DE10109950A1 - Anordnung zur selektiven Auslösung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selektiven Auslösung von hintereinander geschalteten, selektiv gestaffelten Schutzschaltern mit einem eine Verklinkungseinrichtung enthaltenden Betätigungsmechanismus, wobei ein vom Kurzschluss direkt betroffener Schutzschalter ein Blockiersignal an den Betätigungsmechanismus bzw. das Auslösesystem des vorgeschalteten Schutzschalters ausgibt. Das zu lösende Problem besteht in einer von Vorgängen im Kontaktraum des Schutzschalters unabhängigen und unaufwendigen Erzeugung eines Blockiersignals. Dazu ist für jede Hauptstrombahn ein elektromagnetischer Kurzschlussauslöser (4) vorgesehen, dessen Magnetanker (6) mit einem Kontaktelement (14a) in Wirkverbindung steht, das an dem Einstellelement (7) für den Kurzschlussauslöser (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selektiven Auslösung von hinterein­ ander liegenden, selektiv gestaffelten Schutzschaltern, insbesondere von Lei­ tungsschutzschalter und Leistungsschalter.

Aus der Druckschrift DE 30 20 111 A1 ist eine Anordnung von in Reihe liegen­ den, selektiv gestaffelten strombegrenzenden Leistungsschaltern mit je einem Schnellstauslösesystem bekannt, das im Kurzschlussfall unabhängig vom Be­ tätigungsmechanismus schnell und damit strombegrenzend das Kontaktsy­ stem öffnet. Die vom Kurzschluss direkt betroffenen Leistungsschalter geben ein Blockiersignal an den Betätigungsmechanismus des jeweils in Einspeise­ richtung vorgeschalteten Leistungsschalters. Die Leistungsschalter besitzen ein Fesselungssystem, das die beweglichen Kontakte nach einem bestimmten Öffnungsweg kurzzeitig in der Offenstellung festhält und wieder freigibt, wenn der Betätigungsmechanismus ein Blockiersignal von einem nachgeordneten Leistungsschalter erhalten hat. Wenn das Blockiersignal ausbleibt, löst der Betätigungsmechanismus aus und überführt das Kontaktsystem in die endgül­ tige Ausschaltstellung, wodurch gleichzeitig die Fesselung aufgehoben wird. Die Wirkdauer des Fesselungssystems wird durch ein Zeitglied bestimmt. Die Druckschrift EP 0 406 130 B1 zeigt ein elektromagnetisch wirkendes Fesse­ lungssystem. Bekannte Anordnungen zur Erzeugung des Blockiersignals, z. B. nach Druckschrift DE 195 45 928 A1, erfordert Mittel zur Zustandserkennung und zur Stromerfassung des vom Kurzschluss direkt betroffenen Leistungs­ schalters, die im allgemeinen als aufwendiger elektronischer Auslöser und raumeinnehmende Luftspulen um die Hauptstrombahnen realisiert sind. Der­ artige Anordnungen sind daher nicht für kleine und preiswerte Schutzschalter geeignet. Die Druckschrift EP 0 455 564 B1 offenbart einen Überdruckauslöser für einen Leistungsschalter, der auf einen im Kontaktraum auftretenden Über­ druck anspricht, der durch die Lichtbogenbildung bei der elektrodynamischen Kontaktöffnung infolge eines über die Schaltkontakte fließenden Kurzschluss­ stromes entsteht. Der Leistungsschalter umfasst weiterhin einen Betätigungs­ mechanismus mit einer Verklinkungseinrichtung, die über eine Auslösewelle durch einen thermisch verzögerten Überlastauslöser oder einen elektromag­ netischen Kurzschlussauslöser entklinkbar ist, wodurch über den auslösenden Betätigungsmechanismus der Leistungsschalter in den Aus-Zustand überführt wird. Um eine selektive Auslösung zu gewährleisten, beaufschlagt der Über­ druckauslöser die Auslösewelle hinsichtlich der Wirkung auf den Betätigungs­ mechanismus mit einer zeitlichen Verzögerung. Diese Lösung ist allerdings nicht zum selektiven Auslösen bei kleinen Kurzschlussströmen, bei denen keine merkliche Lichtbogenbildung infolge einer elektrodynamischen Kontakt­ öffnung auftritt, geeignet.

Daraus ergibt sich als Aufgabe, die selektive Auslösung mit vertretbarem Auf­ wand und unabhängig von Vorgängen im Kontaktraum durchzuführen.

Ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art wird die Auf­ gabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängi­ gen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Das pro Hauptstrombahn des Schutzschalters vom Magnetanker eines elekt­ romagnetischen Kurzschlussauslösers beaufschlagte Kontaktelement stellt eine einfache, ohne elektronische Mittel auskommende Anordnung zur selekti­ ven Auslösung dar, deren Ausgangssignal im Falle eines Kurzschlusses als Blockiersignal an den vorgeschalteten Schutzschalter weitergegeben wird. Die Signalmeldung erfolgt durch die Interaktion mit dem schnellauslösenden Kurz­ schlussauslöser sehr schnell und ist unabhängig von einer Kontaktöffnung oder einer Lichtbogenbildung im zugehörigen Kontaktraum. Die Ausbildung des Kontaktelementes als Schließerkontakt hat die Vorteile, dass die Anord­ nung im nicht auslösendem Zustand keine elektrische Energie erfordert und damit die Störanfälligkeit auf ein Mindestmaß beschränkt ist. Die erfindungs­ gemäße Lösung lässt sich in jeden Schutzschalter mit einem oder mehreren Kurzschlussauslösern integrieren. Eine gesonderte Justierung der Anordnung ist nicht erforderlich, da jeder Kurzschlussauslöser selbst über das Einstell­ element einstellbar und die Funktion der Anordnung daran gekoppelt ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur selektiven Auslösung ausgestattete Schutzschalter lassen sich ohne weiteres zu Modulen mit mehreren Haupt­ strombahnen kombinieren.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der Ausstattung des Kontaktelementes mit einem Federkontakt, insbesondere mit einem handelsüblichen Mikroschalter oder mit einem vorgespannten Fe­ derkontakt, der zwischen zwei auf dem Einstellelement befestigten Festkon­ takten wirkt. Anderseits kann das Kontaktelement auch mit einem Schleifkon­ takt ausgestattet sein.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht weiterhin darin, dass zur Ausgabe ei­ nes gemeinsamen Blockiersignals die den einzelnen Hauptstrombahnen gehö­ renden Kontaktelemente kostengünstig parallel geschaltet sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen­ den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Einzelheit der Ausführung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Einzelheit einer weiteren Ausführung.

Nach Fig. 1 ist für jede der drei Hauptstrombahnen eines dreipoligen Schutz­ schalters ein elektromagnetischer Kurzschlussauslöser 4 vorgesehen. Der von einer Zugfeder 5 beaufschlagte Magnetanker 6 liegt in Ruhelage - d. h., wenn kein Kurzschlussstrom durch die Hauptstrombahn fließt - an einem für alle Hauptstrombahnen zuständigen, verschiebbaren Einstellelement 7 zur Einstel­ lung des Auslösestromes an. Ein Magnetjoch 8 wird von einer in der zugehöri­ gen Hauptstrombahn angeordneten Stromwicklung 2 umgeben. Der Magnet­ anker 6 wird im Kurzschlussfall entgegen der Kraftwirkung der Zugfeder 5 von dem vom Kurzschlussstrom umflossenen Magnetjoch 8 angezogen. Der ange­ zogene Magnetanker 6 beaufschlagt dabei ein für alle Hauptstrombahnen zu­ ständiges, mechanisches Übertragungselement 10. Das im Kurzschlussfall gemäß Fig. 1 nach rechts verschobene Übertragungselement 10 beaufschlagt seinerseits die Verklinkungseinrichtung eines Betätigungsmechanismus des Schutzschalters, wodurch der Betätigungsmechanismus ausgelöst und damit die Hauptstrombahnen unterbrochen werden. Der Magnetanker 6 ist als im Magnetjoch 8 gelagerter Klappanker ausgeführt. Zwischen jedem Magnetan­ ker 6 und dem Einstellelement 7 ist ein mit Signalanschlüssen 11, 12 verbun­ denes Kontaktelement 14 ausgebildet, das durch den anziehenden Magnetan­ ker 6 vom geöffneten in den geschlossenen Zustand überführbar ist. Die Sig­ nalanschlüsse 11, 12 führen über im Einstellelement 7 vorgesehene Leiter­ bahnen 15, 16 zu allen drei Kontaktelementen 14, die damit parallel geschaltet sind. Im Kurzschlussfall ist an den Signalanschlüssen 11, 12 ein Blockiersignal zu entnehmen, das zum Zwecke einer selektiven Auslösung an den Betäti­ gungsmechanismus bzw. das Auslösesystem eines vorgeschalteten Schutz­ schalters geführt wird.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Ausgestaltung eines Kontaktelementes 14a mit einem Federkontakt 18a. Der vorgespannte Federkontakt 18a ist hinter einem am Einstellelement 7 angeformten Schnapphaken 20 festgelegt. Bei angezo­ genem Magnetanker 6 überbrückt der Federkontakt 18a unter der Wirkung seiner Vorspannung zwei mit den Leiterbahnen 15 und 16 integrierte, flache Festkontakte 22a bzw. 23a, d. h., das geschlossene Kontaktelement 14a gene­ riert ein Blockiersignal. Befindet sich der Magnetankers 8 dagegen in der in Fig. 2 gezeigten Ruhelage, dann wird der Federkontakt 18a unter der Einwir­ kung der Zugfeder 5 von dem Festkontakt 23a abgehoben, d. h., das geschlos­ sene Kontaktelement 14a gibt kein Blockiersignal aus.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung eines Kontaktelementes 14b mit einer stiftförmigen Ausgestaltung der Festkontakte 22b und 23b und mit einem als vorgespannte Drehfeder ausgestalteten Federkontakt 18b, der mit seinem spi­ ralförmigen Ende 25b an dem einen Festkontakt 23b festgelegt ist. Im unbe­ aufschlagte Zustand, d. h. im Kurzschlussfall, steht das hakenförmige andere Ende 24b des vorgespannten Federkontaktes 18b mit dem anderen Festkon­ takt 22b in leitender Verbindung. Unter Nennstrom- oder Überlastbedingungen wird dagegen das hakenförmige Ende 24b durch den Magnetanker von dem Festkontakt 22b abgehoben.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So lässt sich die Erfindung beispiels­ weise dahingehend ausgestalten, dass die Kontaktelemente als handelsübli­ che Mikroschalter ausgeführt oder mit einem Schleifkontakt ausgestattet sind.

Claims (6)

1. Anordnung zur selektiven Auslösung von hintereinander geschalteten, se­ lektiv gestaffelten Schutzschaltern
mit einem eine Verklinkungseinrichtung enthaltenden Betätigungsme­ chanismus,
wobei ein vom Kurzschluss direkt betroffener Schutzschalter ein Blo­ ckiersignal an den Betätigungsmechanismus bzw. das Auslösesystem des vorgeschalteten Schutzschalters ausgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jede Hauptstrombahn ein elektromagnetischer Kurzschlussauslöser (4) vorgesehen ist, dessen federbeaufschlagter Magnetanker (6) in Ru­ helage an einem für alle Hauptstrombahnen zuständigen Einstellele­ ment (7) zur Einstellung des Auslösestromes anliegt und im Kurz­ schlussfall von einem stromumflossenen Magnetjoch (8) angezogen wird und dabei über ein für alle Hauptstrombahnen zuständiges, me­ chanisches Übertragungselement (10) die Verklinkungseinrichtung zum Zwecke der Auslösung des Betätigungsmechanismus beaufschlagt, und
zwischen jedem Magnetanker (6) und dem Einstellelement (7) ein mit Signalanschlüssen (11, 12) zur Ausgabe des Blockiersignals verbun­ denes Kontaktelement (14; 14a; 14b) ausgebildet ist, das durch den anziehenden Magnetanker (6) vom geöffneten in den geschlossenen Zustand überführbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kon­ taktelement (14a; 14b) mit einem Federkontakt (18a; 18b) ausgestattet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kon­ taktelement (14) ein handelsüblicher Mikroschalter ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kon­ taktelement (14a; 14b) aus zwei auf dem Einstellelement (7) befestigten Festkontakten (22a, 23a; 22b; 23b) und dem mechanisch vorgespannten Federkontakt (18a; 18b) besteht, der entgegen seiner Vorspannung vom in Ruhelage befindlichen Magnetanker (6) im Offenstellung gehalten und unter Wirkung seiner Vorspannung bei anziehendem Magnetanker (6) schließend freigegeben wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kon­ taktelement (14) mit einem Schleifkontakt ausgestattet ist.

6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die verschiedenen Hauptstrombahnen zugeordneten Kon­ taktelemente (14; 14a; 14b) parallel geschaltet sind.