Schaltschloss des Schutzschalters, in das es entklinkend ein- greift. Bei einem Unterspannungsauslöser ist die Klinke desIn the determination as a shunt release, when the voltage is derived from the shunt, it bends out into the switch lock of the circuit breaker, in which it interlocks. In the case of an undervoltage release, the pawl is the
Schaltschlosses anschaulich gesprochen in der Neutralstellung nach FIG 1 am Ende des piezokeramischen Biegestreifens 1 zu positionieren. Bei ausreichender Betriebsspannung ist der Biegestreifen 1 dann aus dieser Ruhelage weggebogen, so dass er außerhalb eines Eingriffs zum Schaltschloss des zugeordneten Schutzschalters ausgebogen ist. Bei ausbleibender Betriebsspannung führt das Ausbiegen bzw. Zurückbiegen in die Ruhelage zu einem Eingriff auf ein Entklinkungselement .To position the switch lock clearly in the neutral position according to FIG. 1 at the end of the piezoceramic bending strip 1. If the operating voltage is sufficient, the bending strip 1 is then bent away from this rest position, so that it is bent out of engagement with the switch lock of the associated circuit breaker. If there is no operating voltage, bending out or bending back into the rest position leads to an engagement with a release element.
Bei einem Auslöser in der Bestimmung als Arbeitsstromauslöser ist die Klinke also in der ausgebogenen Lage 6 des Biegestreifens anzuordnen. Der piezokeramische Biegestreifen 1 wirkt ähnlich wie ein herkömmlicher Bimetallstreifen. Beim piezokeramischen Biegestreifen wird durch Anlegen einer ausreichend hohen Spannung dieser nutzbar weit ausgelenkt, so dass eine Verklinkung freigegeben oder entklinkt werden kann. Piezokeramische Biegestreifen werden beispielsweise unter der Typenbezeichnung "Piezoelectric Ceramics Parallel Bimorph Elements", Best.Nr. 4322020-1453 bis -1462, von der Fa. Philips auf dem Markt an- geboten. Ein piezokeramische Biegestreifen kann etwa 35 mmIn the case of a release in the designation as a shunt release, the pawl must therefore be arranged in the bent position 6 of the bending strip. The piezoceramic bending strip 1 acts similarly to a conventional bimetallic strip. In the case of the piezoceramic bending strip, a sufficiently high voltage is used to deflect it to a useful extent, so that a latch can be released or unlatched. Piezo-ceramic bending strips are, for example, under the type designation "Piezoelectric Ceramics Parallel Bimorph Elements", order no. 4322020-1453 to -1462, offered by Philips on the market. A piezoceramic bending strip can be about 35 mm
Länge aufweisen, 6 mm Breite und 0,6 mm Dicke. Ein- derartiges Element hat eine Ausbiegung von 935 μ ± 20 % bei einer freien Länge von 30 mm beim Anlegen einer Spannung von 300 Volt Gleichspannung. Die etwa 1 mm Auslenkung reicht völlig aus, um eine Verklinkung gängiger Leitungsschutzschalter freizugeben. Der" Stromverbrauch eines derartigen Elements ist vernachlässigbar, da es sich elektrisch wie ein Kondensator verhält. Seine Kapazität beträgt etwa 24 nF. Alle Zusatzschaltungen, beispielsweise im Spannungsgenerator 2, können wegen des extrem geringen Energiebedarfs des piezokeramischen Biegeelements sehr klein ausgeführt werden.Have length, 6 mm width and 0.6 mm thickness. Such an element has a deflection of 935 μ ± 20% with a free length of 30 mm when a voltage of 300 volts DC is applied. The approximately 1 mm deflection is sufficient to release a latch of common circuit breakers. The " current consumption of such an element is negligible since it behaves electrically like a capacitor. Its capacity is approximately 24 nF. All additional circuits, for example in the voltage generator 2, can be made very small due to the extremely low energy requirement of the piezoceramic bending element.
In FIG 2 ist ein Auslöser mit einem Netzanschluss 3 für Wechselspannung kleiner als der einer üblichen Installationsspan- nung veranschaulicht. Sein Spannungsgenerator 2 weist eine Spannungsvervielfacherschaltung 7 und eine nachgeordnete Gleichrichterschaltung 4 auf. Im Ausführungsbeispiel ist wieder ein Glättungskondensator 5 vorgesehen.FIG. 2 shows a release with a mains connection 3 for an AC voltage lower than that of a conventional installation voltage. Its voltage generator 2 has a voltage multiplier circuit 7 and a downstream rectifier circuit 4. In the exemplary embodiment, a smoothing capacitor 5 is again provided.
Im Ausführungsbeispiel nach FIG 3 ist ein Auslöser veranschaulicht, der mit einem Spannungsgenerator 2 mit Netzanschluss 3 für Gleichspannung kleiner als der einer üblichen Installationsspannung versehen ist. Die Gleichspannung am Netzanschluss 3 kann beispielsweise 24 Volt, Gleichspannung, betragen. Der Spannungsgenerator weist einen Wechselspannungserzeuger 8, eine nachgeschaltete Spannungsvervielfa- cherschaltung 7 und eine nachgeschaltete Gleichrichterschaltung 4 auf.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, a trigger is illustrated which is provided with a voltage generator 2 with a mains connection 3 for DC voltage less than that of a conventional installation voltage. The DC voltage at the mains connection 3 can be 24 volts, DC voltage, for example. The voltage generator has an AC voltage generator 8, a downstream voltage multiplier cherschaltung 7 and a downstream rectifier circuit 4.
Am Spannungsgenerator 2 kann', ein Bus der Gebäudesystemtechnik an seinem Netzanschluss angeschlossen sein, wenn der Bus außer Information auch Energie zur Versorgung der Elektronik von Teilnehmerstationen führt. Die in der Regel niedrige Gleichspannung kann dann durch einen Spannungsgenerator nach Art von FIG 3 aufbereitet und für den piezokeramischen Bie- gestreifen 1 nutzbar gemacht werden.On voltage generator 2 ', a bus of building system technology can be connected to its power supply when the bus except for information and energy leads to supply the electronics of subscriber stations. The generally low DC voltage can then be processed by a voltage generator of the type shown in FIG. 3 and made usable for the piezoceramic bending strip 1.
Vorteilhaft eignet sich als Bus zur Versorgung des Spannungsgenerators 2, beispielsweise über seinen Netzanschluss 3, der Bus der European Installation Bus Association.' The bus of the European Installation Bus Association is advantageously suitable as a bus for supplying the voltage generator 2, for example via its network connection 3. '
Als Wechselspannungserzeuger 8 im Spannungsgenerator 2 nach FIG 3 eignet sich im einfachsten Fall schon eine Zerhackerschaltung. Gleichspannungsschaltungen und Spannungsverviel- facherschaltungen sind in den verschiedenartigsten Ausfüh- rungen geläufig. In the simplest case, a chopper circuit is suitable as the AC voltage generator 8 in the voltage generator 2 according to FIG. DC voltage circuits and voltage multiplier circuits are common in a wide variety of designs.

Claims

Patentansprüche claims
1. Auslöser, wie Unterspannungsauslöser oder Arbeitsstromauslöser, insbesondere für Leistüngsschalter oder Leitungs- schutzschalter, zusammenfassend hier Schutzschalter genannt, wobei der Auslöser mittels eines Antriebs bei dessen Ingangsetzung in Eingriffverbindung mit dem Schaltschloss des Schutzschalters gelangt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Antrieb im Prinzip ein piezokeramischer Biegestreifen (1) ist, der unter Ausbleiben der Betriebsspannung bzw. abgeleiteter Spannung durch sein Ausbiegen bzw. Rückbiegen in das Schaltschloss des Schutzschalters diesen entklinkend eingreift .1. Triggers, such as undervoltage releases or shunt releases, in particular for circuit breakers or circuit breakers, collectively referred to here as circuit breakers, the trigger coming into engagement with the circuit breaker of the circuit breaker when it is started, characterized in that the drive is in principle a piezoceramic bending strip (1), which intervenes in the circuit breaker of the circuit breaker without its operating voltage or derived voltage due to its bending out or bending back.
II
2. Auslöser nach Anspruch 1 in der Bestimmung als Arbeitsstromauslöser, insbesondere für Leistüngsschalter oder Leitungsschutzschalter, zusammenfassend hier Schutzschalter genannt, wobei der Auslöser mittels eines Antriebs beim Auf- treten eines Arbeitsstromes oder bei Fernauslösung mittels Impuls durch Impulseinwirkung in Eingriffverbindung mit dem Schaltschloss des Schutzschalters gelangt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Antrieb im Prinzip ein piezokeramischer Biegestrei- fen (1) ist, der unter einer angelegten Spannung, die aus dem Arbeitsstrom abgeleitet ist, durch sein Ausbiegen in das Schaltschloss des Schutzschalters diesen entklinkend eingreift.2. Trigger according to claim 1 in the determination as a shunt release, in particular for circuit breakers or circuit breakers, collectively referred to here as circuit breakers, the trigger coming into engagement with the switch of the circuit breaker by means of a drive when an operating current occurs or in the case of remote triggering by means of an impulse due to the action of a pulse , characterized in that the drive is in principle a piezoceramic bending strip (1) which, under an applied voltage, which is derived from the working current, engages by releasing it into the switch lock of the circuit breaker.
3. Auslöser nach Anspruch 1 in der Bestimmung als Unterspannungsauslöser, insbesondere für Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter, zusammenfassend hier Schutzschalter genannt, wobei der Auslöser mittels eines Antriebs beim Unterschreiten der' Betriebsspannung unter eine vorgegebene Spannungsscnwelle in EingriffVerbindung mit dem Schaltschloss des Schutzschalters gelangt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Antrieb im Prinzip ein piezokeramischer Biegestreifen (1) ist, der unter angelegter Betriebsspannung durch sein Ausbiegen außer Eingriff vom Schaltschloss des Schutzschalters gehalten ist und beim Absinken der Betriebsspannung un- ter die Spannungsschwelle -durch sein Zurückbiegen in. das Schaltschloß des Schutzschalters diesen entklinkend eingreift.3. The trip device according to claim 1 in the determination as an undervoltage release, in particular for circuit breakers or miniature circuit breakers, collectively called circuit breaker here, wherein the trigger arrives means of a drive when it falls below the 'operating voltage below a predetermined Spannungsscnwelle engaging connection with the switching mechanism of the circuit breaker, characterized in that the drive is in principle a piezoceramic bending strip (1) which, when the operating voltage is applied, is kept out of engagement by the circuit breaker of the circuit breaker due to its deflection, and when the operating voltage drops below the voltage threshold - by bending back into the circuit breaker of the circuit breaker intervenes.
4. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Auslöser mit einem eigenen Kraftspeicher (9) in Wirkverbindung steht.4. Trigger according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the trigger is operatively connected to its own energy accumulator (9).
5. Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mit dem piezokeramischen Biegestreifen (1) ein Spannungsgenerator (2) verbunden ist.5. Trigger according to one of the preceding claims, that a voltage generator (2) is connected to the piezoceramic bending strip (1).
6. Auslöser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Spannungsgenerator (2) mit Netzanschluss (3) für Installationswechselspannung versehen ist und eine Gleichrichterschaltung (4) aufweist.6. Trigger according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the voltage generator (2) with mains connection (3) for AC installation voltage and has a rectifier circuit (4).
7. Auslöser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Spannungsgenerator (2) mit Netzanschluss (3) für Wechselspannung kleiner als einer Installationsspannung versehen ist und eine Spannungsvervielfacherschaltung (7) mit Gleichrichterschaltung (4) aufweist.7. Trigger according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the voltage generator (2) with mains connection (3) for AC voltage is less than an installation voltage and has a voltage multiplier circuit (7) with rectifier circuit (4).
8. Auslöser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Spannungsgenerator (2) mit Netzanschluss (3) für ■ Gleichspannung kleiner als die Installationsspannung versehen ist und einen Wechselspannungserzeuger (8) mit Spannungsver- Vielfacherschaltung (7) und Gleichrichterschaltung (4) aufweist.8. Trigger according to claim 5, characterized in that the voltage generator (2) is provided with a mains connection (3) for ■ DC voltage less than the installation voltage and an AC voltage generator (8) with voltage supply. Multiple circuit (7) and rectifier circuit (4).
9. Auslöser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am Spannungsgenerator (2) ein Bus der Gebäudesystemtechnik angeschlossen ist, der außer Information auch Energie zur Versorgung der Elektronik von Teilnehmerstationen führt.9. Trigger according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a bus of the building system technology is connected to the voltage generator (2), which in addition to information also leads energy to supply the electronics of subscriber stations.
10. Auslöser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Bus der Bus der European Installation Bus Associa- tion eingesetzt ist. 10. Trigger according to claim 5, so that the bus of the European Installation Bus Association is used as the bus.
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