DE2734395C3 - Einrichtung zur Strombegrenzung - Google Patents
Einrichtung zur StrombegrenzungInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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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 Lichtbogen brennt, werden
jedoch weder der Strombegrenzungswiderstand noch der Selbstschalter wirksam.
Aus der CH-PS 2 20 319 ist eine Schalteinrichtung mit Lösch- und Überstromspule sowie zwei durch ein bewegliches
Kontaktstück überbrückbaren stationären Kontaktstücken bekannt, an die zwei Löschhörner angeschlossen
sind. Die Löchhörner können aus einem Metall mit hohem elektrischem Widerstandskoeffizienlen
bestehen oder ein Löschhorn kann in Segmente unterteilt sein, zwischen die jeweils ein Widerstand geschaltet
ist Bei einer für Kurzschlußstromschnellbegreiizer
bestimmten Ausführungsform mit einem solchen segmentierten Löschhorn ist außerdem ein 7usätzlicher
Widerstand dargestellt, der zwischen die Zuleitung zum unsegmentierten Löschhorn und die Zuleitung
zum ersten Segment des segmentierten Löschhornes geschaltet ist
Aus der DE-AS 11 82 323 ist ein elektrischer Schalter
mit einem ortsfesten und einem beweglichen Kontaktteil sowie mit einem der Unterbrechungsstelle zugeordneten,
zur Lichtbogenlöschung dienenden Kamin bekannt, beideinder Kamin^metallische,als Lauffläche für
die Lichtbogenfußpunkte dienende Kammerwände hat und durch eine mittlere Kammerwand unterteilt ist die
als Zwischenelektrode dient auf die der Lichtbogen nach dem Entstehen übertragen wird. Zwischen die
Zwischenwand und die mit dem ortsfesten Kontaktteil verbundene Kammerwand ist an deren dem ortsfesten
Kontaktteil abgewandten Enden ein Ohmscher Strombegrenzungswiderstand mit großem Temperaturkoeffizienten
geschaltet
Es ist ferner aus der NL-OS 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 bewegliehe
Kontaktstück von den stationären Kontaktstücken abhebt und dabei ein Lichtbogen entsteht, so wandert
dieser mit seinen Fußpunkten 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 1005 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 so der Unterschied zwischen dem Nennstrom und dem Scheitelwert 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 das Ansprechen einer Schmelzsicherung erforderlich ist
Es ist ferner aus der DE-AS 1005 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 so der Unterschied zwischen dem Nennstrom und dem Scheitelwert 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 das 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 ditses 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 angege-
benen 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 Schaltvorrichtimg 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 vorei-stellbaren
Verzögerungszeit unabhängig voneinander zu unterbrechen vermögen, und in welchem nach dem sogenannten
Selektivitätsprinzip die Verzögsrungszeiten der jeweiligen Überstromschalter in bezug aufeinander so
eingestellt sind, daß derjenige Schalter den Überstrom unterbricht, welcher von der Stromquelle aus gesehen
dem den Überstrom verursachenden Verbraucher am nächsten ist, während die anderen Überstromschalter 2S
geschlossen bleiben, ergibt sich der Vorteil, daß wenn
die Verzögerungs- oJer Ansprechzeit der Einrichtung zumindest so groß gewählt ist, daß der Lichtbogen
erloschen ist, bevor der nach dem Selektivitätsprinzip den Überstrom unterbrechende Schalter anspricht, der
Überstrom durch den von der Einrichtung gemäß der Erfindung zusätzlich in den Stromkreis eingeführten
Widerstand herabgesetzt ist und der Überstromschalter daher nur diesen verringerten Strom unterbrechen muß.
Man kann daher kleinere und weniger kostspielige 3S
Überstromschalter verwenden. Es genügt also eine einzige Einrichtung zur Strombegrenzung gemäß der
Erfindung, um das Abschaltvermögen al'er Überstromschalter herabsetzen zu können, welche auf der der
Stromquelle abgewandten Seite der strombegrenzen- *o
den Einrichtung mit dieser in Reihe geschaltet sind.
Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gemäß
der Erfindung.
Wenn das Schaltungselement eine stationäre elektrisehe Verbindung ist, hat dies den Vorteil besonderer
Einfachheit und Zuverlässigkeit.
Die Unterbrechungsvorrichtung bzw. der Schalter brauchen nicht für eine dauernde Belastung mit
dem Nennstrom der Einrichtung ausgelegt zu sein, so
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 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 zsigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
Die in Fig.1 dargestellte Ausführungsform der
Erfindung enthält ein Kontaktsystem, das aus zwei stationären Kontaktstücken 1 und 2, die mit Anschlüssen 5 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. S
vor, deren von denTCöntaktstücken 1 und 2 äbgewandle Enden 9 bzw. 10 durch ein Schaltungselement
11 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 Leiterschisne 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
Überstromauslösem versehen, so daß sie den Strom selbst zu unterbrechen vermögen, wenn er infolge einer
Überlastung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet Die Ansprechdauer oder Verzögerungszeit
des Hauptschalters 12 und des Schalters 14 ist so eingestellt, daß beim Auftreten einer Überlastung in
einer der abgehenden Gruppen und eines Überstromes im entsprechenden Schalter 14 und dem Hauptschalter
12, der Schalter 14 eher anspricht als der Hauptschalter
12.
Der Schalter 14 in der überlasteten Leitung 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 Überstromes folgendes ein:
Sobald der Überstrom auftritt, wird das bewegliche
Kontaktstück 3 mittels der Betätigungsstange 4 durch einen mit einem Überstromrelais oder Überstromauslöser vorgesehenen Mechanismus schnell zurückgezogen,
so daß sich zwei Lichtbögen 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 Vsich 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
aus dem Abschnitt des Leiterteils 7, der sich zwischen dem JJchtbogenfußpunkt 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
Abschnittes des Leiterteils 7, das zwischen dem stationären Kontaktstück 1 und dem Lichtbogenfußpunkt V des Lichtbogens liegt, sowie nacheinander die
impedanz des Anschlusses 6, des stationären Kontakt- s Stücks 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 Ό
Lichtbogen in Reihe liegende Impedanz größer und damit nimmt auch die Gesamtimpedanz des ganzen
Stromkreises zu und der den Stromkreis durchfließende Strom wird dadurch herabgesetzt, gleichzeitig nimmt
die dem Lichtbogen parallelgeschaltete Impedanz (in |5 Fig. 1 rechts vom Lichtbogen) ab. Da der den
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 Fig.2 unterscheidet
sich von der Ausführungsform gemäß F i g. 1 nur darin; daß die als Schaltungselement 11 eine in Fig.2 nur
schematisch dargestellte Unterbrechungsvorrichtung 15 verwendet wird. Die Einrichtung gemäß diesem
Ausfübrungsbeispiel arbeitet ähnlich wie die gemäß F i g. 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 Ausführunesform
gemäß F i g. 2 ein Schalter als Unterbrechungsvorrichtung 15 verwendet wird, kann der in F i g. 1 dargestellte
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
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
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 des
Kurzschlußstromes 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.
Claims (4)
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
Kontaktstack bei Oberschreiten eines vorgegebenen Wertes des die Einrichtung durchfließenden
Stromes von den festen Kontaktstacken 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 Strom erzeugten Magnetkräfte entlang läuft, und mit einem die stationären Kontaktstücke
überbrückenden Schaltungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement
(11, 15) eine stationäre, elektrisch leitende Verbindung oder eine Unterbrechungsvorrichtung ist, welche
die den stationären Kontaktstücken (1,2) abgewandten Enden (9,10) der Leiterteiie (7,8) elektrisch
verbindet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung (15)
ein elektrischer Schalter ist
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterbrechungsvorrichtung (15) eine elektrische Sicherung ist
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sicherung eine Schmelzsicherung ist
Applications Claiming Priority (1)
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NL7608512.A NL163662C (nl) | 1976-07-30 | 1976-07-30 | In een circuit te schakelen inrichting voor het begrenzen van elektrische stroom. |
Publications (3)
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DE2734395C3 true DE2734395C3 (de) | 1986-02-20 |
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Family Applications (1)
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IT (1) | IT1083037B (de) |
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