DE2734395B2

DE2734395B2 - Einrichtung zur Strombegrenzung

Info

Publication number: DE2734395B2
Application number: DE2734395A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Hazemeijer BV
Current assignee: Hazemeijer BV
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1979-07-19
Also published as: FR2360202B1; JPS6034767B2; FR2360202A1; SE434200B; IT1083037B; NL163662C; DE2734395A1; JPS5317974A; NL163662B; GB1568766A; SE7708732L; DE2734395C3; NL7608512A; US4562320A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Strombegrenzung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 7 49 657 bekannt. Diese bekannte Einrichtung enthält zwei stationäre Kontaktstücke, die durch ein keilförmiges bewegliches Kontaktstück überbrückbar sind, welches durch eine in den Stromkreis eingeschaltete Magnetspule betätigbar ist. An die stationären Kontaktstücke sind zwei Lichtbogen-Löschhörner sowie eine Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand und einem Selbstschalter angeschlossen. Die Einrichtung ist so geschaltet, daß beim Auftreten eines Kurzschlusses oder kurzschlußähnlichen Überstromes das bewegliche Kontaktstück von den stationären Kontaktstücken getrennt und dadurch ein Strombegrenzungswiderstand in den Stromkreis eingeschaltet wird, und daß schließlich der Stromkreis durch den Selbstschalter unterbrochen wird, sofern keine anderen Schutzvorrichtungen im Stromkreis ansprechen. Solange zwischen den Löschhörnern ein Lichtbugen brennt, werden jedoch weder der Strombegrenzungswiderstand noch der Selbstschalter wirksam.

Es ist ferner aus der NLOS 75 03 925 bekannt, die freien Enden der Leiterteile, die sich von den stationären Kontaktstücken einer Einrichtung zur Strombegrenzung wegerstrecken, jeweils mit einer ringförmigen Elektrode zu versehen. Diese Elektroden sind ebenso wie die Leiterteile voneinander getrennt

Wenn bei den bekannten Einrichtungen das bewegliche Kontaktstück von den stationären Kontaktstücken abhebt und dabei ein Lichtbogen entsteht, so wandert dieser mit seinen FuBpunkten an den an den Kontaktstücken angebrachten Leiterteilen bzw. Löschhörnern entlang, wodurch sich der Widerstand im Stromkreis erhöht bis die im Lichtbogen umgesetzte Energie allmählich abnimmt und der Bogen schließlich erlischt Bei einer solchen Einrichtung sind das allmähliche Zunehmen der durch den Lichtbogen in den Stromkreis eingeführten Impedanz und die anschließende Unterbrechung des Stromes unlöslich miteinander verbunden. Es kann jedoch erwünscht sein, den Strom durch eine zusätzlich in den Stromkreis eingeschaltete Schaltvorrichtung zu einem Zeitpunkt zu unterbrechen, der vom Erlöschen des Lichtbogens unabhängig ist.

Es ist ferner aus der DE-AS 10 05 606 eine Anordnung zur Begrenzung von Überströmen in Gleich- und Wechselstromnetzen bekannt, die eine magnetisch betätigte Trennstrecke enthält, der eine Schmelzsicherung parallel geschaltet ist. Hierdurch soll der Unterschied zwischen dem Nennstrom und dem Schel'elwert des durch die Sicherung zu unterbrechenden Kurzschlußstromes im Vergleich mit einer normalen, für den betreffenden Nennstrom ausgelegten Schmelzsicherung herabgesetzt werden. Diese Anordnung dient nicht dazu, einen Überstrom vor seiner Unterbrechung herabzusetzen, sondern den Maximalwert des Überstromes zu begrenzen, der für dis Ansprechen einer Schmelzsicherung erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Strombegrenzung anzugeben, die beim Auftreten eines Überstromes einen allmählich ansteigenden Reihenwiderstand im Stromkreis erzeugt, ohne daß auf das Ansteigen dieses Reihenwiderstandes automatisch eine Unterbrechung des die Einrichtung durchfließenden Stromes erfolgt.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird der sie durchfließende Strom durch das Löschen des Lichtbogens nicht automatisch unterbrochen, da der Strom, der durch die von der Einrichtung in den Stromkreis eingeführte zusätzliche Impedanz herabgesetzt worden ist, noch weiter durch das Endelement fließen kann, das die den stationären Kontaktstücken abgewandten Enden der Leiterteile miteinander verbindet. Dieser Reststrom kann dann zu irgend einem gewünschten Zeitpunkt nach dem Erlöschen des Lichtbogens durch eine Schaltvorrichtung unterbrochen werden, die der vorliegenden Erfindung in Reihe geschaltet ist.

Wenn die Einrichtung gemäß der Erfindung in einem Stromverteilungssystem verwendet wird, welches mehrere in Reihe geschaltete Überstromschalter enthält, die jeweils einen Überstrom nach einer voreinstellbaren Verzögerungszeit unabhängig voneinander zu unterbrechen vermögen, und in welchem nach dem sogenannten Selektivitätsprinzip die Verzögerungszeiten der jeweiligen Überstromschalter in bezug aufeinander so eingestellt sind, daß derjenige Schalter den Überstrom unterbricht, welcher von der Stromquelle aus gesehen

dem den Oberstrom verursachenden Verbraucher am nächsten ist, während die anderen Überstromschaher geschlossen bleiben, ergibt sich der Vorteil, daß wenn die Verzögerungs- oder Ansprechzeit der Einrichtung zumindest so groß gewählt ist, daß der Lichtbogen erloschen ist, bevor der nach dem Selektivitätsprinzip den Oberstrom unterbrechende Schalter anspricht, der Überstrom durch den von der Einrichtung gemäß der Erfindung zusätzlich in den Stromkreis eingeführten Widerstand herabgesetzt ist und der Oberstromschalter daher nur diesen verringerten Strom unterbrechen muß. Man kann daher kleinere und weniger kostspielige Überstromschalter verwenden. Es genügt also eine einzige Einrichtung zur Strombegrenzung gemäß der Erfindung, um das Abschaltvermögen aller Überstromschalter herabsetzen zu können, weiche auf der der Stromquelle abgewandten Seite der strombegrenzendeii Einrichtung mit dieser in Reihe geschaltet sind.

Die Unteransprüche betreffen Weherbiklungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gemäß der Erfindung.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 2, bei der das Schaltungselement eine stationäre elektrische Verbindung ist, hat den Vorteil besonderer Einfachheit und Zuverlässigkeit

Die Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 3 und 4 hat den Vorteil, daß die Unterbrechungsvorri chtung bzw. der Schalter nicht für eine dauernde Belastung mit dem Nennstrom der Einrichtung ausgelegt zu sein braucht, da dieser über die stationären Kontaktstücke und das bewegliche Kontaktstück fließt. Der Schalter kann außerdem eine verhältnismäßig einfache Konstruktion aufweisen, da er lediglich den verringerten Überstrom für eine kurze Zeitspanne führen und anschließend unterbrechen muß.

Wenn gemäß den Weiterbildungen nach den Ansprüchen 5 und 6 eine elektrische Sicherung, insbesondere eine Schmelzsicherung verwendet wird, braucht diese ebenfalls nicht für eine kontinuierliche Belastung mit dem Nennstrom ausgelegt zu sein und sie braucht lediglich den herabgesetzten Überstrom zu unterbrechen vermögen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung und

Fig.2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung enthält ein Kontaktsystem, das aus zwei stationären Kontaktstücken 1 und 2, die mit Anschlüssen S bzw. 6 versehen sind, und aus einem dritten, beweglichen Kontaktstück 3 besteht, das durch einen nicht dargestellten Mechanismus mittels einer Betätigungsstange 4 in Berührung mit den stationären Kontaktstücken gebracht bzw. von dieser entfernt werden kann. Das bewegliche Kontaktstück kann also die beiden stationären Kontaktstücke 1 und 2 elektrisch miteinander verbinden oder trennen. Von den stationären Kontaktstücken 1 und 2 springen Leiterteile 7 bzw. 8 vor, deren von den Kontaktstücken 1 und 2 abgewandte Enden 9 bzw. 10 elektrisch durch ein Schaltungselement M in Form einer stationären leitenden Verbindung elektrisch verbunden sind. Die Einrichtungen gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann z. B. in einem Stromverteilersystem eingeschaltet sein, welches einen mit einer Leiterschiene 13 verbundenen Hauptschalter 12 und eine Gruppe von an die Leiterschiene 13 angeschlossenen Schaltern 14 enthält. Der Hauptschalter 12 und die Schalter 14 sind mit Überstromrelais oder ÜberstroiJiauslösern versehen, so daß sie den Strom

'■ selbst zu unterbrechen vermögen, wenn er infoige einer Überlastung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die Ansprechdauer oder Verzögerungszeit des Hauptschalters 12 und des Schakers 14 ist so eingestellt, daß beim Auftreten einer Überlastung in

κι einer der abgehenden Gruppen und eines Oberstromes im entsprechenden Schalter 14 und dem Hauptschalter 12, der Schalter 14 eher anspricht als der Hauptschalter 12.

Der Schalter 14 in der überlasteten Leitung

Ii unterbricht daher den Überstrom, während der Hauptschalter 12 geschlossen bleibt und die übrigen Verbraucher mit der Stromquelle über den Hauptschalter 12 und die übrigen Schalter 14 verbunden bleiben. Wenn die Einrichtung gemäß der Erfindung dem

-'» Hauptschalter 12, wie dargestellt, in Reihe geschaltet ist, tritt beim Auftreten eines Oberstromes folgendes ein:

Sobald der Überstrom auftritt, wird das bewegliche Kontaktstück 3 mittels der Betätigungsstange 4 durch einen mit einem Überstromrelais oder Überstromauslö-

2^r> ser vorgesehenen Mechanismus schnell zurückgezogen, so daß sich zwei Lichtbogen zwischen den stationären Kontaktstücken 1 und 2 einerseits und dem beweglichen Kontaktstück 3 andererseits bilden. Diese Lichtbögen bewegen sich unter dem Einfluß des Magnetfeldes, das

!» von dem der Reihe nach durch die Elemente (Anschluß 5, Kontaktstücke 1, 3, 2, Anschluß 6) fließenden Strom erzeugt wird, in Richtung auf die Leiterteile 7 und 8 und vereinigen sich dann rasch zu einem einzigen Lichtbogen, dessen Fußpunkte V sich unter dem Einfluß des die

)") Leiterteile 7 und 8 durchfließenden Stromes von den stationären Kontaktstücken 1 und 2 weg entlang den Leiterteilen 7 und 8 auf deren Enden 9 und 10 bewegen.

Der Lichtbogen ist immer elektrisch mit der Parallelimpedanz der Reihenschaltung belastet, welche

4(i aus dem Abschnitt des Leiterteils 7, der sich zwischen dem Lichtbogenfußpunkt V und dem Ende 9 befindet, dem verbindenden Schaltungselement 11, und dem Abschnitt des Leiterteils 8, der sich zwischen dem Ende 10 und dem anderen Lichtbogenfußpunkt V befindet,

■·■"> besteht.

Neben der Impedanz des elektrischen Verteilersystems sind noch die folgenden Teile dem Lichtbogen in Reihe geschaltet: Die Impedanz des Anschlusses 5, des stationären Kontaktstücks 1 und, insbesondere des

ι» Abschnittes des Leiterteils 7, das zwischen dem stationären Kontaktstück 1 und dem Lichtbogenfußpunkt V des Lichtbogens liegt, sowie nacheinander die Impeda iz des Anschlusses 6, des stationären Kontaktstücks 2 und, insbesondere des Abschnittes des

·"·■■' Leiterteils 8 zwischen dem Lichtbogenfußpunkt V und dem stationären Kontaktstück 2.

Während sich der Lichtbogen zu den Enden 9 und 10 der Leiterteile 7 und 8 hin bewegt, wird die mit dem Lichtbogen in Reihe liegende Impedanz größer und

wi damit nimmt auch die Gesamtimpedanz des ganzen Stromkreises zu und der den Stromkreis durchfließende Strom wird dadurch herabgesetzt, gleichzeitig nimmt die üem Lichtbogen parallelgeschaltete Impedanz (in F i g. 1 rechts vom Lichtbogen) ab. Da der den

h Stromkreis durchfließende Strom ebenso abnimmt wie die Energie des Lichtbogens, wird der Lichtbogen zum Erlöschen gebracht, bevor er die Enden 9 und 10 erreicht.

Auf die beschriebene Weise wird also durch den wandernden Lichtbogen eine Impedanz in den Stromkreis eingeführt und der den Stromkreis durchfließende Strom dadurch herabgesetzt, worauf der Strom durch einen der der vorliegenden Einrichtung in Reihe liegenden Schalter (Hauptschalter 12, Schalter 14) unterbrochen werden kann, welcher nur ein begrenztes Unterbrechungsvermögen zu haben braucht.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nur darin; daß die als Schaltungselement 11 eine in F i g. 2 nur schematisch dargestellte Unterbrechungsvorrichtung IS verwendet wird. Die Einrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel arbeitet ähnlich wie die gemäß Fig. 1. Ein Unterschied besteht darin, daß der Strom, nachdem der Lichtbogen zum Erlöschen gebracht worden ist, durch die Unterbrechungsvorrichtung 15 unterbrochen werden kann, welche im Gegensatz zum Hauptschalter 12 (F i g. 1) und Schalter 14 nicht für eine Dauerbelastung mit dem Nennstrom des Stromkreises ausgelegt zu sein braucht, sondern nur denjenigen Teil des Stromes auszuhalten braucht, der während des Vorhandenseins des nach dem Zurückziehen des beweglichen Kontaktstücks 3 erzeugten Lichtbogens und der während der kurzen Zeitspanne zwischen dem Erlöschen des Lichtbogens und dem anschließenden endgültigen Unterbrechen des herabgesetzten Stromes fließt. Die Unterbrechungsvorrichtung 15 kann deshalb einfach konstruiert sein. Wenn bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ein Schalter als Unterbrechungsvorrichtung 15 verwendet wird, kann der in F i g. 1 dargestellte ■ι Hauptschalter 12 entfallen und die Unterbrechungsvorrichtung 15 kann in Verbindung mit dem Kontaktsystem 1,2,3 dessen Aufgabe übernehmen.

Der in F i g. 2 dargestellte Schalter (Unterbrechungsvorrichtung 15) kann auch durch eine Sicherung ersetzt

ίο werden, die selbstverständlich so träge sein soll, daß beim Auftreten einer Überlastung auf der der Quelle für den Strom / abgewandten Seite der Schalter 14 der Strom durch den betreffenden Schalter 14 unterbrochen wird, bevor die Sicherung anspricht und ihrerseits den

r> Strom unterbricht.

Anstelle der Schalter 14 können ebenfalls Sicherungen verwendet werden.

Es sei schließlich noch bemerkt, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung auch gut zur Begrenzung der Kurzschlußfestigkeit eines Transformators verwendet werden kann, indem die Einrichtung dem Transformator in Reihe geschaltet wird. Entsprechendes gilt auch für Umsetzer und Wandler, die mit dem Ausgang der Einrichtung verbunden sind, für Gleichrichter und dgl.

:■, Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann also eine Drossel ersetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Begrenzen eines in einem Stromkreis fließenden elektrischen Stromes, mit einem beweglichen Kontaktstück, zwei durch dieses überbrückbaren, in den Stromkreis einschaltbaren stationären Kontaktstücken, einem elektromagnetischen Auslösemechanismus, der das bewegliche Kontaktstück bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes des die Einrichtung durchfließenden Stromes von den festen Kontaktstücken abhebt, ferner mit zwei an die festen Kontaktstücke angeschlossenen Leiterteilen, an denen ein Lichtbogen, welcher bei Abheben des beweglichen Kontaktstückes unter entsprechender Last zwischen den festen 'Kontaktstücken entsteht, unter der Wirkung der vom Sirom erzeugten Magnetkräfte entlang läufv, und mit einem die stationären Kontaktstücke überbrückenden Schaltungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement (11, 15) die den stationären Kontaktstücken (1, 2) abgewandten Enden (9, 10) der Leiterteile (7, 8) elektrisch verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement (11) eine stationäre elektrische Verbindung (11) der den stationären Kontaktstücken (1, 2) abgewandten Enden (9,10) der Leiterteile (7,8) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement eine Unterbrechungsvorrichtung (15) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung (15) ein elektrischer Schalter ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung (15) eine elektrische Sicherung ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung eine Schmelzsicherung ist.