DE2115034A1

DE2115034A1 - Elektrischer Schutzschalter zum Fehlerstrom-, Überstrom- und Kurzschluß-Schutz

Info

Publication number: DE2115034A1
Application number: DE19712115034
Authority: DE
Inventors: Rolf 6906 Leimen; Veiten Walter 6830 Schwetzingen; Knirsch Günther 7518Bretten Goehle
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1971-03-29
Publication date: 1972-10-05
Also published as: PL83340B1; BR7201778D0; DK137416B; RO60757A7; IT952394B; BG24963A3; AT314021B; US3789334A; GB1390987A; FR2132129B1; DK137416C; BE781285A; AR193518A1; DE2115034B2; FR2132129A1; CH535504A; CS180579B2; HU163086B

Description

MANNHEIM . BROWN BOVERI

Mappe Nr. : ⁵³⁶Z⁷"¹ --- Mannheim, den 23.3.1971

PAT - Eb./d.

"Elektrischer Schutzschalter zum Fehlerstrom-, Oberstrom- und Kurzschluß-Schutz".

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter zum Fehlerstrom-, Oberstrom - und Kurzschluß - Schutz mit einem ein - oder mehrpoligen Leitungsschutzsehalter mit Schaltkontakten und einem Bauteil zur Fehlerstrom-Erfassung und - Auslösung.

Bei derartigen Schaltern muß die gegenseitige Auslösung so funktionieren, daß jede Art von Auslösung zur öffnung sämtlicher Schalterpole führt.

Es ist bekannt, einen Fehlerstrom-Schutzschalter mit einem Leitungsschutzschalter zusammenzubauen, elektrisch zu verbinden und mechanisch zu kuppeln( Dt.- PS 1 280 382 ). Bei diesem Schutzschalter sind de Schaltschlösser der verschiedenen Selbstschalterpole untereinander derart gekuppelt, daß die Auslösung in einem Pol des Leitungsschutzschalters eine Entklinkung des oder der benachbarten Pole herbeiführt und weiterleitet. Ebenso wird bei Auslösung des Fehlerstrom-Schutzschalters durch dessen Kraftspeicher eine Entklinkung der Leit.ungs-Schutzschalter herbeigeführt.

Die Betätigungsorgane des Leitungsschutz - und des Fehlerstromschutz - Schalters sind miteinander in bestimmter Weise gekuppelt, damit eine Einschaltung der Leitungsschutz-Schalter nur zugleich mit dem Fehlerstromschutzschalter erfolgen kann. Diese zwangsläufige Kupplung der Betätigungsorgane ist nötig, weil nur auf diese Weise bei einem solchen Schalter der Fehlerstromschutz gewährleistet ist. . .

Die bekannten Kupplungsvorrichtungen zur gegenseitigen Entklinkung von Selbstschaltern sind derart beschaffen, daß ein Kupplungsteil jedes der Selbstschalterpole bei Auslösung ,

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des Schaltmechanismus seine Lage ändert, z.B. durch Verdrehung einer als Kupplungsteil ausgebildeten Achse, die ihre Drehung an die Achsen der benachbarten Schalterpole weiterleitet. Dieser Entklinkungsvorgang muß sich bei den vorhandenen Selbstschaltern,

die jeweils nur zwei Schaltstellungen "EIN" und "AUS" besitzen, ! auf einen bestimmten Teil des Auslösevorganges beschränken. Es I ist nämlich nötig, daß die Klinkenteile der Schaltmechanismen deij Leitungsschutzschalter in der Stellung "AUS" bereits wieder die > Normallage einnehmen, damit eine Wiedereinschaltung stattfinden kann. In dieser Stellung darf also keine gegenseitige Entklinkung ,stattfinden. Die Entklinkung, d.h. die Verdrehung C Lageänderung) 4er Kupplungsteile findet daher nur in der "Freiauslöse stellung" statt, so lange also das Betätigungsorgan in der Stellung "EIN" festgehalten ist.

Aufgrund dieser.Forderungen und bei den bekannten Kupplungsvorrichtungen werden deshalb beim Zusammenbau von Leitungsschutzschaltern und Fehlerstrom-Schutzschaltern die Betätigungsorgane der verschiedenen Selbstschalter miteinander verbunden bezw.

derart gekuppelt, daß in jedem Fall bei Einschalten der Leitungsschutzschalter auch der Fehlerstrom-Schutzschalter zwangsläufig ' mit eingeschaltet wird.

Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß bei dem geraeinsamen Einschaltvorgang mehrere Funktionen in den Schaltmechanismen in ganz bestimmter Reihenfolge ablaufen müssen, damit die Schutzanforderungen sicher erfüllt werden: es muß zuerst der Kraftspeicher des Fehlerstrom-Auslösers gespannt und der Fehlerstrom-Auslöser in einen auslösebereiten Zustand gebracht werden, ehe die Schalterkontakte der Leitungsschutzschal- ; ter schließen dürfen. Dies ist nötig, damit bei einem bestehenden Erdschluß sofort eine Abschaltung erfolgt. Diese Bedingung erfordert eine genaue Abstimmung der Schaltmechanismen der Selbstschalter und des Leitungsschutzschalters, die nur durch sehr genau hergestellte Teile, einen aufwendigen Zusammenbau und häufig nur durch zusätzliche und komplizierte Justierung zu erreichen ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschalter der genannten Art derart aufzubauen, daß die bisher erforderliche Abstimmung der Schaltmechanismen und die erforderliche umständliche Justierung der beiden Schaltmechanismen entfallen kann, indem ein gemeinsames Einschalten des Leitungsschutzschalters und des Fehlerstrom-Bauteils entfällt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schutzschalter der genannten Art, bei dem die Schaltkontakte für alle zu überwachenden Leitungen in dem Leitungsschutzschalter angeordnet sind und der Fehlerstrom-Bauteil mit einem Schaltmechanismus mit einem Kraftspeicher, einem eigenen Betätigungsorgan für zwei Endstellungen versehen und nur über einen Kupplungsteil derart mit dem Leitnngsschutzschalter mechanisch gekuppelt ist, daß die Verklinkung des Leitungsschutzschalters nur im auslösebereiten Zustand des Fehlerstromauslösers möglich ist.

Bei dieser Lösung ist gegenüber dem bekannten Stand der Technik nicht ein selbständiger Fehlerstrom-Schutzschalter mit einem Leitungsschutzschalter gekuppelt, sondern nur ein Fehlerstrom-Bauteil zur Fehlerstromerfassung und -Auslösung sowie mit zur Entklinkung des Selbstschalters dienenden Kupplungsteilen vorhanden. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil*damit der Zwang zur gegenseitigen Abstimmung der Schaltmechanismen entfällt. Außerdem ist eine einfache Anordnung in bezug auf die für die Hauptleitungen vorgesehenen Schaltkontakte möglich, bei denen eine Nacheilung des Schaltkontaktes für den Mittelpunktsleiter bei der öffnung verlangt wird. Diese zeitliche Verschiebung läßt sich' leicht erreichen, wenn der dem Mittelpunktsleiter zugeordnete j Schaltkontakt nicht im Fehlerstromschutzschalter, sondern im Leitungsschutzschalter angeordnet ist bezw. an dem Ende des Leitungsschutzschalters, das dem Fehlerstrom-Bauteil entgegengesetzt ist.

Durch die erfindnngsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß der zur Entklinkung dienende Kupplungsteil des Fehlerstrom-Bauteils eine zur Entklinkung der Leitungsschutzschalter erforderliche Stellung sowohl in der Freiauslöse-Stellung als auch in der

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Ausschaltstellung des Fehlerstrom-Auslösers einnimmt und während der Einschaltbewegung des Betätigungsorganes des Fehlerstrom-Bauteils bis zur Einschaltbereitschaft des Fehlerstrom-Bauteils beibehält.

Ein derart aufgebauter Schaltmechanismus ist bisher nicht bekannt. Bei allen bekannten Selbstschaltern, die nur zwei Ruhestellungen besitzen, befinden sich die Kupplungsteile bei der Schaltstellung ¹¹AUS" bereits wieder in der zur Einschaltung bereiten Lage, die eine Verklinkung ermöglicht. Die Entklinkung findet nur jeweils in der "Freiauslöse-Stellung"stattso daß sämtliche Betätigungsorgane verbunden bezw. in einer bestimmten Weise mechanisch gekuppelt werden müssen, damit die gegenseitige allpolige Kontaktöffnung gesichert und eine unzulässige einpolige Einschaltung eines Leitungsschutzschalters bei Vorliegen eines Erdschlusses mit Sicherheit verhindert wird.

Gegen die damit vorhandenen Nachteile schafft die Erfindung eine Abhilfe und bietet die Möglichkeit, zwei voneinander in ihren Bewegungsabläufen unabhängige' Bauteile zum Zusammenbau zu benutzen, so daß keine oder nur geringe Justierarbeiten nötig und ein einfacherer Aufbau -der Schaltmechanismen möglich sind. Die Schutzforderung, daß eine Einschaltung von Leitungsschutzschaltern nur zulässig ist, wenn die Fehlerstrom-Erfassungs- und-Auslöse- j vorrichtung funktionsbereit ist,wird trotz Trennung der Betätigungsorgane erfüllt. Auch bei Ausschalten des Fehlerstrom-Bauteils von Hand werden das zur Entklinkung dienende Kupplungsteil des Fehlerstrom-Bauteils und damit die Klinken aller Selbstschalter-Schaltmechanismen in die Entklinkungsstellung gebracht, so daß eine Auslösung der Selbstschalterpole erfolgt und eine Wiedereinschaltung nicht möglich ist, so lange das Fehlerstrom-Bauteil in Ausschaltstellung steht.

Darüber hinaus bietet die Erfindung in einfädler Weise den an sich bekannten Vorteil, daß erkennbar ist, ob eine Auslösung durch Überstrom oder durch einen Fehlerstrom zustandekam. Im ersten Fall bleibt das Betätigungsorgan des Fehlerstrom-Schutzschalters in Einschaltstellung stehen.

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Eine zweckmäßige Ausführungsform eines elektrischen Schutzschalters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil zwischen dem Fehlerstrom-Bauteil und dem Leitungsschutzschalter im auslösebereiten Zustand des Fehlerstrom-Auslösers schwenkbar ist, jedoch in ausgelöster oder ausgeschalteter Stellung des Fehlerstrom-Auslösers durch einen Übertragungs hebel, an dem die Kraftspeicherfeder angreift, zwangsläufig in die zur Entklinkung des Leitungsschutzschalters erforderliche Stellung bewegt wird. Es findet also eine zwangsläufige Kupplung nur in einer Richtung statt, nämlich vom Fehlerstrom-Bauteil zum Leitungsschutzschalter, nicht jedoch umgekehrt.Die angegebene Ausführungsform enthält verhältnismäßig wenige Teile und ist einfach aufgebaut.

In den Zeichnungen werden die funktionsmäßige Ausbildung und ein Beispiel der Erfindung dargestellt, es zeigen:

Fig.1 den funktionsmäßigen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schutzschalters,

Fig.2 die Ansicht von oben auf eine besonders zweckmäßige Ausführung eines Schaltmechanismus für das Fehlerstrom-Bauteil entlang der Schnittlinie III-III aus Fig.4,

Fig.3 einen Schnitt durch die Darstellung von Fig.2 gemäß der Linie I-I in Einschaltstellung und

Fig.4 einen Schnitt durch, die Darstellung von Fig.2 entlang der Linie H-II in Ausschaltstellung.

Bei dem Schutzschalter nach Fig.1 sind drei einpolige Selbstschalter 1, die jeweils einen Schaltmechanismus 2, Oberstromauslöser 3 und einen Schaltkontakt 4 enthalten, mit einem Selbstschalter 5, der den Schaltkontakt 6 für den Mittelpunktsleiter enthält, zu einem Leitungsschutzschalter zusammengebaut.Die Betätigungsorgane 7 sind durch eine Klammer 8 starr verbunden. Die gegenseitige Entklinkung der Schaltmechanismen wird durch Kupplungsteile 9 herbeigeführt, deren Wirkungsrichtung durch Pfeile j dargestellt ist.

Ein Fehlerstrom-Bauteil 10 enthält einen Fehlerstrom-Auslöser 11_sj nicht dargestellte Einrichtungen zur Erfassung von Fehlerströ - ι

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men, z.B. einem Summenstromwandler, ferner einen Schaltmechanismus 12 mit einem Kraftspeicher und ein Betätigungsorgan 13. Am Schaltmechanismus 12 befindet sich ein Kupplungsteil 14, welches durch seine Stellung die Entklinkung des benachbarten Selbstschalters 1 bei Auslösung oder Ausschaltung des Fehlerstrom-Bauteils 10 herbeiführt. Die Kupplung ist so ausgebildet, daß eine Lageänderung der Teile nur vom Fehlerstrom-Bauteil 10 auf den benachbarten Selbstschalter 1 stattfindet, jedoch nicht in umgekehrter Richtung(Freilauf-Kupplung). Dadurch wird erreicht, daß bei Ansprechen der Auslöser 3 der Schaltmechanismus 12 und das Betätigungsorgan 13 in der eingeschalteten Stellung verbleibt, so daß an dem Schalter erkennbar ist, daß die Auslösung nicht durch einen Fehlerstrom herbeigeführt wurde.

Wie beschrieben, führt jedoch die Auslösung des Schaltmechanismus 12 in jedem Fall zur Auslösung der Selbstschalter 1.

Das in den Fig.2-4 dargestellte, besonders zweckmäßig aufgebaute Ausführungsbeispiel zeigt lediglich den Schaltmechanismus 12 sowie das Betätigungsorgan 13 und den Kupplungsteil 14. Der Schaltmechanismus 12 ist zwischen einer vorderen Führungsplatte 15 und einer hinteren Führungsplatte 16 angeordnet, die miteinander durch nicht dargestellte Nietzapfen sowie durch die Achse 17 des Betätigungsorgans zusammengehalten werden. An dem Betätigungsorgan 13 ist,mittels eines Bolzens 18, eine U-förmige Doppellasche 19 angelenkt, die wiederum durch einen Drahtbügel 20 ! in dem Langloch 21 eines Klinkenhebels 22 geführt ist(Fig.3). ! Die Einschaltung des Schaltmechanismus und die Verriegelung in : der Einschaltstellung erfolgt, indem das Betätigungsorgan 13 ent-! gegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wodurch das eine Ende des J Drahtbügel 20 im Langloch 21 nach unten gleitet, bis das Betäti- , gungsorgan13 und die Doppellasche 19 die Strecklage überschreiten (Über-totpunkt-Lage). Bei diesem Einschaltvorgang wird der Draht-. bügel 20 in dem Langloch 21 so verschoben_P daß er einen in den j Führungsplatten gelagerten Übertragungshebel 23 gegen die Wirkung einer Druckfeder 24_S die beispielsweise zugleich Druckfeder für eine Prüftaste 25 und Kraftspeicherfeder ist_s entgegen dem Uhr- ; zeigersinn, in die Stellung nach Fig- 3· verschwenkt. - 7 -

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An dem Obertragungshebel 23 befindet sich ein Schwenkarm 26, an welchem ein Ausleger 27 des Kupplungsteils 14 unter Kraftwirkung einer schwachen Drehfeder 28 anliegt.

Fig.4 zeigt diejenige Stellung von Obertragungshebel 23 und Kupplungsteil 14, bei der die Entklinkung der Leitungsschutzschalter erfolgt. Fig.3 zeigt die Stellung , in der die Verklinkung der Leitungsschutzschalter nicht aufgehoben ist und eine Einschaltung möglich ist.

Die Auslösung des Schaltmechanismus erfolgt durch einen Fehlerstrom-Auslöser, von dem nur eine Drehachse 29 dargestellt ist, die über einen Drehhebel 30 den Arm 31 einer Klinke 32 verschwenkt. Die Klinke 32 ist mit ihren Lagerstellen 33 in den Führungsplatinen 15 und 16 gelagert und bildet mit dem Klinkenhebel 22 eine Verklinkungssteile 3.4. Bei Drehung der Drehachse 29 wird die Verklinkungsstelle 34 aufgehoben, der Klinkenhebel 22 schwenkt um seinen Drehpunkt, der mit dem Mittelpunkt des Kupplungsteils 14 zusammenfällt, im Uhrzeigersinn. Dadurch wird der Drahtbügel 20 freigegeben, der Obertragungshebel 23 schwenkt unter Wirkung der Feder 24 aus der Stellung nach Fig.3 in diejenige nach Fig.4. Der Ausleger 27 des Kupplungsteils 14 wird nach unten, also entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und nimmt die zur Entklinkung der Selbstschalter erforderliche Stellung ein(Fig.4).

Wie aus den Darstellungen erkennbar ist, ist die in Fig.4 gezeichnete Stellung des Kupplungsteils 14 sowohl in der Ausschaltstellung des Schaltmechanismus als auch in seiner Freiauslöse-Stellung vorhanden. Sie geht erst in die nach Fig.3 gezeichnete Stellung im Verlauf der Einschaltung über, während die Auslösebereitschaft sofort nach Beginn der Einschaltbewegung vorhanden ist, denn die Verklinkung an der Verklinkungsstelle 34 kann auch während der Einschaltbewegung des Schaltmechanismus durch den Fehlerstrom-Auslöser aufgehoben werden.

Die Rückstellung des Schaltmechanismus nach einer Auslösung erfolgt durch eine Feder 35, die das Betätigungsorgan 13 in die Stellung nach Fig.4 zurückzieht, wenn die Verklinkung aufgehoben ist und infolge Drehung des Klinkenhebels 22 die Kraft zur Auf-

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rechterhaltung der Übertotpunkt-Lage des aus dem Betätigungsorgan 13 und der Doppellasche 19 gebildeten Kniegelenks wegfällt. Bei dieser Drehbewegung des Betätigungsorgans 13 werden über die Doppellasche 19 und das Ende des Drahtbügels 20 der Klinkenhebel 22 und ebenfalls die Klinke 32 in die zur erneuten Verklinkung erforderliche Ausgangsstellung zurückgezogen. Der Arm 31 der Klinke 32 dreht dabei den Drehhebel 30 im Uhrzeigersinn, so daß über die Drehachse 29 der Anker des nicht dargestellten Fehlerstrom-Auslösers ebenfalls in seine zur Auslösung erforderliche Lage zurückgestellt wird.

Die konzentrische Lagerung des Kupplungsteils 14 einerseits und des Klinkenhebels 22 andererseits wird durch zwei Blechdurchzüge 36 in den beiden Führungsplatten 15 und 16 erreicht, wobei das Kupplungsteil 14 in den entstehenden Bohrungen als Achse gelagert ist und der Klinkenhebel 22 auf den Außendurchmessern der Durchzüge läuft. Die Lagerung der Klinke 32 sowie des Übertragungshebels 23 erfolgt in an sich bekannter Weise durch an den Teilen angeformte Blechzapfen in entsprechenden Bohrungen der Führungsplatten 15 und 16.

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Claims

Ansprüche

.'^Elektrischer Schutzschalter zum Fehlerstrom-, Überstrom- und Kurzschluß-Schutz mit einem ein- oder mehrpoligen Leitungs-Schutzschalter mit Schaltkontakten und einem Bauteil zur Fehlerstrom-Erfassung und - Auslösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte (4,6) für alle zu überwachenden Leitungen in dem Leitungs-Schutzschalter (1,5) angeordnet sind und daß der Fehlerstrom-Bauteil (10) mit einem Schaltmechanismus (12) mit Kraftspeicher, einem eigenen Betätigungsorgan (13) für zwei Endstellungen versehen und nur über einen Kupplungsteil C14) derart mit dem Leitungs-Schutzschalter(1,5) mechanisch gekuppelt ist, daß die Verklinkung des Leitungs-Schutzschalters nur im auslösebereiten Zustand des Fehlerstrom-Auslösers (11) möglich ist.
2. Elektrischer Schutzschalternach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil (14) im auslösebereiten Zustand des Fehlerstrom-Auslösers (11) schwenkbar ist und in ausgelöster oder ausgeschalteter Stellung des Schaltmechanismus (12) durch einen Übertragungshebel {23) , an dem die Kraftspeicherfeder (24) angreift, zwangsläufig in die zur Entklinkung des Leitungs-Schutzschalters (1,5) erforderliche Stellung bewegt wird.

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