DE3010190A1

DE3010190A1 - Sicherungsautomat mit kurzschlussanzeige

Info

Publication number: DE3010190A1
Application number: DE19803010190
Authority: DE
Inventors: Bernard Daussin; Jean Hennemann
Original assignee: Alsthom Unelec SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1980-03-17
Publication date: 1980-10-02
Also published as: US4375022A; FR2452175A1; FR2452175B1; IT1128066B; IT8067432A0

Description

SICHERUNGSAUTOMAT MIT KURZSCHLUSSANZEIGE

Die Erfindung betrifft einen Sicherungsautomaten mit Kurzschlußanzeige.

Sie bezieht sich insbesondere auf Sicherungsautomaten, die erkennen lassen, ob sie infolge eines Kurzschlusses oder nur infolge eines geringfügig erhöhten Stroms abgeschaltet haben.

Es sind bereits Sicherungsautomaten bekannt, die eine Kurzschlußanzeige aufweisen. Dies ist zum Beispiel bei Automaten mit thermo-magnetischen Auslösern der Fall, die anzeigen, ob der Auslöser magnetisch oder thermisch betätigt wurde. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in der französischen Patentschrift Nr. 1 401 630 beschrieben.

Für den Benutzer ist es zwar oft vorteilhaft zu wissen, ob ein Abschalten auf magnetische oder thermische Weise zustandegekommen ist. In vielen Fällen jedoch reicht die Anffiige, daß die Auslösung magnetisch war, nicht aus, um zu beurteilen, ob es sich um einen echten Kurzschluß oder nur um einen überhöhten Strom gehandelt hat. Außerdem sind die Bauteile einer derartigen Anzeige direkt mit denen des Auslösers verbunden, was bei der Konstruktion erhebliche Einschränkungen mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es also, Sicherungsautomaten mit einer verbesserten Kurzschlußanzeige zu versehen, deren Funktionsweise außerdem nicht an die Auslösung des Schalters

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gebunden ist. Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Sicherungsautomaten gelöst.

Sicherungsautomaten für die Unterbrechung von Kurzschlußströmen weisen im allgemeinen in jedem Pol einen festen und einen beweglichen Kontakt auf, die innerhalb einer relativ geschlossenen Unterbrechungskammer angeordnet sind. Bei Auftreten eines zu hohen Stroms öffnen sich die Kontakte unter der Wirkung der Schutzauslöser oder unter der direkten Einwirkung der durch den Strom ausgelösten elektrodynamischen Kräfte, und es entsteht ein Lichtbogen, dessen Spannung von den Konstruktionsmerkmalen der Trennkammer und von der Stromstärke abhängt. Die Leistung des Lichtbogens ist umso höher, je größer die Stromstärke selbst ist. Unter der Wirkung der Ladung des Lichtbogens entsteht in der Trennkammer aufgrund der plötzlicher Temperaturerhöhung und eventuellen Abgabe von Gasen aus den Kammerwänden eine DruckgasweIle. Die Amplitude dieser Druckwelle hängt von der Leistung des Trennlichtbogens und somit von der tatsächlich von dem Sicherungsschalter unterbrochenen Stärke des Stroms ab. Für schwache Stromstärken bleibt dieser Druck gering, während für hohe Stromstärken, wie sie bei Kurzschlüssen auftreten können, der Druck ausreichend hohe Werte erreicht, um ein auf Druck ansprechendes Anzeigeorgan zu betätigen. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nun anhand verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung einen erfindungsgemäßen Sicherungsautomaten und Kurzschlußanzeige.

Die Figuren 2a, 2b und 3a, 3b zeigen im Schnitt Detailvarianten zur Kurzschlußanzeige gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen dreipoligen Niederspannungs-Sicherungsautomaten mit Kurzschlußanzeige. Der Sicherungsautomat 1 umfaßt ein Gehäuse 2, das durch einen Deckel 3 geschlossen wird, durch den ein Kippschalter 4 geführt ist. Innerhalb des Gehäuses 2 sind die verschiedenen Organe des Sicherungsautomaten angeordnet, zu denen insbesondere ein Mechanismus zum Öffnen und Schließen der Kontakte, ein dreipoliger Stromstärke abhängiger Auslöser sowie in jedem Pol innerhalb je einer Trennkammer 6 liegende Trennkontakte 5 gehören. Auf dem Sicherungsautomaten 1 ist eine Kurzschlußanzeige 7 befestigt, die durch den Gasdruck betätigt wird, der in einer der Trennkammern 6 teim Unterbrechen eines Kurzschlußstroms auftritt.

Zur Kurzschlußanzeige 7 gehört ein durch einen Deckel 9 verschlossenes Gehäuse 8. Die Anzeige ist auf dem Sicherungsautomaten befestigt und verschließt die Trennkammern 6. Das Gehäuse 8 weist zwei durch eine mit einem Schlitz 13 versehene Zwischenwand 12 getrennte Kammern 10 und 11 auf. Auf dem Boden der Kammer 10 wird eine bewegliche Klappe 14 mit Hilfe einer zwischen ihr und dem Deckel 9 zusammengedrückten Drahtfeder gehalten. Die Klappe 15 verschließt in den Boden des Gehäuses in Höhe der Trennkammern 6 eingearbeitete Öffnungen 16. Ein unter der Druckwirkung einer Feder 18 gehaltenes Anzeigeorgan

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ist beweglich in der Kammer 11 untergebracht. Die Vorderseite des Änzeigeorgans 17 trägt durch ein Fenster 19 im Deckel 9 sichtbare Angaben. Die Seitenwandung des Anzeigeorgans 17 besitzt einen sägezahnförmigen Schlitz 40, von dem jeder Zahn einer der auf der Vorderseite befindlichen Markierungen entspricht. Das Ende 20 der Feder 15 ist durch den Schlitz IS in der Zwischenwand 12 in den sägezahnförmigen Schlitz 40 des Anzeigeorgans 17 eingeführt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung unter der Annahme erläutert, daß zu Beginn das Ende 20 der Feder 15 in Höhe der im Fenster 19 des Deckels 9 erscheinenden Markierung 0 in den sägezahnförmigen Schlitz eingerastet ist.

Der in einer elektrischen Verteilungsschaltung eingebaute Sicherungsautomat spricht bei Auftreten einer über einei Betriebsschwelle des stromstärkeabhängigen Auslösers liegenden Stromstärke automatisch an. Die Kontakte 5 öffnen sich, und es entsteht ein elektrischer Lichtbogen in den Trennkammern 6. Der in diesen Kammern erzeugte Gasdruck wirkt über die Öffnungen 16 auf die Klappe 14. Wenn dieser Druck ausreichend groß ist, um den durch die Feder 15 auf die Klappe 14 ausgeübten Gegendruck zu überschreiten, d.h., wenn die Stromstärke einen einem Kurzschluß entsprechenden Wert erreicht, löst sich die Klappe 3 4, und das Ende 20 der Feder 15 rutscht über den ersten Sägezahn des Anzeigeorgans 17, das unter der Druckwirkung der Feder 18 um einen Zahn weiterrückt.

Nach Unterbrechen des Stroms durch den Sicherungsautomaten nimmt der Gasdruck wieder einen normalen Wert an,

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and die Klappe 14 und damit das Ende 20 der Feder 15 nehmen ihre Anfangsstellung wieder ein_f während im Fenster 19 des Deckels 9 die Markierung "1" des Anzeigeorgans 17 erscheint. Auf diese Weise wird dem Benutzer mitgeteilt, daß der Sieherungsautomat einen Kurzschlußstrom ausgeschaltet hat, so daß vor Wiedereinschalten die elektrische Installation überprüft werden kann. Tritt erneut ein Kurzschluß auf, so funktioniert die Sicherungsvorrichtung auf dieselbe Weise und es erscheint im Fenster 19 des Deckels 9 die Markierung "2" des Anzeigeorgans 17. Nach einem dritten Ansprechen des Sicherungsautomaten nach einem erneuten Kurzschluß erscheint die Markierung "3". Damit ist der Benutzer gewarnt, daß der Sicherungsautomat entsprechend den Anweisungen des Herstellers zu ersetzen oder ax überprüfen ist. Selbstverständlich werden die Kraft der Feder 15 und die Anordnungen und Abmessungen der Öffnungen vom Hersteller in Abhängigkeit von den Kennwerten des Sicherungsautomaten bestimmt, auf dem die Kurzschlußanzeige installiert werden soll, damit diese Anzeige erst von einer vortestimmten Stromstärke ab anspricht und gut an die nominale Stromstärke und an die Schaltleistung des Geräts angepaßt ist.

In der bisherigen Beschreibung waren die Klappe 14 und die Feder 15 für die drei Trennkammern des Automaten gemeinsam, jedoch kann selbstverständlich für jede einzelne der Trennkammern eine gesonderte Klappe und eine gesonderte Feder verwendet werden, wobei die Bewegung in einer dieser Klappen ein gemeinsames Anzeigeorgan betätigt.

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Natürlich sind durch Kombination verschiedener beweglicher Organe, die sich unter dem Einfluß des Gasdrucks verschieben, verschiedene Anzeigen möglich.

So werden in den Figuren 2a, 2b und 3a, 3b einfache Ausführungsbeispiele gezeigt, die besonders gut für geschlossen« in gegossenen Gehäusen untergebrachten Sicherungsautomaten geeignet sind, bei denen sich die in den Trennkammern erzeugte Druckwelle durch das ganze Gehäuse fortpflanzt. In diesen Beispielen dient das sich unter dem Einfluß des Gasdrucks bewegend« Organ zugleich der Anzeige und geht aus einer ersten drucklosen stabilen Lage in eine zweite stabile Lage nach Auftreten der Druckwelle über. Nach jedem Kurzschluß muß die Anzeige neu gespannt werden.

In den Figuren 2a und 2b ist das dargestellte Anzeigeorgan ein Kolben 21 mit einer Dichtscheibe 22 beispielsweise aus einem Elastomerwerkstoff, der in einem Zylinder 23 gleitet. Unter der Einwirkung eines innerhalb des Gehäuses auftretenden Drucks wird der Kolben 21 aus der in der Fig. 2a gezeigten Stellung in die in Fig. 2b gezeigte Stellung verschoben. Die Gegenkraft zum im Gehäuse auftretenden Druck wird durch die Reibung der Dichtscheibe 22 am Zylinder 23 geliefert, wobei diese ^eibung durch mehr oder weniger starkes Anziehen einer Schraube 24 verstellbar ist. Diese Reibung vermeidet gleichzeitig, daß der Kolben 22 aus der in der Fig. 2b gezeigten Stellung in die in Fig. 2a gezeigte Stellung zurückrutscht, solange der Benutzer nicht auf diesen Kolben gedrückt hat.

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In den Figuren 3a und 3b besteht die Anzeige aus einer bistabilen Kapsel 31 allgemein halbkugeliger Form, die vor einer Öffnung 32 im Deckel des Geräts befestigt ist. Unter einer von innen aus wirkenden Druckkraft infolge des Unterbrechens eines Kurzschlusses geht die Kapsel 31 von der in Fig. 3a gezeigten Stellung in die in Fig. 3b gezeigte Stellung über. Die Gegenkraft zur durch die Druckwelle im Gehäuse ausgeübten Kraft wird durch die inneren Spannungen des Kapselmaterials gebildet und kann durch geeignete Wahl der Dicke und der Elastizität des Kapselmaterials beeinflußt werden. Diese inneren Spannungen des Kapselmaterials verhindern ebenfalls die Rückkehr aus der in Fig. 3b gezeigten Stellung in die in Fig. 3a gezeigte Stellung, solange der Benutzer nicht auf die Kapsel drückt.

Obwohl in den Figuren 2a, 2b und 3a, 3b nicht dargpstellt, kann zusätzliche zu den Anzeigeorganen 21 oder 31 ein Zähler angebracht werden, der schrittweise bei jeder Betätigung des Kolbens 21 bzw. der Kapsel 31 weiterrückt. Ein derartiger Zähler kann beispielsweise auf bekannte Weise durch ein Ratschenrad, eine Zahnstange mit Klinke oder ein anderes analoges Gerät hergestellt werden.

Auf diese Weise wird der Verwender nicht nur davon in Kenntnis gesetzt, daß ein Kurzschluß vorgelegen hat, sondern er kann auch jederzeit feststellen, wieviele Kurzschlüsse der Sicherungsautomat bereits bewältigt hat.

Selbstverständlich könnten im Rahmen der Erfindung für die Anzeige auch weitere durch sie betätigte Vorrichtungen

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für andere Nebenfunktionen vorgesehen werden, beispielsweise Vorrichtungen, die ein Schließen des Sicherungsautomaten verhindern oder die das Schließen von Kontakten bewirken, durch die bei entweder jedem Kurzschluß oder nach einer bestimmten
Anzahl von Kurzschlüssen eine Pernsignalisierung erfolgt.

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Claims

Fo 11 657 D

.-.·■■ 17. März 1980

ALSTHOM-UNELEC S.A. O Q I U I 9 U

38, avenue Kleber 75784 PARIS CEDEX 16, Frankreich

SICHERUNGSAUTOMAT MIT KURZSCHLUSSANZEIGE

PATENTANSPRÜCHE

1 -} Sicherungsautomat mit Kurzschlußanzeige, der in jedem Pol Trennkontakte aufweist, die innerhalb je einer Trennkammer angeordnet sind, in der sich bei Trennung der Kontakte ein

elektrischer Lichtbogen ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschlußanzeigeorgan (7) durch die in der Trennkammer (6) durch den Lichtbogen erzBugte Gasdruckwelle betätigt wird.

2 - Sicherungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschlußanzeigeorgan (7) ein bewegliches Organ (14,21,31) aufweist, das einerseits einer von der Gasdruckwelle entwickelten Kraft und andererseits einer Gegenkraft ausgesetzt ist, wobei das bewegliche Organ von einem ersten Zustand "ohne Druck" in einen zweiten Zustand "unter Druck" übergeht, wenn der von der Gasdruckwelle entwickelte Druck über der Gegenkraft liegt.

3 - Sicherungsautomat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschlußanzeigeorgan (7) einen schrittweise betätigten Zähler (17) aufweist.

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4 - Sicherungsautomat nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (17 schrittweise durch das sich unter dem Einfluß der von der Gasdruckwelle erzeugten Kräfte bewegende Organ (14) betätigt wird.

5 - Sicherungsautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ (14, 21,31) nach Verschwinden der Gasdruckwelle in seiner die Druckeinwirkung anzeigenden Stellung gehalten wird und erst durch ei] absichtliches Neuspannen wieder in seine vorherige Stellung gebracht wird.

. 6 - Sicherungsautomat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Zähler das Schließer des Schalters nach einer bestimmten Anzahl von Schaltvorgängen verhindert wird.

7 - Sicherungsautomat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das bewegliche Organ dis Schließen des Schalters verhindert wird, wenn er sich in der Stellung "unter Druck" befindet.

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