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Title:
SELECTIVE TRIPPING DEVICE FOR A CIRCUIT BREAKER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/069631
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tripping device for a circuit breaker comprising a magnet yoke (17) and an armature (21) which co-operates with said yoke to actuate a tripping device (11). The invention is characterized in that a non-magnetic weight (25) is mounted onto the armature (21), increasing the inertia of said armature.

Inventors:
FELDEN WALTER
PULIDO ELADIA
Application Number:
PCT/EP2001/003035
Publication Date:
September 20, 2001
Filing Date:
March 16, 2001
Export Citation:
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Assignee:
AEG NIEDERSPANNUNGSTECH GMBH (DE)
International Classes:
H01H71/44; H01H71/24; (IPC1-7): H01H71/44
Foreign References:
DE1098589B1961-02-02
DE19903911A12000-08-10
US4237436A1980-12-02
EP0984476A22000-03-08
Attorney, Agent or Firm:
Böckelen, Rainer (Tiedtke-Bühling-Kinne & Partner GbR TBK-Patent Bavariaring 4 München, DE)
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Claims:
ANSPRUCHE
1. Auslöseeinheit für einen Leistungsschalter mit einem Magnetjoch (17), und einem mit diesem zusammenwirkenden Anker (21) zur Betätigung einer Auslösevorrichtung (11), dadurch gekennzeichnet, daß am Anker (21) ein nichtmagnetisches, die Trägheit des Ankers erhöhendes Gewichtselement (25) angebracht ist.
2. Auslöseeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtselement (25) ein ausreichendes Gewichts aufweist, um ein Auslösen des Leistungsschutzschalters mit der ersten Halbwelle des Auslösestroms zu verhindern.
3. Auslöseeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtselement (25) ein solches Gewicht aufweist, bei dem der Leistungsschutzschalter frühestens 10 ms nach Auftreten des Auslöstroms auslöst.
4. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtselement (25) aus Blei besteht.
5. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (17) Uförmig ausgebildet ist und eine den Auslösestrom leitende Schiene (19) sowie ein an dieser befestigtes, durch Erwärmung betätigbares Auslöseelement (27) teilweise umgibt.
6. Auslöseeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (27) ein Bimetallplättchen darstellt, das an seinem ersten Endabschnitt (29) mit der Schiene verbunden ist, während sein zweites Ende ein Auslöseabschnitt bildet.
7. Auslöseeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallplättchen (27) zwei voneinander elektrisch isolierte Schienenabschnitte (31,37) verbindet und durch eine Direkterwärmung bei durchfließendem Strom betätigbar ist.
8. Auslöseeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei voneinander elektrisch isolierte Schienenabschnitte (31,37) aus einem Material gefertigt sind, dessen elektrische Leitfähigkeit höher als die Leitfähigkeit des Magnetjoches und des Bimetallplättchen (27) ist.
9. Auslöseeinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei voneinander elektrisch isolierte Schienenabschnitte (31,37) aus Kupfer gefertigt sind.
Description:
SELEKTIVE AUSLOSEEINHEIT FÜR LEISTUNGSSCHALTER BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selektive Auslöseeinheit für Leistungsschalter.

Aus dem Stand der Technik ist eine Auslöseeinheit bekannt mit einem Anker bzw. Klappe und einem Joch. Wenn die Klappe angezogen wird, muss sie eine vordere Klappe weiterschieben, so dass ein kurzzeitiger hoher Strom nicht zur Auslösung führt. Als weiterer Stand der Technik ist es bekannt, eine Magnetklappe in eine vom Magnetjoch wegführende Richtung zu spannen, um die Magnetklappe bei ihrer schließenden Bewegung abzubremsen. Dadurch ist es möglich bei kurzen Überströmen eine Auslösung zu verhindern.

Bei allen bekannten technischen Lösungen besteht jedoch das Problem, dass bei in Reihe geschalteten Leistungsschaltern mit einem großen und mehreren kleinen parallelen Leistungsschaltern das Auslösen eines der kleinen Leistungsschalter unter Umständen zum Auslösen des großen Leistungsschalters führt, so dass der ganze Betrieb keinen Strom mehr hat. Bei einem starken Überstrom bzw.

Kurzschluss soll aber nur der nachgeordnete Schalter auslösen. So zum Beispiel soll bei Leistungsschaltern bis 10 kA eine solche Selektivität erreicht werden, mit der bei einem Strom von 3 kA bei 5 ms beim großen Leistungsschalter keine Auslösung erfolgt.

Aus der früheren deutschen Patentanmeldung Nr. 199 03 911.9 ist eine Auslösevorrichtung für einen in Fig. 6 gezeigten Leistungsschalter bekannt. Dieser Schalter 1 hat einen

beweglichen Kontakt 2, der drehbar auf der Achse 3 einer Schaltwelle 4 gelagert ist. Die Schaltwelle 4 ist selbst in einem nicht dargestellten Polbahngehäuse gelagert und hat zwei diametral gegenüberliegende Satellit-Achsen 5 und 6, die bei einer Drehung der Schaltwelle 4 um die Achse 3 mitgedreht werden. Die Achse 5 ist der Angriffspunkt für einen Gelenkmechanismus 7, der mit einem Klinkenhebel 8 verbunden ist. Der Klinkenhebel ist auf einer am Schaltergehäuse 9 positionierten Achse 10 schwenkbar gelagert und wird bei einem Überstrom bzw. Kurzschluss von einem Schaltschloss 11 freigegeben, um den in Fig. 6 gezeigten getrennten Zustand des Kontaktes 2 zu ermöglichen.

Der Schaltschloss 11 ist durch einen um eine Drehachse 12 schwenkbaren Auslösehebel 13 betätigbar. Der Auslösehebel 13 befindet sich andererseits in Wirkverbindung mit einer Auslösewelle 14, die auf einer vom Schaltergehäuse 9 getragenen Achse 15 gelagert ist. An der Auslösewelle 14 ist ein Nocken 16 ausgebildet, der entgegen der Kraft einer um die Achse 15 gewickelten und hier nicht im einzelnen gezeigten Feder in Richtung des Uhrzeigersinns in Fig. 6 schwenkbar ist.

Im unteren Abschnitt des Leistungsschalters ist am Schaltergehäuse 9 ein Magnetjoch 17 montiert, der eine mit einem der Kontakte des Schalters 1 verbundene elektrische Schiene 19 umgreift. In Gegenüberlage zum Magnetjoch 17 ist ein als Klappe ausgebildetes Ankerelement 21 angeordnet, das über eine Scharnierverbindung 18 mit einem nicht im einzelnen dargestellten ortsfesten Abschnitt des Leistungsschalters schwenkbar verbunden ist. Die Klappe 21 ist des weiteren über eine Feder 20 mit einem ortsfesten Abschnitt der Schiene 19 verbunden, welche Feder die Klappe

in Richtung des Uhrzeigersinns beaufschlagt. In ihrem in Fig. 6 gezeigten oberen Bereich ist die Klappe 21 mit einer daran fest montierten Klammer 23 versehen, die durch eine Schwenkbewegung der Klappe 21 mit dem Nocken 16 in Anlage bringbar ist, um die Auslösewelle 14 zu drehen, dadurch den Schaltschloss 11 über den Auslösehebel 13 zu betätigen und somit letztendlich den Auslösevorgang im Leistungsschalter 1 einzuleiten. Bezüglich weiterer Einzelheiten dieser Vorgängerlösung wird auf die Beschreibung der oben genannten deutschen Patentanmeldung hingewiesen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine selektive Auslöseeinheit zur Verfügung zu stellen, die wenn in einem großen Leistungsschalter eingebaut, keine Auslösung des letzteren bewirkt, wenn eine Auslösung bei einem nachgeordneten kleineren Leistungsschalter stattfindet.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen naher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht einer selektiven Auslöseeinheit gemäß der Erfindung ; Fig. 2 : eine Vorderansicht eines mit der in Fig. 1 gezeigten Auslöseeinheit versehenen Leistungsschalters ;

Fig. 3 : eine perspektivische Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Leistungsschalters ; Fig. 4 : einen Vorderansicht eines mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslöseeinheit versehenen Leistungsschalters ; Fig. 5 : eine perspektivische Ansicht des in Fig. 4 dargestellten Leistungsschalters ; und Fig. 6 : eine Darstellung des Mechanismus eines Leistungsschalters mit einer dazugehörigen Auslöseeinheit gemäß der Vorgängerlösung.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel hat die selektive Auslöseeinheit im wesentlichen dieselbe Konstruktion wie in Fig. 6 mit der Ausnahme, dass an der Klappe 21 ein aus Blei bestehendes Gewicht 25 von 3-15 g, vorzugsweise 9-11 g, auf der vom Magnetjoch 17 abgewandten Seite der Klappe angebracht ist. Als Folge dieser Maßnahme wird die Trägheit der Klappe in ausreichendem Maß erhöht, um zu verhindern, dass die Klappe nach einem Kurzschluss sofort schließt. Es ist dabei selbstverständlich, dass die Größe des Gewichts unter Berücksichtigung der Charakteristik der in Fig. 2 dargestellten Feder und der sonstigen Charakteristiken des Schaltersystems so auszulegen ist, dass keine Auslösung bewirkt wird, wenn eine Auslösung bei einem nachgeordneten kleineren Leistungsschalter stattfindet. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Leistungsschalter mit einem Nennstrom von 125 A, bei dem ein Überstrom in Höhe des 50-fachen des Nennstroms innerhalb von 1-4 ms entsteht.

Wie die Fig. 2 zeigt, erstreckt sich in dem U-förmig ausgebildeten Magnetjoch 17 ein in Fig. 1 nicht im einzelnen gezeigtes Bimetallplättchen 27, das mit seinem unteren Abschnitt 29 an der Schiene 19 angebracht ist.

Entlang des restlichen Abschnitts ist das Bimetallplättchen 27 von der in Fig. 2 nach oben auslaufenden Schiene 19 durch einen Luftspalt getrennt.

Die oben beschriebene Auslöseeinheit funktioniert wie folgt : Wenn der durch die Schiene 19 fließende Strom einen Nennwertstrom um 5 bis 30% überschreitet, findet eine derartige Erwärmung des Bimetallplättchens 27 statt, die durch den oberen Abschnitt des Bimetallplättchens eine Betätigung des Schaltschlosses 11 bewirkt bzw. eine Auslösebewegung zur Folge hat. Bei einem einen Überstrom übersteigenden Kurzschlussstrom wird die Klappe 21 an das Magnetjoch 17 gezogen, währenddessen bei einer Stromstärke, die zur Auslösung eines nachgeordneten Leistungsschalters ausreicht, die mit dem Gewichtselement 25 versehene Klappe 21 nur bis zu einem gewissen Grad unter der zusätzlichen abbremsenden Wirkung der Feder 22 zum Magnetjoch 17 hingezogen wird. Bei letzteren Vorgang wird eine Auslösung noch nicht erreicht, welches eine Selektivität gegenüber den nachgeordneten Schalter gewährleistet. Die räumliche Anordnung der oben genannten Bestandteile der Auslöseeinheit ist aus der Darstellung in Fig. 3 ersichtlich.

Die in Figuren 4 und 5 gezeigte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslöseeinheit unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein außenseitiges L- förmiges Teil der Schiene 19 als vom Rest der Schiene

getrenntes Leiterelement 31 ausgebildet und über einen Leitungsarm 33 und einer sich daran anschließenden flexiblen Leitung mit dem oberen Abschnitt des Bimetallplättchens 27 verbunden ist. Diese Konstruktion weist im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die erste Ausführungsform mit dem zusätzlichen Vorteil, dass infolge der Durchströmung des Bimetallplättchens 27 eine direkte Erwärmung des letzteren und dadurch ein Ansprechen des Auslösemechanismus des Leistungsschalters auch bei niedrigeren Überströmen gewährleistet werden kann.

Von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Auslöseeinheit sind verschiede Abwandlungen möglich, die zum Teil in den Unteransprüchen definiert sind. So zum Beispiel können die Schiene 19 und das Leiterelement 31 bei der zweiten Ausführungsform vorteilhafterweise aus Kupfer gefertigt werden. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist es des weiteren von Vorteil, wenn die Schiene 19 nicht einfach als ein breiter Streifen durch das U-förmig ausgebildete Magnetjoch wie bei der ersten Ausführungsform verläuft, sondern auch außerhalb des Magnetjoches.