WO2005024879A1 - Short-circuit and overload release for a switchgear - Google Patents

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WO2005024879A1
WO2005024879A1 PCT/EP2004/009544 EP2004009544W WO2005024879A1 WO 2005024879 A1 WO2005024879 A1 WO 2005024879A1 EP 2004009544 W EP2004009544 W EP 2004009544W WO 2005024879 A1 WO2005024879 A1 WO 2005024879A1
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WO
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switching device
actuator
circuit
overload
piezo
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PCT/EP2004/009544
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gerd Griepentrog
Reinhard Maier
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/127—Automatic release mechanisms with or without manual release using piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive trip units

Definitions

  • the invention relates to a short-circuit and overload release for a switching device that contains a switch lock that can be unlatched by a piezoelectric actuator, for which a piezoelectric transducer is provided.
  • Piezo actuators in conjunction with a current measuring device and an electronic processing unit are suitable as triggers for overload in a circuit breaker. They replace the bimetallic release of a conventional circuit breaker and act mechanically directly on the key switch in a similar way to the bimetallic release.
  • a signal representing the flowing current is fed to the electronic processing unit.
  • a separate current sensor such as e.g. a current transformer or the like required.
  • the electronic processing unit calculates when an overload is present on the basis of methods and regulations known per se.
  • Such an overload release unit has a significantly increased setting range due to the electronic processing unit, i.e. that the nominal current and thus the current considered to be overload can be changed by the user within wide limits and can thus be adapted to the circumstances of the application.
  • a mechanical actuator is usually used as a short-circuit release in mechanical switching devices, through which current flows and in the event of a short circuit mechanically unlatching the switching lock and thus switching it off due to the magnetic forces caused thereby.
  • US Pat. No. 4,042,967 A discloses the use of a piezo actuator for switching off an earth fault. in this connection In the event of a short circuit, the piezo actuator is directly controlled by electronics, thus prompting a rapid shutdown in the event of a short circuit.
  • EP 0 517 049 AI describes a permanent magnetic residual current release which acts on a component containing permanent magnets with a pole face against which an armature element which is attracted by the permanent flux against the force of a spring acts.
  • An actuator made of piezoelectric material is assigned to the pole face, the actuator counteracting the armature force and / or lifting the armature element from the pole face when the signal occurs.
  • the object of the invention is that the piezo actuator is triggered on the one hand by an electronics known per se in the event of an overload. is controlled and thus the switch lock for disconnecting the contacts is released and that, on the other hand, for rapid tripping in the event of a short circuit, a piezo actuator containing the current - in this case the short-circuit current - acts on the ferromagnetic material via a trigger coil (solenoid)
  • the piezo actuator actuates the switch lock, which in turn acts on a switch that interrupts the short-circuit / overload current.
  • the coil can have several turns as a magnetic actuator. Possibly. it may also be sufficient if only the current-carrying conductor is guided past the piezo actuator.
  • the invention in contrast to the prior art, is a combination of a piezo actuator and a magnetic short-circuit actuator, whereby both an overload and a short-circuit shutdown can be brought about, that both magnetic and dielectric properties of the piezo actuator are used.
  • the combination of trigger coil and piezo actuator can advantageously be used as a current sensor in that the magnetic forces caused by the trigger coil cause a deflection on the piezo actuator, the amplitude of which is a measure of the flowing current.
  • This deflection causes the piezoelectric principle to generate a voltage at the piezo actuator, which can be evaluated by an associated electronics. Since the piezo actuator is operated in this case both as an actuator and as a sensor, the term “piezo transducer” is to be generalized here.
  • the advantageous combination of electromagnetic release and piezo transducer is used to provide both a safe short-circuit protection and an overload protection with u.
  • the short-circuit protection is implemented by the fast electromagnetic release, the overload protection by a possibly electronically controlled piezo converter.
  • the piezo transducer is mechanically engaged with the release of the key switch.
  • the electromagnetic transducer triggers indirectly with magnetic repercussions on the piezo transducer.
  • the piezo transducer is provided with a ferromagnetic material.
  • the piezo converter can equally be used as a current sensor in that the forces caused by the current flow through the electromagnetic converter cause bending vibrations of the piezo converter, which in turn can be evaluated as voltages at the connections of the piezo converter.
  • FIG. 1 and 2 show a triggering system consisting of an electrical piezo converter on the one hand and a coil for short-circuit detection on the other - alternatively in the locked or released state
  • FIG. 3 shows a triggering system according to FIG. 1/2 with an additional, separate current transformer for overload detection and
  • Figure 4 is a realization of a further improved trigger system.
  • 1 denotes a mechanical switch.
  • a trigger system is assigned to the mechanical switch 1, which can consist, for example, of a key switch 10.
  • a piezo actuator 11 is assigned to the switch lock 10. The piezo Actuator 11 is located in a holder 12 and is controlled by an electronic circuit, which is generally designated 20.
  • the switch 1 is connected to the key switch 10 via a mechanical actuation 2. Furthermore, a coil 5 is present in the circuit to be switched.
  • FIG. 1 which shows the locked state of the switch 1
  • a signal is sent to the piezo actuator 11 via the electronics 20, the piezo actuator 11 is activated in the sense of bending and the switching lock 10 is thus released.
  • the switch 1 opens what is shown in Figure 2.
  • the network forms a load circuit 2 with the circuit to be switched, the coil 5 having at least one coil turn, but preferably a plurality of turns.
  • the coil 5 through which the load current flows which is a solenoid and generates a magnetic field, acts magnetically on the piezo converter 11 and thus realizes a magnetic actuator.
  • the piezo converter 11 generally already contains ferromagnetic material, so that the magnetic field of the coil 5 can cause the piezo converter 11 to move.
  • the switch 1 can be switched off with the piezo converter 11 via the switch lock 10. If the piezo converter 11 contains no magnetic material, a ferromagnetic plate can be attached to the piezo converter 11, for example by gluing.
  • the triggering device according to FIG. 1/2 is supplemented by the fact that an additional current transformer 30 is present in the load circuit 2.
  • the current is detected by the additional current transformer 30, which is followed by a unit for overload detection 35 which acts on a modified electronics unit 20.
  • the current is measured via the current transformer 30 and evaluated in the overload detection unit 35.
  • the output signal of the unit for overload detection reaches the electronics unit 20 ⁇ .
  • the electronics unit 20 controls the piezo actuator 11, which then reacts in accordance with FIG. 2 and opens the switch 1.
  • the piezo converter 11 acts directly as a current sensor in that the current via the trigger coil 5 initially only moves the piezo actuator 11 in such a way that no triggering takes place yet.
  • the movement of the piezo actuator 11 can, however, be tapped as a voltage.
  • the further modified electronics unit 20 contains, in addition to the unit 20, a separate unit 20 ⁇ for detecting and evaluating the voltage signal generated by the piezo converter 11. In this way, a desired current measurement with overload detection can also be implemented.
  • the piezo converter 11 serves as an actuator in the sense of a trigger.
  • a piezo actuator 11 defined in this way is advantageously space-saving and requires only a small actuation energy.
  • a wide setting range can be specified for electronic overload detection.
  • the short-circuit release which can now be effected directly with the piezo actuator 11 via the coil 5 in the load circuit 2 only requires a simple construction, since only one latching element is present in the switching lock 10.
  • the piezoelectric transducer used as the piezo actuator 11 in FIGS. 1 to 4 is not a ferromagnetic material contains, a ferromagnetic plate can be attached to the piezoelectric transducer in a simple manner.
  • the magnetic field of the magnetic actuator and thus of the current can be detected by the piezoelectric transducer. This means that a current is recorded simply by evaluating the movement of the piezo converter as a result of the current in the load circuit - even without triggering the switch lock.

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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Abstract

Switchgears wherein piezoelectric converters have the function of an actuator are known. According to the invention, a magnetic actuator (5) is associated with the piezoelectric converter (11) as an actuator for unlocking the switch latch (10), in order to provide an overload and short-circuit protection. The piezoelectric converter (11) can be used in conjunction with the solenoid as a sensor for determining the circulating flow.

Description

Beschreibungdescription
Kurzschluss- und Überlastauslöser für ein SchaltgerätShort-circuit and overload release for a switching device
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurzschluss- und Über- lastauslöser für ein Schaltgerät, das ein durch einen piezoelektrischen Aktor entklinkbares Schaltschloss enthält, wofür ein piezoelektrischer Wandler vorhanden ist.The invention relates to a short-circuit and overload release for a switching device that contains a switch lock that can be unlatched by a piezoelectric actuator, for which a piezoelectric transducer is provided.
Piezoaktoren in Verbindung mit einer Strommesseinrichtung und einer elektronischen Verarbeitungseinheit eignen sich als Auslöser für Überlast in einem Leistungsschalter. Sie ersetzen dabei den Bimetallauslöser eines herkömmlichen Leistungsschalters und wirken in ähnlicher Weise wie der Bimetallaus- löser mechanisch direkt auf das Schaltschloss. Der elektronischen Verarbeitungseinheit wird hierbei ein Signal zugeführt, welches den fließenden Strom repräsentiert. Zur Erfassung des Stromes ist ein separater Stromsensor wie z.B. ein Stromwandler o. dgl . erforderlich. Auf der Grundlage an und für sich bekannter Verfahren und Vorschriften berechnet die elektronische Verarbeitungseinheit, wann ein Überlast vorliegt. Eine solche Überlast-Auslöseeinheit hat durch die elektronische Verarbeitungseinheit einen wesentlich vergrößerten Einstellbereich, d.h. dass der Nennstrom und damit der als Überlast angesehene Strom durch den Nutzer in weiten Grenzen verändert und damit auf die Gegebenheiten der Anwendung angepasst werden kann.Piezo actuators in conjunction with a current measuring device and an electronic processing unit are suitable as triggers for overload in a circuit breaker. They replace the bimetallic release of a conventional circuit breaker and act mechanically directly on the key switch in a similar way to the bimetallic release. A signal representing the flowing current is fed to the electronic processing unit. A separate current sensor such as e.g. a current transformer or the like required. The electronic processing unit calculates when an overload is present on the basis of methods and regulations known per se. Such an overload release unit has a significantly increased setting range due to the electronic processing unit, i.e. that the nominal current and thus the current considered to be overload can be changed by the user within wide limits and can thus be adapted to the circumstances of the application.
Als Kurzschlussauslöser wird in mechanischen Schaltgeräten üblicherweise ein magnetischer Aktor eingesetzt, der vom Strom durchflössen wird und im Kurzschlussfall durch die hierdurch hervorgerufenen magnetischen Kräfte mechanisch eine Entklinkung des Schaltschlosses und damit ein Abschaltung bewirkt.A mechanical actuator is usually used as a short-circuit release in mechanical switching devices, through which current flows and in the event of a short circuit mechanically unlatching the switching lock and thus switching it off due to the magnetic forces caused thereby.
Aus der US 4 042 967 A ist bspw. die Verwendung eines Piezo- aktors zur Abschaltung eines Erdschlusses vorbekannt. Hierbei wird der Piezoaktor im Kurzschlussfall direkt von einer Elektronik angesteuert und damit eine schnelle Abschaltung im Kurzschlussfall veranlasst.US Pat. No. 4,042,967 A, for example, discloses the use of a piezo actuator for switching off an earth fault. in this connection In the event of a short circuit, the piezo actuator is directly controlled by electronics, thus prompting a rapid shutdown in the event of a short circuit.
Bisher sind jedoch keine Leistungsschalter mit Piezoaktor als praxisgerechtes Produkt bekannt. Lediglich für Di-Schalter ist eine Auslöseeinrichtung mit Piezoaktoren auf dem Markt (www. servocell.com) , wozu weiterhin auf die EP 0 548 732 Bl verwiesen wird.So far, however, no circuit breakers with a piezo actuator are known as a practical product. A release device with piezo actuators is only on the market for di switches (www.servocell.com), for which reference is also made to EP 0 548 732 B1.
Darüber hinaus wird in der EP 0 517 049 AI ein permanentmagnetischer Fehlerstromauslöser beschrieben, der einen Permanentmagneten enthaltendes Bauelement mit einer Polfläche, gegen die ein Ankerelement, das entgegen der Kraft einer Feder durch den Permanentfluss angezogen wird, wirkt. Der Polfläche ist ein Aktor aus piezoelektrischem Material zugeordnet, wobei bei Auftreten des Signals der Aktor der Ankerkraft entgegenwirkt und/oder das Ankerelement von der Polfläche abhebt.In addition, EP 0 517 049 AI describes a permanent magnetic residual current release which acts on a component containing permanent magnets with a pole face against which an armature element which is attracted by the permanent flux against the force of a spring acts. An actuator made of piezoelectric material is assigned to the pole face, the actuator counteracting the armature force and / or lifting the armature element from the pole face when the signal occurs.
Schließlich ist aus der WO 00/63939 AI ein elektromechani- sches Relais bekannt, bei welchem dem Relais-Mechanismus separate Fehlerdetektoren zugeordnet sind. Dadurch wird eine solche Anordnung vergleichsweise komplex.Finally, an electromechanical relay is known from WO 00/63939 AI, in which separate fault detectors are assigned to the relay mechanism. This makes such an arrangement comparatively complex.
Ausgehend von dem abgehandelten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Auslöser für ein Schaltgerät mit Schaltschloss zu schaffen, bei dem Piezoaktoren und magnetischen Auslöser in vorteilhafter Weise zusammenwirken. Auf diese Weise soll sowohl eine Auslösung im Überlastfall als auch im Kurzschlussfall möglich sein.On the basis of the state of the art dealt with, it is an object of the invention to provide a trigger for a switching device with a switching lock, in which piezo actuators and magnetic triggers interact in an advantageous manner. In this way, tripping should be possible in the event of an overload as well as in the event of a short circuit.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the features of claim 1. Further developments are specified in the subclaims.
Gegenstand der Erfindung ist, dass der Piezoaktor einerseits im Überlastfall durch eine an sich bekannte Elektronik ange- steuert wird und damit das Schaltschloss zum Trennen der Kontakte entklinkt und dass andererseits zur schnellen Auslösung im Kurzschlussfall eine vom Strom - in diesem Fall der Kurzschlussstrom - über eine Auslösespule (Solenoid) auf den fer- romagnetisches Material enthaltenden Piezoaktor wirkendenThe object of the invention is that the piezo actuator is triggered on the one hand by an electronics known per se in the event of an overload. is controlled and thus the switch lock for disconnecting the contacts is released and that, on the other hand, for rapid tripping in the event of a short circuit, a piezo actuator containing the current - in this case the short-circuit current - acts on the ferromagnetic material via a trigger coil (solenoid)
Kraft betätigt wird. Aktiviert von der Auslösespule betätigt der Piezoaktor das Schaltschloss, das wiederum auf einen den Kurzschluss-/Überlast-Strom unterbrechenden Schalter wirkt. Die Spule kann als magnetischer Aktor mehrere Windungen auf- weisen. Ggf. kann es auch ausreichend sein, wenn nur der stromführende Leiter am Piezoaktor vorbeigeführt wird.Force is actuated. Activated by the trip coil, the piezo actuator actuates the switch lock, which in turn acts on a switch that interrupts the short-circuit / overload current. The coil can have several turns as a magnetic actuator. Possibly. it may also be sufficient if only the current-carrying conductor is guided past the piezo actuator.
Besonders vorteilhaft sind zwei alternative Ausprägungen der Erfindung: In einer erster Ausprägung liegt bei der Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik eine Kombination von Piezoaktor und magnetischem Kurzschluss-Aktor vor, wobei sowohl eine Überlast- als auch eine Kurzschluss-Abschaltung dadurch herbeigeführt werden kann, dass zugleich magnetische als auch dielektrische Eigenschaften des Piezoaktors ausgenutzt wer- den.Two alternative versions of the invention are particularly advantageous: in a first version, the invention, in contrast to the prior art, is a combination of a piezo actuator and a magnetic short-circuit actuator, whereby both an overload and a short-circuit shutdown can be brought about, that both magnetic and dielectric properties of the piezo actuator are used.
In einer anderen Ausprägung der Erfindung kann vorteilhafterweise eine Nutzung der Kombination aus Auslösespule und Piezoaktor als Stromsensor erfolgen, indem die durch die Auslö- sespule hervorgerufenen magnetischen Kräfte am Piezoaktor eine Auslenkung hervorrufen, deren Amplitude ein Maß für den fließenden Strom ist. Diese Auslenkung bewirkt durch das piezoelektrische Prinzip die Erzeugung einer Spannung am Piezoaktor, die durch eine zugeordnete Elektronik ausgewertet wer- den kann. Da der Piezoaktor in diesem Fall sowohl als Aktor als auch als Sensor betrieben wird, ist hier verallgemeinert vom Begriff "Piezowandler" auszugehen.In another embodiment of the invention, the combination of trigger coil and piezo actuator can advantageously be used as a current sensor in that the magnetic forces caused by the trigger coil cause a deflection on the piezo actuator, the amplitude of which is a measure of the flowing current. This deflection causes the piezoelectric principle to generate a voltage at the piezo actuator, which can be evaluated by an associated electronics. Since the piezo actuator is operated in this case both as an actuator and as a sensor, the term “piezo transducer” is to be generalized here.
Bei der Erfindung wird die vorteilhafte Kombination von elek- tromagnetischem Auslöser und Piezowandler genutzt, um sowohl einen sicheren Kurzschlussschutz als auch einen Überlastschutz mit u. U. vorgeschalteter elektronischer Auswerteein- heit zur realisieren. Es existiert dabei eine klare Aufgabenteilung: Der Kurzschlussschütz wird durch den schnellen elektromagnetischen Auslöser realisiert, der Überlastschutz durch einen u.U. elektronische angesteuerten Piezowandler.In the invention, the advantageous combination of electromagnetic release and piezo transducer is used to provide both a safe short-circuit protection and an overload protection with u. U. upstream electronic evaluation to realize. There is a clear division of tasks: the short-circuit protection is implemented by the fast electromagnetic release, the overload protection by a possibly electronically controlled piezo converter.
Gemäß vorliegender Anmeldung befindet sich vorteilhafterweise nur der Piezowandler mechanisch im Eingriff mit der Entklin- kung des Schaltschlosses. Die Auslösung im Kurzschlussfall erfolgt durch den elektromagnetischen Wandler mittelbar unter magnetischer Rückwirkung auf den Piezowandler. Hierzu ist der Piezo-Wandler mit einem ferromagnetischen Material versehen.According to the present application, advantageously only the piezo transducer is mechanically engaged with the release of the key switch. In the event of a short circuit, the electromagnetic transducer triggers indirectly with magnetic repercussions on the piezo transducer. For this purpose, the piezo transducer is provided with a ferromagnetic material.
Bei der Erfindung kann der Piezowandler gleichermaßen als Stromsensor herangezogen werden, indem die infolge des Strom- flusses durch den elektromagnetischen Wandler hervorgerufenen Kräfte Biegeschwingungen des Piezowandlers hervorrufen, die sich wiederum als Spannungen an den Anschlüssen des Piezowandlers auswerten lassen.In the case of the invention, the piezo converter can equally be used as a current sensor in that the forces caused by the current flow through the electromagnetic converter cause bending vibrations of the piezo converter, which in turn can be evaluated as voltages at the connections of the piezo converter.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigenFurther details and advantages of the invention emerge from the following description of the figures of exemplary embodiments with reference to the drawing in conjunction with the patent claims. Show it
Figur 1 und Figur 2 ein Auslösesystem aus elektrischem Piezowandler einerseits und einer Spule zur Kurzschlusserfassung andererseits - alternativ im verriegelten bzw. im ausgelösten Zustand, Figur 3 ein Auslösesystem nach Fig. 1/2 mit zusätzlichem, se- paratem Stromwandler zur Überlasterkennung und1 and 2 show a triggering system consisting of an electrical piezo converter on the one hand and a coil for short-circuit detection on the other - alternatively in the locked or released state, FIG. 3 shows a triggering system according to FIG. 1/2 with an additional, separate current transformer for overload detection and
Figur 4 eine Realisierung eines weiter verbesserten Auslösesystems .Figure 4 is a realization of a further improved trigger system.
In der Figur kennzeichnet 1 einen mechanischen Schalter. Dem mechanischen Schalter 1 ist ein Auslösesystem zugeordnet, das beispielsweise aus einem Schaltschloss 10 bestehen kann. Dem Schaltschloss 10 ist ein Piezoaktor 11 zugeordnet. Der Piezo- aktor 11 befindet sich in einer Halterung 12 und wird von einer elektronischen Schaltung, die pauschal mit 20 bezeichnet ist, angesteuert.In the figure, 1 denotes a mechanical switch. A trigger system is assigned to the mechanical switch 1, which can consist, for example, of a key switch 10. A piezo actuator 11 is assigned to the switch lock 10. The piezo Actuator 11 is located in a holder 12 and is controlled by an electronic circuit, which is generally designated 20.
Der Schalter 1 ist mit dem Schaltschloss 10 über eine mechanische Betätigung 2 verbunden. Weiterhin ist eine Spule 5 im zu schaltenden Stromkreis vorhanden.The switch 1 is connected to the key switch 10 via a mechanical actuation 2. Furthermore, a coil 5 is present in the circuit to be switched.
Wird in Figur 1, die den verriegelten Zustand des Schalters 1 wiedergibt, über die Elektronik 20 ein Signal auf den Piezoaktor 11 gegeben, wird der Piezoaktor 11 im Sinne einer Ver- biegung aktiviert und somit das Schaltschloss 10 freigegeben. Der Schalter 1 öffnet, was in Figur 2 wiedergegeben ist.If, in FIG. 1, which shows the locked state of the switch 1, a signal is sent to the piezo actuator 11 via the electronics 20, the piezo actuator 11 is activated in the sense of bending and the switching lock 10 is thus released. The switch 1 opens what is shown in Figure 2.
In den Figuren 1 bis 4 bildet das Netz mit dem zu schaltenden Stromkreis einen Lastkreis 2, wobei die Spule 5 wenigstens eine Spulenwindung, vorzugsweise aber mehrere Windungen, aufweist .In FIGS. 1 to 4, the network forms a load circuit 2 with the circuit to be switched, the coil 5 having at least one coil turn, but preferably a plurality of turns.
Eine schnelle Auslösung im Kurzschlussfall wird dadurch erreicht, dass die vom Laststrom durchflossene Spule 5, welche einen Solenoid darstellt und ein Magnetfeld erzeugt, magnetisch auf den Piezowandler 11 einwirkt und so einen magnetischen Aktor realisiert. Der Piezowandler 11 enthält im Allge- meinen bereits ferromagnetisch.es Material, so dass das Magnetfeld der Spule 5 eine Bewegung des Piezowandlers 11 herbeiführen kann. Dadurch kann mit dem Piezowandler 11 über das Schaltschloss 10 eine Abschaltung des Schalters 1 herbeigeführt werden. Enthält der Piezowandler 11 kein magnetisches Material, kann am Piezowandler 11 eine ferromagnetische Platte, beispielsweise durch Kleben, angebracht werden.Rapid triggering in the event of a short circuit is achieved in that the coil 5 through which the load current flows, which is a solenoid and generates a magnetic field, acts magnetically on the piezo converter 11 and thus realizes a magnetic actuator. The piezo converter 11 generally already contains ferromagnetic material, so that the magnetic field of the coil 5 can cause the piezo converter 11 to move. As a result, the switch 1 can be switched off with the piezo converter 11 via the switch lock 10. If the piezo converter 11 contains no magnetic material, a ferromagnetic plate can be attached to the piezo converter 11, for example by gluing.
Gemäß Figur 3 wird die Auslöseeinrichtung nach Figur 1/2 dadurch ergänzt, dass im Lastkreis 2 ein zusätzlicher Strom- wandler 30 vorhanden ist. Die Erfassung des Stromes erfolgt demnach in diesem Fall durch den zusätzlichen Stromwandler 30, dem eine Einheit zur Überlasterkennung 35 nachgeschaltet ist, die auf eine modifizierte Elektronikeinheit 20 einwirkt.According to FIG. 3, the triggering device according to FIG. 1/2 is supplemented by the fact that an additional current transformer 30 is present in the load circuit 2. In this case, the current is detected by the additional current transformer 30, which is followed by a unit for overload detection 35 which acts on a modified electronics unit 20.
Bei Figur 3 wird also der Strom über den Stromwandler 30 ge- messen und in der Einheit zur Überlasterkennung 35 ausgewertet. Das Ausgangssignal der Einheit zur Überlasterkennung gelangt zur Elektronikeinheit 20 Λ. Im Falle einer Überlast steuert die Elektronikeinheit 20 den Piezoaktor 11 an, welche dann entsprechend Figur 2 reagiert und den Schalter 1 öffnet.In FIG. 3, the current is measured via the current transformer 30 and evaluated in the overload detection unit 35. The output signal of the unit for overload detection reaches the electronics unit 20 Λ . In the event of an overload, the electronics unit 20 controls the piezo actuator 11, which then reacts in accordance with FIG. 2 and opens the switch 1.
In Figur 4 wirkt dagegen der Piezowandler 11 direkt als Stromsensor, indem der Strom über die Auslösespule 5 den Piezoaktor 11 zunächst nur derart bewegt, dass noch keine Auslösung stattfindet. Die Bewegung des Piezoaktors 11 kann aber als Spannung abgegriffen werden. Die weiter modifizierte Elektronikeinheit 20 enthält in diesem Fall neben der Einheit 20 eine separate Einheit 20λΛλ zur Erfassung und Auswertung des vom Piezowandler 11 erzeugten Spannungssignals. So- mit kann zusätzlich eine erwünschte Strommessung mit Überlasterkennung realisiert werden.In FIG. 4, on the other hand, the piezo converter 11 acts directly as a current sensor in that the current via the trigger coil 5 initially only moves the piezo actuator 11 in such a way that no triggering takes place yet. The movement of the piezo actuator 11 can, however, be tapped as a voltage. In this case, the further modified electronics unit 20 contains, in addition to the unit 20, a separate unit 20 λΛλ for detecting and evaluating the voltage signal generated by the piezo converter 11. In this way, a desired current measurement with overload detection can also be implemented.
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere bei der Figur 3 und/oder der Figur 4, dient der Piezowandler 11 als Aktor im Sinne eines Auslösers. Ein solchermaßen definierter Piezoaktor 11 ist vorteilhafterweise platzsparend und benötigt nur eine geringe Ansteuerenergie.In all the exemplary embodiments described above, in particular in FIG. 3 and / or FIG. 4, the piezo converter 11 serves as an actuator in the sense of a trigger. A piezo actuator 11 defined in this way is advantageously space-saving and requires only a small actuation energy.
Für die elektronische Überlasterkennung ist ein weiter Ein- stellbereich vorgebbar. Die nunmehr über die im Lastkreis 2 vorhandene Spule 5 direkt mit dem Piezoaktor 11 bewirkbare Kurzschlussauslösung benötigt nur eine einfache Konstruktion, da nur ein Verklinkungselement im Schaltschloss 10 vorhanden ist.A wide setting range can be specified for electronic overload detection. The short-circuit release which can now be effected directly with the piezo actuator 11 via the coil 5 in the load circuit 2 only requires a simple construction, since only one latching element is present in the switching lock 10.
Sofern der bei den Figuren 1 bis 4 als Piezoaktor 11 verwendete piezoelektrische Wandler kein ferromagnetisches Material enthält, kann in einfacher Weise ein ferromagnetisches Plättchen am piezoelektrischen Wandler angebracht werden.Provided that the piezoelectric transducer used as the piezo actuator 11 in FIGS. 1 to 4 is not a ferromagnetic material contains, a ferromagnetic plate can be attached to the piezoelectric transducer in a simple manner.
Weiterhin kann vom piezoelektrischen Wandler das Magnetfeld des magnetischen Aktors und damit des Stromes erfasst werden. Somit erfolgt bereits eine Stromerfassung allein durch Auswertung der Bewegung des Piezowandlers infolge des Stromes im Lastkreis - auch ohne Auslösung des Schaltschlosses. Furthermore, the magnetic field of the magnetic actuator and thus of the current can be detected by the piezoelectric transducer. This means that a current is recorded simply by evaluating the movement of the piezo converter as a result of the current in the load circuit - even without triggering the switch lock.

Claims

Patentansprüche claims
1. Auslöser zum Kurzschluss- und Überlastschutz für ein Schaltgerät, wobei das Schaltgerät ein durch einen piezo- elektrischen Aktor entklinkbares Schaltschloss enthält, wofür ein piezoelektrischer Wandler vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem piezoelektrischen Wandler (11) als Aktor zur Entriegelung des Schaltschlosses (10) ein magnetischer Aktor (5) zur Realisierung eines Überlast- und Kurzschluss- Schutzes zugeordnet ist.1. Trigger for short-circuit and overload protection for a switching device, the switching device containing a switch lock that can be unlatched by a piezoelectric actuator, for which a piezoelectric transducer is provided, characterized in that the piezoelectric converter (11) acts as an actuator for unlocking the switch lock ( 10) a magnetic actuator (5) is assigned to implement overload and short-circuit protection.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Wandler (11) durch eine elektronische Verarbeitungseinheit (20, 20 Λ, 20 Λ ) angesteuert wird, um eine Überlastauslösung zu realisieren.2. Switching device according to claim 1, characterized in that the piezoelectric transducer (11) is controlled by an electronic processing unit (20, 20 Λ , 20 Λ ) in order to realize an overload release.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Aktor eine Auslösespule (5) , die auf den piezoelektrischen Wandler (11) einwirkt, enthält.3. Switching device according to claim 1, characterized in that the magnetic actuator contains a trigger coil (5) which acts on the piezoelectric transducer (11).
4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) wenigstens eine Windung aufweist.4. Switching device according to claim 3, characterized in that the coil (5) has at least one turn.
5. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Wandler (11) magnetisches Material enthält.5. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric transducer (11) contains magnetic material.
6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am piezoelektrischen Wandler (11) ein Plättchen aus magneti- schem Material angebracht ist.6. Switching device according to claim 5, characterized in that a plate made of magnetic material is attached to the piezoelectric transducer (11).
7. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Lastkreis (2) ein zusätzlicher Stromwandler (30) vorhanden ist. 7. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that an additional current transformer (30) is present in the load circuit (2).
8. Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Stromwandler (30) über eine Einheit zur Überlasterkennung (35) eine Elektronikeinheit (20 Λ) ansteuert.8. Switching device according to claim 7, characterized in that the additional current transformer (30) controls an electronic unit (20 Λ ) via a unit for overload detection (35).
9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösespule (5) in Kombination mit dem Piezowandler (11) die Funktion eines Stromsensors realisiert.9. Switching device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the trigger coil (5) in combination with the piezo converter (11) realizes the function of a current sensor.
10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vom piezoelektrischen Wandler (11) das Magnetfeld des magnetischen Aktors (5) und damit des Stromes erfasst wird. 10. Switching device according to claim 9, characterized in that the magnetic field of the magnetic actuator (5) and thus the current is detected by the piezoelectric transducer (11).
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