DE2944619C2

DE2944619C2 - Selbstschalter

Info

Publication number: DE2944619C2
Application number: DE19792944619
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 6901 Wilhelmsfeld Greefe; Lutz Dr. Baden Niemeyer
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE2944619A1; JPS5673832A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Selbstschalter (Leitungsschutzschalter) mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Selbstschalter der derzeit bekannten Form besitzen einen Überlastauslöser und einen Kurzschlußauslöser, welche beide auf ein Schaltschloß wirken und dadurch den beweglichen Kontakthebel bleibend in die Stellung »offen« verbringen. Der Überlastauslöser ist ein thermischer Auslöser, der einen entweder direkt oder indirekt von dem durch den Schalter fließenden Strom beheizten Bimetallstreifen aufweist. Im Falle einer Überschreitung des Dauerstromes verbiegt sich das Bimetall, so daß es dabei auf das Schaltschloß zu dessen Auslösung und zur öffnung der Kontaktstelle einwirkt Der Kurzschlußauslöser ist normalerweise als Magnetauslöser ausgebildet welcher eine Wicklung und einen von der Wicklung umgebenen Schlaganker aufweist oder welche Wicklung auf einen Klappanker einwirkt Der Tauchschlaganker steht dabei einerseits mit dem beweglichen Kontakthebel und andererseits mit einem Klinkenhebel in Verbindung, so daß im Falle eines Kurzschlusses der Tauchschlaganker den Kontakthebel aufreißt und gleichzeitig auch über den Klinxenhebel das Schaltschloß auslöst Das Aufreißen des Kontakthebels bewirkt eine schnelle Kontakttrennung und damit eine Strombegrenzung und die Auslösung eine bleibende öffnung der Kontaktstelle.

Die Auslöseanforderungen an einen Selbstschalter lassen sich für den Überlast- und Kurzschlußbereich im allgemeinen nicht durch einen einzigen thermischen Auslöser erfüllen. Der Grund, warum dies nicht möglich ist, liegt darin, daß hohe Nenn- und Überstromwerte eine Auslegung des thermischen Auslösers für hohe /²i-Werte im Kurzschlußstrombereich bedingen. Dies würde bedeuten, daß der Selbstschalter im Kurzschlußstrombereich nicht schnell genug auslösen würde. Daher muß bei den derzeit bekannten Selbstschaltern der Magnetauslöser verwendet werden, dessen Ansprechwert so eingestellt ist daß er im Überlastbereich nicht auslöst und so eine Selektivitätsverletzung im Überlastbereich vermieden wird; der Magnetausiöser wird im Überlastbereich nicht ansprechen. Wenn der Magnetauslöser, wie allgemein üblich, zugleich auch sogenannte Schlagankerfunktionen zu erfüllen hat d. h, wenn er so ausgebildet ist, daß er auch zur unmittelbaren öffnung der Kontaktstelle dient dann bringt dies den Nachteil mit sich, daß der Kontaktöffnungsschlag durch die magnetische Auslösefunktion des Auslösers gebremst wird, was im allgemeinen zu einer Verschlechterung der Kurzschlußselektivität und des Schaltvermögens führt

Ein Selbstschalter der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 28 54 616 bekanntgeworden. Dieser Schalter ist aber nur im Rahmen einer Sdektivschutzeinrichtung zu verwenden und zwar im wesentlichen nur als Hauptleitungsschutzschalter.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Selbstschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Kurschlußauslöser nicht auf den Nennstrom ausgelegt zu werden braucht sondern nur dem J /²rf/-Wert anzupassen ist, wobei je nach Einstellung des J/²</i-Wertes der Schalter in einer Schalterkaskade sowohl als vor- als auch als nachgeordneter Schalter eingesetzt werden kann.

Eine erste Lösung der Erfindung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und eine zweite, im wesentlichen gleichwertige Lösung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 angegeben.

Es ist dabei selbstverständlich, daß ein Schlaganker vorgesehen ist, welcher bei Auftreten eines Kurzschlußstromes den Kontakthebel sofort aufreißt so daß eine ausreichende und schnelle Strombegrenzung erfolgt. Als Kurzschlußauslöser ist der zweite thermische Auslöser vorgesehen, der im Gegensatz zu dem ÜberstromausJöser nicht im Nennstrompfad, sondern im Kurzschlußstrompfad liegt und erst dann eingeschaltet wird, nachdem der Schlaganker die Schaltkontakte geöffnet hat und ein Lichtbogen entstanden ist. Das Einschalten des zweiten thermischen Auslösers erfolgt dabei zweckmäßigerweise durch den sich bewegenden Lichtbogenfußpunkt.

Das Problem bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Selbstschalter besteht darin, daß im Falle einer Schalthandlung der Lichtbogen von einem Bereich der mit dem festen Kontaktstück versehenen Lichtbogenlaufschiene auf einen anderen Bereich kommutieren muß, welche beiden Bereiche durch den Schlitz voneinander getrennt sind. Das Gleiche gilt auch bei der Anordnung, bei der der zweite Auslöser dem bewegbaren Kontakt zugeordnet ist Der Lichtbogen muß nämlich nach einer Schalthandlung diesen Schlitz überspringen, was bei relativ kleinen Kurzschiüßströmen ungünstig sein kann. Bei größeren Kurzschlußströmen, also bei solchen Kurzschlußströmen, auf die die heutigen Selbstschalter ausgelegt sind und außerdem bei noch höheren Kurzschlußströmen bedeutet dies Ersetzen des magnetischen Auslösers durch dsn zweiten thermischen Auslöser einen erheblichen Vorteil und eine erhebliche Verbesserung, wie man bei Versuchen erkannt hat Einer der besonderen Vorteile der Erfindung besteht darin, daß die Schlagwirkung des Schlagankers unbeeinflußt durch eine Auslösefunktion voll zur Wirkung kommt und dadurch Selektivität und Schaltvermögen wesentlich verbessert werden. Auch läßt sich die Kurzschlußauslösung durch ein thermisch ansprechendes Element — was die Selektivität anbetrifft — wesentlich besser mit anderen ebenfalls thermisch ansprechenden Schutzelementen (z. B. Sicherungen) koordinieren, als es mit einem magnetischen Auslöser der Fall wäre, der ja auf Stromschutzwerte anspricht

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf einen handelsüblichen Leitungsschutzschalter zur Erläuterung der Lage der einzelnen Bauelemente innerhalb eines solchen Leitungsschutzschalters,

F i g. 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

Ein handelsüblicher Leitungsschutzschalter oder Selbstschalter der in der Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet wird, besitzt ein Gehäuse 12, welches in Schalenbauweise aus zwei Gehäuseteilen, nämlich einem Gehäuseunterteil und einem seitlich das Gehäuseunterteil verschließenden Decke! gebildet ist Das Gehäuse 12 ist in Sockelbauweise ausgebildet, besitzt also einen T-förmigen Umriß. In dem Selbstschalter 10 befindet sich ein bewegliches Kontaktstück 14 und ein festes Kontaktstück 16, welches bewegliche Kontaktstück 14 an einem an einer ortsfesten Achse 18 drehbar aufgelagerten Kontakthebel 20 angebracht ist, wogegen das feste Kontakstück an einem Lichtbogenleitblech 22 befestigt ist, die durch eine öffnung (nicht beziffert) nach außen zu einer Anschlußklemme 26 geführt ist. Der Kontakthebel 20 ist bei 18 zwischen zwei Platinen 28 gelagert, die ein nicht näher dargestelltes mechanisches Schaltschloß zwischen sich nehmen. Zur Betätigung des Schaltschlosses und zu einer Wiedereinschaltung des Schalters, d. h. zur Verbringung des Kontakthebels 20 aus der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung ist ein oben aus dem Gehäuse herausragender Schaltknebel 30 vorgesehen.

Links von dem Schaltschloß (bei 28) befindet sich ein thermischer Auslöser 32, der als Bimetall ausgebildet ist und in der Zeichnung im unteren Bereich ortsfest eineesDannt ist; rechts neben dem thermischen Auslöser 32 und unterhalb des Schaltschlosses befindet sich ein magnetischer Auslöser 34, der einen Schlaganker 36 aufweist, der durch eine nicht näher dargestellte Ausnehmung in dem Kontakthebel 20 hindurchgreift und an seinem freien Ende mit einer Erweiterung 38 versehen ist Der magnetische Auslöser ist in üblicher Weise als Schlaganker-Auslöser ausgebildet Nicht eingezeichnet ist ein Klinkenhebel, der zur Übertragung der Bewegung des Schlagankers 36 auf eine ebenfalls

ίο nicht gezeigte Verklinkungsstelle im Schaltschloß zu deren Entklinkung dient, welche Verklinkungsstelle außerdem auch von dem thermischen Auslöser 32 geöffnet wird.

Im Falle einer Schalthandlung, wenn also ein

is Kurzschlußstrom auftritt, wird über die Erweiterung 38 der Kontakthebel 20 von dem Schlaganker 36 in die Öffnungsstellung verbracht; gleichzeitig wirkt der Schlaganker 36 über die nicht gezeichnete Klinke auf das Schaltschloß und löst den Schalte;· aus.

Im Falle eines Überstromes, der kein Kurzschlußstrom ist, jedoch oberhalb des Nennstromes und unterhalb des Ansprechwertes i^s magnetischen Auslösers Hegt, verbiegt sich das Thcrmobimetal! und entklinkt die Klinke im Schaltschloß, wodurch der bewegliche Kontakthebel 20 in die Ausschaltstellung verbracht wird. Der bei einer Schalthandlung entstehende Lichtbogen läuft mit seinem einen Fußpunkt auf dem Lichtbogenleitblech 22 und mit seinem anderen Fußpunkt auf einem dem Kontakthebel 20 zugeordneten Lichtbogenleitblech 40 in ein Löschblechpaket 42, welches aus einzelnen parallel zueinander angeordneten Lichtbogenlöschblechen 44 besteht, welche Lichtbogenlöschbleche zwischen die beiden Lichtbogenleitbleche 22 und 40 aufgenommen sind. Die bei der Schalthandlung entstehenden Abgase werden über Auspuffkanäle 46 nach außen abgeführt.

In der Fig.2 ist eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung rein schematisch dargestellt. Man erkennt die Anschlußklemme 26. das Lichtbogenleitblech 22, das Löschblechpaket 42 sowie das Lichtbojrenleitblech 40, die dem beweglichen Kontakthebel 20 zugeordnet sind; der Überstromauslöser ist mit 32 gezeichnet und ebenfalls nur schematisch angedeutet. Das Lichtbogenleitblech 40 steht über eine Verbindungsleitung 50 mit dem beweglichen Kontakthebel 20 in Verbindung. Wesentlich bei der Anordnung nach Fig.2 ist ein zweiter thermischer Auslöser (Kurzschlußauslöser 52). Man erkennt aus der Zeichnung, daß das Lichtbogenleitblech 22 in zwei Bereiche unterteilt

3ii ist und zwar in einen Bereich 54, der übergeht in einen Bereich 56 parallel zu den Löschblechen und einen Bereich 58, der das feste Kontaktstück 16 trägt und nach außen hin mit der Anschlußklemme 26 verbunden ist. Zwischen den beiden Bereichen 54 und 58 der Licht^ogenleitschiene 22 ist ein Schlitz 60 vorgesehen. Dieser Schlitz wird durch einen Strompfad 62 mit einem Kurzschlußauslöser 52, der ebenfalls als Thermouimetall ausgebildet ist, überbrückt. Ein Schlaganker, der aber lediglich im Falle eines Kurzschlusses den Kontakthebel 20 in Ausschaltstellung bewegt und selbst zu einer Auslösun_o nicht beiträgt, ist selbstverständlich ebenfalls ncch vorhanden, um sofort nach Auftreten des Kurzschlusses zu einer Strombegrenzung über den Lichtbogen zu gelangen. Der Lichtbogen wandert also nach einer Öffnung der Kontaktstelle 16/14 mit seinem einen Fußpunkt vom beweglichen Kontaktstück 14 auf das LichtbogenleitWech 40 und mit seinem anderen Fußpunkt auf dem Bereich 58 entlang und überspringt

dabei den Schlitz 60, so daß er nunmehr auf dem Bereich 54 des Lichtbogenleitblechs 22 läuft. Der Stromfluß ist dann folgendermaßen: Der Strom fließt über den thermischen Auslöser 32, den beweglichen Kontakthebel 20, das Lichtbogenleitblech 40 über den Lichtbogen zu dem Bereich 54 und dort über den Strompfad 62 zu dem Kurschlußauslöser 52 und die Klemme 26. Damit also wird der Kurschlußauslöser 52 erst dann in den Kurzschlußstrompfad eingeschaltet, nachdem der Schlaganker die Schaltkontakte geöffnet hat und der Lichtbogen den Schlitz 60 übersprungen hat. Weil der Nennstrom im geschlossenen Zustand des Schalters nicht über den Kurschlußauslöser 52 fließt, kann der Querschnitt des Bimetalls erheblich kleiner ausgelegt werden, als der des Bimetalls des Überstromauslösers 32, so daß man den gewünschten niedrigen Auslöse-J /²/-Wert erzielt, der erforderlich ist, um den Schalter im Kurzschlußfall selektiv gegen das vorgeordnete Schutzorgan, welches beispielsweise ein Hauptleitunesschutzschalter oder eine Vorsicherung sein kann, auszulösen.

Außerdem wirkt im Kurzschlußfall der Schlaganker ungebremst auf den Kontakthebel und nicht auf das Schaltschloß. Auf diese Weise werden niedrige J Pdt-Durchlaßwerte erzielt.

Von besonderem Vorteil kann der Auslöser bei sogenannten kurzunterbrechenden, strombegrenzenden Selbstschaltern sein, wo er eine wesentliche Verbesserung der Selektivität gegen nachgeordnete Schutzorgane, also nachgeordnete Leitungsschutzschalter, bietet. Die Auslösung erfolgt nämlich immer nur dann, wenn das nachgeordnete Schutzorgan aus irgendeinem Grunde einem den Ansprechwert des Bimetalles des nachgeordneten Organes überschreitenden J IH-Wert durchläßt.

In der Fig.3 ist eine Variante der erftndungsgemäßen Anordnung nach Fig.2 dargestellt; man erkennt die Lichtbogenleitbleche 22 und 40 sowie die dazwischen befindlichen Lichtbogenlöschbleche 42, die Anschlußklemme 26, den thermischen Auslöser 32, den beweglichen Kontakthebel 20 sowie die Kontaktstelle 14/16. An den Kontakthebel 20 angeschlossen ist eine Verbindungsleitung 70, die den Kontakthebel 20 mit dem Lichtbogenleitblech 40 verbindet. In diese Verbindungsleitung ist ein dem Kurzschlußauslöser 52 entsprechender Kurzschlußauslöser 72 eingeschaltet. Die Wirkungsweise der Anordnung ist die gleiche: der Lichtbogenfußpunkt muß allerdings nur an einer Stelle einen »Schlitz« überspringen; es ist dies der Bereich zwischen dem Lichtbogenleitblech 40 und dem beweglichen Kontaktstück.

Die Vorteile, die für die Anordnung nach der F i g. Ί erwähnt sind, gelten selbstverständlich auch für die Anordnung nach der F i g. 3.

Man erkennt aus den Fig.2 und 3, daß sich das Bimetall der Kurzschlußauslöser verbiegt, wie durch die strichlierte Stellung dargestellt ist, wobei die Verbiegung jeweils in der eingezeichneten Pfeiirichiung F2 und iF3 erfolgt und auf das Schaltwerk bei Überschreitendes Auslösewertes J i⁷dt wirkt

Es ¹Kl selbstverständlich, daß anstatt eines Thermobimetalls auch ein Material verwendet werden kann, welches aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstschalter (Leitungsschutzschalter) mit einem als thermischer Auslöser ausgebildeten Oberlastauslöser, einem Kurzschlußauslöser, der ebenfalls als thermischer Auslöser ausgebildet und so in den Strompfad eingeschaltet ist, daß er nach Entstehen des Lichtbogens bei einer Schalthandlung vom Lichtbogenstrom durchflossen wird, einem Schlaganker, wenigstens einer aus je einem beweglichen und je einem festen Kontaktstück bestehenden Kontaktstelle sowie mit einer jeder Kontaktstelle zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung, die jeweils von zwei Lichtbogenleitblechen begrenzt ist, wobei die Lichtbogenleitbleche jeweils dem festen Kontaktstück bzw. dem beweglichen Kontaktstück zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das dem festen Kontaktstück (16) zugeordnete Lichtbogenleitblech (22) im Bereich des festen Kontaktstackes, und zwar in Lichtbogenlaufrichtung gesehen dahinter mittels eines Schlitzes (60) unterbrochen ist, und daß der Schlitz durch einen den Kurzschlußauslöser (52) aufweisenden Strompfad (62) überbrückt ist

2. Selbstschalter (Leitungsschutzschalter) mit einem als thermischer Auslöser ausgebildeten Überlastauslöser, einem Kjirzschlußauslöser, der ebenfalls als thermischer Auslöser ausgebildet und so in den Strompfad eingeschaltet ist daß er nach Entstehen des Lichtbogens bei einer Schalthandlung vom Lichtbogenstrom durchflossen wird, einem Schlaganker, wenigstens einer aus je einem beweglichen und je einem festen Kontaktstück bestehenden Kontaktstelle sowie mit einer jeder Kontaktstelle zugeordneten Lichtbogealöscfciinrichtung, die jeweils von zwei Lichtbogenleitbiechen begrenzt ist, wobei die Lichtbogenleitbleche jeweils dem festen Kontaktstück bzw. dem beweglichen Kontaktstück zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das dem beweglichen Kontaktstück (14) zugeordnete Lichtbogenleitblech (40) über eine Verbindungsleitung (70), in die der Kurzschlußauslöser (72) eingeschaltet ist, mit dem Kontakthebel (2*>) elektrisch leitend in Verbindung steht.

3. Selbstschalter nach einem der vorigen Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußauslöser (52,72) ein Thermobimetall ist.

4. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußauslöser (52, 72) aus einer Formgedächtnislegierung so hergestellt ist.