DE19830017B4

DE19830017B4 - Mehrpoliger strombegrenzender Leistungsschalter

Info

Publication number: DE19830017B4
Application number: DE1998130017
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl.-Ing. Hochgraef; Ulrich Baumgärtl; Wolfgang Dipl.-Ing. Röhl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: DE19830017A1

Abstract

Mehrpoliger strombegrenzender Leistungsschalter (1) mit stromabhängiger Einzelpolentklinkung eines mit einem Kraftspeicher ausgerüsteten, zusätzlich durch einen den über einen Stromwandler (5) gemessenen Strom eines angeschlossenen Verbrauchers auswertenden Überstromauslöser (4) elektromagnetisch zu betätigenden Schaltmechanismus für seine Schaltkontakte (2), dadurch gekennzeichnet daß parallel zu jedem Schaltkontakt (2) des Leistungsschalters (1) ein mit dem Überstromauslöser (4) verbundener, bei Öffnen eines Schaltkontakts (2) eine Auslösung durch den Überstromauslöser (4) bewirkender Spannungswandler (6) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen strombegrenzenden Leistungsschalter mit stromabhängiger Einzelpolentklinkung eines mit einem Kraftspeicher ausgerüsteten, zusätzlich durch einen den über einen Stromwandler gemessenen Strom eines angeschlossenen Verbrauchers auswertenden Überstromauslöser elektromagnetisch zu betätigenden Schaltmechanismus für seine Schaltkontakte.
In Schaltern dieses Typs erfolgt eine sofortige Kontakttrennung bei Auftreten hoher Überströme durch die Kräfte, die durch den Strom selbst verursacht werden. Die Stromführung zu einem Kontakt erfolgt dabei z. B. so, daß der Strom eine u-förmige Kontaktzuführung mit zwei eng beieinanderliegenden Schenkeln durchläuft. Die Kräfte, die in den beiden Schenkeln der Kontaktführung durch den Strom verursacht werden, wirken gegeneinander und werden bei hohen Strömen so groß, daß der den Kontakt tragende Schenkel weggebogen wird und dabei der Gegenkontakt, der mit einer Öffnungsmechanik, z. B. einer mittels Kniehebel gespannten Feder, zusammenwirkt, bewegt wird und damit die Öffnungsmechanik auslöst.
Neben diesem Auslösemechanismus, der eine schnelle Kontakttrennung bei Kurzschlüssen garantieren soll, ist selbstverständlich ein elektromagnetischer Auslösemechanismus vorhanden, der auf die Öffnungsmechanik wirkt und von einem Überstromauslöser gesteuert wird. Der Überstromauslöser ist dazu mit einem Stromwandler verbunden, der den Strom eines angeschlossenen Verbrauchers in jedem Strompfad mißt.

Ein solcher Schalter ist beispielsweise aus der EP-A 0 168 888 bekannt.

Bei mehrpoligen Schaltern dieser Art erfolgt die Entklinkung über eine gemeinsame Entklinkungswelle, so daß bei Entklinkung durch einen Pol auch die anderen Pole entklinkt werden und die Pole gemeinsam ausschalten.

Während bei einer elektromagnetischen Auslösung die Entklinkung aller Pole gleichzeitig durch Einwirkung auf alle Entklinkungen geschieht, erfolgt bei einer wie oben geschilderten mechanischen Auslösung durch einen Schalterpol die Entklinkung nur an einer Stelle, wobei aber die Hemmung aller Entklinkungsmechanismen gemeinsam zu überwinden ist. Dies setzt eine gut funktionierende, fein abgestimmte Mechanik voraus, die dennoch immer wegen ihrer mechanischen Trägheit zu einer unerwünscht langen Schaltverzögerung führt und darüber hinaus stets mit der Gefahr von Störungen oder Fehlauslösungen verbunden ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem bei einer Entklinkung durch einen Pol eine sichere und unverzögerte Ausschaltung aller Pole erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Leistungsschalter dadurch gelöst, daß parallel zu jedem Schaltkontakt des Leistungssschalters ein mit dem Überstromauslöser verbundener, bei Öffnen eines Schaltkontakts eine Auslösung durch den Überstromauslöser bewirkender Spannungswandler angeordnet ist.

Damit wird eine aufwendige Mechanik für die Einzelpolentklinkung vermieden und die Ausschaltung beschleunigt. Die mechanische Kopplung zwischen den Polen, die ohnehin nur für die Einzelpolentklinkung nötig war, kann völlig entfallen. Die Entklinkung der übrigen Pole bei beginnender Kontakttrennung eines einzelnen Kontaktpaares erfolgt nunmehr rein elektrisch über die Messung der Spannung an diesem Kontaktpaar. Verwertet wird durch den Überstromauslöser entweder nur die gemessene Kontaktspannung oder es wird aus gemessener Kontaktspannung und Verbraucherstrom der Kontaktwiderstand eines Schaltkontaktes berechnet und bei Überschreiten eines Schwellwertes die Auslösung eingeleitet.

Die modernen Überstromauslöser arbeiten ohnehin mit einem Mikroprozessor, so daß die schnelle Signalverarbeitung der gemessenen Werte kein Problem darstellt.

Zweckmäßig ist jeder Spannungswandler jeweils mit einem durch den Leistungsschalter betätigten Hilfskontakt in Reihe geschaltet, um bei einer Ausschaltung eine galvanische Trennung zwischen Netz- und Verbraucherseite des Leistungsschalters zu vollziehen. Die Hilfskontakte schalten zweckmäßig etwas verzögert gegenüber den Hauptkontakten.

Die Spannungswandler können beispielsweise durch induktive Wandler oder durch Spannungsteiler realisiert werden.

Die Spannungswandler benötigen wenig zusätzlichen Bauraum und können gegebenenfalls im Leistungsschalter selbst mit untergebracht werden. Sie können auch als separate Baueinheiten ausgebildet sein, die neben dem Leistungsschalter auf die üblichen Befestigungsschienen aufgerastet und mit dem Leistungsschalter elektrisch verdrahtet sind.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes näher erläutert werden.

Gezeigt ist ein dreipoliger Leistungsschalter 1, dessen Schaltkontakte 2 über einen Auslösemagneten 3 durch einen elektronischen Überstromauslöser 4 elektromagnetisch betätigt werden können. Der Überstromauslöser 4 ist mit drei Strom wandlern 5 verbunden und wertet den Strom zu einem hier nicht gezeigten Verbraucher aus. Zusätzlich sind nun zu den Schaltkontakten 2 drei Spannungswandler 6 parallel geschaltet, die elektrisch mit dem Überstromauslöser 4 verbunden sind. Die Anschaltung der Spannungswandler 6 erfolgt über Hilfskontakte 7 des Leistungsschalters 1.

Stellt die Signalverarbeitung im Überstromauslöser 4 ein Ansteigen der Spannung eines Spannungswandlers 6 oder das Ansteigen eines Kontaktwiderstands eines Schaltkontaktes 2 fest, wofür neben der Spannung auch der durch die Stromwandler 5 in der jeweiligen Phase gemessene Strom herangezogen wird, so löst sie ein Signal zum Ausschalten des Leistungsschalters 1 aus. Damit werden alle drei Schaltkontakte 2 geöffnet. Mit kurzer Verzögerung werden die Hilfskontakte 7 geöffnet und trennen die Spannungswandler 6 galvanisch von der Netzseite ab.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Modifikation der Mittel und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Mehrpoliger strombegrenzender Leistungsschalter (1) mit stromabhängiger Einzelpolentklinkung eines mit einem Kraftspeicher ausgerüsteten, zusätzlich durch einen den über einen Stromwandler (5) gemessenen Strom eines angeschlossenen Verbrauchers auswertenden Überstromauslöser (4) elektromagnetisch zu betätigenden Schaltmechanismus für seine Schaltkontakte (2), dadurch gekennzeichnet daß parallel zu jedem Schaltkontakt (2) des Leistungsschalters (1) ein mit dem Überstromauslöser (4) verbundener, bei Öffnen eines Schaltkontakts (2) eine Auslösung durch den Überstromauslöser (4) bewirkender Spannungswandler (6) angeordnet ist.
Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandler (6) jeweils mit einem durch den Leistungsschalter (1) betätigten Hilfskontakt (7) in Reihe geschaltet sind.
Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriterium für die Signalverarbeitung im Überstromauslöser (4) bezüglich der Auslösung die durch den jeweiligen Spannungswandler (6) gemessene Spannung über einem Schaltkontakt (2) ist.
Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriterium für die Signalverarbeitung im Überstromauslöser (4) bezüglich der Auslösung der aus der vom dem jeweiligen Spannungswandler (6) gemessenen Spannung über einem Schaltkontakt (2) und dem von dem Stromwandler (5) in dem zugehörigen Strompfad gemessene Verbraucherstrom berechnete Übergangswiderstand des jeweiligen Schaltkontakts (2) ist.
Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandler (6) induktive Spannungswandler sind.
Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandler (6) aus ohmschen Widerständen aufgebaute Spannungsteiler sind.