DE2328971A1 - Selbstschalter - Google Patents
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Description
SELBSTSCHALTER
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische
Apparate, Insbesondere auf Selbstschalter, die zum Schutz der
elektrischen Anlageigegen Kurzschluß- und Überströme sowie zum
gelegentlichen operativen Ein- und Ausschalten von elektrischen Gleich- und Wechselstromkreisen bestimmt sind«
Es sind Selbstschalter bekannt, die für den Kurzschlußschutz
in verzweigten Stromkreisen Anwendung finden, in welchen
die Reihenschaltung von mehreren Apparaten mit verschiedener
Ausschaltzelt des Kurzschlußstromes angewendet wird.
Tritt in einem der mehreren durch einen solchen Schalter
geschützten Stromkreiseein Kurzschluß auf, so ist es zweckmäßig,
nur diesen fehlerbehafteten Stromkreis auszuschalten und die
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übrigen Stromkreise weiterhin zu bespelsen· Zu diesem Zweck wird
der zu der Speisequelle naher liegende Selbstschalter mit einer
Vorrichtung eines größeren Zeltverzuges als die Ansprechzelt
jedes beliebigen Schalters, der zwischen dem Selbstschalter und der Belastung angeordnet ist, ausgestattet·
Kann der zu der Be3a stung naher liegende Schalter den Kurzschluestrom wahrend einer Zelt ausschalten, die geringer als
die Zeitverzögerung (gewöhnlich 70 - 90%) des zu der Speisequelle
näher liegenden Schalters ist, so,, wird der letztere überhaupt
nicht ausgeschaltet·
Bewältigt aber der zu der Belastung naher angeordnete
Selbstschalter den Kurzschluß strom wahrend der angegebenen Zelt
nicht, so wird der fehler behaftete Stromkreis nach dem Ablauf dex
Zeltverzögerung durch den zu der Spelsequelle näher liegenden
Schalter abgeschaltet· Diese Schutzart von elektrischen Stromkreisen wird als selektiver Schutz und die Schalter mit einer
vom Strom unabhängigen Zeltverzögerung werden als selektive Selbstschalter bezeichnet·
Wie aus dem obenerwähnten ersichtlich ist, ict eine
der an die selektiven Schalter gestellten Grundforderungen,
naß dieser dem Kurzschluß strom während einer längeren Zeltverzögerung standzuhalten v?■>·■<;·.·<-.
Fur die Arbelt In der selektiven Betriebsart werden Selbstschalter angewendet t die für einen wesentlich höheren Nennstrom
ausgelegt sind, als dieses aus den Bedingungen des Betriebes
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Im Stromkreis, in dem der jeweilige Schalter installiert ist,
erforderlich wäre*
Solche Selbstschalter weisen eine höhere dynamische und thermische
Belastbarkelt auf, well sie über größere Kontaktmatte und
stärkere Querschnitte von stromführenden Teilen verfugen·
Die große Kontaktkraft erfordert aber ein robusteres Schaltgetriebe,
und die großen Querschnitte von stromführenden Teilen ergeben ein großes Gewicht und hohe Kosten der
Selbstschalter· Diese Nachtelle begrenzen die Anwendung von
Schaltern mit größeren Nennströmen als selektive Schalter«
Bekannt sind ebenfalls raumsparende selektive Schalter,
deren hohe elektrodynamische Belastbarkelt nicht durch eine
größere Kontaktkraft sondern dank der Anwendung von elektrodynamischen Vorrichtungen für den Ausgleich von Abstoßungskräften
welche zwischen den Kontakten des Schalters bei ^"^ Durchgang
eines Kurzschluß stromes auftreten, erreicht; wird·
Es ist ein für die Arbelt in selektiver Betriebsart bestimmter Selbstschalter bekannt geworden«
v-pr<
schalter enthalt einen Handantrieb· ein Kontaktensystem,
eine elektrodynamische Vorrichtung für den Ausgleich von auf die
Kontakte wirkenden elektrodynamischen Abstoßung skr aft en, Auslöser
für die Störungsausschaltung und ein Freiauslöseschloß«
In der Vorrichtung für den Ausgleich von auf die Kontakte wirken· den elektrodynamischen Abstoß ungskräf ten treten beim Durchfließen
eines Kurzschlußstromes elektrodynamische Abstoßungskräfte
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auf, die auf einen der Schalterkontakte wirken und die Abstoßungskraft
der Kontakte ausgleichen· über die Glieder des Frelauslöseschlosses
werden diese zusätzlichen AusgleIchskräfte zum System von im Eingriff stehenden Teilen des Frelauslöseschlosses
weitergegeben·
Zur Verminderung der Abmessungen des überStromauslösers
wird ein Freiauslöseschloß mit einer geringen für seine Auslösung
erforderlichen-Kraft angewendet· Zu diesem Zweck werden zwischen
dem Hauptauslöseteil und dem Teil, auf den der überStromauslöser
einwirkt, ein oder mehrere hebelartige Zwischenteile eingefügt, die eine Verminderung der Kraft ermöglichen, die auf den Teil
ausgeübt wird, auf den der überStromauslöser einwirkt·
Ein Nachteil dieser Konstruktion des Selbstschalters besteht darin, daß er bei einem unmittelbar hinter dem Schalter stattgefundenem
Kurzschluß nur nach dem Ablauf der vollen Zeltverzögerung abschaltet· Deshalb muß der Querschnitt von stromführenden
Teilen des zum Schalter am nächsten liegenden Abschnittes des Stromkreises aus den Bedingungen der thermischen und elektrodynamischen Einwirkung des Lazieskurzschluestromes wahrend der ■
vollen Verzögerungszelt des Schalters ausgewählt werden·
Außerdem wirkt der Kurzschlußstrom mechanisch auf die strom·
führenden Teile und die Teile des Schaltgetriebes des Schalters während der ganzen Verzögerungszelt·
Infolgedessen sind die stromführenden Teile und die Teile
des Schaltgetriebes des Selbstschalters für eine längere ther-
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mische und mechanische Einwirkung des höchsten Kurzschlußstromes
ausgelegtf der im Stromkreis des Selbstschalters möglich 1st,
was eine Erhöhung des Preises und der Abmessungen des Schalters gegenüber den Schaltern, die keine Zeltverzögerung bei einem
Kurzschluß haben, zur Folge hat und dadurch die Vereinheitlichung
von Typen und Abmessungen der Schalter verhindert·
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der aufgezeigten
Nachtelle·
-Der Erfindung 1st die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Selbstschalter
zu entwickeln, der beim Erreichen eines vorher gewählten
Wertes durch den Kurzschlußstrom den Stromkreis ohne Zeitverzögerung
ausschaltet ·
Dies wird dadurch erreicht, daß der Selbstschalter, der
einen Handantrieb, ein System von beweglichen Kontakten, eine
Vorrichtung für den Ausgleich von auf die angegebenen Kontakte wirkenden elektrodynamischen Abstoßungskra'ften, Uberstromauslöser
und ein Freiauslöseschloß enthält, das eine Raste und
eine Ausschaltleiste besitzt, wobei die Raste, wenn sie im Eingriff
mit der Ausschaltlelste steht, das Freiauslöseschloß In
der Stellung festhält, die dem geschlossenen Zustand der Kontakte des Schalters entspricht, sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet,
daß die Raste des Frelauslöseschlosses auf einer Drehachse
In einer Stütze angeordnet 1st und sich gegenüber der genannten
Stütze zusammen mit der angegebenen Drehachse in die Richtung
der Auskupplung der Raste mit der Ausschaltlelste verstellen
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, wobei die angegebene Raste eine Vorrichtung aufweist,
welche die Baste im Eingriff mit der AusschaltleIste festhält·
Die Vorrichtung für die Festhaltung der Raste Im Eingriff
mit der Ausschalt leiste kann als eine Feder ausgeführt werden,
die so angeordnet ist, daß sie auf die Raste entgegen ihrer
Verstellung bei der Auskopplung mit der AusschaltieIste wirkt«
Zweckmäßiger weise 1st die Vorrichtung für die Festhaltung
der angegebenen Raste im Eingriff mit der Ausschalt Ie ist θ mit
einer Regelvorrichtung versehen, die beispielsweise als eine mit
einem Ende der Feder verbundene Schraube ausgebildet werden kann.
Die Regelvorrichtung ermöglicht eine Änderung der Spannkraft
der Feder, die die Raste Im Eingriff mit der Ausschal tie 1st e
festhält, wodurch die genaue Abstimmung des Schalters auf den erforderlichen Ansprechstrom sichergestellt wird«
Um die Auskupplung der Raste mit der Ausschaltleiste bei
minimaler Verschiebung der Raste in die Richtung der Auskupplung
sicherausteilen und dadurch die AusXupplungszelt zu verkürzen,
wird zweckmäßig der Selbstschalter mit einem Anschlag versehen,
welcher die Drehung der Ausschaltleiste Im Sinne der Vergrößerung
des Eingriffes mit der Raste unter der Wirkung der Reibungskräfte!
die in der Stelle des Eingriffes wirksam werden, verhindert «
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an einem Ausführ ungsbeisp le I des Selbstschalters an Uand der beigelegten
Zeichnungen näher erläutert· Es zeigen:
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Selbstschalters;
Flg. 2 - Baugruppe "A" des Selbstschalters nach der Erfindung·
Der Selbstschalter enthält ein Kontaktsystem, das aus dem
beweglichen Leiter 1, der den Kontakt 2 trägt,und dem Kontakt Jf
der unmittelbar mit der Vorrichtung 4 für den Ausgleich von
elektrodynamischen Abstoßungskraften verbunden ist, besteht· Öle
erwähnte Vorrichtung 4 1st als eine Spule ausgebildet, welche
aus zwei Leitern besteht, wobei der Leiter 5 der Spule am Schaltergestell
befestigt ist, und der Leiter 6 sich um die Verbindung^
achse 7 ■ -"'--V^elter dreht und den Kontakt 3 für die Kontaktgabe
mit dem erwähnten Kontakt 2 beim Schließen des Schalters
tragt.
Die Feder 8 erzeugt die Kontaktkraft beim Schließen des
Schalters·
Der bewegliche Leiter 1 und der bewegliche Leiter 6 der
Spule besitzen verlängerte Enden, die als Lichtbogen-Abrelßhörner
dienen·
Der bewegliche Leiter 1 ist gelenkig über ein System der
sich zusammenklappenden Kniehebel 9 und 10 mit einem Hebel 11
verbunden·
Der Handantrieb 1st als ein Knebel 12 und eine Feder 13 ausgebildet,
die an einem Ende mit dem Knebel 12 und am anderen mit dom die Kniehebel 9 und 10 verbindenden Drehgelenk
( ::icht her. iff crt ) verbunden ist·
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Der Hebel 11 steht bei der Einschaltstellung des Schalters
Im Eingriff mit einer Raste 14»
Die Raste 14 ist mit einer Stütze 15 gelenkig verbunden und
steht bei der Einschaltstellung des Schalters im Eingriff mit
einer Ausschaltlelste 16« Eine Öffnung 17 der Stütze 13t In der
eine Drehachse 18 der Raste 14 angeordnet 1st, ist In die Verschiebungsrichtung der Drehachse 18 mit der Raste 14 Im Sinne
der Verminderung des Eingriffes der Raste 14 mit der Aueschaltlelste 16 verlängert·
Eine Feder 19 hält bei der Einschaltstellung des Schalters
die Drehachse 18 der Raste 14 in der Stütze 15 In der Grenzstellung fest, in der die Raste 14 hinter die Leiste 16 eingreift
Das andere Ende der Feder 19 ist mit einer Regelschraube 20 verbunden, die zur Regulierung der Spannkraft der Feder 19 bestimmt
ist.
Die Leiste 16 ist gelenkig in einer Stütze 21 angeordnet,
die am Schaltergestell befestigt 1st* Ein begrenzender Anschlag
22 ist zur Verminderung der Drehung der Ausschaltlelste 16 in die
Richtung der Vergrößerung ihres Eingriffes mit der Raste 14
bestimmt·
Der zur Notausschaltung des Schalters bestimmte üfcerstromauslöser 23 hat eine bewegliche Stange 24 zur Drehung der Ausschaltlelste 16 im Sinne ihrer Auskupplung mit der Raste 14·
Der bewegliche Leiter 1 1st mit einer Anschlußschiene 25
des Selbstschalters durch den flexiblen Leiter 26 verbunden·
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Der Selbstschalter funktioniert folgenderweise·
Beim Durchfließen eines Kurzschlußstromes, der ohne Zeitverzögerung
abgeschaltet werden muß, durch die geschlossenen Eontakte 2 und 3 treten durch die Bündelung der Stromlinien in
der Auflagefläche hervorgerufene elektrodynamische Abstoßungskräfte
der Kontakte auf· Beim maximalen Kurzschlußstrom überschreiten
diese Kräfte wesentlich die Spannkraft der leder 8·
Beim Durchfluß desselben Stromes durch die Leter der Vorrichtung
4 treten elektrodynamische Kräfte zwischen dem unbeweglichen Leiter 5 und dem beweglichen Leiter 6 auf j dabei tritt
zwischen dem oberen Teil des Leiters 5 und. dem Leiter 6, in der?
non der Strom gleichsinnig gerichtet ist, eine Anziehungskraft
und zwischen dem unteren Teil des Leiters 5 und dem Leiter
6, in d4nen der Strom gegensinnig gerichtet ist, eine Abstoß
ungskraft auf« Die resultierende Kraft der Wechselwirkung zwischen dem Leiter 5 und dem Leiter 6 der Vorrichtung 6 verhindert
das Abstoßen der Kontakte 2 und 3 bei jedem möglichen
Kurzschlußstrom·
Diese Kraft wirkt über die Kontakte 2 und 3 auf den beweglichen
Leiter 1.
Der bewegliche Leiter 1 wirkt über die Kniehebel 9 und 10
auf die im Eingriff stehenden Hebel 11, Raste 14 und Ausschaltlelste
16.
Bei einer gewählten Stärke des Kurzschlußstromes übersteigt
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die auf die Baste 14 wirkende Kraft die Spannkraft der Feder 19
und die Baste 14 bewegt «lieh mit der Achse 18, die sie mit der
Stutze 15 verbindet, längs der öffnung 17 der Stutze 15. Dabei
tritt die Raste 14 aus dem Eingriff mit der Ausschaltlelste 16.
Nach dem Freigeben der Raste 14 tritt diese aus dem Eingriff
Dili dem Hebel 11· Der von dem Eingriff mit der Haste 14 freigegebene Hebel 11 dreht sich unter der Wirkung der Feder 13 um
seine Drehachse gegen Uhrzeigersinn bis zum Anschlag. Dabei 1st
die Verbindungsachse des Kniehebels 9 mit dem Hebel 11 links
von der Achse der Feder 13 angekowiun, die Kniehebel 9 und 10
klappeil zusammen und der mit dem Kniehebel 10 verbundene bewegliche Leiter 1 bewegt sich nach oben, wodurch die Kontakte 2 und
3 des Schalters geöffnet werden.
Fur die Einstellung des gewählten Wertes des Insprechstromes
des Selbstschalters ohne Zeitverzögerung bzw. für die Änderung
dieses Wertes 1st es vorteilhaft, den Schalter mit einer Regelvorrichtung zu versehen.
Ein Ausführungsbelspiel einer solchen Vorrichtung ist auf
Flg. 2 dargestellt«
Das eine Ende der Feder 19 1st mit der Regelschraube 20
und das andere mit der Drehachse 18 der Raste 14 verbunden. Auf
die Schraube 20 ist die Mutter 27 aufgeschraubt. Die Mutter 27
hält die Schraube 20 in einer fixierten Lage fest«
Die Spannkraft der Feder 19 wird durch eine Verstellung
der Mutter 27 längs der Schraube 20 geändert.
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Die Raste 14, indem sie eich, längs der Öffnung 17 der Stutze
15 bewegt, kann die Ausschaltleiste unter der Wirkung der
Reibungskräfte in der Eingriffstelle der Raste 14 mit der Leiste
16 gegen Uhrzeigersinn drehen. Diese Erscheinung 1st unerwünscht, da sie die Auskupplung der Raste 14 mit der Leiste 16 verhindert«
Zur Vorbeugung dieser Erscheinung 1st es vorteilhaft, den Schalter mit dem Anschlag 22 zu versehen, welcher keine Drehung
der Leiste 16 im Sinne der Beibehaltung Ihres Eingriffes mit
der Raste 14 zuläßt«
Beim Ausschalten von Kurzschlußströmen durch einen nach der
vorgeschlagenen Variante nach der Erfindung ausgeführten Selbstschalter,
bei der eine Zeitverzögerung erwünscht ist, funktioniert
der Schalter wie ein gewöhnlicher selektiver Selbstschalter·
Dabei 1st die von der Vorrichtung 4 erzeugte Kraft ungenügend
für die Überwindung der Spannkraft der Feder 19· Die
Raste 14 und ihre Achse 18 nehmen die untere Stellung In der länglichen öffnung 17 der Stütze 15 wahrend der ganzen Durchflußzelt
des Kurzschlußstromes ein·
Nach dem Ablauf der Verzögerungszelt wirkt der tlberstromauslöser
mit seiner Stange 24 auf die Leiste 16 und dreht sie um einen Winkel, der zur Auskupplung mit der Raste 14 notwendig
1st« Danach wird der Schalter wie oben beschrieben ausgeschaltet»
Der Selbstschalter vorgeschlagener Konstruktion 1st selektiv bis auf einen bestimmten vorher gewählten Wert des Kurzschlußstromes,
und schaltet den Stromkreis bei einem den vorge-
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gebenen Wert übersteigenden Strom ohne Verzögerungszelt mit
Strombegrenzung.ab·
Die Anwendung der vorgeschlagenen Konstruktion des Selbstschalters
ermöglicht eine Verminderung der Abmessungen von
Stromkreisen der Verteilung der elektrischen Energie9 die nach
den GrenzkurzschlUQströmen gewählt werden, und erlaubt zusammen
mit strombegrenzend wirkenden Schaltern eine Verbesserung der
Qualltat des Schutzes von speisenden Transformatoren der Schaltanlagen·
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Claims (1)
- PATENTAHSPßüCHE( 1.JSelbstschalter, der einen bandantrieb, ein System beweglicher Kontakte , eine Vorrichtung für den Ausgleich von auf die angegebenen Kontakte wirkenden elektrodynamischen Abstoßung skr äft en, Uberstromauslöser und ein Frelauslöseschloß enthält, das eine Haste und eine Ausschaltlelste besitzt, wobei die Haste, wenn sie im Eingriff mit der Ausschaltlelste steht, das Frelauslöseschloß In der Stellung festhält+ die dem geschlossenen Zustand der Kontakte des Schalters entspricht, d a d u r ch3 gekennze lehnet ,daß die ^aste (14) des Freiauslöse-einer .. Schlosses auf einer Drehachse £18) In v Stutze (15) angeordnet ist und sich gegenüber der genannten Stütze (15) zusammen mit der angegebenen Drehachse (18) In die Richtung der Auskupplung de.r Raste (14) mit der Ausschaltlelste (16) verstellen laßt, wobei die angegebene Haste 14 eine Vorrichtung aufweist, welche die Haste (14) im Eingriff mit der Ausschaltlelste (16) festhält«2· Selbstschalter nach Patentanspruch 1, dadur ch gekennzeichnet ,daß die Vorrichtung für die Festhaltung der Haste 14 im Eingriff mit der Ausschaltlelste (16) als eine Feder (19) ausgeführt ist, die so angeordnet 1st, daß sie auf die Raste (14) entgegen Ihrer Verstellung bei der Auskupplung mit der Ausschaltlelste (16) wirkt·3· Selbstschalter nach Patentansprüchen 1, 2, dadurch gekennze lehnet ,daß die Vorrichtung für die Fest-409881 /01 16haltung der angegebenen Raste im Eingriff mit der Ausdhaltleiste (16) mit einer Regelvorrichtung versehen ist, die beispielsweise als eine mit einem Ende der Feder (19) verbundene Schraube (20) ausgebildet «erden kann·4# Selbstschalter nach Patentansprüchen 1 und 2, d a -durch gekennzeichnet ,daß er mit einem am Schalter gestell befestigten Anschlag (22) versehen ist, welcher die Drehung der Ausschaltlelste im Sinne der Vergrößerung des Eingriffes mit der Raste unter der Wirkung der Reibungskräfte verhindert, die In der Eingriffstelle der Raste (14) mit der Ausschaltlelste (16) wirksam werden·409881/01 16ff .Leerseite
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