DE102013017381A1

DE102013017381A1 - Installationsschaltgerät mit einem Schaltkontakt

Info

Publication number: DE102013017381A1
Application number: DE201310017381
Authority: DE
Inventors: Roland Ritz; Joachim WENDEL
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät (1), mit einem im Kurzschlussfall mittels eines Kurzschlussstromauslösers betätigbaren Schaltkontakt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strombegrenzungseinrichtung vorhanden ist, deren Strombegrenzung im Kurzschlussfall der Betätigung des Schaltkontaktes voreilend wirksam wird und ansonsten unwirksam ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Installationsschaltgerät mit einem im Kurzschlussfall mittels eines Kurzschlussstromauslösers betätigbaren Schaltkontakt.
Ein solches Installationsschaltgerät ist dazu eingerichtet, um einen Strompfad zu unterbrechen, und um den Strompfad vor überhöhter Strombelastung, beispielsweise im Kurzschlussfall vor einem hohen Kurzschlussstrom, zu schützen. Beispiels für solche Installationsschaltgeräte sind Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter oder Motorschutzschalter. Üblicherweise hat ein solches Installationsschaltgerät wenigstens eine Kontaktstelle, die mit einem ersten und einem zweiten, insbesondere einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück gebildet ist, wobei die Kontaktstelle geschlossen ist, wenn sich die Kontaktstücke berühren, und wobei die Kontaktstelle geöffnet ist, wenn sich die Kontaktstücke nicht berühren. Ein solches Installationsschaltgerät hat auch eine Aktormechanik zum Öffnen und/oder Schließen der Kontaktstelle.
Das erste und zweite Kontaktstück kann ein feststehendes und eine bewegliches Kontaktstück sein. Es können auch zwei bewegliche Kontaktstücke sein, welche jedoch durch einen Anschlag in ihrer Beweglichkeit begrenzt sein können.
Ein Installationsschaltgerät kann zum Schalten von Betriebsströmen oder zum Abschalten von Kurzschlussströmen und auch von Überlastströmen im Fehlerfall in elektrischen Stromkreisen eingesetzt werden. Es arbeitet mit einem oder mehreren Schaltkontakten, bei welchen durch das Öffnen der Kontaktstelle in einem stromdurchflossenen Stromkreis ein Lichtbogen entsteht. Besonders groß ist der abzuschaltende Strom im Kurzschlussfall, und dann ist auch der Lichtbogen besonders energiereich. Das Magnetfeld, das diesen Lichtbogen umgibt, treibt aufgrund der Lorentzkraft und der jeweiligen Geometrie der Kontaktstelle den Lichtbogen aus der offenen Kontaktstelle über die Lichtbogenleitschienen in eine Mehr-Blechkammer, auch Deionkammer. Während dieses Vorganges wird der Kurzschlussstrom begrenzt, da ein gestreckter Lichtbogen wie ein Widerstand in einem Stromkreis wirkt. Außerdem wird in der Mehr-Blechkammer zwischen jedem Blech der Lichtbogen in einzelne kleine Teillichtbögen aufgeteilt, wodurch eine hohe Gegenspannung, eine hohe Anoden-Kathoden-Spannung, entsteht und den Kurzschlussstrom zum Erlöschen bringt.
Was sich wie ein einfacher Vorgang anhört, ist in Wirklichkeit sehr kompliziert, denn ein Lichtbogen beinhaltet eine sehr hohe elektrische Energie, welche, wenn einmal entstanden, unberechenbar und sehr zerstörerisch sein kann. Vor allen Dingen, wenn er mit voller Intensität auf einer Stelle verharrt und auf diese längere Zeit einwirkt. Des Weiteren gilt, dass die Lichtbogenenergie umso höher ist, je länger der Lichtbogen benötigt, um sich aus der Kontaktstelle heraus zu bewegen, und bei einem langsamen Herausbewegen nur noch schwer kontrolliert und bewältigt werden kann.
Der Lichtbogen trägt bei seinem Lichtbogenlauf immer wieder Material von Gehäuseteilen oder Komponenten des Schaltgerätes auf seinem Weg in die Lichtbogenlöschkammer (Deionkammer) ab und verschmutzt dabei das Innere des Installationsschaltgerätes. Dies wirkt sich auf die Isolationsfestigkeit und auf die Anzahl der möglichen Kurzschlussausschaltungen beziehungsweise auf das Kurzschlussschaltvermögen ungünstig aus. Ob der Lichtbogen in sein vorbestimmtes Ziel gelangt, ist außerdem von einer durch ihn selbst erzeugten Druckwelle und den verwendeten Materialien und einigen anderen zusätzlichen Faktoren abhängig. Gelingt es dem Lichtbogen nicht, die Deionkammer zu erreichen, und bleibt er auf der Strecke stehen, so zerstört er durch die immer größer werdende freigesetzte Energie das Installationsschaltgerät. Daher werden bis heute hohe Anstrengungen bei der Entwicklung von Leitungsschutzschaltern aufgebracht, um das Kurzschlussschaltvermögen zu verbessern. Dieses hängt direkt vom Lichtbogenlauf ab, welcher aus der Kontaktstelle heraus, hinein in die Deionkammer verläuft. Diese Art der Lichtbogenlöschung benötigt immer eine endliche Zeit. Je länger diese dauert, desto mehr steigt die Belastung für den Schutzschalter und die elektrische Anlage aufgrund einer höheren Durchlassenergie, was sich direkt auf die Lebensdauer auswirkt.
Ein solches Installationsschaltgerät hat funktionsbedingt einen sehr geringen Innenwiderstand, da im normalen Betrieb der Energieverlust im Strompfad durch das Installationsschaltgerät so gering wie möglich sein soll. Dann kann allerdings im Kurzschlussfall die Durchlassenergie sehr schnell hohe Werte annehmen, welche nachfolgende Leitungen und Verbraucher stark belasten.
Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Installationsschaltgerät zu schaffen, bei dem ein entstehender Schaltlichtbogen besser und schneller zum Erlöschen gebracht werden kann, so dass nachfolgende Leitungen und Verbraucher weniger belastet werden und die Belastung der Lichtbogenlöscheinrichtung innerhalb des Installationsschaltgerätes herabgesetzt wird.
Es ist weiter eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zur Unterbrechung eines Kurzschlussstromes in einem Installationsschaltgerät anzugeben, durch das ein entstehender Schaltlichtbogen besser und schneller zum Erlöschen gebracht werden kann, so dass nachfolgende Leitungen und Verbraucher weniger belastet werden und die Belastung der Lichtbogenlöscheinrichtung innerhalb des Installationsschaltgerätes herabgesetzt wird.
Die Aufgabe wird bezüglich des Installationsschaltgerätes erfindungsgemäß gelöst durch ein Installationsschaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
Erfindungsgemäß also ist eine Strombegrenzungseinrichtung vorhanden, deren Strombegrenzung im Kurzschlussfall der Betätigung des Schaltkontaktes voreilend wirksam wird und ansonsten unwirksam ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Strombegrenzungseinrichtung im Hauptstrompfad innerhalb des Installationsschaltgerätes angeordnet, der sich zwischen den beiden Anschlussklemmen, die jedes Installationsschaltgerät mindestens hat, erstreckt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strombegrenzungseinrichtung eine nicht schaltende Kontaktstelle mit zwei nicht schaltenden Kontaktstücken und einem den nicht schaltenden Kontaktstücken zugeordneten, in den Raum zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken hinein- und herausbewegbaren Widerstandselement, wobei die Strombegrenzung bei zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken eingefügtem Widerstandselement wirksam und bei außerhalb der nicht schaltenden Kontaktstücke befindlichem Widerstandselement unwirksam ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Widerstandselement mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt, die eine erste Position, in der das Widerstandselement außerhalb der Kontaktstücke sich befindet, und eine zweite Position, in der das Widerstandselement sich zwischen den Kontaktstücken befindet, einnehmen und zwischen der ersten und der zweiten Position reversibel umschaltbar ist, wobei der Kurzschlussstromauslöser mit der Antriebsvorrichtung derart gekoppelt ist, dass im Kurzschlussfall die Antriebsvorrichtung die zweite Position voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes einnimmt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antriebsvorrichtung ein Federspeicherelement, das in der ersten Position gespannt und in der zweiten Position entspannt ist, wobei ein Sperrmittel vorhanden ist, das eine Sperrlage einnehmen kann, in der es das Federspeicherelement gespannt hält und eine Freigabelage, in der es das Federspeicherelement zum Entspannen freigibt, wobei der Kurzschlussstromauslöser im Kurzschlussfall das Sperrmittel voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes aus der Sperrlage in die Freigabelage verbringt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Strombegrenzungseinrichtung mit dem Schaltkontakt zur öffnenden Betätigung des Schaltkontaktes nacheilend zum Wirksamwerden der Strombegrenzung gekoppelt.
Bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes Kurzschluss-Abschaltung gibt es ein Kontaktpaar zweier Kontaktstücke der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1), welches beispielsweise mittels Federkraft (Kontaktkraft) aufeinander gepresst wird. Die eine Seite hiervon, also einer der Kontaktstücke, ist mit einem weiteren Schaltkontakt, dem schaltenden Schaltkontakt (Kontaktstelle 2), verbunden, welcher die galvanische Abschaltung des Schutzschalters ermöglicht.
Zudem kann es zum Beispiel einen Kraftspeicher geben, an welchem sich in der Verlängerung eine Ausschaltanordnung befindet. An der Spitze der Ausschaltanordnung befindet sich ein Material mit einem ohmschen Widerstand, welcher zu Beginn der Abschaltung zwischen das Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1) geschoben wird. Durch eine geeignete konstruktive Auslegung bietet die Ausschaltvorrichtung weiterhin die Möglichkeit, den schaltenden Schaltkontakt (Kontaktstelle 2) aufzudrücken, nachdem die Positionierung des Widerstandes zwischen dem Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1) erfolgte.
Im eingeschalteten Zustand ist das Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1) und der schaltende Schaltkontakt (Kontaktstelle 2) geschlossen, der Kraftspeicher gespannt und die Ausschaltvorrichtung in ihrer Ausgangsposition. Im Kurzschlussfall wird der Kraftspeicher frei gegeben, beispielsweise mittels Einziehen eines Sperrstiftes in eine Spule. Dieser Kraftspeicher schiebt nun die Ausschaltvorrichtung in Richtung auf das Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1). Die Spitze der Ausschaltvorrichtung mit dem ohmschen Widerstand wird zwischen das Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1) vorgeschoben und öffnet diese. Der Strom am Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle (Kontaktstelle 1) fließt über den Widerstand weiter, wird aber durch den Widerstand begrenzt. Beim weiteren Vorschieben der Ausschaltvorrichtung nimmt diese den beweglichen Teil des schaltenden Schaltkontaktes (Kontaktstelle 2) mit und öffnet diesen. Da der Strom aber schon durch den Widerstand begrenzt wird, muss der schaltende Schaltkontakt (Kontaktstelle 2) nicht die volle Lichtbogenenergie eines entstehenden Lichtbogens bewältigen, welcher zudem schnell erlischt, da der Widerstand zwischen dem Kontaktpaar der nicht schaltenden Kontaktstelle den Strom im Hauptstrompfad des Installationsschaltgerätes begrenzt. Dies führt dazu, dass nicht die komplette Kurzschlussleistung am sich öffnenden schaltenden Schaltkontakt ansteht.
Es besteht auch in einer weiteren Ausführungsform noch die Möglichkeit, bei dem sich öffnenden schaltenden Schaltkontakt dessen Kontaktstücke durch Einschieben einer isolierenden Wand räumlich zu trennen. Hierdurch wird zusätzlich der entstehende Lichtbogen abgeschnitten, wodurch sich die Lebensdauer der Kontakte weiter erhöht und die Durchlassenergie weiter verringert wird.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Strombegrenzungseinrichtung zwischen den Kontaktstücken des Schaltkontaktes angeordnet.
Dabei umfasst gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Strombegrenzungseinrichtung ein in den Raum zwischen den Kontaktstücken des Schaltkontaktes hinein- und herausbewegbares Widerstandselement, wobei die Strombegrenzung bei zwischen den Kontaktstücken des Schaltkontaktes eingefügtem Widerstandselement wirksam und bei außerhalb der Kontaktstücke des Schaltkontaktes befindlichem Widerstandselement unwirksam ist.
Dabei ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung das Widerstandselement mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt, die eine erste Position, in der das Widerstandselement außerhalb der Kontaktstücke des Schaltkontaktes sich befindet, und eine zweite Position, in der das Widerstandselement sich zwischen den Kontaktstücken des Schaltkontaktes befindet, einnehmen und zwischen der ersten und der zweiten Position reversibel umschaltbar ist, wobei der Kurzschlussstromauslöser mit der Antriebsvorrichtung derart gekoppelt ist, dass im Kurzschlussfall die Antriebsvorrichtung die zweite Position voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes einnimmt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Strombegrenzungseinrichtung mit dem Schaltkontakt zur öffnenden Betätigung des Schaltkontaktes nacheilend zum Wirksamwerden der Strombegrenzung gekoppelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Widerstandselement als ein widerstandsbehafteter Bereich auf einem zwischen den Kontaktstücken des Schaltkontaktes beweglich angeordneten plattenförmigen Element ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das plattenförmige Element längsverschieblich mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt.
Hierbei sind auf einem Schiebestück drei Flächenbereiche mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten untergebracht. Ganz vorne befindet sich eine leitende Kontaktfläche für den eingeschalteten Zustand. Dahinter liegen die widerstandsbehafteten Kontaktflächen und am Ende liegen noch isolierende Kontaktflachen. Wird ausgeschaltet, so wird das Schiebestück vorgeschoben und die Kontaktstücke des schaltenden Kontaktes wandern über die widerstandsbehafteten Kontaktflächen zu den isolierenden Kontaktflächen. Hierdurch kann beim Öffnen des schaltenden Kontaktes der Lichtbogen verhindert werden. Bevor das Schiebestück seine Endlage erreicht hat, drückt sich ein daran angebrachter Rampenanschlag unter eine damit korrespondierende Rampe an einem Kontakthebel des schaltenden Kontaktes und hebt damit zusätzlich das zugehörige Kontaktstück oder beide Kontaktstücke des schaltenden Kontaktes von der Isolierfläche ab, um zusätzlich einen Luftspalt zwischen den Kontaktstücken zu erzeugen. Dadurch wird eine mögliche Kriechstrombildung verhindert und eine sichere galvanische Trennung erzeugt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das plattenförmige Element drehbeweglich mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt.
In dieser Ausführungsform wird das plattenförmige Element auch als Drehelement bezeichnet. Auf dem Drehelement sind ein leitender Bereich, ein widerstandsbehafteter Bereich und ein isolierender Bereich untergebracht. Im eingeschalteten Zustand befinden sich die Kontaktstücke des Installationsschaltgerätes auf dem leitenden Bereich. Wird ausgeschaltet, so wird gleichzeitig das Drehelement verdreht und die Kontakte streifen vom leitenden Bereich über den widerstandsbehafteten Bereich hin zum isolierenden Bereich. Bevor das Drehelement seine Endlage erreicht hat, drückt sich ein daran angebrachter Rampenanschlag unter eine korrespondierende Rampe an dem entsprechenden Kontakthebel und hebt damit zusätzlich das bewegliche Kontaktstück der schaltenden Kontaktstelle oder beide Kontaktstücke von der Isolierflache ab, um zusätzlich einen Luftspalt zwischen den Kontakten zu erzeugen. Dadurch wird eine mögliche Kriechstrombildung verhindert und eine sichere galvanische Trennung erzeugt.
Das Einschalten des Installationsschaltgerätes erfolgt in umgekehrter Richtung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befinden sich bei wirksamer Strombegrenzung die Kontaktstücke des Schaltkontaktes räumlich getrennt und elektrisch über den widerstandsbehafteten Bereich verbunden auf entgegengesetzten Seiten des plattenförmigen Elementes.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Unterbrechung eines Kurzschlussstromes in einem Installationsschaltgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass voreilend zur Öffnung des Schaltkontaktes ein Widerstandselement zur Strombegrenzung des Kurzschlussstromes in den Strompfad geschaltet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Figurenbeschreibung:
Figuren und deren Beschreibung dienen dem besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Figuren sind dabei schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Erfindung. Gegenstände und Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind oder gleich oder ähnlich funktionieren, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen
1 einen Teil des Hauptstrompfades eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 die schaltende Kontaktstelle mit der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3 die schaltende Kontaktstelle mit der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß einer Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Die 1 zeigt schematisch die Kontur eines Installationsschaltgerätes 1 und darin einen Teil des Hauptstrompfades 2, in geschlossenem Zustand. Man erkennt etwa in der Mitte den Schaltkontakt 3 mit einem feststehenden Schaltkontaktstück 4 und einem beweglichen Schaltkontaktstück 5. Das bewegliche Schaltkontaktstück 5 befindet sich an einem beweglich verschwenkbar gelagerten Kontakthebel 6. Eine Kontaktdruckfeder 7 drückt das bewegliche Schaltkontaktstück 5 gegen das feststehende Schaltkontaktstück 4, die Schaltkontaktstelle ist geschlossen. Das feststehende Schaltkontaktstück 4 befindet sich an einer oberen Lichtbogenleitschiene 8. Von dieser nach unten beabstandet liegt eine untere Lichtbogenleitschiene 9. Zwischen der oberen und der unteren Lichtbogenleitschiene ist ein Lichtbogenlöschblechpaket 10 angeordnet. Ein bei einer Öffnung der Kontaktstelle des Schaltkontaktes 3, zumal bei Abschalten eines Kurzschlussstromes, entstehender Schaltlichtbogen kommutiert mit seinem zweiten Fußpunkt auf die untere Lichtbogenleitschiene 9, der erste Fußpunkt befindet sich auf der oberen Lichtbogenleitschiene 8, und der Lichtbogen wird entlang der Lichtbogenleitschienen 8, 9 in das Lichtbogenlöschblechpaket 10 geführt, wo er zum Erlöschen gebracht wird. Dies ist im Stand der Technik bekannt.
Das andere Ende des Kontakthebels 6 ist über eine bewegliche Litze 11 elektrisch in Serie geschaltet mit der Spule 12 eines elektromagnetischen Kurzschlussstromauslösers 13. Bei Nennstrom, im Normalbetrieb, schaut aus der Spule 12 nach oben ein Stift 14 heraus, der längsverschieblich im Inneren der Spule geführt ist. Im Fall eines hohen Kurzschlussstromes wird aufgrund elektromagnetischer Kräfte der Stift 14 in den Spuleninnenraum hineingezogen.
Elektrisch in Reihe geschaltet zu der schaltenden Kontaktstelle 3 befindet sich eine nicht schaltende Kontaktstelle 15. Diese hat ein nicht schaltendes feststehendes Kontaktstück 16 und ein nicht schaltendes bewegliches Kontaktstück 17. Das nicht schaltende feststehende Kontaktstück 16 befindet sich an der oberen Lichtbogenleitschiene 8. Das nicht schaltende bewegliche Kontaktstück 17 befindet sich am freien Ende eines schwenkbaren Hebels 18. Eine Druckfeder 19 drückt das nicht schaltende bewegliche Kontaktstück 17 gegen das nicht schaltende feststehende Kontaktstück 16. Die nicht schaltende Kontaktstelle 15 ist damit geschlossen. Der Übergangswiderstand an der nicht schaltenden Kontaktstelle 15 ist niedrig.
Der Strompfad in dem Installationsschaltgerät 1 verläuft von einer ersten Zugangsklemme (nicht dargestellt) über den schwenkbaren Hebel 18, die nicht schaltende Kontaktstelle 15, die obere Lichtbogenleitschiene 8, die schaltende Kontaktstelle 3, den Kontakthebel 6, die bewegliche Litze 11, die Spule 12 weiter zu einer zweiten Zugangsklemme (nicht dargestellt). Der Strompfad kann weiterhin noch über ein Thermobimetall geführt werden, das als Teil eines thermischen Überstromauslösers wirkt. Weitere für die Funktion eines Installationsschaltgerätes, beispielsweise eines Leitungsschutzschalters, erforderliche Komponenten und Baugruppen, wie beispielsweise ein mechanisches Schaltwerk mit einem Handbetätigungshebel und einer Verklinkungsstelle, sind hier nicht dargestellt.
Den nicht schaltenden Kontaktstücken 16, 17 zugeordnet ist ein in den Raum zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken 16, 17 hinein- und herausbewegbares Widerstandselement 20. Die nicht schaltende Kontaktstelle 15 wirkt im Zusammenspiel mit dem Widerstandselement 20 als Strombegrenzungseinrichtung, deren Strombegrenzung bei zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken 16, 17 eingefügtem Widerstandselement 20 wirksam und bei außerhalb der nicht schaltenden Kontaktstücke 16, 17 befindlichem Widerstandselement 20 unwirksam ist. Letztere Situation ist in der 1 dargestellt.
Im Beispiel der 1 ist das Widerstandselement 20 längsverschieblich angeordnet. Es ist dazu mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt, die eine erste Position, in der das Widerstandselement 20 außerhalb der Kontaktstücke 16, 17 sich befindet, dargestellt in 1, und eine zweite Position, in der das Widerstandselement 20 sich zwischen den Kontaktstücken 16, 17 befindet, einnehmen. Sie ist zwischen der ersten und der zweiten Position reversibel umschaltbar, wobei der Kurzschlussstromauslöser mit der Antriebsvorrichtung derart gekoppelt ist, dass im Kurzschlussfall die Antriebsvorrichtung die zweite Position voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes 3 einnimmt.
Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Schieber 21 und einen Kraftspeicher 22, hier eine zylindrische Kraftspeicherfeder 22. Ein gehäusefester Abstützpunkt der Kraftspeicherfeder 22 ist hier nicht dargestellt, obwohl vorhanden. Mit der Kraftspeicherfeder 22 gekoppelt ist der Schieber 21. Am der Kraftspeicherfeder 22 abgewandten Ende des Schiebers 21 befindet sich das Widerstandselement 20.
Zu Beginn einer Kurzschlussabschaltung wird das Widerstandselement 20 zwischen die nicht schaltenden Kontaktstücke 16, 17 geschoben. Im eingeschalteten Zustand sind die nicht schaltende Kontaktstelle 15 und die Schaltkontaktstelle 3 geschlossen, die Kraftspeicherfeder 22 gespannt und die Antriebsvorrichtung befindet sich in der ersten Position. Der Schieber 21 ist nach rechts gedrückt, gegen die gespannte Kraftspeicherfeder 22, das Widerstandselement 20 befindet sich außerhalb der nicht schaltenden Kontaktstelle 15. Die Kraftspeicherfeder 20 wird im gespannten Zustand beispielsweise mittels eines Sperrstiftes 14 gehalten. Der Sperrstift ist mit der Auslösevorrichtung 13 gekoppelt. Er befindet sich dazu hier längsverschieblich geführt im Spuleninnenraum, längsverschieblich in Richtung der Spulenlängsachse. Bei Nennstrom, im Normalbetrieb, schaut er nach oben aus der Spule heraus. Sein die Spule überragender Abschnitt bildet einen Anschlag für mit eine, hier kragenförmig dargestellte, Anformung an dem Schieber 21. Der herausschauende Teil des Stiftes 14 halt den Schieber 21 also entgegen der rückstellenden Kraft der Kraftspeicherfeder 22 in seiner ersten Position. Bei Auftreten eines Kurzschlussstromes wird aufgrund der elektrodynamischen Kraftwirkung der Sperrstift 14 in die Spule 12 eingezogen. Er gibt dann die Anformung an dem Schieber 21 und damit die Kraftspeicherfeder 22 im Kurzschlussfall frei. Die Kraftspeicherfeder 22 schiebt nun den Schieber 21 in Richtung auf die nicht schaltende Kontaktstelle 15. Die Spitze des Schiebers 21 mit dem Widerstandselement 20 wird dabei zwischen die nicht schaltenden Kontaktstücke 16, 17 der nicht schaltenden Kontaktstelle 15 vorgeschoben und öffnet die nicht schaltende Kontaktstelle 15. Der Strom fließt jetzt an der nicht schaltenden Kontaktstelle 15 über den Widerstand 20 weiter, wird aber durch den Widerstand 20 begrenzt.
An dem Schieber befinden sich weitere Koppelmittel, die beim weiteren Vorschieben des Schiebers 21 nach links den Kontakthebel 6 der Schaltkontaktstelle 3 mitnehmen, verschwenken und dadurch die Schaltkontaktstelle 3 öffnen. Das Öffnen der Schaltkontaktstelle 3 geschieht aber nacheilend zu dem Einschieben des Widerstandselementes 20 in die nicht schaltende Kontaktstelle 15. Oder, anders ausgedrückt, die Schaltkontaktstelle 3 wird erst aufgedrückt, nachdem die Positionierung des Widerstandselementes 20 zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken 16, 17 positioniert wurde und die Strombegrenzung der Strombegrenzungsvorrichtung wirksam geworden ist.
Da der Strom bei wirksam werden der Strombegrenzung schon durch den Widerstand 20 begrenzt wird, muss der Schaltkontakt 3 bei seiner Öffnung nicht die volle Lichtbogenenergie eines entstehenden Lichtbogens bewältigen, welcher zudem schnell erlischt, da der Widerstand 20 zwischen dem Kontaktpaar 16, 17 der nicht schaltenden Kontaktstelle 15 den Strom im Schutzschalter begrenzt. Dies führt dazu, dass nicht die komplette Kurzschlussleistung am sich öffnenden Schaltkontakt 3 ansteht.
Es besteht darüber hinaus auch noch die Möglichkeit, bei dem sich öffnenden Schaltkontakt 3 dessen Schaltkontaktstücke 4, 5 durch Einschieben eines isolierenden Plättchens, oder eines isolierenden Wandelementes, räumlich zu trennen. Hierdurch wird zusätzlich der entstehende Lichtbogen abgeschnitten, wodurch sich die Lebensdauer der Kontakte noch weiter erhöhen kann und die Durchlassenergie noch weiter verringert werden kann.
Die 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Strombegrenzungseinrichtung mit dem Schaltkontakt zur öffnenden Betätigung des Schaltkontaktes nacheilend zum Wirksamwerden der Strombegrenzung gekoppelt ist. Die 2 zeigt schematisch die beiden Schaltkontaktstücke 4', 5' des Schaltkontaktes. Beide können als bewegliche Kontaktstücke ausgebildet sein, oder es kann nur beispielsweise das Kontaktstück 4' als bewegliches und das Kontaktstück 5' als feststehendes Kontaktstück, oder umgekehrt, ausgebildet sein. Das Kontaktstück 4' befindet sich am Ende eines Kontaktträgers 6', das Kontaktstück 5' befindet sich am Ende eines Kontaktträgers 6''. Einer der beiden Kontaktträger 6', 6'' oder beide Kontaktträger 6', 6'' sind als bewegliche, verschwenkbare Kontaktträger ausgebildet zur trennenden Öffnung der Schaltkontaktstelle.
Zwischen den beiden Schaltkontaktstücken 4', 5' befindet sich ein Schiebestück 23, hier in Form eines plattenförmigen Elementes. Das Schiebestück 23 ist mit einer Schiebervorrichtung 21' verbunden. Die Schiebervorrichtung 21 ist Teil einer Antriebsvorrichtung, die ähnlich aufgebaut sein kann wie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben. So kann die Antriebsvorrichtung auch hier einen Schieber und ein Kraftspeicherelement beinhalten, wobei im Kurzschlussfall das Kraftspeicherelement freigegeben wird, um den Schieber und damit die Schiebervorrichtung und das plattenförmige das Schieberstück zu verschieben.
Die Schiebervorrichtung 21' ermöglicht ein laterales Verschieben des Schieberstückes 23, längs einer Verschiebeebene, die senkrecht zu der Verbindungslinie durch die beiden Schaltkontaktstücke 4', 5' verläuft, nach rechts und links, wie angedeutet durch den Doppelpfeil P. Die Schiebervorrichtung 21 ist mit der Kurzschlussstromauslöservorrichtung verbunden.
Das zur Strombegrenzung dienende Widerstandselement ist als ein widerstandsbehafteter Bereich auf dem zwischen den Kontaktstücken 4', 5' des Schaltkontaktes beweglich angeordneten plattenförmigen Element 23 ausgebildet.
Hierbei sind auf dem Schiebestück 23 drei Flächenbereiche 24, 25, 26 mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten untergebracht. Ganz vorne, in der 2 links, befindet sich eine leitende Kontaktfläche 24 für den eingeschalteten Zustand. Der eingeschaltete Zustand ist der in der 2 dargestellte. Der Strompfad verläuft zwischen den beiden Schaltkontaktstücken 4', 5' über den leitenden Bereich 24, an der geschlossenen Kontaktstelle herrscht ein sehr niedriger Durchgangswiderstand.
Rechts neben dem leitenden Bereich 24 liegt der widerstandsbehaftete Bereich 25, und rechts neben diesem liegt ein isolierender Bereich 26.
Beim Ausschalten der Schaltkontaktstelle wird das Schiebestück 23 weiter nach links vorgeschoben, und zunächst gelangt der widerstandsbehaftete Bereich 25 zwischen die Kontaktstücke 4', 5' des schaltenden Kontaktes, die Strombegrenzung wird aktiv. Das Schieberstück 23 wird dann weiter geschoben, nach links, bis der isolierende Bereich 26 zwischen die Schaltkontaktstücke 4', 5' gelangt. Jetzt ist die Schaltkontaktstelle unterbrochen. Beim Öffnen der Schaltkontaktstelle kann durch die Widerstandsbegrenzung das Auftreten eines Lichtbogens verhindert werden. Bevor das Schiebestück 23 seine Endlage links außen erreicht hat, drückt sich ein daran angebrachter Rampenanschlag 28 unter eine damit korrespondierende Rampe 27, die an einem oder an beiden der Kontaktträger 6', 6'' angebracht ist. Damit wird zusätzlich ein Abheben des zugehörigen Kontaktstückes oder beider Kontaktstücke 4', 5' des schaltenden Kontaktes von der Isolierfläche 26 erzwungen, um zusätzlich einen Luftspalt zwischen den Kontaktstücken 4', 5' zu erzeugen. Dadurch wird eine mögliche Kriechstrombildung verhindert und eine sichere galvanische Trennung erzeugt.
Die 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das plattenförmige Element 23a drehbeweglich mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt ist. Das plattenförmige Element 23a ist hier als eine drehbare Scheibe ausgeführt.
In dieser Ausführungsform wird das plattenförmige Element 23a auch als Drehelement 23a bezeichnet. Auf dem Drehelement 23a sind ein leitender Bereich 24a, ein widerstandsbehafteter Bereich 25a und ein isolierender Bereich 26a untergebracht. Im eingeschalteten Zustand befinden sich die Kontaktstücke 4'', 5'' des Installationsschaltgerätes auf dem leitenden Bereich 24a. Wird ausgeschaltet, so wird gleichzeitig das Drehelement 23a verdreht und die Kontakte 4'', 5'' streifen vom leitenden Bereich 24a über den widerstandsbehafteten Bereich 25a hin zum isolierenden Bereich 26a. Die 3 zeigt die Position, in der die Kontaktstücke 4'', 5'' mit dem widerstandsbehafteten Bereich 25a in Kontakt sind, die Strombegrenzung ist wirksam.
Bevor das Drehelement 23a seine Endlage erreicht hat, drückt sich ein daran angebrachter Rampenanschlag 28a unter eine korrespondierende Rampe an dem entsprechenden Kontaktträger 6a', 6a'' und hebt damit zusätzlich eines oder beide der beweglichen Kontaktstücke 4'', 5'' der schaltenden Kontaktstelle von der Isolierflache 26a ab, um zusätzlich einen Luftspalt zwischen den Kontakten 4'', 5'' zu erzeugen. Dadurch wird eine mögliche Kriechstrombildung verhindert und eine sichere galvanische Trennung erzeugt.
Das Einschalten des Installationsschaltgerätes erfolgt in umgekehrter Richtung.
Bezugszeichenliste

1: Installationsschaltgerät
2: Hauptstrompfad
3: Schaltkontakt
4: feststehendes Schaltkontaktstück
4': feststehendes Schaltkontaktstück
5: bewegliches Schaltkontaktstück
5': bewegliches Schaltkontaktstück
6: Kontakthebel
6': Kontaktträger
6'': Kontaktträger
7: Kontaktdruckfeder
8: obere Lichtbogenleitschiene
9: untere Lichtbogenleitschiene
10: Lichtbogenlöschblechpaket
11: bewegliche Litze
12: Spule
13: Kurzschlussstromauslöser
14: Schlaganker
15: nicht schaltende Kontaktstelle
16: nicht schaltendes feststehendes Kontaktstück
17: nicht schaltendes bewegliches Kontaktstück
18: schwenkbarer Hebel
19: Druckfeder
20: Widerstandselement
21: Schieber
21': Schiebervorrichtung
22: Kraftspeicherfeder
23: Schieberstück
23a: drehbare Scheibe
24: leitender Bereich
24a: leitender Bereich
25: widerstandsbehafteter Bereich
25a: widerstandsbehafteter Bereich
26: isolierender Bereich
26a: isolierender Bereich
27: Rampe
28: Rampenanschlag
28a: Rampenanschlag

Claims

Installationsschaltgerät (1), mit einem im Kurzschlussfall mittels eines Kurzschlussstromauslösers (13) betätigbaren Schaltkontakt (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Strombegrenzungseinrichtung vorhanden ist, deren Strombegrenzung im Kurzschlussfall der Betätigung des Schaltkontaktes (3) voreilend wirksam wird und ansonsten unwirksam ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung im Hauptstrompfad des Installationsschaltgerätes (1) angeordnet ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung eine nicht schaltende Kontaktstelle (15) mit zwei nicht schaltenden Kontaktstücken (16, 17) und einem den nicht schaltenden Kontaktstücken (16, 17) zugeordneten, in den Raum zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken (16, 17) hinein- und herausbewegbaren Widerstandselement (20) umfasst, wobei die Strombegrenzung bei zwischen den nicht schaltenden Kontaktstücken (16, 17) eingefügtem Widerstandselement (20) wirksam und bei außerhalb der nicht schaltenden Kontaktstücke (16, 17) befindlichem Widerstandselement (20) unwirksam ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (20) mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, die eine erste Position, in der das Widerstandselement (20) außerhalb der Kontaktstücke (16, 17) sich befindet, und eine zweite Position, in der das Widerstandselement (20) sich zwischen den Kontaktstücken (16, 17) befindet, einnehmen und zwischen der ersten und der zweiten Position reversibel umschaltbar ist, wobei der Kurzschlussstromauslöser (13) mit der Antriebsvorrichtung derart gekoppelt ist, dass im Kurzschlussfall die Antriebsvorrichtung die zweite Position voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes (3) einnimmt.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung ein Federspeicherelement (22) umfasst, das in der ersten Position gespannt und in der zweiten Position entspannt ist, wobei ein Sperrmittel vorhanden ist, das eine Sperrlage einnehmen kann, in der es das Federspeicherelement (22) gespannt hält und eine Freigabelage, in der es das Federspeicherelement (22) zum Entspannen freigibt, wobei der Kurzschlussstromauslöser (13) im Kurzschlussfall das Sperrmittel voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes (3) aus der Sperrlage in die Freigabelage verbringt.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung mit dem Schaltkontakt (3) zur öffnenden Betätigung des Schaltkontaktes (3) nacheilend zum Wirksamwerden der Strombegrenzung gekoppelt ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung zwischen den Kontaktstücken (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes angeordnet ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung ein in den Raum zwischen den Kontaktstücken (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes hinein- und herausbewegbares Widerstandselement (25, 25a) umfasst, wobei die Strombegrenzung bei zwischen den Kontaktstücken (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes eingefügtem Widerstandselement (25, 25a) wirksam und bei außerhalb der Kontaktstücke (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes befindlichem Widerstandselement (25, 25a) unwirksam ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (25, 25a) mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, die eine erste Position, in der das Widerstandselement (25, 25a) außerhalb der Kontaktstücke (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes sich befindet, und eine zweite Position, in der das Widerstandselement (25, 25a) sich zwischen den Kontaktstücken (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes befindet, einnehmen und zwischen der ersten und der zweiten Position reversibel umschaltbar ist, wobei der Kurzschlussstromauslöser (13) mit der Antriebsvorrichtung derart gekoppelt ist, dass im Kurzschlussfall die Antriebsvorrichtung die zweite Position voreilend zu der Betätigung des Schaltkontaktes (3) einnimmt.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungseinrichtung mit dem Schaltkontakt zur öffnenden Betätigung des Schaltkontaktes nacheilend zum Wirksamwerden der Strombegrenzung gekoppelt ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement als ein widerstandsbehafteter Bereich (25, 25a) auf einem zwischen den Kontaktstücken (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes beweglich angeordneten plattenförmigen Element (23, 23a) ausgebildet ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Element (23) längsverschieblich mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Element (23a) drehbeweglich mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt ist.
Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass bei wirksamer Strombegrenzung sich die Kontaktstücke (4', 5'; 4'', 5'') des Schaltkontaktes (3) räumlich getrennt und elektrisch über den widerstandsbehafteten Bereich (25, 25a) verbunden auf entgegengesetzten Seiten des plattenförmigen Elementes (23, 23a) befinden.
Verfahren zur Unterbrechung eines Kurzschlussstromes in einem Installationsschaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass voreilend zur Öffnung des Schaltkontaktes ein Widerstandselement zur Strombegrenzung des Kurzschlussstromes in den Strompfad geschaltet wird.