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Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein Leitungsschutzschalter wird üblicherweise für ein bestimmtes Leitungssystem bereitgestellt. Es ist davon ausgegangen, dass dieses einen Neutralleiter und weitere Leiter umfasst, wobei herkömmliche Leitungssysteme entweder einen weiteren Leiter aufweisen, oder drei weitere Leiter in einem Drei-Phasen-System.
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Aufgabe eines Leitungsschutzschalters ist es, bei vorbestimmten Bedingungen, insbesondere bei zu hohen Stromstärken, den Fluss von Strom durch die Leitungen zu unterbinden. Für jeden von einem Neutralleiter verschiedenen Leiter wird daher ein Schaltkontakt bereitgestellt. Hierzu sind zwei einander kontaktierende Kontaktelemente vorgesehen, wobei die Kontaktelemente voneinander trennbar sind. Typischerweise ist ein Kontaktelement bezüglich des Gehäuses des Leitungsschutzschalters ortsfest und das andere bezüglich des ortsfesten Kontaktelements beweglich, z. B. verschwenkbar. Man kann dies auch als „Pol” bezeichnen.
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Bei den meisten Leitungsschutzschaltern ist auch der Neutralleiter ein Pol, also ist ein Schaltkontakt für einen Neutralleiter bereitgestellt. Beispielsweise ist es aus der
US 2002/0149891 A1 bekannt, in einem Leitungsschutzschalter für ein Leitungssystem mit einem Neutralleiter und einem weiteren Leiter eine Auslösespule vorzusehen, die auf Schaltkontakte für beide Leiter einwirkt. Zwar ist das zugehörige Schaltbild einfach, die Umsetzung ist jedoch aufwändig: um einen solchen Leitungsschutzschalter zu bauen, bei dem die gemeinsame Auslösespule auf beide Schaltkontakte einwirken soll, ist eine komplizierte Konstruktion möglich.
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Es gibt auch Konstruktionen mit Schaltkontakten für sämtliche Leiter inklusive des Neutralleiters, bei denen die Schaltkontakte miteinander über eine Welle gekoppelt sind, die den Öffnungsimpuls des einen Pols an den Schaltkontakt der zweiten weiter gibt. Es ist dann kein gesonderter Auslöser für den Neutralleiter erforderlich.
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Die Erfindung geht von einem Leitungsschutzschalter aus, bei dem für jeden Pol Bauraum bereitgestellt ist. Leitungsschutzschalter mit diesen Eigenschaften wählt man insbesondere dann, wenn man eine einfache Konstruktion wünscht. Insbesondere ist der Bauraum in der Regel für jeden Leiter gleichartig, nämlich insbesondere gleich groß und zumindest in einem bestimmten Bereich von gleicher geometrischer Struktur. Man nimmt für eine übersichtliche Bauweise des Leitungsschutzschalters sogar in Kauf, dass der Bauraum für den Neutralleiter nicht vollständig ausgefüllt ist. Insbesondere kann auf eine gesonderte Auslöserspule für den Neutralleiter-Schaltkontakt verzichtet werden, genauso auch auf eine Lichtbogenlöscheinrichtung, wie sie für die Phasenleiter notwendig ist.
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Aus der
DE 10 2008 004 868 A1 ist es bekannt, in einem Fehlerstromschutzschalter die Funktionalität eines Lichtbogenschutzes vorzusehen. Es gibt hierbei Mittel zum Erfassen, ob in einem Stromkreis, in dem die inneren Verbindungsleitungen des Fehlerstromschutzschalters geschaltet sind, ein Lichtbogen auftritt, und es werden Mittel zum Öffnen jedes Schaltkontakts im Falle des Auftretens eines Lichtbogens bereitgestellt.
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Bei allen Vorteilen, die der Fehlerstromschutzschalter aus der
DE 10 2008 004 868 A hat, ist es nachteilig, dass zur Realisierung der dort beschriebenen Idee ein neues Gerät konstruiert werden muss und nicht an vorhandene Konstruktionen angeknüpft werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leitungsschutzschalter mit der Funktionalität eines Lichtbogenschutzes bereitzustellen, der einfach konstruiert ist und den vorhandenen Bauraum optimal ausnutzt.
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Die Aufgabe wird durch einen Leitungsschutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist somit bei einem Leitungsschutzschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in dem Bauraum für den Neutralleiter angeordnet: eine Einheit zum Erfassen eines Lichtbogens und eine mit dieser Einheit gekoppelte Auslöseeinheit zum Bewirken des Öffnens des Schaltkontaktes für den Neutralleiter im Falle des Erfasstwerdens eines Lichtbogens.
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Es ist Erkenntnis des Erfinders der vorliegend beanspruchten Idee, dass der bei herkömmlichen Konstruktionen von Leitungsschutzschaltern zum Neutralleiter vorhandene überschüssige Bauraum in sinnvoller Weise zum Aufnehmen der Erfassungseinrichtung für den Lichtbogen und einer zugeordneten Auslöseeinheit ausgenutzt werden kann. Insbesondere kann ein Lichtbogen unterbrochen werden, indem der Schaltkontakt lediglich des Neutralleiters geöffnet wird und der des anderen Leiters/der anderen Leiter nachfolgt.
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Bevorzugt ist überdies vorgesehen, dass mehrere Auslöseeinheiten zum Bewirken des Öffnens eines Schaltkontaktes für unterschiedliche Leiter miteinander gekoppelt sind, dass also indirekt oder direkt die Schaltkontakte miteinander gekoppelt sind. In diesem Falle wird bei Erfassen eines Lichtbogens auch der Schaltkontakt eines Phasenleiters geöffnet und umgekehrt beim Öffnen des Schaltkontaktes eines Phasenleiters und bei einem Überstrom auch der Schaltkontakt für den Neutralleiter geöffnet werden. Dadurch wird allpolig getrennt.
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Es wird bevorzugt an die an sich aus dem Stand der Technik Konstruktion eines Leitungsschutzschalters angeknüpft, bei der insbesondere der Bauraum für jeden Leiter gleichartig ist, z. B. gleich groß ist. Bevorzugt ist insbesondere der Bauraum für die Leiter in aneinander anschließenden Abschnitten des Gehäuses des Leitungsschutzschalters bereitgestellt, wobei diese Abschnitte die selbe Querschnittsform haben. Dies lässt sich durch eine Vielzahl von zueinander parallelen Wänden des Gehäuses erzielen. Die einzelnen Bauräume können durch Trennwände voneinander getrennt sein.
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Es ist vorzugsweise so, dass in einem bestimmten Bereich der Querschnittsform im Bauraum für die weiteren Leiter eine Lichtbogenlöscheinheit bereitgestellt ist. Für den Neutralleiter bedarf es keiner Lichtbogenlöscheinheit. Der Bereich der Querschnittsform, wo die Lichtbogenlöscheinheit im Bauraum für die weiteren Leiter bereitgestellt ist, wird dann im Bauraum für den neutralen Leiter für die Einrichtung zum Erfassen eines Lichtbogens genutzt. Genauso ist bevorzugt die mit der Einheit zum Erfassen eines Lichtbogens gekoppelte Auslöseeinheit dort angeordnet, wo in den Bauräumen für die weiteren Leiter ebenfalls eine Auslöseeinheit angeordnet ist.
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Bevorzugt umfassen die Auslöseeinheiten eine (Erreger-)Spule und einen von der Spule bewegbaren Anker.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform gibt es somit zumindest zwei solcher Spulen mit Anker. Jede Spule kann für einen unterschiedlichen Zweck genutzt werden, z. B. wird die eine Spule bei einem zu hohen Strom durch den Leiter erregt, und die andere Spule beim Erfassen eines Lichtbogens durch die Einrichtung zum Erfassen eines Lichtbogens erregt. Da der Bauraum für die weitere Spule im Bereich des Neutralleiters bei der herkömmlichen Konstruktion des Leitungsschutzschalters ohnehin zur Verfügung steht, hat das Bereitstellen gleich zweier Spulen keinen Nachteil, was den Bauraumbedarf angeht.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform von der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
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1 in perspektivischer Ansicht den Aufbau eines Leitungsschutzschalters gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, von welchem die vorliegende Erfindung ausgeht,
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2 einen Schnitt durch den Bauraum für einen Neutralleiter bei einem erfindungsgemäßen Leitungsschutzschalter zeigt, und
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3 das gemäß 2 realisierte Konzept anhand des Leitungsschutzschalters aus 1 durch perspektivische Ansicht ebenfalls veranschaulicht.
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Ein im Ganzen mit 100 bezeichneter Leitungsschutzschalter des Standes der Technik kann ein Leitungssystem mit einem Neutralleiter und einem weiteren Leiter schützen. Der Leitungsschutzschalter 100 weist ein Gehäuse auf, das aus im Wesentlichen zwei baugleichen Gehäuseteilen 10a und 10b zusammengesetzt ist. Ein Gehäuseteil 10a ist dem Neutralleiter zugeordnet, das andere Gehäuseteil 10b dem von dem Neutralleiter verschiedenen Leiter zugeordnet. Beide Gehäuseteile beherbergen vorliegend in der Figur nicht gezeigte Schaltkontakte zum Unterbrechen eines Schaltkreises (Pole). In der Figur gezeigt ist ein Auslöser mit einer Auslösespule 12 und einem Anker 14, der durch Bestromung der Spule versetzt wird. Der Auslöser wirkt auf den Schaltkontakt ein. Vorliegend ist vorgesehen, dass eine Bewegung des Schaltkontaktes ein Sich-Drehen einer Welle 16 bewirkt, die sich in das zweite Gehäuseteil 10a hineinerstreckt und dort mit den Kontaktelementen des Schaltkontaktes direkt oder indirekt gekoppelt ist um auch diesen zu öffnen. Aus diesem Grund bedarf es in diesem Gehäuseteil 10a keines gesonderten Auslösers für den dem Neutralleiter zugeordneten Schaltkontakt. Im Gehäuseteil 10a ist somit in einem Bereich 18 Freiraum vorhanden. Bei dem entsprechenden Gehäuseteil 10b ist dort die Auslösespule und der Anker 14 vorgesehen. Gleichermaßen ist im Gehäuseteil 10b auch eine in der Figur nicht gezeigte Lichtbogenlöschkammer vorgesehen, die im Gehäuseteil 10a keine Entsprechung hat. Hier setzt nun die vorliegende Erfindung an:
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2 zeigt einen Schnitt durch ein dem Gehäuseteil
10a entsprechendes Gehäuseteil
10'a eines Leitungsschutzschalters
100' gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In einem Raumbereich, in dem bei einem von den Neutralleitern verschiedenen Leiter eine Lichtbogenlöschkammer angeordnet ist, ist vorliegend eine Einheit
20 zum Erfassen eines Lichtbogens angeordnet. Solche Einheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt und z. B. in der
DE 10 2008 004 868 beschrieben. Es ist vorliegend als bekannt vorausgesetzt, wie ein solcher Lichtbogen erfasst wird, der irgendwo in einem Stromkreis auftritt, in den der Leitungsschutzschalter hineingeschaltet ist.
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An der Stelle, an der nun ein Gehäuseteil von der für den Neutralleiter verschiedenen Leiter die Auslösespule angeordnet ist, sei auch vorliegend ein Auslöser angeordnet, dieser ist mit 22 bezeichnet. Die Einrichtung zum Erfassen ist mit dem Auslöser 22 derart gekoppelt, dass der zu dem Neutralleiter zugehörige Schaltkontakt geöffnet wird, wenn das Vorhandensein eines Lichtbogens nach einem vorbestimmten Kriterium erfasst wird. Auf den genauen Mechanismus, wie die Auslösung erfolgt, kommt es hierbei vorliegend nicht an. Aus diesem Grund wird auf eine Darstellung des in 2 nur schematisch angedeuteten Mechanismus verzichtet.
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Es sei vorliegend ein Mechanismus wie bei dem Leitungsschutzschalter 100 aus 1 gegeben, bei dem durch eine Welle die Pole miteinander gekoppelt sind. Dies sei nachfolgend anhand eines Leitungsschutzschalters 100'' erläutert, dessen Innenleben dem des Leitungsschutzschalters 100' entsprechen kann: In dem im Stand der Technik freibleibenden Bereich 18 ist nunmehr eine Spule 24 vorgesehen und ein Anker 26, der auf den Schaltkontakt für den Normalleiter einwirkt. Die Spule 24 und der Anker 26 bilden gemeinsam eine Auslöseeinrichtung nach Art der in 2 gezeigten Auslöseeinrichtung 22.
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Es gibt nun zwei Möglichkeiten, wie ausgelöst werden kann: Entweder kommt es zu einer herkömmlichen Auslösung durch einen Strom mit übermäßig hoher Stromstärke; dann wird die Spule 12 erregt, und der Schaltkontakt im Gehäuse 10b geöffnet, und durch die Kopplung über die Welle 16 wird auch der Schaltkontakt für den Normalleiter geöffnet. Genauso ist es auch möglich, dass es in dem Stromkreis, in dem der Leitungsschutzschalter 100'' geschaltet ist, zu einem Lichtbogen kommt. Dies wird dann durch eine Einrichtung zum Erfassen des Lichtbogens im Gehäuseteil 10''a (nach Art der Einrichtung 20 aus 3) erfasst, und die Spule 24 wird erregt, der Anker 26 verschiebt sich und öffnet den Schaltkontakt für den Normalleiter. Durch die Kopplung mit der Welle 16 wird gleichzeitig auch der zweite Schaltkontakt im Gehäuseteil 10b geöffnet.
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Bei den Leitungsschutzschaltern 100' und 100'' ist der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt, um zusätzlich die Funktionalität einer Lichtbogenerkennung und Auslösung bei einer solchen Erkennung bereitzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10a,
- 10b, 10'a, 10''a Gehäuseteile
- 12
- Auslösespule
- 14
- Anker
- 16
- Welle
- 18
- freibleibender Bereich
- 20
- Erfassungseinheit
- 22
- Auslösespule
- 24
- Spule
- 26
- Anker
- 100, 100', 100''
- Leitungsschutzschalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2002/0149891 A1 [0004]
- DE 102008004868 A1 [0007]
- DE 102008004868 A [0008]
- DE 102008004868 [0023]
