DE19629062C2

DE19629062C2 - Overcurrent release for protective switching devices for selective staggering in circuits

Info

Publication number: DE19629062C2
Application number: DE1996129062
Authority: DE
Inventors: Peter Flohr
Original assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Current assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: DE19629062A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Überstromauslöser mit elektroma gnetischer und/oder thermoelektrischer Auslösung für elek trische Schutzschaltgeräte, insbesondere Leitungsschutzschal ter, zum Leitungsschutz vor Überstrom und Kurzschluß von selek tiv gestaffelten Stromkreisen gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.The invention relates to an overcurrent release with electroma magnetic and / or thermoelectric triggering for elec trical protective switching devices, in particular line protection scarf ter, for line protection against overcurrent and short circuit from selek tiv staggered circuits according to the preamble of the patent claim 1.

Zum Leitungsschutz vor Überstrom und Kurzschluß werden in elektrischen Anlagen elektrische Schutzschaltgeräte, insbeson dere Leitungsschutzschalter, eingesetzt. Um bei mehreren Stromkreisen sicherzustellen, daß nur das Schutzorgan an spricht, bei dem ein Überstrom oder ein Kurzschluß auftritt, d. h. um eine selektive Staffelung in Stromkreisen von elektri schen Anlagen zu erreichen, ist es bisher üblich, Kaskaden aus Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschaltern einzusetzen. Derartige Schmelzsicherungen sind in der Regel im Vorzählerbe reich angeordnet und sollen im Zuge der Entwicklung zur siche rungslosen Verteilung durch mechanische Selbstschalter ersetzt werden. Dabei besteht das Problem, daß eine Staffelung nach Nennströmen nicht ausreicht, um ein selektives Verhalten im Kurzschlußfall sicherzustellen. Demzufolge gab es bisher auf wendige Konzeptionen mit sogenannten Hauptsicherungs- oder Vorzählerautomaten, deren im Hauptstromkreis angeordneter Ma gnetauslöser durch thermische Einrichtungen im Nebenstromkreis im Kurzschlußfall so lange verzögert wurde, daß der Schalter bis zu bestimmten Kurzschlußströmen nicht abschaltete und sich somit zum nachgeschalteten Leitungsschutzschalter selektiv verhielt. Diese vorbekannten Lösungen sind jedoch aufwendig, kostenintensiv und weisen zudem weitere prinzipielle Mängel auf.For line protection against overcurrent and short circuit, in electrical systems, electrical protective switching devices, in particular circuit breaker. To at several Circuits ensure that only the protective device is on speaks with an overcurrent or a short circuit, d. H. for selective staggering in electrical circuits To reach plants, it has so far been common to use cascades Use fuses and circuit breakers. Such fuses are usually in the pre-count richly arranged and should become safe in the course of development smooth distribution replaced by mechanical automatic switches become. The problem is that a staggering after Nominal currents are not sufficient to selectively behave in the Ensure short circuit case. As a result, it has given up so far agile concepts with so-called main fuse or Pre-counting machines, whose Ma gnet trigger by thermal devices in the secondary circuit in the event of a short-circuit, the delay was delayed until the switch up to certain short-circuit currents and did not turn off thus selective to the downstream circuit breaker behaved. However, these previously known solutions are complex, cost-intensive and also have other fundamental shortcomings on.

Ein Überstromauslöser der eingangs genannten Art, zum Schutz von selektiv gestaffelten Stromkreisen, ist aus der EP 0 350 826 A2 bekannt. Dieser magnetische Auslöser weist ein mechani sches oder fluidbetätigbares Verzögerungselement auf, durch die ein mehrmaliges kurzzeitiges Öffnen und Schließen der Hauptkontaktstelle vermieden werden kann und trotzdem ein se lektives Abschalten erreicht wird.An overcurrent release of the type mentioned at the beginning, for protection of selectively staggered circuits is known from EP 0 350 826 A2 known. This magnetic release has a mechanical cal or fluid-operated delay element on, by which is a brief opening and closing of the Main contact point can be avoided and still a se selective shutdown is achieved.

Aus der DE-PS 36 37 275 ist weiterhin ein Überstromauslöser für elektrische Schutzschaltgeräte, insbesondere Leitungs schutzschalter oder Motorschutzschalter, bekannt, der zwar einen Aufbau mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 aufweist, jedoch in der bekannten Ausgestal tung nicht für den Einsatz im Rahmen einer selektiven Staffelung geeignet ist.From DE-PS 36 37 275 is still an overcurrent release for electrical protective switching devices, in particular line circuit breaker or motor protection switch, known, although a structure with the features according to the preamble of Pa Has claim 1, but in the known Ausgestal not for use as part of a selective Graduation is suitable.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen ein fachen und wirkungsvollen Überstromauslöser der eingangs ge nannten Art verfügbar zu machen, der für selektiv gestaffelte Stromkreise einsetzbar ist.The invention is therefore based on the object one fold and effective overcurrent release of the beginning named kind of making available for the selectively staggered Circuits can be used.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordne ten Patentansprüchen zu entnehmen. According to the invention this object is achieved in the claim 1 marked features solved. Preferred features that Advantageously further develop the invention are the subordinate ten patent claims.

Vorteilhaft wird gemäß der Erfindung bei dem Überstromauslöser der Magnetanker so lange am Ansprechen gehindert, bis der nachgeschaltete Leitungsschutzschalter den Kurzschlußstrom unterbrochen hat. Dieses "Verhindern des Ansprechens" erfolgt nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mechanisch und zeitabhängig, wobei eine mechanische Verriegelung vorgese hen ist, die aus einer Bimetallanordnung besteht und im Inne ren des Tragkörpers des Auslösers derart angeordnet ist, daß es den Magnetanker beispielsweise bis zum 15-fachen Nennstrom am Schnellauslösen hindert, während beispielsweise bei einem 20-fachen Nennstrom die Magnetkraft mit der Folge überwiegt, daß eine Sofortauslösung erfolgt. Fließt jedoch ein Strom von beispielsweise 7 × In einige Sekunden, dann biegt sich der im kalten Zustand gebogene Bimetallstreifen durch die Erwärmung der strombeschlossenen Spule gerade und gibt den Magnetanker frei, der dann schlagartig die Auslösung herbeiführt.According to the invention, the overcurrent release is advantageous the magnet armature was prevented from responding until the downstream circuit breaker the short-circuit current interrupted. This "prevention of response" is done mechanically according to a preferred embodiment of the invention and time-dependent, with a mechanical interlock provided hen, which consists of a bimetallic arrangement and inside ren of the support body of the trigger is arranged such that the magnet armature, for example, up to 15 times the nominal current prevents rapid triggering, for example with one 20 times the nominal current outweighs the magnetic force with the consequence that immediate triggering occurs. However, a current flows from for example 7 × in a few seconds, then the bends in cold condition curved bimetal strips due to the heating the energized coil straight and gives the magnet armature free, which then suddenly triggers the release.

Der Bimetallstreifen greift vorzugsweise mit seinem abgeboge nen Ende über eine Verklinkungskante direkt an den Magnetan ker, vorzugsweise an eine geneigte, rampenförmig eingeformte Ausnehmung, an. Hierdurch läßt sich die beanspruchte, ther misch ansprechende Halteeinrichtung außerordentlich kompakt ausbilden und ermöglicht eine problemlose Modifikation des obenerwähnten Überstromauslösers. Durch Eigenführung des Ver riegelungs-Bimetalls und durch Abänderung des Magnetankers entsteht somit vorteilhaft ein Auslöser für selektive Hauptsi cherungsautomaten, der aufgrund seiner unveränderten äußeren Abmessungen problemlos in bekannte Schaltgeräte eingesetzt werden kann. Da weiterhin weder die Stromspule gegenüber den bisherigen Leitungsschutzschaltern mit B- und C-Charakteristik noch die für die thermische Auslösung bereits vorhandene Bime tall-Schnappscheibenanordnung verändert werden muß, kann der erfindungsgemäße Überstromauslöser problemlos auch unter Aus setzung der bisherigen Einrichtung für die Serienproduktion hergestellt werden. The bimetallic strip preferably engages with its bent end via a latching edge directly to the magnet ker, preferably on an inclined, ramp-shaped Recess, at. This allows the claimed, ther Mixing holding device extremely compact train and allows a problem-free modification of the above-mentioned overcurrent release. By self-management of the Ver locking bimetal and by changing the magnet armature thus advantageously creates a trigger for selective Haupti automatic circuit breaker, due to its unchanged exterior Dimensions easily used in known switchgear can be. Since neither the current coil compared to the previous circuit breakers with B and C characteristics the bime that is already available for thermal tripping tall snap disk arrangement must be changed, the Overcurrent release according to the invention without problems even under off Establishment of the previous facility for series production getting produced.

Günstig ist weiterhin, daß irgendwelche Justierarbeitsgänge nicht erforderlich sind, da durch die Wahl der Abmessungen und des Werkstoffs des Verriegelungs-Bimetalls sowie des Anstell winkels der Veklinkungskante im Magnetanker die gewünschten Ansprechwerte fest vorgegeben sind, wobei es wesentlich auf einen guten und schnellen Wärmeübergang von der Stromspule auf das Verriegelungs-Bimetall ankommt, was durch geeignete kon struktive Maßnahmen optimierbar ist.It is also favorable that any adjustment work are not necessary because of the choice of dimensions and the material of the locking bimetal as well as the angle of the linking edge in the magnetic armature the desired Response values are fixed, whereby it is essential good and fast heat transfer from the current coil the locking bimetal arrives, which can be achieved by suitable con structural measures can be optimized.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung gelingt es erstmals, in einem kritischen Bereich zwischen 7 × In und 20 × In mit einem Magnetauslöser eine Auslösekennlinie zu erreichen, die der eines stromdurchflossenen Therm-Bimetalls entspricht, ohne dessen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Die vorteilhafte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Überstromauslösers mit einem Leitungsschutzschalter zeigt auch die graphische Dar stellung gemäß Fig. 3, welche eine Auslösekennlinie unterhalb einer Kennlinie für die zulässige Belastung der Leistung zeigt. Der erfindungsgemäße Überstromauslöser ist zudem kurz schlußfest und ermöglicht durch seine geringe Baugröße die Fertigung selektiver Hauptsicherungsautomaten in den Abmessun gen von konventionellen Leitungsschutzschaltern.The configuration according to the invention makes it possible for the first time to achieve a tripping characteristic in a critical range between 7 × In and 20 × In with a magnetic release, which corresponds to that of a current-carrying thermal bimetal, without having to accept its disadvantages. The advantageous mode of operation of the overcurrent release according to the invention with a circuit breaker is also shown in the graphical representation according to FIG. 3, which shows a tripping characteristic below a characteristic curve for the permissible load on the power. The overcurrent release according to the invention is also short-circuit-proof and, due to its small size, enables the production of selective main circuit breakers in the dimensions of conventional circuit breakers.

Vorteilhaft ist bei der Erfindung durch die Kombination des Magnetankers mit dem Verriegelungs-Bimetall der Leitungs schutzschalter eigensicher ausbildbar, d. h. seine Stromspule wird vor thermischer Belastung durch das frühzeitige Anspre chen des Magnetankers geschützt, wobei durch das Bimetall gleichzeitig der Magnetanker so lange festgehalten wird, bis der nachgeschaltete Leitungsschutzschalter die selektive Ab schaltung vollzogen hat.It is advantageous in the invention by the combination of Magnetic anchor with the locking bimetal of the cable circuit breaker intrinsically safe, d. H. his current coil is protected from thermal stress by early contact Chen protected the magnetic armature, whereby by the bimetal at the same time the magnet armature is held until the downstream miniature circuit breaker the selective Ab circuit.

Für eine sichere und zuverlässige Funktion der beanspruchten, thermisch ansprechenden Halteeinrichtung ist eine sinnvolle Abstimmung der Einflußgrößen wichtig. Zum einen kommt es auf einen guten Wärmeübergang von der Stromspule auf das Verriege lungs-Bimetall an. Hierzu ist gemäß der Erfindung der Bime tallstreifen an dem Tragkörper großflächig, vorzugsweise im Bereich des Kerns, befestigt. Weiterhin kommt es auch auf eine geeignete Dimensionierung des Bimetalls bei gleichzeitiger Verwendung von Werkstoffen mit hoher spezifischer Ausbiegung an. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt der Bi metallstreifen beispielsweise eine Dicke von 0,3 mm und einen spezifischen Ausbiegungskoeffizienten im Bereich von 21 × 10^-6 K^-1 nach DIN 1715.A sensible coordination of the influencing variables is important for a safe and reliable function of the claimed, thermally responsive holding device. On the one hand, good heat transfer from the current coil to the locking bimetal is important. For this purpose, according to the invention, the bimetallic strip is fastened to the support body over a large area, preferably in the region of the core. Furthermore, it is also important to dimension the bimetal appropriately while simultaneously using materials with a high specific deflection. In a preferred embodiment, the bimetal strip has, for example, a thickness of 0.3 mm and a specific deflection coefficient in the range from 21 × 10 ^-6 K ^-1 according to DIN 1715.

Wichtig sind weiterhin auch die Eingriffsbedingungen zwischen Verklinkungskante des Bimetallstreifens und geneigter Magnet anker-Angriffsfläche, um die gewünschten Auslösungsverhältnis se zu erreichen. Beispielsweise liegt die Größe eines Anstell winkels zwischen der Verklinkungskante und der geneigten An griffsfläche im nicht erwärmten Zustand des Bimetallstreifens etwa in der Größenordnung von 65°, wobei dieser Anstellwinkel aufgrund der entgegen der vorgesehenen Bewegungsrichtung des Magnetankers geneigten Angriffsfläche bei Erwärmung des Bime tallstreifens und der damit einhergehenden streckenden Verfor mung desselben abnimmt. Für die geeignete Dimensionierung des Anstellwinkels ist weiterhin von Bedeutung, daß der Magnetan ker im kalten Zustand durch einen Strom, der mindestens das 10-fache des Nennstroms beträgt, zwar unter mechanischem Weg drücken des Bimetallstreifens angezogen werden kann, anderer seits aber ein Strom von dem 7-fachen des Nennstroms nicht ausreicht, den Magnetanker zu bewegen. Von Bedeutung ist neben der angesprochenen Dicke des Bimetalls auch dessen frei aus biegbare Länge, um zu erreichen, daß der Bimetallstreifen im kalten Zustand wie eine Blattfeder gegen die auf den Magnetan ker wirkende magnetische Anzugskraft wirkt. Aufgrund der Er wärmung des Bimetallstreifens verringert sich dessen Ausbie gung und damit auch der Anstellwinkel, so daß es schließlich zu einer Freigabe des Magnetankers durch die Verklinkungskante des Bimetallstreifens kommt und damit eine Auslösung aufgrund der magnetischen Anzugskraft erfolgt. The conditions of intervention between are also important Latching edge of the bimetal strip and inclined magnet anchor attack surface to the desired release ratio to reach them. For example, the size of an employee angle between the latching edge and the inclined angle Grip surface when the bimetal strip is not heated about the order of 65 °, this angle of attack due to the opposite direction of movement of the Magnetic armature inclined surface when the bime is heated tallstreifens and the associated stretching Verfor mung decreases. For the appropriate dimensioning of the Angle of attack is also important that the magnet ker in the cold state by a current that is at least that 10 times the nominal current, although under a mechanical route pressing the bimetal strip can be tightened, other on the other hand, a current of 7 times the nominal current is not is sufficient to move the magnet armature. It is also important the mentioned thickness of the bimetal also freely bendable length to ensure that the bimetallic strip in the cold condition like a leaf spring against that on the magnet ker acting magnetic attraction acts. Because of the Er Heating the bimetal strip reduces its bend gung and thus the angle of attack, so that it finally to release the magnet armature through the latching edge of the bimetallic strip comes and therefore triggers the magnetic attraction.

Vorzugsweise sind die für die gewünschte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung verantwortlichen Einfluß größen so aufeinander abgestimmt, daß beispielsweise der Ma gnetanker aus dem kalten Zustand bei 15-fachem Nennstrom in nerhalb von 0,1 s nicht anspricht und bei 20-fachem Nennstrom innerhalb von 0,1 s auslöst. Falls das Schaltgerät über einen längeren Zeitraum mit Nennstrom betrieben wird, kommt es durch die Spulenerwärmung zu einer geringfügigen streckenden Verfor mung des Verriegelungs-Bimetallstreifens mit der Folge, daß sich die Halte- und Auslösebedingungen nur minimal verschieben und innerhalb der vorgesehenen Grenzwerte bleiben.Preferably, the are for the desired mode of action holding device according to the invention responsible influence sizes matched so that, for example, the Ma gnetanker from the cold state at 15 times the nominal current in does not respond within 0.1 s and at 20 times the nominal current triggers within 0.1 s. If the switching device has a is operated at nominal current for a longer period of time the coil heating to a slight stretching deform tion of the locking bimetal strip with the result that the stopping and triggering conditions shift only minimally and remain within the intended limits.

Ein 7-facher Nennstrom führt jedoch dazu, daß eine streckende Verformung des Verriegelungs-Bimetallstreifens innerhalb we niger Sekunden mit der Folge auftritt, daß der Magnetanker unmittelbar anspricht und die Stromspule vor Zerstörung schützt. Dabei läuft durch die erfindungsgemäße Kombination von Verriegelungs-Bimetallstreifen und Magnetauslöser dieser Vorgang wesentlich schneller ab als etwa die Abschaltung mit der bereits bekannten Bimetall-Schnappscheibenanordnung, die nach wie vor für die Einhaltung der thermischen Kennlinie maß gebend ist, die im Bereich zwischen 1,13 und 1,45 × In liegt.However, a 7-fold nominal current leads to an extension Deformation of the locking bimetal strip within we less seconds with the result that the magnet armature occurs responds immediately and the current coil from destruction protects. It runs through the combination according to the invention of locking bimetal strips and magnetic triggers Process much faster than the shutdown with the already known bimetallic snap disk arrangement, the still measured for compliance with the thermal characteristic giving is in the range between 1.13 and 1.45 × In.

Weiterhin ist die Konzeption derart vorgesehen, daß der Ver riegelungs-Bimetallstreifen den Magnetanker zwar bei 1,45 × In freigibt, die Magnetanziehungskräfte jedoch nicht ausreichen, um den Magnetanker gegen die Druckfeder bzw. Fesselungsfeder zu bewegen und das Schaltgerät auszulösen. Vorteilhaft ergän zen sich bei der Erfindung die Funktionen von Magnetauslöser und Verriegelungs-Bimetallstreifen, wobei in günstiger Weise auch erreicht wird, daß bei hohen Kurzschlußströmen etwa in der Größenordnung von 50 × In das Schaltgerät zwar sofort magne tisch auslöst, da die auf den Magnetanker wirkende Kraft die Verriegelungskraft des Bimetallstreifens überwindet. Bei kleineren Kurzschlußströmen jedoch, wie sie im Haushalt in der praktischen Anwendung häufig vorkommen, wird vorteilhaft eine Verzögerung des Magnetankers durch den Verriegelungs-Bimetall streifen erreicht, wodurch der erfindungsgemäße Überstromlöser in folgender Weise zur selektiven Staffelung von Selbstschal tern einer Stromkreiskaskade geeignet ist.Furthermore, the concept is provided such that the Ver locking bimetal strips the magnetic anchor at 1.45 × In releases, but the magnetic attraction forces are not sufficient, around the magnetic armature against the compression spring or restraint spring to move and trigger the switching device. Advantageously add zen in the invention, the functions of magnetic release and locking bimetallic strips, being conveniently is also achieved that at high short-circuit currents in about of the order of 50 × in the switching device, although immediately magne table triggers because the force acting on the magnet armature Locking force of the bimetal strip is overcome. At smaller short-circuit currents, however, as in the household in the practical application often occur, will be advantageous Delay of the magnet armature by the locking bimetal strips reached, whereby the overcurrent solver according to the invention in the following way for the selective grading of self-scarf tern of a circuit cascade is suitable.

Hinsichtlich des Schutzes angeschlossener Leitungen vor ther mischer Belastung ist vorgeschrieben, daß das Schaltgerät den 1,13-fachen Nennstrom mindestens eine Stunde führen können muß, ohne auszulösen, während bei dem 1,4-fachen Nennstrom eine Auslösung innerhalb einer Stunde erfolgen muß. Diese Funktion wird von der Bimetall-Schnappscheibenanordnung, bei spielsweise bei einer Temperatur von etwa 130°C mit der Folge erfüllt, daß auch der Verriegelungs-Bimetallstreifen den Ma gnetanker freigegeben hat, jedoch die auf den Magnetanker wir kende Magnetkraft bei dem 1,45-fachen des Nennstroms nicht ausreicht, das Schaltgerät magnetisch gegen die Kraft der Druck- bzw. Fesselungsfeder auszulösen.With regard to the protection of connected lines from ther mixer load it is prescribed that the switching device 1.13 times the rated current for at least one hour must, without tripping, while at 1.4 times the rated current triggering must take place within an hour. This Function is from the bimetallic snap disc arrangement, at for example at a temperature of about 130 ° C with the result fulfilled that the locking bimetal strip Ma gnetanker has released, however, we on the magnetic anchor magnetic force at 1.45 times the nominal current is sufficient, the switching device magnetically against the force of Trigger compression or cage.

Falls die Stromspule beispielsweise mit einem Strom von 7 × In beaufschlagt wird, kommt es aufgrund des guten Wärmeübergangs von der Spule zu dem Verriegelungs-Bimetallstreifen unter Be rücksichtigung der Dimensionierung des Bimetallstreifens und seiner Werkstoffwahl dazu, daß der Verriegelungs-Bimetall streifen den Magnetanker etwa bei einer Temperatur des Auslö sens von 100°C innerhalb weniger Sekunden freigibt. Bei diesem Strom reicht dann die Kraft des Magnetankers aus, um entgegen der Druck- bzw. Fesselungsfeder das Schutzschaltgerät zu ent klinken, wobei die Bimetall-Schnappscheibenanordnung in dieser kurzen Zeit nicht reagiert und demgemäß am Auslösevorgang nicht beteiligt ist.For example, if the current coil has a current of 7 × In is applied, it comes due to the good heat transfer from the coil to the locking bimetal strip under Be taking into account the dimensioning of the bimetal strip and his choice of materials that the locking bimetal graze the magnet armature at about the temperature of the trigger releases from 100 ° C within a few seconds. With this Current then suffices the force of the magnet armature to counter the protection or pressure spring to ent the protective switchgear pawl, with the bimetallic snap disc assembly in this does not respond for a short time and accordingly triggers is not involved.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die bei gefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the attached drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Überstromauslösers; Fig. 1 shows a preferred embodiment of the overcurrent release according to the Invention;

Fig. 2 den in Fig. 1 gezeigten Überstromauslöser nach Aus lösung durch einen Kurzschlußstrom; Fig. 2, the overcurrent release shown in Figure 1 from solution by a short-circuit current.

Fig. 3 eine Darstellung des Zustands des in Fig. 1 gezeig ten Überstromauslösers bei einer Temperatur von etwa 130°C und einem etwa 1,45-fachen Nennstrom; Fig. 3 is an illustration of the state of the overcurrent release shown in Figure 1 th at a temperature of about 130 ° C and an approximately 1.45 times the rated current.

Fig. 4 einen Zustand des Überstromauslösers gemäß Fig. 1 bei einer Temperatur von etwa 100°C und Beaufschla gung mit dem etwa 7-fachen des Nennstroms; . Fig. 4 is a state of the overcurrent release according to Figure 1 at a temperature of about 100 ° C and Beaufschla supply with about 7 times the rated current;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den eines mit dem Überstromauslöser versehenen Schutzschaltge rätes; und Fig. 5 is a partially sectioned plan view of a device provided with the overcurrent trip circuit breaker; and

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Auslösekennlinie eines mit einem erfindungsgemäßen Überstromauslöser versehenen Schaltgerätes. Fig. 6 is a graphical representation of the tripping characteristic of a switching device provided with an overcurrent release according to the invention.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel eines Überstromauslösers 10 besteht aus einem rotationssymmetrischen Tragkörper 11 mit einem langgestreckten Zylinderabschnitt 12, auf den eine Spule 13 aufgewickelt ist. Im Inneren des zylin derförmigen Abschnitts 12 ist ein Kern 14 befestigt, bei spielsweise durch Einschrauben oder Verkleben. Der Kern 14 besteht aus einem ferromagnetischen Material und bildet zusam men mit einem verschiebbar in dem Zylinderabschnitt 12 geführ ten Magnetanker 15 und der Spule 13 einen magnetischen Kreis.The embodiment of an overcurrent release 10 shown in the figures consists of a rotationally symmetrical support body 11 with an elongated cylinder section 12 , on which a coil 13 is wound. In the interior of the cylindrical section 12 , a core 14 is attached, for example by screwing or gluing. The core 14 consists of a ferromagnetic material and forms together with a slidably guided in the cylinder section 12 th armature 15 and the coil 13 a magnetic circuit.

Der Kern 14 besitzt eine zentrale Bohrung 16, in der ein Aus lösestößel 17 geführt ist, dessen Ende im Bereich des zylin derförmigen Abschnitts 12 des Tragkörpers zur Führung einer als Druckfeder ausgebildeten Fesselungsfeder 18 dient, die sich an dem Kern 14 abstützt und den Magnetanker 15 beauf schlagt. Der Auslösestößel 17 besitzt weiterhin einen ange formten Wulst 19, der bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel außerhalb des zylinderförmigen Abschnitts 12 liegt und durch eine Bimetall-Schnappscheibenanordnung 20 bei deren Ver formung mit der Folge beaufschlagbar ist, daß der Auslösestö ßel aus einem Verschlußteil 21 zur Ausübung seiner Auslöse funktion austritt, welches an einem zylindrischen Abschnitt des Tragkörpers 11 befestigt ist.The core 14 has a central bore 16 in which a release plunger 17 is guided, the end of which in the region of the cylindrical section 12 of the support body serves to guide a compression spring 18 designed as a compression spring, which is supported on the core 14 and the magnet armature 15 Beats. The trigger plunger 17 also has a molded bead 19 , which in the illustrated embodiment is outside the cylindrical portion 12 and can be acted upon by a bimetallic snap disk arrangement 20 during its deformation, with the result that the trigger plunger from a closure part 21 for exercise its trigger function exits, which is attached to a cylindrical portion of the support body 11 .

Wie besonders gut im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 5 zu er kennen ist, weist der Überstromauslöser 10 als weitere ther misch ansprechende Halteeinrichtung einen Bimetallstreifen 22 auf, dessen eines Ende im Bereich des Kerns großflächig an der Innenseite des zylindrischen Abschnitts befestigt ist und des sen anderes Ende im kalten Zustand zum Eingriff in eine Aus nehmung 23 am Magnetanker 15 abgebogen ist. Das vordere Ende des Bimetallstreifens 22 besitzt eine Verklinkungskante 24, die fein gestanzt, geschliffen oder poliert ist und an einer entgegen der Betätigungsrichtung des Auslösestößels 17 geneig ten Angriffsfläche 25 anliegt. Die Eintrittsausnehmung ist nach Art einer geraden 90°-Kerbe in dem Magnetanker 15 gebil det, wobei die Neigung der Angriffsfläche bezüglich der stirn seitigen Endfläche 26 des Magnetankers etwa 30° beträgt. Der Anstellwinkel zwischen dem Bimetallstreifen 22 im Bereich der Verklinkungskante 24 und der Angriffsfläche 25 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 65°, ändert sich jedoch bei thermisch oder mechanisch bedingter Rückverformung des Bimetallstreifens 22. As is particularly well known in connection with FIGS. 1 and 5, the overcurrent release 10, as a further thermally appealing holding device, has a bimetallic strip 22 , one end of which is fastened to the inside of the cylindrical section over a large area in the area of the core and the sen other end in the cold state to engage in a recess 23 on the armature 15 is bent. The front end of the bimetallic strip 22 has a latching edge 24 , which is finely punched, ground or polished and bears against an attack surface 25 inclined against the actuating direction of the trigger plunger 17 . The entry recess is formed in the manner of a straight 90 ° notch in the magnet armature 15 , the inclination of the engagement surface with respect to the end face 26 of the magnet armature being approximately 30 °. The angle of attack between the bimetallic strip 22 in the area of the latching edge 24 and the contact surface 25 is approximately 65 ° in the illustrated embodiment, but changes when the bimetallic strip 22 is thermally or mechanically deformed .

In Fig. 1 ist der Überstromauslöser 10 im "kalten" Zustand gezeigt, also etwa in einem Temperaturbereich zwischen 30 und 70°C, wobei die Stromspule 13 etwa mit dem 15-fachen des Nenn stroms beaufschlagt wird. Da die magnetische Anzugskraft eine Funktion des Stroms ist, ergibt sich aus einer Kräftezerlegung im Bereich der Verklinkungskante 24 des Bimetallstreifens 22 für diesen Fall, daß die auf den Magnetanker 15 wirkende Ma gnetkraft nicht ausreicht, um den Bimetallstreifen 22 zu ver biegen und gegen die Kraft der Fesselungsfeder 18 innerhalb von 0,1 s das Schaltgerät auszulösen, wodurch die Haltebedin gungen erfüllt werden. Falls jedoch im Kurzschlußfall ein Strom von beispielsweise mehr als dem 20-fachen des Nennstroms fließt, reicht die Magnetkraft aus, die Verriegelungskraft des Bimetallstreifens 22 zu überwinden, wodurch das Schaltgerät innerhalb von 0,1 s auslöst. Dieser Zustand ist in Fig. 2 ge zeigt, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Bimetall-Schnapp scheibenanordnung 20 am Auslösevorgang nicht beteiligt ist, da sie sich in dieser kurzen Zeit nicht ausbiegen kann.In Fig. 1, the overcurrent release 10 is shown in the "cold" state, that is approximately in a temperature range between 30 and 70 ° C, wherein the current coil 13 is applied with about 15 times the nominal current. Since the magnetic attraction force is a function of the current, a force decomposition in the area of the latching edge 24 of the bimetallic strip 22 results in this case that the magnetic force acting on the magnet armature 15 is not sufficient to bend the bimetallic strip 22 and against the force the claw spring 18 to trigger the switching device within 0.1 s, whereby the Halting conditions are met. However, if a current of more than 20 times the nominal current flows in the event of a short circuit, the magnetic force is sufficient to overcome the locking force of the bimetallic strip 22 , as a result of which the switching device trips within 0.1 s. This state is shown in Fig. 2 ge, it should be noted that the bimetallic snap disk assembly 20 is not involved in the triggering process, since it can not bend in this short time.

Wie im Zusammenhang mit der Fig. 5 zu entnehmen ist, ist der Bimetallstreifen 22 an seinen beiden Enden abgerundet. Er ist im Bereich des Kerns 17 in einer Ausnehmung 27 befestigt, die sich V-förmig entgegen der Auslöserichtung des Auslösestößels 17 erweitert. Weiterhin besitzt der Magnetanker 15, wie bei spielsweise in Fig. 1 dargestellt, außerhalb seiner Eingriffs ausnehmung 23 eine Eintrittsausnehmung 28 für den Bimetall streifen 22, die gleichzeitig zur verdrehsicheren Führung des Magnetankers 17 dient. Diese Eintrittskonfiguration läßt sich auch gut als Fig. 5 erkennen, wobei die Breite der Eintritts ausnehmung 28 die Breite des Bimetallstreifens 22 so weit übersteigt, daß dieser ungehindert ein- und austreten kann.As can be seen in connection with FIG. 5, the bimetal strip 22 is rounded at both ends. It is fastened in the region of the core 17 in a recess 27 which widens in a V-shape against the triggering direction of the trigger plunger 17 . Furthermore, the magnet armature 15 , as shown for example in Fig. 1, outside of its engagement recess 23, an entry recess 28 for the bimetal strip 22 , which is used at the same time for rotation-proof guidance of the magnet armature 17 . This entry configuration can also be seen well as FIG. 5, the width of the entry recess 28 exceeding the width of the bimetallic strip 22 to such an extent that it can enter and exit freely.

In Fig. 3 ist der Überstromauslöser gemäß Fig. 1 bei einer Temperatur von 130°C dargestellt. Erkennbar ist, daß hier der Bimetallstreifen 22 aufgrund der hohen Temperatur seine ge streckte Stellung ohne Verriegelung eingenommen hat, wobei die Auslösefunktion durch die Bimetall-Schnappscheibenanordnung 20 vollzogen wurde, da bei dem hier anliegenden, etwa 1,45-fachen Nennstrom die auf den Magnetanker 15 reichende Magnetkraft nicht ausreicht, die Kraft der Fesselungsfeder 18 zu überwin den und das Schaltgerät magnetisch auszulösen.In Fig. 3, the overcurrent release according to Fig. 1, at a temperature of 130 ° C. It can be seen that here the bimetallic strip 22 has assumed its extended position without locking due to the high temperature, the triggering function having been carried out by the bimetallic snap disk arrangement 20 , since the approximately 1.45 times the nominal current applied to the magnet armature 15 sufficient magnetic force is not sufficient to overcome the force of the restraining spring 18 and to trigger the switching device magnetically.

Fig. 4 zeigt den Zustand des Ausführungsbeispieles eines er findungsgemäßen Überstromauslösers 10 bei einer Temperatur von etwa 100°C und bei einer Beaufschlagung mit etwa dem 7-fachen des Nennstroms. Dabei wird durch den guten Wärmeübergang von der Spule 13 über den gut wärmeleitenden Abschnitt 12 des Tragkörpers 11 zu dem Verriegelungs-Bimetallstreifen 22 der Magnetanker 15 innerhalb weniger Sekunden nach Erreichen die ser Temperatur freigegeben. Bei diesem Strom reicht dann die auf den Magnetanker 15 wirkende Kraft aus, um entgegen der Fesselungsfeder 18 das nicht dargestellte Schaltgerät auszulö sen bzw. zu entklinken. An diesem Auslöservorgang ist die Bi metall-Schnappscheibenanordnung 20 nicht beteiligt, da sie in der kurzen Zeit der Erhitzung aufgrund des 7-fachen des Nenn stroms nicht reagiert. Fig. 4 shows the state of the embodiment of an inventive overcurrent release 10 at a temperature of about 100 ° C and when it is subjected to about 7 times the nominal current. The good heat transfer from the coil 13 via the highly heat-conducting section 12 of the support body 11 to the locking bimetallic strip 22 of the magnet armature 15 is released within a few seconds after reaching this temperature. At this current then the force acting on the armature 15 is sufficient to sen auszulö the switching device, not shown, against the restraining spring 18 and to unlatching. The bimetallic snap disk arrangement 20 is not involved in this triggering operation since it does not react in the short time of heating due to the 7 times the nominal current.

In Fig. 6 ist graphisch eine Auslösekennlinie eines erfin dungsgemäß ausgebildeten Überstromauslösers dargestellt, wobei auf der Abszisse der Nennstrom in Ampere und auf der Ordinate die Zeit in Sekunden bzw. Minuten angegeben ist. Oberhalb der Auslösekennlinie ist eine Kennlinie eines Beispiels für die zusätzliche Belastung der elektrischen Leitung dargestellt. Erkennbar ist, daß durch Einsatz des erfindungsgemäßen Über stromauslösers bei einem elektrischen Schutzschaltgerät eine Verzögerung der Auslösung in einem Bereich von 7 bis nahe 30 Ampere erreicht werden kann.In Fig. 6, a tripping characteristic of an overcurrent release designed in accordance with the invention is shown graphically, the nominal current in amperes being indicated on the abscissa and the time in seconds or minutes being indicated on the ordinate. A characteristic curve of an example of the additional load on the electrical line is shown above the tripping characteristic. It can be seen that by using the overcurrent release according to the invention in an electrical protective switching device, a delay in tripping can be achieved in a range from 7 to close to 30 amps.

Claims

1. Überstromauslöser (10) mit elektromagnetischer und/oder thermoelektrischer Auslösung für elektrische Schutz schaltgeräte, insbesondere Leitungsschutzschalter, zum Leitungsschutz vor Überstrom und Kurzschluß in selektiv gestaffelten Stromkreisen, bestehend aus
einem Tragkörper (11, 12) für die Aufnahme einer Spule (13) zur Überstromerregung eines magnetischen Kreises, der von einem tragkörperfesten Kern (14) und einem zu diesem gegen die Wirkung einer Druckfeder (18) mit Magnetkraft bewegbaren Magnetanker (15) gebildet ist, welcher für den Angriff an einen in dem Kern (14) geführten Auslösestößel (17) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur thermischen Auslösung eine Bimetall- Schnappscheibenanordnung (20) an dem Auslösestößel (17) angreift, und daß in dem Tragkörper (11, 22) eine weitere thermisch ansprechende Halteeinrichtung (22-24) vorgesehen ist, durch die der Magnetanker (15) erst bei einem 10- bis 20-fachen Nennstrom oder einer Temperatur von etwa 100°C zur Auslösung freigebbar ist.1. Overcurrent release ( 10 ) with electromagnetic and / or thermoelectric triggering for electrical protection switching devices, in particular circuit breakers, for line protection against overcurrent and short circuit in selectively staggered circuits, consisting of
a supporting body ( 11 , 12 ) for receiving a coil ( 13 ) for overcurrent excitation of a magnetic circuit, which is formed by a core ( 14 ) fixed to the supporting body and a magnetic armature ( 15 ) movable with magnetic force against the action of a compression spring ( 18 ) which is provided for attacking a trigger plunger ( 17 ) guided in the core ( 14 ),
characterized in that a bimetallic snap disk arrangement ( 20 ) acts on the trigger plunger ( 17 ) for thermal triggering, and in that a further thermally responsive holding device ( 22-24 ) is provided in the support body ( 11 , 22 ), through which the magnet armature ( 15 ) can only be released at a 10 to 20 times the nominal current or a temperature of approximately 100 ° C for tripping.

2. Überstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung eine weitere Bimetallanordnung (22) aufweist, die an dem Magnetanker (15) angreift.2. Overcurrent release according to claim 1, characterized in that the holding device has a further bimetallic arrangement ( 22 ) which acts on the magnet armature ( 15 ).

3. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Bimetallanordnung wenigstens einen Bime tallstreifen (22) aufweist, der durch thermische Beauf schlagung aus einem gebogenen in einen gestreckten Zustand übergeht.3. Overcurrent release according to claim 2, characterized in that the further bimetallic arrangement has at least one bimetal strip ( 22 ) which passes through thermal stressing from a bent to an extended state.

4. Überstromauslöser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (22) an dem Tragkörper (11, 22) großflächig, vorzugsweise im Bereich des Kerns (14), be festigt ist.4. Overcurrent release according to claim 3, characterized in that the bimetallic strip ( 22 ) on the support body ( 11 , 22 ) over a large area, preferably in the region of the core ( 14 ), be fastened.

5. Überstromauslöser nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (22) an seinem abgebogenen Ende eine Verklinkungskante (24) für den direkten Angriff an den Magnetanker (15) aufweist.5. Overcurrent release according to claim 3 or 4, characterized in that the bimetallic strip ( 22 ) has at its bent end a latching edge ( 24 ) for direct attack on the armature ( 15 ).

6. Überstromauslöser nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Magnetanker (15) eine geneigte Angriffsfläche (25) für das abgebogene Ende des Bimetallstreifens (22) eingeformt ist.6. Overcurrent release according to one of claims 3 to 5, characterized in that an inclined engagement surface ( 25 ) for the bent end of the bimetallic strip ( 22 ) is formed on the magnet armature ( 15 ).

7. Überstromauslöser nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (15) eine eingeformte Bimetallstrei fen-Eintrittsausnehmung (28) zur verdrehsicheren Führung aufweist.7. Overcurrent release according to one of claims 3 to 6, characterized in that the magnet armature ( 15 ) has a molded Bimetallstrei fen-entry recess ( 28 ) for rotation-proof guidance.

8. Überstromauslöser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche (25) in Form einer eingeformten Rampe (23) ausgebildet ist.8. Overcurrent release according to claim 6 or 7, characterized in that the engagement surface ( 25 ) is designed in the form of a molded ramp ( 23 ).

9. Überstromauslöser nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen einen hohen spezifischen Ausbie gungskoeffizienten aufweist, der vorzugsweise im Bereich von 21 × 10^-6 K^-1 nach DIN 1715 liegt.9. Overcurrent release according to one of claims 3 to 8, characterized in that the bimetal strip has a high specific coefficient of expansion, which is preferably in the range of 21 × 10 ^-6 K ^-1 according to DIN 1715.

10. Überstromauslöser nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Auslösebedingungen durch Dimensionie rung des Bimetallstreifens (22) selbst sowie des Anstell winkels zwischen Verklinkungskante (24) und geneigter An griffsfläche (25) einstellbar sind.10. Overcurrent release according to one of claims 5 to 9, characterized in that the holding and tripping conditions by dimensioning tion of the bimetallic strip ( 22 ) itself and the angle of attack between the latching edge ( 24 ) and inclined gripping surface ( 25 ) are adjustable.