DE102020204073A1 - Elektromechanisches Kompakt-Schutzschaltgerät - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemäße elektromechanische Kompakt-Schutzschaltgerät (1) weist ein Isolierstoffgehäuse (2) mit einer Breite (B) von nur einer Teilungseinheit (TE) auf. Das Isolierstoffgehäuse (2) weist seinerseits eine Frontseite (3), eine der Frontseite (3) gegenüberliegende Befestigungsseite (4), sowie die Front- und die Befestigungsseite (3, 4) verbindende erste und zweite Schmal- und Breitseiten (5-1, 5-2, 6-1, 6-2) auf. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät (1) eine erste Magnetspule (13-1) zur Betätigung eines ersten Schaltkontakts (12) sowie eine zweite Magnetspule (23-1) zur Betätigung eines zweiten Schaltkontakts (22) des Schutzschaltgerätes (1) auf. Dabei sind die erste Magnetspule (13-1) im Bereich der ersten Schmalseite (5-1) und die zweite Magnetspule (23-1) im Bereich der zweiten Schmalseite (5-2) angeordnet, wobei die beiden Schaltkontakte (12, 22) zwischen den beiden Magnetspulen (13-1, 23-1) angeordnet sind. Die erste Magnetspule (13-1) ist dabei im Uhrzeigersinn gewickelt, wohingegen die zweite Magnetspule (23-1) im Gegenuhrzeigersinn gewickelt ist. Mit Hilfe dieser Anordnung kann ein wesentlich stabileres Lauf- und Löschverhalten der bei einer Kurzschlussauslösung auftretenden Lichtbögen erreicht werden: ein unruhiger Lichtbogenlauf mit Rück- und Wiederzündungen des Lichtbogens bei entsprechend hohem I2t-Durchlassenergiewert wird dadurch wirksam vermieden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Kompakt-Schutzschaltgerät mit einer Gehäusebreite von nur einer Teilungseinheit, in dem eine erste Magnetspule zur Betätigung eines ersten Schaltkontakts sowie eine zweite Magnetspule zur Betätigung eines zweiten Schaltkontakts angeordnet sind, wobei die beiden Schaltkontakte zwischen den beiden Magnetspulen angeordnet sind.
• Elektromechanische Schutzschaltgeräte - beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter sowie Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter - dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises und werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungs- und Verteilnetzen eingesetzt. Zur Überwachung und Absicherung des elektrischen Stromkreises wird das Schutzschaltgerät über zwei oder mehrere Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen überwachten Leitung zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist hierzu zumindest einen Schaltkontakt auf, der bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes - beispielsweise bei Erfassen eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstromes - geöffnet werden kann, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
• Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter), welcher auch als „Miniature Circuit Breaker“ (MCB) bezeichnet wird, stellt in der Elektroinstallation eine sogenannte Überstromschutzeinrichtung dar und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast. Auf diese Weise werden beispielsweise elektrische Leitungen vor Beschädigung durch eine zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes geschützt.
• Zur Unterbrechung einer einzigen Phasenleitung wird in der Regel ein einpoliger Leitungsschutzschalter verwendet, welche üblicher Weise eine Breite von einer Teilungseinheit (entspricht ca. 18mm) aufweist. Für dreiphasige Anschlüsse werden (alternativ zu drei einpoligen Schaltgeräten) dreipolige Leitungsschutzschalter eingesetzt, welche dementsprechend eine Breite von drei Teilungseinheiten (entspricht ca. 54mm) aufweisen. Jedem der drei Phasenleiter ist dabei ein Pol, d.h. eine Schaltstelle zugeordnet. Soll zusätzlich zu den drei Phasenleitern auch noch der Neutralleiter unterbrochen werden, spricht man von vierpoligen Geräten, welche vier Schaltstellen aufweisen: drei für die drei Phasenleiter sowie einen für den gemeinsamen Neutralleiter. Für einphasige Anwendungen existieren dementsprechend sogenannte „1+N“-Geräte, welche zwei Schaltstellen, eine erste zur Unterbrechung des Phasenleiters sowie eine weitere zur Unterbrechung des der Phasenleitung zugeordneten Neutralleiters, aufweisen.
• Da bei Anwendungen in der Elektroinstallationstechnik der zur Verfügung stehende Bauraum - beispielsweise in einem Elektro-installationsverteiler - zumeist stark begrenzt ist, besteht die Notwendigkeit, die Schutzschaltgeräte möglichst kompakt zu gestalten, beispielsweise durch Verwendung kompakter „1+N“-Geräte mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit. Kompakte Schutzschaltgeräte in Schmalbauweise sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 191 562 B1 , EP 1 473 750 A1 oder DE 10 2004 034 859 A1 prinzipiell vorbekannt. Weiterhin sollen zur Erschließung weiterer Einsatzgebiete immer höhere Nennstromstärken realisiert werden. Diese Entwicklungen führen allesamt dazu, dass im Inneren der Schaltgeräte bei ständig wachsendem Funktionsumfang immer weniger Bauraum zur Verfügung steht.
• Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes elektromechanisches Schutzschaltgerät bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Probleme zumindest teilweise verbessert.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das elektromechanische Kompakt-Schutzschaltgerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Das erfindungsgemäße elektromechanische Kompakt-Schutzschaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit auf. Das Isolierstoffgehäuse weist seinerseits eine Frontseite, eine der Frontseite gegenüberliegende Befestigungsseite, sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende erste und zweite Schmal- und Breitseiten auf. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät eine erste Magnetspule zur Betätigung eines ersten Schaltkontakts sowie eine zweite Magnetspule zur Betätigung eines zweiten Schaltkontakts des Schutzschaltgerätes auf. Dabei sind die erste Magnetspule im Bereich der ersten Schmalseite und die zweite Magnetspule im Bereich der zweiten Schmalseite angeordnet, wobei die beiden Schaltkontakte zwischen den beiden Magnetspulen angeordnet sind, wobei die beiden Magnetspule gegensinnig gewickelt sind.
• Unter dem Begriff „gegensinnig“ ist zu verstehen, dass eine der beiden Magnetspulen rechtssinnig, d.h. im Uhrzeigersinn, gewickelt ist, während die andere der beiden Magnetspulen linkssinnig, d.h. im Gegenuhrzeigersinn, gewickelt ist. Ist beispielsweise die erste Magnetspule rechtssinnig gewickelt so ist die zweite Magnetspule linkssinnig gewickelt, alternativ ist bei einer linkssinnig gewickelten ersten Magnetspule die zweite Magnetspule rechtssinnig gewickelt. Ob die erste Magnetspule linkssinnig oder rechtssinnig gewickelt ist, ist dabei unerheblich; erfindungswesentlich ist, dass die zweite Magnetspule eine entgegengesetzt orientierten Wickelungssinn aufweist.
• Da die beiden Magnetspulen jeweils einen wesentlichen Teil der verfügbaren Innenbreite des Isolierstoffgehäuses einnehmen, sind sie nicht nebeneinander liegend, sondern in einer von der ersten zur zweiten Schmalseite verlaufenden ersten Richtung, welche einer Normalenrichtung der ersten bzw. zweiten Schmalseite entspricht, hintereinander - jeweils in der Nähe einer der beiden Schmalseiten - angeordnet. Die beiden Magnetspulen sind jeweils Teil eines elektromagnetischen Auslösesystems, welches dazu dient, bei Auftreten eines Kurzschlusses ein Auslösen des Schutzschaltgerätes zu bewirken. Hierzu weist jedes der beiden Auslösesysteme einen relativ zur jeweiligen Magnetspule beweglich gelagerten Stößel auf, welcher bei Auftreten eines Kurzschlussstromes direkt und/oder indirekt auf den jeweiligen Schaltkontakt einwirkt, um diesen zu Öffnen und damit den betreffenden Stromkreis zu unterbrechen. Da die beiden Schaltkontakte zwischen den beiden Magnetspulen angeordnet sind, bewegen sich die beiden Stößel gegenläufig zur in Richtung der beiden mittig angeordneten Schaltkontakte.
• Bei Öffnen der Schaltkontakte entsteht ein Lichtbogen, welcher zunächst zwischen den beiden Kontaktelementen eines jeden Schaltkontakts steht. Im weiteren Verlauf der Kontaktöffnung wird der jeweilige Lichtbogen in Richtung einer ihm zugeordneten Löschkammer geleitet, wo er gekühlt und schließlich gelöscht wird. Aufgrund der baulichen Nähe der beiden Magnetspulen zu den Schaltkontakten sowie den beiden Löschkammern kommt es im Falle einer Kurzschluss-Auslösung aufgrund des hohen Kurzschlussstroms zu gegenseitigen magnetischen Beeinflussungen, was sich in der thermischen Belastung der beteiligten Komponenten sowie den Energie-Durchlasswerten widerspiegelt: bei einer positiven Beeinflussung können die thermische Belastung sowie die Durchlasswerte niedrig gehalten werden.
• Die bei einer Kurzschluss-Auslösung auftretenden elektromagnetischen Felder wirken sich auch auf die elektrisch leitenden Lichtbögen aus: dabei ist es das Ziel, beide Lichtbögen möglichst schnell und - falls möglich - gleichzeitig in die jeweilige Löschkammer zu treiben und dort zum Erlöschen zu bringen. Aufgrund der unterschiedlichen, gegenläufigen Wicklungsrichtung der beiden Magnetspulen - die eine ist im Uhrzeigersinn, die andere im Gegenuhrzeigersinn gewickelt - kann ein deutlich günstigeres Magnetfeld, erreicht werden, d.h. die resultierende Kraft des gesamten, durch die beiden Magnetspulen hervorgerufenen Magnetfeldes auf den jeweiligen Lichtbogen wirkt bei unterschiedlich (rechts- und linkssinnig) gewickelten Magnetspulen deutlich stärker in Richtung der dem jeweiligen Lichtbogen zugeordneten Löschkammer. Auf diese Weise ist eine positive Wirkung auf das Lauf- und Löschverhalten erzielbar; die thermische Belastung der beteiligten Baugruppen und Komponenten sowie der Energie-Durchlasswert können hierdurch deutlich reduziert werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes sind in dem Isolierstoffgehäuse ferner eine erste Lichtbogenlöschkammer zum Löschen eines beim Öffnen des ersten Schaltkontakts auftretenden ersten Lichtbogens, sowie eine zweite Lichtbogenlöschkammer zum Löschen eines beim Öffnen des ersten Schaltkontakts auftretenden zweiten Lichtbogens aufgenommen und gehaltert.
• Die beiden Lichtbogen-Löschkammern weisen jeweils eine Mehrzahl an Löschblechen auf, welche in einer Stapelrichtung voneinander beabstandet gehalten sind. Wird ein Lichtbogen in die Löschkammer getrieben, so wird er durch die Löschbleche in mehrere Teil-Lichtbögen aufgeteilt. Dies bewirkt einerseits eine höhere Bogenspannung, andererseits eine Kühlung des Lichtbogens durch die metallischen Löschbleche. Beide Effekte führen zu einem schnelleren Erlöschen des Lichtbogens; der Energieeintrag und damit die thermische Belastung der umliegenden Baugruppen und Komponenten kann dadurch deutlich reduziert werden.
• In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist das Isolierstoffgehäuse in einer Draufsicht auf die Befestigungsseite in zwei jeweils an eine der Breitseiten grenzende Strompfadbereiche unterteilt, wobei der erste Strompfadbereich einen ersten Strompfad aufweist, in dem der erste Schaltkontakt sowie die erste Magnetspule angeordnet sind, und wobei der zweite Strompfadbereich einen zweiten Strompfad aufweist, in dem der zweite Schaltkontakt sowie die zweite Magnetspule angeordnet sind.
• Jedem der beiden Strompfade, in dem jeweils einer der beiden Schaltkontakte angeordnet ist, ist eine der beiden Magnetspulen zugeordnet, um im Falle eines im jeweiligen Strompfad auftretenden Kurzschlusses den betreffenden Strompfad durch Öffnen des diesem zugeordneten Schaltkontakts zu unterbrechen. Auf diese Weise können in einem Kompakt-Schutzschaltgerät mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit zwei unabhängige Strompfade abgesichert werden.
• In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes sind der erste Strompfad mit einem ersten Phasenleiter und der zweite Strompfad mit einem zweiten Phasenleiter kontaktierbar.
• Wird jeder der beiden Strompfade mit einem Phasenleiter elektrisch leitend verbunden, so können zwei unabhängigen Phasenleitungen mit Hilfe des Kompakt-Schutzschaltgerätes geschützt werden. Anstelle der Verwendung zweier Leitungsschutzschalter mit einer Breite von je einer Teilungseinheit ist dieser Schutz nun durch ein zweipoliges Schutzschaltgerät mit der Breite von nur einer Teilungseinheit realisierbar. Dies ist insbesondere bei beengten Platzverhältnissen, beispielsweise in einem Elektro-Installationsverteiler, von entscheidendem Vorteil.
• Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des elektromechanischen Kompakt-Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
• 1 und 2 schematische Darstellungen eines Kompakt-Schutzschaltgerätes in verschiedenen Ansichten;
• 3 und 4 schematische Darstellungen eines magnetischen Kurzschlussauslösesystems mit zwei gleichsinnig gewickelten Magnetspulen;
• 5 und 6 schematische Darstellungen eines magnetischen Kurzschlussauslösesystems mit zwei gegensinnig gewickelten Magnetspulen;
• 7 eine schematische Darstellung der unterschiedlichen Kraftvektoren bei gleichsinniger und gegensinniger Spulenwicklung.
• In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
• In den 1 und 2 ist das erfindungsgemäße Kompakt-Schutzschaltgerät 1 in Grund- und Aufriss schematisch dargestellt. Das Schutzschaltgerät 1 weist ein Isolierstoffgehäuse 2 auf, welches seinerseits eine Frontseite 3, eine der Frontseite 3 gegenüberüberliegende Befestigungsseite 4, sowie die Frontseite 3 und die Befestigungsseite 4 verbindende erste und zweite Schmalseiten 5-1 und 5-2 sowie erste und zweite Breitseiten 6-1 und 6-2 aufweist. Mit Hilfe eines im Bereich der Befestigungsseite 4 am Isolierstoffgehäuse 2 in einer ersten Richtung R₁ beweglich gelagerten Schiebers 7 ist das Schutzschaltgerät 1 an einer Trag- oder Hutschiene (nicht dargestellt) befestigbar. Im Bereich der Frontseite 3 ist ein Betätigungselement 9 angeordnet, mit dessen Hilfe das Schutzschaltgerät 1 manuell betätigt werden kann.
• Das Isolierstoffgehäuse 2 ist in Schmalbauweise ausgeführt und weist in einer zur ersten Richtung R₁ orthogonal orientierten zweiten Richtung R₂ eine Breite B von nur einer Teilungseinheit (1 TE) auf, was ca. 18mm entspricht. In der Mitte des Isolierstoffgehäuses 2 verläuft eine imaginäre Trennlinie 8 (strichliert dargestellt), welche das Isolierstoffgehäuse 2 in zwei annähernd gleich große Teilbereiche - den ersten Strompfadbereich 10 sowie den zweiten Strompfadbereich 20 - unterteilt. In der Darstellung der 1 ist die Trennlinie 8 exakt mittig und parallel zu den Breitseiten 6-1 und 6-2 orientiert dargestellt. Dies ist jedoch lediglich der schematischen Darstellung der 1 geschuldet und nicht zwingend erforderlich. Vielmehr ist es selbstverständlich möglich, dass einzelne Abschnitte der beiden Strompfadbereiche 10, 20 einen höheren oder geringeren Platzbedarf in Breitenrichtung aufweisen, weswegen die Trennlinie 8 in diesem Abschnitt nicht mittig und/oder nicht parallel zu den Breitseiten 6-1 und 6-2 verläuft. Abschnittsweise kann die Trennlinie auch als Trennwand zwischen dem ersten Strompfadbereich 10 und dem zweiten Strompfadbereich 20 ausgebildet sein, beispielsweise um die beiden Bereiche elektrisch voneinander zu isolieren.
• Sowohl der erste Strompfadbereich 10 als auch der zweite Strompfadbereich 20 ist zum Anschluss jeweils eines externen elektrischen Phasenleiters P1 bzw. P2 vorgesehen. Hierzu weisen beide Strompfadbereiche 10, 20 jeweils zwei Anschlussklemmen 30 auf, von denen jeweils eine im Bereich der ersten Schmalseite 5-1 und die andere im Bereich der zweiten Schmalseite 5-2 des Isolierstoffgehäuses 2 angeordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung werden die externen Phasenleiter P1 und P2 durch in den Schmalseiten 5-1 und 5-2 ausgebildete Öffnungen hindurchgeführt und mit den dahinter liegenden Anschlussklemmen 30 elektrisch leitend verbunden.
• Im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2 sind die beiden Anschlussklemmen 30 des ersten Strompfadbereichs 10 über einen ersten Strompfad 11, der von der ersten Schmalseite 5-1 zur gegenüberliegenden zweiten Schmalseite 5-2 verläuft, elektrisch leitend miteinander verbunden. Zur Unterbrechung des ersten Strompfads 11 ist im ersten Strompfadbereich 10 ein erster Schaltkontakt 12 angeordnet, welcher im Falle eines elektrischen Kurzschlusses mittels eines ersten magnetischen Auslösers 13 geöffnet werden kann. Der erste magnetische Auslöser 13 weist hierzu eine erste Magnetspule 13-1 auf mit deren Hilfe ein erster Stößel 13-2 betätigbar ist. Bei Auftreten eines durch die erste Magnetspule 13-1 fließenden Kurzschlussstroms wird der erste Stößel 13-2 von der Magnetspule 13-1 in Richtung des ersten Schaltkontakts 12 bewegt, wodurch dieser geöffnet wird.
• Analog zum ersten Strompfadbereich 10 sind die beiden Anschlussklemmen 30 des zweiten Strompfadbereichs 20 im Inneren des Isolierstoffgehäuses 2 über einen zweiten Strompfad 21, welcher von der ersten Schmalseite 5-1 zur gegenüberliegenden zweiten Schmalseite 5-2 verläuft, elektrisch leitend miteinander verbunden. Zur Unterbrechung des zweiten Strompfads 21 ist im zweiten Strompfadbereich 20 ein zweiter Schaltkontakt 22 angeordnet, welcher im Falle eines elektrischen Kurzschlusses mittels eines zweiten magnetischen Auslösers 23 geöffnet werden kann. Der zweite magnetische Auslöser 23 weist hierzu eine zweite Magnetspule 23-1 auf mit deren Hilfe ein zweiter Stößel 23-2 betätigbar ist. Bei Auftreten eines durch die zweite Magnetspule 23-1 fließenden Kurzschlussstroms wird der zweite Stößel 23-2 von der zweiten Magnetspule 23-1 in Richtung des zweiten Schaltkontakts 22 bewegt, wodurch dieser geöffnet wird.
• Hinsichtlich des strukturellen Aufbaus des Kompakt-Schutzschaltgerätes 1 sind die erste Magnetspule 13-1 und die zweite Magnetspule 23-1 in Breitenrichtung nicht nebeneinander liegend angeordnet. Aus Platzgründen ist die erste Magnetspule 13-1 daher im Bereich der ersten Schmalseite 5-1 in dem Isolierstoffgehäuse 2 aufgenommen und gehaltert, wohingegen die zweite Magnetspule 23-1 im Bereich der zweiten Schmalseite 5-2 in dem Isolierstoffgehäuse 2 aufgenommen und gehaltert ist. Die beiden Schaltkontakte 12 und 22 sind dabei im Wesentlichen mittig zwischen der ersten Magnetspule 13-1 und der zweiten Magnetspule 23-1 in dem Isolierstoffgehäuse 2 angeordnet, d.h. aufgenommen und gehaltert.
• Neben einer Kurzschluss-bedingten Öffnung der Schaltkontakte 12 und 22 durch den ihnen jeweils zugeordneten magnetischen Auslöser 13 bzw. 23 können die beiden Schaltkontakte 12 und 22 auch manuell durch Betätigen des an der Frontseite 3 angeordneten Betätigungselements 9 mittels einer (nicht dargestellten) Schaltmechanik, welche eine mechanische Verbindung zu den Schaltkontakten herstellt, betätigt werden.
• Unterhalb des ersten bzw. zweiten magnetischen Auslösers 13 bzw. 23, d.h. in Richtung der Befestigungsseite 4, ist jeweils eine, dem jeweiligen Auslöser 13 bzw. 23 zugeordnete, erste bzw. zweite Lichtbogenlöschkammer 14 bzw. 24 in dem Isolierstoffgehäuse 2 aufgenommen und gehaltert. Diese Lichtbogenlöschkammern 14 bzw. 24 dienen dazu, einen bei Öffnen des jeweils zugeordneten Schaltkontakts 12 bzw. 22 auftretenden Lichtbogen in mehrere Teillichtbögen aufzuteilen, zu kühlen und somit zum Erlöschen zu bringen. Üblicherweise weisen Schutzschaltgeräte auch zumindest einen thermischen Auslöser zur Auslösung des Schutzschaltgerätes im Falle einer thermischen Überlast auf. Thermische Auslöser wirken ebenfalls direkt und/oder indirekt auf den jeweils zugeordneten Schaltkontakt ein, um den diesem zugeordneten Strompfad im Falle einer thermischen Überlast zu unterbrechen. Da dies jedoch nicht erfindungswesentlich ist, wurde auf die Darstellung thermischer Auslöser aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
• In den 3 und 4 ist ein magnetisches Kurzschlussauslösesystem für ein Kompakt-Schutzschaltgerät mit zwei gleichsinnig gewickelten Magnetspulen 13-1 und 23-1 schematisch dargestellt. 3 zeigt dabei eine Seitenansicht des Kurzschlussauslösesystems, während in 4 eine Unteransicht der ersten, rechtes dargestellten Lichtbogenlöschkammer 14 dargestellt ist.
• Bei Auftreten eines Kurzschlusses in einem oder beiden der ersten und zweiten Strompfade 11 und/oder 21 wird eine der beiden oder beide Magnetspulen 13-1 und/oder 23-1 von dem hohen Kurzschlussstrom durchflossen, wodurch der jeweilige Stößel 13-2 und/oder 23-2 betätigt und der zugeordnete Schaltkontakt 12 und/oder 22 geöffnet wird. Jeder der beiden Schaltkontakte 12, 22 weist einen Festkontakt sowie einen relativ dazu beweglichen Bewegkontakt auf. In 3 ist dies exemplarisch am zweiten Schaltkontakt 22, welcher leicht geöffnet dargestellt ist, zu erkennen: der zweite Schaltkontakt 22 weist einen Festkontakt 22-1, welcher über die zweite Magnetspule 23-1 mit einer der links dargestellten Anschlussklemmen 30 (Eingangsklemme des zweiten Strompfads) elektrisch leitend verbunden ist, sowie einen relativ dazu bewegbaren Bewegkontakt 22-2, welcher mit einer der rechts dargestellten Anschlussklemmen 30 (Ausgangsklemme des zweiten Strompfads) elektrisch leitend verbunden ist, auf.
• Beim Öffnen eines bestromten Schaltkontakts tritt aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Festkontakt- und der Bewegkontaktseite ein Lichtbogen auf, welcher im weiteren Verlauf in die dem jeweiligen Schaltkontakt 12 bzw. 22 zugeordneten Lichtbogenlöschkammer 14 bzw. 24 gedrängt und dort zum Erlöschen gebracht wird. Um den Lichtbogen schneller in Richtung der zugeordneten Löschkammer zu drängen werden unter anderem (elektro-)magnetische Felder eingesetzt, welche gemäß der Lorentz-Regel auf einen stromdurchflossenen Leiter eine Kraft (Lorentzkraft F) ausüben, deren Richtung von der Richtung des Magnetfeldes sowie von der Stromrichtung im stromdurchflossenen Leiter abhängt.
• Für das in 3 dargestellte magnetische Kurzschlussauslösesystem ist in 4 ist ein derartiger, auf einen vor der ersten Lichtbogenlöschkammer 14 stehenden Lichtbogen wirkender, durch das Magnetfeld des Kurzschlussauslösesystems hervorgerufener Kraftvektor F₁ schematisch dargestellt. Hierbei ist auffällig, dass der auf den Lichtbogen wirkende Kraftvektor F₁ nicht nur eine Kraftkomponente F_1R1 in der ersten Richtung R₁ , sondern auch eine weitere Kraftkomponente F_1R2 in der zweiten Richtung R₂ aufweist.
• Die beengten Platzverhältnisse in dem kompakten Schutzschaltgerät 1 mit einer Breite B von nur einer Teilungseinheit TE führen jedoch dazu, dass sich bei einer Kurzschlussabschaltung, bei der elektrische Ströme bis zu 10.000 Ampere fließen können, die durch die Magnetspulen 13-1 und 23-1 sowie die übrigen stromführenden Bauteile erzeugten Magnetfelder gegenseitig beeinflussen, was sich aufgrund der Lorentz'schen Regel auch auf die auf den oder die Lichtbögen wirkenden Kräfte auswirkt. Abhängig von der geometrischen Ausgestaltung der beteiligten Einzelteile und Komponenten, der Anordnung der Funktionsbaugruppen in den Kompaktgeräten sowie der aktuellen Position des entstandenen Lichtbogens bzw. der Lichtbögen während des Abschaltvorgangs kann es dabei zu sehr unterschiedlichen - auch negativen - Einflüssen auf das Laufverhalten des Lichtbogens bzw. der Lichtbögen kommen.
• In den 5 und 6 ist ein ähnliches magnetisches Kurzschlussauslösesystem für ein Kompakt-Schutzschaltgerät 1 schematisch dargestellt. 5 zeigt dabei wiederum eine Seitenansicht des Kurzschlussauslösesystems mit zwei Magnetspulen 13-1 und 23-1, während in 6 die hierzu korrespondierende Unteransicht der ersten, rechtes dargestellten Lichtbogenlöschkammer 14 dargestellt ist.
• Im Unterschied zu den Darstellungen der 3 und 4 weist das in den 5 und 6 dargestellte Kurzschlussauslösesystem jedoch zwei gegensinnig gewickelte Magnetspulen 13-1 und 23-1 auf: während die links dargestellte, zweite Magnetspule 23-1 weiterhin rechtssinnig gewickelt ist, weist die rechts dargestellte, erste Magnetspule 13-1 nun eine linksdrehenden Wickelsinn auf. Die Auswirkung dieser konstruktiven Änderung zeigt sich in 6: dort ist wiederum ein auf einen vor der ersten Lichtbogenlöschkammer 14 stehenden Lichtbogen wirkender, durch das Magnetfeld des Kurzschlussauslösesystems hervorgerufener Kraftvektor F₂ dargestellt. Dieser weist ebenfalls eine Kraftkomponente F_2R1 in der ersten Richtung R₁ sowie auch eine weitere Kraftkomponente F_2R2 in der zweiten Richtung R₂ auf.
• Die Auswirkung dieser konstruktiven Änderung, zwei gegensinnig gewickelte Magnetspulen anstelle zweier gleichsinnig gewickelter Magnetspulen zu verwenden, zeigt sich im Vergleich der 4 und 6. Um diesen Effekt besser zu veranschaulichen sind in 7 die jeweiligen Kraftvektoren F₁ bei gleichsinniger und F₂ gegensinniger Spulenwicklung zusammen mit den jeweiligen Kraftvektorkomponenten F_1R1 und F_1R2 sowie F_2R1 und F_2R2 schematisch dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass bei gegensinnig gewickelten Magnetspulen die Kraftvektorkomponente F_2R2 deutlich kleiner ist als die sich gemäß 4 ergebende Kraftvektorkomponente F_1R2 bei Verwendung gleichsinnig gewickelter Magnetspulen. Auch ist die in Richtung R₁ wirkende Kraftvektorkomponente F_2R1 bei gegensinnig gewickelten Magnetspulen größer als die entsprechende Kraftvektorkomponente F_1R1 bei Verwendung gleichsinnig gewickelter Magnetspulen.
• Das Ansprech- und Auslöseverhalten den einzeln betrachteten magnetischen Auslöser 13 und 23 mit rechts- bzw. linksgewickelter Magnetspule 13-1 bzw. 23-1 ist identisch, allerdings zeigt sich durch das resultierende Gesamt-Magnetfeld des kompakten Schutzschaltgerätes 1 bezogen auf das Lauf- und Löschverhalten der beiden Lichtbögen ein wesentlich günstigeres Verhalten: die resultierende Kraft des gesamten Magnetfeldes des Kompakt-Schutzschaltgerätes 1 auf den Lichtbogen wirkt bei unterschiedlich, d.h. gegensinnig gewickelten Magnetspulen 13-1 und 23-1 deutlich stärker in die gewünschte Richtung R₁ , als dies bei gleichsinnig gewickelten Magnetspulen der Fall wäre. Somit kann auf diese Weise ein wesentlich stabileres Verhalten des in die Lichtbogenlöschkammer 14 einlaufenden Lichtbogens erreicht werden: ein unruhiger Lichtbogenlauf mit Rück- und Wiederzündungen des Lichtbogens bei entsprechend hohem I²t-Durchlassenergiewert wird dadurch wirksam vermieden.
• In der Darstellung der 4 ist die zweite, links dargestellte Magnetspule 23-1 rechtssinnig, d.h. im Uhrzeigersinn, gewickelt, während die erste, rechts dargestellte Magnetspule 13-1 linkssinnig, d.h. im Gegenuhrzeigersinn, gewickelt ist. Es ist jedoch selbstverständlich ebenso möglich und vom Anspruch 1 umfasst, die in 4 links dargestellte Magnetspule 13-1 linkssinnig, und die rechts dargestellte Magnetspule 23-1 rechtssinnig zu wickeln. Auch in diesem Fall sind die beiden Magnetspulen 13-1 und 23-1 gegensinnig gewickelt, der positive Effekt des sich aus dieser Anordnung ergebenden Gesamtmagnetfeldes sowie des daraus resultierenden, den Lichtbogen treibenden Kraftvektor bleibt erhalten.
• Bezugszeichenliste

1

Schutzschaltgerät

2

Isolierstoffgehäuse

3

Frontseite

4

Befestigungsseite

5-1

erste Schmalseite

5-2

zweite Schmalseite

6-1

erste Breitseite

6-2

zweite Breitseite

7

Schieber

8

Trennlinie

9

Betätigungselement

10

erster Strompfadbereich

11

erster Strompfad

12

erster Schaltkontakt

13

erster magnetischer Auslöser

13-1

Magnetspule

13-2

Stößel

14

erste Lichtbogenlöschkammer

20

zweiter Strompfadbereich

21

zweiter Strompfad

22

zweiter Schaltkontakt

22-1

Festkontakt

22-2

Bewegkontakt

23

zweiter magnetischer Auslöser

23-1

Magnetspule

23-2

Stößel

24

zweite Lichtbogenlöschkammer

30

Anschlussklemme

B

Breite

F1

Kraftvektor

F2

Kraftvektor

F1R1

Kraftkomponente des Vektors F₁ in Richtung R₁

F1R2

Kraftkomponente des Vektors F₁ in Richtung R₂

F2R1

Kraftkomponente des Vektors F₂ in Richtung R₁

F2R2

Kraftkomponente des Vektors F₂ in Richtung R₂

P1

erster Phasenleiter

P2

zweiter Phasenleiter

R1

erste Richtung

R2

zweite Richtung

TE

Teilungseinheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• 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.
• Zitierte Patentliteratur
• EP 1191562 B1 [0005]
• EP 1473750 A1 [0005]
• DE 102004034859 A1 [0005]

Claims (4)

1. Elektromechanisches Kompakt-Schutzschaltgerät (1), - mit einem Isolierstoffgehäuse (2) mit einer Breite (B) von nur einer Teilungseinheit (TE), aufweisend eine Frontseite (3), eine der Frontseite (3) gegenüberliegende Befestigungsseite (4), sowie die Front- und die Befestigungsseite (3, 4) verbindende erste und zweite Schmal- und Breitseiten (5-1, 5-2, 6-1, 6-2), - mit einer ersten Magnetspule (13-1) zur Betätigung eines ersten Schaltkontakts (12) sowie einer zweiten Magnetspule (23-1) zur Betätigung eines zweiten Schaltkontakts (22), - wobei die erste Magnetspule (13-1) im Bereich der ersten Schmalseite (5-1) und die zweite Magnetspule (23-1) im Bereich der zweiten Schmalseite (5-2) angeordnet sind, - wobei die beiden Schaltkontakte (12, 22) zwischen den beiden Magnetspulen (13-1, 23-1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetspulen (13-1, 23-1) gegensinnig gewickelt sind.
2. Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Isolierstoffgehäuse (2) ferner eine erste Lichtbogenlöschkammer (14) zum Löschen eines beim Öffnen des ersten Schaltkontakts (12) auftretenden ersten Lichtbogens, sowie eine zweite Lichtbogenlöschkammer (24) zum Löschen eines beim Öffnen des ersten Schaltkontakts (22) auftretenden zweiten Lichtbogens aufgenommen und gehaltert sind.
3. . Schutzschaltgerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierstoffgehäuse (2) in einer Draufsicht auf die Befestigungsseite (4) in zwei jeweils an eine der Breitseiten (6-1, 6-2) grenzende Strompfadbereiche (10, 20) unterteilt ist, - wobei der erste Strompfadbereich (10) einen ersten Strompfad (11) aufweist, in dem der erste Schaltkontakt (12) sowie die erste Magnetspule (13-1) angeordnet sind, - wobei der zweite Strompfadbereich (20) einen zweiten Strompfad (21) aufweist, in dem der zweite Schaltkontakt (22) sowie die zweite Magnetspule (23-1) angeordnet sind.
4. Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strompfad (11) mit einem ersten Phasenleiter (P1) und der zweite Strompfad (21) mit einem zweiten Phasenleiter (P2) kontaktierbar sind.

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