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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltvorrichtung mit
einer unterbrechbaren Kontakteinrichtung zur Stromführung, einer
Kurzschlussauslöseeinrichtung
zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Kurzschlussereignis und
einer Überstromauslöseeinrichtung
zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Überstromereignis.
Darüber
hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren
zum Anzeigen eines Zustands eines Schutzschalters. Dabei versteht
man unter Schutzschalter beispielsweise Leitungsschutzschalter,
Leistungsschalter, Motorschutzschalter und dgl.
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Im
vorliegenden Dokument versteht man unter dem Begriff „Schutzschaltvorrichtung" insbesondere Schutzschaltgeräte bzw.
Installationseinbaugeräte.
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Schutzschalter
weisen häufig
einen Überlastauslöser und
einen Kurzschlussauslöser
auf. Diese beiden Überstromauslöse-Mechanismen arbeiten unabhängig voneinander
und lösen
den Schutzschalter bei Überlaststrom
oder Kurzschlussstrom aus, d.h. die Kontakte des Schutzschalters
werden geöffnet.
Nach dem Auslösen
und einer anschließenden Behebung
der Ursache kann der Schutzschalter wieder angeschaltet werden.
Zur Behebung der Ursache ist es jedoch günstig, zu wissen, ob der Schutzschalter
durch einen Überlaststrom
oder einen Kurzschlussstrom ausgelöst wurde. Von den derzeit auf dem
Markt befindlichen Schutzschaltern ist eine derartige Information
jedoch nicht erhältlich.
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In
diesem Zusammenhang ist von der Firma Kopp ein Leitungsschutzschalter
bekannt, bei der am Griff eine so genannte Resetstellung vorgesehen
ist. Bei einer Abschaltung des Leitungsschutzschalters springt der
Griff nicht in die Grundstellung zurück, sondern in diese Reset-
bzw. Mittelstellung.
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Von
dieser Stellung aus kann das Gerät
nicht wieder eingeschaltet werden. Der Griff muss erst von Hand
in die Grundstellung gebracht werden, um das Gerät wieder einschalten zu können. Dabei
erhält
der Benutzer aber keine Information darüber, was der tatsächliche
Grund für
die Abschaltung war, d.h., ob eine Überlast oder ein Kurzschluss
vorliegt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dem Benutzer
im Falle des Auslösens
eines Leitungsschutzschalters Informationen darüber zu geben, weshalb das Auslösen stattgefunden
hat.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Schutzschaltvorrichtung mit einer unterbrechbaren Kontakteinrichtung
zur Stromführung
sowie einer Kurzschlussauslöseeinrichtung
zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Kurzschlussereignis
und/oder einer Überlastauslöseeinrichtung
zum Unterbrechen der Kontakteinrichtung bei einem Überlastereignis,
und weiterhin einer Anzeigeeinrichtung, die mit der Kurzschlussauslöseeinrichtung
und/oder der Überlastauslöseeinrichtung verbunden
ist und mit der eindeutig das Kurzschlussereignis oder das Überlastereignis
oder beide eindeutig voneinander getrennt darstellbar ist/sind.
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Darüber hinaus
ist erfindungsgemäß vorgesehen
ein Verfahren zum Anzeigen eines Zustands eines Schutzschalters
durch Auslösen
des Schutzschalters durch ein Kurzschlussereignis oder ein Überlastereignis,
spezifisches Anzeigen des Kurzschlussereignisses oder des Überlastereignisses
mit einer ersten Anzeigevariante, Nicht-Anzeigen oder spezifisches
Anzeigen mit einer zweiten Anzeigevariante des jeweils anderen Ereignisses.
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In
vorteilhafter Weise kann der Benutzer damit optisch erkennen, auf
welche Ursache das bestimmungsgemäße Auslösen des Schutzschaltgeräts zurückzuführen ist.
Er erhält
eine eindeu tige Information darüber,
ob der Schutzschalter durch einen Überlaststrom oder einen Kurzschlussstrom
abgeschaltet wurde.
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Vorzugsweise
ist die Anzeigeeinrichtung mechanisch realisiert und mit der jeweiligen
Auslöseeinrichtung
gekoppelt. Eine derartige Anzeigeeinrichtung ist einfach zu realisieren.
Die mechanische Anzeigeeinrichtung kann ein federgestütztes, bewegliches
Anzeigeelement umfassen. Beispiele hierfür wären einfach herzustellende
Druck- und Schiebeelemente.
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Alternativ
kann aber auch eine elektrische Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein,
bei der beispielsweise die Unterbrechungsursachen mit einer oder
mehreren LEDs angezeigt werden. Dabei erfasst eine Elektronik die
Schalt- bzw. Auslösebewegung
des Leitungsschutzschalters und steuert eine entsprechende Anzeige
an.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Anzeigeelement der Anzeigeeinrichtung
durch ein bewegliches Auslöseelement
der Kurzschluss- oder Überlastauslöseeinrichtung
oder durch eine Klinke in einer ersten, vorgespannten Position fixiert
und durch eine Positionsänderung
des beweglichen Elements oder der Klinke zur Bewegung in eine zweite Position
entriegelt. Hierdurch kann das Anzeigeelement nach einem Kurzschlussereignis
oder einem Überlastereignis
eine stabile Position einnehmen, die nur durch manuelle Betätigung wieder
verlassen werden kann.
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Günstigerweise
kann eine Schaltmechanik der Kontakteinrichtung in einer Freilaufposition
gehalten werden, indem die Anzeigeeinrichtung beim Anzeigen des
jeweiligen Auslöseereignisses
das bewegliche Auslöseelement
oder die Schaltmechanik direkt in einer Auslöseposition hält. In dieser
Freilaufposition lässt
sich der Schutzschalter nicht wieder einschalten und das Schließen der
Kontakte ist gehemmt. Das Schalten in die Freilaufposition hat den Vorteil,
dass der Schutzschalter nicht versehentlich wieder angeschaltet
werden kann. Vielmehr ist bewusst eine zusätzliche Entriegelung vorzunehmen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 einen
Kurzschlussauslöser
eines Leitungsschutzschalters mit Anzeigeeinrichtung vor einem Kurzschlussereignis;
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2 den
Kurzschlussauslöser
und die Anzeigeeinrichtung nach einem Kurzschlussereignis;
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3 einen Überlastauslöser eines
Leitungsschutzschalters mit Anzeigeeinrichtung vor einem Überlastereignis;
und
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4 den Überlastauslöser und
die Anzeigeeinrichtung nach dem Überlastereignis.
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Die
nachfolgend näher
geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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Entsprechend 1 ist
in einem Leitungsschutzschalter, dessen Gehäuse 1 in der Zeichnung prinzipiell
angedeutet und in einem offenen Zustand dargestellt ist, ein Kurzschlussauslöser 2 angeordnet.
Der Kurzschlussauslöser 2 weist
eine Spule 21 auf, die an einen Festkontakt 3 des
Leitungsschutzschalters angeschlossen ist und einen Kurzschlussstrom
detektiert. Ferner besitzt der Kurzschlussauslöser 2 einen Anker 22,
der mit seinem proximalen Ende in die Spule 21 ragt und
bei Vorliegen eines Kurzschlusses aufgrund des Magnetfelds ins Innere der
Spule 21 gezogen wird. An seinem proximalen Ende ist der
Anker 22 mit einem Stößel 23 verbunden,
der einen Auslösehebel 4 der
Schaltmechanik des Leitungsschutzschalters im Falle eines Kurzschlusses
bewegt.
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An
seinem distalen Ende, d.h. an seiner dem Stößel 23 gegenüberliegenden
Stirnseite besitzt der zylinderförmige
Anker 22 eine konzentrische Platte 24. Ihr Durchmesser
ist etwas größer als
der des Ankers 22. Daher bildet sich eine Schulter aus,
an die eine Blattfeder 5 angreift. Sie dient zum Rückstellen des
Ankers 22 in eine definierte horizontale Position vor und
nach dem Kurzschlussereignis. Anstelle der Platte 24 kann
dem Anker 22 auch jede andere beliebige Schulter bzw. ein
Vorsprung angeformt sein, an den die Blattfeder 5 angreift.
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Durch
die Blattfeder 5 getrieben, stößt der Anker 22, hier
mit seiner Platte 24, an einem vertikal angeordneten Stift 6 an.
Dieser Stift 6 ist in vertikaler Richtung verschiebbar.
Hierzu ist er durch eine Aussparung 11 am Gehäuse 1 geführt. Im
Falle einer Kurzschlussauslösung
ragt ein Anzeigeabschnitt 61 des Stifts 6 aus
der Aussparung 11 (vgl. 2). In dem
in 1 dargestellten Zustand ist der Stift 6 durch
eine Feder 62 vorgespannt, die sich an einem Gehäuseabschnitt 12 abstützt, welcher
ebenfalls den Stift 6 führt.
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Der
Stift 6 besitzt ferner an seinem unteren, d.h. dem Anzeigeabschnitt 61 gegenüberliegenden Ende,
eine Schulter 63, die durch die Feder 62 an den
Anker 22 bzw. an dessen Platte 24 gedrückt wird. Somit
ist die Vertikalbewegung des Stifts 6 nach oben gehemmt.
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Im
Falle eines Kurzschlussereignisses wird der Anker 22 von
dem Stift 6 abgezogen und entklinkt mit seinem Stößel 23 den
Auslösehebel 4 der
Schaltmechanik. Damit wird der Stift 6 nicht mehr durch
die Schulter 63 in seiner Normal-Betriebsposition gehalten,
sondern springt, getrieben durch die Feder 62, nach oben,
wie dies in 2 dargestellt ist. Dabei ragt
der Anzeigeabschnitt 61 aus der Aussparung 11 des
Gehäuses 1.
Der Anzeigeabschnitt 61 zeigt damit an, dass der Leitungsschutzschalter
durch einen Kurzschluss ausgelöst
wurde.
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Unterhalb
der Schulter 63 weist der Stift einen in horizontaler Richtung,
d.h. senkrecht zu seiner Hauptausdehnungsrichtung, einen verstärkten Anschlagabschnitt 64 auf.
In der Kurzschlussanzeigeposition gemäß 2 wird der
Anker 22 des Kurzschlussauslösers 2 an diesen verstärkten Anschlagabschnitt 64 durch
die Blattfeder 5 gedrückt.
Dadurch wird der Auslösehebel 4 und
somit die Schaltmechanik in einer Freilaufposition gehalten, in
der der Leitungsschutzschalter nicht wieder eingeschaltet werden
kann. Erst durch Drücken
des Stifts 6 vertikal nach unten in die normale Betriebsposition
springt der Anker 22 durch die Blattfeder 5 in
seine Ausgangsposition und der Auslösehebel 4 in die Verklinkungsposition
zurück.
Der Leitungsschutzschalter kann dann wieder eingeschaltet werden.
Dadurch wird gewährleistet,
dass der Stift 6 beim Wiedereinschalten wieder in seiner normalen
Betriebsposition steht und folglich bei einem erneuten Kurzschlussfall seine
Funktion wieder bestimmungsgemäß erfüllt.
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Die
Anzeige der Kurzschlussauslösung durch
den Anzeigeabschnitt 61 lässt den Anwender sofort erkennen,
welche Fehlerart zur Abschaltung führte und ob ein gefahrloses
Wiedereinschalten möglich
ist. Bei einem Leitungsschutzschalter im AUS-Zustand (ausgelöster Zustand)
und einem aus dem Gehäuse
herausstehenden Anzeigeabschnitt muss ein Kurzschluss im Stromkreis
aufgetreten sein. Der Anwender wird damit auf einen möglichen Fehler
in seiner Anlage hingewiesen und kann entsprechend reagieren, indem
er beispielsweise einen Fachmann zu Rate zieht.
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Bei
einem Leitungsschutzschalter im AUS-Zustand und einem nicht herausstehenden
Anzeigeabschnitt wurde der Leitungsschutzschalter durch den Überlastauslöser wegen
temporärer Überlastung
des Stromkreises ausgelöst
oder bewusst bzw. unbewusst von Hand ausgeschaltet. Der Stromkreis
kann gefahrlos wieder eingeschaltet werden, wenn der Verbraucher
mit dem unzulässig
hohen Stromverbrauch weggeschaltet oder der sonstige Fehler in der
Anlage behoben wurde.
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Eine
separate Anzeige für
den Überlastauslöser ist
somit nicht notwendig, da die Auslöseursache aus der Anzeigeeinrichtung
für den
Kurzschlussauslöser
eindeutig entnommen werden kann. Alternativ könnte natürlich auch der Überlastauslöser mit einer
Anzeigeeinrichtung versehen sein, während der Kurzschlussauslöser keine
besitzt. Bei dieser Variante wird direkt das Vorliegen eines Überlaststroms angezeigt.
Indirekt ist dadurch auch zu erkennen, dass ein Kurzschluss vorgelegen
haben muss oder von Hand ausgeschaltet wurde, wenn der Leitungsschutzschalter
ausgelöst
hat und ein Überlastereignis
nicht angezeigt ist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 3 und 4 dargestellt. Sie
betrifft einen Überlastauslöser eines
Leitungsschutzschalters mit Anzeigeeinrichtung. In 3 befindet
sich der Überlastauslöser einschließlich der mechanischen
Anzeigeeinrichtung in einem normalen Betriebszustand, d. h. vor
einem Überlastereignis.
Auch hier umfasst die Anzeigeeinrichtung einen Stift 106,
der durch eine Aussparung 111 und einen Gehäuseabschnitt 112 in
dem Gehäuse 101 des
Leitungsschutzschalters geführt
wird. Der Stift 106 besitzt ebenfalls einen Anzeigeabschnitt 161 und
eine Feder 162, die den Stift 106 in der Nicht-Auslöseposition
vorspannt. An dem dem Anzeigeabschnitt 161 gegenüberliegenden
Ende besitzt der Stift 106 einen Vorsprung 163,
der sich senkrecht zur Längsausdehnung
des Stifts 106 erstreckt. Dieser Vorsprung 163 bewegt
den Auslösehebel 104 der
weiter nicht dargestellten Schaltmechanik des Leitungsschutzschalters.
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Ebenfalls
im Bereich des unteren Endes des Stifts 106 ist eine Klinke 120 drehbar
am Gehäuse 101 gelagert.
Die Klinke 120 besitzt eine Nase 121, die in der
Nicht-Auslöseposition
des Auslösehebels 104 bzw.
des Stifts 106 in eine Aussparung 164 des Stifts 106 eingreift.
In dieser Position wird die Klinke 120 durch eine Anspritzfeder 122 gehalten,
die an der Klinke 120 angespritzt ist und sich an dem Auslösehebel 104 oder
einem Gehäuseabschnitt
abstützt.
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An
dem der Nase 121 gegenüberliegenden Ende
besitzt die Klinke 120 einen Vorsprung 123, an dem
in der in 3 dargestellten Nicht-Auslöseposition
der Komponenten ein Bimetallstreifen 130 anliegt.
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Im
Folgenden wird nun die Funktion der Überlastauslösung mit entsprechender Anzeige
näher dargestellt.
Vor dem Überlastereignis
wird der Stift 106 durch die Klinke 120 und insbesondere
deren Nase 121 in der niedergedrückten Position (Nicht-Auslöseposition)
gehalten, in der der Anzeigeabschnitt 161 für den Bediener
nicht oder kaum sichtbar ist. Bei einem Überlaststrom biegt sich nun
der Bimetallstreifen 130 entsprechend der Stromstärke und
ihrer Einwirkdauer durch und entklinkt somit die Schaltmechanik.
Dies geschieht durch Zusammenwirken des Bimetallstreifens 130 und
des Auslösehebels 104.
Nach der Auslösung
biegt sich der Bimetallstreifen wieder in seine Grundstellung zurück.
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Löst nun der
Bimetallstreifen 130 die Klinke 120 aus, so springt
der Stift 106 durch die Feder 162 getrieben nach
oben, so dass der Anzeigeabschnitt 161 für den Benutzer
sichtbar wird. Diese Auslöse- bzw.
Entklinkungsposition der beteiligten Komponenten ist in 4 wiedergegeben.
Der Vorsprung 163 des Stifts 106 hält dabei
den Auslösehebel 104 in
einer Freilaufposition, in der der Leitungsschutzschalter nicht
wieder eingeschaltet werden kann. Erst wenn der Stift 106 an
seinem Anzeigeabschnitt 161 nach unten gedrückt wird,
kann der Auslösehebel 104 die
Freilaufposition verlassen, so dass der Leitungsschutzschalter wieder
eingeschaltet werden kann. Dies bedeutet, dass erst durch ein bewusstes Handeln
des Bedieners der Leitungsschutzschalter wieder einschaltbereit
ist.
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Der
Anwender kann auch in diesem Anwendungsbeispiel sofort erkennen,
welche Fehlerart, hier Überlast,
zur Abschaltung führte
und ob ein gefahrloses Einschalten wieder möglich ist. Bei einem Leitungsschutzschalter
in AUS-Position und einem „ausgefahrenen" Stift 106 kann
der Anwender den Stromkreis gefahrlos wieder schließen, weil
nur eine temporäre Überlastung
des Stromkreises vorliegt. Nach Wegschalten des unzulässig hohen
Stromverbrauchs ist der Stromkreis wieder in Ordnung.
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Bei
einem Leitungsschutzschalter in AUS-Position und einem nicht sichtbaren
Anzeigeabschnitt 161 der Anzeigeeinrichtung kann ein Kurzschluss
im Stromkreis aufgetreten sein. In diesem Fall ist erhöhte Vorsicht
angebracht. Der Anwender wird in dieser Konstellation auf einen
möglichen
Fehler in seiner Anlage hingewiesen und kann entsprechend reagieren,
indem er beispielsweise einen Fachmann zu Rate zieht.
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Eine
weitere Alternative einer erfindungsgemäßen Schutzschaltvorrichtung
besteht darin, dass sowohl für
den Kurzschlussauslöser
als auch für
den Überlastauslöser eine
separate Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist. Dies hätte den
Vorteil, dass auch das manuelle Auslösen von einem Auslösen durch
Kurzschluss oder Überlast
unterschieden werden könnte.