DE2610951A1

DE2610951A1 - Schutzschalter

Info

Publication number: DE2610951A1
Application number: DE19762610951
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing Grad Runtsch
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1976-03-16
Publication date: 1977-09-29
Also published as: SE7702403L; IT1083732B; GB1578637A; DE2610951C3; BE852530A; DE2610951B2

Description

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BROWN, BOVERi & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT j > . · ν

MANNHEIM BiiOV\:J CO^-Hi

Mp.-Nr. 325/76 _w , Mannheim, 12.3.1976

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"Schutzschalter"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter zur Unterbrechung eines den Nennstrombereich längere Zeit überschreitenden elektrischen Stromes (Überstromauslösung) und zur sofortigen Unterbrechung des Stromflusses bei Axiftreten eines Kurzschlußstromes (Kurzschlußstromauslösung), mit einem ersten ; Stromweg über einen eine Wicklung aufweisenden Magnetauslöser und mit einem parallel zu diesem Stromweg angeordneten zweiten, von einem temperatur- bzw. stromempfindlichen Glied gebildeten Stromweg. ;

Schutzschalter solcher oder ähnlicher Art, also beispielsweise Sicherungsautomaten, Motorschutzschalter und dgl., haben, allgemein gesehen, zahlreiche Entwicklungsstufen hinter sich gebracht, ehe sie die den heutigen Anforderungen genügende Präzision und Zuverlässigkeit erreicht haben. Galt es in früheren ! Entwicklungsphasen, die Ansprechgenauigkeit und die Ansprechzuverlässigkeit zu erhöhen, so stellt man sich heute u.a. zur Aufgabe, die Geräte ohne Einbuße der gewünschten Eigenschaften und Toleranzen im Ausmaß kleiner zu gestalten, den erforderlichen Aufwand hinsichtlich der Anzahl der Teile zu verringern ; oder durch andere, weniger aufwendige Teile zu ersetzen, umständliche Justiervorgänge einzusparen oder schließlich, mit ' billigeren oder besser lagerfähigen Materialien oder Teilen den gewünschten Zweck zu erfüllen. Außerdem geht das Bestreben dahin, solchen Schaltvorrichtungen eine größere Kraftreserve zu verleihen, um das Ansprechen noch sicherer zu vollziehen, sowie,

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im Kurzschlußfalle den fließenden Kurzschlußstrom zum besseren Schutz vor- oder nachgeschalteter Organe mehr als bisher zu begrenzen.

Solche Entwicklungsaufgaben bedürfen oft großer erfinderischer Anstrengungen, um scheinbar nur kleine, aber brauchbare Entwicklungsfortschritte zu erzielen. Bezogen auf die bei Geräten der eingangs genannten Art anfallenden hohen Stückzahlen, haben jedoch auch anscheinend gering anmutende Fortschritte oft eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung.

Einen so einzuschätzenden Fall stellt die vorliegende Erfindung dar. Sie fußt auf bekannten, in früheren Entwicklungsphasen erzielten Ergebnissen, wonach beispielsweise Leitungsschutzschalter mit einem direkt oder indirekt beheizten Bimetall zur Beeinflussung eines in Reihe geschalteten Trennkontaktes und weiterhin mit einem Magnetauslöser auszurüsten sind, dessen Wicklung im gleichen Strompfad wie das Bimetallglied angeordnet ist. Dieser Magnetauslöser vermag ebenfalls, und zwar unabhängig vom Bimetallglied, über mechanische Mittel den genannten Trennkontakt zu beeinflussen. Bei dieser Anordnung kommt dem träge ansprechenden Bimetallglied die Aufgabe zu, den Stromfluß bei stetigem Überstrom verzögert zu unterbrechen, der Magnetauslöser hingegen soll im Falle eines auftretenden Kurzschlußstromes eine praktisch unverzögerte Stromunterbrechung bewirken. Je nach den abzuschaltenden Spannungen und Stromstärken ist es zur Erzeugung einer Lichtbogenspannung und damit zur Begrenzung und Löschung des Kurzschlußstromes zweckmäßig oder sogar dringend erforderlich, die Trennkontakte mit Lichtbogenlöschblechen zu versehen. Ein erheblicher Anteil des Aufwandes eines derartigen Leitungsschutzschalters entfällt auf die Herstellung und die Justage des Bimetallgliedes. Das Vorhandensein eines Bimetallgliedes hat im übrigen einen weiteren Nachteil, nämlich den, daß es leicht einer Beeinflussung durch vorübergehend oder ständig auftretende höhere Umgebungstemperaturen unterliegt,

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wodurch eine unerwünschte Beeinflussung des Ansprechwertes hervorgerufen werden kann.

Es sind mannigfache Anstrengungen unternommen worden, um diese dargelegte Funktionsweise von Schutzschaltern solcher oder ähnlicher Art zu verbessern, zu vereinfachen oder zu verbilligen. Unter anderem ist auch angestrebt worden, Lösungen zu erarbeiten, die es erlauben, auf das genannte Bimetallglied zu verzichten. Eine dieser Lösungen - und diese ist in der dem vorliegenden Erfindungsgegenstand wohl am nächsten kommenden Veröffentlichung dargelegt - sieht vor, der induktiven Wicklung eines magnetischen Auslösers entweder in Parallelschaltung oder in Reihenschaltung einen Widerstand zuzuordnen, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von einer zu überwachenden Größe verändert (DT-OS 1 563 837). Hierdurch soll ein magnetischer Auslöser geschaffen werden, der im Überstrombereich stromzeit-abhängig wie ein thermischer Überstromauslöser und im Kurzschlußstrombereich nur stromabhängig wie ein Stromrelais arbeitet, d.h. es sollen mit einem Auslöser alle Betriebsbereiche beherrscht werden. Die in dieser Veröffentlichung gegebene Lehre zum technischen Handeln ist zu einem Teil derart allgemein, daß das vermeintlich erzielbare Ergebnis nicht nur nicht ohne weiteres nachvollziehbar ist, sondern ohne sehr spezielle, überdurchschnittliche Fachkenntnisse überhaupt nicht erreichbar ist; in einem weiteren, etwas konkreter werdenden Teil dieser Veröffentlichung wird die Verwendung eines Halbleiterwiderstandes, der bei einer bestimmten Temperatur eine Sprungcharakteristik hinsichtlich seines Widerstandswertes, d.h. also einen positiven, in einem bestimmten Temperaturbereich sprunghaft anstei-

genden Temperaturkoeffizienten aufweist, vorgeschlagen. \

Die diesem bekanntgewordenen Vorschlag zugrunde liegenden Überlegungen sind zwar durchaus überzeugend und weisen in eine theoretisch gangbare Richtung, es mangelt ihnen aber an der praktischen Ausführbarkeit und insbesondere an der Anwendungsmög-

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lichkeit für eine Fabrikation von größeren Stückzahlen und für Geräte, deren Aufwand sich in einem vertretbaren Rahmen halten muß. Es ist hierbei nämlich übersehen worden, daß Halbleiterwiderstände in Frage kommenden Preisniveaus sich nur für verhältnismäßig große Widerstandswerte herstellen lassen, die im allgemeinen nur mit geringen Strömen belastbar sind, und außerdem relativ großen Fertigungstoleranzen unterliegen. Aus diesem Grund sind sie für den genannten Zweck keinesfalls geeignet, parallel zu Magnetauslösern der genannten Art, deren Widerstand in der Größenordnung von etwa 1 bis 5000 Milliohm liegt, geschaltet zu werden. Gleichgültig, ob der Leitungsschutzschalter geringe Ströme oder höhere Ströme nahe der Grenze des Nennstrombereiches führt, stets wird der weitaus größere Stromanteil über die Wicklung des Magnetauslösers geführt werden, so daß die erwünschte Strom-Zeit-Abhängigkeit, wenn überhaupt, so nur mit einer großen Unzuverlässigkeit erreichbar ist. Nachteilig kommt - wie schon angedeutet - hinzu, daß Halbleiterwiderstände nur relativ schwach belastbar sind, was bei Leitungsschutzschaltern mit Rücksicht auf das erforderliche Kurzschlußschaltvermögen nicht zum Erfolg führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen für die Serien- und Massenfertigung geeigneten Schutzschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf ein aufwendiges und meist Justiervorgänge erforderndes Bimetallglied verzichtet werden kann und bei dem, anlehnend an die Überlegungen in der genannten DT-OS 1 563 837, mit einem Magiietauslöser etwa herkömmlicher Art und Dimensionierung die Unterbrechung des Stromflusses sowohl bei Auftreten eines etwas langer währenden Überstromes als auch bei Auftreten eines Kurzschlußstromes jeweils im erforderlichen Toleranzbereich beherrscht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite, parallel zur Wicklung des Magnetauslösers angeordnete

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Stromweg von einem im zulässigen Nennstrombereich einen niedrigen Widerstandswert aufweisenden Schaltdraht aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit temperaturabhängigem, bei Erwärmung stetig ansteigendem Widerstandsverhalten gebildet ist, der innerhalb dieses Nennstrombereiches einen wenigstens gleich großen Stromanteil wie der erste Stromweg über die induktive Wicklung führt. Ein derartiger Eisen-Nickel-Draht weist hinsichtlich seiner Durchmessertoleranzen nur äußerst geringe Abweichungen auf, er ist ferner längenmäßig sehr genau auf einfache Weise herzustellen, hat also hinsichtlich seines elektrischen Widerstandswertes nur sehr geringe Abweichungen von einem ermittelten Sollwert und ist auf einfache Weise parallel zur Wjdclung anzuordnen. Es kommt vorteilhaft hinzu, daß ein Nickel-Eisen-Draht so dimensioniert werden kann, daß im Gegensatz beispielsweise zu Bimetallgliedern, die Umgebungstemperaturen nur einen vernachlässigbar geringen Einfluß auf seinen Widerstandswert ausüben und daß die Eigenheit seiner Temperaturcharakteristik, nämlich ein stetiges, in manchen Bereichen nahezu lineares Ansteigen des Widerstandswertes, dem erwünschten Funktionsergebnis günstig entgegenkommt. Ein wichtiger Vorteil ist auch darin zu sehen, daß durch die !Commutation des Stromes vom genannten Schaltdraht auf die Wicklung im Falle eines Kurzschlusses eine höhere Schlagenergie vom Magnetauslöser zur Verfügung gestellt werden kann. Dieses ist dann der Fall, wenn die Wicklung des geringeren Betriebsstromes im Nennstrombereich und der dadurch verringerten Belastung wegen mit größerer Windungszahl ausgeführt wird.

Einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens zufolge wird vorgeschlagen, die Dimensionierung der genannten Stromanteile so vop zusehen, daß innerhalb des Nennstrombereiches über den zweiten Stromweg ein um ein Vielfaches größerer Stromanteil des Gesamtstromes als über den ersten, von der induktiven Wicklung gebildeten Stromweg fließt. Hierdurch ist es auch möglich, ein und denselben Magnetauslöser mit stets gleicher induktiver Wicklung für mehrere Nennstrombereiche zu verwenden. Wenn also die in-

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j duktive Wicklung beispielsweise für einen Dauerstrom von 1 Ampere J ausgelegt ist, so läßt sich diese Wicklung sowohl für einen Leitungsschutzschalter mit einem Nennbereich von beispielsweise 2 Ampere verwenden (je ein Strom von 1 Ampere fließt über die Wicklung und über den Schaltdraht) als auch für einen Nennstrombereich von beispielsweise 16 Ampere, wobei die Dimensionierung des Schaltdrahtes so erfolgt, daß - im Nennstrombereich - über die induktive Wicklung bis zu 1 Ampere, während gleichzeitig . über den Eisen-Nickel-Draht bis zu 15 Ampere fließen.

Als besonders geeignet für den vorliegenden Bedarf erweist sich I eine Legierung für den Schaltdraht mit einem Eisenanteil von etwa 30 Prozent und einem Nickelanteil von etwa 70 Prozent.

■■ In Verfolgung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, als

j Kriterium für die Wahl des Schaltdrahtes nicht, wie suvor genannt, das Verhältnis der Eisen- und der Nickel-Bestandteile

: zueinander zu wählen, sondern statt dessen ein anderes Krite-

i rium, beispielsweise das des Temperaturkoeffizienten.

: Als geeignet wird vorgeschlagen, einen Schaltdraht mit vorwie-

j gend Eisen-Nickel-Bestandteilen zu verwenden, der einen positi-

j ven Temperaturkoeffizienten von etwa 0,3 bis 0,8 % Widerstands-

; änderung je Grad Celsius Temperatüränderung aufweist.

j Bei allen S chut ζ s chalter η ist es stets' erforderlich, den Ansprechbereich und die Ansprechzuverlässigkeit im Rahmen

; des Herstellungsprozesses einer Prüfung zu unterwerfen. Vorteilj haft ist es, diese Prüfung bereits vor der Endmontage durchzu- ! führen.

', Eine Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht deshalb vor,

I die Enden des Eisen-Nickel-Schaltdrahtes unmittelbar mit den Enden der Wicklung des Magnetauslösers oder mit Anschlußmitteln zur Aufnahme der Enden der Wicklung zu verbinden. Diese Maßnahme bietet die erwünschte Möglichkeit, den Prüf Vorgang bereits

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an der vormontierten Baugruppe vorzunehmen, die vornehmlich die j Wicklung und den Eisen-Nickel-Schaltdraht enthält.

Anhand der Zeichnungen und den nachfolgenden Erläuterungen hierzu soll der Erfindungsgedanke noch einmal erläutert und verdeutlicht werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Die Sicht in einen Leitungsschutzschalter, dessen Gehäuse in der Darstellungsebene aufgeschnitten ist;

l Fig. 2 eine· schematische Funktionsdarstellung eines Leitungs- ^; schutzsehalters im stromdurchflossenen Betriebszustand : und

ι Fig. 3 ebenfalls eine schematische Funktionsdarstellung eines ■ Leitungsschutzschalters, jedoch in ausgeschaltetem,. : nicht stromdurchflossenem Zustand.

^: Der in Fig. 1 dargestellte Leitungsschutzschalter ist in einem ; - aufgeschnitten dargestellten - Gehäuse 1 angeordnet, aus dem ; zwei Anschlußklemmen 2 und 3 mit zugeordneten Anschlußschrau- = ben k und 5 austreten. Außerdem ragt aus der in der Zeichnung

nach oben weisenden Frontseite des Gehäuses 1 ein Betätigungs-. knebel 6 heraus, der in seiner Ausschaltstellung voll ausge-' zeichnet und in seiner Einschaltstellung durch unterbrochene : Linienführung angedeutet und mit 6¹ gekennzeichnet ist. Im Gehäuse ist - als wesentliches elektrisches Funktionsbauteil I eine induktive Wicklung 7 mit einem in diese Wicklung 7 hinein- ! ragenden Tauchanker 8 angeordnet und mittels eines Magnetjochs gehalten. Dieser Tauchanker 8 weist an seinem in der Figur nach ¹ links weisenden Ende einen Stift 10 auf, der, wenn der Tauchj anker 8 infolge eines entsprechenden Stromflusses in die induk- ! tive Wicklung 7 hineingezogen wird, auf einen Auslösehebel 11

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einwirkt. Das andere, in der Figur nach rechts weisende Ende des Tau diankers 8 enthält ebenfalls ein stiftartiges Teil 12, welches durch einen Kontakthebel 13 ragt und an seinem Ende mit einem flachen Kopf 14 fest verbunden ist. Zwischen dem genannten Auslösehebel 11 und dem Kontakthebel 13 befindet sich außerdem eine größere Anzahl von mechanisch zusammenwirkenden Teilen, die jedoch nicht alle erkennbar oder deren Wirkungsweise aus der Figur nicht entnehmbar ist und die mit dem Erfindungsgegenstand in keinem Zusammenhang stehen. Es erübrigt sich daher, diese Teile und deren Aufgaben im einzelnen zu erläutern. Wesentlich ist vielmehr, daß der induktiven Wicklung 7 ein Eisen-Nickel· Schaltdraht 15 parallel geschaltet ist, so daß im Betriebszustand lediglich ein Teilstrom über diese induktive Wicklung 7 fließt, der restliche Stromanteil hingegen über den parallel zu dieser Wicklung 7 angeordneten Schaltdraht 15.

Die Wirkungsweise dieses Leitungs schutz schalters ist etwa folgende :

In betriebsfertig montiertem Zustand ist dieser Leitungsschutzschalter an eine Phase eines elektrischen Netzes angeschlossen, was mittels den Anschlußklemmen 2 und 3 und deren Anschluß schrauben 4 und 5 geschieht. Um den Strom zum Verbrauchernetz gelangen zu lassen, ist der Betätigungsknebel 6 in seine Einschaltstellung 6^f zu schwenken, in der er einrastet, was über die angedeuteten mechanischen Bauteile geschieht. In dieser Stellung 6' des Betätigungsknebels 6 befindet sich der Kontakthebel 13 in seiner gestrichelt angedeuteten Lage 13'. Der Stromfluß erfolgt nun von der Anschlußklemme 3 über den Kontakthebel 13 bis zu derjenigen (im einzelnen in dieser Figur nicht erkennbaren) Stelle, an der ein Ende der Wicklung 7 und ein Ende des Schaltdrahtes 15 leitend miteinander verbunden sind. Diese elektrisch leitende Verbindung muß keineswegs unmittelbar zwischen dem Schaltdraht 15 und dem genannten Ende der Wicklung 7 erfolgen, sondern es können sehr wohl Anschlußmittel wie

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beispielsweise Lötfahnen oder klemmenartige Teile Verwendung finden. Ab dieser Verzweigung teilt sich nun der Stromfluß in zwei Teilströme auf, von denen einer, wie bereits erwähnt, über die Wicklung 7 und der andere über den Schaltdraht 15 fließt. Diese genannten Teilströme vereinigen sich wieder an einer Stelle, an der das andere Ende des Schaltdrahtes 15 und das andere Ende der induktiven Wicklung 7 direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, und gelangt nun, über die Anschlußklemme 2, zum in der Figur nicht angedeuteten Verbrauchernetz.

Wie bekannt, haben Eisen-Nickel-Drähte die Eigenschaft einer Veränderung ihres elektrischen Widerstandes bei Veränderung ihrer Temperatur, wobei mit zunehmender Erwärmung der Widerstand stetig zunimmt. Bei einer Stromstärke, die innerhalb des Nennstrombereiches des Leitungsschutzschalters liegt, erwärmt sich hierbei der Schaltdraht 15, über den übrigens innerhalb dieses genannten Bereiches mindestens der gleiche Stromanteil fließt wie über die Wicklung 7» nur geringfügig, so daß auch seine Widerstandsänderung nur gering ist. Dieses ändert sich bei einer Strombelastung, die um den Ansprechwert des Gerätes liegt, denn nun beginnt sich der über die Wicklung 7 fließende Stromanteil meßbar zu vergrößern, und zwar mehr als nur anteilmäßig gegenüber dem Schaltdraht 15. Nach einer etwas längeren Zeit stetigen Überstroms hat sich der Schaltdraht 15 weiter aufgeheizt, dementsprechend einen noch höheren Widerstandswert erreicht und der Wicklung 7 einen dementsprechend größeren Stromanteil überlassen, so daß es nunmehr - nach Überwindung einer in der Figur 1 nicht erkennbaren Fesselung des Tauchankers 8 - zum Ansprechen des Magnetauslösers kommt. Hierbei wird der Tauchanker 8 in das Innere der Wicklung 7 hineingezogen,der Stift 10 wirkt auf den Auslösehebel 11 ein, eine nicht im einzelnen erkennbare Verklinkung wird gelöst und der Kontakthebel wird aus seiner mit 13 gekennzeichneten, gestrichelt dargestellten Lage in die voll ausgezeichnete Lage geführt. Diese Bewe-

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gung des Kontakthebels 13 wird dadurch unterstützt und beschleunigt, daß der Kopf 14 des stiftartigen Teiles 12 auf den Kontakthebel 13 zusätzlich einwirkt und somit von der Berührungsfläche, die dieser Kontakthebel 13 mit der Anschlußklemme 3 hat, losreißt. Hierdurch wird ein Verschweißen der Kontaktstelle zuverlässig verhindert und dem Kontakthebel 13 eine hohe Anfangsgeschwindigkeit verliehen. Durch den Erfindungsgedanken ist es - wie vorher bereits ausgeführt - möglich, die Wicklung 7 mit einer höheren Windungszahl auszuführen als bei vergleichbaren bekannten Geräten dieser Art, so daß der beschriebene Vorgang besonders effektiv erreichbar ist. Zur besseren Beherrschung des beim geschilderten Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens und der damit zusammenhängenden Probleme ist im Innern des Gehäuses 1 ein bisher unerwähnt gebliebenes Paket von Lichtbogenlöschblechen 16 angeordnet. Dieses dient bekanntlich dazu, den genannten Lichtbogen aufzuteilen, die hierbei entstehende Wärme zu verteilen bzw. abzuführen und durch die dabei erzeugte Lichtbogenspannung den Kurzschlußstrom wirkungsvoll zu begrenzen.

Im Falle des Auftretens eines Kurzschlusses ändert sich der Widerstand des Schaltdrahtes 15 praktisch schlagartig, d.h. innerhalb von vielleicht ein oder zwei Millisekunden wird er stark erhitzt und vergrößert den auf die induktive Wicklung 7 einwirkenden Stromstoß. Dieses hat zur Folge, daß die Ausklinkung der erwähnten Hebelanordnung in gleicher Weise wie vorhin beschrieben erfolgt, zusätzlich aber, daß das Abreißen des Kontakthebels 13 von der Kontaktstelle an der Anschlußklemme 13 mit weitaus stärkerer Wucht erfolgt und so auch im Kurzschlußfall die erhöhte Gefahr des Verschweißens an der Kontaktstelle ! mit hinreichender Sicherheit bannt. ·

Die Figur 2 zeigt in einer sehr vereinfachten, schemati- ; sehen Darstellung den wesentlichen Funktionsaufbau eines ähnli- ; chen Leitungsschutzschalters, wie er in Fig. 1 dargestellt ist.

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Die Anschlußstellen 17 und 18 seien mit den aufgetrennten Enden einer Phase eines elektrischen Stromes verbunden. Die Leitung führt zu einer Kontaktstelle 20, die aus einer Schaltwippe 21 und einem Kontakt 23 besteht. Von diesem Kontakt 23 aus führt eine Leitung 24 zu einer schematisch angedeuteten Wicklung 25, die in einer zur Anschlußstelle 17 führenden Leitung 26 mündet. Parallel zu dieser Wicklung 25 ist ein Eisen-Nickel-Schalt draht 27 geschaltet, der also die Leitungen 24 und 26 unmittelbar elektrisch leitend miteinander verbindet. In die Wicklung ragt ein Tauchkern 28 hinein, ai/dessen einem Ende ein Hebel 29 gelenkig befestigt ist. Dieser Hebel 29 ist in einem festen Lager 30 gehalten und mit einem weiteren Teil, nämlich einem Riegel 31, gelenkig verbunden. An seinem dem Lager 30 entgegengesetzten Ende weist der Hebel 29 eine Platte 32 aus magnetisierbarem Material auf, welche mittels eines Permanentmagneten 33 das zuvor geschilderte Hebelgestänge in der dargestellten Lage hält. Gezeigt ist die Anordnung im Betriebszustand, d.h. mit geschlossener Kontaktstelle 20, wobei die Schaltwippe 21 durch den Riegel 31 in der gezeigten geschlossenen Kontaktlage gegen die Kraft einer Feder 34 gehalten ist. Der Stromfluß im Betriebszustand entspricht praktisch demjenigen des in der Fig. dargestellten Leitungsschutzschalters: Über die Anschlußstelle^ wird der Strom diesem Leitungsschutzschalter zugeführt, fließt über die Leitung 19 zum stromleitenden Lagerbock 22, von hier aus über die Schaltwippe 21 zum Kontakt 23 und die daran angeschlossene Leitung 24. Nun verzweigt sich der Strom in zwei Stromzweige, von denen einer über die Wicklung 25 fließt, der andere hingegen über den Eisen-Nickel-Schaltdraht Hierbei ist der über diesen Schaltdraht 27 fließende Stromanteil, solange der Gesamtstrom innerhalb des Nennbereiches des Leitungsschutzschalters liegt, mindestens ebenso groß wie derjenige, der über die Wicklung 25 fließt. Die Leitung 26 vereinigt die beiden genannten Teilströme wieder und führt zur Anschlußstelle 17, die mit einem nicht weiter angedeuteten Verteilernetz verbunden ist.

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: Die Abschaltfunktion dieses Leitungsschutzschalters wird folgendermaßen erreicht: Mit zunehmender Stromstärke erhöht sich der über die Wicklung 25 f3.ießende Stromanteil, ohne jedoch den Tauchkern 28 aus seiner Lage zu verändern, da der Permanentmagnet 32 den Hebel 29 zunächst fesselt. Bei geringfügigem Überschreiten des Nennstromes erhöht sich nicht nur der verhältnismäßige Anteil des über die Wicklung 25 fließenden Stromes, sondern es kommt ein weiterer Stromanteil deshalb hinzu, weil sich der Widerstandswert des Schaltdrahtes 27 infolge der zunehmenden Erwärmung erhöht hat und somit sein Stromanteil sich nur geringfügiger erhöht hat als dieses bei der Wicklung 25 der Fall ist. Bei etwas langer währendem Überstrom vermag nun der Permanentmagnet 13 den Hebel 29 nicht mehr zu fesseln, dieser reißt also vom Permanentmagneten 33 ab, der Tauchkern 28 schnellt in das Innere der Wicklung 27 und nimmt hierbei sowohl den Hebel 29 als auch den daran befestigten Riegel 31 mit. Der Schaltwippe 21 fehlt nun jede Abstützung und sie springt deshalb infolge der Feder 34- in eine Schräglage, wodurch der Stromfluß unterbrochen wird. Die Stellung der mechanischen Schaltglieder zueinander im ; Augenblick des Ausschaltens zeigt die Figur 3 . Alle Teile in dieser Fig. 3 sind in gleicher Weise beziffert wie in der eben erläuterten Fig. 2.

Im Kurzschlußfalle verändert sich der Ablauf der Kontakttrennung . gegenüber demjenigen im Falle eines auftretenden Überstromes im Prinzip nicht; das Ansprechen des Tauchkernes 28 geschieht Ie- ; diglich in einem außerordentlich kurzen Zeitraum, der insbeson-■ dere dadurch verkürzt wird, daß der Widerstandsanstieg in dem Eisen-Nickel-Schaltdraht 27 fast schlagartig erfolgt und dementsprechend der über die Wicklung 25 fließende Stromanteil j gleichzeitig schlagartig erhöht wird. Somit wird der Tauchkern28 j ohne jede Verzögerung aus seiner gefesselten Lage gerissen, und j zudem mit einer größeren Wucht als dieses beim Abschalten in- ; folge Überstroms der Fall ist. Beim dargestellten schematischen j Funktionsbild hat diese größere Wucht keinen Einfluß auf die

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Kraft, mit der die Schaltwippe 21 von dem Kontakt 23 abgerissen wird; bei funktionstüchtigen Ausgestaltungen, wie eine solche beispielsweise in der Fig. 1 angedeutet ist, ist dieses jedoch - es wurde im Zusammenhang mit der Funktionsbeschreibung zur
Fig. 1 bereits erwähnt - der Fall. In diesem Zusammenhang sei hinzugefügt, daß die tatsächlichen Hebel- und Übersetzungsverhältnisse bei modernen Leitungsschutzschaltern weitaus komplizierter sind als dieses in den schematischen Funktionsdarstellungen der beiden Figuren 2 und 3 angedeutet ist. Da diese mechanischen Funktionsabläufe jedoch den Erfindungsgegenstand
nicht berähren, ist eine wirklichkeitsgerechte Schematik dieser Funktionsverhältnisse entbehrlich.

Aus den Figuren 1 bis 3 sind die sowohl im Prinzip als auch in der praktischen Anwendung einfache, zweckmäßige und kostenspa-' rende Realisierbarkeit des Erfindungsgedankens und somit die
damit erzielbaren Vorteile leicht zu entnehmen.

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Leerseite

Claims

Mp.-Mr, 525/76 -Vl- Patent ansprü ehe

1.!Schutzschalter zur Unterbrechung eines den Nennwert längere Zeit überschreitenden elektrischen Stromes (Überstromauslösei) und zur sofortigen Unterbrechung des Stromflusses bei Auftreten eines Kurzschlußstromes (Kurzschlußstroirauslöser), mit einem ersten Stromweg über einen eine V/ick lung aufweisenden Hagnetauslösor und mit einem parallel zu diesem Stromweg angeordneten zweiten, von einem strom- bzw. temperaturempfindlichen Glied gebildeten Strornweg, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stromweg von einem im zulässigen Nennstrombereich einen niedrigen YJiderstandswert aufweisenden Schaltdraht (15,2?) aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit temperaturabhängiges, bei Erwärmung stetig ansteigendem Widerstandsverhalten gebildet ist, der innerhalb dieses Nennstrombereiches einen wenigstens gleichgroßen Stromanteil wie der erste Stromweg über die V/icklung (7,25) führt.

2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Nennstrombereiches über den zweiten Stromweg (Schaltdraht 15,27) ein um ein Viel-' faches größerer Stromanteil des Gesamtstromes als über den ersten, von der V/icklung (7,25) gebildeten Stronweg fließt.

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3. Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung des Schalt-

drahtes (15,27) einen Eisenanteil von etwa 30 % und einen Nickelanteil von etwa 70 % aufweist.

4. Schutzschalter nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltdraht (15,27) einen positiven Temperaturkoeffizienten von etwa 0,3 bis 0,8 % Widerstandsänderung je Grad CeI-sius Temperaturänderung aufweist.

5. Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch

■ gekennzeichnet, daß die Enden des Schaltdrah- ; tes (15,27) unmittelbar mit den Enden der Wicklung (7,25) des Magnetauslösers oder mit Anschlußmitteln zur Aufnahme der Enden der Wicklung verbunden sind.

6. Schutzschalter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltdraht (15,27) wenigstens stellenweise mit einer Wärmeisolierung zur Beeinflussung der Zeitkonstante und 'somit der zu realisierenden Auslösecharakteristik versehen ist.

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