DE3940425A1 - Fernantrieb fuer schutzschaltgeraete mit schaltzustandsanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fernantrieb für Schutz­ schaltgeräte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Fernantriebe mit Schaltzustandsanzeige für Schutz­ schaltgeräte werden z. B. als sogenannte Aktoren in Installations- Bus-Systemen benötigt, um die Schutzschaltgeräte neben ihrer ma­ nuellen Bedienbarkeit bedarfsweise auch von einer weiter ent­ fernt gelegenen Zentrale schalten und überwachen zu können.

Ein ähnlicher Antrieb ist aus der DE-OS 36 02 123 bekannt, wo­ bei hier nachteilig ist, daß die Magnetspule nach dem Ruhestrom­ prinzip arbeitend, sowohl in der Aus- als auch in der Einstel­ lung stromdurchflossen ist, um den wegrückbaren Festkontakt fest­ zuhalten, bis der Stromfluß unterbrochen wird. Dieses Prinzip ver­ langt wegen der entstehenden Verlustwärme eine geometrisch große Spule, die dauernd stromdurchflossen ist und zudem frequenzbe­ dingte Geräusche entwickelt. Bei kurzem Netzausfall schaltet der Sicherungsautomat ab, was ebenfalls unerwünscht ist. Außerdem ist eine eindeutige Schaltstellungsanzeige nicht gegeben.

Aus der DE-PS 36 34 456 ist ein fernbedienbarer Leitungsschutz­ schalter bekannt, der die Aufgabe mit einer komplizierten Um­ kehrmechanik realisiert. Nachteilig ist vor allem, daß die mit Kleingleichspannung betriebene Magnetspule in der Schaltzentrale einen zusätzlichen Impulsgeber benötig, damit die Spule bei der Betätigung nicht verbrennt. Beide Ausführungen sind in Lei­ tungsschutzschaltern bzw. Sicherungsautomaten integriert u. somit nicht für eine nachträgliche Ankopplung an Schutzschalt­ geräte geeignet.

Mit der DE-OS 37 10 520 wird ein Fernantrieb für Schutzschalter offenbart, dessen Magnetantrieb auf den Schaltknebel des Schutz­ schalters einwirkt und damit eine Handbetätigung nachahmt. Naturgemäß sind die Einschaltkräfte, die zum Spannen der Schalt­ mechanik, insbesondere bei mehrpoligen Schutzschaltern, erforder­ lich sind, sehr groß, so daß das mit einer zusätzlichen Halte­ spule ausgerüstete Magnetsystem sehr kräftig, d. h. geometrisch groß aufgebaut sein muß. Es kommt hinzu, daß bedingt durch das Ruhestromprinzip eine dauernde Verlustleistung entsteht, und daß bei Netzunterbrechung eine ungewollte Abschaltung erfolgt. Be­ sonders nachteilig ist jedoch, daß ein Ferndraufschalten auf einen bestehenden Fehler in der elektrischen Anlage nicht ver­ mieden ist, d. h. der Schutzschalter kann durch beliebig häu­ figes Draufschalten auf bestehende Kurzschlüsse zerstört wer­ den. Für die bekannten Fernantriebe ist der erforderliche Auf­ wand relativ hoch, und eine eindeutige Rückmeldung des Schalt­ zustandes an die Zentrale ist nicht gegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen einfach aufgebauten Fernantrieb der obengenannten Art zu schaffen, der auch bei geringem Energieaufwand mit einfachen Bau­ teilen auskommt und ein nachträgliches Ankoppeln an handels­ übliche, dafür vorbereitete Schutzschaltgeräte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dementsprechend kommt ein Magnetantrieb zur Anwendung, dessen Magnetspule nur dann elektrisch ansteuerbar ist, wenn das angekoppelte Schutz­ schaltgerät manuell eingeschaltet ist. Soll nun das Schutz­ schaltgerät ferngesteuert ausgeschaltet werden, dann wird durch Betätigen des Austasters in der Zentrale die Magnet­ spule erregt, der Magnetanker angezogen und über den Stößel und den Klinkenhebel das Schrittschaltwerk fortgeschaltet. Das Bolzenrad wird im Uhrzeigersinn um 45° gedreht, so daß die daran befindliche, in das angekoppelte Schutzschaltge­ rät hineinragende Vierkantwelle mit ihren Schaltnocken den beweglichen Kontakt des Schutzschaltgerätes von dessen Fest­ kontakt abhebt und den Stromkreis unterbricht. Nachdem die Vierkantwelle direkt auf den beweglichen Kontakt einwirkt, wird die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes gar nicht be­ nutzt - der Fernantrieb wirkt unabhängig von Auslöse- und Schaltmechanismus des Schutzschaltgerätes auf die Kontakte ein und umgekehrt, so daß eine Behinderung der Kontakte, z. B. bei einer Kurzschlußabschaltung, durch den Fernantrieb ebenfalls vermieden ist. Bei der Drehung des Bolzenrades wird die Mag­ netspule so lange mit Spannung versorgt, bis der dem Austa­ ster zugeordnete Hilfskontakt von der Kontaktbahn auf dem Bolzenrad gleitet. Nach 45° Drehwinkel ist der Ausschaltvor­ gang abgeschlossen - der Austaster ist spannungslos, die Aus- Anzeige leuchtet. Gleichzeitig wird der Hebel, dessen Steuer­ nocken auf den beweglichen Kontakt des angekoppelten Schutz­ schaltgerätes eingreift, von diesem im Gegenuhrzeigersinn ge­ dreht, so daß die grüne Sichtfläche durch das Sichtfenster erkennbar ist - die Schaltstellung der Kontakte wird eindeutig auch mechanisch signalisiert. Synchron mit dem Abgleiten des dem Austaster zugeordneten Hilfskontaktes von der Kontakt­ bahn beim Erreichen der Ausstellung gleitet der Hilfskontakt, der dem Eintaster zugeordnet ist, auf die Kontaktbahn, d. h. der Fernantrieb wird in diesem Moment nur durch den Eintaster ansteuerbar. Bei Betätigung zieht der Magnet an, das Schritt­ schaltwerk wird wie oben beschrieben fortgeschaltet - der be­ wegliche Kontakt des angekoppelten Schutzschaltgerätes wird von dem Schaltnocken der Welle freigegeben und durch seine Kontaktdruckfeder an den Festkontakt gepreßt - das Schutz­ schaltgerät ist eingeschaltet - der Eintaster ist durch das Abgleiten des dem Eintaster zugeordneten Hilfskontaktes von der Kontaktbahn spannungslos - die Ein-Anzeige leuchtet und der Hebel wird von der Rückstellfeder an den beweglichen Kon­ takt geführt, so daß die rote Sichtfläche durch das Sichtfen­ ster erkennbar wird - die Schaltstellung der Kontakte wird eindeutig signalisiert. Ebenso wie der dem Ein-Taster zuge­ ordnete Hilfskontakt von der Kontaktbahn bei Erreichen der Ein-Stellung abgleitet, kontaktiert nunmehr wieder der dem Aus- Taster zugeordnete Hilfskontakt die Kontaktbahn, so daß die Fernschaltungen wechselweise fortgesetzt werden können. Dieser Schaltvorgang des Fernantriebes kann auch von Hand durchge­ führt werden, wenn der Magnetanker mittels eines geeigneten Werkzeuges durch eine Öffnung im Gehäuse in die Anzugsrich­ tung gedrückt wird, d. h. wenn das magnetische Anziehen des Ankers manuell nachgeahmt wird. Auch in diesem Fall wird die Schaltstellung der Kontakte des angekoppelten Schutzschalt­ gerätes sowohl elektrisch in der Zentrale als auch mechanisch am Fernantrieb signalisiert. Wird hingegen das Schutzschalt­ gerät manuell ausgeschaltet, oder wird es durch einen Anlagen­ fehler - Kurzschluß oder thermische Überlastung - ausgelöst, dann ist eine Wiedereinschaltung durch elektische Fernbedienung sicher verhindert. In diesem Fall wird der bewegliche Kontakt des Schutzschaltgerätes weiter geöffnet, als es mittels des Fernantriebes geschieht, so daß über den Steuernocken der He­ bel so weit gedreht wird, daß dessen Schaltnocken den Hilfs­ kontakt der Magnetspule von der Kontaktbahn des Bolzenrades abhebt und damit den Spulenstromkreis unterbricht. Eine Fern­ bedienung ist damit sicher unterbunden - der Schaltzustand des Schutzschaltgerätes wird durch Verlöschen beider Signallampen in der Zentrale angezeigt.

In den Fig. 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt, wobei die für das Verständnis nicht erforder­ lichen Details des angekoppelten Schutzschaltgerätes weggelas­ sen wurden. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht sowie eine Seitenansicht des Fernantiebes bei eingeschaltetem Schutzschaltgerät.

Fig. 2 die über die Fernbetätigung erzeugte Schaltstellung des Fernantriebes mit geöffneten Kontakten des Schutzschaltgerätes.

Fig. 3 die durch manuelle Abschaltung oder durch Auslösung des Schutzschaltgerätes erzeugte Kontaktöffnung und deren Wirkung auf den Hilfskontakt der Magnetspule.

Fig. 4 den Stromlaufplan des Fernantriebs mit der externen Beschaltung durch Ein- und Aus-Taster und Signalleuchten.

Fig. 5 die mäanderförmige Kontaktbahn des Bolzenrades und die zugeordneten Positionen der Hilfskontakte.

Die Anordnung der Bauteile und Funktionselemente des Fernan­ triebes ist aus den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung ersichtlich. Zur besseren Übersicht sind dabei vom angekoppelten Schutz­ schaltgerät nur die Kontakte strichliert dargestellt. Demge­ mäß dient das mit Durchbrüchen versehene Gehäuse 5 als Träger­ körper für die Anschlußklemmen und den Magnetantrieb 1, sowie zur Aufnahme der ortsfesten Drehlager für den Klinkenhebel 2, das Bolzenrad 3 und den Hebel 11. Der Magnetanker 18 wird in der Ruhestellung durch die Schaltfeder 21 über den Klinkenhebel 2 u. den Stößel 19 an die Innenwand des Gehäuses 5 in der Nähe der Öffnung 17 gedrückt. In der Fig. 1 sind die Kontakte des ange­ koppelten Schutzschaltgerätes geschlossen, so daß der Steuer­ nocken 12 des Hebels 11 durch Federspannung und durch eine Ge­ häuseöffnung an den beweglichen Kontakt gedrückt wird und die rote Sichtfläche 14 durch das Sichtfenster 15 des Gehäuses 5 wahrnehmbar wird. Sowohl der Hilfskontakt 8 als auch 10 sind über die Kontaktbahn 7 galvanisch verbunden, so daß bei Be­ tätigen des über die Klemme 22 angeschlossenen Tasters die Mag­ netspule 16 erregt und der Magnetanker 18 angezogen wird. Dabei wird das Bolzenrad 3 durch den Klinkenhebel 2 um 45° im Uhr­ zeigersinn gedreht, so daß, wie in Fig. 2 gezeigt, der Schalt­ nocken 6 der Welle 4 den beweglichen Kontakt des angekoppelten Schutzschaltgerätes vom Festkontakt abhebt und ausschaltet.

Die Welle 4 bildet zusammen mit dem Bolzenrad 3 eine Einheit und ist in passenden Bohrungen des Gehäuses 5 drehbar gelagert. Bei der Drehung des Bolzenrades 3 gleitet der Hilfskontakt 8 so lange auf der Kontaktbahn 7 bis die Fortschaltung abgeschlos­ sen ist, erst dann wird der Magnetspulenstromkreis unterbrochen, der Klinkenhebel 2 wird durch die Schaltfeder 21 in bekannter­ weise zurückgeführt, ohne das Bolzenrad zu bewegen. Gleichzei­ tig kontaktiert der Hilfskontakt 9 mit der Kontaktbahn 7, so daß nunmehr mit dem über die Klemme 23 angeschlossenen Taster eine Fortschaltung möglich wird. Diese Funktion wird am besten aus der Fig. 4 und Fig. 5 ersichtlich. Die Magnetspule 16 ist über den Hilfskontakt 10 mit der Kontaktbahn 7 verbunden, diese ist immer im Eingriff, also sowohl in der Ein- als auch in der Aus-Stellung des angekoppelten Schutzschaltgerätes, so daß die Spannungsversorgung der Magnetspule über die jeweiligen Taster mit Signalleuchte sichergestellt ist. Wird nun, wie in der Fig. 3 dargestellt, das angekoppelte Schutzschaltgerät z. B. von Hand ausgeschaltet, dann muß eine elektrische Ferneinschaltung sicher verhindert sein. Das gleiche gilt, wenn das Schutzschaltgerät durch einen Überstrom oder einen Kurzschluß, also einen Anlagen­ fehler, abgeschaltet hat. Der Kontakt des angekoppelten Schutz­ schaltgerätes wird durch dessen Schaltmechanik so weit geöffnet, daß der Hilfskontakt 10 durch den Schaltnocken 13 des Hebels 11 von der Kontaktbahn 7 abgehoben wird und der Stromkreis der Mag­ netspule 16 unterbrochen wird. In diesem Fall verlöschen beide Signalleuchten - eine Ferneinschaltung ist nicht möglich. Diese Maßnahme ist insofern wichtig, als ansonsten beliebig oft von der Zentrale auf einen bestehenden Kurzschluß aufgeschaltet werden könnte, was unerwünscht ist. Es gilt nachzutragen, daß der jeweilige Schaltzustand des angekoppelten Schutzschalt­ gerätes durch den Steuernocken 12 des Hebels 11 vom beweg­ lichen Kontakt auf die Sichtfläche 14 übertragen wird und durch das Sichtfenster 15 wahrgenommen werden kann. Somit ist eine eindeutige Schaltstellungsanzeige gegeben. Der Fernan­ trieb gemäß der Erfindung greift nicht in die Schaltmechanik des angekoppelten Schutzschaltgerätes ein und behindert demzu­ folge auch nicht dessen Abschaltung bei z. B. Kurzschlüssen in der elektrischen Anlage. Dadurch, daß der Fernantrieb ledig­ lich direkt auf die beweglichen Kontakte des angekoppelten Schaltgerätes einwirkt, ist der für das Umschalten erforder­ liche Energieaufwand denkbar gering und wird zudem nur im­ pulsartig benötigt. Die eindeutige Schaltstellungsanzeige ist durch das direkte Abgreifen vom beweglichen Kontakt des ange­ koppelten Schutzschaltgerätes ebenfalls gesichert. Der Auf­ wand an Bauteilen ist gering und deren Funktion einfach, so daß ein nachträgliches Ankoppeln des Fernantriebes an dafür vorbereitete Schutzschaltgeräte jederzeit möglich ist.

Claims (10)

1. Fernantrieb mit Schaltzustandsanzeige für handbetätigbare Schutzschaltgeräte in einem zum Schutzschaltgerät etwa konturengleichen Gehäuse untergebracht, zum nachträglichen Ankoppeln an ein- und mehrpolige Schutzschalter geeignet, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetantrieb (1) über einen zweiarmigen Klinkhebel (2) auf ein Schrittschaltwerk wirkt dessen Bolzenrad (3) mit einer mehrkantigen Welle (4) verbunden ist, die durch die ankoppelbaren Schutzschaltgeräte im Einwirkbereich der beweglichen Kontakte hindurch greift, so daß die schrittweise Fortschaltdrehbewegung des Bolzenrades (3) ein Öffnen, Schließen, Öffnen usw. der Kontakte des angekoppelten Schutzschaltgerätes bewirkt.

2. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß die Welle (4) ein quadratischer Vierkant ist, dessen Kanten derart gerundet sind, daß sie gleichzeitig die Lagerung der Welle (4) in dazu passenden Bohrungen des Gehäuses (5) ermöglicht und als Schaltnocken (6) für die Kontakte des angekoppelten Schutzschalt­ gerätes dienen, so daß eine Drehung des Bolzenrades (3) um jeweils 45° eine Schaltbewegung der Kontakte bewirkt, ohne daß die Schalt­ mechanik des Schutzschaltgerätes irgendwie bewegt wird.

3. Fernantrieb nach einen, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte des Schutzschaltgerätes durch die Schaltnocken (6) nur so weit geöffnet werden, wie dies zur Sicherstellung des Betriebszustandes nötig ist und daß diese Öffnung jedenfalls kleiner ist als die Kontaktöffnung des Schutz­ schaltgerätes, wie sie durch manuelles Betätigen oder durch Aus­ lösen bei Überlast oder Kurzschluß erreicht wird.

4. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bolzenrad (3) eine Kontaktbahn (7) trägt, die mäanderförmig ausgebildet vorzugsweise am Umfang des Bolzenrades (3) ange­ bracht ist, so daß durch die starre Zuordnung der Kontaktbahn zu den Schaltnocken (6) ein synchroner Eingriff der Hilfskon­ takte (8) (9) und (10) gewährleistet ist.

5. Fernantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahn (7) so ausgebildet ist, daß der Kontakt (10) immer, die Kontakte (8) und (9) jedoch wechselweise im Eingriff sind, so daß wenn z. B. der Kontakt (8) geschlossen ist, der Kontakt (9) geöffnet wird.

6. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Federspannung stehender im Gehäuse (5) ortsfest drehbar gelagerter zweiarmiger Hebel (11) sowohl mit einem Steuernocken (12) als auch mit einem Schaltnocken (13) sowie mit einer Sicht­ fläche (14) ausgestattet ist, so daß der Steuernocken (12) den Schaltzustand direkt vom Kontakt des Schutzschaltgerätes abtasten kann, damit der jeweilige Schaltzustand des Schutzschaltgerätes über die Sichtfläche (14) und durch das Sichtfenster (15) sig­ nalisiert wird.

7. Fernantrieb nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (11) über den Schaltnocken (13) nur bei entweder ma­ nuell ausgeschaltetem Schutzschaltgerät oder bei dessen ther­ mischer oder magnetischer Auslösung den Kontakt (10) von der Kontaktbahn (7) abhebt, so daß der Stromfluß zur Magnetspule (16) unterbrochen wird.

8. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Öffnung (17) im Gehäuse (5) mit einem geeig­ neten Werkzeug über den Magnetanker (18) den Stößel (19) der Klinkenhebel (2) um die ortsfeste Achse (20) entgegen dem Uhrzeiger und gegen die Schaltfeder (21) manuell ge­ dreht wird, so daß das Bolzenrad (3) im Uhrzeigersinn fort­ geschaltet werden kann.

9. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (16) keine Haltewicklung besitzt und daß die An­ schlußklemmen (22), (23) den Anschluß von handelsüblichen Tastern für den Ein- und den Ausschaltvorgang ermöglichen, ohne zusätzliche Impulsgeber.

10. Fernantrieb nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernocken (12) durch eine Öffnung im Gehäuse (5) dringt und in das angekoppelte Schutzschaltgerät hinein ragt und daß die Welle (4) beliebig durch Anfügen einer Steckachse verlängert werden kann.