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KurzschluBschutzsystem für hohe Schaltleistungen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Kurzschlußschutzsystem für hohe Schaltleistungen mit elektrodynamischer
und elektromagnetischer auslösung bzw. Öffnung der Kontaktstücke, wobei mindestens
einem Leistungsschalter mit elektromagnetischer Auslösung ein Kontaktapparat mit
elektrodynamischer Auslösung vorgeschaltet ist.
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Kurzschlußschutzsysteme bekannter Art besitzen entweder eine elektromagnetische
oder eine elektrodynamische Auslösung oder eine Kombination von elektromagnetischer
und elektrodynamischer Auslösung. Dabei umfaßt ein System mit elektromagnetischer
Auslösung einen Tauchschlaganker, der bei Erregung der Spule gegen eine Verklinkung
schlägt und diese dabei entklinkt. Die elektromagnetische Schlagwirkung hat aber
den Nachteil, daß zusätzlich zur Kontaktarmmasse und der Masse des Schaltmechanismus
auch die Masse des Schlagankers bewegt werden muß. Darüber hinaus wird die Zunahme
der Kraft durch Sättigung in den Eisenkreisen begrenzt. Daher wird der Aufwand bei
großen Schaltleistungen erheblich.
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Dieser große Aufwand bei hohen Schaltleistungen kann durch Anwendung
der elektrodynamischen Auslösung bzw. Öffnung verringert werden. Dabei bildet der
Kontaktarm mit dem beweglichen Kontaktstück mit dem festen Kontaktstück mit dessen
Zu-bzw. Ableitung eine Udbrmige Schleuse deren magnetisches Feld den beweglichen
Kontaktarm öffnet. Diese Anordnung bewirkt bei
hohen Kurzschlußströmen
eine sehr schnelle Kontaktöffnung, je doch arbeitet sie im Bereich des Ansprechstromes,
d. h. bei Kurzschlußströmen mittlerer Größe ungenau, da die elektrodynamische Kraft
stark von den geometrischen Abmessungen des Schalters abhängt; diese können sich
durch Abbrand ändern, so daß die Anordnung auch in ihrer Schaltcharakteristik verandert
wird.
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Anders ausgedrückt: die Ansprechzeit und Öffnungskraft ändern sich
wesentlich.
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Um die Vorteile des Tauchschlagankers mit der elektrodynamischen Auslösung
zu verbinden, sind beide Arten in einem Schalter zusammengefaßt, wobei die elektrodynamische
Auslösung die elektromagnetische Auslösung unterstützt. Dabei wird bei einem Kurzschluß
zuerst die elektrodynamische Auslösung wirksam, da diese schneller als die elektromagnetische
Auslösung anspricht. Erst nach der ersten Öffnungsbewegung wird der Kontaktarm durch
den Tauchschlaganker weiter geöffnet.
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Bei dieser Ausuhrung besteht aber der Nachteil, daß der Wirkunga grad
der elektrodynamischen Auslösung sehr schlecht ist. Insgesamt gesehen kann gesagt
werden, daß die Herstellung von Schaltern mit großem Kurzschlußschaltvermögen und
der Einsatz dieser in Stronversorgungsnetzen insbesondere bei Verzicht auf Vorsicherungen
deshalb problematisch ist. Es ist daher ein Selbstschalliter bekannt geworden (DT-AS
1 192 731), bei welchem die zu schaltende Lichtbogenarbeit auf mehrere Trennstellen
verteilt ist. So wird in einer Auhrungsform einem Schalter mit Schlagankerauslösung
ein elektrodynamisch öffnendes Kontaktsystem vorgeschaltet. Auch hier ist der Wirkungsgrad
der Anordnung nicht optimal, da der Schalter mit Schlaganker wie üblich in allen
Bereichen ansprechen muff. Dies tut aber auch das elektrodynamisch öffnende System,
da dieses mit der aeichen Charakteristik |gusgiahrt ist. Beide Systeme arbeiten
jeweils wieder zu ungenau.
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Aufgabe der -Erfindung ist es, ein Kurzschlußsystem
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Nachteile-der bekannten Systeme
vermieden werden. Insbesondere soll- ein System geschaffen werden, bei dem in allen
auftretenden Kurzschlußstrombereichen eine ausreichend sichere Abschaltung erfolgt.
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Diese Aufgabe wird erEndungsgemäß dadurch gelöst, daß der bewegliche
Kontaktarm des Kontaktapparates bei einem höheren Eurzschlußstrom öffnet als der
Leistungsschalter.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausbildungen-sind den
Ansprüchen zu entnehmen.
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Der wesentliche Vorteil dieses Systems besteht darin, daß die Abstimmung
zwischen dem Auslösewert des normalen Leistungsschalters und des Kontaktapparates
mit elektrodynamischer Öffnung derart getroffen werden kann, daß der letztgenannte
erst dann in Funktion tritt, wenn der Kurzschlußstrom eine Höhe. erreicht, welche
der erstgenannte nicht allein bewältigen kann Für die Anwendung dieses Prinzips
bieten sich verschiedene Möglichkeiten: So kann der Kcntaktapparat mit elektrodynamischer
Öffnung als selbstandige Schaltereinheit mit einem eigenen Schaltschloß und einem
Betätigungsorgang ausgerüstet und so bei Bedarf (in Anlagen bzw. an Stellen mit
hohem Kurzschluß'str'om) einem Leistungsschalter zugeordnet werden. Weiterhin kann
der Kontaktapparat mit elektro-dynamischer oeffnung ebenfalls als besonderes Bauteil
ausgebildet sein, jedoch kein normales Schaltschloß enthalten, sondern nur kurzzeitig
bei Auftreten eines hohen Kurzschlußstromes zur Unterstützung der Abschaltung des
nachgeschalteten normalen Leistungsschalters dfnen. Bei dieser Anwendung ist jeweils
eine einmalige Kontaktöffnung mit verzögerter Kontaktschließung ausreichend. Solche
Kontaktapparate können
als Vorautomaten für eine Gruppe von Leistungsschaltern
eingesetzt werden; sie bieten so für mehrere Leistungsschalter die Erhöhung des
Schaltvermögens bzw. den Schutz vor Uberlastung.
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Auch läßt sich der Kontaktapparat mit elektrodynamischer Öffnung mit
dem normalen Leistungsschalter in einem Gerät vereinigen, z. B. durch Zusammensetzen
von zwei Einheiten in Schalenbauweise. Der Kontaktapparat mit elektrodynamischer
Öffnung kann sehr einfach aufgebaut sein, wobei sein Schaltschloß z. B.
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lediglich aus einem Riegel besteht, der bei elektrodynamischer Öffnung
des Kontaktstückes unter Federkraft am Kontakthebel einrastet und diesen festhält.
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An Hand der Zeichnung sollen einige Ausührungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert werden: Es zeigt Fig. 1 eine Kombination zweier Schalter mit elektromagnetisch-r
und elektrodynamischer Auslösung in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein weiteres
Anwendungsbeispiel der Erfindung, wobei einer Reihe von Leistungsschaltern mit elektromagnetischer
Auslösung ein gemeinsamer Schalter mit elektrodynamischer Öffnung vorgeschaltet
ist, Fig. 3 eine Kombination gemäß Fig. 1 in gemeinsamem Gehäuse und (Fig. 3a eine
bildliche Darstellung der Anordnung nach Fig. 1, wobei bei jede Schaltereinheit
in Schalenbauweise in einem eigeen Gehäuse untergebracht ist.
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In eine stromührende Leitung R ist ein Leistungsschalter 1 eingebaut,
welcher einen elektromagnetischen und einen thermischen Auslöser 2 aufweist, die
auf einen nicht dargestellten Schaltmechanismus 3 einwirken, welch letzterer auf
den beweglichen Kontaktarm 3a in Richtung "Öffnen" einwirkt, sobald ein Kurzschlußstrom
oberhalb einer bestimmten Höhe auftritt, die jedoch
unter dem Ansprechwert
des Apparates 4 liegt. Diesem Leistungsschalter ist ein Kontaktapparat 4 in Reihe
geschaltet, dessen, beweglicher Kontaktarm 5 rein elektrodynamisch gedfnet wird.
Er besitzt ein eigenes Schaltschloß 6 und ein nicht dargestelltes eigenes Betätigungsorgans
d. h. einen Binschalthebel. Beide Schalter 1 und 4 sind an sich voneinander unabhängig
und sind hier nur zu dem Zwecke einander zugeordnet, weil in der Leitung R Kurzschlußströme
geschaltet werden sollen, welche vom Schalter 1 nicht mehr geschaltet werden können.
Daher ist der Schalter bzw. Kontaktapparat 4 für einen höheren Kurzschlußstrombereich
ausgelegt als der Schalter 1.
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In der Fig. 2 ist ein Anwendungsbeispiel eines elektrodynamischen
Kontaktapparates gezeigt. Hier ist ein Kontaktapparat 21 einer Reihe von parallel
zueinander geschalteten Leistungsschaltern 22 - 23 zugeordnet. Der Kontaktapparat
enthält- kein normales Schaltschloß, sondern öffnet nur kurzzeitig bei Auftreten
eines hohen Kurzschluß stromes zur Unterstützung der nachgeschalteten Leistungsschalter
22 - 23. Hierbei ist jeweils eine einmalige Kontaktöffnung mit verzögerter Kontaktschließung,
z. B. 100 ms ausreichend. Der Aufbau der Leistungsschalter 22 - 23 bzw. der des
Kontaktapparates 21 entspricht dem des Schalters 1 bzw. des Apparates 4.
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In der Fig. 3 ist eine Kombination wie in der Fig. 1 zu einem Gerät
vereinigt dargestellt.-Einem Leistungsschalter 31 ist ein Kontaktapparat 32 zugeordnet.
Beide sind als eine Einheit zusammengefügt, was durch die strichpunktierte Linie
33 dargestellt ist. Sie sirrl, wie in Fig. 3a gezeigt, je, in einem eigenen Gehäuse
34 und 35 untergebracht. Beide Gehäuse 34, 35 sindzusammengesetzt und bilden eine
Einheit 36. Die Betätigungsorgane 37 und 38 sind miteinander durch einen Querbalken
39 gekuppelt, so daß sie beide gleichzeitig geschaltet werden können. Dabei
ist
in diesem Falle der Kontaktapparat im-Gehäuse 35 sehr einfach aufgebaut. Sein Schaltschloß
besteht lediglich aus einem Riegel, der bei elektrodynamischer Öffnung des Kontaktstückes
unter Federkraft am Kontakthebel einrastet und dieses festhält.
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Dies ist hier nicht weiter dargestellt worden.