-
-
"Leistungsschalter"
-
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einem magnetischen
Uberstromauslöser sowie mit zwei Kontaktstellen, denen je ein Schlaganker zugeordnet
ist.
-
Leitungsschutzschalter der üblichen Bauweise sind so ausgebildet,
daß sie einen Magnetauslöser und einen thermischen Auslöser aufweisen, die gemeinsam
auf ein Schaltschloß wirken, welches entklinkt wird und dabei den Kontakthebel der
xontaktstelle in die Offenstellung verbringt. Der Magnetauslöser wirkt mit seinem
Schlaganker unmittelbar auf den Kontakthebel, so daß dieser strombegrenzend öffnet.
-
Wenn derartige Leitungsschutzschalter für hohe Nennströme ausgelegt
sind und entsprechend hohe magnetische Ansprechwerte aufweisen (Leistungsschalter),
so ist ein geringeres Kurzschlußschaltvermögen in Kauf zu nehmen, mit anderen Worten,
bei derartigen Schaltern verringert sich das Kurzschlußschaltvermögen mit steigendem
Nennstrom.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsschalter der eingangs
genannten Art zu schaffen, der für hohe Nennströme ausgelegt ist und dabei auch
ein hohes Kurzschlußschaltvermögen aufweist.
-
Diese Aufgabe wird erfindunqsgemaß dadurch gelöst, daß der der ersten
Kontaktstelle zugeordnete Schlaganker in Serie zu der ersten Kontaktstelle liegt,
daß die zweite Kontaktstelle in Serie mit dem ihr zugeordneten Schlaganker parallel
zumindest zu der ersten Kontaktstelle liegt, daß der thermische sowie der magnetische
Überstromauslöser in Serie zur ersten Kontaktstelle liegen, und daß mindestens der
zweiten Kontakt stelle eine Lichtbogenlöschvorrichtung zugeordnet ist.
-
Der Schalter weist einen Hauptnennstrompfad mit einem thermischen
und einem magnetischen Auslöser und einem Hauptnennstromkontakt sowie einen Parailelzweig
für das hohe Kurzschlußschaltvermögen auf, welcher Parallelzweig zum Hauptnennstromkontakt
parallel geschaltet ist, wobei er zwischen dem thermischen Auslöser und der ersten
Kontaktstelle abzweigt. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, den Paralle]stromzweig
parallel zum Thermobimetall zu schalten und ihn zwischen dem magnetischen und dem
thermischen Auslöser abzweigen zu lassen.
-
Der Parallelzweig besitzt das Schlagankersystem und die zweite Kontaktstelle
(Nebenkontaktstelle), der eine Löschanordnung zugeordnet ist. Die Wirkungsweise
insbesondere bei hohen Kurzschlußströmen ist so, daß zuerst die Nennstromkontaktstelle
öffnet, wodurch der ganze Kurzschlußstrom in den Parallel zweig kommutiert. Dort
wirkt das Schlagankersystem unverzögert nur auf die zugeordnete Kontaktstelle, in
deren Löschvorrichtung der Kurzschlußstrom stark begrenzt und danach abgeschaltet
wird.
-
Mit dieser Ausgestaltung wird ein Schutzschalter geschaffen, der optimal
den Nennstrom führen kann und der den-
noch sowohl bei kleinen als
auch bei großen Kurzschluß strömen eine ausreichende Löschleistung und Löschfähigkeit
besitzt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Für die Durchführung der elektrischen Leiter kann unter Umständen
auch ein zwischen den beiden Bauteilen befindlicher Zwischenmodul eingesetzt werden,
wodurch eine kompakte Bauweise mit den Umrissen derzeit im Handel erhältlicher Leitungsschutzschalter
erhalten und erzielt werden kann.
-
Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt
sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Weiterbildungen und weitere
Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
-
Es zeigt Figur 1 ein Schaltbild für eine erste Ausgestaltung der Erwindung
und Figur 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
-
In der Figur 1 ist das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung
dargestellt, wie sie in ein handelsübliches Leitungsschutzschaltergehäuse eingebaut
werden kann, das aus zwei schalenartigen Gehäuseteilen aufgebaut ist und mittels
Nietverbindungen zusammengesetzt werden kann. Ein derartiger Leitungsschutzschalter
bzw. ein entsprechendes Gehäuse ist allgemein bekannt, so daß hier nicht mehr weiter
eingegangen werden soll. Ein derartiger Leitungsschutzschalter besitzt eine Eingangsklemme
10 und eine Ausgangsklemme 12, einen Magnetauslöser 14 und einen thermischen Auslöser
16 nebst einem Schaltschloß 18. Diese.Komponente sind praktisch in jedem handelsüblichen
Leitungsschutzschalter vorhanden.
-
Zwischen dem magnetischen Auslöser und dem thermischen Auslöser 14
bzw. 16 zweigt ein Nebenpfad 20 ab, in dem ein Schlagankersystem 22 angeordnet ist,
welches in Reihe mit einer Kontaktstelle 24 liegt, der Lichtbogenlöschbleche 26
zugeordnet sind. Eine derartige Kontaktstelle 24 mit den Lichtbogenlöschblechen
26 ist ebenfalls in jedem handelsüblichen Schalter vorhanden, so daß auch hierauf
nicht näher eingegangen werden muß. Der weitere Leitungszug geht hin zum den Hauptleitungsstrompfad
28, der mit der Klemme 12 verbunden ist.
-
In Reihe mit dem thermischen Auslöser 16 und parallel zu der Kontaktstelle
24 ist eine weitere Kontaktstelle 30 geschaltet, deren Wirkungsweise im folgenden
erläutert werden soll.
-
Der magnetische Auslöser ist über eine Wirkungslinie 32 mit der Kontaktstelle
30 und über eine weitere Wirkungslinie 34 mit dem Schaltschloß 18 verbunden; der
Überstromauslöser 16 wirkt über die Wirkungslinie 36 ebenfalls auf das Sehaltschloß
ein. Das Schaltschloß selbst öffnet die Kontakthebel der Kontaktstellen 24 bzw.
30 über die Wirklinien 38 bzw. 40, wobei das Schaltschloß 18 so ausgebildet ist,
daß es die Kontaktstelle 30 eher öffnet als die Kontaktstelle 24. Das Schlagankersystem
22 wirkt über eine Wirklinie 42 auf die Kontaktstelle 24 ein. Der Kreis mit der
Kontaktstelle 24 führt den Strom i2 und der Strompfad mit der Kontaktstelle 30 führt
den Strom il. Die Wicklung des Schlagankersystems 22 besitzt eine hohe Windungszahl,
wodurch der den Strom i2 führende Kreis (im folgenden als Kreis II bezeichnet) hochohmiger
ist als der Kreis, der den Strom il führt, in Zukunft als Stromkreis I bezeichnet
Der überwiegende Teil des Ges amts tromes i fließt also über die Kontaktstelle 30.
Diese Kontaktstelle ist speziell für Dauerstrom-Anforderungen im Hinblick auf thermische
Verhältnisse, Kontaktmaterial usw. dimensioniert.
-
Der Zweig II führt dabei wegen des hohen Widerstandes nur einen geringen
Anteil des Gesamtstromes und wird daher thermisch nur unwesentlich belastet.
-
Im Falle einer Schalthandlung im Überstrombereich spricht das Bimetall
des thermischen Auslösers 16 an und löst über die Wirklinie 36 das Schaltschloß
18 aus, welches zuerst die Kontaktstelle 30 und danach die Kontaktstelle 24 bleibend
öffnet. Dadurch wird erreicht, daß die Kontaktstelle 30 den Strom auf den Stromkreis
II kommutiert, wobei praktisch kein Schaltlichtbogen an der Kontaktstelle 30 auftritt,
wodurch diese Kontaktstelle durch einen Schaltlichtbogen praktisch nicht belastet
wird. Das Schlagankersystem 22 ist dabei so ausgelegt, daß es praktisch in einem
Überstromfalle die Kontaktstelle 24 nicht öffnet.
-
Bei einem kleinen Kurzschlußstrom läuft das Geschehen in gleicher
Weise ab. Zunächst öffnet der Schlaganker des Auslösers 14 die Kontaktstelle 30;
dabei wird über die Wirklinie 34 auch das Schaltschloß 18 ausgelöst, derart, daß
in jedem Falle nach Öffnen der Kontaktstelle 30 die Kontaktstelle 24 geöffnet wird,
wodurch der gleiche Effekt erzielt wird wie bei einem Überstrom. Bei einem großen
Kurzschlußstrom öffnet der Schlaganker des Magnetauslösers 14 über die Wirklinie
32 den Kontakt 30, während die Kontaktstelle 24 noch geschlossen ist. Daher kann
der Strom schnell und ohne bei der Kontaktstelle 30 einen Lichtbogen zu ziehen,
von dem Stromkreis I auf den Stromkreis II kommutiert werden, wobei der Schlaganker
des Magnetauslösers 14 die Kontaktstelle 30 offen hält, solange der Kurzschluß ansteht.
Die Kontakttrennung der Kontaktstelle 24 erfolgt wegen der hohen Windungszahl sehr
schnell und der Lichtbogen läuft sehr schnell in die Lichtbogenlöschbleche 26 ein.
Die endgültige Auslösung des Schaltschlosses 18 erfolgt über den Magnetauslöser
14, der ja ebenfalls noch vom Kurzschlußstrom durchflossen ist.
-
In der Figur 2 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt.
Die Anordnung ist zeichnerisch etwas anders dargestellt, da mit dieser Anordnung
noch weitere Vorteile erreicht werden können.
-
Man erkennt die Eingangsklemme lo und die Augangsklemme 12 die Kontaktstelle
30, den thermischen Auslöser 16 sowie den magnetischen Auslöser 14. Ferner ist das
Schlagankersystem 22 zu erkennen sowie die Kontaktstelle 24, denen die Lichtbogenlöschbleche
26 zugeordnet sind. Man erkennt, daß die Anordnung gemäß der Figur 2 zwei Schaltschlösser
50 und 52 aufweist. Der Magnetauslöser 14 wirkt über die Wirklinie 32 auf die Kontaktstelle
30 und über die Wirklinie 34 auf das Schaltschloß 50 ein. In gleicher Weise wirkt
der Auslöser 16 über die Wirklinie 36 auf das Schaltschloß 50 ein und das Schaltschloß
50 wirkt über eine Wirklinie 54 auf die Kontaktstelle 30 und über eine Wirklinie
56 auf das zweite Schaltschloß, welches selbst über die Wirklinie 58 auf die Kontaktstelle
24 einwirkt. Die Wirklinie des Schlagankersystems 22 ist auch hier wieder mit der
Bezugsziffer 42 bezeichnet.
-
Der schaltungsmäßige Unterschied zwischen der Anordnung der Fig. 1
und der der Fig. 2 besteht darin, daß im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. 1
der thermische Auslöser 16 parallel zum Magnetauslöser 14 geschaltet ist; der Strompfad
II ist zwischen die Kontaktstelle 30 und die Parallelschaltung von thermischen und
magnetischen Auslöser 14 bzw. 16 geschaltet; wogegen der Stromkreis I in gleicher
Weise wie in der Ausgestaltung der Figur 1 die Kontaktstelle 30 besitzt. Im Falle
eines Überstromes wirkt der Überstromauslöser 16 auf das Schaltschloß 50 ein, welches
direkt die Kontaktstelle 30 öffnet. Dadurch wird der Strom auf den Stromkreis II
kommutiert, da die Kontaktstelle 24 noch geschlossen ist. Das Schaltschoß 50 wirkt
über die Wirklinie 56 auf das Schaltschloß 52 ein und dieses öffnet die Kontaktstelle
24, aufgrund des Übertragungsweges, wie erwähnt, nach dem Öffnen der Kontaktstelle
30.
-
Insoweit sind Anordnung und Wirkungsweise die gleichen wie in der
Figur 1.
-
Im Falle eines kleineren Kurzschlußstromes löst ddr Magnetauslöser
14 in gleicher Weise wie der Maanetauslöser der Fig. 1 das Schaltschloß 50 aus,
wodurch in ähnlicher Weise wie bei Auslösen des Überstromauslösers zunächst die
Kontaktstelle 30 und danach die Kontaktstelle 24 sich öffnet.
-
Bei einem großen Kurzschlußstrom sind die Verhältnisse ebenfalls ähnlich.
Zunächst wird durch den Schlaganker des Magnetauslösers 14 über die Wirklinie 32
die Kontaktstelle 30 geöffnet, dadurch kommutiert der Kurzschlußstrom auf den Stromkreis
II und der Schlaganker 22, der in gleicher Weise ausgelegt ist wie der der Figur
1, öffnet die Kontaktstelle 24, wodurch der Strom sehr schnell begrenzt wird. Der
Schlaganker des Magnetauslösers 14 hält die Kontaktstelle 30 solange offen, bis
der hat Magnetauslöser das Schaltschloß 50 ausgelöst und dadurch über die Wirklinie
56 und das weitere Schaltschloß sowie die Wirklinie 58 die Kontaktstelle 24 öffnet.
-
Der wesentliche Unterschied zu der Anordnung nach Fig. 1 besteht darin,
daß der gesamte Selbstsschalter aus insgesamt 3 Einzelteilen besteht, nämlich den
Einzelteilen A, B und C, die durch strichpunktierte Linien dargestellt sind.
-
Dies soll andeuten, daß die Anordnung in drei Modulen eingebaut sein
kann, von denen das Modul C einem handelsüblichen Leitungsschutzschalter mit minimalster
Verlustleistung und damit hoher Nennstromführung entspricht, wogegen das Modul A
ohne thermischen und magnetischen Auslöser einen strombegrenzend2n Leitungsschutzschalter
lediglich mit Öffnungscharakteristik enthält, d. h. der Schlaganker wirkt nur auf
den Kontakt und nicht zusätzätzlich auf das Schaltschloß und ist auf hohes Schaltvermögen
ausgerichtet. Jeder Modul A und C besitzt ein eigenes Schaltwerk, wobei der Modul
B eine Art Halb- oder Zwischenmodul ist und zunächst der Übertragung der Auslösung
des Schaltschlosses 50 auf das Schaltschloß 52
sowie der Durchführung
der elektrischen Verbindung zwischen dem Modul C und dem Modul A dient. Über den
Modul B bzw. durch ihn hindurch sind die beiden Schaltschlösser nur in einer einzigen
Wirkrichtung gekuppelt.Der Modul A ist gegenüber dem Modul C des Schlagankersystems
22 hochohmig, so daß der Modul A bei Nennstromführung kalt bleibt.
-
RA = 5 m Widerstandswert der Kontaktstelle 30 = 0,5 m 2 Gesamtwiderstand
RC = etwa 1,4 m ~ (im warmen Zustand, entsprechend der Leistung im Modul C bei etwa
6,5 W bei einem Nennstrom I = 63 Amp).
-
Der Modul A bleibt kalt.
-
Zugrundegelegt ist, daß aufgrund der Widerstandswerte das Modul C
90 % des Nennstromes führt.
-
Bei einem Kurzschluß öffnet die Kontaktstelle 30 des Moduls 1 zuerst
und solange wie I 25 Volt RA = ca. 5 kA ist, verlöscht der Bogen im Modul C und
der Strom kommutiert von der Kontaktstelle 30 in den Modul A.
-
Dieser vollständig in das Modul A kommutierte Strom wird durch den
Schlaganker des Schlagankersystems 22 schnell und gut begrenzt.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtungen besteht im wesentlichen
darin, daß eine funktionelle Trennung von Nennstrom und Lichtbogenkontakten erfolgt.
Ferner wird der Widerstand der Anordnung aufgrund der wenigen Windungen des Auslösers
14 für Nennstrom recht klein, wobei dennoch eine große Lösch- bzw. Schlagwirkung
auf dem entsprechenden Löschkontakt 24 erreicht wird. Ferner besteht die Möglichkeit,
durch entsprechende Ausgestaltung (kleine Windungszahl) des Auslösers 14
die
Anordnung auf sehr hohe Ansprechströme einzustellen und dennoch im Kurzschlußfall
aufgrund der hohen Windungszahl der Spule des Schlangankersysystems 22 ein hohes
Schaltvermögen zur Verfügung zu haben. Aufgrund der modularen Bauweise könnte eine
Anordnung nach der Figur 4 zusammen mit anderen Leitungsschutzschaltern in eine
Verteilung eingebaut werden.
Leerseite