DE1119393B

DE1119393B - Circuit breaker with electromagnetic release and delayed tripping process

Info

Publication number: DE1119393B
Application number: DEM43745A
Authority: DE
Inventors: Georges Bouvier
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1959-01-28
Filing date: 1959-12-18
Publication date: 1961-12-14

Description

Leistungsschalter mit elektromagnetischem Auslöser und verzögertem Auslösevorgang Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit elektromagnetischem Auslöser und verzögertem Auslösevorgang durch eine dem Anker zugeordnete Masse.Circuit breaker with electromagnetic release and delayed Tripping process The invention relates to a circuit breaker with electromagnetic Release and delayed release process by a mass assigned to the armature.

Elektromagnetische Schnellauslöser werden vornehmlich in Verbindung mit Niederspannungsleistungsschaltern angeordnet, um bei Kurzschlüssen ein sehr schnelles Abschalten zu erreichen. Wenn der Schnellauslöser unmittelbar auf das Schloß des Schalters einwirkt, dann läßt sich erreichen, daß der Auslösebefehl so schnell gegeben wird, daß kein Zusammenschweißen der Kontakte des Schalters eintritt und daß bei sehr hohen Kurzschlußströmen der öffnungsbefehl gegeben wird, während die Kontakte infolge der elektrodynamischen Kräfte geöffnet sind. Hierdurch sind die Kontakte nur während einer einzigen Halbwelle der Wirkung des Kurzschlußstromes ausgesetzt.Electromagnetic quick releases are primarily used in conjunction with low voltage circuit breakers arranged to be a very short circuit breaker to achieve quick shutdown. When the quick release hits the Acts lock of the switch, then it can be achieved that the trip command so is given quickly that no welding of the contacts of the switch occurs and that in the case of very high short-circuit currents, the opening command is given while the contacts are open as a result of the electrodynamic forces. Through this are the contacts only during a single half-wave of the effect of the short-circuit current exposed.

Diese Auslöser weisen den Nachteil auf, daß sie nicht angewandt werden können, wenn der Leistungsschalter in der Anlage mit Sicherungen zusammenarbeiten soll, z. B. in Fällen, in denen verschiedene Abzweige jeweils durch eine Sicherung geschützt werden und sämtliche Abzweige mit ihren Sicherungen durch einen einzigen Leistungsschalter geschützt werden. Bei solchen Anlagen wird eine gewisse Selektivität der Abschaltung derart verlangt, daß beim Auftreten eines Fehlers bei einem Abzweig die Sicherung des fehlerhaften Abzweiges abschaltet, bevor der Leistungsschalter auslöst.These triggers have the disadvantage that they are not used can if the circuit breaker in the system work together with fuses should, e.g. B. in cases where different branches are each through a fuse and all feeders with their fuses are protected by a single one Circuit breakers are protected. In such systems there is a certain selectivity the disconnection demands in such a way that when a fault occurs in a branch the fuse of the faulty feeder switches off before the circuit breaker triggers.

Eine derartige Selektivität ist insbesondere dann nicht gegeben, wenn der mit dem Schnellauslöser versehene Schalter Abzweige mit Sicherungen hoher Leistung schützt, bei welchen der Durchlaßstrom größenmäßig 40 bis 60 kA bei Kurzschlußströmen der Größenordnung von 80 bis 100 kA betragen kann. Bei diesen und sogar bei wesentlich geringeren Strömen wird dem Anker des Relais genügend Energie erteilt, um den Schalter auszulösen, selbst dann, wenn der Strom im Augenblick des Auslösens Null ist, d. h. wenn der Fehler durch die betreffende Sicherung beseitigt worden ist. Unter diesen Verhältnissen ist die Kombination von Sicherungen und mit Schnellauslösern ausgerüsteten Leistungsschaltern unmöglich.Such selectivity is particularly not given when the switch equipped with the quick release, branches with high-performance fuses protects at which the forward current is 40 to 60 kA in the case of short-circuit currents can be of the order of 80 to 100 kA. With these and even with substantially lower currents the armature of the relay is given enough energy to operate the switch trip, even if the current is zero at the moment of trip, i.e. H. when the error has been eliminated by the relevant backup. Under these Relationships is the combination of fuses and equipped with quick releases Circuit breakers impossible.

Durch eine Verzögerung der Wirkung des Schnellauslösers kann dieser Nachteil behoben werden.By delaying the action of the quick release, it can Disadvantage to be remedied.

Es sind bereits Auslöser für elektrische überstromschalter bekanntgeworden, bei denen in Abhängigkeit von der Spannung ein Getriebe zur Betätigung der Auslösung eingerückt wird. Hierbei wird die Bewegung des Getriebes durch eine Dämpfung verzögert. Ebenso sind Schalter mit magnetischer überstromauslösung bekannt, deren Auslöser mit zwei Ankern für unverzögerte und verzögerte Auslösung ausgerüstet ist, die beide auf Auslösehebel wirken, welche eine gemeinsame Drehachse besitzen. Der Anker für verzögerte Auslösung betätigt über ein Zeitwerk und gegebenenfalls über einen Hilfskraftspeicher die gleiche Auslöseklinke des Schalters wie der Anker für unverzögerte Auslösung.Triggers for electrical overcurrent switches have already become known, in which, depending on the voltage, a gearbox to actuate the release is indented. The movement of the gearbox is delayed by damping. Switches with magnetic overcurrent release are also known, their release equipped with two anchors for instantaneous and delayed tripping, both of which act on release levers which have a common axis of rotation. The anchor for Delayed release actuated by a timer and, if necessary, by an auxiliary power store the same release pawl on the switch as the armature for instantaneous release.

Auch ist eine Verzögerung durch die Trägheit einer Pendelmasse bekannt, welche auf die Ankerbewegung wirkt. Zu einer Änderung der Verzögerung müßte das Pendelgewicht geändert werden. Die Anordnung besitzt eine verhältnismäßig große Gesamtmasse mit der Folge, daß der Abfall nach dem Schmelzen einer Sicherung weniger schnell ist.A delay due to the inertia of a pendulum mass is also known, which acts on the armature movement. To change the delay would have to Pendulum weight can be changed. The arrangement has a relatively large one Total mass with the result that there is less waste after a fuse has melted is fast.

Nach der Erfindung ist die vom Anker in. Bewegeng zu setzende Masse gegenüber dem Anker bewegbar und wirkt nach Beendigung der Ankerbewegung unter Weiterbewegung infolge der Massenträgheit verzögert auf das Auslöseorgan des Schalters. Bei dieser Anordnung schließt sich der Anker plötzlich und unabhängig von der eingestellten Verzögerung, und die Masse setzt nach dem Schließen des Ankers ihre Bewegung fort, um durch ihre Trägheit verzögert auf das Auslöseorgan zu wirken. Der geschaffene Schalter besitzt bei einer einfachen Ausbildung eine feine Selektivität, verbunden mit einer sicheren Wirkungsweise.According to the invention, the mass to be set by the anchor in movable with respect to the armature and acts after the armature movement has ended while continuing to move due to the inertia delayed on the trigger element of the switch. At this The anchor closes suddenly and regardless of the set arrangement Delay, and the mass continues to move after the anchor is closed, in order to have a delayed effect on the triggering organ due to their inertia. The created Switch has a simple training a fine selectivity, combined with a safe mode of operation.

Der von der Masse zurückzulegende Weg bis zur Betätigung des Auslöseorgans des Schalters kann verstellbar sein, so daß sich die Verzögerung den Bedarfsverhältnissen entsprechend sehr genau einstellen läßt.The distance to be covered by the mass until the trigger element is actuated the switch can be adjustable, so that the delay depends on the needs can be adjusted accordingly very precisely.

Zweckmäßig begrenzt ein dem bewegten Anker der Masse die folgender Anschlag im-Bewegungsweg mögliche Relativbewegung der Masse gegenüber dem Anker. Dieser Begrenzungsanschlag macht den Auslösebefehl des Schalters rückgängig.Appropriately, the moving armature of the mass limits the following Stop in the path of movement possible relative movement of the mass with respect to the armature. This limit stop cancels the trip command of the switch.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The drawing schematically illustrates an embodiment the invention.

Fig. 1 zeigt den für die Erfindung wesentlichen Teil des Schalters in Vorderansicht; Fig. 2 ist eine Seitenansicht zu Fig. 1; Fig. 3 verdeutlicht die Sicherungskennlinie.Fig. 1 shows the essential part of the switch for the invention in front view; Fig. 2 is a side view of Fig. 1; Fig. 3 illustrates the Fuse characteristic.

Mit 11 ist der feste Teil des Magnetkernes des Auslösers bezeichnet, welcher auf einem Stab 12 befestigt ist. 13 bezeichnet den Anker, der unter der Wirkung der Feder 14 steht.With 11 the fixed part of the magnetic core of the release is referred to, which is attached to a rod 12. 13 denotes the anchor, which is under the Effect of the spring 14 is.

Am Anker 13 ist eine Stange 15 angebracht, die bei 16 geführt ist. An der Stange 15 befindet sich ein scheibenförmiger Mitnehmer 17, auf dem ein Massekörper 18 ruht. Der Massekörper kann auf der Stange 18 gleiten und hierbei auf eine Gabel 21 auftreffen, die am Ende eines mit der Auslösewelle verbundenen Hebels vorgesehen ist. Naturgemäß kann die Gabel 21 auch mit einem Schaltschloß oder irgendeinem anderen Auslöseorgan verbunden sein. An der Stange 15 befindet sich ein Anschlag 19, welcher die mögliche Verschiebung des Massekörpers gegen den Anschlag begrenzt.A rod 15, which is guided at 16, is attached to the armature 13. On the rod 15 there is a disk-shaped driver 17 on which a mass body 18 rests. The mass body can slide on the rod 18 and here on a fork 21, which are provided at the end of a lever connected to the release shaft is. Of course, the fork 21 can also be equipped with a switch lock or any other Trigger organ connected. On the rod 15 there is a stop 19 which the possible displacement of the mass body against the stop is limited.

Das Arbeitsspiel eines Leistungsschalters unterteilt sich bei einem Kurzschluß hinter dem Schalter wie folgt: 1. Schließen des Ankers 13, was in einigen tausendstel Sekunden je nach der Länge des Luftspaltes e erfolgt. Mit dem Schließen des Ankers wird der Massekörper 18 von der Stange 15 mitgerissen, und dem Massekörper wird hierdurch eine bestimmte Geschwindigkeit v erteilt, wodurch der Massekörper eine kinetische Energie 1/2 m v2 erhält.In the event of a short circuit behind the switch, the working cycle of a circuit breaker is divided as follows: 1. Closing of the armature 13, which takes place in a few thousandths of a second depending on the length of the air gap e. When the armature closes, the mass body 18 is carried along by the rod 15, and the mass body is thereby given a certain speed v, as a result of which the mass body receives a kinetic energy of 1/2 m v2.

2. Der Massekörper durcheilt nach dem Schließen des Relais einen Weg d -f- e in einer Zeit von einigen tausendstel Sekunden. Die Zeit kann durch die Einstellung des Weges d geändert werden.2. The mass body rushes through a path after the relay closes d -f- e in a time of a few thousandths of a second. Time can go through the Setting of path d can be changed.

3. Der Massekörper trifft auf die Gabel des Hebels 21 auf und betätigt die Auslösewelle, wodurch der Schalter sich öffnet.3. The mass body hits the fork of the lever 21 and actuates the trigger shaft, which opens the switch.

Ein Leistungsschalter, der mit Sicherungen im Falle eines Kurzschlusses hinter einer der Sicherungen zusammenarbeitet, weist nachstehendes Arbeitsspiel auf: 1. Schließen des Ankers 13 unter der Voraussetzung, daß die Größen der Fehlerströme und des Nennausschaltstromes ders Sicherungen derart sind, daß der Durchlaßstrom I f (Fig. 3) groß genug ist, um das Anziehen des Ankers 13 herbeizuführen. Der Massekörper 18 wird hierdurch in Bewegung versetzt. Zur gleichen Zeit wird durch die Sicherung der Fehlerstrom beseitigt. Die Zeiten to (Schmelzzeit) und tt (Löschzeit) sind derart, daß die Ausschaltzeit (to -1- t=) annähernd 3 bis 4 ursec beträgt.A circuit breaker that works with fuses in the event of a short circuit behind one of the fuses has the following working cycle: 1.Closing of armature 13 provided that the magnitudes of the fault currents and the rated breaking current of the fuses are such that the forward current I f ( Fig. 3) is large enough to cause the anchor 13 to be tightened. The mass body 18 is set in motion as a result. At the same time, the fuse eliminates the fault current. The times to (melting time) and tt (extinguishing time) are such that the switch-off time (to -1- t =) is approximately 3 to 4 ursec.

2. Nach Ablauf der Zeit to kehrt der Anker unter der Wirkung der Feder 14 schnell in seine Ursprungslage zurück.2. After the time to has elapsed, the armature returns under the action of the spring 14 quickly returns to its original position.

3. Bei richtiger Wahl der Wege e und d, der Größe der Masse 18 und der Kraft der Feder 14 kehrt der Anker so schnell in seine Ursprungslage zurück, daß der am Anker befindliche Anschlag 19 durch das Auftreffen des Massekörpers 18 auf ihn die Bewegung der Gabel und des Hebels 21 begrenzt sowie auf diese Weise den Auslösebefehl des Sehalters rückgängig macht. Der Schalter bleibt also in der Schließstellung, und der Fehler ist durch die Sicherung beseitigt.3. With the correct choice of the paths e and d, the size of the mass 18 and the force of the spring 14 returns the armature to its original position so quickly, that the stop 19 located on the armature is caused by the impact of the mass body 18 limited to him the movement of the fork and the lever 21 as well as in this way cancels the trigger command of the Sehalter. The switch remains in the Closed position, and the fault has been eliminated by the safety device.

Durch Einstellen des Luftspaltes e, der Kraft der Feder 14, der Größe der Masse 18 und der Länge des Leerweges d dieser Masse läßt sich die Verzögerung sehr fein und genau einstellen. Der Leerweg d kann auch gänzlich aufgehoben werden. Die Verzögerung beeinträchtigt nicht die normale Wirkung von erfindungsgemäß ausgerüsteten Schaltern bei der Abschaltung großer Kurzschlußströme.By adjusting the air gap e, the force of the spring 14, the size the mass 18 and the length of the idle path d of this mass can be the delay Adjust very finely and precisely. The idle travel d can also be canceled entirely. The delay does not affect the normal effect of those equipped according to the invention Switches when switching off large short-circuit currents.

Durch die richtige Wahl der Verzögerungszeit kann eine vollkommene Selektivität des Leistungsschalters mit den ihm zugeordneten Sicherungen unter allen Kurzschlußbedingungen erreicht werden.By choosing the right delay time, a perfect Selectivity of the circuit breaker with its associated fuses among all Short-circuit conditions can be achieved.

Claims

CLAIMS: 1. A power switch with electromagnetic release and delayed release operation by the armature associated mass, characterized in that the to be set mass (18) relative to the u 1. anchor is movable from the armature (13) in motion g ng and after completion the armature movement with further movement acts delayed on the triggering element of the switch due to the effect of the inertia.

2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the of the distance to be covered by the mass until the triggering element of the switch is actuated is adjustable.

3. Circuit breaker according to claim 1 and 2, characterized in that that a stop following the moving armature in the path of movement of the mass is the possible Limited relative movement of the mass with respect to the armature. Considered publications: German Patent No. 334 794; German interpretative document No. 1041585; ETZ-A, Vol. 77 (1956), p. XIII.