DE3537025A1

DE3537025A1 - Installationsanlage mit leitungsschutzschaltern

Info

Publication number: DE3537025A1
Application number: DE19853537025
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Phys Scherbaum
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1987-04-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Installationsanlage, die Leitungsschutzschalter als Zweigschalter in Verbraucherzweigen aufweist, denen für mehrere Zweige ein Hauptschalter für übergeordneten Schutz netzseitig vorgeordnet ist. Derartige Installationsanlagen sind mit sogenannten Vorautomaten verschiedentlich angeregt worden.

Bei einer solchen bekannten Installationsanlage (DE-OS 28 54 711; Fig. 2) sind einem Hauptleitungsschutzschalter mit zwei Bimetallen, die auf unterschiedlichen Nennstrom eingestellt sind, marktübliche Leitungsschutzsschalter in Richtung zum Verbraucher nachgeordnet.

Durch elektrisch in Reihe angeordnete Leitungsschutzschalter kann bei entsprechender Abstimmung selektives Verhalten und Back-up-Schutz erreicht werden. Hierdurch soll es ermöglicht werden, bei einem Kurzschluß in einem Verbraucherzweig nur den zugeordneten Zweigschalter ansprechen zu lassen und erst bei größeren oder anderen Belastungen, beispielsweise bei einem Kurzschluß zwischen einem Zweigschalter und dem Hauptschalter, soll der Hauptschalter ansprechen. Andererseits müssen die Auslöser in den Zweigschaltern den Stromquadratzeit-Wert des Hauptautomaten vertragen, ohne geschädigt zu werden, was unter Back-up-Schutz verlangt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Installationsanlage zu entwickeln, die besonders wirtschaftlich mit Haupt- und Zweigschaltern arbeitet und bei der in den Verbraucherzweigen auch marktübliche Leitungsschutzschalter als Zweigschalter eingesetzt werden können.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der Hauptschalter einen magnetischen Auslöser aufweist, der durch eine Wirkverbindung als Schlagsystem unmittelbar auf die Schaltkontakte des Hauptschalters eingreift und daß Zweigschalter jeweils einen thermischen Auslöser aufweisen, der über ein Schaltschloß durch eine Wirkverbindung auf die Schaltkontakte eingreift. Dadurch können Zweigschalter geringer Schaltleistung eingesetzt werden.

Der Hauptschalter arbeitet also ohne Schaltschloß und die Zweigschalter kommen mit einem thermischen Auslöser aus, der auf ein Schaltschloß wirkt. Andererseits können die Zweigschalter auch marktübliche Leitungsschutzschalter sein, bei denen in der Regel ein thermischer und ein magnetischer Auslöser einwirkt. Bei Zweigschaltern, die lediglich einen thermischen Auslöser aufweisen, übernimmt der Hauptschalter die Abschaltung bei einem Kurzschluß im betreffenden Verbraucherzweig. Bei Langzeitüberlastung in einem Verbraucherzweig spricht dagegen lediglich der zugeordnete Zweigschalter mit seinem thermischen Auslöser an und sorgt für Abschaltung. Vorteilhaft ist, daß bei Kurzschlüssen oder bei so großen elektrischen Belastungen, daß der Hauptschalter anspricht, dieser einerseits die Zweigschalter entlastet und andererseits selbsttätig wieder einschaltet, so daß die ungestörten Verbraucherzweige weiter betriebsbereit sind.

Eine bekannte Installationsanlage (EP-Al-0 096 601) arbeitet mit einer Zentralelektronik, die steuernd auf einen Hauptschalter und auf Zweigschalter einwirkt, die nur thermische Auslöser aufweisen. Der Hauptschalter arbeitet jedoch mit einem Schaltschloß, auf das ein elektromagnetischer Auslöser einwirkt. Die erfindungsgemäße Installationsanlage kommt ohne zentrale Steuereinrichtung aus und arbeitet im Hauptschalter ohne Schaltschloß, was ein grundsätzlich anderes Abschaltverhalten bewirkt. Bei einem Vorautomaten ist es an sich bekannt (DE-OS 28 54 637, insbesondere Fig. 4), mit einem magnetischen Auslöser zu arbeiten, der nur auf Schaltkontakte einwirkt und mit einem thermischen Auslöser, der über ein Schaltschloß die Schaltkontakte dauerhaft öffnet. Ein derartiger Vorautomat ist bestimmungsgemäß jedoch mit marktüblichen Leitungsschutzschaltern in den einzelnen Verbraucherzweigen zu betreiben. Der erfindungsgemäße Hauptschalter ist dagegen in seinem Aufbau einfacher.

Der Hauptschalter kann zweipolig, vorteilhafterweise für einen Außenleiter, für Phase, und einen Mittelleiter, nachstehend auch für 1+N Pole genannt, ausgebildet sein. Hierbei ist vorteilhafterweise ein gemeinsames Handbetätigungsorgan für beide Pole vorgesehen. Dadurch kann die ganze Gruppe der nachgeordneten Zweigschalter vom Netz sicher getrennt werden. Bei einem so ausgebildeten Hauptschalter ist es vorteilhaft, zwei Schlagsysteme vorzusehen, die auf verschieden hohe Auslösewerte abgestimmt sind. Man nutzt dann das für jeden Pol des Hauptschalter vorgesehene Schlagsystem in besonderer Abstimmung zum anderen Schlagsystem, wodurch ein besonders interessantes Betriebsverhalten erzielt wird.

Der Hauptschalter kann auch einen thermischen Auslöser aufweisen, der, zum magnetischen Auslöser entsprechend, durch eine Wirkverbindung unmittelbar auf die Schaltkontakte des Hauptschalters eingreift. Dadurch kann auch im thermischen Ausschaltverhalten Selektivität erzielt werden.

Der Hauptschalter kann mit seiner Abgangsklemme mit einer Sammelschiene verbunden sein, in der lochartige Ausnehmungen für stiftartige Anschlußmittel der Zweigschalter ausgebildet sind. Eine solche Ausbildung erleichtert die Montage der Zweigschalter. An den einzelnen Zweigschaltern können auf der Verbraucherseite günstigerweise schraubenlose Klemmen ausgebildet sein. Die Verbraucherleitungen lassen sich dann besonders leicht anschließen.

Der Hauptschalter kann auch dreiphasig ausgebildet sein, dessen einzelne Pole in ihrem Schlagsystem voneinander unabhängig arbeiten und dessen Pole durch eine Kopplung mit dem Handbetätigungsorgan gemeinsam bedienbar sind. Hierdurch wird für drei Phasen bzw. drei Außenleiter eine elektrisch unabhängige Absicherung erzielt und andererseits die Trennung von Hand sicher gleichzeitig ermöglicht. Günstigerweise können die Sammelschienen für die einzelnen Phasen übereinander angeordnet sein.

In der Praxis können die Zweigschalter auf einen Nennstrom kleiner als 25 A, insbesondere auf 16 A, eingestellt sein und der Hauptschalter mit seinem Schlagsystem auf einen Auslösewert kleiner als 300 A, insbesondere auf 200 A, eingestellt sein. Hierbei ist es günstig, die Zweigschalter auf eine Schaltleistung von 1,5 kA und den Hauptschalter auf eine Schaltleistung von 6 kA einzurichten, wobei die thermischen Auslöser der Zweigschalter für den Stromquadratzeit-Wert des Hauptschalters verträglich auszubilden sind. Hierdurch wird neben Selektivität auch Back-up-Schutz erzielt.

Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:

In Fig. 1 ist eine Installationsanlage mit Leitungsschutzschaltern veranschaulicht. An einen zweipoligen Hauptschalter sind seitlich Zweigschalter angereiht.

In Fig. 2 ist einem Diagramm die Kennlinie aus überlagerter thermischer Kennlinie der Zweigschalter im Zusammenwirken mit dem Schlagsystem des Hauptschalters wiedergegeben. Auf der Abszisse ist der Strom und auf der Ordinate die Zeit aufgetragen.

In Fig. 3 ist ein Diagramm nach Art von Fig. 2 wiedergegeben, in dem verschiedene Nennströme der Zweigautomaten als Parameter berücksichtigt sind.

In Fig. 4 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem auf der Abszisse der Strom und auf der Ordinate der Stromquadratzeit- Wert abgetragen ist. Das Diagramm gibt die Kennlinie für die Zweigschalter, überlagert mit einem Hauptschalter wieder, der zwei unterschiedlich eingestellte Schlagsysteme aufweist.

In Fig. 5 ist eine dreipolige Anordnung veranschaulicht. An einen dreipoligen Hauptschalter sind im Ausführungsbeispiel ein dreipoliger Zweigschalter und mehrere einpolige Zweigschalter seitlich angereiht.

Die Installationsanlage nach Fig. 1 weist Zweigschalter 1 in Verbraucherzweigen mit den Zweigleitern 2 auf, denen für die dargestellten Zweige ein Hauptschalter 3 netzseitig vorgeordnet ist. Der Hauptschalter ist im Ausführungsbeispiel zweipolig, für den Außenleiter 4, für die Phase R, und einen Mittelpunktleiter 5, Neutralleiter N, ausgebildet. Der Hauptschalter weist für jeden Pol einen magnetischen Auslöser 6 auf, der durch eine Wirkverbindung 7 als Schlagsystem unmittelbar auf die Schaltkontakte 8 des Hauptschalters eingreift. Die Zweigschalter 1 weisen jeweils einen thermischen Auslöser 9 auf, der über ein Schaltschloß 10 durch eine Wirkverbindung 11 auf die Schaltkontakte 12 eingreift. Die Schaltkontakte 8 und 12 sind in der Zeichnung mit der offenen Symboldarstellung veranschaulicht, im Betrieb jedoch geschlossen. Wenn der Hauptschalter für die Pole 1+N ausgebildet ist, ist es günstig, ein gemeinsames Handbetätigungsorgan für beide Pole vorzusehen. Die Anlage kann dann sicher von Hand vom Netz getrennt werden. Zusätzlich zu den magnetischen Auslösern können im Hauptschalter 3 auch thermische Auslöser eingebaut werden.

Der Hauptschalter ist mit seiner Abgangsklemme 13 für Phase mit einer Sammelschiene 14 verbunden, was die Installation erleichtert. Sie wird weiter gefördert, wenn in der Sammelschiene 14 lochartige Ausnehmungen 15 für stiftartige Anschlußmittel 16 der Zweigschalter 1 ausgebildet sind. Es ist günstig, wenn die Abgangsklemme 17 für den Neutralleiter ebenfalls mit einer Schiene, der N-Schiene 18, verbunden ist, an die die Rückleiter vom Verbraucher angeschlossen werden können. Vom Netz erfolgt die Einspeisung über den Außenleiter 4 und den Mittelpunktleiter 5 in den Hauptschalter 3. Um die Zweigleiter 2 bequem anschließen zu können, können in den Zweigschaltern 1 abgangsseitig schraubenlose Klemmen angeordnet sein.

Wenn der Hauptschalter 3 in einem einphasigen Verbraucherkreis für die Pole 1+N nach Fig. 1 ausgebildet ist, kann in den Löschkammern die doppelte Lichtbogenspannung eines entsprechenden Hauptschalters für einen Pol aufgebracht werden. Die Löschkammern sind jeweils mit den Löschblechen 19 grob schematisch veranschaulicht.

In Fig. 2 ist über der Abszisse der Strom I und auf der Ordinate die Zeit t aufgetragen. Das Diagramm veranschaulicht die thermische Kennlinie 20 für einen Zweigschalter, an die sich für einen Stromwert 21, z. B. 200 A, die Kennlinie 22 des Hauptschalters anschließt. In Fig. 3 sind für Zweigschalter mit den Nennstromstärken 16 A, 20 A und 25 A die Kennlinien in der Darstellung nach Fig. 2 wiedergegeben. Bei der Stromstärke 21 setzt wieder das Schlagsystem des Hauptschalters ein.

Wenn die Schlagsysteme des Hauptschalters 3 auf verschiedene Ansprechwerte eingestellt werden, kann man ein Arbeitsverhalten nach Fig. 4 erzielen. In Fig. 4 ist auf der Abszisse der Strom und auf der Ordinate der Stromquadratzeit-Wert I ² t aufgetragen. An die Kennlinie 23 für einen Zweigschalter schließt sich nach dem Ansprechen des zuerst kommenden Schlagsystems des Hauptschalters mit 24 dessen Kennlinie und nach dem Ansprechen des später kommenden Schlagsystems die Kennlinie 25 des Hauptschalters an. So kann das erste Schlagsystem bei 200 A und das zweite Schlagsystem bei einem Strom von 1000 A ansprechen. In Fig. 4 ist also das Abschaltverhalten einer Installationsanlage mit einem Hauptschalter bei zweipoliger Ausbildung und zwei Schlagsystemen wiedergegeben, die auf verschieden hohe Auslösewerte abgestimmt sind.

Der Hauptschalter 3 kann sinngemäß auch mehrphasig ausgebildet sein. Es ist dabei günstig, wenn die einzelnen Pole in ihrem Schlagsystem voneinander unabhängig arbeiten und wenn die einzelnen Pole durch eine Kopplung mit dem Handbetätigungsorgan gemeinsam bedienbar sind.

In Fig. 5 ist eine dreiphasige Installationsanlage mit einem dreiphasigen Hauptschalter 3 veranschaulicht. Die einzelnen Sammelschienen 14 können raumsparend übereinander angeordnet werden. In Fig. 5 ist an den dreiphasigen Hauptschalter 3 ein dreiphasiger Zweigschalter 26 und mehrere einphasige Zweigschalter 1 angereiht. Hierzu kann in üblicher Weise eine Tragschiene vorgesehen sein.

In der Praxis können die Zweigschalter 1 auf einen Nennstrom kleiner als 25 A, insbesondere auf 16 A, eingestellt sein. Der Hauptschalter 3 ist dann vorteilhafterweise auf einen Auslösewert kleiner als 300 A, insbesondere auf 200 A, einzustellen. Es ist vorteilhaft, wenn die Zweigschalter nun für eine Schaltleistung von 1,5 kA und der Hauptschalter 3 für eine Schaltleistung von 6 kA bzw. mehr eingerichtet sind. Im Sinne eines Back-up-Schutzes sind dabei die thermischen Auslöser 9 der Zweigschalter 1 für den Stromquadratzeit-Wert, I ² t-Wert, des Hauptschalter verträglich auszubilden.

In der Installationsanlage übernehmen die Zweigschalter den thermischen Schutz der Zweigleiter 2 und der daran angeschlossenen Verbraucher. In der Praxis ist es wirtschaftlich und genügend, wenn die Zweigschalter für einen Nennstrom kleiner als 25 A eingerichtet sind. Bei Überlast im Zweig übernimmt der Zweigschalter die Abschaltung nach der Kennlinie gemäß Fig. 2. Tritt im Verbraucherzweig ein Kurzschluß auf, tritt auch der Hauptschalter 3 in Funktion. Für einen Zweigschalter mit einem Nennstrom von 25 A ist es zweckmäßig, wenn der Hauptschalter bei 300 A durch sein Schlagsystem die Schaltkontakte kurzzeitig öffnet, bis der dem Kurzschluß vorgeordnete Zweigschalter endgültig abgeschaltet hat. Danach schließen die Schaltkontakte im Hauptschalter wieder. Bei mäßigen Überströmen erfolgt also die Abschaltung nach der thermischen Kennlinie der Zweigschalter. Das Verhalten bei Kurzschluß, insbesondere die Stromquadratzeit-Werte für die Abschaltung werden durch den Hauptschalter bestimmt. Um hier niedrige I ² t-Werte für die Abschaltung zu erzielen, ist es günstig, den Hauptschalter mit zwei Schlagsystemen und mit zwei strombegrenzenden Löschkammern auszuführen, wie es in Fig. 1 schematisch veranschaulicht ist.

Bei einem Hauptschalter mit zwei Schlagsystemen, die auf verschieden hohe Auslöswerte abgestimmt sind, erreicht man, daß bei niedrigen Kurzschlußströmen nur ein magnetischer Auslöser die Schaltkontakte aufschlägt, z. B. oberhalb 200 A, indessen der zweite Auslöser bei Strömen oberhalb 1000 A die zugeordneten Schaltkontakte aufschlägt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Stromquadratzeit- Wert, den der Hauptschalter noch durchläßt, ausreichend ist, den thermischen Auslöser im Zweigschalter sicher ansprechen zu lassen.

Liste der Bezugszeichen 1 Zweigschalter
2 Zweigleiter
3 Hauptschalter
4 Außenleiter
5 Mittelpunktleiter
6 Auslöser
7 Wirkverbindung zu Schaltkontakten
8 Schaltkontakte
9 Auslöser
10 Schaltschloß
11 Wirkverbindung zum Schaltschloß
12 Schaltkontakte
13 Abgangsklemme für Außenleiter
14 Sammelschiene
15 Ausnehmungen in Sammelschiene
16 stiftartige Anschlußmittel
17 Abgangsklemme der Neutralleiter
18 N-Schiene
19 Löschbleche
20 Kennlinie des Zweigschalters
21 Stromwert auf Abszisse
22 Kennlinie des Hauptschalters
23 Kennlinie des Zweigschalters bei Hauptschalter mit verschiedenen Ansprechwerten
24 Kennlinie des zuerst kommenden Schlagsystems des Hauptschalters
25 Kennlinie des später kommenden Schlagsystems des Hauptschalters

Claims

1. Installationsanlage, die Leitungsschutzschalter als Zweigschalter (1) in Verbraucherzweigen aufweist, denen für mehrere Zweige ein Hauptschalter (3) für übergeordneten Schutz netzseitig vorgeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (3) einen magnetischen Auslöser (6) aufweist, der durch eine Wirkverbindung als Schlagsystem unmittelbar auf die Schaltkontakte (8) des Hauptschalters eingreift und daß Zweigschalter (1) jeweils einen thermischen Auslöser (9) aufweisen, der über ein Schaltschloß (10) durch eine Wirkverbindung (11) auf die Schaltkontakte (12) eingreift.

2. Installationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (3) zweipolig, insbesondere für einen Außenleiter (4) und einen Mittelleiter (5), ausgebildet ist, der ein gemeinsames Handbetätigungsorgan für beide Pole aufweist.

3. Installationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (3) auch einen thermischen Auslöser aufweist, der durch eine Wirkverbindung unmittelbar auf seine Schaltkontakte eingreift.

4. Installationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (3) mit seiner Abgangsklemme (13) mit einer Sammelschiene (14) verbunden ist, in der lochartige Ausnehmungen (15) für stiftartige Anschlußmittel (16) der Zweigschalter (1) ausgebildet sind.

5. Installationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zweigschaltern (1) auf der Verbraucherseite schraubenlose Klemmen ausgebildet sind.

6. Installationsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (3) bei zweipoliger Ausbildung zwei Schlagsysteme aufweist, die auf verschieden hohe Auslösewerte abgestimmt sind.

7. Installationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter dreiphasig ausgebildet ist, dessen einzelne Pole in ihrem Schlagsystem voneinander unabhängig arbeiten und dessen Pole durch eine Kopplung mit dem Handbetätigungsorgan gemeinsam bedienbar sind.

8. Installationsanlage nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen (14) für die einzelnen Phasen übereinander angeordnet sind.

9. Installationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigschalter (1) auf einen Nennstrom kleiner als 25 A, insbesondere auf 16 A, eingestellt sind und der Hauptschalter (3) in seinem Schlagsystem auf einen Auslösewert kleiner als 300 A, insbesondere auf 200 A, eingestellt ist.

10. Installationsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigschalter (1) auf eine Schaltleistung von 1,5 kA und der Hauptschalter (3) auf eine Schaltleistung von mindestens 6 kA eingerichtet ist, wobei die thermischen Auslöser (9) der Zweigschalter (1) für den Stromquadratzeit- Wert des Hauptschalters (3) verträglich ausgebildet sind.