DE2536441B2

DE2536441B2 - Circuit breaker with series connection measures to increase the switching capacity

Info

Publication number: DE2536441B2
Application number: DE19752536441
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing. 3250 Hameln Doerries
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-08-16
Filing date: 1975-08-16
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2536441A1; DE2536441C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Selbstschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an automatic switch according to the preamble of claim 1.

Bei einem Selbstschalter nach der DE-AS 11 92 731 ist es bekannt, mehrere in Reihe liegende Trennstellen vorzusehen, von denen ein Tei! durch das Kontaktsystem des Schalters gebildet ist und ein anderer Teil aus einem Kontaktsystem besteht, das im Überstromfall selbsttätig öffnet und nach Beendigung des Überstromes in die Schließstellung zurückgeführt wird (relaisartiger Schalter).With an automatic switch according to DE-AS 11 92 731 it is known to provide several separation points lying in series, of which a part! through the contact system of the switch is formed and another part consists of a contact system, which in the event of overcurrent opens automatically and is returned to the closed position after the overcurrent has ended (relay-like Counter).

Die Verstärkung der Pole eines drei- oder vierpoligen Selbstschalters in der vorstehend angegebenen Weise wäre verhältnismäßig umständlich, denn dabei ergäbe sich die Notwendigkeit, die nebeneinanc! erliegenden geschützten Pole durch Zwischenfügeri von zur Verstärkung dienenden Elementen voneinander zu distanzieren. Dadurch würde die Anordnung von Einschalt- und Auslösekupplungen der geschützten Pole wesentlich erschwert Relaisartige Schalter könnte man zwar grundsätzlich seitlich neben der mehrpoligen Einheit anfügen, jedoch würde dies die erforderliche Reihenschaltung der Relaisspulen mit den geschützten Polen komplizieren.The amplification of the poles of a three- or four-pole circuit breaker in the manner indicated above would be relatively cumbersome, because this would result in the need to work alongside one another! succumbing protected poles from each other by interposing reinforcement elements distance. This would result in the arrangement of make and release clutches of the protected poles much more difficult relay-like switches could basically be placed on the side next to the multi-pole Add unit, however, this would add the required series connection of the relay coils with the protected ones Complicate Poland.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrpoligen Selbstschalter so auszubilden, daß eine ausreichende Steigerung des Schaltvermögens ohne unnötige Raumvergrößerung und ohne Beeinträchtigung der Einschalt- und Auslösekupplung erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The invention has for its object to design a multi-pole circuit breaker so that a sufficient increase of the switching capacity without unnecessary enlargement of space and without impairment the switch-on and release clutch is reached. This task is characterized by the Features of claim 1 solved.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Selbstschalters ist darin zu sehen, daß ohne Beeinträchtigung der Einschalt- und Auslösekupplungen eine Verbesserung des Schaltvermögens durch Reihenschaltungsmaßnahmen erreicht werden kann, wobei die durch die Reihenschaltung bedingte Raumvergrößerung wegen Beschränkung der Verstärkung auf die äußeren Schalterpole in tragbaren Grenzen bleibt.The particular advantage of the self-switch according to the invention is to be seen in the fact that it is not impaired the closing and release clutches an improvement of the switching capacity through series connection measures can be achieved, the increase in space caused by the series connection remains within acceptable limits because the gain is restricted to the outer switch poles.

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail using several exemplary embodiments with the aid of the drawing.

In F i g. 1 und 2 ist je ein dreipoliger Selbstschalter im Prinzip dargestellt, bei dem seitlich zwei relaisartig gesteuerte Schalter, bzw. zwei ungeschützte Pole angefügt sind.In Fig. 1 and 2 is a three-pole circuit breaker in the Principle shown with two relay-like controlled switches or two unprotected poles on the side are attached.

F i g. 3 zeigt die Prinzipdarstellung eines vierpoligen Selbstschalters mit zwei beiderseits am Schaltergehäuse angesetzten relaisartig gesteuerten Schaltern.F i g. 3 shows the basic diagram of a four-pole Automatic switch with two relay-like controlled switches attached to both sides of the switch housing.

ίο Der in Fig. 1 dargestellte dreipolige Selbstschalter enthält drei geschützte Pole 1,2 und 3 für die Phasen R, 5 und T, die in bekannter Weise miteinander gekoppelt sind. Der Strompfad für den Pol 1 führt über einen relaisartig gesteuerten Schalter 4, d. h. eine Relaisspule 4a in Reihe mit einem von ihr gesteuerten Kontaktstück 4b liegt in Reihe mit den Auslöseelementen und den Kontaktstücken des Poles 1. In gleicher Weise ist mit den Auslöseelemer.ten des Poles 3 eine Relaisspule 5a und deren durch sie gesteuertes Kontaktstück 5b eines Schalters 5 in Reihe geschaltet. Die beiden relaisartig gesteuerten Schalter 4 und 5 sind an die Außenseiten des mehrpoligen Schalters angefügt und haben die gleichen Konturen wie der mehrpolige Schalter, so daß sie zusammen mit diesem eine Einheit bilden.ίο The three-pole circuit breaker shown in Fig. 1 contains three protected poles 1, 2 and 3 for the phases R, 5 and T, which are coupled to one another in a known manner. The current path for pole 1 leads via a relay-like controlled switch 4, ie a relay coil 4a in series with a contact piece 4b controlled by it is in series with the tripping elements and the contact pieces of pole 1. In the same way is with the Auslöseelemer.ten des Poles 3 a relay coil 5a and its controlled contact piece 5b of a switch 5 connected in series. The two relay-like controlled switches 4 and 5 are attached to the outside of the multi-pole switch and have the same contours as the multi-pole switch, so that they form a unit with this.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist ebenfalls ein aus den geschützten Polen 1, 2 und 3 bestehender dreipoliger Selbstschalter vorgesehen, bei dem an beiden Außenseiten ungeschützte Pole 6 und 7 angefügt sind. Kontakistücke 6a und Ta der ungeschützten Pole 6In the embodiment according to FIG. 2, a three-pole circuit breaker consisting of the protected poles 1, 2 and 3 is also provided, in which unprotected poles 6 and 7 are attached to both outer sides. Contact pieces 6a and Ta of the unprotected poles 6

jo und 7 liegen mit den Auslöseelementen und Kontaktstücken la bzw. 3a der geschützten Pole 1 bzw. 3 in Reihe. Die Auslösung der Kontaktstücke 6a und 7a erfolgt über eine mit den Auslöseelementen der geschützten Pole verbundene Kupplung.jo and 7 are with the release elements and contact pieces la and 3a of the protected poles 1 and 3 in Line. The triggering of the contact pieces 6a and 7a takes place via one with the triggering elements of the protected pole connected coupling.

Der vierpolige Selbstschalter nach F i g. 3 enthält drei geschützte Pole 1, 2 und 3 sowie einen ungeschützten Pol 8. Auf der einen Seite des Gehäuses ist neben dem geschützten Pol 1 ein relaisartig gesteuerter Schalter 4 angeordnet. Ein weiterer relaisartig gesteuerter Schalter 5 ist auf der anderen Seite des Gehäuses neben dem ungeschützten Pol 8 vorgesehen. Der relaisartig gesteuerte Schalter 4 ist wie bei dsm Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit dem geschützten Pol 1 verbunden. Zum relaisartig gesteuerten Schalter 5 ist von dem geschützten Pol 3 durch den ungeschützten Pol 8 hindurch eine Verbindung geführt. Die Durchführung der Leitungen durch den ungeschützten Pol 8 bereitet keine Schwierigkeiten, da in dem ungeschützten Pol wegen Fehlens der Auslöseorgane ohnehin genug Platz vorhanden ist.The four-pole circuit breaker according to FIG. 3 contains three protected poles 1, 2 and 3 plus one unprotected Pole 8. On one side of the housing, next to the protected pole 1, there is a switch 4 controlled like a relay arranged. Another relay-like controlled switch 5 is on the other side of the housing next to the unprotected pole 8 provided. The relay-controlled switch 4 is as in the dsm embodiment connected to the protected pole 1 according to FIG. To the relay-like controlled switch 5 is of the protected pole 3 led through the unprotected pole 8 through a connection. The implementation of the lines through the unprotected pole 8 does not cause any problems, since in the unprotected pole there is enough space anyway due to the lack of triggering devices.

Obwohl bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur zwei der geschützten Pole verstärkt werden, wird dennoch eine ausreichende Steigerung des Schaltvermögens erreicht. Die Verstärkung von nur zwei der geschützten Pole hat den Vorteil, daß die dazu benötigten Elemente zu beiden Seiten des sonst im wesentlichen unveränderten drei-' oder vierpoligen Schaltgerätes angefügt werden können. Daß nicht alle geschützten Pole durch Reihenschaltungsmaßnahmen verstärkt werden müssen, um das Schaltvermögen einer mehrpoligen Einheit hinreichend zu erhöhen, ergibt sich aus den folgenden Überlegungen. Dabei wird angenommen, daß die verstärkten Pole mit 2 · Ub eine doppelt so hohe Lichtbogenspannung erreichen wie die übrigen Pole.Although only two of the protected poles are reinforced in the arrangement according to the invention, a sufficient increase in the switching capacity is nevertheless achieved. The reinforcement of only two of the protected poles has the advantage that the elements required for this can be added on both sides of the otherwise essentially unchanged three- or four-pole switching device. The fact that not all protected poles have to be reinforced by series connection measures in order to sufficiently increase the switching capacity of a multipole unit results from the following considerations. It is assumed that the reinforced poles with 2 · Ub achieve an arc voltage that is twice as high as the other poles.

Es sei bei den Ausführungen nach F i g. 1 und F i g. 2 das Kurzschlußverhalten untersucht. Tritt ein 2-phasiger Kurzschluß in der Weise auf, daß ein verstärkter undIt should be noted in the explanations according to FIG. 1 and F i g. 2 investigates the short-circuit behavior. Occurs a 2-phase Short circuit in such a way that an amplified and

ein unverstärkter Pol in der Kurzschlußbahn in Reihe liegen, so wird unter der Voraussetzung, daß die gesamte Lichtbogenspannung mit 3 ■ Ub den Scheitelwert der verketteten Spannung Un erreicht, eine wesentlich bessere Strombegrenzung erzielt als mit der gesamten Lichtbogenspannung 2 · Ua zweier unverstärkter Pole.If an unreinforced pole are in series in the short-circuit path, then, provided that the total arc voltage with 3 Ub reaches the peak value of the linked voltage Un , a significantly better current limitation is achieved than with the total arc voltage 2 Ua of two unreinforced poles.

Ist bei einem 3-phasigen Kurzschluß der unverstärkte Pol zufällig der erstlöschende Pol, so ist seine Strombelastung wegen der entsprechend kurzen Lichtbogenzeit γλιγ relativ gering und für das Schaltvermögen des Gerätes nicht kritisch. Die verstärkten Pole in den anderen beiden Phasen unterstützten die Strombegrenzung des erstlöschenden Poles, da dessen Strom der geometrischen Summe der beiden anderen Ströme gleicht (Kirchhoffsches Gesetz). Der Fall, daß der unverstärkte Pol einer der beiden letztlöschenden Pole ist, läßt sich mit dem 2-phasigen Kurzschluß vergleichen.In the case of a 3-phase short circuit, it is the unamplified Pole happens to be the first to extinguish pole, so its current load is due to the correspondingly short arc time γλιγ relatively low and for the switching capacity of the device is not critical. The reinforced poles in the other two phases helped limit the current of the first extinguishing pole, since its current is the geometric sum of the other two currents equals (Kirchhoff's law). The case that the unreinforced pole is one of the last two poles to extinguish can be compared with the 2-phase short circuit.

Im Falle des 1-phasigen Kurzschlusses über den unverstärkten Pol gegen Mp ist das Sclialtvermögen allerdings geringer als bei 1-phasigen Kurzschlüssen über einen der beiden verstärkten Pole oder bei 2- oder 3-phasigen Kurzschlüssen. Für die Praxis ist dies jedoch noch ausreichend, wenn es sich um Selbstschalter handelt, die zur Absicherung von Verbraucherstromkreisen dienen, z. B. Leitungsschutzschalter für Hausinstallationen und ähnliche Zwecke. In diesen Fällen kann bei den üblichen Größen des Netztransformators immer angenommen werden, daß der Anteil der Leitungswiderstände an der Kurzschlußimpedanz des Einbauortes wesentlich größer ist als der der Transformatorimpedanz, woraus bekanntlich folgt, daß der prospektive 1-phasige Kurzschlußstrom am Einbauort nur etwa halb so groß ist wie der 3-phasige. Im Fall des dreipoligen Selbstschalters befriedigt die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei der drei geschützten Pole immer dann, wenn es nur auf die Erhöhung des Schaltvermögens für die netzbedingt höheren 2- und 3-phasigen Kurzschlußströme ankommt.In the case of a 1-phase short circuit across the unreinforced pole to Mp, the loop capacity is however less than with 1-phase short circuits via one of the two reinforced poles or with 2- or 3-phase short circuits. In practice, however, this is still sufficient when it comes to automatic switches acts that serve to protect consumer circuits, z. B. Miniature circuit breakers for house installations and similar purposes. In these cases, the usual sizes of the mains transformer can always it is assumed that the share of the line resistances in the short-circuit impedance of the installation location is much greater than that of the transformer impedance, from which it follows, as is well known, that the prospective 1-phase short-circuit current at the installation site is only about half as large as the 3-phase. In the case of the three-pole Circuit breaker always satisfies the amplification according to the invention of two of the three protected poles when it is only about increasing the switching capacity for the network-dependent higher 2- and 3-phase Short-circuit currents arrives.

Im Falle des vierpoligen Selbstschalters nach Fig. 3 liegen bei 2- und 3-phasigen Kurzschlüssen analoge Verhältnisse wie bei dem dreipoligen Selbstschalter vor. Bei einem 1-phasigen Kurzschluß gegen Mp über den unverstärkten Pol ist das Schaltv ermögen im GegensatzIn the case of the four-pole circuit breaker according to FIG. 3 the conditions for 2- and 3-phase short-circuits are analogous to those of the three-pole circuit breaker. In the case of a 1-phase short circuit to Mp via the unreinforced pole, the switching is in contrast

ίο zum Fall des dreipoligen Selbstschalters zumindest nicht geringer als bei 2- und 3-phasigen Kurzschlüssen, weil mit der Lichtbogenspannung des im Mp-Leiter liegenden ungeschützten Poles zusammen 2 · Ub zur Strombegrenzung gegenüber der treibenden Phasenspannung zur Verfügung stehen. Bei einem vierpoligen Selbstschalter führt also die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei geschützten Polen zu einem für alle Kurzschlußfälle gleichwertigen Ergebnis.
Die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei geschützten Polen eines vierpoligen Selbstschalters ist besonders vorteilhaft für Selbstschalter mit Überstrom- und Fehlerstromauslösung (FI/LS-Schalter) anzuwenden. Die zweipolige Ausführung eines strombegrenzenden FI/LS-Schalters hat ein höheres Schaltvermögen alsίο in the case of the three-pole circuit breaker at least not less than with 2- and 3-phase short circuits, because with the arc voltage of the unprotected pole located in the Mp conductor, 2 Ub are available to limit the current in relation to the driving phase voltage. In the case of a four-pole circuit breaker, the amplification of two protected poles according to the invention therefore leads to a result that is equivalent for all short-circuit cases.
The reinforcement according to the invention of two protected poles of a four-pole circuit breaker can be used particularly advantageously for circuit breakers with overcurrent and fault current tripping (FI / LS switches). The two-pole version of a current-limiting FI / LS switch has a higher switching capacity than

2^r> die mit gleichen Bauelementen ergänzte vierpolige Ausführung, wenn der im Mp-Leiter liegende ungeschützte Pol die gleiche Lichtbogenspannung erzeugt wie die geschützten Pole. Die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei der drei geschützten Pole 2 ^r > the four-pole version with the same components if the unprotected pole in the Mp conductor generates the same arc voltage as the protected poles. Reinforcement of two of the three protected poles according to the invention

jo ermöglicht es, das Schaltvermögen der vierpoligen Ausführung mit einfachen Mitteln auf das der zweipoligen Ausführung anzuheben und damit ein Baukastensystem höheren Nennschaltvermögens zu schaffen.jo enables the switching capacity of the four-pole version to be reduced to that of the two-pole design and thus a modular system with higher nominal switching capacity create.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Switch with automatic tripping and series connection measures to increase the Switching capacity, characterized that with a multi-pole switch only two (1, 3) of three (1, 2, 3) protected poles through Series connection with one additional switching element each (switch 4, 5; poles 6, 7) with the associated Arc voltage are reinforced in their switching capacity.

2. Switch according to claim I _1, characterized in that an unprotected pole (6,7), in particular with a drop armature, is provided as an additional switching element.

3. Switch according to claim 1, characterized in that an additional switching element is provided as an additional switching element (4, 5) with impact armature, the contact piece (4b, 5b) and relay coil (4a, 5a) of which with the protected poles to be reinforced ( 1,3) are connected in series.

4. Switch according to claim 2 or 3, characterized in that the additional switching elements (Switch 4, 5; Pole 6, 7) are attached to the side of the switch housing with the same profile.