DE2854637C2

DE2854637C2 - Als Gruppenschutzschalter dienendes elektrisches Installationsschaltgerät

Info

Publication number: DE2854637C2
Application number: DE19782854637
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing.(Grad.) 6944 Hemsbach Runtsch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1984-05-17
Also published as: EP0013320B1; EP0013320A1; DE2854637A1

Description

Die Frfindiing betrifft ein elektrisches Installationsgerät nach Jem Oberbegriff des Anspruches I.

In Hausinstullationsanlugcn. insbesondere in Wohngcbäuden mit mehreren Wohneinheilen werden die Verbraucherkreise in den einzelnen Wohneinheiten jeweils mittels eigener l.i-itungsschiii/schaltcr bzw. fehlerstromschutzschalter abgesichert. Diesen den Verbrauchern zugeordneten Schaltern ist im allgemeinen ein Hauptleitungsschut/schalter vorgeordnet, der der .Absicherung der gesamten InsLillationsanlagc dient. Die elektrische Zuordnung des Yerbraucher-l.eitungs scliul/schalters /u dem I lauptleitiingsschiil/schalter erfolgt auf folgende Weise:

Sofern in dem Hereich /wischen dem llaiij>tlt'itiiNs:s schutzschalter und dem Verbrau'hrr b/w. im VnIn.in elier ein Kur/.schliil.lstrom oder Überstrom entsteht.

muß der Leitungsschutzschalter ansprechen, ohne daß der Hauptleitungsschutzschalter auslöst, damit nicht die anderen, nicht vom Kurzschluß betroffenen Stromkreise mitabgeschaltet werden.

Sofern ein Kurzschluß hinter dem Hauptleitungsschutzschalter und vor dem den Verbrauchern zugeordneten Schutzschaltern entsteht, muß zwangsläufig der Hauptleitungsschutzschalter ausschalten. Man sagt, daß der Hauptleitungsschutzschalter gegenüber den den

to Verbrauchern zugeordneten Leitungsschutzschaltern selektiv sein muß.

In der DE-OS 25 25 192 ist eine Selektivschutzvorrichtung beschrieben, in der eine Kaskade gezeigt ist, in deren einzelnen Leitungen Leitungsschutzschalter bzw. 'fehlerstromschutzschalter eingebaut sind, denen Zählvorrichtungen zugeordnet sind. Diese Zählvorrichtung zählt die aufeinanderfolgenden Öffnungs- und Schließfolgen der Kontakte, wobei nach einer vorbestimmten Anzahl von Folgen eine Auslösung hervorgerufen wer den kann. Dabei sind die Zählvorrichtungen so ausgebil det, daß sie ein häufigeres Öffnen und Schließen zulassen, je näher der einzelne Schalter in der Hierarchie der Einspeisestelle ist. Derartige Zähleinrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert. Darüber hinaus müssen umfangreiche Leitungsinstallationen für die Steuerung der einzelnen Selbstschalter angeordnet werden.

Das Schaltgerät gemäß der DE-OS 25 25 192 besitzt also ein Kontaktsystem, das zur schnellen, strombegren-

jo zenden Öffnung äient. Zusätzlich ist ein thermischer Auslöser vorgesehen; über die Zuordnung des thermischen Auslösers zu dem Kontaktsystem bzw. zu dem das Kontaktsystem öffnenden Schlagankersystems ist nichts ausgesagt.

Vj Es besteht auch die Möglichkeit, unterschiedliche Ansprechwerte für die Magnetaus'.öser zu wählen, so daß derjenige Schalter, der näher an der Einspeisestelle liegt, auf einen höheren Kurzsehiuöstrom angepaßt ist. Bei extrem hohen Kurzschluliströmen jedoch kommt es trotzdem zum Auslösen der hintereinander angeordneten Schalter; die Selektivität ist nur in einem verhältnismäßig kleinen Bereich gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die üblicher-

Y-, weise bei handelsüblichen Hausinstallationsschaltern vorhandene Konstruktion elemente weitgehend ver wendet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches I.

Die Erfindung wird in der Hauptsache bei Leitungsschutzschaltern angewandt; sie kann selbstverständlich auch bei Schaltern mit zusätzlicher Fehlerstromcharakteristik und dergleichen verwendet werden. Allerdings soll die Erfindung im wesentlichen anhand von Lei-

5) tungsschutzschaltern in einer Hausinstallation erläutert werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man für den Hauptleitiingsschutzschalter bzw. für den Gruppenautomat praktisch einen modifizierten Lei-Mi uingsschutzschalter verwenden kann. Während die be= kannten l.citungsschut/schalter im allgemeinen so aufgebaut sind, daß sowohl der thermische Auslöser als auch tier magnetische Auslöser gemeinsam auf ein Schallsi-hloß wirken, während der magnetische Aiislö-

i.i sei im l-'.ille eines Kurzschlusses auch direkt auf den Kontakthebel wirkt, kann man bei der crfindungsgema-HiTi Ausjjrsialiiing den auf das .Sehaltschloß wirkenden Auslosesiiti des Sehlagankers eines normalen Lcitungs-

Schutzschalters entfernen; man muß dann lediglich den thermischen Auslöser in entsprechender Weise an die Aufgaben anpassen.

Zwar ist, wie oben erwähnt, aus der DE-OS 25 25 192 ein Schalter bekanntgeworden, dessen Kontaktsystem zur schnellen Öffnung geeignet ist und dadurch strombegrenzend wirkt und der einen thermischen Auslöser aufweist Das Kontaktsystem bzw. der elektromagnetische Auslöser zur Betätigung des Kontaktsystems ist aber mit dem Schaltschloß gekuppelt und zwar unter Zwischenfügung einer Zähleinrichtung. Eine vollständige Entkupplung des Schlagankersystems von dem Schaltschloß ist aus der DE-OS 25 25 192 nicht zu entnehmen.

Aus der CH-PS 3 38 234 ist eine Kurzschlußstrombegrenzungseinrichtung bekanntgeworden, die ein Kontaktsystem aufweist, das von einem Magnetankersystem kurzzeitig geöffnet wird. Diese Einrichtung dient zur Kurzschlußstrombegrenzung, nicht aber zur Ausschaltung eines Kurzschlusses und darüber hinaus ist auch das Magnetankersystem eine spezielle Konstruktion, die bei heute üblichen Hausinstallationssch'rhern kaum eingesetzt werden kann. Diese Strombegrenzungseinrichtung liegt überdies in Reihe mit einer Sicherung; beide Elemente sind nicht zu einer Einheit zusammenzusetzen.

Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, dem elektromagnetischen Schlagankersystem ein Klappankersystem zuzuordnen, dessen Klappanker bei Auftreten eines deutlich größeren Kurzschlußstromes anspricht und auf das Schaltschloß einwirkt.

Ein solches Klappankersystem wird dadurch gebildet, daß zumindest ein Teil des Joches des elektromagnetischen Schlagankersystems durch eine magnetische Platte gebildet ist, die im Ruhezustand den Klappanker anzieht, und daß die Platte so ausgebildet ist, daß im Falle eines Über- oder Kurzschlußstromes die magnetische Anziehungskraft der Platte aufgehoben wird, so daß das Schaitschloß entklinkt wird.

Man kan;. die einzelnen Systeme so aufeinander abstimmen, daß das elektromagnetische Schlagankersystem auf einen Kurzschlußstrom von z. B. größer als 500 A, der thermische Auslöser auf einen durch einen Kurzschlußstrom von z. B. größer als 3000 A bedingten jPdt-Wert bei einer Auslösezeit größer als 10 msec, und das Klappankersysiem auf einen Überstrom oder Kurzschlußstrorn größer als 5000 A ausgelegt sind.

Der thermische Auslöser, der auch ein elektronischer Auslöser sein kann, ist so eingestellt, daß eine Auslösung erst bei oder oberhalb einer thermischen Wirkgröße ]Pdt erfolgt, die sich bei Kurzschlüssen mit 3000 A bei LeitungsSi-'hutzschaltern ergibt. Wie erwähnt, wird die vorübergehende Kontaktöffnung durch den Schlaganker zur Unterstützung eines Abschaltvorganges eines nachgeschalteten Leitungsschutzschalters so ausgelegt, daß sie bei Strömen ab beispielsweise 500 A einsetzt. Zweckmäßigerweise ist die Ansprechzeit des thermischen Auslösers größer als IO ms. v/35, wie ebenfalls oben erwähnt, am besten mittels eines Bimetalles erreicht werden kann.

Anhand der Zeichnung sollen einige Ausfi'ihrungsbeispieic sowie weitere Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. I ein Prinzipschaltbild einer Niederspannungsinstallation.

I" ig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Nicdcrspunnungshausinstallation mit eil sm erfindungsgemäßen fiberlaMliauntscrmltcr.

F i g. 3 und 4 Prinzipskizzen fur einen normalen Sicherungsautomat und einen erfindungsgemäßen Überlastschalter und
Fig.5 eine besondere Ausgestaltung einer Auslöse- bzw. Kontakthebelöffnungseinrichtung, in der die Erfindung realisiert ist

In der F i g. 1 ist eine Niederspannungs-Installation in Form einer Kaskade dargestellt welche an ihrem Eingang zwischen den Anschlußpunkten 10 und 12 einen

to Transformator 14 aufweist an den anschließend ein Leitungsstück L\ angeschlossen ist Am Ende des Leitungsstückes L\ befindet sich ein Anschluß 16, an den sich eine Hauptsicherung 17, beispielsweise eine yV7/-Sicherung anschließt Diese Hauptsicherung 17 besitzt einen Ausgang 18, an den sich ein Leitungsstück L? anschließt, das wiederum in einem Anschlußpunkt 20 endet An dem Anschlußpunkt 20 befindet sich eine Hauptverteilung, derart, daß sich die Leitung L\ plus Li verteilt in Abzweigleitungen L₃, L₄ ... usw. Es sei nun die Leitung Lj betrachtet:

Hinter dem Anschlußpunkt bzw. -Verzweigungspunkt 20 befindet sich eine Vorsicherung (oder Hausanschlußsicherung) 21, die im allgemeinen als Schmelzsicherung ausgebildet ist Mit der Anschlußklemme 22 der Vorsicherung 21 ist ein Leitungszug L₄ verbunden, der auf einen «bzweigpunkt 26 geht, an dem sich Leitungszüge Lj, Le, Lj... verzweigen, die jeweils zu einzelnen Verbrauchern 28, 30 und 32 ... führen. Jeder dieser Verbraucher 28 ... ist mittels eines Leiiungsschutzschalters 34, 36 und 38... abgesichert, der ein normaler, handelsüblicher Leitungsschutzschalter mit Überstrom- und Kurzschlußstromauslösung ist, der selbstverständlich auch als Fehlerstromschutzschalter ausgebildet sein kann. Ein solcher handelsüblicher Leitungsschutzschalter ist in der F i g. 3 dargestellt Man erkennt — schematisch und blockartig — einen in den Hauptstrompfad 40 eingesetzten thermischen Auslöser 42 und einen magnetischen Auslöser 44a, der an einem drehbar aufgelagerten Kontakthebel 46 angeschlossen ist Der Kontakthebei 46 bildet mit einem Festkontakt 48 eine Trennstelle 50. der ein Lichtbogenlöschblechpaket 52 zugeordnet ist Man erkennt, daß der thermische Auslöser, der im Normalfall als Bimetall ausgebildet ist. über eine Wirklinie 54 auf ein Schaltschloß 56 einwirkt, ebei.so wie der magnetische Auslöser, der über die Wir!.linie (Kupplung 58) auf das Schaltschloß 56 wirkt. Der magnetische Auslöser 44, der einen Schlaganker aufweist, öffnet im Falle eines Kurzschlusses über die Wirklinie 60 die Trennstel-Ie 50 und entklinkt gleichzeitig auch das Schaltschloß 56.

so daß die Ausschaltung bleibend ist. Ein derartiger Leitungsschutzschalter ist beispielsweise in der DE-AS 11 92 730 beschrieben.

Festzuhalten ist, daß sowohl der thermische Auslöser 42 als auch der magnetische Auslöser 44 gemeinsam auf das Schaltschloß einwirken, wobei der magnetische Auslöser ebenfalls noch auf den Kontakthebel 46 bei einem Kurzschluß einwirkt

Die Vorsicherung 21 ist gegenüber den Leitungsschutzschaltern se '.ektiv, da sie in entsprechender Weise auf den Le'tungsschutzschalter 34 bis 38 abgestimmt ist und auf höheren Kurzschluß anspricht als diese.

Erfindungsgemäß soll die Sicherung ."!I ersetzt werden durch einen Hauptlciiungsschutzschaiter 62. Damit ergibt sich die in der F i g. 2 schematisch dargestellte to Niedcrspannungshi.rjsin.stcllation. Der I lauptleilungsschutzsehalter wird anstelle der Vorsicherung 21 zwischen den Lciiungsstücken /.i und L· eingesetzt und besitzt in der F i j.¹. 2 die Bc/iips/iffer f>2. In eier übrigen

Darstellung hat sich insoweit nichts geändert.

Als Hauptleitungsschutzschalter 62 kann ein solcher Schalter eingesetzt werden, der in der Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Dieser Schalter besitzt einen thermischen Auslöser 42 und ein magnetisches Schlagankersystem 44, von denen lediglich der thermische Auslöser über die Wirklinie 54 auf das Schaltschloß 56 wirkt, welches den Kontakthebel 46 in die Öffnungsstellung verbringt und dort festhält. Das magnetische Schlagankersystem wirkt über die Wirklinie 60 auf den Kontakthebel 46, lediglich um diesen kurzunterbrechend bzw. kurzzeitig zu öffnen. Eine Wirkverbindung zwischen dem Schlagankersystem 44 und dem Schaltschloß 56 ist nicht mehr vorhanden.

Der thermische Auslöser ist dann in geeigneter Weise t5 auf den zu erwartenden Kurzschlußstrom angepaßt und zwar derart, daß er bei einem Kurzschlußstrom von 3000A auslöst, während das elektromagnetische ScniagönkersyälciM schon bei 500 A mü «Jci vorübergehenden öffnung des Kontakthebels 46 beginnt.

Damit der Schalter oberhalb einer bestimmten Grenze von zum Beispiel 5000 A auslöst, wird eine Anordnung nach der F i g. 5 eingesetzt. Man erkennt den Kontakthebel 46 mit dem bewegbaren Kontakt 47, der mit dem Festkontakt 48 zusammenwirkt, derart, daß bei einem Ausschaltvorgang zwischen den beiden ein Lichtbogen gezogen wird, der in die Lichtbogenlöschbleche 52 hineinläuft. Die vorübergehende öffnung des beweglichen Kontaktes 46 erfolgt über ein Schlagankersystem 44, welches eine Spule 70 aufweist, die einen bewegbaren Magnetanker 72 antreibt, der unter dem Druck einer Feder 74 von dem feststehenden Magnetkern 76 weggedrückt wird. Das Schlagankersystem 44 besitzt weiterhin einen Schlagankerstift 78, der im Falle einer Ausschaltbewegung von dem Magnetanker 72 nach rechts gedrückt wird und den bewegbaren Kontakt 46 gegen den Druck einer Feder SO öffnet Am Schiagankersystem ist ferner eine magnetische Platte 82 (dick strichliert eingezeichnet) angebracht, die mit einem Klappanker 84 zusammenwirkt, welcher Klappanker im Uhrzeigersinn in der Pfeilrichtung F gegen einen Hebel 86 anschlagen kann, der eine Verklinkungsstelle (nicht weiter dargestellt) im Schaltschloß 56 öffnet und dadurch den Kontakthebel in Ausschaltstellung drückt.

Bei einem Überstrom von etwa 5000 A wird dtr Magnetkreis so beeinflußt, daß die magnetische Platte 82 entmagnetisiert wird, so daß die Anzugskraft auf den Klappanker 84 so verringert wird, daß der Klappanker in Pfeilrichtung Fhochklappt und den Hebel 86 betätigt

Der thermische Auslöser, der in der F i g. 5 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist, führt bei einem bestimmten jPdt-Wert die Auslösung herbei; er liegt in Reihe mit der Spule, so daß der Schalter bzw. die Anordnung nach der F i g. 5 auf insgesamt drei Stromkriterien anspricht

a) vorübergehende öffnung des Kontaktes bei 47 bei Strömen über 500 A,

b) thermische Auslösung bei einem durch einen Kurzschlußstrom von z. B. größer als 3000 A bedingten \?dt-Wert, entsprechend einer Schmelzsicherungskennlinie,

c) sofortige Auslösung bei einem bestimmten Id-Scheitelwert von 5000 A.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Als Gruppenschutzschalter dienendes elektrisches Installationsgerät, insbesondere Hauptleitungsschutzschalter, zum Absichern einer aus mehreren Stromkreisen bestehenden elektrischen Anlage, wobei der Hauptleitungsschutzschalter gegenüber den Verbrauchern zugeordneten Leitungsschutzschaltern selektiv sein muß, mit einem elektromagnetischen Schlagankersystem, das lediglich zur vorübergehenden Öffnung des Kontakthebels des Hauptleitungsschutzschalters dient, und mit einem thermischen Auslöser, dadurch gekennzeichnet, daß die bei üblichen Hausinstallationsschaltern bestehende mechanische Kupplung (58) zwischen dem Schlagankersystem (44) und dem Schaltschloß (56) aufgetrennt ist und daß der mit dem Schlagankersystem (44) elektrisch in Reihe liegende thermische Auslöser (42) erst nach Erreichen eines durch einen KurzschluBstrom bedingten /ΡΛ-Wertes das Schaltschloß (56) auslöst.

2. Installationsgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser (42) mit einem Thermobimetall versehen ist

3. Installationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem magnetischen Schlagankersystem (44) ein Klappanker (84) zugeordnet ist, der bei Auftreten eines deutlich größeren Kurzschlußstromes anspricht und auf das Schaltschloß (56) einwirkt.

4. Installationsgerät nach A-Spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Joches des magnetischen Schlagankersysiv ns (44) durch eine magnetische Platte (82) gebildet ist, die im Ruhezustand den Klappanker (84) anzieht, und daß die Platte so ausgebildet bzw. bemessen ist, daß im Fall eines Überstromes ihre magnetische Anzugskraft aufgehoben und das Schaltschloß (56) entklinkt wird.

5. Installationsgerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Schlagankersystem (44) bei einem Kurzschlubstrom von z. B. größer als ca. 500 A, der thermische Auslöser (42) bei einem durch einen Kurzschlußsirom von z. B. größer als 3000 A bedingten jßdt-Wert bei einer Auslösezeit größer 10 msec, und der Klappanker (84) bei einem Kurzschlußstrom von z. B. größer als ca. 5000 A ansprechen.