DE102021202664A1

DE102021202664A1 - Compact circuit breaker

Info

Publication number: DE102021202664A1
Application number: DE102021202664.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ritzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Der erfindungsgemäße Kompakt-Leitungsschutzschalter (100) für ein elektrisches Leitungssystem mit einem Phasenleiter und einem Neutralleiter weist ein Isolierstoffgehäuse (102) mit einer Gehäusebreite (B) von nur einer Teilungseinheit auf, mit einer Frontseite (104), eine dieser gegenüberliegenden Befestigungsseite (105) sowie mit die Front- und die Befestigungsseite (104, 105) verbindenden Schmal- und Breitseiten (106, 107). Das Isolierstoffgehäuse (102) ist dabei in zwei Strompfadbereiche (108, 109) zur Kontaktierung mit den beiden Leitern unterteilt, wobei in jedem der beiden Strompfadbereiche (108, 109) jeweils ein mittels eines zugeordneten Schaltkontakts (116,120 bzw. 126,130) unterbrechbarer Strompfad (P, N) angeordnet ist. Weiterhin weist der Kompakt-Leitungsschutzschalter (100) ein an der Frontseite (104) angeordnetes Handbetätigungselement (103) auf. Dabei ist in demjenigen Strompfadbereich (109), welcher dem Neutralleiter zugeordnet ist, eine mit dem Handbetätigungselement (103) gekoppelte elektrische Antriebseinrichtung (141) angeordnet, um bei Vorliegen eines vordefinierten Zustands den Leitungsschutzschalter (100) über das Handbetätigungselement (103) aus der Ferne ein- oder auszuschalten. Durch die elektrische Antriebseinrichtung (141) ist die Funktionalität eines Fernantriebs in den Kompakt-Leitungsschutzschalter (100) integriert, wobei deren mechanische Auslegung aufgrund der geringeren Kräfte und Momente deutlich einfacher und kompakter ist.The compact circuit breaker (100) according to the invention for an electrical line system with a phase conductor and a neutral conductor has an insulating material housing (102) with a housing width (B) of only one pitch unit, with a front side (104), one opposite fastening side (105) as well as narrow and broad sides (106, 107) connecting the front and the fastening side (104, 105). The insulating housing (102) is divided into two current path areas (108, 109) for contacting the two conductors, with each of the two current path areas (108, 109) having a current path (P , N) is arranged. Furthermore, the compact miniature circuit breaker (100) has a manual operating element (103) arranged on the front side (104). An electrical drive device (141) coupled to the manual control element (103) is arranged in that current path area (109) which is assigned to the neutral conductor, in order to remotely activate the circuit breaker (100) via the manual control element (103) when a predefined state is present turn on or off. The electrical drive device (141) integrates the functionality of a remote drive into the compact circuit breaker (100), the mechanical design of which is significantly simpler and more compact due to the lower forces and moments.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompakt-Leitungsschutzschalter für ein aus einem Phasenleiter und einem Neutralleiter bestehendes elektrisches Leitungssystem mit einem Isolierstoffgehäuse mit einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit, aufweisend eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten. Das Isolierstoffgehäuse ist dabei in zwei Strompfadbereiche zur Kontaktierung mit den beiden Leitern unterteilt, wobei in jedem der beiden Strompfadbereiche jeweils ein mittels eines zugeordneten Schaltkontakts unterbrechbarer Strompfad angeordnet ist, der jeweils von einer der Schmalseiten (5) zur anderen geführt ist. Die beiden Schaltkontakte sind dabei mit Hilfe eines an der Frontseite angeordneten Handbetätigungselements manuell betätigbar.The invention relates to a compact miniature circuit breaker for an electrical line system consisting of a phase conductor and a neutral conductor, with an insulating housing with a housing width of only one pitch unit, having a front side, a fastening side opposite the front side, and narrow and broad sides connecting the front and fastening sides . The insulating material housing is divided into two current path areas for contacting the two conductors, with a current path that can be interrupted by means of an assigned switching contact being arranged in each of the two current path areas, which is routed from one of the narrow sides (5) to the other. The two switching contacts can be actuated manually with the aid of a hand-operated element arranged on the front side.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Schutzschaltgeräten bekannt: Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter), welcher auch als „Miniature Circuit Breaker“ (MCB) bezeichnet wird, ist eine in der Elektroinstallation verwendete Überstromschutzeinrichtung und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher sowie elektrische Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Sie sind dazu ausgebildet, einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen. Die auftretenden Kurzschlussströme, die von Niederspannungs-Schutzschaltgeräten abgeschaltet werden müssen, liegen üblicher Weise in einem Bereich zwischen 6.000 und 15.000 Ampere. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Derartige Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschriften DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , EP 2 685 482 B1 , DE 10 2015 213 375 A1 oder DE 10 2013 211 539 A1 prinzipiell vorbekannt.Various types of protective switching devices are known from the prior art: Circuit breakers are specially designed for high currents. A circuit breaker (so-called circuit breaker), which is also referred to as a "miniature circuit breaker" (MCB), is an overcurrent protection device used in electrical installations and is used in particular in the low-voltage network area. Circuit breakers and miniature circuit breakers guarantee safe shutdown in the event of a short circuit and protect consumers and electrical systems from overload, for example from damage to the electrical lines due to excessive heating as a result of an excessive electrical current. They are designed to automatically switch off a circuit to be monitored in the event of a short circuit or if an overload occurs and thus to separate it from the rest of the line network. The short-circuit currents that occur, which must be switched off by low-voltage protective switching devices, are usually in a range between 6,000 and 15,000 amperes. Circuit breakers and miniature circuit breakers are therefore used in particular as switching and safety elements for monitoring and protecting an electrical circuit in electrical power supply networks. Such circuit breakers are from the publications DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , EP 2 685 482 B1 , DE 10 2015 213 375 A1 or DE 10 2013 211 539 A1 known in principle.

Im Allgemeinen sind derartige Schutzschaltgeräte zumeist über zwei Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen Leitung zu unterbrechen. Hierzu weist das Schutzschaltgerät einen Schaltkontakt mit einem feststehenden Kontaktelement - dem sogenannten Festkontakt - sowie einem relativ dazu bewegbaren Kontaktelement - dem sogenannten Bewegkontakt - auf. Zur Durchleitung eines elektrischen Stromes kontaktiert der Bewegkontakt den Festkontakt. Zur Trennung des Stromflusses wird der Bewegkontakt von dem Festkontakt wegbewegt. Der Bewegkontakt ist dabei beispielsweise über eine Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes betätigbar, so dass der Schaltkontakt geöffnet und geschlossen werden kann. Auf diese Weise kann bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes, beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer Überlast, der Schaltkontakt geöffnet werden, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.In general, protective switching devices of this type are usually electrically conductively connected to an electrical line of the circuit to be monitored via two connection terminals in order to interrupt the electrical current in the respective line if necessary. For this purpose, the protective switching device has a switching contact with a fixed contact element—the so-called fixed contact—and a contact element that can be moved relative thereto—the so-called moving contact. The moving contact makes contact with the fixed contact in order to conduct an electric current. To separate the current flow, the moving contact is moved away from the fixed contact. The moving contact can be actuated, for example, via a switching mechanism of the protective switching device, so that the switching contact can be opened and closed. In this way, when a predefined condition occurs, for example a short circuit or an overload, the switching contact can be opened in order to separate the monitored circuit from the electrical mains. Such protective switching devices are also known as modular installation devices in the field of low-voltage technology.

Aufgrund des hohen Kurzschlussstromes, der üblicherweise in einem Bereich zwischen 6 und 15 kA (Kilo-Ampere) liegt, führt das Unterbrechen des Stromflusses durch Öffnen des Schaltkontakts zumindest kurzzeitig zu einem Spannungsüberschlag zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontaktelement, da der Abstand während des Trennvorganges der Kontaktelemente zur Isolation noch nicht ausreicht. Befindet sich ein Gas - beispielsweise Luft - zwischen den beiden Schaltkontakten, so wird dieses bei entsprechend hoher Spannungsdifferenz zwischen den Kontaktelementen durch den Überschlag ionisiert, wobei sich aufgrund der Gasentladung ein Lichtbogen ausbildet. Während der Brenndauer des Lichtbogens können dabei Temperaturen von bis zu 20.000 K (Kelvin) auftreten. Diese hohe thermische Belastung ist aufgrund ihrer schädigenden Wirkung auf die Komponenten des Schutzschaltgerätes äußerst unerwünscht. Beispielsweise können Metall und Isolierteile durch die Lichtbogeneinwirkung ganz oder teilweise zerstört werden, wodurch die Funktion des Schutzschaltgerätes - und damit seine Lebensdauer - stark reduziert werden. Daher ist der durch den Lichtbogen verursachte Energieeintrag in das Schutzschaltgerät hinsichtlich seiner zeitlichen Dauer möglichst zu begrenzen.Due to the high short-circuit current, which is usually in the range between 6 and 15 kA (kilo-ampere), interrupting the current flow by opening the switching contact leads to a voltage flashover between the fixed and the moving contact element, at least briefly, since the distance during the separation process of the contact elements for insulation is not yet sufficient. If there is a gas - for example air - between the two switching contacts, this will be ionized by the flashover if the voltage difference between the contact elements is correspondingly high, with an arc being formed as a result of the gas discharge. Temperatures of up to 20,000 K (Kelvin) can occur while the arc is burning. This high thermal load is extremely undesirable due to its damaging effect on the components of the protective switching device. For example, metal and insulating parts can be completely or partially destroyed by the arcing effect, which greatly reduces the function of the protective switching device - and thus its service life. The energy input into the protective switching device caused by the arc should therefore be limited as far as possible with regard to its duration.

Zum Löschen dieses Lichtbogens weisen herkömmliche Schutzschaltgeräte eine Lichtbogen-Löschvorrichtung, beispielsweise eine sogenannte Löschkammer mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter und voneinander beabstandeter Löschbleche auf. Alternativ kann die Lichtbogen-Löschvorrichtung auch lediglich aus mehreren, parallel zueinander ausgerichteter Lösch- oder Kühlbleche bestehen. Wird der Lichtbogen in Richtung der Lichtbogen-Löschvorrichtung getrieben, so teilt er sich bei Auftreffen auf die Löschbleche in mehrere Teil-Lichtbögen auf, welche anschließend in Reihe geschaltet zwischen den einzelnen Löschblechen brennen. Die mehreren, elektrisch sequenziell hintereinander geschalteten Teil-Lichtbögen führen in Summe zu einer höheren Bogenspannung, was in der Folge zu einem schnelleren Erlöschen des Lichtbogens führt.To quench this arc, conventional protective switching devices have an arc quenching device, for example what is known as a quenching chamber with a large number of quenching plates arranged next to one another and spaced apart from one another. Alternatively, the arc quenching device can also consist of only a plurality of quenching or cooling plates aligned parallel to one another. If the arc is driven in the direction of the arc quenching device, it splits into several partial arcs when it hits the quenching plates, which are then arranged in series connected between the individual quenching plates. The multiple partial arcs that are electrically sequentially connected in series result in a higher arc voltage overall, which consequently leads to the arc being extinguished more quickly.

Zur Unterbrechung einer einzigen Phasenleitung wird in der Regel ein einpoliger Leitungsschutzschalter verwendet, welche üblicher Weise eine Breite von einer Teilungseinheit (entspricht ca. 18mm) aufweist. Für dreiphasige Anschlüsse werden (alternativ zu drei einpoligen Schaltgeräten) dreipolige Leitungsschutzschalter eingesetzt, welche dementsprechend eine Breite von drei Teilungseinheiten (entspricht ca. 54mm) aufweisen. Jedem der drei Phasenleiter ist dabei ein Pol, d.h. eine Schaltstelle zugeordnet. Soll zusätzlich zu den drei Phasenleitern auch noch der Neutralleiter unterbrochen werden, spricht man von vierpoligen Geräten, welche vier Schaltstellen aufweisen: drei für die drei Phasenleiter sowie einen für den gemeinsamen Neutralleiter. Daneben existieren kompakte Leitungsschutzschalter, welche bei einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit zwei Schaltkontakte für je eine Anschlussleitung, d.h. entweder für zwei Phasenleitungen (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+1) oder für eine Phasenleitung und den Neutralleiter (Kompaktleitungsschutzschalter vom Typ 1+N), bereitstellen.To interrupt a single phase line, a single-pole circuit breaker is usually used, which usually has a width of one pitch unit (corresponds to approx. 18mm). For three-phase connections (as an alternative to three single-pole switching devices), three-pole miniature circuit breakers are used, which accordingly have a width of three module widths (corresponds to approx. 54mm). A pole, i.e. a switching point, is assigned to each of the three phase conductors. If the neutral conductor is to be interrupted in addition to the three phase conductors, this is referred to as a four-pole device, which has four switching points: three for the three phase conductors and one for the common neutral conductor. In addition, there are compact miniature circuit breakers which, with a housing width of just one pitch unit, provide two switching contacts for one connection line each, i.e. either for two phase lines (type 1+1 molded case circuit breakers) or for a phase line and the neutral conductor (type 1+N molded case circuit breakers). .

Bei Kompaktleitungsschutzschaltern vom Typ 1+N ist für beide Pole, d.h. sowohl für den Phasenleiter als auch für den Neutralleiter, ein Schaltkontakt bereitgestellt. Hierzu ist beispielsweise aus der Druckschrift US 2002/0149891 A1 bekannt, in einem Leitungsschutzschalter für ein Leitungssystem mit einem Neutralleiter und einem weiteren Leiter eine (einzige) Auslösespule vorzusehen, die auf beide Schaltkontakte - sowohl den für den Phasenleiter als den auch für den Neutralleiter - einwirkt.With type 1+N compact miniature circuit breakers, a switching contact is provided for both poles, ie both for the phase conductor and for the neutral conductor. This is for example from the publication US 2002/0149891 A1 known to provide a (single) tripping coil in a circuit breaker for a line system with a neutral conductor and another conductor, which acts on both switching contacts - both for the phase conductor and for the neutral conductor.

Die Erfindung geht von einem Leitungsschutzschalter aus, bei dem für jeden Pol Bauraum bereitgestellt ist. Leitungsschutzschalter mit diesen Eigenschaften wählt man insbesondere dann, wenn man eine einfache Konstruktion wünscht. Insbesondere ist der Bauraum in der Regel für jeden Leiter gleichartig, nämlich insbesondere gleich groß und zumindest in einem bestimmten Bereich von gleicher geometrischer Struktur. Man nimmt für eine übersichtliche Bauweise des Leitungsschutzschalters sogar in Kauf, dass der Bauraum für den Neutralleiter nicht vollständig ausgefüllt ist. Insbesondere kann auf eine gesonderte Kurzschluss-Auslösespule für den Neutralleiter-Schaltkontakt sowie auf eine dieser zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung, wie sie für die Phasenleiterseite erforderlich sind, verzichtet werden.The invention is based on a circuit breaker in which space is provided for each pole. Miniature circuit breakers with these properties are chosen in particular when a simple design is desired. In particular, the installation space is usually the same for each conductor, namely in particular the same size and at least in a specific area of the same geometric structure. For a clear design of the miniature circuit breaker, one even accepts that the installation space for the neutral conductor is not completely filled. In particular, there is no need for a separate short-circuit tripping coil for the neutral conductor switching contact or for an arc quenching device associated with it, as is required for the phase conductor side.

Für einige Anwendungsfälle - beispielsweise im Rahmen der Anlagenüberwachung oder bei einer Offshore-Windkraftanlage - gibt es die Anforderung, einen ausgelösten Leitungsschutzschalter auch aus der Entfernung wieder einschalten zu können. Hierzu werden sogenannte Fernantriebe eingesetzt. Ein Fernantrieb ermöglicht die Betätigung eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes - beispielsweise eines Leitungsschutzschalters - aus der Ferne. Der Fernantrieb ist dabei mit dem Schutzschaltgerät mechanisch gekoppelt und kann sowohl zum Ausschalten als auch zum Einschalten des Schutzschaltgerätes aus der Ferne eingesetzt werden. Derartige Fernantriebe sind prinzipiell aus dem Stand der Technik - beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 102 16 055 B4 - vorbekannt. Ferner gibt es bei Fernantrieben die Funktion einer automatischen Wiedereinschaltung des gekoppelten Schutzschaltgerätes nach dessen fehlerbedingter Auslösung bzw. Abschaltung. Fernantriebe mit einer derartigen automatischen WiedereinschaltFunktion werden im Englischen auch als „automatic reclosing devices“, kurz: ARD bezeichnet.For some applications - for example in the context of system monitoring or in an offshore wind turbine - there is a requirement to be able to switch on a tripped miniature circuit breaker from a distance. So-called remote drives are used for this purpose. A remote operator enables a low-voltage protective switching device - for example a circuit breaker - to be operated remotely. The remote drive is mechanically coupled to the protective switching device and can be used both to switch the protective switching device on and off remotely. Such remote drives are in principle from the prior art - for example from the German patent DE 102 16 055 B4 - previously known. Furthermore, remote operators have the function of automatically switching the coupled protective switching device on again after it has been tripped or switched off due to a fault. Remote drives with such an automatic reclosing function are also referred to as "automatic reclosing devices", or ARD for short.

Bei der elektrischen Ausrüstung elektrischer Schaltanlagen wird zumeist eine Vielzahl von Schutzschaltgeräten benötigt, welche in einem sogenannten Elektroinstallationsverteiler, auch als Verteilerkasten oder kurz als Verteiler bezeichnet, zusammengefasst und nebeneinander angeordnet sind. Im Inneren des Elektroinstallationsverteilers sind hierzu Halterungen zur Strukturierung des Innenaufbaus des Verteilers sowie Stromführungssysteme zum Anschluss der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten vorgesehen. Aufgrund der Vielzahl der im Elektroinstallationsverteiler unterzubringenden (Schalt-)Geräte ist man bestrebt, das Bauvolumen - und damit den Platzbedarf - des einzelnen Gerätes möglichst gering zu halten.When it comes to the electrical equipment of electrical switchgear, a large number of protective switching devices are usually required, which are combined and arranged next to one another in what is known as an electrical installation distribution board, also referred to as a distribution box or distribution box for short. For this purpose, holders for structuring the internal structure of the distributor as well as current-carrying systems for connecting the electrical and/or electronic components are provided inside the electrical installation distributor. Due to the large number of (switching) devices to be accommodated in the electrical distribution board, efforts are made to keep the structural volume—and thus the space requirement—of the individual device as small as possible.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen Kompakt-Leitungsschutzschalter bereitzustellen, welcher aus der Entfernung betätigbar ist und sich durch ein geringes Bauvolumen auszeichnet.It is therefore the object of the present invention to provide an alternative compact circuit breaker which can be actuated from a distance and is characterized by a small construction volume.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Kompakt-Leitungsschutzschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kompakt-Leitungsschutzschalters sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the compact circuit breaker according to claim 1 . Advantageous configurations of the compact circuit breaker according to the invention are the subject matter of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Kompakt-Leitungsschutzschalter für ein elektrisches Leitungssystem mit einem Phasenleiter und einem Neutralleiter weist ein Isolierstoffgehäuse mit einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit auf, seinerseits aufweisend eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Schmal- und Breitseiten. Das Isolierstoffgehäuse ist dabei in zwei Strompfadbereiche zur Kontaktierung mit den beiden Leitern - Phasenleiter und Neutralleiter - unterteilt, wobei in jedem der beiden Strompfadbereiche jeweils ein mittels eines zugeordneten Schaltkontakts unterbrechbarer Strompfad angeordnet ist. Ferner weist der Kompakt-Leitungsschutzschalter ein an der Frontseite angeordnetes Handbetätigungselement auf, mit dessen Hilfe die beiden Schaltkontakte manuell betätigbar sind. Dabei ist in demjenigen Strompfadbereich, welcher dem Neutralleiter zugeordnet ist, eine mit dem Handbetätigungselement gekoppelte elektrische Antriebseinrichtung angeordnet, d.h. aufgenommen und gehaltert, um bei Vorliegen eines vordefinierten Zustands den Leitungsschutzschalter über das Handbetätigungselement aus der Ferne ein- oder auszuschalten.The compact circuit breaker according to the invention for an electrical line system with a phase conductor and a neutral conductor has an insulating material housing with a housing width of only one pitch unit, in turn having a front side, a fastening side opposite the front side and the Narrow and broad sides connecting the front and the fastening side. The insulating material housing is divided into two current path areas for contacting the two conductors—phase conductor and neutral conductor—with a current path that can be interrupted by means of an associated switching contact being arranged in each of the two current path areas. Furthermore, the compact miniature circuit breaker has a manual operating element arranged on the front side, with the aid of which the two switching contacts can be operated manually. In that current path area which is assigned to the neutral conductor, an electrical drive device coupled to the manual control element is arranged, ie received and held, in order to remotely switch the circuit breaker on or off via the manual control element when a predefined state is present.

Durch die elektrische Antriebseinrichtung ist die Funktionalität eines Fernantriebs in einen Kompakt-Leitungsschutzschalter unter Verwendung eines gemeinsamen Gehäuses integriert. Da die elektrische Antriebseinrichtung lediglich ein kompaktes Schaltgerät mit maximal zwei Schaltstellen betätigen muss, kann deren mechanische Auslegung und Gestaltung einfacher und kompakter gehalten werden, da hier deutlich geringere Kräfte und Momente wirken als dies bei einem Fernantrieb, welcher auch zur Kopplung mit einem vierpoligen Schutzschaltgerät ausgelegt ist, der Fall wäre. Weiterhin ergibt sich aus der Integration des Fernantriebs in den Kompakt-Leitungsschutzschalter der Vorteil einer deutlichen Platzersparnis im Verteilerkasten, da bei einer Nachrüstung eines Fernantriebs lediglich ein bestehender Leitungsschutzschalter herkömmlicher Bauart mit einer Breite von einer Teilungseinheit lediglich gegen den erfindungsgemäßen Kompakt-Leitungsschutzschalter mit integriertem Fernantrieb, aber gleicher Breite, ausgetauscht werden muss.The electrical drive device integrates the functionality of a remote drive into a compact miniature circuit breaker using a common housing. Since the electrical drive device only has to actuate a compact switching device with a maximum of two switching points, its mechanical design and design can be kept simpler and more compact, since significantly lower forces and moments are at work here than with a remote drive, which is also designed for coupling with a four-pole protective switching device is, would be the case. Furthermore, the integration of the remote drive into the compact circuit breaker has the advantage of a clear saving of space in the distribution box, since when retrofitting a remote drive, only an existing circuit breaker of conventional design with a width of one pitch unit can be exchanged against the compact circuit breaker according to the invention with an integrated remote drive, but the same width, must be replaced.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters ist die Kopplung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Handbetätigungselement durch eine Koppelmechanik gebildet.In an advantageous development of the compact miniature circuit breaker, the coupling between the drive device and the hand-operated element is formed by a coupling mechanism.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters weist die Koppelmechanik ein Getriebe oder einen Riemenantrieb auf.In a further advantageous development of the compact circuit breaker, the coupling mechanism has a gear or a belt drive.

Mit Hilfe der Koppelmechanik kann das Drehmoment der elektrischen Antriebseinrichtung an das am Handbetätigungselement erforderliche Drehmoment angepasst werden. Aus Zahnrädern und/oder Gestängen gebildete Getriebe oder Riemenantriebe stellen hierfür geeignete mechanische Baugruppen zur technischen Realisierung einer derartigen Koppelmechanik dar.With the help of the coupling mechanism, the torque of the electric drive device can be adapted to the torque required on the hand-operated element. Gears or belt drives formed from gear wheels and/or linkages represent suitable mechanical assemblies for the technical implementation of such a coupling mechanism.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters nimmt der für die elektrische Antriebseinrichtung benötigte Bauraum eine verfügbare Innenbreite des Isolierstoffgehäuses nahezu vollständig ein.In a further advantageous development of the compact miniature circuit breaker, the installation space required for the electrical drive device almost completely occupies an available inside width of the insulating material housing.

In einem Teilbereich des Isolierstoffgehäuses kann nahezu die gesamte verfügbare Innenbreite des Isolierstoffgehäuses für die elektrische Antriebseinrichtung genutzt werden, welche dadurch vergleichsweise robust dimensioniert und gestaltet werden kann.In a partial area of the insulating material housing, almost the entire available inner width of the insulating material housing can be used for the electric drive device, which can thus be dimensioned and designed to be comparatively robust.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters ist die elektrische Antriebseinrichtung mit den beiden Strompfaden elektrisch leitend verbunden.In a further advantageous development of the compact miniature circuit breaker, the electrical drive device is electrically conductively connected to the two current paths.

Die beiden Strompfade bilden somit die Spannungsversorgung zur Versorgung der elektrischen Antriebseinrichtung mit elektrischer Energie. Auf diese Weise wird die für die Betätigung der elektrischen Antriebseinrichtung benötigte elektrische Energie unmittelbar aus den bereits mit dem Kompakt-Leitungsschutzschalter verbundenen elektrischen Anschlussleitungen - dem Phasenleiter sowie dem Neutralleiter - bezogen. Zusätzliche elektrische Anschlussleitungen sind somit nicht erforderlich.The two current paths thus form the power supply for supplying the electrical drive device with electrical energy. In this way, the electrical energy required to actuate the electrical drive device is drawn directly from the electrical connecting lines—the phase conductor and the neutral conductor—already connected to the compact miniature circuit breaker. Additional electrical connection lines are therefore not required.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters weist die elektrische Antriebseinrichtung ferner eine Elektronikbaugruppe zur Ansteuerung der elektrische Antriebseinrichtung auf.In a further advantageous development of the compact miniature circuit breaker, the electrical drive device also has an electronics assembly for controlling the electrical drive device.

Mit Hilfe der Elektronikbaugruppe ist die elektrische Antriebseinrichtung steuerbar: beispielsweise kann dadurch eine automatische Wiedereinschaltfunktion, d.h. ein automatisches Wiedereinschalten nach einer vorhergehenden Auslösung des Kompakt-Leitungsschutzschalters realisiert werden. Des Weiteren ist dadurch eine Anpassung der Antriebskraft bzw. des Antriebsmoments der elektrische Antriebseinrichtung möglich.The electrical drive device can be controlled with the aid of the electronics assembly: for example, an automatic restart function, i.e. automatic restart after a previous tripping of the compact miniature circuit breaker, can be implemented as a result. Furthermore, this makes it possible to adapt the driving force or the driving torque of the electric drive device.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters ist die Elektronikbaugruppe drahtgebunden oder drahtlos ansteuerbar.In a further advantageous development of the compact miniature circuit breaker, the electronics assembly can be controlled by wire or wirelessly.

Die externe Ansteuerung der Elektronikbaugruppe dient der Kommunikation der elektrischen Antriebseinrichtung - und damit des Kompakt-Leitungsschutzschalters - mi einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einer Leitstelle oder Leitwarte. Eine drahtgebundene Ansteuerung kann dabei über hierzu geeignete Steuerleitungen erfolgen; im Fall einer drahtlosen Ansteuerung erfolgt dies über ein geeignetes Funksignal, beispielsweise Bluetooth oder ZigBee.The external control of the electronics assembly is used for communication between the electrical drive device - and thus the compact miniature circuit breaker - with a higher-level unit, for example a control center or control room. Wired control can take place via control lines suitable for this purpose; in the case of a wireless control, this takes place via a suitable radio signal, for example Bluetooth or ZigBee.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kompakt-Leitungsschutzschalters weist die Elektronikbaugruppe ferner eine Einheit zur Überwachung zumindest eines Betriebsparameters zumindest eines der beiden Strompfade auf.In a further advantageous development of the compact miniature circuit breaker, the electronics assembly also has a unit for monitoring at least one operating parameter of at least one of the two current paths.

Bei dem zu überwachenden Betriebsparameter kann es sich beispielsweise um die elektrische Spannung und/oder den Stromfluss und/oder die Temperatur handeln. Dabei kann entweder nur einer der Strompfade oder aber beide Strompfade hinsichtlich zumindest eines Betriebsparameters überwacht werden. Auf diese Weise ist es möglich, bei Auftreten eines vordefinierten Ereignisses, beispielsweise einer zu hohen Temperatur, ein Öffnen der Schaltkontakte des Kompakt-Leitungsschutzschalters zu bewirken.The operating parameter to be monitored can be, for example, the electrical voltage and/or the current flow and/or the temperature. In this case, either only one of the current paths or both current paths can be monitored with regard to at least one operating parameter. In this way it is possible to cause the switching contacts of the compact circuit breaker to open when a predefined event occurs, for example if the temperature is too high.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompakt-Leitungsschutzschalters unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Fernantriebs;
2 eine schematische Darstellung des Fernantriebs aus 1, gekoppelt mit einem Schutzschaltgerät;
3 und 4 schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Kompakt-Leitungsschutzschalters in verschiedenen Ansichten.

An exemplary embodiment of the compact circuit breaker according to the invention is explained in more detail below with reference to the attached figures. In the figures are:

1 a schematic representation of a remote drive known from the prior art;
2 a schematic representation of the remote drive 1 , coupled to a protective switching device;
3 and 4 schematic representations of the compact circuit breaker according to the invention in different views.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.In the various figures of the drawing, the same parts are always provided with the same reference numbers. The description applies to all drawing figures in which the corresponding part can also be seen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fernantriebs 1 mit automatischer Wiedereinschaltfunktion (ARD: automatic reclosing device) in perspektivischer Ansicht. Der Fernantrieb 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Frontseite 4, einer der Frontseite 4 gegenüberliegenden Befestigungsseite 5, sowie mit die Front- und die Befestigungsseiten 4 und 5 verbindenden Schmal- und Breitseiten 6 und 7 auf. An der Frontseite 4 ist ein Betätigungselement 3 angeordnet, welches mittels eines Griffverbinders 8 mit einem Betätigungselement 13 eines Schutzschaltgerätes 10 (siehe 2) koppelbar ist, um das Schutzschaltgerät 10 (in gekoppeltem Zustand) mit Hilfe des Fernantriebs 1 betätigen, d.h. ein- und ausschalten zu können. Über die Befestigungsseite 5 ist der Fernantrieb 1 an einer Trag- oder Hutschiene (nicht dargestellt), wie sie in Elektroinstallationsverteilern zur Gerätebefestigung überwiegend verwendet werden, befestigbar. Zur mechanischen Verbindung mit dem Schutzschaltgerät 10 weist der Fernantrieb 1 ferner zwei Verbindungslaschen 9 auf, welche an der Frontseite 4 im Bereich der Breitseite 7 angeordnet und mit in eine an einem Gehäuse 12 des Schutzschaltgerätes 10 ausgebildeten Aufnahme 19 einsteckbar sind, um den Fernantrieb 1 mechanisch mit dem Schutzschaltgerät 10 zu verbinden. 1 shows a schematic representation of a remote drive 1 with automatic reclosing function (ARD: automatic reclosing device) in a perspective view. The remote drive 1 has a housing 2 with a front side 4, a fastening side 5 opposite the front side 4, and narrow and broad sides 6 and 7 connecting the front and fastening sides 4 and 5. An actuating element 3 is arranged on the front side 4, which can be connected to an actuating element 13 of a protective switching device 10 by means of a handle connector 8 (see 2 ) can be coupled in order to actuate the protective switching device 10 (in the coupled state) using the remote operator 1, ie to be able to switch it on and off. The remote drive 1 can be fastened to a mounting rail or top-hat rail (not shown) via the fastening side 5, such as are predominantly used in electrical distribution boards for fastening devices. For the mechanical connection to the protective switching device 10, the remote operator 1 also has two connecting straps 9, which are arranged on the front side 4 in the area of the broad side 7 and can be inserted into a receptacle 19 formed on a housing 12 of the protective switching device 10, in order to mechanically connect the remote operator 1 to be connected to the protective switching device 10.

In 2 ist eine Anordnung, bestehend aus dem Fernantrieb 1 und einem daran gekoppelten Schutzschaltgerät 10, in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt. In der Darstellung der 2 ist das Schutzschaltgerät 10 als vierpoliger Leitungsschutzschalter ausgebildet. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen, da der Fernantrieb 1 mit unterschiedlichen Arten von Schutzschaltgeräten 10 gekoppelt werden kann. Dabei ist der zu verwendende Griffverbinder 8 gegebenenfalls an die Breite sowie den Typ des jeweils zu koppelnden Schutzschaltgerätes 10 anzupassen. Als Schutzschaltgeräte 10 kommen hierbei sowohl Leitungsschutzschalter (LS) und Fehlerstromschutzschalter (FI), aber auch Kombigeräte wie ein FILS, welcher die Funktionalität eines Leitungsschutzschalters mit der Funktionalität eines Fehlerstromschutzschalters kombiniert und ggf. um weitere Funktionalitäten, z.B. eines Brandschutzschalters, erweitert, in Betracht.In 2 is an arrangement consisting of the remote drive 1 and a protective switching device 10 coupled thereto, shown schematically in a perspective view. In the representation of 2 the protective switching device 10 is designed as a four-pole circuit breaker. However, this is only to be understood as an example, since the remote drive 1 can be coupled with different types of protective switching devices 10 . In this case, the handle connector 8 to be used may need to be adapted to the width and the type of protective switching device 10 to be coupled in each case. Both miniature circuit breakers (LS) and residual current circuit breakers (FI), but also combination devices such as a FILS, which combines the functionality of a miniature circuit breaker with the functionality of a residual current circuit breaker and, if necessary, with additional functionalities, such as a fire protection switch, can be considered as protective switching devices 10 .

Zur mechanischen Kopplung des Fernantriebs 1 mit dem Schutzschaltgerätes 10 werden die beiden Geräte so angeordnet, dass ihre Breitseiten 7, 17 einander zugewandt sind. Zur Befestigung der beiden Geräte werden nun die beiden Verbindungslaschen 9 des Fernantriebs 1 in jeweils eine an der Frontseite 14 des Schutzschaltgerätes 10 hinsichtlich ihrer Lage korrespondierend angeordnete Aufnahme 19 eingesteckt. Darüber hinaus wirkt die mittels des gemeinsamen Griffverbinders 8 realisierte funktionale Kopplung des Betätigungselement 3 des Fernantriebs 1 mit dem Betätigungselement 13 des Schutzschaltgerätes 10 als zusätzliche mechanische Kopplung, so dass eine stabile mechanische Verbindung der beiden Geräte erreicht wird. Um eine stabile mechanische Verbindung zu erreichen sind jedoch auch alternative Verbindungsmittel, wie Nieten, Schrauben, Stifte, Klammern, etc. verwendbar.For the mechanical coupling of the remote drive 1 to the protective switching device 10, the two devices are arranged in such a way that their broad sides 7, 17 face one another. To fasten the two devices, the two connecting straps 9 of the remote operator 1 are each inserted into a receptacle 19 arranged correspondingly in terms of their position on the front side 14 of the protective switching device 10 . In addition, the functional coupling of the actuating element 3 of the remote operator 1 with the actuating element 13 of the protective switching device 10 realized by means of the common handle connector 8 acts as an additional mechanical coupling, so that a stable mechanical connection of the two devices is achieved. However, in order to achieve a stable mechanical connection, alternative connection means such as rivets, screws, pins, clamps, etc. can also be used.

Das Schutzschaltgerät 10 weist im Bereich der Schmalseiten 16 mehrere Öffnungen 18 auf. Jede der Öffnungen dient zum Einstecken einer elektrischen Anschlussleitung, d.h. einer Phasenleitung oder des Neutralleiters, um das Schutzschaltgerät 10 mit dem zu schützenden elektrischen Stromkreis zu verbinden. Hierzu ist hinter jeder Öffnung 18 eine Schraubklemme (nicht dargestellt) angeordnet, welche mit Hilfe einer über eine Frontseite 14 zugänglichen Klemmschraube 11 betätigbar ist, um die jeweilige Anschlussleitung zu klemmen oder zu lösen. Alternative Anschlusstechniken, beispielsweise Stecktechnik mittels schraubenloser Klemmen, sind ebenfalls verwendbar.The protective switching device 10 has a plurality of openings 18 in the area of the narrow sides 16 . Each of the openings is for the insertion of an electrical connection line, i.e. a phase line or the neutral conductor, in order to connect the protective switching device 10 to the electrical circuit to be protected. For this purpose, a screw terminal (not shown) is arranged behind each opening 18 and can be actuated with the aid of a clamping screw 11 accessible via a front side 14 in order to clamp or release the respective connection line. Alternative connection techniques, for example plug-in technology using screwless terminals, can also be used.

In den 3 und 4 ist der erfindungsgemäße Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 in verschiedenen Ansichten schematische dargestellt. 3 zeigt dabei eine schematisierte Seitenansicht des Kompakt-Leitungsschutzschalters 100, wobei ein vorderer Gehäusedeckel weggelassen wurde, um einen Einblick in das Innere des Kompakt-Leitungsschutzschalters 100 zu erhalten. In 4 zeigt hierzu korrespondierend eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV.In the 3 and 4 the compact circuit breaker 100 according to the invention is shown schematically in different views. 3 shows a schematic side view of the compact circuit breaker 100, with a front housing cover being omitted in order to get a glimpse of the interior of the compact circuit breaker 100. In 4 correspondingly shows a sectional view along the line IV-IV.

Der Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 ist zur elektrischen Absicherung eines elektrischen Leitungssystems (nicht dargestellt), bestehend aus einem Phasenleiter sowie dem dazugehörigen Neutralleiter, vorgesehen und weist ein Isolierstoffgehäuse 102 mit einer Frontseite 104, einer der Frontseite 104 gegenüberliegenden Befestigungsseite 105, sowie die Frontseite 104 und die Befestigungsseite 105 verbindende Schmalseiten 106 und Breitseiten 107 auf. Da es sich um ein Kompaktgerät vom Typ 1+N, d.h. zur Unterbrechung eines Phasenleiters sowie des zugehörigen Neutralleiters, handelt, beträgt die Breite B des Isolierstoffgehäuses 102 lediglich eine Teilungseinheit TE, was ca. 18mm entspricht.The compact miniature circuit breaker 100 is provided for the electrical protection of an electrical line system (not shown), consisting of a phase conductor and the associated neutral conductor, and has an insulating material housing 102 with a front side 104, a fastening side 105 opposite the front side 104, and the front side 104 and the fastening side 105 connecting narrow sides 106 and broad sides 107. Since this is a compact device of the 1+N type, i.e. for interrupting a phase conductor and the associated neutral conductor, the width B of the insulating housing 102 is only one division unit TE, which corresponds to approx. 18mm.

Im Inneren des Isolierstoffgehäuses 102 weist der Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 zwei Strompfade N und P auf, welche mit dem Phasenleiter beziehungsweise dem Neutralleiter über elektrische Anschlusselemente (nicht dargestellt) elektrisch leitend verbindbar sind. Der Strompfad P ist dabei zur Verbindung mit dem Phasenleiter, der Strompfad N zur Verbindung mit dem Neutralleiter vorgesehen. Jeder der beiden Strompfade N und P ist durch einen diesem Strompfad zugeordneten Schaltkontakt unterbrechbar. Ein erster Schaltkontakt, welcher dem Strompfad P zugeordnet ist, weist einen ortsfest im Isolierstoffgehäuse 102 angeordneten Festkontakt 120 sowie einen relativ dazu bewegbaren Bewegkontakt, welcher an einem schwenkbar gelagerten Bewegkontaktträger 116 angeordnet ist, auf. Ein zweiter Schaltkontakt, welcher dem Strompfad N zugeordnet ist, weist einen ortsfest im Isolierstoffgehäuse 102 angeordneten Festkontakt 130 sowie einen relativ dazu bewegbaren, an einem schwenkbar gelagerten Bewegkontaktträger 126 fixierten Bewegkontakt auf. Beide Schaltkontakte sind mit Hilfe eines Handbetätigungselements 103, welches im Bereich der Frontseite 104 am Isolierstoffgehäuse 102 angeordnet ist, manuell betätigbar, d.h. sie können durch Betätigen des Handbetätigungselements 103 gemeinsam geöffnet oder geschlossen werden.Inside the insulating material housing 102, the compact circuit breaker 100 has two current paths N and P, which can be electrically connected to the phase conductor or the neutral conductor via electrical connection elements (not shown). The current path P is intended to be connected to the phase conductor, and the current path N is intended to be connected to the neutral conductor. Each of the two current paths N and P can be interrupted by a switching contact assigned to this current path. A first switching contact, which is assigned to the current path P, has a fixed contact 120 arranged in a stationary manner in the insulating material housing 102 and a moving contact which can be moved relative thereto and which is arranged on a pivotally mounted moving contact carrier 116 . A second switching contact, which is assigned to the current path N, has a fixed contact 130 arranged in a stationary manner in the insulating material housing 102 and a moving contact that can be moved relative thereto and is fixed to a pivotally mounted moving contact carrier 126 . Both switching contacts can be actuated manually using a manual operating element 103, which is arranged in the area of the front side 104 on the insulating housing 102, i.e. they can be opened or closed together by operating the manual operating element 103.

Die beiden Strompfade N und P sind jeweils von einem im Bereich einer der beiden Schmalseiten 106 angeordneten Eingangsanschluss (nicht dargestellt) zu einem im Bereich der anderen der beiden Schmalseiten 106 angeordneten Ausgangsanschluss (nicht dargestellt) geführt. In den 3 und 4 befinden sich die Eingangsanschlüsse im Bereich der linken Schmalseite 106, die Ausgangsanschlüsse im Bereich der rechten Schmalseite 106.The two current paths N and P are each routed from an input connection (not shown) arranged in the area of one of the two narrow sides 106 to an output connection (not shown) arranged in the area of the other of the two narrow sides 106 . In the 3 and 4 the input connections are in the area of the left narrow side 106, the output connections in the area of the right narrow side 106.

Der mit dem Phasenleiter zu kontaktierende Strompfad P führt vom der links dargestellten Schmalseite 106 zu einer Magnetspule 111, welche Teil einer magnetischen Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist. Fließt ein hoher Kurzschlussstrom durch die Magnetspule 111, so wird aufgrund der dabei auftretenden Magnetkräfte ein beweglich gelagerter Anker 112 in die Magnetspule 111 gezogen. Ein mit dem Anker mechanisch verbundener Stößel 113 wirkt durch die Bewegung des Ankers 112 auf eine Schaltmechanik (nicht dargestellt) und/oder den Bewegkontaktträger 116 ein und bewirkt dadurch eine Öffnung des dem Strompfad P zugeordneten Schaltkontakts.The current path P to be contacted with the phase conductor leads from the narrow side 106 shown on the left to a magnetic coil 111, which is part of a magnetic short-circuit tripping device. If a high short-circuit current flows through the magnetic coil 111, a movably mounted armature 112 is drawn into the magnetic coil 111 due to the magnetic forces that occur. A plunger 113 mechanically connected to the armature acts through the movement of the armature 112 on a switching mechanism (not shown) and/or the moving contact carrier 116 and thereby causes the switching contact assigned to the current path P to open.

Von der Magnetspule 111 fließt der elektrische Strom über ein mit dieser elektrisch leitend verbundenes Magnetjoch 114 zu dem am Magnetjoch befestigten Festkontakt 120 und - bei geschlossenem Schaltkontakt - über den am Bewegkontaktträger 116 befestigten, zugeordneten Bewegkontakt zu einem im Isolierstoffgehäuse 102 angeordneten, d.h. aufgenommenen und gehalterten, thermischen Auslöseelement, welches im dargestellten Beispiel als Thermobimetallelement 118 ausgebildet ist. Ein oberes Ende des Thermobimetallelements 118 ist über eine flexible Litze 117 mit dem Bewegkontaktträger 116, ein unteres Ende des Thermobimetallelements 118 ist mit dem Ausgangsanschluss des Strompfads P elektrisch leitend verbunden.The electric current flows from the magnet coil 111 via a magnet yoke 114 electrically conductively connected to the latter to the fixed contact 120 fastened to the magnet yoke and - when the switching contact is closed - via the assigned moving contact fastened to the moving contact carrier 116 to an insulating housing 102 arranged, i.e. accommodated and held , Thermal release element, which is designed as a thermal bimetallic element 118 in the example shown. An upper end of the thermal bimetallic element 118 is electrically conductively connected to the moving contact carrier 116 via a flexible cord 117, and a lower end of the thermal bimetallic element 118 is electrically conductively connected to the output terminal of the current path P.

Das Thermobimetallelement 118 ist ebenfalls mit der Schaltmechanik gekoppelt und dient dazu, den im Strompfad P fließenden elektrischen Strom im Falle einer thermischen Überlast zu unterbrechen. Alternativ zu einem Thermobimetall kann das thermische Auslöseelement auch mittels einer Formgedächtnislegierung, welche bei einer vordefinierten Erwärmung ebenfalls ihre Form verändert, realisiert werden.The thermal bimetallic element 118 is also coupled to the switching mechanism and is used to interrupt the electrical current flowing in the current path P in the event of a thermal overload. As an alternative to a thermal bimetal, the thermal triggering element can also be implemented using a shape memory alloy, which also changes its shape when it is heated in a predefined manner.

Zur Löschung eines beim Öffnen des dem Strompfad P zugeordneten Schaltkontakts entstehenden Lichtbogens weist das Kompakt-Schutzschaltgerät 100 eine Lichtbogen-Löschkammer 115 auf, welche unterhalb der Magnetspule 111, d.h. zwischen der Magnetspule 111 und der Befestigungsseite 105, angeordnet, d.h. im Isolierstoffgehäuse 102 aufgenommen und gehaltert ist. Wird der Strompfad P durch Öffnen des stromdurchflossenen Schaltkontakts unterbrochen, so fließt zwischen dem Festkontakt 120 und dem sich vom Festkontakt 120 wegbewegenden, am Bewegkontaktträger 116 befestigten Bewegkontakt zunächst noch ein elektrischer Strom in Gestalt eines Lichtbogens. Ab einem bestimmten Abstand des Bewegkontakts vom Festkontakt springt der bewegkontaktseitige Fußpunkt des Lichtbogens dann vom Bewegkontakt auf eine Leitschiene 119, deren oberes Ende in die Kontaktzone hineinragt und deren unteres Ende unter die Lichtbogen-Löschkammer 115 geführt ist, über. Auf Seiten des Festkontakts 120 wandert der festkontaktseitige Fußpunkt des Lichtbogens dabei zunächst am Magnetjoch 114 nach unten und anschließend in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 115, während der andere Fußpunkt entlang der Leitschiene 119 ebenfalls in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 115 läuft. In der Lichtbogen-Löschkammer 115 wird der Lichtbogen schließlich durch parallel zueinander angeordnete und voneinander beabstandete Löschbleche in mehrere Teillichtbögen aufgeteilt, wodurch er gekühlt und schließlich zum Erlöschen gebracht wird.To extinguish an arc that occurs when the switching contact assigned to the current path P opens, the compact protective switching device 100 has an arc-extinguishing chamber 115, which is arranged below the magnetic coil 111, i.e. between the magnetic coil 111 and the fastening side 105, i.e. accommodated in the insulating housing 102 and is held. If the current path P is interrupted by opening the current-carrying switching contact, an electric current flows between the fixed contact 120 and the moving contact, which is moving away from the fixed contact 120 and is attached to the moving contact carrier 116 shear current in the form of an arc. From a certain distance between the moving contact and the fixed contact, the base point of the arc on the moving contact side then jumps from the moving contact onto a guide rail 119, the upper end of which protrudes into the contact zone and the lower end of which is guided under the arc quenching chamber 115. On the fixed contact 120 side, the base point of the arc on the fixed contact side first travels down the magnet yoke 114 and then in the direction of the arc quenching chamber 115, while the other base point runs along the guide rail 119 also in the direction of the arc quenching chamber 115. In the arc quenching chamber 115, the arc is finally divided into a plurality of partial arcs by arc splitters which are arranged parallel to one another and are spaced apart from one another, as a result of which it is cooled and finally extinguished.

Der mit dem Neutralleiter zu kontaktierende Strompfad N führt vom der links dargestellten Schmalseite 106 über eine Litze 127 sowie einem Bewegkontaktträger 126 zu dem diesem Strompfad N zugeordneten Schaltkontakt, welcher durch einen ortsfest im Isolierstoffgehäuse 102 angeordneten Festkontakt 130 sowie einem diesem zugeordneten, am Bewegkontaktträger 126 befestigten Bewegkontakt gebildet ist. Der Festkontakt 130 ist schließlich durch einen weiteren Abschnitt des Strompfads N mit dem an der rechts dargestellten Schmalseite 106 angeordneten Ausgangsanschluss (nicht dargestellt) elektrisch leitend verbunden.The current path N to be contacted with the neutral conductor leads from the narrow side 106 shown on the left via a stranded wire 127 and a moving contact carrier 126 to the switching contact assigned to this current path N, which is connected by a stationary contact 130 arranged in the insulating material housing 102 and an associated fixed contact 130 attached to the moving contact carrier 126 Moving contact is formed. Finally, the fixed contact 130 is electrically conductively connected by a further section of the current path N to the output connection (not shown) arranged on the narrow side 106 shown on the right.

Ein Blick auf 4 verdeutlicht, dass der Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 im Inneren des Isolierstoffgehäuses 102 topographisch grob in zwei Bereiche unterteilt ist: einen ersten Strompfadbereich 108, welcher dem Strompfad P zugeordnet ist und in dem die wesentlichen, dem Strompfad P zugeordneten Komponenten und Baugruppen angeordnet sind, sowie einem zweiten Strompfadbereich 109, welcher dem Strompfad N zugeordnet ist und in dem die wesentlichen, dem Strompfad N zugeordneten Komponenten und Baugruppen angeordnet sind. Anhand der Schnittdarstellung der 4 wird deutlich, dass die beiden Strompfadbereiche 108 und 109 im Wesentlichen punktsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, mit jeweils einem breiten Randbereich, welcher nahezu die gesamte Innenbreite des Isolierstoffgehäuses 102 einnimmt, sowie jeweils einem schmalen Mittelbereich, welcher in etwa die halbe zur Verfügung stehende Innenbreite des Isolierstoffgehäuses 102 einnimmt, wobei die schmalen Mittelbereiche der beiden Strompfadbereiche 108 und 109 einander überlappen.A look at 4 shows that the compact circuit breaker 100 is topographically divided roughly into two areas inside the insulating housing 102: a first current path area 108, which is assigned to the current path P and in which the essential components and assemblies assigned to the current path P are arranged, and a second current path area 109, which is assigned to the current path N and in which the essential components and assemblies assigned to the current path N are arranged. Based on the sectional view of the 4 it is clear that the two current path areas 108 and 109 are essentially point-symmetrical to one another, each with a wide edge area that occupies almost the entire inner width of the insulating material housing 102, and a narrow central area that takes up approximately half the available inner width of the insulating material housing 102 occupies, with the narrow central areas of the two current path areas 108 and 109 overlapping each other.

Da im zweiten, dem Strompfad N zugeordneten Strompfadbereich 109 keine magnetischen Kurzschluss-Auslösevorrichtung und auch keine Lichtbogen-Löschkammer angeordnet ist, ist dort ein freier Bauraum 140 vorhanden, in den erfindungsgemäß die Funktion eines Fernantriebs durch Aufnahme einer Antriebseinrichtung 141 sowie einer Koppelmechanik 142 integriert ist. Im Mittelbereich des zweiten Strompfadbereichs 109 kann ebenfalls - analog zum ersten Strompfadbereich 108 - ein thermisches Auslöseelement (nicht dargestellt) zur Unterbrechung des Strompfads N angeordnet sein.Since there is no magnetic short-circuit tripping device or arc quenching chamber in the second current path area 109 assigned to current path N, there is a free installation space 140 in which, according to the invention, the function of a remote drive is integrated by accommodating a drive device 141 and a coupling mechanism 142 . A thermal tripping element (not shown) for interrupting the current path N can also be arranged in the central area of the second current path area 109--analogously to the first current path area 108. FIG.

Die Antriebseinrichtung 141 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgebildet, der zur Versorgung mit elektrischer Energie elektrische Verbindungen zu den beiden Strompfaden N und P aufweist. Hierfür sind die netzseitigen Abschnitte der beiden Strompfade N und P zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Antriebseinrichtung 141 auch im ausgeschalteten Zustand des Kompakt-Leitungsschutzschalters 100 mit elektrischem Strom versorgt wird. Alternativ kann die Antriebseinrichtung 141 durch einen zusätzlichen Steckkontakt (nicht dargestellt), welcher vorzugsweise an der benachbarten Schmalseite 106 angeordnet ist, mit elektrischer Energie versorgt werden. Diese alternative Energieversorgung ist dabei unabhängig von dem durch den Kompakt-Leitungsschutzschalter überwachten elektrischen Leitungssystem.In the exemplary embodiment shown, the drive device 141 is designed as an electric motor which has electrical connections to the two current paths N and P for the supply of electrical energy. For this purpose, the mains-side sections of the two current paths N and P are to be used in order to ensure that the drive device 141 is also supplied with electrical current when the compact miniature circuit breaker 100 is in the switched-off state. Alternatively, the drive device 141 can be supplied with electrical energy by an additional plug-in contact (not shown), which is preferably arranged on the adjacent narrow side 106 . This alternative energy supply is independent of the electrical wiring system monitored by the compact circuit breaker.

Mit Hilfe dieser extern gespeisten, alternativen Energieversorgung der Antriebseinrichtung 141 kann auch ein alternativer Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 mit einer integrierten Antriebseinrichtung 141 in einem Isolierstoffgehäuse 102 mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit gebildet werden. Dabei ist der erste Strompfad P weiterhin zur Kontaktierung mit einem Phasenleiter vorgesehen. Der zweite Strompfad N ist hingegen nicht zur Kontaktierung mit einem Neutralleiter vorgesehen, sondern dient der Realisierung eines Hilfskontakts, welcher über den von Festkontakt 130 und dem zugeordneten, am Bewegkontaktträger 126 angeordneten Bewegkontakt gebildeten Schaltkontakt schaltbar ist. Ein derartiger Hilfskontakt kann beispielsweise als Signalgeber genutzt werden, welcher bei Öffnen des von Festkontakt 120 und dem zugeordneten, am Bewegkontaktträger 116 angeordneten Bewegkontakt gebildeten Schaltkontakt ebenfalls öffnet und dadurch den Status des Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 signalisiert. Auf diese Weise ist also ein einpoliger Kompakt-Leitungsschutzschalter der Baugröße 1TE mit integrierten Antriebseinrichtung 141 sowie integriertem Hilfsschalter realisierbar.With the help of this externally fed, alternative energy supply for the drive device 141, an alternative compact miniature circuit breaker 100 with an integrated drive device 141 in an insulating material housing 102 with a width of only one division unit can also be formed. In this case, the first current path P is also provided for making contact with a phase conductor. The second current path N, on the other hand, is not intended for contacting a neutral conductor, but serves to implement an auxiliary contact which can be switched via the switching contact formed by fixed contact 130 and the associated moving contact arranged on moving contact carrier 126. Such an auxiliary contact can be used, for example, as a signal transmitter, which also opens when the switching contact formed by fixed contact 120 and the associated moving contact arranged on moving contact carrier 116 opens, thereby signaling the status of compact circuit breaker 100. In this way, a single-pole compact line circuit breaker of size 1TE with an integrated drive device 141 and an integrated auxiliary switch can be implemented.

Die Koppelmechanik 142 stellt die Ankopplung des von der Antriebseinrichtung 141 bereitgestellten Drehmoments an das manuell betätigbare Handbetätigungselement 103 zur Verfügung und kann durch eine Kombination aus Zahnrädern und/oder Schub- oder Zuggestängen, oder auch eines Riemenantriebs realisiert sein.The coupling mechanism 142 provides the coupling of the torque provided by the drive device 141 to the manually operable manual operating element 103 and can be realized by a combination of gears and/or push or pull rods, or a belt drive.

Weiterhin ist im zweiten Strompfadbereich 109 eine Elektronikbaugruppe 150 zur Ansteuerung der elektrische Antriebseinrichtung 141 angeordnet, d.h. aufgenommen und gehaltert. Auf diese Weise ist die Funktion des automatischen Wiedereinschaltens nach einer zuvor erfolgten, fehlerbedingten Auslösung bzw. Abschaltung des Kompakt-Leitungsschutzschalters realisierbar.Furthermore, an electronics assembly 150 for controlling the electric drive device 141 is arranged in the second current path region 109, ie accommodated and held. In this way, the function of automatic switching on again after a previous error-related tripping or switching off of the compact circuit breaker can be implemented.

Die Elektronikbaugruppe 150 kann ferner einen Kommunikationsbaustein aufweisen, über den eine Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einer Leitstelle oder Leitwarte, realisierbar ist, um die elektrische Antriebseinrichtung 141 aus der Ferne betätigen und damit den Kompakt-Leitungsschutzschalter 100 ein- und ausschalten zu können. Die Kommunikation mit der übergeordneten Einheit erfolgt dabei vorzugsweise drahtlos, beispielsweise via Bluetooth oder ZigBee.Electronics assembly 150 can also have a communication module, via which communication with a higher-level unit, for example a control center or control room, can be implemented in order to remotely actuate electric drive device 141 and thus switch compact circuit breaker 100 on and off. The communication with the higher-level unit preferably takes place wirelessly, for example via Bluetooth or ZigBee.

BezugszeichenlisteReference List

11: Fernantriebremote drive
22: GehäuseHousing
33: Betätigungselementactuator
44: Frontseitefront
55: Befestigungsseitemounting side
66: Schmalseitenarrow side
77: Breitseitebroadside
88th: Griffverbinderhandle connector
99: Verbindungslascheconnection tab
1010: Schutzschaltgerätprotective switching device
1111: Klemmschraubeclamping screw
1212: GehäuseHousing
1313: Betätigungselementactuator
1414: Frontseitefront
1616: Schmalseitenarrow side
1717: Breitseitebroadside
1818: Öffnungopening
1919: Aufnahme recording
100100: Kompakt-LeitungsschutzschalterCompact circuit breaker
102102: Isolierstoffgehäuseinsulating housing
103103: Handbetätigungselementmanual control
104104: Frontseitefront
105105: Befestigungsseitemounting side
106106: Schmalseitenarrow side
107107: Breitseitebroadside
108108: Strompfadbereichrung area
109109: Strompfadbereichrung area
111111: Magnetspulemagnetic coil
112112: Ankeranchor
113113: Stößelpestle
114114: Magnetjochmagnetic yoke
115115: Lichtbogen-Löschkammerarc quenching chamber
116116: Bewegkontaktträgermoving contact carrier
117117: Litzestrand
118118: Thermobimetallthermal bimetal
119119: Lichtbogen-LeitschieneArc Guide Rail
120120: Festkontaktfixed contact
126126: Bewegkontaktträgermoving contact carrier
127127: Litzestrand
130130: Festkontakt fixed contact
140140: Baurauminstallation space
141141: Antriebseinrichtungdrive device
142142: Koppelmechanik coupling mechanism
150150: Elektronikbaugruppe electronics assembly
BB: BreiteBroad
NN: Strompfadcurrent path
PP: Strompfadcurrent path
TETE: Teilungseinheitpitch unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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DE 102013211539 A1 [0002]
US 2002/0149891 A1 [0007]
DE 10216055 B4 [0009]

Claims

Compact circuit breaker (100) for an electrical line system with a phase conductor and a neutral conductor, - with an insulating material housing (102) with a housing width (B) of only one pitch unit (TE), having a front side (104), one of the front side (104 ) opposite fastening side (105) and the front and fastening sides (104, 105) connecting narrow sides (106) and wide sides (107), - the insulating housing (102) being divided into two current path areas (108, 109) for contacting with the conductors is arranged in each of the two current path areas (108, 109) in each case a current path (N, P) which can be interrupted by means of an assigned switching contact (116,120 or 126,130), - with a manual operating element (103) arranged on the front side (104), with the help of which the two switching contacts (116,120 or 126,130) can be actuated manually, characterized in that in that current path area (109) which is the neutral conductor ter is assigned, an electric drive device (141) coupled to the manual control element (103) is arranged in order to switch the compact circuit breaker (100) on or off remotely via the manual control element (103) when a predefined state is present.

Compact line circuit breaker (100) according to claim 1 , characterized in that the coupling between the drive device (141) and the manual operating element (103) is formed by a coupling mechanism (142).

Compact line circuit breaker (100) according to claim 2 , characterized in that the coupling mechanism (142) has a gear or a belt drive.

Compact miniature circuit breaker (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the installation space (140) required for the electric drive device (141) almost completely occupies an available inside width of the insulating material housing (102).

Compact circuit breaker (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical drive device (141) is electrically conductively connected to the two current paths (N, P).

Compact miniature circuit breaker (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical drive device (141) also has an electronic assembly (150) for controlling the electrical drive device (141).

Compact line circuit breaker (100) according to claim 6 , characterized in that the electronics assembly (150) is wired or wirelessly controlled.

Compact line circuit breaker (100) according to claim 6 , characterized in that the electronic assembly (150) further comprises a unit for monitoring at least one operating parameter of at least one of the two current paths (N, P).