DE2407134C2 - Strombegrenzender Leitungsschutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen strombegrenzenden Leitungsschutzschalter mit magnetischem und thermischem oder nur magnetischem Auslöser, mit $5 einem vom geschützten Pol unabhängigen, relaisartig gesteuerten Schalter, dessen Kontaktstelle und Erregerwicklung in Reihe mit dem geschützten Pol liegt.

Ein derartiger Leitungsschutzschalter ist aus der DT-AS 11 17 719 bekannt. Bei diesem Schalter ist eine zusätzliche Schaltstelle in Reihe mit dem eigentlichen Kontaktstück vorgesehen, deren Kontaktstück relaisartig betätigt wird. Das bewegliche Kontaktstück dieser zusätzlichen Schaltstelle wird mit Hilfe einer Feder gegen das ortsfeste Kontaktstück gedrückt und kann mit Hilfe eines Elektromagneten, der auf einen mit dem Träger des beweglichen Kontaktstückes festverbundenen Anker wirkt, bei Auftreten von hohen Kurzschluß-Strömen geöffnet werden. Die magnetischen Kräfte des Elektromagneten greifen direkt am Kontaktträger an. Nachteilig ist hierbei, daß der Kontaktträger durch das sich infolge des Kurzschlußstromes erst aufbauende Magnetfeld aus seiner Ruhelage nur ganz allmählich auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird. Diese Anordnung ist daher verhältnismäßig träge.

Bei einem weiteren, aus der US-PS 34 21 128 bekannten LeitungsschutzschaJter erfolgt die Auslösung des zweiten Schaltkontaktstückes durch den geschützten Hauptpol über eine Kupplung, die ihrerseits auf die Verklinkung des zweiten Kontaktstückes wirkt Die Öffnungszeit des nachgeschalteten Poles beginnt somit erst nach der Entklinkung des geschützten Poles.

Eine konstruktiv ähnliche Anordnung hat ein aus der DT-OS 2048 256 bekannter Selbstschalter mit Nullleiterabschaltung, bei dem der Hauptpol in der Zuleitung zum Verbraucher liegt und das ungeschützte Hil^kontaktstück in der Rückleitung angeordnet ist Dieser Schalter ist so aufgebaut daß der Schaltkontakt des ungeschützten Poles, der keine eigenen Auslöseelemente hat ausschließlich von der Mechanik des geschützten Poles mitbewegt wird. Die in der Offenlegungsschrift beschriebene Ausführung ist mit einem zusätzlichen Schaltmagneten versehen, der einen auf den Kontaktarm des Hilfskontaktstückes wirkenden Schlaganker hat Durch diesen zusätzlichen Schaltmagneten soll die Schweißneigung des Hilfskontaktstükkes, insbesondere bei hohen Kurzschlußströmen, verringert werden. Es sind hierbei zusätzliche Teile erforderlich, um die von seinem Prinzip herrührenden Mangel zu mindern. Ein höheres Schaltvermögen oder größere Selektivität wird dadurch kaum erreicht.

Es besteht aber Bedarf an Leitungsschutzschaltern mit größerer Selektivität und höherem Schaltvermögen, da der Trend dahin geht, kurzschlußflinke Schmelzsicherungen, die solchen Leitungsschutzschaltern vorgeschaltet sind, einzusetzen. Die strombegrenzende Wirkung ließe sich bei einem derartigen Schalter einerseits durch Verkürzung der Öffnungszeit, d. h. durch Verkürzung der Zeit, die vom Kurzschlußbeginn bis zuiTi Abheben der Kontaktstücke verstreicht, verbessern. Eine weitere Möglichkeit wäre darin zu sehen, daß der Aufbau der Lichtbogenspannung schneller herbeigeführt wird. Schließlich kann eine Verbesserung der strombegrenzenden Wirkung auch durch Vergrößerung der Lichtbogenspannung erreicht werden. Bei einer dem Stand der Technik entsprechenden Perfektion in der Ausführung schlagankerbeschleunigter beweglicher Kontaktstücke sowie der Lichtbogenkammer ist eine weitere wesentliche Verbesserung in der vorstehend angegebenen Richtung nicht ohne Vergrößerung der Abmessungen zu erreichen. Für Leitungsschutzschalter sind die Einbaumaße durch die Größe der üblichen Verteilungstafeln praktisch vorgegeben, so daß insbesondere das Profil des Leitungsschutzschalters in der Seitenansicht nicht mehr vergrößert werden kann. Ein Schalter, wie er in der US-PS 26 47 191 beschrieben ist, bei dem zwei geschützte Pole, hintereinander angeordnet sind, läßt sich aus den erwähnten Gründen nicht verwenden. Vergrößerungsmöglichkeiten bestehen nur noch in der Einbaubreite, wobei in Kauf genommen werden muß, daß man in einer gegebenen Verteilung entsprechend weniger Leitungsschutzschalter nebeneinander aufreihen kann. Bei der zur Zeit vorzugsweise angewendeten Schmalbauweise sind alle wesentlichen Bauelemente in einer durch das Seitenprofil umrissenen Ebene angeordnet.

Bei einem derartige» Geräteaufbau ist ein Raumzuschlag senkrecht zu dieser Ebene, also eine Verbreiterung des Schalters, nur schwer in technisch sinnvoller Weise auszunutzen. Dazu wäre eine vollständige Neukonstruktion erforderlich. In vielen Fällen werden daher, wie bei Leistungsschaltern bekannt (AEG-Hilfsbuch, 10. Auflage, 1967, S. 202), zwei serienmäßige Selbstschalter in Reihe geschaltet. Dies ist günstiger, als ein Modell mit größerem Schaltvermögen zu verwenden.

ivlan erreicht auf diese Weise eine Verdoppelung von Anstiegssteilheit und Endwert der Lichtbogenspannung und somit eine schärfere Begrenzung des durchgelassenen Stromes in Höhe und Zeitdauer. Auf diese Weise wird der für das Ansprechen der Vorsicherung ent- «5 scheidende pt-Wert vermindert Der Aufwand für die Reihenschaltung zweier kompletter Selbstschalter ist aber noch relativ hoch. Außerdem macht die Verdrahtung der Reihenschaltung in ein.eihigen Verteilungen Schwierigkeiten. Der sonst übliche, eingangsseitige An- κ> Schluß mit Sammelschienen ist nicht möglich, wenn zwecks Reihenschaltung die benachbart liegenden Klemmen zweier Schalter verbunden werden, da auf der anderen Seite dann jeder zweite Schalter mit einer Eingangsleitung zu verbinden ist und die dazwischenlie- »5 genden Schalter auf dieser Seite Abgangsleitungen haben. Sollten die Eingänge auf der einen und die Abgänge auf der anderen Seite angeordnet sein, so müssen je zwei Schalter über Diagonalbrücken hinter der Befestigungsprofilschiene verbunden werden. Die unmittelbare Reihenschaltung ist erforderlich, weil Mp-Leiter in den vorherrschend genullten Netzen nicht abgesichert werden dürfen.

Die Reihenschaltung der Pole eines zweipoligen aus einem geschützten und einem ungeschützten Pol bestehenden Selbstschalters, dessen Kontaktstücke mechanisch durch die Kontaktstücke des geschützten Poles betätigt werden (siehe DT-PS 12 86 188), ist zwar im Aufwand geringer als die bekannte Reihenschaltung zweier geschützter Pole, die Wirkung ist jedoch ebenso unbefriedigend wie die bei dem Schalter nach der erwähnten US-PS 34 21 128, weil das Kontaktstück des ungeschützten Poles als Ballast für das Hauptkontaktstück wirkt, so daß dessen beispielsweise durch Schlaganker beschleunigte Öffnungsbewegung langsamer verläuft. Die Folge ist bestenfalls ein nur unwesentlicher Gewinn für die Steilheit des Lichtbogenspannungsanstieges durch die Reihenschaltung. Die quadratisch in den Pt-Wert eingehende Höhe des Durchlaßstromes wird somit durch die zusätzliche Aufwendung eines ungeschützten Poles nur verhältnismäßig wenig vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten strombegrenzenden Leitungsschutzschalter so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln durch Vergrößerung und schnelleren Aufbau der Lichtbogenspannung und durch Verkürzung der Öffnungszeit eine bessere Selektivität erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, weil mindestens eine Verdoppelung von Anstiegssteilheit und Betrag der Lichtbogenspannung erreicht und gleichzeitig das ungünstige Verhalten der bekannten Schalter hinsichtlich der Öffnungszeit vermieden wird. Weiterhin ⁶S ist vorteilhaft, daß der ungeschützte Pol fast vollständig aus serienmäßigen Bauelementen zusammengesetzt ist, die auch für den geschützten Hauptpol benötigt werden. Es kann für diesen Pol auch das gleiche Gehäuse, wie es für den geschützten Hauptpol verwendet wird, benutzt werden. Es sind lediglich Löcher für die Querverbindungen vorzusehen. Durch die erfindungsgemäße Reihenschaltung werden Vorteile bei allen drei der eingangs erwähnten grundsätzlichen Verbesserungsmöglichkeiten (Verkürzung der Öffnungszeit, schnellerer Aufbau der Lichtbogenspannung und Vergrößerung der Lichtbogenspannung) für strombegrenzende Selbstschalter erzielt

Der relaisartig gesteuerte Schalter besteht aus einem durch eine Feder in Schließstellung mit einem ortsfesten Kontaktstück gehaltenen Kontakthebel, auf den ein Tauchanker einer als Erregerspule dienenden Auslösespule als Schlaganker einwirkt Die Ansprechgrenze des reiaisartig gesteuerten Schalters ist durch eine verstärkte Rückführfeder des Tauchankers höher als die des geschützten Poles eingestellt Das Schließen der Kontaktstücke nach Abfallen des Tauchankers erfolgt mit einer gewissen Verzögerung, was durch entsprechend bemessene Massenträgheit von Tauchanker und Kontakthebel erreicht wird. Die Öffnungszeit des relaisartig gesteuerten Schalters ist durch Verkleinerung des Hubes des Schlagankers kürzer als die des geschützten Poles gemacht. Der relaisartig gesteuerte Schalter ist in einem seitlich neben dem geschützten Pol befindlichen und mit diesem konturengleichen Gehäuse angeordnet.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen an sich bekannten geschützten Pol eines Leitungsschutzschalters, während in

F i g. 2 der in Reihe geschaltete, relaisartig gesteuerte Schalter wiedergegeben ist, in

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf die Gehäuse von geschütztem Pol und relaisartig gesteuertem Schalter gezeigt.

Der geschützte Pol ist in einem Gehäuse i untergebracht, das auf der einen Seite seines Sockels 2 eine Anschlußklemme 3 aufweist. Auf der anderen Sockelseite befindet sich eine weitere Anschlußklemme 4 zum Anschluß eines nicht dargestellten Abgangsleiters. Der Sockel enthält eine Lichtbogenkammer 5, in der sich ein Löschblechstapel 6 befindet. Die Anschlußklemme 4 steht mit einer Laufschiene 7 in Verbindung, auf der ein ortsfestes Kontaktstück 8 angeordnet ist Als bewegliches Kontaktstück dient ein Kontakthebel 9, der um eine gehäusefeste Achse 10 schwenkbar ist. Der Kontakthebel 9 wird durch einen Mechanismus 11 gesteuert, der durch ein Handbedienungsorgan 12 betätigbar ist und durch ein magnetisches Auslöseorgan 13 sowie durch einen thermischen Auslöser 14 entklinkt werden kann. Das magnetische Auslöseorgan besteht aus einer Auslösespuie 13a, in der ein Tauchanker 136 geführt ist. Der Tauchanker steht unter Wirkung einer Rückführfeder 13c. An dem aus der Auslösespuie herausragenden Ende weist der als Schlaganker ausgebildete Tauchanker einen Mitnehmer 13c/ auf. Der Mitnehmer 13c/greift durch eine öffrvng 9a des Kontakthebels 9. Der Kontakthebel 9 wird durch eine Feder 15 belastet und in Kontaktschließstellung gehalten. Der Strompfad im Schalter verläuft von der Klemme 3 über eine Verbindungsleitung 16 durch die Gehäusewand hindurch zu dem in F i g. 2 dargestellten relaisartig gesteuerten Schalter. Von diesem Schalter nach F i g. 2 verläuft der Strompfad weiter über eine Verbindungsleitung 17 zum thermischen Auslöser 14 und von dort zu der magnetischen Auslösespule 13a. Die magneti-

sehe Auslösespule steht ihrerseits mit dem Kontakthebel 9 in Verbindung, von wo aus über das Kontaktstück 8 die Verbindung zu der Anschlußklemme 4 hergestellt ist.

Der relaisartig gesteuerte Schalter nach F i g. 2, der im wesentlichen aus einer Erregerspule 23a mit Tauchanker 23b und mit einem Kontaktnebel 19 besteht, ist in einem Gehäuse 21 untergebracht, das praktisch dem Gehäuse 1 nach F i g. 1 entspricht. Ein Verschlußstopfen 18 verschließt die normalerweise für das Handbedienungsorgan nach F i g. 1 vorgesehene Öffnung. Der Kontakthebel IS, der um eine Achse 20 schwenkbar ist, ist durch eine Feder 25, die an einem Gehäuseanschlag 22 angreift, in Kontaktschließrichtung belastet. Der Gehäusesockel ist wie bei dem geschützten Pol nach F i g. 1 mit einem Löschblechpaket 26 und einem Leiter 27, der als Träger eines ortsfesten Kontaktstückes 28 dient, bestückt. Der Kontakthebel 19 wird von dem als Schlaganker ausgebildeten Tauchanker 23b, ähnlich wie bei dem geschützten Pol nach Fi g. 1, über einen Mitnehmer 23t/ beeinflußt. Der Tauchanker 236 steht unter Wirkung einer Rückführfeder 23c, die zwecks Erzielung einer höheren magnetischen Ansprechgrenze des Systems stärker als dre Rückführfeder 13c des geschützten Pols ausgelegt ist. Der Mitnehmer 23d des Schlagankers ist kurzer als der Mitnehmer 13c/ nach F i g. 1 ausgelegt, so daß er bis zum Erreichen des Kontakthebels 19 einen kleineren Hub als der nach F i g. 1 zurückzulegen hat Erregerspule 23a und Kontaktstükke sind so geschaltet, daß die Verbindungsleilung 16 nach F i g. 1, die identisch mit einer Leitung 16a nach F i g. 2 ist, zu der Erregerspule 23a führt. Die Erregerspule 23a steht mit dem Kontakthebel 19 in Verbindung, der seinerseits über das ortsfeste Kontaktstück 28 mit einer Leitung 17a Verbindung hat, die wiederum identisch mit der Verbindungsleitung 17 nach F i g. 1 ist.

In der Draufsicht nach F i g. 3 ist die Nebeneinanderanordnung der beiden Gehäuse 1 und 21 zu erkennen. Die Pfeile zeigen schematisch den Stromverlauf über den geschützten und den in Reihe geschalteten relaisartig gesteuerten Schalter an.

Durch die höher gelegte magnetische Ansprechgrenze des Systems nach F i g. 2 wird verhindert, daß der Tauchanker im Überstrombereich rasselt oder gar das Kontaktstück im Rhythmus des Wechselstromes öffnet, ohne daß der geschützte Pol anspricht. Bei Auftreten eines Kurzschlußstromes öffnet der Kontakthebel 19 noch früher als der Kontakthebel 9, da infolge des verkürzten Hubes des Schlagankers, die wegen der höheren magnetischen Ansprechgrenze zwar später einsetzende Bewegung des Tauchankers schneller zum Aufprall des Mitnehmers 23d an den Kontakthebel 18 führt. Die Öffnungszeit des relaisartig gesteuerten Schalters, kann erheblich kürzer gemacht werden als die des geschützten Hauptpoles.weil der Hub des Tauchankers bis zum Abheben der Kontaktstücke nicht die zur vorherigen Auslösung eines SchaltSchlosses benötigte Größe zu haben bracht, wie dies für den Tauchanker des geschützten Poles erforderlich ist. Somit wird erreicht, daß die Lichtbogenspannung dieses Schalters noch etwas früher zur Begrenzung des Kurzschlußstromes zur Verfügung steht als die des geschützten Hauptpoles. Der Kontakthebel 19 wird während der Dauer des abzuschaltenden Kurzschlußstromes durch den angezogenen Tauchanker 236 in geöffneter Stellung gehalten. Die Lichtbogenspannungen von geschütztem Pol und relaisartig gesteuertem Schalter haben zumindest die gleiche strombegrenzende Wirkung wie die Reihenschaltung zweier kompletter Leitungsschutzschalter. Die Massenträgheit von Tauchanker und Kontakthebel ist so bemessen, daß der Kontakthebel 19 unter der Wirkung der Feder 25 sich erst mit einer gewissen Verzögerung, und zwar erst, nachdem der infolge der hohen Gesamtlichtbogenspannung steil abfallende

Kurzschlußstrom unterbrochen ist, wieder schließt. Dei Kontakthebel 19 soll nicht unmittelbar bei Unterschrei tung der Abfallgrenze schließen, weil sonst die Lichtbo genspannung des relaisartigen Schalters zur endgülti gen Unterbrechung des Stromes fehlen würde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter mit magnetischem und thermischem oder nur magnet!- S schem Auslöser, mit einem vom geschützten Pol unabhängigen, relaisartig gesteuerten Schalter, dessen Kontaktstelle und Erregerwicklung in Reihe mit dem geschützten Pol liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der relaisartig gesteuerte Schalter aus einem normalen, seiner Schaltmechanik und seines thermischen Auslösers entblößten Leitungsschutzschalter mit Schlaganker (236,23d} besteht

2. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relaisartig gesteuerte Schalter aus einem durch eine Feder (25) in Schließstellung mit einem ortsfesten Kontaktstück (28) gehaltenen Kontakthebel (19) besteht, auf den ein Tauchanker (236) einer als Erregerspule (23a) dienenden Auslösespule als Schlaganker einwirkt

3. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgrenze des relaisartig gesteuerten Schalters durch eine verstärkte Rückführfeder (23c) des Tauchankers (23b) höher als die des geschützten Poles eingestellt ist.

4. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenträgheit von Tauchanker (23b) und Kontakt- jo hebel (19) so bemessen ist, daß die Kontaktschließung nach Abfallen des Tauchankers (236) mit einer gewissen Verzögerung erfolgt.

5. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit des relaisartig gesteuerten Schalters durch Verkleinerung des Hubes des Schlagankers (23b, 23d) kurzer als die des geschützten Poles gemacht ist.

6. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der relaisartig gesteuerte Schalter in einem seitlich neben dem geschützten Pol befindlichen und mit diesem konturengleichen Gehäuse (21) angeordnet ist.