DE102015203778A1

DE102015203778A1 - Electromechanical protection device and arrangement

Info

Publication number: DE102015203778A1
Application number: DE102015203778.9A
Authority: DE
Inventors: Vinod Gideon Dhanraj; Florian Festl; Sebastian Schaich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: DE102015203778B4

Abstract

Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät (1), welches insbesondere als Fehlerstrom- oder Störlichtbogen-Schutzschaltgerät ausgebildet ist, weist eine Koppeleinrichtung (10) zur mechanischen Übertragung einer Drehbewegung an ein mit dem Schutzschaltgerät (1) koppelbares weiteres Schutzschaltgerät (100) auf. Dabei weist die Koppeleinrichtung (10) ihrerseits einen Elektromagneten (12) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15) sowie ein drehbar gelagertes Koppelelement (11), welches mit dem Magnetfeld (15) in Wirkverbindung steht, auf. Aus dem Magnetfeld (15) resultiert dabei ein derart auf das Koppelelement (11) wirkendes Drehmoment, dass das Koppelelement (11) bei unbestromtem Elektromagneten (12) eine statische erste Drehwinkellage einnimmt, und bei bestromtem Elektromagneten (12) eine statische zweite Drehwinkellage einnimmt. Das von dem Elektromagneten (12) erzeugte Magnetfeld wirkt dabei direkt und unmittelbar – d. h. ohne die sonst üblichen zusätzlichen, mechanischen Übertragungskomponenten, wie beispielsweise eines in Längsrichtung der Magnetspule linear verschiebbaren Stößels – auf das Koppelelement (11). Auf diese Weise kann einerseits die Teileanzahl – und damit die Komplexität – der Koppeleinrichtung (11) – und damit des Schutzschaltgerätes (1) – reduziert werden. Andererseits entfällt hierdurch der für diese Bauteile benötigte Platzbedarf im Inneren des Gehäuses (2) des Schutzschaltgerätes (1), so dass der für die Koppeleinrichtung (10) benötigte Platzbedarf vergleichsweise gering gehalten werden kann.The electromechanical protection switching device (1) according to the invention, which is designed in particular as a fault current or arc fault protection device, has a coupling device (10) for the mechanical transmission of a rotary motion to a further protective switching device (100) which can be coupled to the protective switching device (1). In this case, the coupling device (10) in turn an electromagnet (12) for generating a magnetic field (15) and a rotatably mounted coupling element (11) which is in operative connection with the magnetic field (15) on. From the magnetic field (15) results in such a manner acting on the coupling element (11) torque that the coupling element (11) in de-energized electromagnet (12) occupies a static first angular position, and at energized electromagnet (12) occupies a static second angular position. The magnetic field generated by the electromagnet (12) acts directly and directly - d. H. without the usual additional, mechanical transmission components, such as a linearly displaceable in the longitudinal direction of the solenoid plunger - on the coupling element (11). In this way, on the one hand, the number of parts - and thus the complexity - of the coupling device (11) - and thus of the protective switching device (1) - can be reduced. On the other hand, this eliminates the space required for these components inside the housing (2) of the protective switching device (1), so that the space required for the coupling device (10) space requirement can be kept comparatively low.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, insbesondere ein Fehlerstrom- oder Störlichtbogen-Schutzschaltgerät, welches eine Koppeleinrichtung zur mechanischen Übertragung einer Drehbewegung an ein mit dem Schutzschaltgerät koppelbares weiteres Schutzschaltgerät aufweist. Die Koppeleinrichtung weist ihrerseits einen Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein drehbar gelagertes Koppelelement, welches mit dem Magnetfeld in Wirkverbindung steht, auf. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung, aufweisend ein erstes Schutzschaltgerät, insbesondere ein Fehlerstrom- oder Störlichtbogen-Schutzschaltgerät, sowie ein mit dem ersten Schutzschaltgerät mechanisch gekoppeltes weiteres Schutzschaltgerät, insbesondere ein Leitungsschutzschalter.The invention relates to an electromechanical protective switching device, in particular a fault current or arc fault protection device, which has a coupling device for the mechanical transmission of a rotary motion to a switchable with the protective device further protective switching device. The coupling device in turn has an electromagnet for generating a magnetic field and a rotatably mounted coupling element which is in operative connection with the magnetic field on. Furthermore, the invention relates to an arrangement comprising a first protection switching device, in particular a residual current or arc fault protection device, and a mechanically coupled with the first protection device further protective switching device, in particular a circuit breaker.

Schutzschaltgeräte – beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter oder Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter – werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter, welcher auch als „Miniature Circuit Breaker” (MCB) bezeichnet wird, ist eine Überstromschutzeinrichtung in der Elektroinstallation und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast. Sie schützen beispielsweise Leitungen vor Beschädigung durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes.Protective switching devices - such as circuit breakers, circuit breakers, residual current circuit breakers or arc or fire protection switch - are used in particular as switching and security elements in electrical energy supply networks. Circuit breakers are specially designed for high currents. A miniature circuit breaker, also referred to as a "miniature circuit breaker" (MCB), is an overcurrent protective device in electrical installations and is used in particular in the field of low-voltage networks. Circuit breakers and miniature circuit breakers guarantee a safe shutdown in the event of a short circuit and protect consumers and systems from overload. They protect, for example, cables from damage due to excessive heating as a result of excessive electrical current.

Ein Fehlerstromschutzschalter ist eine Schutzeinrichtung zur Gewährleistung eines Schutzes gegen einen gefährlichen Fehlerstrom in einer elektrischen Anlage. Ein derartiger Fehlerstrom, welcher auch als Differenzstrom bezeichnet wird, tritt auf, wenn ein spannungsführendes Leitungsteil einen elektrischen Kontakt gegen Erde aufweist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt: in diesem Fall fließt der Strom als Fehlerstrom durch den Körper der betreffenden Person gegen die Erdung ab. Zum Schutz gegen derartige Körperströme muss der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines derartigen Fehlerstroms die elektrische Anlage schnell und sicher allpolig vom Leitungsnetz trennen. Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs „Fehlerstromschutzschalter” auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für „Residual Current Protective Device”) gleichwertig verwendet.A residual current device is a protective device to ensure protection against a dangerous fault current in an electrical system. Such a fault current, which is also referred to as differential current, occurs when a live line part has an electrical contact with earth. This is for example the case when a person touches a live part of an electrical system: in this case, the current flows as a fault current through the body of the person against the ground. To protect against such body currents of the residual current circuit breaker must occur when such a fault current, the electrical system quickly and safely disconnect all poles from the mains. In general parlance, instead of the term "residual current circuit breaker", the terms FI circuit breaker (short: FI switch), residual current circuit breaker (short: DI switch) or RCD (for "Residual Current Protective Device") are used equally.

Unter dem Begriff „Brandschutzschalter” wird in der Elektroinstallationstechnik eine Schutzeinrichtung zum Schutz vor einem durch einen Störlichtbögen hervorgerufenen Fehlerstrom verstanden. Derartige Störlichtbogen-Schutzeinrichtungen werden in Niederspannungsnetzen eingesetzt, um die elektrische Installationstechnik vor Beschädigung durch einen Fehlerstrom aufgrund eines Störlichtbogens sowie vor dessen thermischen Folgen – beispielsweise Kabelbränden – zu schützen. Ein Störlichtbogen kann beispielsweise an einer defekten Stelle einer elektrischen Leitung, z. B. einer lockeren Kabelklemme, oder aufgrund eines Kabelbruchs auftreten. Tritt der Störlichtbogen elektrisch in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher auf, so wird der normale Betriebsstrom im Regelfall nicht überschritten, da er durch den Verbraucher begrenzt wird. Aus diesem Grund wird der Störlichtbogen von einer herkömmlichen Überstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Schmelzsicherung oder eines Leitungsschutzschalters, nicht erfasst. Dies ist insbesondere bei hohen Betriebsströmen sowie bei über längere Zeit bestehenden Störlichtbögen problematisch, da in diesen Fällen aufgrund der mit dem Lichtbogen einhergehenden hohen Temperaturen die Gefahr eines Brandes besteht.In the electrical installation technology, the term "fire protection switch" is understood to mean a protective device for protection against a fault current caused by an arcing fault. Such arc fault protection devices are used in low-voltage networks to protect the electrical installation technology from damage due to a fault current due to a fault arc and before its thermal consequences - such as cable fires. An arc fault, for example, at a defective location of an electrical line, for. As a loose cable clamp, or due to a cable break occur. If the arc occurs electrically in series with an electrical load, the normal operating current is usually not exceeded because it is limited by the consumer. For this reason, the arc is not detected by a conventional overcurrent protection device, such as a fuse or a circuit breaker. This is particularly problematic at high operating currents as well as existing for a long time arc fault, since in these cases, there is a risk of fire due to the associated with the arc high temperatures.

Zur Ermittlung, ob ein Störlichtbogen vorliegt, werden durch den Brandschutzschalter der Spannungsverlauf sowie der Stromverlauf über die Zeit gemessen und mittels digitaler Signalverarbeitung ausgewertet. Insbesondere der Stromverlauf weist bei einem Störlichtbogen charakteristische, hochfrequente Anteile auf. Bei der Auswertung ist jedoch zu beachten, dass reguläre Schwankungen im Stromverlauf sowie im normalen Betrieb auftretende Oberschwingungen oder transiente Stromverläufe, wie sie bei einem Einschaltvorgang eines Verbrauchers auftreten, nicht zu einer fehlerhaften Auslösung des Brandschutzschalters führen. Aus diesem Grund weisen Brandschutzschalter relativ komplexe Algorithmen zur Überwachung der Elektroinstallation sowie zum Detektieren möglicher Störlichtbögen auf.In order to determine whether an arc is present, the fire protection switch measures the voltage profile and the current profile over time and evaluates it by means of digital signal processing. In particular, the current profile has in a fault arc characteristic, high-frequency components. When evaluating, however, it should be noted that regular fluctuations in the course of the current as well as harmonics or transient current curves that occur during normal operation, such as occur when a load is switched on, do not lead to faulty tripping of the fire protection switch. For this reason, fire circuit breakers have relatively complex algorithms for monitoring the electrical installation as well as for detecting possible arcing faults.

In der (englischsprachigen) Fachliteratur werden derartige Einrichtungen zur Erfassung von Störlichtbögen als „Arc Fault Detection Device” (abgekürzt AFDD) bezeichnet. Im nordamerikanischen Raum, wo der sogenannte UL-Standard (Underwriters laboratories, Norm mit 110 V Netzspannung) vorherrscht, ist die Bezeichnung „Arc Fault Circuit Interrupter” (abgekürzt AFCI) geläufig. In den Vereinigten Staaten sind Lichtbogenschutzschalter sogar zwingend vorgeschrieben, um anhand vorbestimmter Kriterien zu erfassen, ob möglicherweise ein Lichtbogen in einem Stromkreis vorliegt. Die dort verwendeten Lichtbogenschutzschalter weisen hierzu einen eigenen Trennkontakt auf, der im Falle des Vorliegens eines Lichtbogens geöffnet wird. Die in diesen Lichtbogenschutzschaltern verwendeten Prinzipien sind beispielsweise in den US-Patentschriften US 5,729,145 sowie US 6,031,699 beschrieben.In the (English-language) specialist literature, such devices for detecting arcing faults are referred to as "Arc Fault Detection Device" (AFDD for short). In North America, where the so-called UL standard (Underwriters laboratories, standard with 110 V mains voltage) prevails, the term "Arc Fault Circuit Interrupter" (abbreviated AFCI) is common. In the United States, arc circuit breakers are even compulsory to detect, based on predetermined criteria, whether there may be an electric arc in a circuit. For this purpose, the arc protection switches used there have their own isolating contact, which is opened in the event of the presence of an arc. The principles used in these arc circuit breakers are for example in the US Pat. Nos. 5,729,145 such as US 6,031,699 described.

In den meisten europäischen Ländern, welche den IEC-Standard (International Electrotechnical Commission, Norm mit einer Netzspannung von 230 V) verbindlich vorschreiben, sind Lichtbogenschutzschalter nicht zwingend erforderlich. Stromkreise in IEC-Technik werden bis dato zumeist mit Hilfe von Fehlerschutzstromschaltern sowie Leitungsschutzschaltern abgesichert. Ein Schutz vor Störlichtbögen ist mit den genannten Schutzschaltgeräten jedoch nicht realisierbar.In most European countries, which prescribe the IEC standard (International Electrotechnical Commission, standard with a mains voltage of 230 V), arc-protective circuit-breakers are not absolutely necessary. Electrical circuits in IEC technology have hitherto mostly been protected by means of fault current circuit breakers and miniature circuit breakers. However, protection against arcing faults is not feasible with the mentioned protective switching devices.

Um dennoch einen wirksamen Schutz vor Störlichtbögen zu realisieren, werden auch hierzulande vermehrt Schutzschalter gegen Störlichtbögen, sog. Brandschutzschalter, eingesetzt. Im Gegensatz zu den auf dem US-Markt erhältlichen Modellen verfügen diese Brandschutzschalter jedoch in der Regel über keine eigenen Trennkontakte, sondern werden zumeist als eigenständige Baugruppe, dem sogenannten AFD-Block, mit einer weiteren Schutzeinrichtung, beispielsweise einem Leitungsschutzschalter (sog. LS-Schalter) oder einem kombinierten Leitungsschutz-/Fehlerstromschutzschalter (sog. FI/LS-Schalter), kombiniert. Diese Kombination der beiden Geräte bildet dann das Schutzschaltgerät AFDD. In der Niederspannungs-Elektroinstallationstechnik werden derartige Schutzschaltgeräte – d. h. Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter oder Kombigeräte wie FI/LS oder AFDD – auch als „Reiheneinbaugeräte” bezeichnet. Dieser Begriff rührt daher, dass in einem Elektroinstallationsverteiler oftmals eine Vielzahl derartiger Reiheneinbaugeräte nebeneinander „in einer Reihe” angeordnet ist.Nevertheless, in order to realize effective protection against arcing faults, additional circuit breakers against arcing faults, so-called fire protection switches, are also being used here in Germany. In contrast to the models available on the US market, however, these fire protection switches generally do not have their own isolating contacts, but are usually used as an independent module, the so-called AFD block, with a further protective device, for example a circuit breaker (so-called LS switch ) or a combined circuit breaker / residual current circuit breaker (so-called RCCB). This combination of the two devices then forms the AFDD circuit breaker. In low-voltage electrical installation technology, such protective switching devices - d. H. Miniature circuit breakers, residual current circuit breakers or combination devices such as FI / LS or AFDD - also known as "DIN rail mounted devices". This term is due to the fact that in an electrical distribution manifold often a plurality of such modular devices are arranged side by side "in a row".

Bei der Kombination eines ersten Schutzschaltgerätes, beispielsweise eines Fehlerstromschutzschalters oder eines Brandschutzschalters, mit einem weiteren Schutzschaltgerät, beispielsweise einem Leitungsschutzschalter oder einem kombinierten Leitungsschutz-/Fehlerstromschutzschalter, ist zum einen eine elektrische Verbindung der beiden Schutzschaltgeräte erforderlich, um eine gemeinsame Einspeisung zu realisieren. Hierzu weist das erste Schutzschaltgerät in der Regel bereits elektrische Verbindungsmittel auf, welche aus dem Gehäuse des ersten Schutzschaltgerätes herausgeführt sind, um mit den Anschlussklemmen des weiteren Schutzschaltgerätes elektrisch leitend verbunden zu werden.When combining a first protective switching device, such as a residual current circuit breaker or a fire circuit breaker, with another circuit breaker, such as a circuit breaker or a combined circuit breaker / residual current circuit breaker, on the one hand, an electrical connection of the two protection devices is required to implement a common feed. For this purpose, the first protection switching device usually already has electrical connection means, which are led out of the housing of the first protection switching device to be electrically connected to the terminals of the further protection switching device.

Zum Anderen weist das erste Schutzschaltgerät auch eine mechanische Kopplung mit dem weiteren Schutzschaltgerät auf, um ein auf Basis eines detektierten Fehlerstroms generiertes Auslösesignal von dem ersten Schutzschaltgerät mechanisch an das weitere Schutzschaltgerät zu übertragen, so dass beim Auslösen des ersten Schutzschaltgerätes durch Öffnen der Trennkontakte des weiteren Schutzschaltgerätes eine Unterbrechung des zu überwachenden Stromkreises bewirkt wird. Hierzu weist das erste Schutzschaltgerät ein mechanisches Koppelelement auf, über das eine Dreh- oder Linearbewegung auf ein mechanisches Element des weiteren Schutzschaltgerätes übertragen wird. Aufgrund der Betätigung des mechanischen Elements wird die Auslösung einer Schaltmechanik des weiteren Schutzschaltgerätes initiiert, wodurch dann die die Trennkontakte des weiteren Schutzschaltgerätes geöffnet werden, um die zu überwachende elektrische Leitung zu unterbrechen.On the other hand, the first protective switching device also has a mechanical coupling with the further protective switching device to mechanically transmit a triggering signal generated on the basis of a detected fault current from the first protective switching device to the further protective switching device, so that when the first protective switching device is triggered by opening the isolating contacts of the other Protective switching device causes an interruption of the monitored circuit. For this purpose, the first protection switching device on a mechanical coupling element, via which a rotary or linear movement is transmitted to a mechanical element of the further protection switching device. Due to the actuation of the mechanical element, the triggering of a switching mechanism of the further protective switching device is initiated, whereby then the disconnecting contacts of the further protective switching device are opened to interrupt the electrical line to be monitored.

Hierbei ist jedoch zu beachten, dass für eine sichere Auslösung des weiteren Schutzschaltgerätes zum Einen ein vordefinierter Mindestwert für die Dreh- oder Linearbewegung der Koppeleinrichtung gefordert ist, um ein Auslösen der Schaltmechanik des weiteren Schutzschaltgerätes sicher zu gewährleisten. Zum Anderen darf ein vordefinierter Maximalwert dieser Dreh- oder Linearbewegung nicht überschritten werden, um eine Beschädigung der Koppeleinrichtung oder der Schaltmechanik des weiteren Schutzschaltgerätes zu vermeiden. Weiterhin ist zu beachten, dass die Platzverhältnisse im Inneren des Gehäuses eines derartigen Schutzschaltgerätes stark begrenzt sind, weswegen entsprechend wenig Platz für die einzelnen Komponenten des Schutzschaltgerätes zur Verfügung steht. Dennoch muss die Koppeleinrichtung ein vordefiniertes Mindest-Drehmoment bereitstellen, um ein sicheres Auslösen des weiteren Schutzschaltgerätes zu gewährleisten.It should be noted, however, that for a safe triggering of the further protection switching device on the one hand, a predefined minimum value for the rotary or linear movement of the coupling device is required to ensure safe triggering of the switching mechanism of the other protection device. On the other hand, a predefined maximum value of this rotary or linear movement must not be exceeded in order to avoid damage to the coupling device or the switching mechanism of the further protective switching device. Furthermore, it should be noted that the space in the interior of the housing of such a protective switching device are very limited, which is why correspondingly little space for the individual components of the protection device is available. Nevertheless, the coupling device must provide a predefined minimum torque to ensure safe triggering of the further protection switching device.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Schutzschaltgerät sowie eine Anordnung mit einem derartigen Schutzschaltgerät bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise überwindet und ein sicheres Auslösen des mit dem ersten Schutzschaltgerät gekoppelten weiteren Schutzschaltgerätes zu gewährleisten.It is therefore the object of the present invention to provide a protective switching device and an arrangement with such a protective switching device, which at least partially overcomes the above-mentioned disadvantages and to ensure a safe triggering of the coupled with the first protective switching device further protective switching device.

Diese Aufgabe wird durch das elektromechanische Schutzschaltgerät sowie durch die Anordnung – bestehend aus einem ersten Schutzschaltgerät sowie einen mit diesem gekoppelten weiteren Schutzschaltgerät – gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the electro-mechanical protection device and by the arrangement - consisting of a first protection device and a coupled thereto further protective switching device - according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät, welches insbesondere als Fehlerstrom- oder Störlichtbogen-Schutzschaltgerät ausgebildet ist, weist eine Koppeleinrichtung zur mechanischen Übertragung einer Drehbewegung an ein mit dem Schutzschaltgerät koppelbares weiteres Schutzschaltgerät auf. Dabei weist die Koppeleinrichtung ihrerseits einen Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes sowie ein drehbar gelagertes Koppelelement, welches mit dem Magnetfeld in Wirkverbindung steht, auf. Aus dem Magnetfeld resultiert dabei ein derart auf das Koppelelement wirkendes Drehmoment, dass das Koppelelement bei unbestromtem Elektromagneten eine statische erste Drehwinkellage einnimmt, und bei bestromtem Elektromagneten eine statische zweite Drehwinkellage einnimmt.The electromechanical protective switching device according to the invention, which is designed in particular as a fault current or arc fault protection device, has a coupling device for the mechanical transmission of a rotary motion to a couplable with the protective device further protective switching device. In this case, the coupling device in turn has an electromagnet for generating a Magnetic field and a rotatably mounted coupling element which is in operative connection with the magnetic field on. The magnetic field results in a torque acting on the coupling element such that the coupling element assumes a static first angular position when the electromagnet is de-energized, and assumes a static second angular position when the electromagnet is energized.

Das Koppelelement wird aufgrund des von dem Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches das Koppelelement von seiner ersten Drehwinkellage in seine zweite Drehwinkellage drängt. Die statische erste Drehwinkellage entspricht dabei einer Ruheposition, welche das Koppelelement in einem auslösebereiten Zustand des Schutzschaltgerätes einnimmt, während die, von der ersten Drehwinkellage verschiedene, statische zweite Drehwinkellage einer Position entspricht, welche das Koppelelement in einem ausgelösten Zustand des Schutzschaltgerätes, in dem der Elektromagnet bestromt ist, einnimmt. Dabei wird das von dem Elektromagneten erzeugte Magnetfeld direkt und unmittelbar – d. h. ohne die sonst üblichen zusätzlichen, mechanischen Übertragungskomponenten, wie beispielsweise eines in Längsrichtung der Magnetspule linear verschiebbaren Stößels – auf das Koppelelement. Auf diese Weise kann zum einen die Teileanzahl – und damit die Komplexität – der Koppeleinrichtung reduziert werden. Weiterhin entfällt hiermit der für diese Bauteile benötigte Platzbedarf im Inneren des Gehäuses des Schutzschaltgerätes, so dass der für die Koppeleinrichtung benötigte Platzbedarf vergleichsweise gering gehalten werden kann.Due to the magnetic field generated by the electromagnet, the coupling element is subjected to a torque which urges the coupling element from its first angular position into its second angular position. The static first angular position corresponds to a rest position, which occupies the coupling element in a ready-tripping state of the protection device, while, different from the first angular position, static second angular position corresponds to a position which the coupling element in a tripped state of the protection device, in which the electromagnet energized, occupies. The magnetic field generated by the electromagnet is directly and immediately - d. H. without the usual additional mechanical transmission components, such as a linearly displaceable in the longitudinal direction of the solenoid plunger - on the coupling element. In this way, on the one hand the number of parts - and thus the complexity - of the coupling device can be reduced. Furthermore, this eliminates the space required for these components space inside the housing of the protective switching device, so that the space required for the coupling device space can be kept comparatively low.

Die Begriffe „statische erste Drehwinkellage” und statische zweite Drehwinkellage” bezeichnen ruhende Endpositionen des Koppelelements, zwischen denen das Koppelelement durch abwechselndes Bestromen oder stromfrei-Schalten des Elektromagneten bewegen werden kann.The terms "static first angular position" and static second rotational position "denote end positions of the coupling element, between which the coupling element can be moved by alternately energizing or de-energizing the electromagnet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes weist der Elektromagnet eine Magnetspule sowie einem Magnetkern auf, welcher derart geformt ist, dass das von der bestromten Magnetspule erzeugte Magnetfeld in Richtung des Koppelelementes geführt ist.In an advantageous development of the protective switching device, the electromagnet has a magnetic coil and a magnetic core, which is shaped such that the magnetic field generated by the energized magnetic coil is guided in the direction of the coupling element.

Magnetspule und Magnetkern binden einen sogenannten magnetischen Kreis, welcher derart geformt ist, dass das das Koppelelement darin drehbar angeordnet ist. Vorteilhafter Weise sind der Magnetkern sowie das Koppelelement aus einem Material gebildet, welches eine hohe magnetische Permeabilität aufweist. Durch diese Anordnung wird die magnetische Flussdichte erhöht und das Magnetfeld auf den räumlichen Bereich des Koppelements konzentriert, wodurch das aus dem Magnetfeld resultierende und auf das Koppelelement wirkende Drehmoment verstärkt wird. Damit kann die Koppeleinrichtung – bei gleichem Drehmoment – kompakter gestaltet werden.Magnetic coil and magnetic core bind a so-called magnetic circuit, which is shaped such that the coupling element is rotatably disposed therein. Advantageously, the magnetic core and the coupling element are formed from a material which has a high magnetic permeability. By this arrangement, the magnetic flux density is increased and the magnetic field concentrated on the spatial area of the coupling element, whereby the resulting from the magnetic field and acting on the coupling element torque is amplified. Thus, the coupling device - be designed more compact - with the same torque.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist der Magnetkern im Wesentlichen u-förmig gestaltet und weist einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel sowie einen die beiden Schenkel verbindenden Verbindungsbereich, an dem die Magnetspule aufgenommen und gehaltert ist, auf. Die Aufnahme und Halterung der Magnetspule im Bereich des die beiden Schenkel verbindenden Verbindungsbereichs stellt eine äußerst platzsparende Anordnung des Elektromagneten, und damit der Koppeleinrichtung, dar.In a further advantageous embodiment of the protective switching device, the magnetic core is designed substantially U-shaped and has a first leg, a second leg and a connecting region connecting the two legs, on which the magnetic coil is accommodated and held on. The inclusion and retention of the magnetic coil in the region of the connecting the two legs connecting portion provides a very space-saving arrangement of the electromagnet, and thus the coupling device, is.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist der Magnetkern einstückig ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung des Magnetkerns kann die Teileanzahl der Koppeleinrichtung gering gehalten werden, was sich vorteilhaft auf die Logistikkosten – und damit die Herstellkosten – der Koppeleinrichtung (und damit des Schutzschaltgerätes) auswirkt.In a further advantageous embodiment of the protective switching device of the magnetic core is integrally formed. Due to the one-piece design of the magnetic core, the number of parts of the coupling device can be kept low, which has an advantageous effect on the logistics costs - and thus the manufacturing costs - the coupling device (and thus of the protective device).

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes sind durch ein erstes distales Ende des ersten Schenkels und ein zweites distales Ende des zweiten Schenkels zwei Pole des Elektromagneten gebildet, wobei das Koppelelement dabei zwischen dem ersten distalen Ende und dem zweiten distalen Ende angeordnet ist.In a further advantageous development of the protective switching device, two poles of the electromagnet are formed by a first distal end of the first leg and a second distal end of the second leg, wherein the coupling element is arranged between the first distal end and the second distal end.

Mit Hilfe der beiden Schenkel des u-förmigen Magnetkerns wird das Magnetfeld gebündelt und von dem Verbindungsbereich, an dem die Magnetspule aufgenommen und gehaltert ist, zu dem Koppelelement, welches zwischen dem ersten distalen Ende des ersten Schenkels und dem zweiten distalen Ende des zweiten Schenkels angeordnet ist, geführt. Auf diese Weise wird die magnetische Flussdichte gebündelt und auf den räumlichen Bereich des Koppelements konzentriert, wodurch das aus dem Magnetfeld resultierende Drehmoment verstärkt wird. Damit kann die Koppeleinrichtung – bei gleichem Drehmoment – kompakter gestaltet werden.With the help of the two legs of the U-shaped magnetic core, the magnetic field is focused and from the connection region, in which the magnetic coil is received and held, to the coupling element, which is arranged between the first distal end of the first leg and the second distal end of the second leg is, guided. In this way, the magnetic flux density is concentrated and concentrated on the spatial area of the coupling element, whereby the torque resulting from the magnetic field is amplified. Thus, the coupling device - be designed more compact - with the same torque.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes sind das erste distale Ende und das zweite distale Ende zum Koppelelement hin abgewinkelt ausgebildet. Durch das Abwinkeln des ersten und des zweiten distalen Endes zum Koppelelement hin kann die Anordnung vergleichsweise kompakt gehalten werden, ohne dass dabei die die magnetische Flussdichte, und damit das hieraus auf das Koppelement wirkenden Drehmoment reduziert wird. In a further advantageous embodiment of the protective switching device, the first distal end and the second distal end are formed angled towards the coupling element. By bending the first and the second distal end towards the coupling element, the arrangement can be kept comparatively compact, without the magnetic flux density, and thus the torque acting thereon on the coupling element, being reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes weist die erste Drehwinkellage des Koppelelements einen Winkel von 30° bis 80° zu einer Hauptrichtung des magnetischen Flusses des Magnetfeldes auf, und die zweite Drehwinkellage des Koppelelements weist einen Winkel von 0° zur Hauptrichtung des magnetischen Flusses auf.In a further advantageous development of the protective switching device, the first angular position of the coupling element at an angle of 30 ° to 80 ° to a main direction of the magnetic flux of the magnetic field, and the second angular position of the coupling element has an angle of 0 ° to the main direction of the magnetic flux.

In seiner Ruheposition, welche das Koppelelement in einem auslösebereiten Zustand des Schutzschaltgerätes einnimmt, nimmt das Koppelelement die statische erste Drehwinkellage ein, bei der eine Orientierungsrichtung des Koppelelements einen Winkel von 30° bis 80° zur Hauptrichtung des magnetischen Flusses des Magnetfeldes im Bereich des Koppelelements aufweist, während es bei bestromtem Elektromagneten, d. h. ein einem ausgelösten Zustand des Schutzschaltgerätes, eine statische zweite Drehwinkellage einnimmt, bei der die Orientierungsrichtung des Koppelelements einen Winkel von 0° zur Hauptrichtung des magnetischen Flusses im Bereich des Koppelelements aufweist. Auf diese Weise kann im Auslösefall des Schutzschaltgerätes ein mechanisches Auslösesignal durch eine Drehung des Koppelelements mit einem Drehwinkel von 30° bis 80° an ein mit dem Schutzschaltgerät gekoppeltes weiteres Schutzschaltgerät übertragen werden. Unter dem Begriff „Hauptrichtung des magnetischen Flusses” ist dabei die Richtung des magnetischen Flusses im bestromten Zustand, d. h. bei bestromtem Elektromagneten, gemeint.In its rest position, which assumes the coupling element in a ready-tripping state of the protective switching device, the coupling element assumes the static first angular position, wherein an orientation direction of the coupling element has an angle of 30 ° to 80 ° to the main direction of the magnetic flux of the magnetic field in the region of the coupling element while it is energized electromagnet, d. H. a triggered state of the protective switching device, a static second angular position assumes, in which the orientation direction of the coupling element has an angle of 0 ° to the main direction of the magnetic flux in the region of the coupling element. In this way, a mechanical release signal can be transmitted by a rotation of the coupling element with a rotation angle of 30 ° to 80 ° to a coupled with the protective device further protective device in the case of release of the protective device. The term "main direction of the magnetic flux" is the direction of the magnetic flux in the energized state, d. H. when energized electromagnet, meant.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes weist die erste Drehwinkellage des Koppelelements einen Winkel von vorzugsweise 40° bis 60° zur Hauptrichtung des magnetischen Flusses auf. Ein Drehwinkel von 40° bis 60° hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, um das Auslösesignal von dem Schutzschaltgerät an das mit dem Schutzschaltgerät gekoppelte weitere Schutzschaltgerät sicher und zuverlässig zu übertragen.In a further advantageous embodiment of the protective switching device, the first angular position of the coupling element at an angle of preferably 40 ° to 60 ° to the main direction of the magnetic flux. A rotation angle of 40 ° to 60 ° has been found to be particularly advantageous to safely and reliably transmit the trip signal from the protection device to the coupled with the protection device further protective device.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Schutzschaltgerät ein Gehäuse auf, mit einer Frontseite, einer der Frontseite gegenüberliegenden Befestigungsseite, sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende Verbindungsseiten, wobei das Koppelelement in einer der Verbindungsseiten drehbar gelagert angeordnet ist. Die Lagerung des Koppelelements in einer der seitlichen Verbindungsseiten des Gehäuses stellt eine konstruktiv einfach zu realisierende Möglichkeit zur Übertragung des Auslösesignals an das weitere Schutzschaltgerät dar.In a further advantageous refinement, the protective switching device has a housing, with a front side, a fastening side opposite the front side, and connecting sides connecting the front side and the fastening side, wherein the coupling element is rotatably mounted in one of the connecting sides. The storage of the coupling element in one of the lateral connection sides of the housing provides a structurally simple to implement possibility for transmitting the trigger signal to the further protective switching device.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist ein erstes Schutzschaltgerät der vorstehend beschriebenen Art, insbesondere ein Fehlerstrom- oder Störlichtbogen-Schutzschaltgerät, sowie ein weiteres Schutzschaltgerät, insbesondere ein Leitungsschutzschalter, welches mit dem ersten Schutzschaltgerät mechanisch gekoppelt ist, auf. Die Kopplung des ersten Schutzschaltgerätes mit dem weiteren Schutzschaltgerät ist dabei durch ein formschlüssiges Eingreifen des Koppelelement des ersten Schutzschaltgerät in ein drehbar gelagertes Aufnahmeelement des weiteren Schutzschaltgerätes realisiert, so dass bei einem Auslösen des ersten Schutzschaltgerätes durch Betätigen des Aufnahmeelements eine mit dem Aufnahmeelement gekoppelte Schaltmechanik des weiteren Schutzschaltgerätes betätigt wird.The arrangement according to the invention comprises a first protective switching device of the type described above, in particular a fault current or arc fault protection switching device, and a further protective switching device, in particular a circuit breaker, which is mechanically coupled to the first protective switching device on. The coupling of the first protective switching device with the further protective switching device is realized by a positive engagement of the coupling element of the first protective switching device in a rotatably mounted receiving element of the further protective switching device, so that when a triggering of the first protective switching device by pressing the receiving element coupled to the receiving element switching mechanism further Protective switching device is actuated.

Durch die Betätigung der Schaltmechanik des weiteren Schutzschaltgerätes werden die Trennkontakte des weiteren Schutzschaltgerätes geöffnet, wodurch die zu überwachende elektrische Leitung unterbrochen wird. Aufgrund der Kopplung des ersten Schutzschaltgerätes mit dem weiteren Schutzschaltgerät kann beim ersten Schutzschaltgerät daher auf eigene Trennkontakte verzichtet werden. Hierdurch ist eine kompakte Bauweise des ersten Schutzschaltgerätes sowie der Anordnung realisierbar. Hinsichtlich der weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung wird auf die vorstehend genannten Vorteile, das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät betreffend, verwiesen.By actuating the switching mechanism of the further protective switching device, the isolating contacts of the further protective switching device are opened, whereby the electrical line to be monitored is interrupted. Due to the coupling of the first protective switching device with the other protective switching device can therefore be dispensed with own isolating contacts in the first protection device. As a result, a compact design of the first protective switching device and the arrangement can be realized. With regard to the further advantages of the arrangement according to the invention, reference is made to the abovementioned advantages relating to the protective switching device according to the invention.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Schutzschaltgerätes sowie der Anordnung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind: In the following, an embodiment of the protective switching device and the arrangement will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. In the figures are:

1A und 1B schematische Darstellungen einer Anordnung aus erstem Schutzschaltgerät und weiterem Schutzschaltgerät in verschiedenen Montagezuständen; 1A and 1B schematic representations of an arrangement of the first protection device and further protection device in different states of assembly;

2 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des geöffneten ersten Schutzschaltgerätes mit darin angeordneter Koppeleinrichtung; 2 a schematic representation of a side view of the opened first protection device with arranged therein coupling device;

3A und 3B schematische Schnittdarstellungen der Koppeleinrichtung in unterschiedlichen Betriebszuständen. 3A and 3B schematic sectional views of the coupling device in different operating conditions.

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, like parts are always provided with the same reference numerals. The description applies to all drawing figures in which the corresponding part can also be recognized.

In den 1A und 1B ist die Anordnung, bestehend aus einem ersten Schutzschaltgerät 1 und einem weiterem Schutzschaltgerät 100, in verschiedenen Montagezuständen schematisch dargestellt. 1A zeigt hierbei die vollständig montierte Anordnung, bei dem das erste Schutzschaltgerät 1, beispielsweise ein Fehlerstromschutzschalter oder ein Brand schutzschalter, an das weitere Schutzschaltgerät 100, welches beispielsweise als Leitungsschutzschalter oder als kombinierter Leitungsschutz-Fehlerstromschutzschalter ausgebildet sein kann, gekoppelt ist.In the 1A and 1B is the arrangement consisting of a first protection device 1 and another protection device 100 , shown schematically in different assembly states. 1A shows the fully assembled arrangement, in which the first protection device 1 , For example, a residual current circuit breaker or a fire circuit breaker, to the other protection device 100 which for example, as a circuit breaker or as a combined line protection residual current circuit breaker may be formed, is coupled.

1B zeigt hierzu schematisch die beiden Schutzschaltgeräte 1 und 100 in perspektivischer Darstellung vor der abschließenden Montage bzw. Kopplung. Das erste Schutzschaltgerät 1 weist dabei ein Gehäuse 2 auf, welches seinerseits eine Frontseite 3, ein der Frontseite 3 gegenüberliegend Befestigungsseite 4, sowie die Front- und die Befestigungsseite 3 und 4 verbindende Verbindungsseiten 5 aufweist. Das weitere Schutzschaltgerät 100 weist ebenfalls ein Gehäuse 102 auf, welches seinerseits eine Frontseite 103, ein der Frontseite 103 gegenüberliegend Befestigungsseite 104, sowie die Front- und die Befestigungsseite 103 und 104 verbindende Verbindungsseiten 105 aufweist. Zur manuellen Betätigung weist das weitere Schutzschaltgerät 100 ein Betätigungselement 106 auf, welches an der Frontseite 103 des Gehäuses 102 des weiteren Schutzschaltgerätes 100 angeordnet ist. 1B shows schematically the two circuit breakers 1 and 100 in a perspective view before the final assembly or coupling. The first protection device 1 has a housing 2 which in turn is a front page 3 , one of the front 3 opposite mounting side 4 , as well as the front and the mounting side 3 and 4 connecting connection pages 5 having. The further protective switching device 100 also has a housing 102 which in turn is a front page 103 , one of the front 103 opposite mounting side 104 , as well as the front and the mounting side 103 and 104 connecting connection pages 105 having. For manual operation, the other protection switching device 100 an actuator 106 on which at the front 103 of the housing 102 the further protection device 100 is arranged.

Das erste Schutzschaltgerät 1 weist ferner ein Koppelelement 11 auf, welches Bestandteil einer Koppeleinrichtung 10 (siehe 2) ist. Das Koppelelement 11 ist in der dem weiteren Schutzschaltgerät 100 zugewandten Verbindungsseite 5 des ersten Schutzschaltgerätes 1 drehbar gelagert. Das Koppelelement 11 korrespondiert dabei hinsichtlich seiner Lage mit einem Aufnahmeelement 107, welches in der dem ersten Schutzschaltgerät 1 zugewandten Verbindungsseite 105 des weiteren Schutzschaltgerätes 100 ebenfalls drehbar gelagert ist. In dem in 1A dargestellten gekoppelten Zustand der beiden Geräte greift das Koppelelement 11 des ersten Schutzschaltgerätes 1 formschlüssig in das Aufnahmeelement 107 des weiteren Schutzschaltgerätes 100 ein, um bei einer Auslösung des ersten Schutzschaltgerätes 1 mittels einer Drehbewegung ein mechanisches Auslösesignal an eine Schaltmechanik des weiteren Schutzschaltgerätes 100 zu übertragen.The first protection device 1 also has a coupling element 11 on which component of a coupling device 10 (please refer 2 ). The coupling element 11 is in the further protective switching device 100 facing connection side 5 of the first protection switching device 1 rotatably mounted. The coupling element 11 corresponds with respect to its position with a receiving element 107 , which in the first protection switching device 1 facing connection side 105 the further protection device 100 is also rotatably mounted. In the in 1A shown coupled state of the two devices engages the coupling element 11 of the first protection switching device 1 positive fit in the receiving element 107 the further protection device 100 on to trigger the first protective device 1 by means of a rotary movement, a mechanical release signal to a switching mechanism of the further protection switching device 100 transferred to.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des ersten Schutzschaltgerätes 1 bei geöffnetem Gehäuse 2, bei der die Anordnung der Koppeleinrichtung 10 im Inneren des Gehäuses 2 gut zu erkennen ist. Die Koppeleinrichtung 10, welche das drehbar gelagerte Koppelelement 11 sowie einen Elektromagneten 12 aufweist, ist in der Nähe der Frontseite 3 des Gehäuses 2 in diesem aufgenommen und gehaltert. Das Koppelelement 11 ist dabei in der Verbindungsseite 5 des ersten Schutzschaltgerätes 1 drehbar gelagert sowie durch diese Verbindungsseite 5 nach außen geführt, so dass es über eine äußere Begrenzungsfläche der Verbindungsseite 5 hinaussteht (siehe 1B). Auf diese Weise wird die Kopplung zu dem weiteren Schutzschaltgerät 100 ermöglicht. 2 shows a schematic representation of a side view of the first protective switching device 1 with the housing open 2 in which the arrangement of the coupling device 10 inside the case 2 easy to recognize. The coupling device 10 , which the rotatably mounted coupling element 11 and an electromagnet 12 is near the front 3 of the housing 2 recorded and supported in this. The coupling element 11 is in the connection page 5 of the first protection switching device 1 rotatably mounted and through this connection side 5 led to the outside, so that it has an outer boundary surface of the connection side 5 stands out (see 1B ). In this way, the coupling to the other protection switching device 100 allows.

Die Koppeleinrichtung 10 dient der mechanischen Übertragung einer Drehbewegung an das mit dem ersten Schutzschaltgerät 1 koppelbare, weitere Schutzschaltgerät 100. Ist der Elektromagneten 12 unbestromt, dann nimmt das Koppelelement 11 seine – in 2 dargestellte – Ruheposition ein, welche der ersten Drehwinkellage des Koppelelements 11 entspricht. Durch Bestromen des Elektromagneten 12 wird ein Magnetfeld 15 erzeugt. Da sich das Koppelelement 11 im Wirkbereich dieses Magnetfeldes 15 befindet, wirkt das Magnetfeld 15 derart auf das Koppelelement 11, dass hieraus ein auf das Koppelelement 11 wirkendes Drehmoment resultiert. Infolgedessen nimmt das Koppelelement 11 für den Zeitraum, in dem der Elektromagnet 12 bestromt ist, eine statische zweite Position ein, welche der zweiten Drehwinkellage (siehe 3B) des Koppelelements 11 entspricht. Vorteilhafter Weise ist das Koppelelement dabei aus einem Material gebildet, welches eine hohe magnetische Permeabilität aufweist. Hierfür kommen insbesondere weichmagnetische Werkstoffe, beispielsweise Eisen und Ferrite, Nickel oder Cobalt in Betracht.The coupling device 10 serves for the mechanical transmission of a rotary motion to that with the first protection switching device 1 Coupling, further protective switching device 100 , Is the electromagnet 12 de-energized, then takes the coupling element 11 his - in 2 shown - rest position, which the first angular position of the coupling element 11 equivalent. By energizing the electromagnet 12 becomes a magnetic field 15 generated. Since the coupling element 11 in the effective range of this magnetic field 15 is located, the magnetic field acts 15 such on the coupling element 11 in that from this one on the coupling element 11 acting torque results. As a result, takes the coupling element 11 for the period in which the electromagnet 12 is energized, a static second position, which the second angular position (see 3B ) of the coupling element 11 equivalent. Advantageously, the coupling element is formed from a material which has a high magnetic permeability. For this purpose, in particular soft magnetic materials, such as iron and ferrites, nickel or cobalt into consideration.

In den 3A und 3B ist die Koppeleinrichtung 10 in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen schematisch dargestellt.In the 3A and 3B is the coupling device 10 shown schematically in two different operating states.

Die Koppeleinrichtung 10 besteht wiederum aus dem drehbar gelagerten Koppelelement 11 sowie dem Elektromagneten 12. Der Elektromagnet 12 weist eine Magnetspule 13 sowie einen Magnetkern 20 auf, welcher im Wesentlichen u-förmig gestaltet ist und seinerseits einen ersten Schenkel 21, einen zweiten Schenkel 22 sowie einen die beiden Schenkel 21 und 22 verbindenden Verbindungsbereich 23 aufweist. Durch ein erstes distales Ende 24 des ersten Schenkels 21 sowie ein zweites distales Ende 25 des zweiten Schenkels 22 sind die beiden Pole des Elektromagneten 12 gebildet. An dem Verbindungsbereich 23 des Magnetkerns 20 ist ein Spulenträger 14 angeordnet, an dem die Magnetspule 13 aufgenommen und gehaltert ist. Das Magnetfeld 13 ist in den 3A und 3B mittels einer Vielzahl von Magnetfeldlinien schematisch dargestellt.The coupling device 10 in turn consists of the rotatably mounted coupling element 11 as well as the electromagnet 12 , The electromagnet 12 has a magnetic coil 13 as well as a magnetic core 20 on, which is designed substantially U-shaped and in turn a first leg 21 , a second leg 22 and one of the two legs 21 and 22 connecting connection area 23 having. Through a first distal end 24 of the first thigh 21 and a second distal end 25 of the second leg 22 are the two poles of the electromagnet 12 educated. At the connection area 23 of the magnetic core 20 is a coil carrier 14 arranged on which the magnetic coil 13 is recorded and held. The magnetic field 13 is in the 3A and 3B schematically represented by a plurality of magnetic field lines.

3A zeigt die Koppeleinrichtung 10 zum Zeitpunkt der ersten Erregung des Elektromagneten 12, d. h. beim Übergang vom unbestromten Zustand in den bestromten Zustand des Elektromagneten 12. Das Koppelelement 11 befindet sich noch in seiner statischen ersten Drehwinkellage, welche auch seiner Ruheposition in einem auslösebereiten Zustand des ersten Schutzschaltgerätes 1 entspricht. Die erste Drehwinkellage weist dabei einen Winkel von 40° bis 60° zur Hauptrichtung des magnetischen Flusses bei bestromtem Elektromagneten 12 (siehe 3B) auf. 3A shows the coupling device 10 at the time of the first excitation of the electromagnet 12 , ie the transition from the de-energized state to the energized state of the electromagnet 12 , The coupling element 11 is still in its static first angular position, which also its rest position in a ready-to-trigger state of the first protection switching device 1 equivalent. The first angular position has an angle of 40 ° to 60 ° to the main direction of the magnetic flux when energized electromagnet 12 (please refer 3B ) on.

3B zeigt die Koppeleinrichtung 10 zu einem späteren Zeitpunkt, in dem das Koppelelement 11 bereits seine statische zweite Drehwinkellage, welche einem ausgelösten Zustand des ersten Schutzschaltgerätes 1 entspricht, eingenommen hat. Das drehbar gelagerte Koppelelement 11 nimmt nun aufgrund des Magnetfeldes eine energetisch günstigere Position ein, indem es sich gleich einer Kompassnadel entlang der Magnetfeldlinien 15 des ungestörten Magnetfeldes ausrichtet. Das Koppelelement weist daher einen Winkel von 0° zu den der Magnetfeldlinien 15 des ungestörten Magnetfeldes, d. h. zu der (in 3B gezeigten) Hauptrichtung des magnetischen Flusses im bestromten Zustand des Elektromagneten 12 auf. 3B shows the coupling device 10 at a later time, in which the coupling element 11 already his static second angular position, which is a tripped state of the first protection device 1 corresponds, has taken. The rotatably mounted coupling element 11 now takes due to the magnetic field an energetically favorable position, by being equal to a compass needle along the magnetic field lines 15 aligns the undisturbed magnetic field. The coupling element therefore has an angle of 0 ° to the magnetic field lines 15 of the undisturbed magnetic field, ie to the (in 3B shown) main direction of the magnetic flux in the energized state of the electromagnet 12 on.

Durch die Formgebung des Magnetkerns 20 wir das von der bestromten Magnetspule 13 erzeugte Magnetfeld 15 in Richtung des drehbar gelagerten Koppelelementes 11 geführt. Die beiden distalen Enden 24 und 25 sind dabei zu dem drehbar gelagerten Koppelelement 11 hin abgewinkelt. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Koppeleinrichtung 10 – insbesondere im Bereich des Koppelelements 11 – platzsparender gestaltet werden kann. Zum anderen wird dadurch der Luftspalt zwischen dem Koppelelement 11 und dem ersten bzw. zweiten distalen Ende 24 bzw. 25 verkleinert, so dass die Feldlinien an dieser Stelle stärker gebündelt sind.By the shape of the magnetic core 20 we do that from the energized solenoid 13 generated magnetic field 15 in the direction of the rotatably mounted coupling element 11 guided. The two distal ends 24 and 25 are doing to the rotatably mounted coupling element 11 Angled down. This has the advantage that the coupling device 10 - Especially in the region of the coupling element 11 - Can be designed to save space. On the other hand, thereby the air gap between the coupling element 11 and the first and second distal ends, respectively 24 respectively. 25 reduced, so that the field lines are concentrated at this point.

Durch Bestromen der Magnetspule 13 wird das Koppelelement 11 von der in 3A dargestellten statischen ersten Drehwinkellage in die in 3B dargestellte statische zweite Drehwinkellage verbracht, wobei das Koppelelement 11 aufgrund der magnetischen Kräfte eine Drehung von 40° bis 60° ausführt. Das dabei erreichbare Drehmoment ist ausreichend, um ein sicheres Auslösen des mit dem ersten Schutzschaltgerät 1 gekoppelten weiteren Schutzschaltgerätes 100 zu gewährleisten, selbst wenn es sich bei dem weiteren Schutzschaltgerät um ein mehrpoliges Schutzschaltgerät handeln sollte, welches ein entsprechend höheres Drehmoment zur Auslösung benötigt. Durch Ausnutzen dieses direkten magnetischen Wirkprinzips kann die konstruktive Gestaltung der Koppeleinrichtung 10 äußerst kompakt gehalten werden. Damit ist zum einen bei gleich bleibendem Platzbedarf ein deutlich höheres Drehmoment realisierbar. Zum anderen kann damit – bei gleich bleibendem Drehmoment – dem Erfordernis einer immer weiter gehenden Miniaturisierung elektromechanischer Schutzschaltgeräte sowie deren Komponenten Rechnung getragen werden.By energizing the solenoid 13 becomes the coupling element 11 from the in 3A illustrated static first angular position in the in 3B shown static second angular position spent, wherein the coupling element 11 due to the magnetic forces makes a rotation of 40 ° to 60 °. The achievable torque is sufficient to ensure safe triggering of the first circuit breaker 1 coupled further protective switching device 100 even if the further protective switching device should be a multi-pole circuit breaker requiring a correspondingly higher torque for tripping. By exploiting this direct magnetic principle of action, the structural design of the coupling device 10 be kept extremely compact. This is on the one hand at a constant space requirement a much higher torque realized. On the other hand, with the same torque, the requirement of ever-increasing miniaturization of electro-mechanical protection devices and their components can be taken into account.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: SchutzschaltgerätProtection device
22: Gehäusecasing
33: Frontseitefront
44: Befestigungsseitemounting side
55: VerbindungsseiteLinks page
1010: Koppeleinrichtungcoupling device
1111: Koppelelementcoupling element
1212: Elektromagnetelectromagnet
1313: Magnetspulesolenoid
1414: Spulenträgercoil carrier
1515: Magnetfeldmagnetic field
2020: Magnetkernmagnetic core
2121: erster Schenkelfirst leg
2222: zweiter Schenkelsecond leg
2323: Verbindungsbereichconnecting area
2424: erstes distales Endefirst distal end
2525: zweites distales Endesecond distal end
100100: weiteres Schutzschaltgerätanother protective switching device
102102: Gehäusecasing
103103: Frontseitefront
104104: Befestigungsseitemounting side
105105: VerbindungsseiteLinks page
106106: Betätigungselementactuator
107107: Aufnahmeelementreceiving element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5729145 [0006]
US 6031699 [0006]

Claims

Electromechanical protective device ( 1 ), in particular fault current or arc fault protection switching device, - with a coupling device ( 10 ) for the mechanical transmission of a rotary movement to a with the protective switching device ( 1 ) can be coupled further protective switching device ( 100 ), - wherein the coupling device ( 10 ) - an electromagnet ( 12 ) for generating a magnetic field ( 15 ) and - a rotatably mounted coupling element ( 11 ), which with the magnetic field ( 15 ) is in operative connection, characterized in that from the magnetic field ( 15 ) on the coupling element ( 11 ) acting torque such that the coupling element ( 11 ) - assumes a static first angular position when energized electromagnet, and - takes a static second angular position with energized electromagnet.

Protection switching device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the electromagnet ( 12 ) a magnetic coil ( 13 ) and a magnetic core ( 20 ), which is shaped such that the of the energized magnetic coil ( 13 ) generated magnetic field ( 15 ) in the direction of the coupling element ( 11 ) is guided.

Protection switching device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the magnetic core ( 20 ) is substantially U-shaped and a first leg ( 21 ), a second leg ( 22 ) and a connecting region connecting the two limbs ( 23 ), on which the magnetic coil ( 13 ) is recorded and held.

Protection switching device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the magnetic core ( 20 ) is integrally formed.

Protection switching device ( 1 ) according to one of claims 3 or 4, characterized in that - by a first distal end ( 24 ) of the first leg ( 21 ) and a second distal end ( 25 ) of the second leg ( 22 ) two poles of the electromagnet ( 12 ) are formed, and - that the coupling element ( 11 ) between the first distal end ( 24 ) and the second distal end ( 25 ) is arranged.

Protection switching device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the first distal end ( 24 ) and the second distal end ( 25 ) to the coupling element ( 11 ) are angled down.

Protection switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the first angular position of the coupling element ( 11 ) an angle of 30 ° to 80 ° to a main direction of the magnetic flux of the magnetic field ( 15 ), and - that the second angular position of the coupling element ( 11 ) has an angle of 0 ° to the main direction of the magnetic flux.

Protection switching device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the first angular position of the coupling element ( 11 ) has an angle of preferably 40 ° to 60 ° to the main direction of the magnetic flux.

Protection switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the protective switching device ( 1 ) a housing ( 2 ) with a front side ( 3 ), one of the front ( 3 ) opposite mounting side ( 4 ), as well as the front and the mounting side ( 3 . 4 ) connection pages ( 5 ), - that the coupling element ( 11 ) in one of the connection pages ( 5 ) Is arranged rotatably mounted.

Arrangement comprising: - a first protective switching device ( 1 ), in particular a fault current or arc fault protection device, which is designed according to one of claims 1 to 9, - another protective switching device ( 100 ), in particular a circuit breaker, which with the first protection device ( 1 ) is mechanically coupled, - wherein the coupling of the first protection switching device ( 1 ) with the further protective switching device ( 100 ) by a positive engagement of the coupling element ( 11 ) of the first protective switching device ( 1 ) in a rotatably mounted receiving element ( 107 ) of the further protective switching device ( 100 ), so that when the first protective switching device ( 1 ) by actuating the receiving element ( 107 ) one with the receiving element ( 107 ) coupled switching mechanism of the further protective switching device ( 100 ) is pressed.