EP2171736A1 - Electrical protective device - Google Patents

Electrical protective device

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Publication number
EP2171736A1
EP2171736A1 EP08785879A EP08785879A EP2171736A1 EP 2171736 A1 EP2171736 A1 EP 2171736A1 EP 08785879 A EP08785879 A EP 08785879A EP 08785879 A EP08785879 A EP 08785879A EP 2171736 A1 EP2171736 A1 EP 2171736A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact piece
rotation
axis
substrate body
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08785879A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Ritzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2171736A1 publication Critical patent/EP2171736A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/22—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with rigid pivoted member carrying the moving contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/0253—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch two co-operating contacts actuated independently
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/18—Means for extinguishing or suppressing arc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/32—Insulating body insertable between contacts

Definitions

  • the present invention relates to an electrical protective device having a first contact piece and a second contact piece, each having at least one contact surface, wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece for flow of a current are in operative contact and disconnected from the current flow are separable, wherein the first contact piece is movably arranged in the electrical protective device and the second contact piece is mounted rotatably about an axis of rotation in the electrical protective device.
  • overcurrent protection devices serve, among other things, for safe disconnection in the event of a short circuit and thus protect consumers and systems.
  • electrical or mechanical overcurrent protection devices are suitable for the operational, manual switching of consumers as well as for the safe disconnection of a system from the power network during maintenance work or changes to the system.
  • Electrical protective devices or overcurrent protection devices in particular
  • Circuit breakers are often operated electromagnetically,
  • Such electrical protective device are high-quality electrical switching devices with integrated protection for motors, lines, transformers and generators. Their use is usually found in places with low switching frequency.
  • Such electrical protection device or such overcurrent protection devices in particular Circuit breaker or circuit breaker, are suitable in addition to the short-circuit protection for the overload protection.
  • an electrical protection device or an overcurrent protection device switches off an electrical system safely.
  • these provide a protection against overload.
  • Every conductor through which electricity flows heats up more or less. The heating depends on the ratio of the current intensity to the conductor cross-section, the so-called current density.
  • the current density must not be too large, as otherwise overheating may spatter the conductor insulation and possibly trigger a fire.
  • circuit breakers or circuit breakers are used as electrical protective devices or as overcurrent protective devices.
  • Short-circuit protection is provided by an electromagnetic release that acts almost instantaneously. In the event of a short circuit, the electromagnetic release releases a switching mechanism of the circuit breaker without delay. A switching armature disconnects the contactor, i. the movable contact piece before the short-circuit current can reach its maximum value.
  • a circuit breaker can automatically shut off the circuit not only in the event of overload but also in the event of a short circuit.
  • Known electrical protective devices or overcurrent protective devices ie circuit breakers or tion switch, have a contact slide and a first movable contact piece, ie a movable contact piece on.
  • the first movable contact piece has at least one electrical contact, ie a contact surface.
  • electrical protective devices or overcurrent protection devices have at least one further, partly also movable, contact piece to a power line.
  • the at least one electrical contact of the first movable contact piece contacts the at least one further contact piece of the electrical protective devices or the overcurrent protection device.
  • the at least one electrical contact, ie the contact surface, of the first movable contact piece is released from the at least one further contact piece, so that the current flow is interrupted.
  • Such known electrical protective devices have a first movable contact piece and a second movable contact piece, wherein the contact pieces each have at least one contact surface and wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece are in operative contact for flow of a current and are disconnected from each other for switching off the current flow ,
  • both movable contact pieces are separated from each other either by spring force and / or by the movement of an armature. Both contact pieces can be moved away from each other.
  • German Patent DE 35 39 976 C2 discloses a circuit breaker having a first contact piece and a second contact piece. Both contact pieces have at least one contact surface, wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece are in operative contact with the flow of a current and the shutdown of the Current flow are separable from each other. Furthermore, it is known that the first contact piece is movably arranged in the electrical protective device and that also the second contact piece is movably arranged in the electrical protective device.
  • German Auslegeschrift 1 763 007 also discloses such an electrical safety device.
  • two movable contact systems are shown.
  • One of the movable contact systems has a contact piece and a flexible conductor.
  • the further contact system also has a contact piece and a movable winding, which carries the contact piece on.
  • an arc occurs in the event of a short-circuit shutdown at the contact opening between the separating contact pieces.
  • This arc first moves away from the contact surfaces and runs in the known electrical protective devices along a running rail in a so-called quenching chamber. This means that when the contact point between the contacts is disconnected, an arc occurs. However, the circuit is not disconnected until the arc is extinguished. To prevent the arc from damaging the circuit breaker or circuit breaker due to its high temperature and to ensure that the overcurrent is interrupted, it must the arc extinguished within a very short time.
  • Known electrical protective devices such as circuit breaker or circuit breaker, have for this purpose a quenching chamber, which consists of several metal sheets. The metal sheets are usually arranged in parallel and have uniform air gaps.
  • a disadvantage of the aforementioned electrical protection devices is that they often can not extinguish the resulting arc fast enough.
  • the respective contact pieces are arranged on relatively large-sized carriers, wherein the contact pieces are provided at one end of the carrier and a rotation axis at the other end of the respective carrier. When disconnecting the contact pieces pivot the carrier, which requires a lot of space. Due to the relatively large-sized carrier, the electrical protection device has relatively large dimensions. These relatively large-sized carrier-contact piece units are also expensive and therefore expensive.
  • the present invention has for its object to provide an electrical protective device, in particular an overcurrent protection device, such as a circuit breaker or a circuit breaker, which ensures a particularly fast, simple and cost-effective extinction of the arc resulting when switching off. Furthermore, the dimensions of the electrical protective device should be kept as small as possible.
  • an electrical protective device having a first contact piece and a second contact piece, each having at least one contact surface, wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece are in operative contact for flow of a current and are disconnected from each other for switching off the current flow
  • the first contact piece is movably disposed in the electrical protection device and the second contact piece is rotatably mounted about an axis of rotation in the electrical protection device, wherein the second contact piece is arranged on a substrate body and wherein at least a part of the axis of rotation by the orthogonal projection of Contact surface between the second contact piece and the substrate body extends in the direction of the substrate body, dissolved.
  • Both contacts of the electrical protection device are movably arranged in the electrical protection device. Due to the special arrangement of the axis of rotation to the second contact piece or the substrate body, the second contact piece can be very quickly turned away from the first contact piece. That is, the two contact pieces are not easily pivoted apart, but the second contact piece is rotated so that the substrate body, on which the second contact piece is arranged, is rotated between the first and the second contact piece. As a result of the rapid rotation of the substrate body and thus of the second contact piece about the axis of rotation, an electrode is quickly removed from the arc, so that it can quickly go out.
  • the second contact piece can be quickly separated from the first contact piece.
  • the arc is drawn out quickly.
  • the at least one part of the axis of rotation extends in the immediate vicinity of the substrate body by the orthogonal projection of the contact surface.
  • the contact area is the area where the second contact piece contacts the substrate body.
  • the axis of rotation is arranged on the side facing away from the second contact piece of the substrate body.
  • the second contact piece is rotatably mounted about the axis of rotation in the electrical protection device.
  • the substrate body on which the second contact piece is arranged be directly or indirectly connected to the axis of rotation. It is thus conceivable that the substrate body is fixed on the axis of rotation by means of fastening rods.
  • both contacts are arranged to be movable, an even faster extension of the arc is enforced.
  • the two contact pieces move in opposite directions.
  • the arc voltage advantageously increases rapidly.
  • An electrical protective device is preferred in which the axis of rotation runs parallel to the contact surface.
  • the substrate body and thus the second contact piece are rotated uniformly about the axis of rotation.
  • the substrate body and the second contact piece are rotated faster about the axis of rotation, the closer the axis of rotation is arranged on the substrate body. Therefore, an electrical protective device in which at least part of the axis of rotation extends through the substrate body is particularly preferred.
  • This arrangement of the axis of rotation and the substrate body to each other represents a particularly preferred embodiment of the electrical protection device.
  • the axis of rotation is advantageously parallel to the contact surface through the substrate body.
  • the removal of the contact surface of the second contact piece to the axis of rotation is characterized very low, whereby the rotation of the second contact piece, after the occurrence of a short circuit and a separation of the contact surfaces of the two contact pieces from each other, is very fast.
  • the arc voltage of the resulting arc can rise rapidly, so that it comes to an early tearing of the arc.
  • the arc is made to have a contact surface, that is, by turning away the second contact piece. an electrode, quickly removed.
  • the arc is quickly extended by turning away the contact surface, so that the arc voltage increases significantly.
  • the higher arc voltage leads to a lower short-circuit current increase, so that the loads for lines and systems are significantly reduced.
  • the second contact piece is electrically connected to the electrical protective device. In doing so, advantageous prove the axis of rotation itself be designed as an electrical conductor. This saves additional wiring to the second contact piece.
  • the axis of rotation can be movable within the electrical
  • the axis of rotation can, for example, be mounted pivotably and / or displaceably within the electrical protection device.
  • the second contact piece can be removed even faster from the first contact piece and, correspondingly, the arc voltage of the arc can be increased.
  • an electrical protective device wherein the axis of rotation is fixedly formed in the electrical protection device. This saves costs, since a fixed mounting of the axis of rotation is easier to realize than a movable arrangement.
  • the rotation of the second contact piece can be better controlled about a fixed axis of rotation, since the rotation is two-dimensional and not three-dimensional.
  • a further preferred electrical protective device provides that the axis of rotation intersects the longitudinal axis of the three-dimensional body formed by the orthogonal projection of the contact surface.
  • the orthogonal projection of the contact surface in the direction of the substrate body creates an endless three-dimensional body.
  • the longitudinal axis of this body is perpendicular to the contact surface and ideally also to the substrate body.
  • the axis of rotation intersects the longitudinal axis of the projected imaginary body, the axis of rotation is centered or approximately centered with respect to the interface. That is, the axis of rotation extends centrally or approximately centrally to the area covered by the second contact piece on the substrate body.
  • the second contact piece is assigned very close so that the rotation of the second contact piece about the axis of rotation can be done very quickly, resulting in a rapid increase in the arc voltage of the arc.
  • the substrate body of the electrical protection device may have various shapes. It advantageously has the shape of a round or angular disk-shaped body. Particularly preferably, the substrate body has a cuboid shape. The cuboid substrate body preferably has a small thickness. This corresponds largely to a square disk-shaped body.
  • the second contact piece is preferably arranged centrally or slightly off-center on the substrate body.
  • the second contact piece Due to the mounting of the substrate body and thus of the second contact piece about the axis of rotation, the second contact piece can be rotated about an arbitrary angle about the axis of rotation. For example, the second contact piece can be rotated by 180 ° or more about the rotation axis after the contact surfaces are separated from each other.
  • the arc By the rotation of the second contact piece, for example by 180 ° or more, the arc can be forced into a narrow gap or into a labyrinth, which increases the arc voltage by the following effects: extension of the arc, narrowing of the arc, cooling of the arc by stronger Contact with the walls and pressure increase.
  • the risk of flashback of the arc is considerably reduced by the turning away or the wegschwen- ken / moving the contacts.
  • an electrical protective device is preferred in which the axis of rotation is parallel or coaxial with the longitudinal axis of the Substrate body extends and in which the axis of rotation, relative to a section through the substrate body perpendicular to the longitudinal axis, in the middle third of the substrate body extends.
  • the axis of rotation runs coaxially to the longitudinal axis of the substrate body.
  • the weight distribution of the substrate body is the same everywhere with respect to the position to the axis of rotation.
  • the substrate body can therefore be rotated about the axis of rotation without much effort.
  • the second contact piece can be arranged centrally above the axis of rotation. However, it can also be provided that the second contact piece is attached somewhat offset from the axis of rotation on the substrate body.
  • an electrical protective device is preferred in which a stop device for limiting the
  • Rotary movement of the rotatably mounted substrate body is provided, wherein the stop means is arranged on the side facing away from the first contact piece of the substrate body.
  • the stop device is particularly advantageous when the axis of rotation is slightly offset and parallel to
  • the stop device can be arranged on the electrical protective device in such a way that one end of the substrate body does not hit the stop device during the rotation thereof, while the second end of the substrate body abuts against the stop device.
  • the stop device therefore limits the substrate body only after a defined rotation about the axis of rotation, for example of 180 °.
  • the stop device serves on the one hand to limit the rotational movement of the substrate body and on the other to narrow the arc channel and thus to increase the arc voltage again. At least the second contact piece is stopped after the attack on the stopper in its rotary motion.
  • the electrical protective device has two rotatably mounted contact pieces, one of the contact pieces or even both of the contact pieces can have an abutment device.
  • the stop device (s) is / are made of insulating materials, such as plastic or ceramic.
  • the stop means limits the substrate body after a rotation of the substrate body of 150 ° to 350 °, preferably of 180 °, about the axis of rotation.
  • a rotation of at least 150 ° about the axis of rotation a sufficiently high arc tension is exerted on the arc, so that it tears off.
  • the electrical protective device may further provide that the first contact piece is pivotally and / or displaceably mounted in the electrical protective device and / or that the first contact piece is rotatably mounted about a second axis of rotation in the electrical protective device. That is, in addition to the rotation of the second contact piece, the first contact piece can be mounted in parallel and / or displaceably and / or rotatably in the electrical protective device in parallel.
  • the two contact pieces in particular the contact surfaces of the two contact pieces, move away from each other.
  • the first contact piece is preferably movably arranged on the electrical protective device in such a way that it is moved together with the second contact piece in the event of a short-circuit shutdown.
  • the first contact piece can either be resiliently biased or also be moved by the movement of an armature.
  • the first contact piece is thereby from the axis of rotation the second contact piece moves away, so that the second contact piece can rotate freely about its axis of rotation.
  • an electrical protective device in which the first contact piece is mounted rotatably about an axis of rotation in the electrical protective device. That is, both the second contact piece and the first contact piece rotate after touching the armature about their axes of rotation.
  • one of the two contact pieces is additionally displaced from its contact position and / or pivoted, so that the contact pieces do not prevent each other from rotating.
  • the axis of rotation of the first contact piece preferably runs parallel to the axis of rotation of the second contact piece.
  • the first and the second contact piece are arranged on a rotatably mounted substrate body.
  • the substrate body used is in particular an insulating material, for example a material made of plastic or ceramic.
  • the axes of rotation of the contact pieces advantageously extend through the insulating substrate body of the respective contact piece. As a result, the forwarding of the current along the axes of rotation is prevented, unless the axes of rotation are to serve as electrical conductors.
  • the rotations of the substrate body are preferably limited by the stop means. That is, after a certain rotation of a contact piece or a substrate body, this / these proposes to the stop means, so that the arc channel is concentrated.
  • an electrical protective device which serves as an overcurrent protection device or short-circuit protection device, in particular as a circuit breaker or a circuit breaker is formed. It is also conceivable that the electrical protective device is designed as a motor protection switch.
  • the pivot axis of the first contact piece is aligned parallel to the axis of rotation of the second contact piece. In this way, a directed pivoting of the first contact piece is ensured by the second contact piece.
  • the axis of rotation of the first contact piece is aligned parallel to the axis of rotation of the second contact piece. This ensures a directed rotation of the contact pieces to each other. Tilting of the contact pieces is thereby avoided.
  • the axis of rotation of the first contact piece does not correspond to the pivot axis of the first contact piece.
  • FIG. 1 shows a closed contact of the two contact pieces
  • Figure 2 shows the position of the contact pieces directly after triggering the electrical protection device with an arc between the contact surfaces
  • FIG. 3 shows an exploded arc between the contact surface of the first contact piece and the contact surface of the second contact piece;
  • FIG. 4 shows the narrowed arc channel;
  • Figure 5 shows a position of the contacts after the extinction of the arc
  • FIG. 6 shows a closed contact of the two contact pieces with an axis of rotation outside the substrate body.
  • Fig. 1 shows a first contact piece 1 and a second contact piece 11 of an electrical protective device, in particular an overcurrent protection device, such as a circuit breaker or a circuit breaker.
  • an overcurrent protection device such as a circuit breaker or a circuit breaker.
  • the second contact piece 11 has a contact surface 12 and a substrate body 13.
  • the substrate body 13 is formed of an insulating material.
  • the second contact piece 11 is rotatably supported about a rotation axis 14.
  • the axis of rotation 14 is preferably fixed within the electrical protection device, ie, attached to the housing of the electrical protection device.
  • the axis of rotation 14 passes through the substrate body 13 of the second contact piece 11, which is arranged parallel to the contact surface 15 between the substrate body 13 and the second contact piece 11.
  • the contact surface 2 of the first contact piece 1 is in operative contact with the contact surface 12 of the second contact piece 11 for the passage of a current.
  • the first contact piece 1 is pivotably mounted in this embodiment, wherein the axis of rotation of the first contact piece 1 is not shown.
  • a stop device 30 is further for striking the second contact piece 11.
  • the stop device 30 is made of an insulating material, in particular of plastic or ceramic.
  • the axis of rotation 14 passes through the orthogonal projection of the contact surface 15 in the direction of the substrate body 13.
  • the rotation of the substrate body 13 and thus the second contact piece 11 is very fast, since the distance between the second contact piece 11 and the axis of rotation 14 is very small.
  • This advantageously has the consequence that quickly a high arc voltage of the arc 20 can be established. This in turn leads to a rapid extinction of the arc 20.
  • the position of the contact pieces 1, 11 is shown directly after triggering the electrical protection device.
  • an arc 20 is formed between the two contact surfaces 2 and 12 of the first contact piece 1 and the second contact piece 11, an arc 20 is formed.
  • the second contact piece 11 is rotated by an anchor, not shown, or by spring force from its conductive position, as shown in Fig. 1, rotated.
  • the first contact piece 1 is pivoted parallel to the rotation of the second contact piece 11 by the armature or by spring force from its conductive position shown in Fig. 1.
  • the two contact surfaces 2, 12 of the contact pieces 1, 11 are removed from each other.
  • the contact between the first and the second contact piece 1, 11 is opened, whereupon the arc 20 forms.
  • the resulting arc 20 is pulled in the length.
  • the second contact piece 11 has completed a rotation of approximately 100 ° about its axis of rotation 14, while the first contact piece 1 has been pivoted about 5-15 ° from its initial position, as shown in Fig. 1.
  • pivoting the first contact piece 1 is guaranteed makes that the second contact piece 11 can rotate freely and is not limited by impact on the first contact piece 1 in its rotational movement. If the first contact piece 1 were not pivoted in this embodiment, the substrate body 13 of the second contact piece 11 would strike against the first contact piece 1, in particular against the pivot arm 3 of the first contact piece 1, so that further rotation of the second contact piece 11 may be prevented would become.
  • first contact piece 1 it is also conceivable for the first contact piece 1 to be pivoted out of its contact position by the stop of the second contact piece 11 or of the substrate body 13 of the second contact piece 11.
  • the second contact piece 1 would then be the trigger for the pivoting and / or displacement of the first contact piece 1.
  • the arc 20 is pulled by the rotation of the second contact piece 11 and the pivoting of the first contact piece 1 quickly in length. As a result, a higher arc voltage is generated.
  • Fig. 4 shows the narrow arc channel formed by the stopper 30 and the twisted substrate body 13, which causes a significant increase in the arc voltage.
  • the stop device 30 is advantageously arranged in such an electrical protective device that in this embodiment of the electrical protection device after rotation of the second contact piece 11 by 180 °, the second contact piece 11 and the substrate body 13 of the second contact piece 11 to the stopper 30 bounces and so The arc is forced into a narrow channel, so that the arc voltage increases very much.
  • other positions of the stop device 30 within the electrical protective device are also possible, so that the second contact piece 11 or the substrate body 13 of the second contact piece 11 is already turned on a rotation of a few. eng abuts against the stop device 30 as 180 °.
  • the stop device 30 may be arranged within the electrical protection device such that the second contact piece 11 or the substrate body 13 of the second contact piece 11 is rotated more than 180 °, for example by 270 °.
  • Fig. 6 shows a closed contact of the two contact pieces 1, 11, as shown in Fig. 1, wherein the axis of rotation 14 is outside the substrate body 13 here.
  • the axis of rotation 14 also runs here in the orthogonal projection of the contact surface 15 between the substrate body 13 and the second contact piece 11.
  • the longitudinal axis 16 of the substrate body 13 is represented by the "X.”
  • the axis of rotation 14 is parallel to the longitudinal axis 16 of the substrate body 13th
  • the axis of rotation 14 is not centrally through the substrate body 13, but slightly below.
  • the substrate body 13 is divided into two legs with respect to the axis of rotation 14.
  • the lower leg is shorter than the upper leg.
  • the end of the lower leg does not strike the stop device 30, but only the end of the longer upper leg. Referring to FIGS. 1 to 5, the end of the longer upper leg, referred to FIG. 1, of the substrate body 13 after a rotation of the substrate body 13 of 180 ° about the axis of rotation 14 at the stop means 30 at.
  • the core of the invention is the immediate arrangement of the axis of rotation in the orthogonal projection of the contact surface 15 in the direction of the substrate body, wherein the rotation axis 14 is arranged close to the second contact piece 11.
  • This allows a particularly fast turning away of the contact surface 12 of the second contact piece 11 from the contact surface 2 of the first contact piece 1.
  • the fast rotation of the second contact piece 11 and the special shape of the substrate body 13 results in the arc voltage of the contact surfaces 2 being separated. 12 resulting arc 20 increases rapidly, which in turn leads to a rapid extinction of the arc 20.
  • Such an electrical protective device can be made relatively small and inexpensive to manufacture, since due to the special arrangement of the axis of rotation 14 to the second contact piece 11, in particular the vicinity of the axis of rotation 14 to the second contact piece 11, no large components, such as a pivot lever, are required and therefore no long distances have to be covered.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

The present invention relates to an electrical protective device having a first contact piece (1) and a second contact piece (11) which each have at least one contact surface (2, 12), wherein the contact surfaces (2, 12) of the first contact piece (1) and of the second contact piece (11) are operatively connected in order to pass a current through them, and can be disconnected from one another in order to switch off the current flow, wherein the first contact piece (1) is arranged such that it can move in the electrical protective device, and the second contact piece (11) is mounted in the electrical protective device such that it can rotate about a rotation axis (14), in which protective device the second contact piece (11) is arranged on a substrate body (13), and in that at least one part of the rotation axis (14) runs through the orthogonal projection of the touching surface (15) between the second contact piece (11) and the substrate body (13), in the direction of the substrate body (13).

Description

Beschreibungdescription
Elektrische SchutzeinrichtungElectrical protection device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schutzeinrichtung mit einem ersten Kontaktstück und einem zweiten Kontaktstück, die jeweils wenigstens eine Kontaktfläche aufweisen, wobei die Kontaktflächen des ersten Kontaktstückes und des zweiten Kontaktstückes zum Durchfluss eines Stromes in Wirkkontakt stehen und zur Abschaltung des Stromflusses voneinander trennbar sind, wobei das erste Kontaktstück beweglich in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist und das zweite Kontaktstück um eine Drehachse drehbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert ist.The present invention relates to an electrical protective device having a first contact piece and a second contact piece, each having at least one contact surface, wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece for flow of a current are in operative contact and disconnected from the current flow are separable, wherein the first contact piece is movably arranged in the electrical protective device and the second contact piece is mounted rotatably about an axis of rotation in the electrical protective device.
Elektrische Schutzeinrichtung, insbesondere Überstromschutz- einrichtungen, wie Leistungsschalter, dienen unter anderem dem sicheren Abschalten bei einem Kurzschluss und schützen dadurch Verbraucher und Anlagen. Ferner eignen sich elektrische oder mechanische Überstromschutzeinrichtungen für das betriebsmäßige, manuelle Schalten von Verbrauchern sowie zur sicheren Trennung einer Anlage vom Stromnetz bei Wartungsarbeiten oder Änderungen an der Anlage. Elektrische Schutzein- richtungen bzw. Überstromschutzeinrichtungen, insbesondereElectrical protection devices, in particular overcurrent protection devices, such as circuit breakers, serve, among other things, for safe disconnection in the event of a short circuit and thus protect consumers and systems. Furthermore, electrical or mechanical overcurrent protection devices are suitable for the operational, manual switching of consumers as well as for the safe disconnection of a system from the power network during maintenance work or changes to the system. Electrical protective devices or overcurrent protection devices, in particular
Leistungsschalter, werden häufig elektromagnetisch betrieben,Circuit breakers are often operated electromagnetically,
D.h., derartige elektrische Schutzeinrichtung sind technisch hochwertige elektrische Schaltgeräte mit integriertem Schutz für Motoren, Leitungen, Transformatoren und Generatoren. Ihren Einsatz finden sie in der Regel an Stellen mit geringer Schalthäufigkeit. Derartige elektrische Schutzeinrichtung bzw. derartige Überstromschutzeinrichtungen, insbesondere Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter, sind neben dem Kurzschlussschutz auch für den Überlastschutz geeignet.That is, such electrical protective device are high-quality electrical switching devices with integrated protection for motors, lines, transformers and generators. Their use is usually found in places with low switching frequency. Such electrical protection device or such overcurrent protection devices, in particular Circuit breaker or circuit breaker, are suitable in addition to the short-circuit protection for the overload protection.
Im Fall eines Kurzschlusses schaltet eine elektrische Schutz- einrichtung bzw. eine Überstromschutzeinrichtung eine elektrische Anlage sicher ab. Somit bieten diese einen Sicherungsschutz vor Überlastung. Jeder Leiter, durch den Strom fließt, erwärmt sich mehr oder weniger stark. Die Erwärmung hängt dabei vom Verhältnis der Stromstärke zum Leiterquerschnitt, der so genannten Stromdichte, ab. Die Stromdichte darf nicht zu groß werden, da sonst durch zu hohe Erwärmung die Leiterisolation verschmoren und möglicherweise ein Brand ausgelöst werden kann. Um elektrische Anlagen gegen diese schädigenden Auswirkungen zu schützen, werden insbesondere Leistungsschal- ter oder Leitungsschutzschalter als elektrische Schutzeinrichtung bzw. als Überstromschutzeinrichtungen verwendet.In the case of a short circuit, an electrical protection device or an overcurrent protection device switches off an electrical system safely. Thus, these provide a protection against overload. Every conductor through which electricity flows heats up more or less. The heating depends on the ratio of the current intensity to the conductor cross-section, the so-called current density. The current density must not be too large, as otherwise overheating may spatter the conductor insulation and possibly trigger a fire. In order to protect electrical systems against these damaging effects, in particular circuit breakers or circuit breakers are used as electrical protective devices or as overcurrent protective devices.
Strombegrenzende Leitungsschutzschalter und Leistungsschalter weisen zwei voneinander getrennt wirkende Auslösemechanismen für den Überlast- und Kurzschlussschutz auf. Beide Auslöser sind in Reihe geschaltet. Den Schutz beim Kurzschluss übernimmt ein zeitlich nahezu unverzögert wirkender elektromagnetischer Auslöser. Bei einem Kurzschluss entklinkt der elektromagnetische Auslöser ein Schaltschloss des Leistungsschal- ters unverzögert. Ein Schaltanker trennt das Schaltstück, d.h. das bewegliche Kontaktstück, ehe der Kurzschlussstrom seinen Höchstwert erreichen kann.Current-limiting circuit breakers and circuit breakers have two separate triggering mechanisms for overload and short-circuit protection. Both triggers are connected in series. Short-circuit protection is provided by an electromagnetic release that acts almost instantaneously. In the event of a short circuit, the electromagnetic release releases a switching mechanism of the circuit breaker without delay. A switching armature disconnects the contactor, i. the movable contact piece before the short-circuit current can reach its maximum value.
Wie ein Leistungsschalter oder eine Sicherung kann ein Lei- tungsschutzschalter den Stromkreis nicht nur bei Überlast, sondern auch bei einem Kurzschluss selbsttätig abschalten.Like a circuit breaker or fuse, a circuit breaker can automatically shut off the circuit not only in the event of overload but also in the event of a short circuit.
Bekannte elektrische Schutzeinrichtungen bzw. Überstromschutzeinrichtungen, d.h. Leitungsschutzschalter bzw. Leis- tungsschalter, weisen einen Kontaktschieber und ein erstes bewegliches Schaltstück, d.h. ein bewegliches Kontaktstück, auf. Das erste bewegliche Kontaktstück weist wenigstens einen elektrischen Kontakt, d.h. eine Kontaktfläche, auf. Ferner weisen derartige elektrische Schutzeinrichtungen bzw. Über- stromschutzeinrichtungen wenigstens ein weiteres, zum Teil auch bewegliches, Kontaktstück zu einer Stromleitung auf. In einem eingeschalteten Zustand kontaktiert der wenigstens eine elektrische Kontakt des ersten beweglichen Kontaktstückes das wenigstens eine weitere Kontaktstück der elektrische Schutzeinrichtungen bzw. der Überstromschutzeinrichtung. Im Kurzschlussfall wird der wenigstens eine elektrische Kontakt, d.h. die Kontaktfläche, des ersten beweglichen Kontaktstückes von dem wenigstens einem weiteren Kontaktstück gelöst, so dass der Stromfluss unterbrochen wird.Known electrical protective devices or overcurrent protective devices, ie circuit breakers or tion switch, have a contact slide and a first movable contact piece, ie a movable contact piece on. The first movable contact piece has at least one electrical contact, ie a contact surface. Furthermore, such electrical protective devices or overcurrent protection devices have at least one further, partly also movable, contact piece to a power line. In an on state, the at least one electrical contact of the first movable contact piece contacts the at least one further contact piece of the electrical protective devices or the overcurrent protection device. In the case of a short circuit, the at least one electrical contact, ie the contact surface, of the first movable contact piece is released from the at least one further contact piece, so that the current flow is interrupted.
Derartige bekannte elektrische Schutzeinrichtungen weisen ein erstes bewegliches Kontaktstück und ein zweites bewegliches Kontaktstück auf, wobei die Kontaktstücke jeweils wenigstens eine Kontaktfläche aufweisen und wobei die Kontaktflächen des ersten Kontaktstückes und des zweiten Kontaktstückes zum Durchfluss eines Stromes in Wirkkontakt stehen und zur Abschaltung des Stromflusses voneinander trennbar sind. Bei einer Kurzschlussabschaltung werden beide beweglichen Kon- taktstücke entweder durch Federkraft und/oder durch die Bewegung eines Ankers voneinander getrennt. Dabei können beide Kontaktstücke voneinander wegbewegt werden.Such known electrical protective devices have a first movable contact piece and a second movable contact piece, wherein the contact pieces each have at least one contact surface and wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece are in operative contact for flow of a current and are disconnected from each other for switching off the current flow , In the case of a short-circuit cut-off, both movable contact pieces are separated from each other either by spring force and / or by the movement of an armature. Both contact pieces can be moved away from each other.
Aus der deutschen Patentschrift DE 35 39 976 C2 ist ein Leis- tungsschalter mit einem ersten Kontaktstück und einem zweiten Kontaktstück bekannt. Beide Kontaktstücke weisen wenigstens eine Kontaktfläche auf, wobei die Kontaktflächen des ersten Kontaktstückes und des zweiten Kontaktstückes zum Durchfluss eines Stromes in Wirkkontakt stehen und zur Abschaltung des Stromflusses voneinander trennbar sind. Ferner ist bekannt, dass das erste Kontaktstück beweglich in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist und dass auch das zweite Kontaktstück beweglich in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist.German Patent DE 35 39 976 C2 discloses a circuit breaker having a first contact piece and a second contact piece. Both contact pieces have at least one contact surface, wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece are in operative contact with the flow of a current and the shutdown of the Current flow are separable from each other. Furthermore, it is known that the first contact piece is movably arranged in the electrical protective device and that also the second contact piece is movably arranged in the electrical protective device.
Die deutsche Auslegeschrift 1 763 007 offenbart ebenfalls eine derartige elektrische Schutzeinrichtung. So sind in der dortigen Fig. 1 zwei bewegliche Kontaktsysteme dargestellt. Eines der beweglichen Kontaktsysteme weist ein Schaltstück und einen flexiblen Leiter auf. Das weitere Kontaktsystem weist ebenfalls ein Schaltstück sowie eine bewegliche Windung, die das Schaltstück trägt, auf.German Auslegeschrift 1 763 007 also discloses such an electrical safety device. Thus, in the local Fig. 1, two movable contact systems are shown. One of the movable contact systems has a contact piece and a flexible conductor. The further contact system also has a contact piece and a movable winding, which carries the contact piece on.
Auch aus der US 2005/01848337 Al ist eine Kontakteinrichtung mit einem ersten und einem zweiten beweglich gelagerten Kontaktträger bekannt. An den Enden der Kontaktträger sind jeweils Kontakte angeordnet. Beide Kontaktträger sind über Federelemente beweglich um entsprechende Drehachsen drehbar ge- lagert.Also from US 2005/01848337 Al a contact device with a first and a second movably mounted contact carrier is known. At the ends of the contact carrier contacts are arranged in each case. Both contact carriers are mounted rotatably via spring elements about corresponding axes of rotation.
Bei elektrischen Schutzeinrichtungen, wie strombegrenzenden Leitungsschutzschaltern oder Leistungsschaltern, entsteht im Falle einer Kurzschlussabschaltung bei der Kontaktöffnung zwischen den sich trennenden Kontaktstücken ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen wandert zuerst von den Kontaktflächen weg und läuft bei den bekannten elektrischen Schutzeinrichtungen entlang einer Laufschiene in eine sogenannte Löschkammer ein. D.h., beim Trennen der Kontaktstelle zwischen den Kontaktstü- cken entsteht ein Lichtbogen. Der Stromkreis ist jedoch erst mit Erlöschen des Lichtbogens getrennt. Um zu verhindern, dass der Lichtbogen aufgrund seiner hohen Temperatur den Leitungsschutzschalter bzw. den Leistungsschalter beschädigt und zu gewährleisten, dass der Überstrom unterbrochen wird, muss der Lichtbogen innerhalb kürzester Zeit erlöschen. Bekannte elektrische Schutzeinrichtungen, wie Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, besitzen zu diesem Zweck eine Löschkammer, welche aus mehreren Metallblechen besteht. Die Me- tallbleche sind meist parallel angeordnet und weisen gleichmäßige Luftspalte auf.In the case of electrical protective devices, such as current-limiting circuit breakers or circuit breakers, an arc occurs in the event of a short-circuit shutdown at the contact opening between the separating contact pieces. This arc first moves away from the contact surfaces and runs in the known electrical protective devices along a running rail in a so-called quenching chamber. This means that when the contact point between the contacts is disconnected, an arc occurs. However, the circuit is not disconnected until the arc is extinguished. To prevent the arc from damaging the circuit breaker or circuit breaker due to its high temperature and to ensure that the overcurrent is interrupted, it must the arc extinguished within a very short time. Known electrical protective devices, such as circuit breaker or circuit breaker, have for this purpose a quenching chamber, which consists of several metal sheets. The metal sheets are usually arranged in parallel and have uniform air gaps.
Nachteilig bei den zuvor erwähnten elektrischen Schutzeinrichtungen ist, dass diese den entstehenden Lichtbogen häufig nicht schnell genug löschen können. Die jeweiligen Kontaktstücke sind auf relativ großdimensionierten Trägern angeordnet, wobei die Kontaktstücke an einem Ende der Träger und eine Drehachse an dem anderen Ende des jeweiligen Trägers vorgesehen sind. Beim Trennen der Kontaktstücke verschwenken die Träger, wofür viel Platz benötigt wird. Durch die relativ großdimensionierten Träger weist auch die elektrische Schutzeinrichtung relativ große Abmaße auf. Diese relativ groß dimensionierten Träger-Kontaktstück-Einheiten sind ferner aufwendig und daher teuer ausgebildet.A disadvantage of the aforementioned electrical protection devices is that they often can not extinguish the resulting arc fast enough. The respective contact pieces are arranged on relatively large-sized carriers, wherein the contact pieces are provided at one end of the carrier and a rotation axis at the other end of the respective carrier. When disconnecting the contact pieces pivot the carrier, which requires a lot of space. Due to the relatively large-sized carrier, the electrical protection device has relatively large dimensions. These relatively large-sized carrier-contact piece units are also expensive and therefore expensive.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schutzeinrichtung, insbesondere eine Überstromschutzeinrichtung, wie einen Leistungsschalter oder einen Leitungsschutzschalter, zu schaffen, die ein besonders schnelles, einfaches und kostengünstiges Erlöschen des beim Abschalten entstehenden Lichtbogens gewährleistet. Ferner sollen die Dimensionen der elektrischen Schutzeinrichtung möglichst klein gehalten werden.The present invention has for its object to provide an electrical protective device, in particular an overcurrent protection device, such as a circuit breaker or a circuit breaker, which ensures a particularly fast, simple and cost-effective extinction of the arc resulting when switching off. Furthermore, the dimensions of the electrical protective device should be kept as small as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Schutzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine elektrische Schutzeinrichtung mit einem ersten Kontaktstück und einem zweiten Kontaktstück, die jeweils wenigstens eine Kontaktfläche aufweisen, wobei die Kontaktflächen des ersten Kontaktstückes und des zweiten Kontaktstückes zum Durchfluss eines Stromes in Wirkkontakt stehen und zur Abschaltung des Stromflusses voneinander trennbar sind, wobei das erste Kontaktstück beweglich in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist und das zweite Kontaktstück um eine Drehachse drehbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert ist, bei der das zweite Kontaktstück auf einem Substratkörper angeordnet ist und bei der wenigstens ein Teil der Drehachse durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche zwischen dem zweiten Kontaktstück und dem Substratkörper in Richtung des Substratkörpers verläuft, gelöst.This object is achieved by an electrical protective device with the features according to independent claim 1. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. The object of the invention is provided by an electrical protective device having a first contact piece and a second contact piece, each having at least one contact surface, wherein the contact surfaces of the first contact piece and the second contact piece are in operative contact for flow of a current and are disconnected from each other for switching off the current flow wherein the first contact piece is movably disposed in the electrical protection device and the second contact piece is rotatably mounted about an axis of rotation in the electrical protection device, wherein the second contact piece is arranged on a substrate body and wherein at least a part of the axis of rotation by the orthogonal projection of Contact surface between the second contact piece and the substrate body extends in the direction of the substrate body, dissolved.
Beide Kontaktstücke der elektrischen Schutzeinrichtung sind beweglich in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet. Durch die spezielle Anordnung der Drehachse zum zweiten Kontaktstück bzw. dem Substratkörper kann das zweite Kontaktstück sehr schnell von dem ersten Kontaktstück weggedreht werden. D.h., die beiden Kontaktstücke werden nicht einfach auseinandergeschwenkt, sondern das zweite Kontaktstück wird so gedreht, dass der Substratkörper, auf dem das zweite Kontaktstück angeordnet ist, zwischen das erste und das zweite Kontaktstück gedreht wird. Durch die schnelle Drehung des Substratkörpers und damit des zweiten Kontaktstückes um die Drehachse wird dem Lichtbogen schnell eine Elektrode entzo- gen, so dass dieser schnell erlöschen kann. Dadurch, dass wenigstens ein Teil der Drehachse durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche zwischen dem zweiten Kontaktstück und dem Substratkörper verläuft, kann das zweite Kontaktstück schnell vom ersten Kontaktstück getrennt werden. Durch die schnelle Drehung und das Dazwischendrängen des Substratkörpers zwischen die beiden Kontaktstücke wird der Lichtbogen schnell in die Länge gezogen. Bevorzugt verläuft der wenigstens eine Teil der Drehachse in unmittelbarer Nähe zu dem Substratkörper durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche. Die Berührungsfläche ist die Fläche, an der das zweite Kontaktstück den Substratkörper berührt. Die Drehachse ist auf der dem zweiten Kontaktstück abgewandten Seite des Substratkörpers angeordnet.Both contacts of the electrical protection device are movably arranged in the electrical protection device. Due to the special arrangement of the axis of rotation to the second contact piece or the substrate body, the second contact piece can be very quickly turned away from the first contact piece. That is, the two contact pieces are not easily pivoted apart, but the second contact piece is rotated so that the substrate body, on which the second contact piece is arranged, is rotated between the first and the second contact piece. As a result of the rapid rotation of the substrate body and thus of the second contact piece about the axis of rotation, an electrode is quickly removed from the arc, so that it can quickly go out. Characterized in that at least a part of the rotation axis extends through the orthogonal projection of the contact surface between the second contact piece and the substrate body, the second contact piece can be quickly separated from the first contact piece. By the rapid rotation and the interposition of the substrate body between the two contact pieces, the arc is drawn out quickly. Preferably, the at least one part of the axis of rotation extends in the immediate vicinity of the substrate body by the orthogonal projection of the contact surface. The contact area is the area where the second contact piece contacts the substrate body. The axis of rotation is arranged on the side facing away from the second contact piece of the substrate body.
Durch die unmittelbare Drehung des Substratkörpers und damit des zweiten Kontaktstückes um die naheliegende Drehachse wird der Lichtbogen zwischen den Kontaktflächen der beiden Kontaktstücke schnell in die Länge gezogen. D.h., die Lichtbo- genspannung steigt durch das Wegdrehen des zweiten Kontaktstückes schnell an, wodurch es schneller zu einem Abreißen des Lichtbogens kommt.Due to the direct rotation of the substrate body and thus the second contact piece to the nearby axis of rotation of the arc between the contact surfaces of the two contact pieces is pulled quickly in length. That is, the arc voltage increases rapidly by the turning away of the second contact piece, which is faster to break the arc.
Das zweite Kontaktstück ist drehbar um die Drehachse in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert. Dabei kann der Substratkörper, auf dem das zweite Kontaktstück angeordnet ist, direkt oder indirekt mit der Drehachse verbunden sein. So ist denkbar, dass der Substratkörper über Befestigungsstangen an der Drehachse fixiert ist.The second contact piece is rotatably mounted about the axis of rotation in the electrical protection device. In this case, the substrate body on which the second contact piece is arranged, be directly or indirectly connected to the axis of rotation. It is thus conceivable that the substrate body is fixed on the axis of rotation by means of fastening rods.
Dadurch, dass beide Kontaktstücke beweglich angeordnet sind, wird eine noch schnellere Verlängerung des Lichtbogens erzwungen. Die beiden Kontaktstücke bewegen sich dabei in entgegengesetzte Richtungen. Durch die Bewegung beider Kon- taktstücke in entgegengesetzte Richtungen und das sofortige Wegdrehen des zweiten Kontaktstückes von dem ersten Kontaktstück steigt die Lichtbogenspannung vorteilhafterweise schnell an. Bevorzugt ist eine elektrische Schutzeinrichtung, bei der die Drehachse parallel zu der Berührungsfläche verläuft. Hierdurch werden der Substratkörper und damit das zweite Kontaktstück gleichmäßig um die Drehachse gedreht. Der Substratkör- per und das zweite Kontaktstück werden umso schneller um die Drehachse gedreht, je näher die Drehachse an dem Substratkörper angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist daher eine elektrische Schutzeinrichtung, bei der wenigstens ein Teil der Drehachse durch den Substratkörper verläuft. Diese Anordnung der Drehachse und des Substratkörpers zueinander stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der elektrischen Schutzeinrichtung dar. Die Drehachse verläuft vorteilhafterweise parallel zu der Berührungsfläche durch den Substratkörper. Die Entfernung der Kontaktfläche des zweiten Kontaktstückes zu der Drehachse ist dadurch sehr gering, wodurch die Drehung des zweiten Kontaktstückes, nach dem Auftreten eines Kurzschlusses und einem Trennen der Kontaktflächen der beiden Kontaktstücke voneinander, sehr schnell erfolgt. Hierdurch kann die Bogenspannung des entstehenden Lichtbogens schnell ansteigen, so dass es zu einem baldigen Abreißen des Lichtbogens kommt.The fact that both contacts are arranged to be movable, an even faster extension of the arc is enforced. The two contact pieces move in opposite directions. By the movement of both contact pieces in opposite directions and the immediate turning away of the second contact piece from the first contact piece, the arc voltage advantageously increases rapidly. An electrical protective device is preferred in which the axis of rotation runs parallel to the contact surface. As a result, the substrate body and thus the second contact piece are rotated uniformly about the axis of rotation. The substrate body and the second contact piece are rotated faster about the axis of rotation, the closer the axis of rotation is arranged on the substrate body. Therefore, an electrical protective device in which at least part of the axis of rotation extends through the substrate body is particularly preferred. This arrangement of the axis of rotation and the substrate body to each other represents a particularly preferred embodiment of the electrical protection device. The axis of rotation is advantageously parallel to the contact surface through the substrate body. The removal of the contact surface of the second contact piece to the axis of rotation is characterized very low, whereby the rotation of the second contact piece, after the occurrence of a short circuit and a separation of the contact surfaces of the two contact pieces from each other, is very fast. As a result, the arc voltage of the resulting arc can rise rapidly, so that it comes to an early tearing of the arc.
Nach der Öffnung der Kontaktflächen der beiden Kontaktstücke wird dem Lichtbogen durch Wegdrehen des zweiten Kontaktstü- ckes eine Kontaktfläche, d.h. eine Elektrode, schnell entzogen. Der Lichtbogen wird durch das Wegdrehen der Kontaktfläche schnell verlängert, so dass die Bogenspannung deutlich ansteigt. Somit führt bereits in der Entstehungsphase des Lichtbogens die höhere Bogenspannung zu einem geringeren Kurzschlussstromanstieg, so dass die Belastungen für Leitungen und Anlagen deutlich reduziert werden.After the contact surfaces of the two contact pieces have been opened, the arc is made to have a contact surface, that is, by turning away the second contact piece. an electrode, quickly removed. The arc is quickly extended by turning away the contact surface, so that the arc voltage increases significantly. Thus, even in the formation phase of the arc, the higher arc voltage leads to a lower short-circuit current increase, so that the loads for lines and systems are significantly reduced.
Das zweite Kontaktstück ist elektrisch leitend mit der elektrischen Schutzeinrichtung verbunden. Dabei kann vorteilhaft- erweise die Drehachse selbst als elektrischer Leiter ausgebildet sein. Dies spart zusätzliche Verkabelungen zu dem zweiten Kontaktstück.The second contact piece is electrically connected to the electrical protective device. In doing so, advantageous prove the axis of rotation itself be designed as an electrical conductor. This saves additional wiring to the second contact piece.
Die Drehachse kann beweglich innerhalb der elektrischenThe axis of rotation can be movable within the electrical
Schutzeinrichtung angeordnet sein. Die Drehachse kann beispielsweise verschwenk- und/oder verschiebbar innerhalb der elektrischen Schutzeinrichtung befestigt sein. Hierdurch kann im Kurzschlussfall das zweite Kontaktstück noch schneller von dem ersten Kontaktstück entfernt werden und entsprechend die Bogenspannung des Lichtbogens erhöht werden. Bevorzugt ist aber eine elektrische Schutzeinrichtung, bei der die Drehachse feststehend in der elektrischen Schutzeinrichtung ausgebildet ist. Dies spart zum einem Kosten, da ei- ne feststehende Lagerung der Drehachse einfacher zu realisieren ist, als eine bewegliche Anordnung. Zum anderen kann die Drehung des zweiten Kontaktstückes um eine feststehende Drehachse besser gesteuert werden, da die Drehung zweidimensional und nicht dreidimensional erfolgt.Protective device may be arranged. The axis of rotation can, for example, be mounted pivotably and / or displaceably within the electrical protection device. As a result, in the event of a short circuit, the second contact piece can be removed even faster from the first contact piece and, correspondingly, the arc voltage of the arc can be increased. But preferred is an electrical protective device, wherein the axis of rotation is fixedly formed in the electrical protection device. This saves costs, since a fixed mounting of the axis of rotation is easier to realize than a movable arrangement. On the other hand, the rotation of the second contact piece can be better controlled about a fixed axis of rotation, since the rotation is two-dimensional and not three-dimensional.
Eine weitere bevorzugte elektrische Schutzeinrichtung sieht vor, dass die Drehachse die Längsachse des durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche gebildeten dreidimensionalen Körpers schneidet. Durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche in Richtung des Substratkörpers entsteht ein endloser dreidimensionaler Körper. Die Längsachse dieses Körpers verläuft senkrecht zu der Berührungsfläche und im Idealfall auch zu dem Substratkörper. Schneidet die Drehachse die Längsachse des projizierten imaginären Körpers, verläuft die Drehachse mittig bzw. annähernd mittig bezüglich der Berührungsfläche. D.h., die Drehachse verläuft mittig bzw. annähernd mittig zu der durch das zweite Kontaktstück abgedeckten Fläche an dem Substratkörper. Insbesondere bei einem Substratkörper mit einer relativ geringen Dicke ist die Drehach- se dem zweiten Kontaktstück daher sehr nahe zugeordnet, so dass die Drehung des zweiten Kontaktstückes um die Drehachse sehr schnell erfolgen kann, was zu einem schnellen Anstieg der Bogenspannung des Lichtbogens führt.A further preferred electrical protective device provides that the axis of rotation intersects the longitudinal axis of the three-dimensional body formed by the orthogonal projection of the contact surface. The orthogonal projection of the contact surface in the direction of the substrate body creates an endless three-dimensional body. The longitudinal axis of this body is perpendicular to the contact surface and ideally also to the substrate body. When the axis of rotation intersects the longitudinal axis of the projected imaginary body, the axis of rotation is centered or approximately centered with respect to the interface. That is, the axis of rotation extends centrally or approximately centrally to the area covered by the second contact piece on the substrate body. Particularly in the case of a substrate body with a relatively small thickness, the axis of rotation is Therefore, the second contact piece is assigned very close so that the rotation of the second contact piece about the axis of rotation can be done very quickly, resulting in a rapid increase in the arc voltage of the arc.
Der Substratkörper der elektrischen Schutzeinrichtung kann verschiedenartige Formen aufweisen. Er weist vorteilhafterweise die Gestalt eines runden oder eckigen scheibenförmigen Körpers auf. Besonders bevorzugt weist der Substratkörper ei- ne quaderförmige Gestalt auf. Bevorzugt weist der quaderförmige Substratkörper eine geringe Dicke auf. Dies entspricht weitestgehend einem eckigen scheibenförmigen Körper. Das zweite Kontaktstück ist bevorzugt mittig oder leicht außermittig auf dem Substratkörper angeordnet.The substrate body of the electrical protection device may have various shapes. It advantageously has the shape of a round or angular disk-shaped body. Particularly preferably, the substrate body has a cuboid shape. The cuboid substrate body preferably has a small thickness. This corresponds largely to a square disk-shaped body. The second contact piece is preferably arranged centrally or slightly off-center on the substrate body.
Durch die Lagerung des Substratkörpers und damit des zweiten Kontaktstückes um die Drehachse, kann das zweite Kontaktstück um einen beliebigen Winkel um die Drehachse gedreht werden. So kann das zweite Kontaktstück beispielsweise um 180° oder mehr um die Drehachse gedreht werden, nachdem die Kontaktflächen voneinander getrennt sind.Due to the mounting of the substrate body and thus of the second contact piece about the axis of rotation, the second contact piece can be rotated about an arbitrary angle about the axis of rotation. For example, the second contact piece can be rotated by 180 ° or more about the rotation axis after the contact surfaces are separated from each other.
Durch die Drehung des zweiten Kontaktstückes, beispielsweise um 180° oder mehr, kann der Lichtbogen in einen engen Spalt oder auch in ein Labyrinth gezwungen werden, was die Bogenspannung durch folgende Effekte erhöht: Verlängerung des Lichtbogens, Einengung des Lichtbogens, Kühlung des Lichtbogens durch stärkeren Kontakt mit den Wänden und Druckerhöhung. Außerdem wird durch das Wegdrehen bzw. das Wegschwen- ken/Verschieben der Kontaktstücke die Gefahr der Rückzündung des Lichtbogens erheblich reduziert.By the rotation of the second contact piece, for example by 180 ° or more, the arc can be forced into a narrow gap or into a labyrinth, which increases the arc voltage by the following effects: extension of the arc, narrowing of the arc, cooling of the arc by stronger Contact with the walls and pressure increase. In addition, the risk of flashback of the arc is considerably reduced by the turning away or the wegschwen- ken / moving the contacts.
Bevorzugt ist ferner eine elektrische Schutzeinrichtung, bei der die Drehachse parallel oder koaxial zur Längsachse des Substratkörpers verläuft und bei der die Drehachse, bezogen auf einen Schnitt durch den Substratkörper senkrecht zur Längsachse, im mittleren Drittel des Substratkörpers verläuft. In einer vorteilhaften Ausführungsform verläuft die Drehachse koaxial zu der Längsachse des Substratkörpers.Furthermore, an electrical protective device is preferred in which the axis of rotation is parallel or coaxial with the longitudinal axis of the Substrate body extends and in which the axis of rotation, relative to a section through the substrate body perpendicular to the longitudinal axis, in the middle third of the substrate body extends. In an advantageous embodiment, the axis of rotation runs coaxially to the longitudinal axis of the substrate body.
Hierdurch ist die Gewichtsverteilung des Substratkörpers hinsichtlich der Lage zur Drehachse überall gleich. Der Substratkörper kann daher ohne großen Kraftaufwand um die Drehachse gedreht werden. Das zweite Kontaktstück kann dabei mit- tig über der Drehachse angeordnet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das zweite Kontaktstück etwas versetzt zu der Drehachse an dem Substratkörper befestigt ist.As a result, the weight distribution of the substrate body is the same everywhere with respect to the position to the axis of rotation. The substrate body can therefore be rotated about the axis of rotation without much effort. The second contact piece can be arranged centrally above the axis of rotation. However, it can also be provided that the second contact piece is attached somewhat offset from the axis of rotation on the substrate body.
Des Weiteren ist eine elektrische Schutzeinrichtung bevor- zugt, bei der eine Anschlageinrichtung zur Begrenzung derFurthermore, an electrical protective device is preferred in which a stop device for limiting the
Drehbewegung des drehbar gelagerten Substratkörpers vorgesehen ist, wobei die Anschlageinrichtung auf der dem ersten Kontaktstück abgewandten Seite des Substratkörpers angeordnet ist. Die Anschlageinrichtung ist insbesondere dann vorteil- haft, wenn die Drehachse etwas versetzt und parallel zuRotary movement of the rotatably mounted substrate body is provided, wherein the stop means is arranged on the side facing away from the first contact piece of the substrate body. The stop device is particularly advantageous when the axis of rotation is slightly offset and parallel to
Längsachse des Substratkörpers verläuft. Hierdurch kann die Anschlageinrichtung derart an der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet werden, dass ein Ende des Substratkörpers bei der Drehung desselben nicht an die Anschlageinrichtung an- schlägt, während das zweite Ende des Substratkörpers an die Anschlageinrichtung anschlägt. Die Anschlageinrichtung begrenzt den Substratkörper daher erst nach einer definierten Drehung um die Drehachse, beispielsweise von 180°.Longitudinal axis of the substrate body extends. As a result, the stop device can be arranged on the electrical protective device in such a way that one end of the substrate body does not hit the stop device during the rotation thereof, while the second end of the substrate body abuts against the stop device. The stop device therefore limits the substrate body only after a defined rotation about the axis of rotation, for example of 180 °.
Die Anschlageinrichtung dient zum einen zur Begrenzung der Drehbewegung des Substratkörpers und zum anderen zur Einengung des Lichtbogenkanals und damit zur nochmaligen Erhöhung der Lichtbogenspannung. Zumindest das zweite Kontaktstück wird nach dem Anschlag an die Anschlageinrichtung in seiner Drehbewegung gestoppt.The stop device serves on the one hand to limit the rotational movement of the substrate body and on the other to narrow the arc channel and thus to increase the arc voltage again. At least the second contact piece is stopped after the attack on the stopper in its rotary motion.
Falls die elektrische Schutzeinrichtung zwei drehbar gelager- te Kontaktstücke aufweist, kann eines der Kontaktstücke oder auch beide der Kontaktstücke eine Anschlageinrichtung aufweisen. Die Anschlageinrichtung (en) ist/sind aus isolierenden Materialien, beispielsweise aus Kunststoff oder aus Keramik, ausgebildet .If the electrical protective device has two rotatably mounted contact pieces, one of the contact pieces or even both of the contact pieces can have an abutment device. The stop device (s) is / are made of insulating materials, such as plastic or ceramic.
Vorzugsweise begrenzt die Anschlageinrichtung den Substratkörper nach einer Drehung des Substratkörpers von 150° bis 350°, bevorzugt von 180°, um die Drehachse. Durch eine Drehung um mindestens 150° um die Drehachse, wird eine ausrei- chend hohe Bogenspannung auf den Lichtbogen ausgeübt, damit dieser abreißt.Preferably, the stop means limits the substrate body after a rotation of the substrate body of 150 ° to 350 °, preferably of 180 °, about the axis of rotation. By a rotation of at least 150 ° about the axis of rotation, a sufficiently high arc tension is exerted on the arc, so that it tears off.
Die elektrische Schutzeinrichtung kann ferner vorsehen, dass das erste Kontaktstück schwenkbar und/oder verschiebbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert ist und/oder dass das erste Kontaktstück um eine zweite Drehachse drehbar gelagert in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist. D.h., neben der Drehung des zweiten Kontaktstückes kann parallel das erste Kontaktstück schwenkbar und/oder verschieb- bar und/oder drehbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert sein. Beim Abschalten bewegen sich die beiden Kontaktstücke, insbesondere die Kontaktflächen der beiden Kontaktstücke, voneinander weg. Das erste Kontaktstück ist bevorzugt derart beweglich an der elektrischen Schutzeinrich- tung angeordnet, dass dieses bei einer Kurzschlussabschaltung zusammen mit dem zweiten Kontaktstück bewegt wird. Dabei kann das erste Kontaktstück entweder federelastisch vorgespannt sein oder ebenfalls durch die Bewegung eines Ankers bewegt werden. Das erste Kontaktstück wird dabei von der Drehachse des zweiten Kontaktstückes weg bewegt, so dass das zweite Kontaktstück sich frei um seine Drehachse drehen kann.The electrical protective device may further provide that the first contact piece is pivotally and / or displaceably mounted in the electrical protective device and / or that the first contact piece is rotatably mounted about a second axis of rotation in the electrical protective device. That is, in addition to the rotation of the second contact piece, the first contact piece can be mounted in parallel and / or displaceably and / or rotatably in the electrical protective device in parallel. When switching off, the two contact pieces, in particular the contact surfaces of the two contact pieces, move away from each other. The first contact piece is preferably movably arranged on the electrical protective device in such a way that it is moved together with the second contact piece in the event of a short-circuit shutdown. In this case, the first contact piece can either be resiliently biased or also be moved by the movement of an armature. The first contact piece is thereby from the axis of rotation the second contact piece moves away, so that the second contact piece can rotate freely about its axis of rotation.
Insbesondere ist eine elektrische Schutzeinrichtung bevor- zugt, bei der das erste Kontaktstück um eine Drehachse drehbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert ist. D.h., sowohl das zweite Kontaktstück, als auch das erste Kontaktstück verdrehen sich nach Berührung des Ankers um ihre Drehachsen. Vorteilhafterweise wird eines der beiden Kontaktstü- cke zusätzlich aus seiner Kontaktlage verschoben und/oder verschwenkt, damit sich die Kontaktstücke nicht gegenseitig an einer Drehung hindern.In particular, an electrical protective device is preferred in which the first contact piece is mounted rotatably about an axis of rotation in the electrical protective device. That is, both the second contact piece and the first contact piece rotate after touching the armature about their axes of rotation. Advantageously, one of the two contact pieces is additionally displaced from its contact position and / or pivoted, so that the contact pieces do not prevent each other from rotating.
Die Drehachse des ersten Kontaktstückes verläuft vorzugsweise parallel zur Drehachse des zweiten Kontaktstückes.The axis of rotation of the first contact piece preferably runs parallel to the axis of rotation of the second contact piece.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der elektrischen Schutzeinrichtung kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Kontaktstück auf einem drehbar gelagerten Sub- stratkörper angeordnet sind. Als Substratkörper dient insbesondere ein isolierendes Material, beispielsweise ein Material aus Kunststoff oder aus Keramik. Die Drehachsen der Kontaktstücke verlaufen vorteilhafterweise durch den isolierenden Substratkörper des jeweiligen Kontaktstückes. Hierdurch wird das Weiterleiten des Stromes entlang der Drehachsen verhindert, es sei denn die Drehachsen sollen als elektrische Leiter dienen. Die Drehungen der Substratkörper sind bevorzugt durch die Anschlageinrichtungen begrenzbar. D.h., nach einer bestimmten Verdrehung eines Kontaktstückes bzw. eines Substratkörpers, schlägt dieses/dieser an die Anschlageinrichtung an, so dass der Lichtbogenkanal eingeengt wird.In a further preferred embodiment of the electrical protective device can be provided that the first and the second contact piece are arranged on a rotatably mounted substrate body. The substrate body used is in particular an insulating material, for example a material made of plastic or ceramic. The axes of rotation of the contact pieces advantageously extend through the insulating substrate body of the respective contact piece. As a result, the forwarding of the current along the axes of rotation is prevented, unless the axes of rotation are to serve as electrical conductors. The rotations of the substrate body are preferably limited by the stop means. That is, after a certain rotation of a contact piece or a substrate body, this / these proposes to the stop means, so that the arc channel is concentrated.
Bevorzugt ist eine elektrische Schutzeinrichtung, die als Ü- berstromschutzeinrichtung oder Kurzschlussschutzeinrichtung, insbesondere als ein Leitungsschutzschalter oder ein Leistungsschalter, ausgebildet ist. Es ist ferner denkbar, dass die elektrische Schutzeinrichtung als Motorschutzschalter ausgebildet ist.Preference is given to an electrical protective device which serves as an overcurrent protection device or short-circuit protection device, in particular as a circuit breaker or a circuit breaker is formed. It is also conceivable that the electrical protective device is designed as a motor protection switch.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verschwenkachse des ersten Kontaktstückes parallel zur Drehachse des zweiten Kontaktstückes ausgerichtet. Hierdurch wird eine gerichtete Verschwenkung des ersten Kontaktstückes von dem zweiten Kon- taktstück sicher gestellt.In a preferred embodiment, the pivot axis of the first contact piece is aligned parallel to the axis of rotation of the second contact piece. In this way, a directed pivoting of the first contact piece is ensured by the second contact piece.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Drehachse des ersten Kontaktstückes parallel zur Drehachse des zweiten Kontaktstückes ausgerichtet. Dies gewährleistet eine ge- richtete Drehung der Kontaktstücke zueinander. Ein Verkanten der Kontaktstücke wird dadurch vermieden. Die Drehachse des ersten Kontaktstückes entspricht hierbei nicht der Verschwenkachse des ersten Kontaktstückes.In another preferred embodiment, the axis of rotation of the first contact piece is aligned parallel to the axis of rotation of the second contact piece. This ensures a directed rotation of the contact pieces to each other. Tilting of the contact pieces is thereby avoided. The axis of rotation of the first contact piece does not correspond to the pivot axis of the first contact piece.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 einen geschlossenen Kontakt der beiden Kontaktstü- cke;FIG. 1 shows a closed contact of the two contact pieces;
Figur 2 die Position der Kontaktstücke direkt nach Auslösen der elektrischen Schutzeinrichtung mit einem Lichtbogen zwischen den Kontaktflächen;Figure 2 shows the position of the contact pieces directly after triggering the electrical protection device with an arc between the contact surfaces;
Figur 3 einen auseinandergezogenen Lichtbogen zwischen der Kontaktfläche des ersten Kontaktstückes und der Kontaktfläche des zweiten Kontaktstückes; Figur 4 den eingeengten Lichtbogenkanal;Figure 3 shows an exploded arc between the contact surface of the first contact piece and the contact surface of the second contact piece; FIG. 4 shows the narrowed arc channel;
Figur 5 eine Position der Kontaktstücke nach dem Erlöschen des Lichtbogens;Figure 5 shows a position of the contacts after the extinction of the arc;
Figur 6 einen geschlossenen Kontakt der beiden Kontaktstücke mit einer Drehachse außerhalb des Substratkörpers .FIG. 6 shows a closed contact of the two contact pieces with an axis of rotation outside the substrate body.
Fig. 1 zeigt ein erstes Kontaktstück 1 und ein zweites Kontaktstück 11 einer elektrischen Schutzeinrichtung, insbesondere einer Überstromschutzeinrichtung, wie eines Leistungsschalters oder eines Leitungsschutzschalters. In dieser Darstellung ist der geschlossene Zustand der Kontaktstücke 1 und 11, d.h. der Zustand der Kontaktstücke 1, 11 vor einem Kurz- schluss, gezeigt. Das zweite Kontaktstück 11 weist eine Kontaktfläche 12 und einen Substratkörper 13 auf. Der Substratkörper 13 ist aus einem isolierenden Material ausgebildet. Das zweite Kontaktstück 11 ist drehbar um eine Drehachse 14 gelagert. Die Drehachse 14 ist bevorzugt fest innerhalb der elektrischen Schutzeinrichtung, d.h. an dem Gehäuse der e- lektrischen Schutzeinrichtung, befestigt. Die Drehachse 14 durchläuft den Substratkörper 13 des zweiten Kontaktstückes 11, wobei diese parallel zu der Berührungsfläche 15 zwischen dem Substratkörper 13 und dem zweiten Kontaktstück 11 angeordnet ist. In dieser Darstellung steht die Kontaktfläche 2 des ersten Kontaktstückes 1 mit der Kontaktfläche 12 des zweiten Kontaktstückes 11 zum Durchfluss eines Stromes in Wirkkontakt. Das erste Kontaktstück 1 ist in dieser Ausfüh- rungsform verschwenkbar gelagert, wobei die Drehachse des ersten Kontaktstückes 1 nicht dargestellt ist. Im Fig. 1 ist ferner eine Anschlageinrichtung 30 zum Anschlagen des zweiten Kontaktstückes 11 darstellt. Die Anschlageinrichtung 30 ist aus einem isolierenden Material, insbesondere aus Kunststoff oder Keramik, ausgebildet.Fig. 1 shows a first contact piece 1 and a second contact piece 11 of an electrical protective device, in particular an overcurrent protection device, such as a circuit breaker or a circuit breaker. In this illustration, the closed state of the contact pieces 1 and 11, ie the state of the contact pieces 1, 11 before a short circuit, shown. The second contact piece 11 has a contact surface 12 and a substrate body 13. The substrate body 13 is formed of an insulating material. The second contact piece 11 is rotatably supported about a rotation axis 14. The axis of rotation 14 is preferably fixed within the electrical protection device, ie, attached to the housing of the electrical protection device. The axis of rotation 14 passes through the substrate body 13 of the second contact piece 11, which is arranged parallel to the contact surface 15 between the substrate body 13 and the second contact piece 11. In this illustration, the contact surface 2 of the first contact piece 1 is in operative contact with the contact surface 12 of the second contact piece 11 for the passage of a current. The first contact piece 1 is pivotably mounted in this embodiment, wherein the axis of rotation of the first contact piece 1 is not shown. In Fig. 1, a stop device 30 is further for striking the second contact piece 11. The stop device 30 is made of an insulating material, in particular of plastic or ceramic.
Die Drehachse 14 durchläuft die orthogonale Projektion der Berührungsfläche 15 in Richtung des Substratkörpers 13. Hierdurch erfolgt die Drehung des Substratkörpers 13 und damit des zweiten Kontaktstückes 11 sehr schnell, da der Abstand zwischen dem zweiten Kontaktstück 11 und der Drehachse 14 sehr gering ist. Dies hat vorteilhafterweise zur Folge, dass schnell eine hohe Bogenspannung des Lichtbogens 20 aufgebaut werden kann. Dies wiederum führt zu einem schnellen Erlöschen des Lichtbogens 20.The axis of rotation 14 passes through the orthogonal projection of the contact surface 15 in the direction of the substrate body 13. As a result, the rotation of the substrate body 13 and thus the second contact piece 11 is very fast, since the distance between the second contact piece 11 and the axis of rotation 14 is very small. This advantageously has the consequence that quickly a high arc voltage of the arc 20 can be established. This in turn leads to a rapid extinction of the arc 20.
In der Fig. 2 ist die Position der Kontaktstücke 1, 11 direkt nach Auslösen der elektrischen Schutzeinrichtung dargestellt. Zwischen den beiden Kontaktflächen 2 und 12 des ersten Kontaktstückes 1 und des zweiten Kontaktstückes 11 ist ein Lichtbogen 20 ausgebildet. Das zweite Kontaktstück 11 wird durch einen nicht dargestellten Anker oder durch Federkraft aus seiner leitenden Position, wie in Fig. 1 dargestellt, verdreht. Das erste Kontaktstück 1 wird parallel zur Drehung des zweiten Kontaktstückes 11 durch den Anker oder durch Federkraft aus seiner in Fig. 1 dargestellten leitenden Position verschwenkt. Die beiden Kontaktflächen 2, 12 der Kon- taktstücke 1, 11 entfernen sich voneinander. Der Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktstück 1, 11 wird geöffnet, woraufhin sich der Lichtbogen 20 bildet.2, the position of the contact pieces 1, 11 is shown directly after triggering the electrical protection device. Between the two contact surfaces 2 and 12 of the first contact piece 1 and the second contact piece 11, an arc 20 is formed. The second contact piece 11 is rotated by an anchor, not shown, or by spring force from its conductive position, as shown in Fig. 1, rotated. The first contact piece 1 is pivoted parallel to the rotation of the second contact piece 11 by the armature or by spring force from its conductive position shown in Fig. 1. The two contact surfaces 2, 12 of the contact pieces 1, 11 are removed from each other. The contact between the first and the second contact piece 1, 11 is opened, whereupon the arc 20 forms.
In der Fig. 3 ist der entstandene Lichtbogen 20 in die Länge gezogen. Das zweite Kontaktstück 11 hat eine Drehung von ungefähr 100° um seine Drehachse 14 vollzogen, während das erste Kontaktstück 1 um ungefähr 5-15° aus seiner Ausgangsposition, wie in Fig. 1 gezeigt, verschwenkt worden ist. Durch die Verschwenkung des ersten Kontaktstückes 1 wird gewähr- leistet, dass das zweite Kontaktstück 11 sich frei drehen kann und nicht durch Aufprall auf das erste Kontaktstück 1 in seiner Drehbewegung begrenzt wird. Würde das erste Kontaktstück 1 in dieser Ausführungsform nicht verschwenkt werden, würde der Substratkörper 13 des zweiten Kontaktstückes 11 gegen das erste Kontaktstück 1, insbesondere gegen den Ver- schwenkarm 3 des ersten Kontaktstückes 1 schlagen, so dass eine weitere Verdrehung des zweiten Kontaktstückes 11 eventuell verhindert werden würde. Es aber auch denkbar, dass das erste Kontaktstück 1 gerade durch den Anschlag des zweiten Kontaktstückes 11 bzw. des Substratkörpers 13 des zweiten Kontaktstückes 11 aus seiner Kontaktposition verschwenkt wird. Das zweite Kontaktstück 1 wäre dann der Auslöser für die Verschwenkung und/oder Verschiebung des ersten Kontakt- Stückes 1. Der Lichtbogen 20 wird durch die Verdrehung des zweiten Kontaktstückes 11 sowie die Verschwenkung des ersten Kontaktstückes 1 schnell in die Länge gezogen. Hierdurch wird eine höhere Lichtbogenspannung erzeugt.In Fig. 3, the resulting arc 20 is pulled in the length. The second contact piece 11 has completed a rotation of approximately 100 ° about its axis of rotation 14, while the first contact piece 1 has been pivoted about 5-15 ° from its initial position, as shown in Fig. 1. By pivoting the first contact piece 1 is guaranteed makes that the second contact piece 11 can rotate freely and is not limited by impact on the first contact piece 1 in its rotational movement. If the first contact piece 1 were not pivoted in this embodiment, the substrate body 13 of the second contact piece 11 would strike against the first contact piece 1, in particular against the pivot arm 3 of the first contact piece 1, so that further rotation of the second contact piece 11 may be prevented would become. However, it is also conceivable for the first contact piece 1 to be pivoted out of its contact position by the stop of the second contact piece 11 or of the substrate body 13 of the second contact piece 11. The second contact piece 1 would then be the trigger for the pivoting and / or displacement of the first contact piece 1. The arc 20 is pulled by the rotation of the second contact piece 11 and the pivoting of the first contact piece 1 quickly in length. As a result, a higher arc voltage is generated.
Fig. 4 zeigt den durch die Anschlageinrichtung 30 und den verdrehten Substratkörper 13 gebildeten engen Lichtbogenkanal, der eine deutliche Erhöhung der Lichtbogenspannung bewirkt. Die Anschlageinrichtung 30 ist dabei vorteilhafterweise derart in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet, dass in dieser Ausführungsform der elektrischen Schutzeinrichtung nach einer Drehung des zweiten Kontaktstückes 11 um 180° das zweite Kontaktstück 11 bzw. der Substratkörper 13 des zweiten Kontaktstückes 11 an die Anschlageinrichtung 30 prallt und so der Lichtbogen in einen engen Kanal gezwängt wird, so dass die Lichtbogenspannung sehr stark ansteigt. Es sind aber auch andere Positionen der Anschlageinrichtung 30 innerhalb der elektrischen Schutzeinrichtung möglich, so dass das zweite Kontaktstück 11 oder der Substratkörper 13 des zweiten Kontaktstückes 11 bereits bei einer Drehung von weni- ger als 180° gegen die Anschlageinrichtung 30 anschlägt. Ferner kann die Anschlageinrichtung 30 derart innerhalb der e- lektrischen Schutzeinrichtung angeordnet sein, dass das zweite Kontaktstück 11 bzw. der Substratkörper 13 des zweiten Kontaktstückes 11 mehr als 180°, beispielsweise um 270°, verdreht wird.Fig. 4 shows the narrow arc channel formed by the stopper 30 and the twisted substrate body 13, which causes a significant increase in the arc voltage. The stop device 30 is advantageously arranged in such an electrical protective device that in this embodiment of the electrical protection device after rotation of the second contact piece 11 by 180 °, the second contact piece 11 and the substrate body 13 of the second contact piece 11 to the stopper 30 bounces and so The arc is forced into a narrow channel, so that the arc voltage increases very much. However, other positions of the stop device 30 within the electrical protective device are also possible, so that the second contact piece 11 or the substrate body 13 of the second contact piece 11 is already turned on a rotation of a few. eng abuts against the stop device 30 as 180 °. Furthermore, the stop device 30 may be arranged within the electrical protection device such that the second contact piece 11 or the substrate body 13 of the second contact piece 11 is rotated more than 180 °, for example by 270 °.
In der Fig. 5 ist der Lichtbogen 20 erloschen und durch die Verdrehung des zweiten Kontaktstückes 11 ist dieses verdeckt und eine Rückzündung wird dadurch wirksam verhindert.In Fig. 5, the arc 20 is extinguished and by the rotation of the second contact piece 11, this is hidden and a flashback is thereby effectively prevented.
Fig. 6 zeigt einen geschlossenen Kontakt der beiden Kontaktstücke 1, 11, wie in Fig. 1, wobei die Drehachse 14 hier außerhalb des Substratkörpers 13 liegt. Die Drehachse 14 ver- läuft auch hier in der orthogonalen Projektion der Berührungsfläche 15 zwischen dem Substratkörper 13 und dem zweiten Kontaktstück 11. In der Fig. 6 ist die Längsachse 16 des Substratkörpers 13 durch das „X" dargestellt. Die Drehachse 14 verläuft parallel zu der Längsachse 16 des Substratkörpers 13.Fig. 6 shows a closed contact of the two contact pieces 1, 11, as shown in Fig. 1, wherein the axis of rotation 14 is outside the substrate body 13 here. The axis of rotation 14 also runs here in the orthogonal projection of the contact surface 15 between the substrate body 13 and the second contact piece 11. In Fig. 6, the longitudinal axis 16 of the substrate body 13 is represented by the "X." The axis of rotation 14 is parallel to the longitudinal axis 16 of the substrate body 13th
In den Fig. 1 verläuft die Drehachse 14 nicht mittig durch den Substratkörper 13, sondern etwas unterhalb. Hierdurch ist der Substratkörper 13 in zwei Schenkel bezogen auf die Dreh- achse 14 unterteilt. Der untere Schenkel ist kürzer, als der obere Schenkel. Dadurch schlägt bei einer Drehung des Substratkörpers 13 das Ende des unteren Schenkels nicht an der Anschlageinrichtung 30 an, sondern erst das Endes des längeren oberen Schenkel. Gemäß den Fig. 1 bis 5 schlägt das Ende des längeren oberen Schenkels, bezogen auf Fig. 1, des Substratkörpers 13 nach einer Drehung des Substratkörpers 13 von 180° um die Drehachse 14 an der Anschlageinrichtung 30 an. Kern der Erfindung ist die unmittelbare Anordnung der Drehachse in der orthogonalen Projektion der Berührungsfläche 15 in Richtung des Substratkörpers, wobei die Drehachse 14 nahe an dem zweiten Kontaktstück 11 angeordnet ist. Dies ermög- licht ein besonders schnelles Wegdrehen der Kontaktfläche 12 des zweiten Kontaktstückes 11 von der Kontaktfläche 2 des ersten Kontaktstückes 1. Durch die schnelle Drehung des zweiten Kontaktstückes 11 und die spezielle Gestalt des Substratkörpers 13 wird die Bogenspannung des bei einer Trennung der Kontaktflächen 2, 12 entstehenden Lichtbogens 20 schnell erhöht, was wiederum zu einem schnellen Erlöschen des Lichtbogens 20 führt. Ferner ist vorteilhaft, dass durch die Drehung des Substratkörpers 13 dieser sich zwischen die Kontaktstücke 2, 12 drängt, wodurch der Lichtbogen 20 gezwungen wird um den Substratkörper herum zu verlaufen.In Fig. 1, the axis of rotation 14 is not centrally through the substrate body 13, but slightly below. As a result, the substrate body 13 is divided into two legs with respect to the axis of rotation 14. The lower leg is shorter than the upper leg. As a result, upon rotation of the substrate body 13, the end of the lower leg does not strike the stop device 30, but only the end of the longer upper leg. Referring to FIGS. 1 to 5, the end of the longer upper leg, referred to FIG. 1, of the substrate body 13 after a rotation of the substrate body 13 of 180 ° about the axis of rotation 14 at the stop means 30 at. The core of the invention is the immediate arrangement of the axis of rotation in the orthogonal projection of the contact surface 15 in the direction of the substrate body, wherein the rotation axis 14 is arranged close to the second contact piece 11. This allows a particularly fast turning away of the contact surface 12 of the second contact piece 11 from the contact surface 2 of the first contact piece 1. The fast rotation of the second contact piece 11 and the special shape of the substrate body 13 results in the arc voltage of the contact surfaces 2 being separated. 12 resulting arc 20 increases rapidly, which in turn leads to a rapid extinction of the arc 20. Furthermore, it is advantageous that by the rotation of the substrate body 13, this pushes between the contact pieces 2, 12, whereby the arc 20 is forced to extend around the substrate body.
Eine derartige elektrische Schutzeinrichtung kann relativ klein ausgebildet und kostengünstig hergestellt werden, da aufgrund der speziellen Anordnung der Drehachse 14 zu dem zweiten Kontaktstück 11, insbesondere die Nähe der Drehachse 14 zu dem zweiten Kontaktstück 11, keine großen Bauteile, wie ein Verschwenkhebel, benötigt werden und daher keine langen Wege zurückgelegt werden müssen.Such an electrical protective device can be made relatively small and inexpensive to manufacture, since due to the special arrangement of the axis of rotation 14 to the second contact piece 11, in particular the vicinity of the axis of rotation 14 to the second contact piece 11, no large components, such as a pivot lever, are required and therefore no long distances have to be covered.
Nach dem Erlöschen des Lichtbogens 20 wird die endgültige Kurzschlussabschaltung der elektrischen Schutzeinrichtung gewährleistet. Eine elektrische Schutzeinrichtung mit derartig beweglich ausgebildeten Kontaktstücken 1, 11 und einer derartigen Anordnung der Drehachse 14 zu dem ersten Kontaktstück 11 gewährleistet ein sehr schnelles Erlöschen des nach Kon- taktöffnung entstehenden Lichtbogens 20. Ferner benötigt eine derartige elektrische Schutzeinrichtung allenfalls eine kleinere Löschkammer, da bereits durch das drehbar gelagerte Kontaktstück 11 eine Bogenspannung aufgebaut wird. After the extinction of the arc 20, the final short-circuit shutdown of the electrical protective device is ensured. An electrical protective device with such movably formed contact pieces 1, 11 and such an arrangement of the axis of rotation 14 to the first contact piece 11 ensures a very rapid extinction of the contact opening resulting arc 20 Furthermore, such electrical protection device needs at most a smaller extinguishing chamber, as already By the rotatably mounted contact piece 11 an arc voltage is built up.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Schutzeinrichtung mit einem ersten1. Electrical protection device with a first
Kontaktstück (1) und einem zweiten Kontaktstück (11), die jeweils wenigstens eine Kontaktfläche (2, 12) aufweisen, wobei die Kontaktflächen (2, 12) des ersten KontaktstückesContact piece (1) and a second contact piece (11), each having at least one contact surface (2, 12), wherein the contact surfaces (2, 12) of the first contact piece
(I) und des zweiten Kontaktstückes (11) zum Durchfluss eines Stromes in Wirkkontakt stehen und zur Abschaltung des(I) and the second contact piece (11) are in operative contact for the passage of a current and for switching off the
Stromflusses voneinander trennbar sind, wobei das erste Kontaktstück (1) beweglich in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist und das zweite KontaktstückCurrent flow are separable from each other, wherein the first contact piece (1) is movably disposed in the electrical protective device and the second contact piece
(II) um eine Drehachse (14) drehbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktstück (11) auf einem Substratkörper (13) angeordnet ist und dass wenigstens ein Teil der Drehachse(II) about an axis of rotation (14) rotatably mounted in the electrical protective device, characterized in that the second contact piece (11) on a substrate body (13) is arranged and that at least a part of the axis of rotation
(14) durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche(14) through the orthogonal projection of the interface
(15) zwischen dem zweiten Kontaktstück (11) und dem Substratkörper (13) in Richtung des Substratkörpers (13) verläuft .(15) extends between the second contact piece (11) and the substrate body (13) in the direction of the substrate body (13).
2. Elektrische Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (14) parallel zu der Berüh- rungsfläche (15) verläuft.2. Electrical protection device according to claim 1, characterized in that the axis of rotation (14) runs parallel to the contact surface (15).
3. Elektrische Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Drehachse3. Electrical protection device according to claim 1 or 2, characterized in that at least a part of the axis of rotation
(14) durch den Substratkörper (13) verläuft.(14) passes through the substrate body (13).
4. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (14) als elektrischer Leiter ausgebildet ist. 4. Electrical protection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axis of rotation (14) is designed as an electrical conductor.
5. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (14) die Längsachse des durch die orthogonale Projektion der Berührungsfläche (15) gebildeten dreidimensionalen Körpers schnei- det.5. Electrical protective device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the axis of rotation (14) the longitudinal axis of the three-dimensional body formed by the orthogonal projection of the contact surface (15) cut.
6. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratkörper (13) eine quaderförmige Gestalt aufweist.6. Electrical protective device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate body (13) has a cuboid shape.
7. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (14) parallel oder koaxial zur Längsachse (16) des Substratkörpers (13) verläuft und dass die Drehachse (14), bezogen auf einen Schnitt durch den Substratkörper (13) senkrecht zur Längsachse (16), im mittleren Drittel des Substratkörpers (13) verläuft.7. Electrical protection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the axis of rotation (14) parallel or coaxial to the longitudinal axis (16) of the substrate body (13) and that the axis of rotation (14), based on a section through the substrate body (13) perpendicular to the longitudinal axis (16), in the middle third of the substrate body (13).
8. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlageinrichtung8. Electrical protection device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a stop device
(30) zur Begrenzung der Drehbewegung des drehbar gelagerten Substratkörpers (13) vorgesehen ist, wobei die Anschlageinrichtung (30) auf der dem ersten Kontaktstück (1) abgewandten Seite des Substratkörpers (13) angeordnet ist.(30) for limiting the rotational movement of the rotatably mounted substrate body (13) is provided, wherein the stop means (30) on the first contact piece (1) facing away from the substrate body (13) is arranged.
9. Elektrische Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Substratkörpers (13) durch Anschlag eines Endes des Substratkörpers (13) an die Anschlageinrichtung (30) begrenzbar ist.9. Electrical protective device according to claim 8, characterized in that the rotation of the substrate body (13) by abutment of one end of the substrate body (13) to the stop means (30) can be limited.
10. Elektrische Schutzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung (30) den Substratkörper (13) nach einer Drehung des Substratkörpers (13) von 150° bis 350°, bevorzugt von 180°, um die Drehachse (14) begrenzt .10. Electrical protective device according to claim 9, characterized in that the stop device (30) the substrate body (13) after rotation of the substrate body (13) from 150 ° to 350 °, preferably of 180 °, limited to the axis of rotation (14).
11. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktstück11. Electrical protective device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first contact piece
(1) schwenkbar und/oder verschiebbar in der elektrischen Schutzeinrichtung gelagert ist.(1) is mounted pivotably and / or displaceably in the electrical protective device.
12. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktstück12. Electrical protective device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first contact piece
(1) um eine Drehachse drehbar gelagert in der elektrischen Schutzeinrichtung angeordnet ist.(1) is arranged rotatably mounted about a rotational axis in the electrical protective device.
13. Elektrische Schutzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des ersten Kontaktstückes13. Electrical protection device according to claim 12, characterized in that the axis of rotation of the first contact piece
(1) parallel zur Drehachse (14) zweiten Kontaktstückes (11) verläuft .(1) runs parallel to the axis of rotation (14) second contact piece (11).
14. Elektrische Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische14. Electrical protection device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the electrical
Schutzeinrichtung als Überstromschutzeinrichtung oder Kurzschlussschutzeinrichtung, insbesondere als ein Leitungsschutzschalter oder ein Leistungsschalter, ausgebildet ist. Protective device as overcurrent protection device or short-circuit protection device, in particular as a circuit breaker or a circuit breaker, is formed.
EP08785879A 2007-07-24 2008-06-25 Electrical protective device Withdrawn EP2171736A1 (en)

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