DE2264342A1

DE2264342A1 - Ueberstromschutzeinrichtung mit stromabhaengig betaetigbaren schaltstuecken

Info

Publication number: DE2264342A1
Application number: DE2264342A
Authority: DE
Inventors: Werner Kohler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE2264342B2; US3944771A; JPS4997274A; GB1450545A; DE2264342C3

Description

Überstromschutzeinrichtung mit stromabhängig betätigbaren Schaltstücken

Zum Schutz elektrischer Anlagen und Geräte gegen Überströme und Kurzschlußströme ist es bekannt, Schalteinrichtungen zu verwenden, deren Schaltstücke schlagartig geöffnet werden, wenn eine Meßeinrichtung durch einen Überstrom oder Kurzschlußstrom angeregt wird und diese den Antriebsmechanismus der Schalteinrichtung in Gang setzt. Neben den verhältnismäßig aufwendigen Überstromschutzschaltern dieser Art ist es auch bekannt, Schmelzsicherungen in die zu schützenden Stromkreise einzufügen, deren Schmelzleiter durch einen Überstrom zum Schmelzen gebracht wird. Im Gegensatz zu Überstromschutzschaltern können Schmelzsicherungen jedoch nur einmal benutzt werden.

Eine weitere bekannte Bauform von Überstromschutzeinrichtungen (US-PS 3 613 039) ist nach der Art eines Vakuumschaltgefäßes aufgebaut und besitzt zwei einander mit einem Abstand gegenüberstehende Elektroden, zwischen denen sich Schmelzleiter befinden. Ein Überstrom bringt diese Schmelzleiter zum Verdampfen, wodurch zwischen den Elektroden ein Metalldampflichtbogen gezündet wird. Dieser wird in ähnlicher Weise wie bei den bekannten Vakuumschaltgefäßen nach kurzer Zeit gelöscht. Jedoch sind auch Schutzeinrichtungen dieser Art nur einmal brauchbar.

Durch die Erfindung soll eine Überstromschutzeinrichtung geschaffen v/erden, die mehrfach verwendbar ist, jedoch einen einfacheren Aufbau und einen geringeren Platzbedarf als die bekannten Überstromschutzschalter besitzt. Bei einer Überstromschutzeinrichtung mit stromabhängig betätigbaren Schalt-

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stücken sind hierzu gemäß der Erfindung die Schaltstücke in einem Vakuumgefäß angeordnet, wobei das eine der Schaltstücke beweglich geführt ist und mit einer entriegelbar ausgebildeten Sperrvorrichtung zusammenwirkt, die das Schaltstück in der geöffneten Stellung festhält.

Die stromabhängige Betätigung der Schaltstücke kann in beliebiger Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann das bewegliche Schaltstück mit einer Antriebsvorrichtung in Verbindung stehen, in der ständig eine Ausschaltkraft gespeichert ist, die durch einen elektromagnetischen Auslöser freigegeben werden kann. Die gleiche Wirkungsweise ist aber in Weiterbildung der Erfindung mit geringerem Aufwand dadurch erzielbar, daß die Stromzuführung zu dem beweglichen Schaltstück über einen spiralig gewundenen Leiter erfolgt, der sich schlagartig zusammenzieht, wenn er von einem überstrom durchflossen wird. Dieser Leiter kann sowohl außerhalb als auch innerhalb des Gefäßes angeordnet sein. Der Vorteil dieser Antriebseinrichtung besteht in ihrem äußerst raschen Ansprechen.

Zur Entriegelung der Sperrvorrichtung kann an der Betätigungsstange des beweglich geführten Schaltstückes ein Vorsprung vorgesehen sein, der mit einem federnd ausgebildeten Widerlager zusammenwirkt. Dieses Widerlager kann entweder selbst aus weichmagnetischem Material bestehen oder kann einen weichmagnetischen Fortsatz besitzen, der zur Entriegelung der Sperrvorrichtung durch eine Magneteinrichtung beeinflußbar ist. Beispielsweise kann am äußeren Umfang des Vakuumgefäßes eine Magnetspule angeordnet sein, die auf das weichmagnetische Widerlager bzw. dessen weichmagnetischen Fortsatz einwirkt und das bewegliche Schaltstück freigibt. Die Uberstromschutzeinrichtung ist dann wieder in ihren Ausgangszustand zurückgeführt .

Um den Schaltzustand der Überstromschutzeinrichtung leicht erkennbar zu machen, empfiehlt es sich, die Betätigungsstange

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des beweglich geführten Schaltstückes mit einem magnetisch wirksamen Glied zu versehen, das mit einem außerhalb des Vakuumgefäßes angeordneten Stellungsanzeigeglied zusammenwirkt. Dies hat den Vorteil, daß die Stellungsmeldung von dem beweglichen Schaltstück hergeleitet wird und daher die tatsächliche Schaltstellung unabhängig von eventuellen Fehlern in den äußeren Antriebsteilen des Vakuumgefäßes angezeigt wird.

Zur Anwendung in mehrphasigen Netzen können entsprechend der Phasenzahl mehrere Vakuumgefäße auf einem gemeinsamen Träger montiert und mit einer gemeinsamen Rückstellvorrichtung versehen sein. Auf diese Weise wird eine Überstromschutzeinrichtung geschaffen, deren Raumbedarf nicht größer als der eines mehrpoligen Satzes von Schmelzsicherungen ist, im Unterschied zu diesen aber mehrfach benutzt werden kann und rascher anspricht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein einfaches Ausführungsbeispiel einer Überstromschutzeinrichtung im Schnitt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl die Antriebseinrichtung als auch die Sperrvorrichtung im Inneren eines Vakuumgefäßes angeordnet sind, zeigen die Figuren 3 und 4.

Bei dem Beispiel gemäß der Figur 5 ist im Unterschied zu den Figuren 3 und 4 zusätzlich eine Einrichtung für die Stellungsmeldung vorgesehen.

Die Figuren 6 und 7 zeigen im Schnitt bzw. in einer perspektivischen Ansicht eine dreipolige Überstromschutzeinrichtung.

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Die überstromschutzeinrichtung 1 gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt ein Vakuumgefäß 2, das beispielsweise aus einem Zylinder aus keramischem Material bestehen kann, dessen Stirnseiten durch Metallkappen verschlossen sind. Das Vakuumgefäß 2 kann aber auch ausschließlich aus keramischen Werkstoffen oder Glas bestehen. Das Vakuumgefäß 2 enthält ein feststehend angeordnetes Schaltstück 3 und ein mittels eines Federbalges beweglich angeordnetes Schaltstück 5. Die durch die obere Stirnwand 6 des Vakuumgefäßes 2 hindurchragende Betätigungsstange 7 des beweglichen Schaltstückes 5 trägt eine Schräge 8, durch die zwei federnde Zungen 9 zur Seite gedrängt werden, wenn die Betätigungsstange 7 die in Fig. 2gezeigte Stellung einnimmt. Die Schräge 8 setzt dann auf den federnden Zungen auf und verhindert dadurch die Rückkehr der Betätigungsstange in die Ausgangsstellung.

Das bewegliche Schaltstück 5 und die Betätigungsstange 7 werden aus der Stellung gemäß der Figur 1 in die Stellung gemäß der Figur 2 durch die Kräfte übergeführt, die ein den Betriebsstrom wesentlich überschreitender Strom in einem spiralig gewundenen Leiter 10 hervorruft, der zwischen einem ortsfesten Anschlußstück 11 und der Betätigungsstange 7 angeordnet ist. Durch die Bemessung des Leiters 10 kann die überstromschutzeinrichtung auf unterschiedliche Ansprechströme eingerichtet werden.

Soll die Überstromschutzeinrichtung wieder in die Ausgangsstellung (Fig. 1) gebracht werden, so ist es nur erforderlich, die federnden Zungen 9 durch eine geeignete Vorrichtung derart zu spreizen, daß die Schräge 8 zwischen ihnen hindurchtreten kann und die Schaltstücke 3 und 5 unter der Wirkung des atmosphärischen Luftdruckes und, falls erforderlich, einer zusätzlichen Kontaktkraftfeder aneinander zur Anlage kommen.

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Im Unterschied zu den Figuren 1 und 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 bei ansonsten prinzipiell gleichem Aufbau der spiralig gewundene Leiter 10 und die aus den Teilen 8 und 9 bestehende Sperrvorrichtung innerhalb des Vakuumgefäßes 2 angeordnet. Die federnden Zungen 9 sind an einem Ring 12 befestigt, der beispielsweise in den zylindrischen Teil des Vakuumgefäßes 2 eingeschmolzen sein kann. Die federnden Zungen 9 sind mit weichmagnetischen Fortsätzen 13 versehen, auf die ein Magnetfeld einwirken kann. Beispielsweise kann, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, eine am äußeren Umfang des Vakuumgefäßes 2 angeordnete Ringspule 18 erregt werden, um die federnden Zungen 9 zu spreizen und dadurch das bewegliche Schaltstück freizugeben. Ein Federbalg wird bei diesem Ausführungsbeispiel nicht benötigt, weil die Antriebsvorrichtung für das Schaltstück f? innerhalb des Vakuumgefäßes 2 angeordnet ist.

In Fig. 5 ist ferner eine magnetisch wirkende Einrichtung zur Anzeige der Schaltstellung dargestellt, die aus einem mit der Betätigungsstange 14 des beweglichen Schaltstückes 5 verbundenen weichmagnetischen Steg 15, einem Dauermagnet 16 und einem schwenkbar gelagerten Anker 17 besteht, an dem eine Zugfeder angreift. In der geschlossenen Stellung der Schaltstücke 3 und 5 ist der Anker 17 unbeeinflußt und nimmt daher unter dem Einfluß der Zugfeder 20 die gestrichelte Stellung ein. Bei geöffneten Schaltstücken wird dagegen der magnetische Kreis geschlossen, und der Anker 17 gelangt in die ausgezogene Stellung in Fig. 5.

Mehrere Vakuumgefäße der beschriebenen Art können zu einer mehrpoligen Einheit zusammengefügt werden, wenn eine Überstronischutzeinrichtung für mehrphasige Netze benötigt wird. Ein Beispiel hierfür zeigen die Figuren 6 und 7. Drei Vakuumgefäße mit einem den Figuren 1 und 2 v/eitgehend entsprechenden Aufbau sind in einer Tragplatte 21 befestigt und besitzen eine gemeinsame Einrichtung 22 für die Rückstellung der beweglichen

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Schaltstücke 5. Wie die Figur 6 zeigt, arbeitet diese Einrichtung mit einem alle Sperrvorrichtungen verbindenden Gestänge 23, durch das die federnden Zungen 9 gespreizt werden können. Die Antriebseinrichtung (Leiterspirale 10) für das bewegliche Schaltstück jedes Vakuumgefäßes befindet sich mit der Sperrvorrichtung in einem Aufsatz 24 oberhalb der eigentlichen Vakuumkammer 19. Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, ist.für die Vakuumkammer 19 und den Aufsatz 24 jedes Poles ein einheitliches Gehäuse 25 vorgesehen, das durch eine Zwischenwand 26 in die Vakuumkammer 19 und den Aufsatz 24 unterteilt ist. Die in den Aufsätzen 24 zugänglichen Betätigungsstangen der beweglichen Schaltstücke 5 sind miteinander durch ein Kupplungsgestänge 27 derart verbunden, daß alle Pole der Uberstromschutzeihrichtung betätigt werden, auch wenn nur über einen Pol ein Überstrom fließt. Das Kupplungsgestänge 27 ist in Fig. 6 nur schematisch dargestellt. Es kann nach der Art einer Kurbelwelle ausgebildet und in den Rohrabschnitten 30, die zwischen den Aufsätzen 24 angeordnet sind, gelagert sein. Jedes der Gehäuse 25 ist an seinem oberen und seinem unteren Ende mit einem Anschlußstück 31 versehen.

Die Figur 7 läßt darüber hinaus den einfachen Aufbau der Überstromschutzeinrichtung gemäß der Erfindung und ihre dadurch gegebene günstige Anwendbarkeit in elektrischen Anlagen erkennen.

7 Ansprüche
7 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

( 1.\Überstromschutzeinrichtung mit stromabhängig betätigbaren Vseinaltstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke (3, 5) in einem Vakuumgefäß (2) angeordnet sind, wobei das eine der Schaltstücke (5) beweglich geführt ist und mit einer entriegelbar ausgebildeten Sperrvorrichtung (8, 9) zusammenwirkt, die das Schaltstück (5) in der geöffneten Stellung festhält.
2. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem ortsfesten Anschlußstück (11) und der Betätigungsstange (7) des beweglichen Schaltstückes (5) ein spiralig gewundener, biegsamer Leiter (10) angeordnet ist.
3. überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung einen Vorsprung (8) der Betätigungsstange (7) des beweglich geführten Schaltstückes (5) und ein federnd angeordnetes, von dem Vorsprung (8) zu verdrängendes und dann unter den Vorsprung (8) greifendes Widerlager (9) umfaßt.
4. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß das Widerlager (9) einen Fortsatz (13) aus weichmagnetischem Material besitzt, der zur Entriegelung der Sperrvorrichtung durch eine Magneteinrichtung beeinflußbar ist.
5. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Magneteinrichtung eine am äußeren Umfang des .Vakuumgefäßes (2) angeordnete und zur Entriegelung der Sperrvorrichtung erregbare Magnetspule (18) dient.
6. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (7) des beweglich geführten Schaltstückes (5) ein magnetisch wirksames Glied (15) trägt, das mit einem außerhalb des Vakuumgefäßes (2) angeordneten Stellunganzeigeglied (17) zusammenwirkt.

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7. Überstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung in mehrphasigen Netzen entsprechend der Phasenzahl mehrere Vakuumgefäße (2) auf einem gemeinsamen Träger (21) montiert und mit einer gemeinsamen Rückstellvorrichtung (22) versehen sind.

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