DE3316230C2

DE3316230C2 - Schutzschalter gegen Überstrom und Kurzschluß

Info

Publication number: DE3316230C2
Application number: DE19833316230
Authority: DE
Inventors: Konstantin Dr.-Ing. 6670 St Ingbert Kelaiditis
Original assignee: Hager Electro and Co 6601 Ensheim GmbH; Hager Electro GmbH and Co KG
Current assignee: Hager Electro GmbH and Co KG
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1983-05-04
Publication date: 1985-04-25
Also published as: DE3316230A1

Abstract

Ein Leitungs- und Geräteschutzschalter (1) gegen Überstrom und Kurzschluß weist einen Hauptstromweg (5) auf, der mittels eines auf Kurzschluß ansprechenden, schnelleren BewegungsmechanismusΔ (7) sowie mittels eines auf Überstrom ansprechenden, langsameren BewegungsmechanismusΔ (6) trennbar (8) ist. Die von dem schnelleren Bewegungsmechanismus (7) betätigte Trennstelle (8) des Hauptstromweges (5) ist überbrückt durch einen Nebenstromweg (9) mit einem elektrischen Widerstand (10) und einer zweiten Trennstelle (12), die durch den genannten (6) und/oder einen weiteren langsameren Bewegungsmechanismus (11) zu öffnen ist. Hinter der zweiten Trennstelle (12) zweigt ein weiterer Stromweg (13) zum Nulleiter ab mit einer dritten Trennstelle (14), die mit der erstgenannten Trennstelle (8) derart gekoppelt ist, daß sie bei deren durch den schnelleren Bewegungsmechanismus (7) bewirktem Öffnen schließt, und die durch einen in dem genannten weiteren Stromweg (13) angeordneten weiteren schnelleren Bewegungsmechanismus (15) unter Schließung der erstgenannten Trennstelle (8) zu öffnen ist. Ein solcher Schutzschalter ist zu gegebenenfalls vor- und/oder nachgeschalteten Schutzeinrichtungen (2; 3) selektiv, ohne im Kurzschlußfall mehrmals ein- und ausschalten zu müssen. Als Geräteschutzschalter kann er beim Einschaltstromstoß den Hauptstromweg kurzzeitig unterbrechen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter gegen Überstrom und Kurzschluß, der gegenüber gegebenenfalls nachgeschalteten Schutzeinrichtungen gegen Überstrom und Kurzschluß selektiv ist und der einen Hauptstromweg aufweist, der mittels eines auf Kurzschluß ansprechenden, schnelleren Bewegungsmechanismus' sowie mittels eines auf Überstrom ansprechenden, langsameren Bewegungsmechanismus trennbar ist, wobei die von dem auf Kurzschluß ansprechenden Bewegungsmechanismus betätigte Trennstelle des Hauptstromweges überbrückt ist durch einen Nebenstromweg mit einem elektrischen Widerstand und einer zweiten TrennsteUe in Reihe, die durch den genannten und/ oder einen weiteren langsameren Bewegungsmechanismus zu öffnen ist, und daß eine Einrichtung zum Schließen der erstgenannten TrennsteUe bei Wegfall des Kurzschlusses vor dem öffnen der zweiten Trennstelle vorgesehen ist, die einen in Energieflußrichtung hinter der zweiten TrennsteUe abzweigenden weiteren Stromweg umfaßt.

Ein solcher Schutzschalter ist aus der schweizerischen Patentschrift 2 30 792 aus dem Jahre 1944 bekannt als ein Kurzschlußstromschnellbegrenzer, der einer Reihe von Leitungsschutzschaltcrn vorgeschaltet ist zu dem Zweck, hohe Kurzschlußströme auf einen Wert zu begrenzen, der von den Leitungsschutzschaltern be-

herrscht wird, d. h. nicht zur Beschädigung eines von dem Kurzschlußstrom durchflossenen Leitungsschutzschalters führt noch bevor er ansprechen und die Leitung unterbrechen konnte. Um auch gegen Oberstrom sichern zu können» weist der Kurzschlußstromschnellbegrenzer neben dem auf Kurzschluß ansprechenden, schnelleren Bewegungsmechanismus den auf Oberstrom ansprechenden, langsameren Bewegungsiaechanismus auf. : \

Die Einrichtung zum Schließen der erstgenannten Trennstulle bei Wegfall des Kurzschlusses weist einen in dem weiteren Stromweg angeordneten Magnetmechanismus sowie einen Steuermechanismus zum Betätigen einer in dem weiteren Stromweg angeordneten dritten Trennstelle auf, bei deren Schließung der Magnetmechanismus Strom erhält und die erstgenannte Trennstelle, die bei dem Kurzschluß geöffnet hat, wieder schließt. Der Steuermechanismus wird seinerseits durch einen in dem Nebenstromweg angeordneten Magneten gesteuert. Durch den Nebenstromweg fließt bei Kurzschluß ein zwar durch den Widerstand erheblich begrenzter, gegenüber dem Normalzustand aber stark erhöhter Strom. Dieser läßt den Magneten eine an dem Steuermechanismus angreifende Feder spannen. Hat dann der betreffende Leitungsschutzschalter die Kurzschlußstelle abgetrennt und damit in dem Nebenstromkreis den Normalzustand wiederhergestellt, zieht die Feder an und führt damit zur Schließung der dritten Trennstelle, bis die erstgenannte Trennstelle schließt und während ihrer Schließbewegung über eine entsprechende mechanische Koppelung die dritte Trennstelle wieder öffnet

Der vorliegenden Erfindung steht indessen in einem etwas anderen Zusammenhang, in dem der bekannte Kurzschlußstromschnellbegrenzer nicht brauchbar ist Sie hat einen Leitungs- und/oder Geräteschutzschalter zum Ziel, an den die Forderung der Selektivität gegenüber gegebenenfalls vor- und/oder nachgeschalteten heutigen Schutzeinrichtungen gegenüber Strom und Kurzschluß gestellt ist

Für solche Schutzschalter bestehen verschiedenste Einsatzfälle. Besonders groß ist der Bedarf zur Verwendung als Gruppenschutzschalter vor verschiedenen jeweils durch einen Leitungsschutzschalter gesicherten Zweigen in Vertileranlagen, sei es in Wohnhäusern, sei es in der Industrie.

Selektivität von in einer Verteilung hintereinandevgeschalteten Schutzschaltem ist erforderlich oder zumindest erwünscht, damit jeweils nur der geringstmögliche Teil des Verteilungssystems abgeschaltet wird, in dem der Kurzschluß oder die Ursache eines Überstroms vorliegt.

Sie ist ohne Schwierigkeit einzurichten mit Schmelzsicherungen. In bezug auf den Überstrom bedeutet die Selektivität auch bei Schutzschaltern kein Problem. Die in diesen auf Überstrom ansprechenden, in der Regel thermischen Auslöser können ohne weiteres auf verschiedene Verzögerungen eingestellt werden, derart, daß immer der nachgeschaltete Schutzschalter, in dessen Zweig die Ursache des Überstroms liegt, eher als der ihm vorgeschaltete Schutzschalter die Leitung trennt. Problematisch ist jedoch der Kurzschlußfall. Die für diesen in den ScKutzschaltern gewöhnlich vorgesehenen magnetische·') Auslöser, die besonders schnell sein sollen, lassen sich nicht so bauen, daß mit Sicherheit immer zuerst der nachgesciialtete und dann der vorgeschaltete Schutzschalter die Leitung trennt.

Eine wohl zuverlässige, ?ber sehr aufwendige Lösung ist aus der DE-OS 25 25 192 bekannt Sie wird jedocfc schon aus Kostengründen nur im Hochstrombereich eingesetzt

Einfachere selektive Schutzschalter sind der Gegenstand einer Entwicklung, die ihren Niederschlag in der DE-PS 28 54 623, DE-OS 28 54637 und DE-OS 30 21 867 gefunden hat

Alle diese Lösungen beruhen auf dem Prinzip, den Schutzschalter, dem weitere Schutzschalter nachgeschaltet sind, im Kurzschlußfall nach seinem Ausschalten ein- oder mehrmals wieder einschalten zu lassen für den Fall, daß inzwischen ein nachgeschalteter Schutzschalter angesprochen hat, hinter dem der Kurzschluß liegt; erst nach einer bestimmten Zahl von Ein- und Ausschaltungen bleibt die Ausschaltung endgültig.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen zu vor- und/oder nachgeschalteten Schutzschaltem selektiven Schutzschalter zu schaffen, der nur einmal aus- und, im gewünsc'.ain Falle, wieder einschaltet Gegenüber dem KurzscRiuBTtromschneiibegrenzer nach der schweizerischen Patentschrift 2 30 792 besteht die Aufgabe darin, eine für den in Betracht stehenden Zweck genügend genaue Wiedereinschaltung sicherzustellen.

Die Erfindung greift zu diesem Zweck die eingangs bezeichnete Anordnung auf und sieht vor, daß die Abzweigung des weiteren Stromwegs auch hinter dem Widerstand liegt daß der weitere Stromweg zum Nulleiter oder dem Leiter einer anderen Phase führt und daß der weitere Stromweg die Auslösung der Einrichtung zum Schließen der erstgenannten Trennstelle bildet

Tritt hinter dem Schutzschalter ein Kurzschluß ein, wird der Hauptstromweg an der mittels des auf Kurzschluß ansprechenden, schnelleren Bewegungsmechanismus' betätigten Trennstelle getrennt In dem diese Trennstelle überbrückenden Nebenstromweg fließt jedoch weiter ein, allerdings durch den Widerstand verminderter. Strom. Spricht eine nachgeschaltete Schutzeinrichtung ebenfalls an, d. h. wird die Kurzschlußstelle abgetrennt, so wird durch die genannte Einrichtung die erstgenannte Trennstelle geschlossen und damit der Hauptstromweg wiederhergestellt Liegt äie. Kurzschlußstelle vor dem nachgeschalteten Schutzschalter oder dauert der Kurzschluß aus anderem Grunde an, so bleibt die erstgenannte Trennstelle geöffnet. Der unter diesen Umständen durch den Nebenstromweg fließende erhöhte Strom läßt nun den erstgenannten bzw. den weiteren langsameren Bewegungsmechanismus die zweite Trennstelle öffnen und damit auch den Nebenstromweg unterbrechen. Der weitere Stromweg erhält dann gleichfalls keinen Strom mehr.

Die i^fortige und — entweder durch den betrachteten Schutzschalter oder durch den ihm nachgeschalteten Schutzschalter — endgültige Abtrennung dar Kurzschlußstelle schont im Vergleich zu den bekannten praktizierten Lösungen in beträchtlichem Maße das Leitungssystem und >m Falle eines Geräteschutzschalters auch das Gerät und ist auch in anderen Beziehungen von Vorteil.

Darüber hinaus ist der neue Schutzschalter, da die Ansprechzeit seines betreffenden langsameren Bewegungsmechanismus' entsprechend bemessen werden kann, uneingeschränkt -selektiv. Die Selektivität der bekannten Schutzschalter und auch der Schmelzsicherungen ist demgegenüber oberhalb gewisser Stromstärkegrenzen nicht mehr gegeben. Auch gegenüber ihm vorgeschalteten Schutzschaltem oder Schmelzsicherungen kann der neue Schutzschalter immer selektiv eingestellt

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werden. den genannten schnelleren Bewegungsmechanismus be-

Ferner kann der neue Schutzschalter einfacher und wirkten öffnen schließt,

kleiner gebaut sein. Dann ist der weitere Stromweg nur im Kurzschlußfal-

Er ist schließlich auch für Gleichstrom einsetzbar. Ie zugeschaltet. Alles dies gilt sowohl für den Leitungsschutz als auch s Bei der anderen, grundsätzlich jedoch auch vorhande-

für den Geräteschutz. nen Möglichkeit, den weiteren Stromweg mit dem wei-

Der Kurzschlußstromschnellbegrenzer nach der teren schnelleren Magnetmechanismus oder einem an- ,■;

schweizerischen Patentschrift 2 30 792 hat insoweit et- deren schnellen Bewegungsmechanismus ständig ange- ?^j

wa die gleiche Arbeitsweise. schlossen zu lassen und auf die dritte Trennstelle zu

Von ihm unterscheidet sich der erfindungsgemäße to verzichten, wobei der bei Kurzschluß eintretende Span- Schalter jedoch mit der folgenden Funktion: nungsabfall am Eingang des weiteren Stromwegs dann

Wird die Kurzschlußstelle durch eine nachgeschaltete die Schließkraft des weiteren schnelleren Magnetme-Schutzeinrichtung abgetrennt, so fällt der sonst durch chanismus schwächt und damit das öffnen der erstgeden Kurzschluß verursachte Spannungszusammen- nannten Trennstelle ermöglicht, wäre ein dauernder bruch in dem weiteren Stromweg fort, und die Strom- 15 Verluststrom in Kauf zu nehmen,
stärke in dem weiteren Stromweg steigt so weit an, daß Als die genannten schnelleren Bewegungsmechanisdamit die Einrichtung zum Schließen der erstegenann- men stehen im Stand der Technik z. B. Magnetmechaten TrennsteKe ausgelöst werden kann. Der die Auslft- nisrner; zur Verfugung, als die genannten langsameren sung bestimmende Schwellwert wird in der Richtung Bewegungsmechanismen z. B. thermische Bimetali-Aussteigender Stromstärke überschritten. Dies kann we- 20 löser, die man meist über ein Schaltschloß wirken läßt, sentlich genauer erfaßt werden als das bei dem bekann- Es kommen aber auch vielerlei andere Elemente in Fraten Kurzschlußstromschnellbegrenzer erfolgende ge. Die schnelleren Bewegungsmechanismen könnten Überschreiten des Grenzwerts in der umgekehrten Bewegungsmechanismen mit einer schnelleren Birne-Richtung: Der dort im Nebenstromkreis angeordnete tallauslösung sein, die langsameren könnten Magnetme- und mit seinem Abfallen die Wiedereinschaltung auslö- 25 chanismen mit mechanischen Verzögerungsgliedern sende Magnet kann praktisch nicht so konstruiert und, sein, Verzögerungsglieder aus sogenannten Gedächtnisdimensioniert werden, daß die Auslösung befriedigend legierung·,,:; aufweisen u. a. m. Wesentlich sind nur die genau erfolgt Auch ist der hier für die Auslösung ver- unterschiedlichen Ansprechzeiten zwischen den schneiwendete Potentialunterschied innerhalb derselben Pha- leren und den langsameren Bewegungsmechanismen,
se weit weniger zweckdienlich als der nach der vorlie- 30 Ist dem Schutzschalter eine weitere Schutzeinrichgenden Erfindung benutzte Potentialunterschied zwi- tung — Schutzschalter oder Schmelzsicherung — nachsehen zwei Phasen oder zwischen einer Phase und null. geschaltet, zu der er selektiv sein soll, muß außerdem die

Hintereinandergeschaltete Leitungsschutzschalter Ansprechzeit des die zweite Trennstelle öffnenden langnach der Erfindung können auch untereinander selektiv sanieren Bewegungsmechanismus länger sein als die sein. Die bekannten Kurzschlußstromschnellbegrenzer 35 Ansprechzeit der nachgeschalteten Schutzeinrichtung könnten ^« selbst dann nicht, wenn man ihre Auslöse- im KurzschlußfalL Soll der Schutz-schalter als. insbesongenauigkeit der Wiedereinschaltung sonst genügend dere unmittelbar vor einem Gerät angeordneter, Geräste igern könnte. - teschutzschalter dienen, muß die Ansprechzeit des die

Für den Geräteschutz bietet der neue Schutzschalter zweite Trennstelle öffnenden langsameren Bewegungsnoch eine weitere Möglichkeit. Er kann hier auch an 40 mechanismus langer sein als die Dauer des Einschaltletzter Stelle, d. h. ohne eine nachgeschaltete Schutzein- Stromstoßes.

richtung, zu der er selektiv wäre, mit außerordentlichem Insofern ist ein an sich schnellerer Bewegungsmecha-

Vorteil eingesetzt werden: Er schaltet während des Ein- nismus, wie ein Magnetmechanismus, mi: einer Verzö-

schaltstromstoßes, indem er ihn wie einen Kurzschluß gerungseinrichtung, insbesondere für den genannten

aufnimmt, einfach kurzzeitig ab und läßt sich deshalb 45 weiteren langsameren Bewegungsmechanismus, von

der Stromstärke des Gerätes enger und daher mit bes- Vorteil: Er bietet genaueste zeitliche Einstellbarkeit und

serer Schutzwirkung anpassen als die bekannten damit beliebig differenzierte, sicherste Selektivität. Die

Schutzeinrichtungen, die so gewählt werden müssen. Verzögerungseinrichtung wird hier zweckmäßig durch

daß sie auf den Einschaltstromstoß nicht ansprechen. den erstgenannten schnelleren Bewegungsmechanis-

Für die über die Aaslösung hinausgehende Verwirkli- 50 mus ausgelöst Sie kann bei Wechselstrom z. B. auf euter

chung der Einrichtung zum Schließen der erstgenannten Halbwellenzähleinrichtung aufbauen.

Trennstelle bestehen verschiedene Möglichkeiten. Der elektrische Widerstand kann grundsätzlich ein Am zweckmäßigsten dürfte es in der Regel sein, wenn ohmscher, ein induktiver und/oder ein kapazitiver Wi-

auch die übrige Einrichtung in dem weiteren Stromweg derstand sein. Einen indiktiven Widerstand könnte man

gebildet ist durch einen darin angeordneten weiteren 55 statt des erstgenannten schnelleren Bewegungsmecha-

schnelleren Bewegungsmechanismus. nismus' für die vorerwähnte Auslösung der Verzöge-

Statt die Energie für das Wiedereinschalten der erst- rungseinrichtung verwenden.

genannten Trennstelle aus dem genannten weiteren Soweit von den genannten Elementen des Schutz-Stromweg zu ziehen, könnte man auch andere Hilfs- schalters keine bestimmte Anordnung angegeben ist, Stromkreise vorsehen oder Energiespeicher, auch Batte- 60 bestehen verschiedenerlei Möglichkeiten. Bei dem gerien. nannten weiteren Stromweg ist darauf zu achten, daß er

Besonders in dem Falle, wenn die Energie für das zu demselben Leiter — meist dürfte es der Nulleiter Wiedereinschalten der erstgenannten Trennstelle aus sein — gelegt wird, an den auch der Verbraucher ange-

dem weiteren Stromweg gezogen wird, ist es vorteilhaft, schlossen ist, d. h. daß er parallel zum Verbraucher ge-

nach einer Weiterbildung der Erfindung in dem weite- 65 schaltet ist

ren Stromweg eine dritte Trennstelle anzuordnen und Soll der erstgenannte, auf Oberstrom ansprechende,

sie mit der erstgenannten Trennstelle derart zu koppeln, langsamere Bewegungsmechanismus nicht eine gcson-

daß sie bei deren Schließen öffnet und bei deren durch derte, außerhalb des Nebenstromweges im Haupt-

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stromweg angeordnete Trennstelle betätigen, sondern, Der erfindungsgemäße Leitungsschutzschalter 1 ist in wie man es bevorzugen wird, gleichfalls auf die erstge- einem Verteilungssystem jeweils zwischen einem Vorsinannte Trennstelle wirken, so wird vorgeschlagen, daß cherungselement 2, das gleichfalls ein Leitungsschutzdcr erstgenannte langsamere Bewegungsmechanismus, schalter ist, und einer Gruppe von nachgeschalteten vorzugsweise über ein Schaltschloß, primär die, im Nor- 5 Schutzeinrichtungen (Leitungsschutzschaltern 3) angemalzustand geschlossene, zweite Trennstelle betätigt ordnet. Bei 4 sind Verbraucher angedeutet. Sowohl zu und ditri- mit der erstgenannten Trennstelle derart ge- dem Vorsicherungselement 2 als auch zu den nachgekoppelt ist, daß die erstgenannte Trennstelle zusammen schalteten Leitungsschutzschaltern 3 soll der Leitungsmit der zweiten Trennstelle öffnet. schutzschalter 1 selektiv sein.

So ist auf eine einfache Weise das öffnen und Schlie- to Durch den Leitungsschutzschalter 1 führt ein Haupt-Ben der erstgenannten Trennstelle im Kurzschlußfall stromweg S, in dem ein auf Überstrom ansprechender unabhängig von der zweiten Trennstelle, d. h. bei ge- langsamerer Bewegungsmechanismus (thermischer schiossener zweiter Trennstelle, möglich, und dennoch Auslöser 6), ein auf Kurzschluß ansprechender schnellewird im Überstromfall sowohl der Hauptstromweg als rer Bewegungsmechanismus (Magnetmechanismus 7) auch der Nebenstromweg unterbrochen. is und eine von dem thermischen Auslöser 6 aus und von

Es besteht jedoch auch die grundsätzlich andere dem Magnetmechanismüs 7 betätigte Trennstelle 8 anMöglichkeit einer im Normalzustand geöffneten zwei- geordnet sind.

ten Trciinsiciic, die nur im KufzscniüSiäi! geschlossen Der mägncüTiccnamsfnus 7 und die Tfcnnsicüc δ sind

wird. Die im Normalzustand geschlossene zweite überbrückt durch einen Nebenstromweg 9. In diesem

Trennstelle dürfte jedoch die einfachere und sicherere 20 sind ein elektrischer Widerstand 10 von beispielsweise Lösung sein. 0,1 bis 5 oder auch bis zu 10 Ohm für Nennstromstärken Der erstgenannte, auf Überstrom ansprechende, lang- von 6—100 A, ein weiterer langsamerer Bewegungsme-

samere Bewegungsmechanismus wirkt zweckmäßiger- chanismus (thermischer Auslöser 11) und eine zweite

weise über ein Schaltschloß unmittelbar oder mittelbar Trennstelle 12 angeordnet Hinter den Trennstellen 8

auf die erstgenannte Trennstelle, in das ein Handschal- 2s und 12 zweigt ein weiterer Stromweg 13 zum Nulleiter

ter und/oder ein Fernbedienungsschalter für das will- ab. Er führt fiber eine dritte Trennstelle 14 und einen

kürliche Ein- und Ausschalten des Schutzschalters inte- weiteren schnelleren Bewegungsmechanismus (Ma-

griert ist. gnetmechanismus 15).

Der genannte weitere langsamere Bewegungsmecha- Der thermische Auslöser 6 wirkt über ein Schal t-

nismus kann Über dasselbe Schaltschlöß wirken. Er ist 30 schloß 16 auf die zweite Trennstelle IZ Diese ist mecha-

jedoch entbehrlich, wenn unter den gegebenen Verhält· nisch sowie über ein weiteres Schaltschloß 17 mit der

nissen der erstgenannte langsamere Bewegungsmecha- Trennstelle 8 derart gekoppelt, daß die Trennstelle 8

nismus die zweite Trennstelle in der gewünschten Weise unabhängig von der zweiten Trennsteile 12 öffnen und

bei Ausbleiben einer Trennung durch die nachgeschal- schließen kann, aber bei öffnen der zweiten Trennstelle

tete Schutzeinrichtung betätigen kann. 35 12 gleichfalls öffnet Der weitere thermische Auslöser 11

Für die Fernbedienung äst der erfindungsgemäße wirk» ebenfalls über das Schältschloß !6 auf die zweite Schutzschalter insofern besonders geeignet, als er nur Trennstelle 12.

vergleichsweise geringfügige Bedienungskräfte ver- Auch der Magnetmechanismus 7 wirkt mechanisch langt und die Fernbedienung daher mit kleinen und billi- sowie über das weitere Schaltschloß 17 auf die Trenngen Elektromagneten möglich ist Denn bei dem erfin- 40 stelle 8.

dungsgemäßen Konzept des Wiedereinschaltens steht Der weitere Magnetmechanismüs 15 wirkt auf die

ohnehin auch die für das Schließen des eigentlichen Trennstelle 8 mechanisch.

Schaltkontakts, & h. der erstgenannten Trennstelle, be- Die dritte Trennstelle 14 ist mit der Trennstelle 8

nötigte Energie in irgendeiner Form an Ort und Stelle mechanisch so gekoppelt daß die eine öffnet, wenn die

zur Verfügung. 45 andere schließt In

Die Koppelung der dritten Trennstelle mit der erstge- F ig. 2 sind die betreffenden Wirklinien eingezeich-

nannten Trennstelle wird man unmittelbar mechanisch net In

gestalten, so daß immer, gleich durch welchen Bewe- F i g. 3 sind die betreffenden mechanischen Elemente

gungsmechanismus, die eine öffnet, wenn die andere dargestellt

schließt Im Prinzip kommt es aber nur auf die in der 50 Wie F i g. 3 erkennen läßt, greifen der Maghetmecha-

vorstehenden Erfindungsdefinition angegebenen Beta- nismus 7 Und der weitere Magnetmechanismus 15 in

tigungenan. verschiedenem Drehsinn an einem bei 18 gelagerten

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zweiarmigen Hebel 19 an, der an seinem Ende ein mit

sind in Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden einem festen Kontaktstück 20 zusammenwirkendes

Beschreibung von Ausführungsbeispielen beschrieben, 55 Kontaktstück 21 trägt

die in den Zei chnungen dargestellt sind. Die Teile 19 bis 21 stellen die Trennstelle 8 dar.

F i g. 1 zeigt die Anordnung eines erfindungsgemäßen Die genannte dritte Trennstelle 14 wird durch ein an Schutzschalters in einem Stromverteilungssystem. einer Blattfeder 40 sitzendes Kontaktstück 22 und durch Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des Schutzschalters. ein an einer Blattfeder 23 sitzendes Kontaktstück 24 F i g. 3 zeigt eine mechanische Konkretisierung des βο gebildet Schutzschalters. Die räumliche Anordnung ist so getroffen, daß in der

Fig.4 zeigt ein Schahbild eines weiteren Schutz- in Fig.3 gezeigten Berührungsstellung der Kontaktschalters, stücke 20 und 21, d.h. in Schließstellung der Trennstelle

F · g. 5 zeigt ein Schaltbild eines dritten Schutzschal- 8, die Kontaktstücke 22 und 24 in Abstand voneinander,

ters. 65 d. h. die genannte dritte Trennstelle 14 in öffnungsstel-

F i g. 6 zeigt in Anlehnung an F i g. 3 eine andere me- lung, gehalten sind bzw. ist und daß in der öffnungsstelchanische Konkretisierung eines Teils des Schutzschal- lung der Trennstelle 8 das Ende des Hebels 19 die Konters nach F i g. 2. taktstücke 22 und 24 unter Auslenkung zuerst der Blatt-

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feder 23 und dann auch der Blattfeder 40 aneinander- die Trennstelle 14 öffnet. Letzteres geschieht erst im

drückt und damit die dritte Trennstelle 14 geschlossen letzten Abschnitt der Bewegung des Hebelendes, näm-

■^st Hch dann, wenn die Blattfeder 40 in ihre Normalstellung

Durch Anziehen des Magnetmechanismus 7 wird der zurückgekehrt ist und bei weiterer Rückbewegung der Hebel 19 im Gjgenuhrzeigersinn gedreht und die 5 Blattfeder 23 die Kontaktstücke 22 und 24 sich trennen. Trennsteüe 8 geföffnet und zugleich die Trennstelle 14 Der Magnetmechanismus 15 erhält damit verhältnismägeschlossen. Zicnt dann der weitere Magnetmechanis- ßig lange, also verhältnismäßig viel Energie,
mus 15 an, so schwenkt er den Hebel 19 im Uhrzeiger- Damit ist der Normalzustand des Leitungsschutzsinn zurück und schließt die Trennstelle 8, wobei die schalters 1 wiederhergestellt. Alle anderen nachgeschal-Blattfeder 23 die Trennstelle 14 öffnet 10 teten Verbraucher 4 als derjenige, in dessen Zweig sich

An seinem von dem Kontaktstück 21 abgekehrten der Kurzschluß befindet, haben weiterhin Spannung.
Ende greift der zweiarmige Hebel 19 mit einem bei 25 Tritt der Überstromfall ein, so schaltet, wenn die Urgelagerten, weiteren zweiarmigen Hebel 26 zusammen, sache hinter einem der nachgeschalteten Leitungsder wiederum mit seinem anderen Ende in eine nicht schutzschalter 3 liegt, von vornherein dieser vor dem gezeichnete öse o.dgl. an einer längsverschiebbaren 15 Leitungsschutzschalter 1 ab. Die auf den Überstrom anStange 27 faßt Die Stange 27 verbindet die Trennstelle sprechenden thermischen Auslöser in den Leitungs-12 mit dem Schaltschloß 17, das sie bei Zug auslöst. Schutzschaltern 1 und 3 können ohne weiteres ausrei-

Irs gleicher Wc;sc wsrd durch eine !aügsveräcniculicuc chend genau mit solche unterschiedlicher Ansprechzeit Stange 29, jedoch bei Druck, das Schaltschloß 16 von gewählt werden, daß sie selektiv zueinander sind,
dem thermischen Auslöser 6 wie auch von dem thermi- 20 Liegt die Ursache des Überstroms in der Leitung zwischen Auslöser 11 ausgelöst Die damit bewirkte öff- sehenden Leitungsschutzschaltern 1 und3,so spricht in nung der Trennstelle 12 ist mit der Wirklinie 30 ange- dem Leitungsschutzschalter 1 der thermische Auslöser 6 deutet an. Er löst über die Stange 29 das Schaltschloß 16 aus.

In welcher Richtung die beschriebenen mechanischen Dieses öffnet die Trennstelle 12, die ihrerseits über die Verbindungen jeweils wirksam oder unwirksam sind, ist 25 Stange 27 erstens auf dem weiteren Weg über den He-

aus der Zeichnung ersichtlich, auch die Wirksamkeit des bei 26 und zweitens auf dem weiteren Weg über das

Zusammengreifens der beiden Hebel 19 und 26 in bei- Schaltschloß 17 den Hebel 19 bewegt und die Trennstel-

den Richtungen. Ie 8 öffnet. Auch in diesem Fall ist die Unterbrechung

Mit dem Pfeil ist schließlich die Betätigung des Schalt- durch den Leitungsschutzschalter 1 vollständig und end-

schlosses 16 durch eine(n) integrierten) Handschalter 30 gültig.

(Handtaste 31) angedeutet Gleichermaßen kann dies durch Betätigen der Hand-

Der normale Stromfluß geht bei geschlossener taste 31 erfolgen. Das Wiedereinschalten des Leitungs- Trennstelle 8 über den Hauptstromweg 5. Der gleichzei- Schutzschalters 1 von Hand vollzieht sich in der Weise,

tige Stromfluß über den Nebenstromweg 9, in dem die daß über das Schaltschloß 16 die Trennstelle 12 ge- I

Trennstelle 12 gleichfalls geschlossen ist, ist wegen des 35 schlossen wird und darauf der Magnetmechanismus 15 I Widerstands 10 unbedeutend. Der weitere Siromwsg !3 in dem weiteren Stromweg !3 anspricht und. wie oben B

ist durch die, geöffnete, Trennstelle 14 unterbrochen. bereits beschrieben, die Trennstelle 14 öffnet und die

Tritt ein Kurzschluß auf, zieht der Magnetmechanis- Trennstelie 8 im Hauptstromweg 5 schließt,
mus 7 an und bewegt den Hebel 19 im Sinne der öff- Diese durch die Erfindung ermöglichte Art der Wienung der Trennstelle 8. Der dabei über den Hebel 26 40 dereinschaltung ist insofern äußerst vorteilhi.it, als bei ausgeübte Zug an der Siange 27 löst zugleich das Einschalten von Hand während eines Kurzschlusses die Schaltschloß 17 aus, das die öffnung der Trennstelle 8 erste Trennstelle 8 nicht mit dem Kurzschlußstrom, ununterstützt und beschleunigt Der durch die Trennung vermeidlicht unter starker Lichtbogenbildung, beaufder Kontaktstücke 20 und 21 entstehende Funke wird in schlagt wird. Die zweite Trennstelle 12 öffnet zwar die eine Löschkammer 32 üblicher Bauart geleitet und darin 45 erstgenannte, schließt sie aber nicht durch die Koppegelöscht lung, sondern über die Auslösung in dem weiteren

Der Hauptstromweg 5 ist damit sofort unterbrochen. Stromweg 13; diese spricht im Falle des Kurzschlusses Über den Nebenstromweg 9 fließt nur ein erheblich nicht an. An der zweiten Trennstelie 12 entsteht wegen

verminderter Strom weiter. des Widerstands 10 im Nebenstromkreis 9 kein Lichtbo-

Liegt der Kurzschluß im Leitungsabschnitt zwischen 50 gen schädlichen Ausmaßes. Sie wird nach Handeinschal-

dem Leitungsschutzschalter 1 und einem der nachge- tung bei Kurzschluß wieder geöffnet durch den thermi-

schalteten Leitungsschutzschalter 3, so betätigt nach ei- sehen Auslöser 11.

ner bestimmten Zeitspanne, auf die er ausgelegt ist, der Bei dem Schutzschalter nach F ig. 4, in der gleiche

thermische Auslöser 11 über die Stange 29 das Schalt- Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 3 tragen,

schloß 16 und öffnet damit auch die Trennstelle 12. Die 55 ist die genannte weitere Trennstelle 12 ein Doppelkon-

Unterbrechung durch den Leitungsschutzschalter 1 ist takt mit einem Mittenabgriff, an dem der genannte wei-

nun vollständig und endgültig. tere Stromweg 13 angeschlossen ist Der elektrische Wi-

Liegt der Kurzschluß hinter einem der nachgeschalte- derstand 10 ist aufgeteilt; er sitzt je etwa zur Hälfte als ten Leitungsschutzschalter 3, so spricht dieser in der Teilwiderstand 34 bzw. 35 auf der einen und auf der Regel etwa gleichzeitig mit dem Magnetmechanismus 7, 60 anderen Seite des Doppelkontakts. In dieser Abwandauf jeden Fall aber noch lange vor dem thermischen lung ist der Schutzschalter unabhängig von der AnAuslöser 11 an und trennt die Kurzschlußstelle ab. Da- schlußrichtung. Die genannte weitere Trennstelle liegt mit steigt die Spannung am Eingang des weiteren auf beiden Seiten der Abzweigung, die Abzweigung also Stromwegs 13. In dem Stromweg 13, dessen Trennstelle iasmer hinter der Trennung von dein weiter unter Span-14 beim öffnen der Trennstelle 8, wie oben beschrieben, 65 nung stehenden Leitungsteil. Durch die Aufteilung des geschlossen worden ist, fließt nun ein Strom solcher Widerstands in die Teilwiderstände 34 und 35 ist dem Stärke, daß'der Magnetmechanismus 15 anspricht und weiteren schnelleren Magnetmechanismus 15 in beiden über den Hebel 19 die Trennstelle 8 wieder schließt und Anschlußrichtungen ein Widerstand vorgeschaltet

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Der Schutzschalter nach F i g. 5, in der wiederum gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in F i g. 1 bis 4 tra- „tn, weist statt der beiden thermischen Auslöser 6 und 11 einen deren beider Funktionen erfüllenden langsameren Bewegungsmechanismus (thermischen Auslöser 36) im Nebenstromkreis auf. Zwischen diesem und dem Widerstand 10 ist der Nebenstromkreis mit der hier als Doppelkontakt ausgebildeten Trennstelle 8 verbunden. Bei dieser Lösung kann der Auslöser 36 empfindlicher gewählt werden.

F i g. 6 zeigt eine mechanische Kopplung derart, daß die dritte Trennstelle 14 zusammen mit der zweiten Trennstelle 12 öffnet.

Die Anordnung der Trennstelle 8 und der dritten Trennstelle 14 ist ungefähr wie in F i g. 3, doch sind diese ts beiden Trennstellen hier durch eine Stange 37 gekoppelt und die zweite Trennstelle ist dazwischen verlegt und gleichfalls mit dsr dritten durch cir.c Stange gekoppelt, die mit 38 bezeichnet ist. Die Trennstelle 8 und die zweite Trennse, Ke 12 öffnen und schließen, unabhängig voneinander, jeweils wechselseitig mit der dritten Trennstelle 14.

Die Anordnung hat den Vorteil, daß eine im Fehlerfalle etwa hinter dem Schutzschalter auf dessen Hauptstromweg 5 gelangende Spannung keinen Stromfluß auf dem genannten weiteren Stromweg 13 hervorrufen und damit nicht zur Schädigung des weiteren Magnetmechanismus' 15 oder gar zum Wiedereinschalten des Schutzschalters führen kann.

Die gleiche Sicherheit liefert übrigens die Ausgestaltung nach F i g. 4.

Damit sich seine Ansprechschwelle bei Temperaturveränderungen nicht verschiebt, kann der weitere Magnetmechanismus 15 temperaturkompensiert sein, etwa durch einen mit einer (Kupfer-)Wicklung in Reihe geschalteten NTC-Widerstand.

Zum Widerstand 10 sei schließlich noch bemerkt, daß er, wenn dem Schutzschalter Schmelzsicherungen nachgeschaltet sein sollen, ein genügend großes Volumen aufweisen muß, um den Sicherungen das Durchschmelzen in einer bestimmten geeigneten Zeitspanne zu ermöglichen und die Selektivität zu gewährleisten.

Der Schutzschalter nach der Erfindung ist für alle Anwendungsbereiche vorteilhaft, gleich ob Wohnungsbau oder Industrie, Leitungs- oder Geräteschutz, Niederspannung oder höhere Spannungen und/oder Stromstärken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schutzschalter (1) gegen Oberstrom und Kurzschluß, der gegenüber gegebenenfalls nachgeschalteten Schutzeinrichtungen (3) gegen Oberstrom und Kurzschluß selektiv ist und der einen Hauptstromweg (5) aufweist; der mittels eines auf Kurzschluß ansprechenden, schnelleren Bewegungsmechanismus' (7) sowie mittels eines auf Oberstrom ansprechenden, langsameren Bewegungsmechanismus' (6) trennbar ist, wobei die von dem auf Kurzschluß ansprechenden Bewegungsmechanismus (7) betätigte Trennstelle (8) des Hauptstromweges (5) überbrückt ist durch einen Nebenstromweg (9) mit einem elekfrischen Widerstand (10) und einer zweiten Trennstelie (12) in Reihe, die durch den genannten (6) und/ oder einen weiteren langsameren Bewegungsmechanismus (JIl) zu öffnen ist, und daß eine Einrichtung (13—IS) zum Schließen der erstgenannten Trennstelle (8) bei Wegfall des Kurzschlusses vor dem öffnen der zweiten Trennstelle (12) vorgesehen ist, die einen in Energieflußrichtung hinter der zweiten Trennwelle (12) abzweigenden weiteren Stromweg (13)umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung des weiteren Stromwegs (13) auch hinter dem Widerstand (10) liegt, daß der weitere Stromweg (13) zum Nulleiter oder dem Leiter einer anderen Phase führt und daß der weitere Stromweg (1-) die Auslösung der Einrichtung (13—15) zum Schließet! der erstgenannten Trennstelle (8) bildet

2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13—15) im übrigen durch einen in dem weiteren Stromweg (13) angeordneten weiteren schnelleren Bewegungsmechanismus (15) gebildet ist

3. Schutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem weiteren Stromweg (13) eine dritte Trennstelle (14) angeordnet ist, die mit der erstgenannten Trennstelle (8) derart gekoppelt ist, daß sie bei deren Schließen öffnet und bei deren durch den erstgenannten schnelleren Bewegungsmechanismus (7) bewirktem öffnen schließt

4. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte, auf Überstrom ansprechende, langsamere Bewegungsmechanismus (6) gleichfalls auf die erstgenannte Trennstelle (8) wirkt, wobei er primär die im Normalzustand geschlossene, zweite Trennstelle (12) betätigt und diese mit der erstgenannten Trennstelle (8) derart gekoppelt (18,19,25-27) ist daß die erstgenannte Trennstelle (8) zusammen mit der zweiten Trennstelle (12) öffnet

5. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte, auf Überstrom ansprechende, langsamere Bewegungsmechanismus (6) und/oder der weitere langsamere Bewegungsmechanismus (11), über ein Schaltschloß (16) auf die erstgenannte Trennstelle (8) wirkt bzw. wirken, in das ein Handschalter (31) und/oder ein Fernbedienungsschalter für das willkürliche Ein- und Ausschalten des Schutzschalters (1) integriert ist bzw. sind.

6. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 3 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Trennstelle (14) mit der erstgenannten Trennstelle (8) unmittelbar mechanisch gekoppelt ist.

7. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 3 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Trennstelle (14) mit der zweiten TrennsteUe (12) derart, vorzugsweise unmittelbar mechanisch, gekoppelt (38) ist, daß sie zusammen mit der zweiten Trennstelle

(12) öffnet

8. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet daß die zweite'TrennsteUe (12) ein Doppelkontakt mit einem Mittenabgriff für die Abzweigung des weiteren Stromweges

(13) ist und der elektrische Widerstand (10) vorzugsweise in zwei auf den beiden verschiedenen Seiten des Doppelkontakts (Ϊ2) in dem Nebenstromweg (9) angeordnete Widerstände (34; 35) aufgeteilt ist

9. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte TrennsteUe (8) ein Doppelkontakt mit einem Mittenabgriff ist, der mit dem Nebenstromweg (9) an einer Stelle verbunden ist, die in Energieflußrichtung hinter dem, im Nebenstromweg angeordneten, erstgenannten langsameren Bewegungsmechanismus (36) und vor dem Widerstand (10) und der zweiten Trennstelle (12) liegt "

10. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere langsamere Bewegungsmechanismus (11) zum öffnen der zweiten TrennsteUe (12) einen an sich schnelleren Bewegungsmechanismus mit einer, vorzugsweise durch den erstgenannten schnelleren Bewegungsmechanismus (7) ausgelösten. Verzögerungseinrichtung aufweist

11. Schutzschalter nach einem der Ansprüche 2 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere schnellere Bewegungsmechanismus (15) einen temperaturkompensierten Elektromagneten aufweist, vorzugsweise einen Elektromagneten mit Kupferdrahtwicklung, die mit einem NTC-Wideretand in Reihe geschaltet ist.