DE19815153C1 - Stromwandler zur Versorgung eines elektronischen Überstromauslösers mit Hilfsenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromwandler zur Gewinnung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines elektronischen Überstrom­ auslösers eines Niederspannungs-Leistungsschalters, mit einer Spule als Sekundärwicklung und einem die Spule durchsetzenden Kern aus magnetisch leitfähigem Werkstoff, wobei die Primärwicklung des Stromwandlers durch eine zur Hauptstrom­ bahn des Leistungsschalters gehörende Anschlußschiene gebildet ist.

Stromwandler der genannten Art sind in einer Reihe unter­ schiedlicher Ausführungen bekannt, z. B. durch die DE 31 39 495 oder die EP 0 196 992. Nach dem zuerst genannten Dokument ist der Stromwandler mit einem nach dem Prinzip der Rogowski-Spule wirkenden Stromsensor zu einer Baueinheit kombiniert. Der in dem weiteren genannten Dokument be­ schriebene Stromwandler erfaßt den in der Anschlußschiene fließenden Strom als Meßgröße, die in dem elektronischen Überstromauslöser verarbeitet wird. Zugleich wird aus diesem Stromwandler die Hilfsenergie zum Betrieb des elektronischen Überstromauslösers gewonnen.

Stromwandler für den genannten Zweck beanspruchen einen nicht unbeträchtlichen Raum, der somit im gesamten Bauvolumen eines Niederspannungs-Leistungsschalters berücksichtigt werden muß und damit einen Faktor für dessen Größe und Gewicht dar­ stellt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Abmessungen und Gewicht eines Stromwandlers der eingangs genannten Art wesentlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kern ohne Umschließung der Anschlußschiene eine im wesentlichen der Spule entsprechende Länge aufweist.

Der Stromwandler nach der Erfindung unterscheidet sich von bisher üblichen Stromwandlern oder Transformatoren dadurch, daß sein Eisenkreis nicht geschlossen ist. Es erweist sich jedoch, daß auch in dieser Ausführung aus der Spule eine zum Betrieb des Überstromauslösers ausreichende Energie zu gewin­ nen ist. Da zugleich durch den bedeutend verkleinerten Kern Raumbedarf und Gewicht verkleinert werden, wird eine vorteil­ hafte Vereinfachung des Niederspannungs-Leistungsschalters erzielt. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß der Strom­ wandler nicht über die Anschlußschiene des Leistungsschalters geschoben werden muß, sondern lediglich nahe der Anschluß­ schiene anzubringen ist. Dies vereinfacht die Montage des Stromwandlers und einen ggfs. später erforderlichen Austausch.

Elektromagnetische Aggregate mit offenem magnetischem Kreis sind für unterschiedliche Zwecke bereits bekannt.

Beispielsweise ist durch die DE 33 01 224 A1 eine Zündspule für Brennkraftmaschinen mit einem stabförmigen lamellierten Eisenkern bekannt geworden. Konzentrisch zum Eisenkern sind eine Primärwicklung sowie eine Sekundärwicklung angeordnet. Im Unterschied hierzu befindet sich bei dem Stromwandler nach der Erfindung nur die Sekundärwicklung auf einem Eisenkern, während die Primärwicklung durch eine im Abstand zu dem Eisenkern angeordnete Anschlußschiene eines Leistungsschalters gebildet ist.

Im Rahmen der Erfindung kann der Kern des Stromwandlers stabförmig ausgebildet und aus geschichteten Blechen zusammengesetzt sein. Da somit nur parallelkantige Bleche ohne besondere Gestaltungsmerkmale benötigt werden, ist gegenüber bisher üblichen Stromwandlern auch die Herstellung des Kernes vereinfacht. Dabei können die Enden des stabförmigen Kernes als Halteorgane zur Befestigung des Stromwandlers in einem vorgegebenen Abstand zu der An­ schlußschiene ausgebildet sein. Dies kann zweckmäßig so ge­ schehen, daß der stabförmige Kern über einen die Spule auf­ nehmenden Spulenkörper beidseitig überstehende Enden besitzt und daß ein die Anschlußschiene tragender Isolierkörper Taschen zur Aufnahme der überstehenden Enden des Kernes auf­ weist.

Vom Aufbau des elektronischen Überstromauslösers und seiner peripheren Zubehörteile (Auslösemagnet, Kommunikationsgeräte) hängt es ab, wie groß der Bedarf an Hilfsenergie ist. Daher kann bei dem einen Typ eines Niederspannungs-Leistungs­ schalters eine relativ geringe Menge an Hilfsenergie aus­ reichend sein, während ein anderer Leistungsschalter einen größeren Bedarf besitzt. Dies kann im Rahmen der Erfindung dadurch berücksichtigt werden, daß der Stromwandler entweder nur eine Spule mit der beschriebenen Gestaltung besitzt oder daß zwei oder mehr Spulen mit jeweils einem eigenen Kern vorgesehen werden, die in vorgegebenen Abständen nahe der Anschlußschiene angeordnet und zur Bildung eines gemeinsamen elektrischen Ausganges in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Stromwandler nach der Erfindung. Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein zweiter Stromwandler vorgesehen ist, geht aus der Fig. 1 in gestrichelter Darstellung hervor.

Ein Stromwandler in der bei dem Leistungsschalter gemäß der Fig. 1 vorgesehenen Bauart ist gesondert in der Fig. 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung gezeigt.

Die Fig. 3 veranschaulicht eine Anordnung zur Befestigung eines Stromwandlers gemäß der Fig. 2 nahe einer Anschluß­ schiene.

Der in der Fig. 1 vereinfacht gezeigte Niederspannungs- Leistungsschalter 1 weist in bekannter Weise eine Hauptstrom­ bahn 2 auf, zu der eine obere Anschlußschiene 3, eine untere Anschlußschiene 4 sowie ein bewegbarer Schaltkontakt 5 ge­ hören. Die obere Anschlußschiene 3 ist an ihrem inneren Ende als feststehender Schaltkontakt 6 ausgebildet. Oberhalb der Schaltkontakte 5 und 6 befindet sich eine in bekannter Weise mit Löschblechen 7 versehene Lichtbogenlöschkammer 8.

Der bewegbare Schaltkontakt 5, der einen oder mehrere beweg­ bare Kontakthebel aufweisen kann, die mittels biegsamer Leiter 10 mit der unteren Anschlußschiene 4 verbunden sind, ist durch eine Antriebsvorrichtung 11 und ein Schaltschloß 12 zum Schließen und Öffnen entsprechend einen Pfeil 13 zu betätigen. Das Schaltschloß 12 ist durch eine Auslöseeinheit 14 zu entklinken, um den bewegbaren Schaltkontakt aus der in der Fig. 1 darstellten geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung zu überführen, wenn es der Schutz eines im Zuge der Hauptstrombahn des Leistungsschalters 1 liegenden Verbrauchers oder des Leistungsschalters 1 selbst erfordert. Wie dies allgemein bekannt ist, umfaßt die Auslöseeinheit 14 einen elektronischen Überstromauslöser 15 sowie periphere Geräte, von denen ein Auslösemagnet 16 angedeutet ist.

Die zum Betrieb der Auslöseeinheit 14 benötigte Hilfsenergie wird durch einen Stromwandler 17 in Verbindung mit einer Schaltungsanordnung 18 bereitgestellt, die gleichfalls in bekannter Weise als ein Netzteil ausgebildet sein kann, daß aus einer variablen Wechselgröße wenigstens eine zum Betrieb der Auslöseeinheit 14 geeignete geregelte Spannung auf­ bereitet. Der Stromwandler 17 ist nahe der unteren Anschluß­ schiene 4 angeordnet und besitzt einen offenen Eisenkreis, d. h. der Kern des Stromwandlers 17 umschließt nicht die Anschlußschiene 4. Einzelheiten werden nachstehend anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.

Zunächst zeigt die Fig. 2 in einer perspektivischen Dar­ stellung, daß der Stromwandler 17 eine Spule 20 aufweist, zu der ein Spulenkörper 21 und eine Sekundärwicklung 22 gehört, deren Windungen in einem aufgebrochenen Bereich einer Umhüllung 23 angedeutet sind. Der Spulenkörper 21 wird in seiner Längsrichtung von einem Eisenkern 24 durchsetzt, der aus rechteckigen Blechen 25 aus einem für Transformatoren und Stromwandler geeigneten Werkstoff bestehen. Die Länge des Kernes 24 ist so bemessen, daß Enden 26 über den Spulenkörper 21 beidseitig etwas überstehen. Der Querschnitt des Eisen­ kernes 24 ist im Vergleich zum gesamten Querschnitt des Stromwandlers 17 verhältnismäßig klein. Aus der Umhüllung 23 ragen Anschlußleitungen 27 zur Verbindung mit der in der Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung 18 heraus.

In der Fig. 3 ist ein Beispiel für die Montage des Strom­ wandlers 17 in dem Leistungsschalter 1 gezeigt. Wie man erkennt, ist die Breite des Spulenkörpers 21 an die Breite der unteren Anschlußschiene 4 angepaßt. Der Eisenkern 24 ragt mit seinen überstehenden Enden 25 in Taschen 28 hinein, die in Wänden 30 eines die Anschlußschiene 4 tragenden Isolier­ körpers 31 angeordnet sind. Hierdurch wird ein vorgegebener Abstand zwischen dem Stromwandler 17 und der Anschlußschiene 4 hergestellt. Der Eisenkern 24 wird auf diese Weise von dem magnetischen Streufeld der Anschlußschiene 4 durchsetzt, wie dies in der Fig. 3 durch eine strichpunktierte Linie 32 angedeutet ist.

Wie einleitend bereits erwähnt, kann der Energiebedarf der Auslöseeinheit 14 je nach der Art des betreffenden Leistungs­ schalter und der vorgesehenen Funktionen der Auslöseeinheit 14 unterschiedlich groß sein. Falls erwünscht, kann hierzu eine größere Menge an Hilfsenergie durch einen weiteren Stromwandler bereitgestellt werden, wie dies in der Fig. 1 durch einen unterhalb der Anschlußschiene 4 in gestrichelter Darstellung gezeigten Stromwandler 33 angedeutet ist. Ferner können auf den Schmalseiten der Anschlußschiene 4 Strom­ wandler der beschriebenen Bauart zugeordnet werden, sofern ausreichend Platz vorhanden. Der weitere Stromwandler 33 kann zu dem ersten Stromwandler 17 je nach den gewünschten Eigen­ schaften der Hilfsenergieversorgung elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sein. Eine entsprechende Klemmleiste oder Umschalteinrichtung 34 ist in der Fig. 1 in Verbindung mit der Schaltungsanordnung 18 angedeutet.

Durch das Fehlen eines geschlossenen Eisenkreises des Strom­ wandlers 17 bzw. des weiteren Stromwandlers 33 ist die Montage dieser Stromwandler gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich erleichtert. Die betreffenden Stromwandler können ohne Demontage der Anschlußschiene und ohne Entfernung rück­ seitiger Stützanordnungen dieser Stromschiene ein- und ausge­ baut werden. Werden die Taschen 28 in den Wänden 30 des Isolierkörpers 31 als Nuten ausgebildet, die an der Rückseite des Leistungsschalters 1 offen sind, so lassen sich die Stromwandler 17 und ggfs. 33 durch in die Nuten einzusetzende Füllstücke oder einen Klemmbügel befestigen.

Claims (5)

1. Stromwandler (17; 33) zur Gewinnung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines elektronischen Überstromauslösers (15) eines Niederspannungs-Leistungsschalters (1), mit einer Spule (21) als Sekundärwicklung und einem die Spule (20) durchsetzenden Kern (24) aus magnetisch leitfähigem Werkstoff, wobei die Primärwicklung des Stromwandlers (17; 33) durch eine zur Hauptstrombahn (2) des Leistungsschalters (1) gehörende Anschlußschiene (4) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (24) ohne Umschließung der Anschlußschiene (4) eine im wesentlichen der Spule (21) entsprechende Länge aufweist.

2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (24) stabförmig ausgebildet und aus geschichteten Blechen (25) zusammengesetzt ist.

3. Stromwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (26) des stabförmigen Kernes (24) als Halteorgane zur Befestigung des Stromwandlers (17; 33) in einem vorgegebenen Abstand zu der Anschlußschiene (4) ausgebildet sind.

4. Stromwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Kern (24) über einen die Spule (20) aufnehmenden Spulenkörper (21) beidseitig überstehende Enden (26) besitzt und daß ein die Anschlußschiene (4) tragender Isolierkörper (31) Taschen (28) zur Aufnahme der überstehenden Enden (26) des Kernes (24) aufweist.

5. Anordnung von wenigstens zwei Stromwandlern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler (17; 33) mit jeweils einem eigenen Kern (24) in vorgegebenen Abständen nahe der Anschlußschiene (4) angeordnet und zur Bildung eines gemeinsamen elektrischen Ausganges durch eine Umschalteinrichtung (34) elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.