DE102013209581B4

DE102013209581B4 - Fehlerstromschutzschalter

Info

Publication number: DE102013209581B4
Application number: DE102013209581.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bross; Daniel Franzen; Johann Herrmann; Andreas Mundt; Sebastian Schaich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: DE102013209581A1

Abstract

Fehlerstromschutzschalter (1) mit einem Gehäuse (3) und einem Summenstromwandler (204), wobei der Summenstromwandler (204) beweglich an einer Wand (206) des Gehäuses (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Summenstromwandler (204) drehbar an der Wand (206) des Gehäuses (3) gelagert ist.

Description

Fehlerstromschutzschalter schalten elektrische Stromkreise ab, in denen gefährliche Fehlerströme auftreten. Solche Fehlerströme treten beispielsweise auf, wenn ein Mensch ein spannungsführendes Teil eines Stromkreises berührt und ein Strom von dem Stromkreis über den Körper des Menschen gegen Erdpotential abfließt. Das Auftreten eines Fehlerstroms wird von einem Fehlstromschutzschalter erkannt und der Fehlstromschutzschalter schaltet bei Auftreten eines Fehlerstroms den betreffenden Stromkreis ab.
Zum Erkennen des Auftretens von Fehlerströmen in Fehlstromschutzschaltern werden häufig Summenstromwandler eingesetzt. Diese Summenstromwandler weisen einen Wandlerkern, mindestens eine Primärspule sowie eine Sekundärspule auf. Die Summenstromwandler sind relativ große und schwere Bauteile. Über mindestens einen elektrischen Leiter, einen sogenannten Primärleiter, ist der Summenstromwandler mit mindestens einem Bewegkontakt des Fehlstromschutzschalters elektrisch verbunden. Es besteht die Gefahr, dass durch den Primärleiter die Bewegung des Bewegkontakts beim Schaltvorgang behindert wird.
Ein Schutzschalter, welcher ein Gehäuse sowie einen Summenstromwandler aufweist, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 691 14 584 T2 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlstromschutzschalter anzugeben, bei dem der Schaltvorgang nicht oder nur wenig behindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Fehlerstromschutzschalter nach dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Fehlerstromschutzschalters sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Offenbart wird ein Fehlerstromschutzschalter mit einem Gehäuse und einem Summenstromwandler, wobei der Summenstromwandler beweglich an einer Wand des Gehäuses gelagert ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass der Summenstromwandler beweglich an einer Wand des Gehäuses gelagert ist. Durch die Lagerung an einer Wand des Gehäuses wird der Summenstromwandler an einer definierten Stelle des Fehlerstromschutzschalters gehalten und kann nicht unkontrolliert innerhalb des Fehlerstromschutzschalters seine Lage verändern. Die bewegliche Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand ermöglicht es vorteilhafterweise, dass sich der Summenstromwandler beim Schaltvorgang des Fehlerstromschutzschalters bewegt. So kann sich bei einer Bewegung des mindestens einen Bewegkontaktes der Summenstromwandler mitbewegen. Wenn sich der Bewegkontakt so bewegt, dass der Bewegkontakt eine Zugkraft auf den Primärleiter des Summenstromwandlers ausübt, dann kann sich der Summenstromwandler so bewegen, dass der Primärleiter sich zu dem Bewegkontakt hinbewegt. Wenn sich der Bewegkontakt beim Schaltvorgang so bewegt, dass eine Druckkraft auf den Primärleiter ausgeübt wird, dann kann sich der Summenstromwandler so bewegen, dass sich der Primärleiter vom Bewegkontakt wegbewegt. Auf diese Art und Weise kann sich der Summenstromwandler jeweils so bewegen, dass durch den Primärleiter der Schaltvorgang des Bewegkontakts nicht oder nur wenig durch Zugkräfte oder Druckkräfte behindert wird.
Der Fehlerstromschutzschalter kann so ausgestaltet sein, dass der Summenstromwandler drehbar an der Wand des Gehäuses gelagert ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht vorteilhafterweise eine Drehung (eine Drehbewegung) des Summenstromwandlers an der Wand. Eine solche Drehbewegung ist eine definierte Bewegung, so dass der Summenstromwandler trotz der Drehbeweglichkeit definierte Positionen bzw. Stellungen in dem Fehlerstromschutzschalter einnimmt. Die drehbare Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand ermöglicht es, dass sich der Summenstromwandler beim Schalten des mindestens einen Bewegkontakts dreht. Insbesondere ermöglicht es die drehbare Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand vorteilhafterweise, dass sich der Summenstromwandler beim Schaltvorgang des Fehlerstromschutzschalters zu dem Bewegkontakt hindreht bzw. von dem Bewegkontakt wegdreht. So kann sich bei einer Bewegung des mindestens einen Bewegkontaktes der Summenstromwandler in Abhängigkeit von der Bewegung des Bewegkontaktes drehen. Wenn sich der Bewegkontakt so bewegt, dass der Bewegkontakt eine Zugkraft auf den Primärleiter des Summenstromwandlers ausübt, dann kann sich der Summenstromwandler so drehen, dass der Primärleiter sich zu dem Bewegkontakt hinbewegt. Wenn sich der Bewegkontakt beim Schaltvorgang so bewegt, dass eine Druckkraft auf den Primärleiter ausgeübt wird, dann kann sich der Summenstromwandler so drehen, dass sich der Primärleiter vom Bewegkontakt wegbewegt. Auf diese Art und Weise kann sich der Summenstromwandler jeweils so drehen, dass durch den Primärleiter der Schaltvorgang des Bewegkontakts nicht oder nur wenig durch Zugkräfte oder Druckkräfte behindert wird.
Der Fehlerstromschutzschalter kann auch so ausgestaltet sein, dass die Wand ein Lager aufweist, der Summenstromwandler eine Anformung aufweist und die Anformung in dem Lager (drehbar) gelagert ist. Mittels dieses Lagers und der in dem Lager drehbar gelagerten Anformung lässt sich besonders einfach eine Drehbarkeit des Summenstromwandlers bezüglich der Wand erreichen.
Der Fehlerstromschutzschalter kann dabei so ausgestaltet sein, dass das Lager eine Ausnehmung aufweist, und die Anformung in die Ausnehmung eingreift. Ein solches Eingreifen der Anformung in die Ausnehmung ermöglicht eine sichere Halterung des Summenstromwandlers an der Wand.
Der Fehlerstromschutzschalter kann so ausgestaltet sein, dass die Form der Querschnittsfläche der Ausnehmung und die Form der Querschnittsfläche der Anformung gleichartig sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein sicheres Eingreifen und sicheres Halten der Anformung in der Ausnehmung.
Der Fehlerstromschutzschalter kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass die Ausnehmung eine T-förmige Querschnittsfläche aufweist und die Anformung eine T-förmige Querschnittsfläche aufweist. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein formschlüssiges Eingreifen der Anformung in die Ausnehmung und damit ein besonderes sicheres Halten des Summenstromwandlers an der Wand des Gehäuses.
Der Fehlerstromschutzschalter kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anformung eine Scheibe oder einen trapezförmigen Körper aufweist. Bei diesen Ausgestaltungen der Anformung handelt es sich vorteilhafterweise um geometrisch einfach geformte Gebilde, welche einfach und kostengünstig an dem Summenstromwandler realisiert werden können.
Der Fehlerstromschutzschalter kann auch so ausgestaltet sein, dass die Scheibe oder der trapezförmige Körper mittels eines (runden) Stegs mit dem Summenstromwandler verbunden ist. Dieser Steg kann ein runder Steg sein, d. h. aus einem Rundmaterial bestehen oder ein Rundprofil aufweisen. Mittels eines solchen Stegs lässt sich einfach ein Abstand zwischen dem Summenstromwandler und der Scheibe bzw. dem trapezförmigen Körper realisieren. Dies ermöglicht es, dass sie Scheibe bzw. der trapezförmige Körper einfach in das Lager bzw. in die Ausnehmung des Lagers eingreifen kann.
Der Fehlerstromschutzschalter kann auch so ausgestaltet sein, dass bei einem maximalen Drehwinkel des Summenstromwandlers eine Außenfläche der Anformung an einer Wandung des Lagers (insbesondere an einer Wandung der Ausnehmung) anliegt. Damit wird die Drehung/der Drehbereich der Anformung in dem Lager begrenzt. Eine solche Begrenzung des Drehbereichs der Anformung in dem Lager hat zur Folge, dass der Summenstromwandler nur in einem begrenzten Drehbereich bezüglich der Wand des Fehlerstromschutzschalters verdreht werden kann. Dadurch wird eine ungewollte zu weitgehende Drehung des Summenstromwandlers vermieden. Dadurch wird vermieden, dass bei einer solchen zu weitgehenden Drehung elektrische Leiter, die den Summenstromwandler mit anderen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters verbinden, abreißen könnten. Insbesondere wird vermieden, dass die relativ dünnen Sekundärleiter des Fehlerstromschutzschalters abreißen könnten.
Der Fehlerstromschutzschalter kann auch so ausgestaltet sein, dass bei einem maximalen Drehwinkel des Summenstromwandlers ein Schenkel des trapezförmigen Körpers (flächig) an einer Wandung des Lagers (insbesondere an einer Wandung der Ausnehmung) anliegt. Damit wird die Drehung/der Drehbereich der Anformung in dem Lager begrenzt. Hierbei kann durch die Wahl der geometrischen Abmessungen des trapezförmigen Körpers, insbesondere durch die Wahl des Verhältnisses zwischen der Länge der Basisseite und der Länge der Dachseite (die Dachseite ist die Seite, die der Basisseite parallel gegenüberliegt), der Drehbereich der Anformung in dem Lager begrenzt werden. Sobald einer der Schenkelseiten des trapezförmigen Körpers flächig an der Wandung des Lagers anliegt, kann sich der trapezförmige Körper in der Ausnehmung des Lagers nicht weiter drehen. Damit wird die Drehung bzw. der Drehbereich der Anformung in dem Lager begrenzt. Dies hat zur Folge, dass die Drehung bzw. der Drehbereich des Summenstromwandlers bezüglich der Wand des Fehlerstromschutzschalters begrenzt wird. Mit anderen Worten wird der mögliche Drehwinkel des Summenstromwandlers bezüglich der Wand des Gehäuses des Fehlerstromschutzschalters begrenzt bzw. beschränkt.
Dies hat zur Folge, dass der Summenstromwandler nur in einem begrenzten Drehbereich bezüglich der Wand des Fehlerstromschutzschalters verdreht werden kann. Dadurch wird eine ungewollte zu weitgehende Drehung des Summenstromwandlers vermieden. Dadurch wird vermieden, dass bei einer solchen zu weitgehenden Drehung elektrische Leiter, die den Summenstromwandler mit anderen Komponenten des Fehlerstromschutzschalters verbinden, abreißen könnten. Insbesondere wird vermieden, dass die relativ dünnen Sekundärleiter des Fehlerstromschutzschalters abreißen können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in
1 in einer dreidimensionalen Ansicht ein Fehlerstromschutzschalter, in
2 der Fehlerstromschutzschalter bei geöffnetem Gehäuse, in
3 der Fehlerstromschutzschalter der 2 in einer anderen perspektivischen Ansicht, in
4 ein Teil des Fehlerstromschutzschalters in einer Ansicht von oben, in
5 der Fehlerstromschutzschalter in einer Seitenansicht im eingeschalteten Zustand, in
6 der Fehlerstromschutzschalter in der Seitenansicht im ausgeschalteten Zustand, in den
7 und 8 ein Summenstromwandler mit einer Anformung, die eine Scheibe aufweist, in
9 der Fehlerstromschutzschalter mit dem Summenstromwandler gemäß den 7 und 8 im ungedrehten Zustand, in
10 der Fehlerstromschutzschalter mit dem Summenstromwandler gemäß den 7 und 8 in einem im Uhrzeigersinn gedrehten Zustand, in den
11 und 12 ein Summenstromwandler mit einer Anformung, die einen trapezförmigen Körper aufweist, in
13 der Fehlerstromschutzschalter mit dem Summenstromwandler gemäß den 11 und 12 im ungedrehten Zustand, und in
14 der Fehlerstromschutzschalter mit dem Summenstromwandler gemäß den 11 und 12 in einem im Uhrzeigersinn gedrehten Zustand dargestellt.
In 1 ist in einer dreidimensionalen Ansicht ein Fehlerstromschutzschalter 1 dargestellt. Dieser Fehlerstromschutzschalter 1 weist ein Gehäuse 3 auf. Im Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 3 eine erste Gehäuseschale 5 und eine zweite Gehäuseschale 7 auf, welche miteinander verrastet sind. Weiterhin weist der Fehlerstromschutzschalter 1 eine sogenannte Handhabe 9 auf. Dabei handelt es sich um einen Schalthebel 9, mit dem der Fehlerstromschutzschalter manuell ein- oder ausgeschaltet werden kann. Dieser Schalthebel 9 zeigt durch seine Stellung nach außen sichtbar an, ob der Fehlerstromschutzschalter ein- oder ausgeschaltet ist. Weiterhin weist der Fehlerstromschutzschalter 1 an einer Seite des Gehäuses 3 vier elektrische Anschlüsse 11 und 11' auf. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses weist der Fehlerstromschutzschalter vier weitere elektrische Anschlüsse 202 und 202' auf, diese sind in der 1 jedoch nicht sichtbar. Es handelt sich also im Ausführungsbeispiel um einen vierpoligen Fehlerstromschutzschalter. Mit diesem Fehlerstromschutzschalter können zum Beispiel 3-Phasen-Wechselstromnetze inklusive Nullleiter vor Fehlerströmen geschützt werden.
In 2 ist der Fehlerstromschutzschalter 1 aus einer anderen Blickrichtung und ohne die zweite Gehäuseschale 7 dargestellt. Gegenüberliegend den elektrischen Anschlüssen 11 und 11' sind die vier weiteren elektrischen Anschlüsse 202 und 202' angeordnet. In einem Innenraum 203 des Fehlerstromschutzschalters 1 ist ein Summenstromwandler 204 an einer Wand 206 des Gehäuses 3 beweglich gelagert. Für die bewegliche Lagerung, insbesondere für die drehbare Lagerung, weist die Innenseite der Wand 206 ein Lager 208 auf. Das Lager 208 weist eine Ausnehmung 210 auf. In 2 (und auch in 4) ist gut zu erkennen, dass die Ausnehmung 210 eine T-förmige Querschnittsfläche 211 aufweist. In die Ausnehmung 210 greift eine (in der 2 nicht sichtbare) Anformung des Summenstromwandlers ein. Diese Anformung ist in der Ausnehmung 210 drehbar angeordnet. Dadurch ist der Summenstromwandler 204 drehbar an der Wand 206 im Inneren des Fehlerstromschutzschalters 1 gelagert. In 2 ist der Summenstromwandler 204 in seiner Ausgangslage dargestellt, d. h. in der ungedrehten bzw. unverdrehten Lage.
Der Fehlerstromschutzschalter weist einen Primärleiter 216 auf, der eine Primärwicklung 217 des Summenstromwandlers 204 bildet. Der Primärleiter 216 verläuft von dem weiteren Anschluss 202 zu dem Stromwandler 204, bildet dort die Primärwicklung 217 des Summenstromwandlers 204 und verläuft dann zu einem Kontakt 218, vgl. 3. Dieser Kontakt 218 weist einen Bewegkontakt 304 und einen Festkontakt 306 auf. Der Primärleiter 216 ist mit dem Bewegkontakt 304 elektrisch verbunden; der Festkontakt ist mit dem elektrischen Anschluss 11 elektrisch verbunden. Weiterhin weist der Fehlerstromschutzschalter 1 drei weitere Strompfade auf, die jeweils einen der weiteren elektrischen Anschlüsse 202', einen weiteren Primärleiter, einen weiteren Kontakt und einen der elektrischen Anschlüsse 11' aufweisen. Die drei weiteren Primärleiter bilden drei weitere Primärwicklungen des Summenstromwandlers 204. Ebenso weisen die drei weiteren Kontakte jeweils einen Bewegkontakt und einen Festkontakt auf.
Weiterhin weist der Fehlerstromschutzschalter einen Sekundärleiter 222 auf, welcher eine Sekundärwicklung 224 des Summenstromwandlers 204 bildet. Beide Enden des Sekundärleiters 222 verlaufen zu einer Auslöseeinheit 228, welche die in dem Sekundärleiter 222 induzierte Spannung auswertet. Weiterhin weist der Fehlerstromschutzschalter 1 eine Schaltmechanik 230 auf, welche durch Drehung einer Schaltwelle 232 den Kontakt 218 (und die drei weiteren Kontakte) öffnen bzw. schließen und damit den Fehlerstromschutzschalter ausschalten bzw. einschalten kann.
Der Fehlerstromschutzschalter 1 dient zum Erkennen von Fehlerströmen in Stromkreisen. Solche Fehlerströme entstehen, wenn z. B. ein Mensch ein spannungsführendes Bauteil eines Stromkreises berührt und daher ein Fehlerstrom vom Stromkreis durch den Körper des Menschen gegen Erdpotential abfließt. Um die Gesundheit des Menschen zu schützen, schaltet der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines solchen Fehlerstroms den Stromkreis ab, d. h. der Fehlerstromschutzschalter unterbricht den Stromfluss in diesem Stromkreis. Der Stromkreis selbst ist in den Figuren nicht dargestellt; er wird an den elektrischen Anschluss 11 und den weiteren elektrischen Anschluss 202 angeschaltet. Der gesamte Stromfluss dieses Stromkreises fließt durch den Fehlerstromschutzschalter. Der Strom fließt vom weiteren elektrischen Anschluss 202 über den Primärleiter 216 durch den Summenstromwandler zu dem Kontakt 218 und (bei geschlossenem Kontakt) zu dem elektrischen Anschluss 11. Bei Auftreten eines Fehlerstroms wird in der Sekundärwicklung 224 des Summenstromwandlers 204 eine Spannung induziert, welche zu der Auslöseeinheit 228 geleitet wird. Diese Auslöseeinheit 228 bewirkt in Verbindung mit der Schaltmechanik 230 die Abschaltung des fehlerstrombehafteten Stromkreises durch Öffnen der Kontakte 218. Dabei werden sämtliche vier Kontakte 218 des Fehlerstromschutzschalters gleichzeitig geöffnet. Die grundsätzliche Funktion eines Fehlerstromschutzschalters, insbesondere der Aufbau und die Funktion der Auslöseeinheit, der Schaltmechanik und der Kontakte, sind dem Fachmann bekannt; auf eine detaillierte Beschreibung wird daher verzichtet.
Von dem Summenstromwandler 204 verlaufen also die Primärleiter 216 zu den Bewegkontakten 304 der Kontakte 218; die Sekundärleiter 222 verlaufen zu der Auslöseeinheit 228. Beim Öffnen oder Schließen der Kontakte 218 bildet sich zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt jeweils ein Lichtbogen, welcher die Kontakte abbrennt. Je schneller die Öffnungsgeschwindigkeit und die Schließgeschwindigkeit der Kontakte ist (d. h. je schneller die Kontakte schalten können), desto geringer ist der Abbrand an den Kontakten. Deshalb ist es wünschenswert, dass die Kontakte möglichst schnell schalten. Bei dem beschriebenen Fehlerstromschutzschalter wird dies dadurch erreicht, dass die Primärleiter 216 die Bewegung der Bewegkontakte möglichst wenig behindern.
In 3 ist der Fehlerstromschutzschalter 1 aus einer anderen Perspektive dargestellt, wobei ein Teil der ersten Gehäuseschale 5 weggelassen ist. Dadurch ist gut zu erkennen, dass der Kontakt 218 den Bewegkontakt 304 und den Festkontakte 306 aufweist. Durch Drehung der Schaltwelle 232, an der alle Bewegkontakte angeordnet sind, kann der Bewegkontakt 304 zu dem Festkontakt 306 hinbewegt werden (und damit der Kontakt 218 geschlossen werden). Durch Drehen der Schaltwelle in die entgegengesetzte Richtung kann der Bewegkontakt 304 von dem Festkontakt 306 wegbewegt werden (und damit der Kontakt 218 geöffnet werden).
In 4 ist ein Teil des Fehlerstromschutzschalter 1 in einer Ansicht von oben dargestellt. Dabei ist wieder die zweite Gehäuseschale 7 weggelassen worden. In 4 ist gut zu erkennen, wie eine Anformung 404 des Summenstromwandlers 204 in dem Lager 208 gelagert ist. Die Anformung 404 kann auch als ein Ansatz 404 bezeichnet werden. Dazu greift die Anformung 404 in die Ausnehmung 210 des Lagers 208 ein. Weiterhin ist gut zu erkennen, dass die Ausnehmung 210 eine T-förmige Querschnittsfläche 211 aufweist und dass die Anformung 404 eine T-förmige Querschnittsfläche 406 aufweist. Die Form der Querschnittsfläche 211 der Ausnehmung und die Form der Querschnittsfläche 406 der Anformung 404 sind also gleichartig ausgestaltet. Die Querschnittsfläche 211 der Ausnehmung und die Querschnittsfläche 406 der Anformung sind komplementär zueinander ausgebildet.
Die Anformung 404 und die Ausnehmung 210 wirken zusammen zur beweglichen Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand des Fehlerstromschutzschalters, insbesondere zur drehbaren Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand. Die Ausnehmung 210 und die Anformung 404 weisen eine Spielpassung auf, d. h. es besteht nur eine geringe Reibung zwischen der Anformung und der Ausnehmung. Dadurch wird eine Drehbewegung der Anformung in der Ausnehmung ermöglicht. Die Anformung wird in dem Lager, insbesondere in der Ausnehmung des Lagers, derart geführt, dass sie begrenzt drehbar gelagert ist. Mit anderen Worten ist die Anformung in dem Lager, insbesondere in der Ausnehmung des Lagers, abschnittsweise drehbar gelagert.
In 4 ist die Drehachse 408 eingezeichnet, um die sich der Summenstromwandler 204 bezüglich des Gehäuses 3 des Fehlerstromschutzschalters dreht. Diese Drehachse 408 ist nicht gegenständlich vorhanden und dient nur der Veranschaulichung.
In 5 ist dargestellt, wie der Summenstromwandler 204 bei eingeschaltetem Fehlerstromschutzschalter um die Drehachse 408 um einen ersten Drehwinkel α gegenüber dem Gehäuse gedreht ist. Dabei ist die Symmetrieachse 502 des Summenstromwandlers 204 um den ersten Drehwinkel α gegenüber der Gehäusesenkrechten 504 gedreht. Mit anderen Worten ist die Symmetrieachse 502 des Summenstromwandlers 204 um den ersten Drehwinkel α gegenüber der in 2 dargestellten (ungedrehten bzw. unverdrehten) Lage des Summenstromwandlers gedreht. Diese Drehung tritt bei eingeschaltetem Fehlerstromschutzschalter auf, d. h. bei eingeschaltetem Kontakt 218, weil der Bewegkontakt 304 zu dem Festkontakt 306 hin bewegt ist. Dadurch übt der Bewegkontakt 304 eine Zugkraft auf das mit dem Bewegkontakt 304 verbundene Ende des Primärleiters 216 aus. Dadurch wird der Primärleiter 216 in Richtung des Festkontakts 306 gezogen. Da der Summenstromwandler 204 drehbar gelagert ist, kann er der Zugkraft nachgeben und dreht sich derart in Richtung des Kontakts 218, dass der Primärleiter 216 der Zugkraft nachgibt. Dadurch behindert der Primärleiter 216 nicht die Bewegung des Bewegkontakts 304 beim Einschalten.
In 6 ist dargestellt wie bei ausgeschaltetem Fehlerstromschutzschalter 1 der Summenstromwandler 204 um einen zweiten Drehwinkel β gegenüber dem Gehäuse gedreht ist. Dabei ist die Symmetrieachse 502 des Summenstromwandlers 204 um den zweiten Drehwinkel β gegenüber der Gehäusesenkrechten 504 gedreht. Dabei ist der zweite Drehwinkel β entgegengesetzt gerichtet zum ersten Drehwinkel α. Diese Drehung tritt bei ausgeschaltetem Fehlerstromschutzschalter auf, d. h. bei ausgeschaltetem Kontakt 218, weil der Bewegkontakt 304 von dem Festkontakt 306 weg bewegt ist. Dadurch übt der Bewegkontakt 304 eine Druckkraft auf das mit dem Bewegkontakt 304 verbundene Ende des Primärleiters 216 aus. Dadurch wird der Primärleiter 216 vom Festkontakt weg gedrückt. Da der Summenstromwandler 204 drehbar gelagert ist, kann er der Druckkraft nachgeben und dreht sich derart von dem Kontakt 218 weg, dass der Primärleiter 216 der Druckkraft nachgibt. Dadurch behindert der Primärleiter 216 nicht die Bewegung des Bewegkontakts 304 beim Ausschalten. Im Ausführungsbeispiel haben der erste Drehwinkel α und der zweite Drehwinkel β vom Betrag her eine ähnliche Größenordnung.
Bei dem Fehlerstromschutzschalter des Ausführungsbeispiels ist also bei eingeschaltetem Fehlerstromschutzschalter die Achse des Summenstromwandlers um einen ersten Drehwinkel α gegenüber dem Gehäuse gedreht und bei ausgeschaltetem Fehlerstromschutzschalter ist die Achse des Summenstromwandlers um einen zweiten Drehwinkel β gegenüber dem Gehäuse gedreht. Dabei weisen der erste Drehwinkel und der zweite Drehwinkel einen entgegengesetzten Drehsinn auf.
In 7 ist der Summenstromwandler 204 dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber die Sekundärwicklung 224 und die Primärwicklung 217 weggelassen worden ist. Der Summenstromwandler 204 weist eine Torus-ähnliche Grundform auf.
An dem Summenstromwandler 204 ist ein Steg 704 angeordnet, welcher eine Scheibe 706 trägt. (Eine Scheibe ist im Wesentlichen ein Kreiszylinder, dessen Radius um ein Vielfaches größer ist als dessen Dicke.) Sowohl der Steg 704 als auch die Scheibe 706 sind rotationssymmetrisch ausgebildet. Der runde Steg 704 besteht aus einem Rundmaterial bzw. aus einem Rundprofil. Der Steg 704 weist eine runde Querschnittsfläche auf. Der Steg 704 und die Scheibe 706 bilden die Anformung 404. Die Rotationsachse des Stegs und der Scheibe ist mit dem Bezugszeichen 710 gekennzeichnet.
In 8 ist der Summenstromwandler der 7 nochmals in einer anderen Ansicht dargestellt.
In 9 ist ein Teil des Fehlerstromschutzschalters 1 mit dem Summenstromwandler 204 der 7 dargestellt, wobei ein Teil der ersten Gehäuseschale 5 aufgebrochen dargestellt ist. Dadurch ist zu erkennen, wie die Scheibe 706 in der Ausnehmung 210 des Lagers 208 angeordnet ist. Der Umfang der Scheibe 706 berührt dabei (an zwei gegenüberliegenden Punkten der Scheibe) parallele Begrenzungsflächen 902 der Ausnehmung 210. Bezüglich der Scheibe 706 und den parallelen Begrenzungsflächen 902 der Ausnehmung 210 liegt eine Spielpassung vor, d. h. die Scheibe 706 kann sich in der Ausnehmung 210 drehen und es tritt nur wenig Reibung zwischen der Scheiben 706 und den Begrenzungsflächen 902 der Ausnehmung 710 auf. In 9 ist dargestellt, wie der Summenstromwandler 204 in einem ungedrehten Zustand in dem Fehlerstromschutzschalter 1 angeordnet ist. Dies entspricht einem Winkel von α = 0 in der 5 oder einem Winkel von β = 0 in der 6.
In 10 ist eine Situation ähnlich der 5 dargestellt. Hierbei ist der Summenstromwandler 204 um den Winkel α verdreht in dem Gehäuse des Fehlerstromschutzschalters angeordnet.
In 11 ist ein weiteres Beispiel eines Summenstromwandlers 204' dargestellt. Dieser Summenstromwandler 204' entspricht dem Summenstromwandler 204, mit einem Unterschied: An dem Steg 704 ist anstelle der Scheibe 706 ein trapezförmiger Körper 1104 angeordnet. Der Steg 704 und der trapezförmige Körper 1104 bilden die Anformung 404.
Der trapezförmige Körper 1104 weist eine Basisseite 1202, einen ersten Schenkel 1204, einen zweiten Schenkel 1206 sowie eine Dachseite 1208 auf.
In 12 ist der Summenstromwandler 204' noch einmal in einer anderen Ansicht dargestellt.
In 13 ist ein Teil des Fehlerstromschutzschalters 1 mit dem Summenstromwandler 204' dargestellt, wobei ein Teil der ersten Gehäuseschale 5 aufgebrochen dargestellt ist. Dadurch ist zu erkennen, wie der trapezförmige Körper 1104 in der Ausnehmung 210 des Lagers 208 angeordnet ist. In 13 ist dargestellt, wie der Summenstromwandler 204' in einem ungedrehten Zustand in dem Fehlerstromschutzschalter 1 angeordnet ist. Dies entspricht einem Winkel von α = 0 in der 5 oder einem Winkel von β = 0 in der 6.
Im ungedrehten Zustand des Summenstromwandlers 204' berührt der trapezförmige Körper 1104 lediglich mit den beiden Ecken der Basisseite die parallelen Begrenzungsflächen 902 der Ausnehmung 210. Da nur punktförmige Berührungspunkte vorliegen, kann sich der trapezförmige Körper 1104 in der Ausnehmung 210 drehen.
In 14 ist eine Situation ähnlich der 5 dargestellt. Hierbei ist der Summenstromwandler 204' um den Winkel α verdreht in dem Gehäuse des Fehlerstromschutzschalters angeordnet.
Sobald der trapezförmige Körper 1104 seinen maximalen Drehwinkel erreicht hat, liegt der erste Schenkel 1204 des trapezförmigen Körpers 1104 flächig an der Wandung 902 der Ausnehmung 210 (und damit an der Wandung des Lagers 208) an. Im Ausführungsbeispiel liegt der erste Schenkel 1204 an der Begrenzungsfläche 902 an. Dadurch kann sich der trapezförmige Körper 1104 nicht weiter drehen. Damit wird die Drehung bzw. der Drehbereich der Anformung 404 in dem Lager 208 begrenzt. Die Anformung 404 ist in dem Lager 208 also derart gelagert, dass die Anformung 404 in dem Lager 208 begrenzt drehbar ist bzw. abschnittsweise drehbar ist.
Mit anderen Worten ist durch den trapezförmigen Körper 1104 der Drehbereich der Anformung in dem Lager einstellbar bzw. begrenzbar; die Drehung der Anformung in dem Lager ist einstellbar bzw. begrenzbar. Bei einem maximalen Drehwinkel liegt eine Außenfläche der Anformung an der Wandung des Lagers an und verhindert eine weitere Drehung.
Es wurde ein Fehlerstromschutzschalter beschrieben, bei dem der Summenstromwandler beweglich, insbesondere drehbar, an der Wand des Gehäuses des Fehlerstromschutzschalters gelagert ist.
Dabei weist das Lager 208 eine Aufnahmekontur auf. Die Anformung 404 bildet ein passendes Gegenstück für die Aufnahmekontur 208. Dadurch kann der Summenstromwandler am Gehäuse befestigt werden. Um beim Schaltvorgang die Kontakte möglichst wenig zu behindern, wird der Summenstromwandler drehbar an der Wand des Gehäuses gelagert. Über eine Passung der Lagerung (d. h. die Vorgabe der Stärke der Reibung zwischen Anformung und Wandung der Ausnehmung) kann die Art der Drehbewegung vorgegeben bzw. die Drehbewegung begrenzt werden.
Die bewegliche, insbesondere drehbare, Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand des Gehäuses weist eine Reihe von Vorteilen auf:

– Durch die drehbare Lagerung des Summenstromwandlers wird der negative Einfluss der Primärleiter auf den Schaltvorgang des Bewegkontakts aufgehoben bzw. minimiert. Beim Einschalten des Bewegkontaktes kann der Summenstromwandler zu den Kontakten hindrehen. Beim Ausschalten kann der Summenstromwandler von den Kontakten wegdrehen. Dadurch behindern die Primärleiter nicht die Bewegung des Bewegkontakts.
– Durch die Befestigung des Summenstromwandlers an der Wand sind für den Einsatz unterschiedlich großer Summenstromwandler keine unterschiedlichen Gehäusevarianten notwendig. Große oder kleine Summenstromwandler können mittels ein und desselben Lagers an der Wand befestigt werden. Da der Summenstromwandler sich nicht unbefestigt in einem Hohlraum des Fehlerstromschutzschalters befindet, sind keine speziellen Einlegeteile für den Hohlraum notwendig, um die Bewegung des Summenstromwandlers zu begrenzen.
– Über die Passung der Lagerung (große Reibung, kleine Reibung usw.) kann die Art der Drehbewegung eingestellt bzw. begrenzt werden.
– Die Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand (Wandlagerung) ermöglicht einen kompakten Aufbau des Fehlerstromschutzschalters.
– Da das Lager für Summenstromwandler verschiedener Typen gleich gestaltet werden kann, ergeben sich Vorteile bei der Fertigung der Fehlerstromschutzschalter. Beispielsweise kann bei der Fertigung für verschiedene Summenstromwandler ein und derselbe Greifer verwendet werden, um den Summenstromwandler in die Fehlerstromschutzschalter einzusetzen.
– Der Summenstromwandler ist an einer vorgegebenen Position an der Wand des Gehäuses gelagert. Dadurch wird eine definierte Verlegung der elektrischen Leiter (Primärleiter und Sekundärleiter) in dem Fehlerstromschutzschalter erreicht.
– Die Drehung bzw. der Drehbereich des Summenstromwandlers in dem Gehäuse ist begrenzt. Dadurch werden die Leiter (insbesondere die oft sehr dünnen und empfindlichen Sekundärleiter) vor Beschädigungen beim Drehen des Summenstromwandlers geschützt.
– Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass durch die bewegliche bzw. drehbare Lagerung des Summenstromwandlers an der Wand des Gehäuses als Primärleiter kostengünstige kunststoffisolierte Litzen verwendet werden können. Diese kunststoffisolierten Litzen sind wesentlich preisgünstiger als denkbare Alternativen. Solche denkbaren Alternativen wären z. B. ein Stromgelenk (d. h. ein mechanisches Gelenk, über das der Strom fließt) oder kurze unisolierte hochflexible Litzen, die an einen massiven lackisolierten Kupferdraht angelötet oder angeschweißt sind.

Aufgrund der Kunststoffisolierung haben die kunststoffisolierten Litzen eine vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit. Obwohl diese kunststoffisolierten Litzen etwas steifer sind als z. B. hochflexible Litzen, wirkt sich dies nicht nachteilig aus, weil der Summenstromwandler beweglich bzw. drehbar an der Wand gelagert ist. Dadurch bewegt sich der Summenstromwandler beim Schaltvorgang mit bzw. dreht sich mit, so dass die kunststoffisolierten Litzen den Schaltvorgang nicht oder nur minimal behindern. Die Realisierung des Fehlerstromschutzschalters mit kunststoffisolierten Litzen ist auch deshalb vorteilhaft, weil im Vergleich zu den genannten Alternativen weniger Teile benötigt werden, sowie weniger Schweiß- oder Lötarbeitsschritte bei der Herstellung eines Fehlerstromschutzschalters auftreten.
Es wurde ein Fehlerstromschutzschalter beschrieben, bei dem der Summenstromwandler beweglich, insbesondere drehbar, an der Wand des Gehäuses gelagert ist. Dadurch wird erreicht, dass auch bei der Verwendung von relativ steifen Primärleitern der Schaltvorgang nicht oder nur minimal behindert wird.

Claims

Fehlerstromschutzschalter (1) mit einem Gehäuse (3) und einem Summenstromwandler (204), wobei der Summenstromwandler (204) beweglich an einer Wand (206) des Gehäuses (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Summenstromwandler (204) drehbar an der Wand (206) des Gehäuses (3) gelagert ist.
Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Wand (206) ein Lager (208) aufweist, – der Summenstromwandler (204) eine Anformung (404) aufweist, und – die Anformung (404) in dem Lager (208) gelagert ist.
Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Lager (208) eine Ausnehmung (210) aufweist, und – die Anformung (404) in die Ausnehmung (210) eingreift.
Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Form der Querschnittsfläche (211) der Ausnehmung (210) und die Form der Querschnittsfläche (406) der Anformung (404) gleichartig sind.
Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ausnehmung (210) eine T-förmige Querschnittsfläche (211) aufweist und die Anformung (404) eine T-förmige Querschnittsfläche (406) aufweist.
Fehlerstromschutzschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anformung (404) eine Scheibe (706) oder einen trapezförmigen Körper (1104) aufweist.
Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Scheibe (706) oder der trapezförmige Körper (1104) mittels eines Stegs (704) mit dem Summenstromwandler (204) verbunden ist.
Fehlerstromschutzschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einem maximalen Drehwinkel des Summenstromwandlers (204') eine Außenfläche der Anformung (1204) an einer Wandung (902) des Lagers (208) anliegt.
Fehlerstromschutzschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einem maximalen Drehwinkel des Summenstromwandlers (204') ein Schenkel (1204) des trapezförmigen Körpers (1104) an einer Wandung (902) des Lagers (208) anliegt.