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"Leitungsschutzschalter mit Nullspannungsauslöser"
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Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter mit Nullspannungsauslöser,
welcher eine an der Netzspannung anliegende Auslöseeinrichtung aufweist und in formschlüssiger
Verbindung mit einer Verklinkungsstelle eines Schaltschloßes des Leitungsschutzschalters
steht.
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Derartige Nullspannungsauslöser werden dort eingesetzt, wo ein verklinkter
Schalter, beispielsweise ein in einer elektrischen Niederspannüngs-Schaltanlage
betriebener Leitungsschutzschalter, bei Unterschreiten einer bestimmten Spannung
bis zu Null das Schaltschloß des Leitungsschutzschalters betätigt und somit die
Anlage außer Betrieb setzt.
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Ein Wiedereinschalten des Leitungsschutzschalters und somit der Anlage
darf jedoch erst dann erfolgen, wenn der Nullspannllngsallslöser seine auslösebereite
Stellung eingenommen hat, d.h., daß ein im Nullspannungsauslöser befindliches kinematisches
Glied keinen Form- und Kraftschluß mehr auf die Verklinkungsstelle des Schaltschloßes
vom Leitungsschutzschalter ausüben darf. Die Auslösung des Nullspannungsauslösers
erfolgt üblicher Weise zeitverzögert, da ja bekanntlich unbedingt verhindert werden
muß, daß vorübergehende kurzzeitige Spannungsschwankungen im Netz keinesfalls eine
Ausschaltung des Leitungsschutzschalters zur Folge haben darf.
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Als Verzögerungszeit-wird im allgemeinen ein Zeitwert von 1 bis 5
Sekunden gewählt.
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Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den NulXspannungsauslöser
auch mit zwei Wicklungen, also in Sparschaltung auszulegen, d.h. es wird Anzugs-
und Haltewicklung getrennt voneinander angeordnet, wodurch zwar eine Kupfereinsparung
erzielt wird, die jedoch keinesfalls eine Volumenverkleinerung des Nullspannungsauslösers
in seiner Bauform nach sich zieht.
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Der tiefere Grund der Wicklungstrennung ist vielmehr darin zu sehen,
daß eine konzentrierte und für dieses Bauteil schädliche Wärmeentwicklung verhindert
wird.
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Es sind bereits Leitungsschutzschalter mit einem Nullspannungauslöser
der erwähnten Art bekannt, welche einen Haltemagneten mit einer an der Netzspannung
anliegenden Wicklung aufweist. Als ortsfester Magnet wird in der Mehrzahl der Anwendungsfälle
ein Hufeisenmagnet verwendet, dessen Anker ein mit einer Verklinkungsstelle des
Schaltschloßes am Leitungsschutzschalter stehendes kinematisches Zwischenglied betätigt.
Ein solcher Aufbau beansprucht verhältnismäßig viel Platz und widerspricht somit
der in der Technik allgemein angestrebten Tendenz nach kleineren Abmessungen. Ferner
müssen bei den bekannten Nullspannungsauslösern die Wicklungen für die entsprechende
Netzspannung ausgelegt werden, was zur Folge hat, daß die Durchmesser der Spulen
aufgrund der hohen Windungszahlen beträchtliche Abmessungen einnehmen. Eine hohe
Windungszahl ist jedoch deshalb schon erforderlich, um den dauernd fließenden Haltestrom
sehr klein zu halten, damit die Erwärmung des Haltemagnetsystems sich in Grenzen
hält.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem Stand
der Technik verbesserten und vereinfachten Nullspannungsauslösers, der in raumsparender
Bauform auf einfache Art und Weise nachträglich einem Leitungsschutzschalter zugeordnet
werden kann.
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Erreicht wird dies durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Durch die Anwendung einer Nullspannungsspule als
Heizwicklung auf
einem Thermobimetall, wird beim erfindungsgemäßen Gegenstand zum einen eine enorme
Einsparung an Teilen und damit verbunden eine Verringerung des Bauvolumens und zum
anderen eine Erhöhung der Funktionssicherheit unter Anwendung einfachster Mittel
erreicht. Da infolge der einfachen jedoch besonderen Anordnung eines Thermobimetalls
und der darauf befindlichen als Heizwicklung ausgebildeten Nullspannungsspule ein
einfacher Nullspannungsauslöser mit sehr geringem Platzbedarf geschaffen wurde,
ergibt sich gegenüber den eingangs abgehandelten Nullspannungsauslösern noch ein
weiterer wesentlicher Vorteil, der darin besteht, daß der erfindungsgemäße Nullspannungsauslöser
aufgrund seiner verschiedenartig ausgebildeten Konfiguration sowohl an einer Breit
seite oder mindestens an einer von drei Schmalseiten eines Leitungsschutzschalters
anbringbar ist.
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Als für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildung
sind die in den weiteren Unteransprüchen angegebenen Merkmale vorgesehen.
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Die erfindungsgemäß sich ergebenden Vorteile werden mit den bekannten
Nullspannungsauslösern ungeachtet deren Einfachheit nicht erzielt, da bei diesen
bekannten Nullspannungsauslösern grundsätzlich Magnetsysteme erforderlich sind,
die ihrerseits einen voluminösen Aufbau und kinematische Zwischenglieder erfordern.
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Der erfindungsgemäße Gegenstand bietet aber nicht nur den Vorteil
der Einfachheit in bezug auf Funktion und raumsparende Bauweise, im Hinblick auf
seine geringen Abmessungen, vielmehr bietet er sogar aufgrund der physikalischen
Eigenschaften des angewandten Thermobimetalls die Eigenschaft einer stark verzögerten
Ausschaltung, d.h. Spannungsschwankungen, deren Dauer innerhalb von 1 bis 5 Sekunden
liegt, verursachen definitiv keine Ausschaltung des Leitungsschutzschalters.
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Weiterhin bietet die einfache Funktion im Zusammenhang mit der neuen
Bauform eines Nullspannungsauslösers den Vorteil,
daß das Thermobimetall
im Ruhezustand mittelbar über einen Auslöseknopf auf ein Schalt schloß des Leitungsschutzschalters
einwirkt, d.h. der Nullspannungsauslöser kann unmittelbar über über dem Auslöseknopf
angeordnet sein. Damit wird eine Ausführung geschaffen, die es ermöglicht, daß der
erfindungsgemsße Nullspannungsauslöser unter Anwendung geringster Arbeitsmittel
und minimaler Arbeitszeit an Ort und Stelle, selbst von Laien installiert werden
kann.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Leitungsschutzschalters mit Nullspannungsauslöser, in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Leitungsschutzschalters mit zwei Möglichkeiten
der Ankopplung eines Nullspannungsauslösers.
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In der Fig. 1 ist ein Reispiel für eine Möglichkeit einer Anordnung
11 eines erfindungsgemäßen Nullspannungsauslösers 12 an einem Leitungsschutzschalter
13 gezeigt.
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Der Der Nullspannungsauslöser 12 ist hier an einem steckbar auf einer
elektrischen Steckvorrichtung 14 positionierten Leitungsschutzschalter 13 mittels
angeformter Kontaktelemente 15 gehaltert.
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Der Nullspannungsauslöser 12 besteht im wesentlichen aus einem separaten,
anreihbaren, becherförmigen Gehäuse 16 mit einem darin befindlichen einseitig eingespannten
Thermobimetall 17, eine das Thermobimetall 17 umgebende Heizwicklung 18 ein ein
Rückstellelement 19 sol e einem herausgeführten Kontaktelement 15 für den Mp-Leiter
20 und ein Kontaktelement 15a für den Außenleiter 21. Die Heizwicklung 16 ziege
dabei mit einem freien Ende 22 direkt am Kontaktelement 15 oder einem
Schraubanschluß
2 des Leiters 20 an, wahrend ein anderes freies Ende 23 der Heizwicklung 1 am Kontaktelement
15a des Leiters 21 anliegt. Die Heizwicklung 18 liegt auf diese Art und Weise direkt
an der Stromzuleitung eines femininen Kontaktelementes 15c des Leitn;schutzschalters
13 des Leiters 21 an. Der Nullspannungsauslöser 12 und der Leitungsschutzschalter
13 weisen zwecks Formschluß und zur Entlastung der durch das Kontaktelementenpaar
15a/15c gebildeten Koppeleinrichtung entweder an einer anreihbaren Breit seite 24/24a
oder einer Schmalseite 25/25a geeignete Nasen 2u und Ausformungen 27 auf, wobei
die Nase 26 als in die Ausformung 27 gestecktes Losteil ausgebildet ist, damit bei
Aneinanderreihen kein Spalt- oder Zwischenraum entsteht. Die Anschlußstelle für
die Zuleitung des Mp-Leiters 20 am Nullspannungsauslöser 12 ist dabei wahlweise
als Steck- 15 oder Schraubanschluß 28 ausgebildet.
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Die aus wenigstens einem femininen Kontaktelement 15c bestehende Koppeleinrichtung
am Leitungsschutzschalter 13 kann wie beispielsweise beim Nullspannungsauslöser
12 mindestens an einer anreihbaren Breitseite 24 oder einer Schmalseite 25 angeordnet
sein. Außer dieser zusätzlichen Koppeleinrichtung besitzt der Leitungsschutzschalter
13 keine weiteren zusätzlichen Einrichtungen, als die, die für die Unterbrechung
eines Verbraucherstromkreises erforderlich sind.
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Diese für die Unterbrechung eines Stromkreises erforderlichen Elemente
befinden sich in einem becherförrnigen Gehäuse 29 und bestehen im wesentlichen aus
einem Schalt schloß 30 mit einer Verklinkungsstelle 31, einer durch diese beaufschlagbare
Unterbrechungsstelle 32 sowie einem Betätigungselement 33/34 zur manuellen Ein-
und Ausschaltung.
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Die Wirkungsweise des Nullspannungsauslösers 12 gemäß der schematischen
Darstellung ist die folgende: Bei Unterschreiten der Nennspannung kühlt sich zwangsläufig
das erwärmte Thermobimetall 17 ab, wodurch eine Rückkehr des ausgelenkten Thermobimetalls
17 in die Ruhe- und Ausgangslage A
unter Erzielung einer Kraft P
hervorgerufen wird. Die Kraft P unter Erzielung einer Kraft P hervorgerufen wird.
Die Kraft P entspricht dem Umkehrwert der Auslenkung des erwärmten Thermobimetalls
17, nämlich
Da bekanntlich die Kraft P proportional dem Weg d des ausgelenkten Thermobimetalls
17 ist, gestaltet sich die Ermittlung recht einfach. Die Rückbildung des ausgelenkten
Thermobimetalls 17, d.h. die Überwindung der Wegstrecke d erfolgt aufgrund der Charakteristik
desselben verzögert, so daß ein kurzzeitiges Unterbrechen (1 bis 5 Sekunden) der
Jeweils anstehenden Nennspannung noch nicht zu einer Aktivität in bezug auf eine
Betätigung einer nachgeordneten Schaltvorrichtung 13 durch das in seine Ruhelage
A zurückkehrende Thermobimetall 17 führt. Bei einer längeren als der zuvor erwähnten
Unterschreitung der Nennspannung an der Heizwicklung 18 des Thermobimetalls 17 übt
dieses bei Einnahme der Ruhe- und Endlage A eine Kraft P auf eine Schaltschloßverklinkungsstelle
31 des Leitungsschutzschalters 13 aus, wodurch die Unterbrechungsstelle 32 desselben
geöffnet wird. Damit ist der Stromkreis V, welcher der Leitungsschutzschalter 13
überwacht, unterbrochen und eine Gefährdung der in diesem Stromkreis V liegenden
Verbrtuchergerdte ist somit ausgeschlossen. Eine Wiedereinschaltung des durch das
Thermobimetall 17 des Nullßpannungsauslösers 18- beaufschlagten Leitungsschutzschalters
13 ist erst nach Wiederkehr der Nennspannung möglich, da das in der Ruhelage A beharrende
Thermobimetall 17 im abgekühlten Zustand kraftschlüssig auf ein Schaltschloß 30
desselben - im vorliegenden Falle über das Betätigungselement 34 - einwirkt, d.h.
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das Schaltschloß 30 ist nicht verklinkungsbereit. Das Thermobimetall
17 wird bei'Wiederkehr der Nennspannung verzögert aus dem Zustand der Ruhe in den
Zustand der Bewegung versetzt und gibt somit nach Verlassen der Ruhelage A den Kraftschluß
zu dem Betätigungselement 34 auf, wodurch dieses vermittels
Federkraft
in eine Ausgangsstellung - entgegen der Kraft P zurückeilt und die Verklinkungsstelle
31 freigibt, so daß das Schaltschloß 30 des Leitungsschutzschalters 13 über das
Betätigungsglied 34 in den verklinkungsbereiten Zustand bringbar ist.
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Wie der Fig. 2 beispielhaft zu entnehmen ist, kann der Nullspannungsauslöser
12 aufgrund seiner Konfiguration in verschiedenen (zwei dargestellt) Lagen od. Positionen
dem Leitungsschutzschalter 13 zu- bzw. beigeordnet werden. Die Zu- oder Beiordnung
kann in vorteilhafter Weise auch nachträglich erfolgen, ohne daß dabei besondere
Vorkehrungen zu treffen sind.
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Beim Nullspannungsauslöser 12 2 in einer Ausführung als anreihbares
Gerät ragt auf einer Breitseite 24a das Thermobimetall 17 und das maskuline Kontaktelement
15a aus dieser um einen bestimmten Betrag heraus, so daß beide breitseitig eine
Wandung des Leitungsschutzschalters 13 durchdringen. Das maskuline Kontaktelement
15a wird von einem iz Leitungsschutzschalter 13 befindlichen femininen Kontaktelement
15c umfasst.
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Wie zuvor erwähnt, durchdringt das Thermobimetall mit dem Kontaktelement
15a an der Breitseite 24 eine Wandung des Leitungsschutzschalters 13. Während dabei
eine Öffnung in der Wandung für das Kontaktelement 15a nur geringfügig größer sein
braucht, muß eine Öffnung 35 für das Thermobimetall 17 weit größer dimensioniert
sein, als dessen Querschnittsfläche.
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Der Grund hierfür ist in einem vom Thermobimetall zu tätigenden Arbeitshub
zu sehen, nämlich dem Auslenkungsweg d.
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An einer Abstufung 36 des Nullspannungsauslösers 12 ist eine weitere
Möglichkeit zum Anschluß der Zuleitung des Mp-Leiters 20 vorgesehen,-die, wie zuvor
bereits erwähnt, wahlweise als Steck- 15 oder Schraubanschluß 28 ausgebildet ist,
in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Bei Verwendung mit Steckanschluß 15 wird
der ;Jullspannungsauslöser 12 erst in Position am Leitungsschutzschalter 13 gebracht,
d.h. es findet erst die Ankopplung über die Kontaktelemente 15a/15c statt, bevor
das
in der Abstufung 36 befindliche maskuline Kontaktelement 15
in axialer Steckrichtung in ein feminines Kontaktelement 15b einer elektrischen
Steckvorrichtung 14, beispielsweise durch Drehen eInfügbar ist.
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Durch die mechanisch-galvanische Vereinigung beider Geräte sowie der
Verwendung eines in axialer Steckrichtung beweglichen Kontakvelementes 15 wird eine
exakte Fixierung des Nullspannungsauslösers 12 zum -Leitungsschutzschalter 13 hergestellt.
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Das feminine Kontaktelement 15b ist, wie bereits erwähnt, integrierter
Bestandteil einer Steckvorrichtung 14, die ihrerseits fest auf einer entsprechenden
Montageebene verankert ist.
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In dieser Lagenposition des Nullspannungsauslösers 12 zum Leitungsschutzschalter
13 steht das Thermobimetall 17 im Ruhezustand direkt mit der Verklinkungsstelle
31 des Schaltschloßes 30 in kraftschlüssiger Verbindung. Grundsätzlich weist der
Nullspannungsauslöser 12 an einer Schmalseite 25b, nämlich allgemein der Bedienungsseite,
ein Rückstellelement 19 für das Thermobimetall 17 auf. Dem Rückstellelement 19 obliegt
die Aufgabe der manuellen Betätigung des Thermobimetalls 17.
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Wie weiter der Fig. 2 in gestrichelter Darstellung zu entnehmen ist,
kann der Nullspannungsauslöser 12 ohne körperliche Veränderung in bezug auf seine
Dimension zu erfahren, als Huckepackteil an einer Schmalseite 25/25a des Leitungsschutzschalters
13 angeordnet werden. Wie ausweislich derselben Figur entnehmbar ist, nimmt dabei
das einseitig eingespannte Thermobimetall 17 und das maskuline Kontaktelement 15a
für den Leiter 21 eine andere Lage ein. Als mechanische Fixierung dient dabei eine
am Nullspannungsauslöser 12 befindliche, als Führungs-Rastelement ausgebildete Nase
37, die in einer Endlage, in einer alternativ dazu ausgebildeten Nut 37a in der
Schmalseite 25a des Leitungsschutzschalters 13 fixierbar ist.
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Die Anwendung eines derartigen Nullspannungsauslösers bleibt
selbstverständlich
nicht nur auf den hier in Rede stehenden Leitungsschutzschalter beschränkt, vielmehr
besteht die Möglichkeit, einen derartigen Nullspannungsauslöser mit geringen Abmessungen
dort einzusetzen, wo entsprechende Platznot herrscht.