DE4127457A1 - Ableitertrennschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ableitertrennschalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der EP-OS 02 61 606 ist eine Schutzschaltungsanord­ nung bekannt geworden, bei der in zur Erde führenden Ab­ zweigleitungen je ein Überstromauslöser und je eine Kon­ taktstelle untergebracht sind; die erdseitigen Kontakt­ stücke der Kontaktstelle sind parallel zu einer einzigen Sammelleitung zusammengeschaltet, die durch einen Strom­ wandler als Primärwicklung hindurchgeführt ist, dessen Sekundärwicklung ein Auslöserelais, ein Schaltschloß und damit die Kontaktstellen im Falle einer Überspannung und Ansprechen eines der Überspannungsableiter öffnet.

Eine ähnliche Ausgestaltung ist auch aus der EP- OS 01 73 018 bekannt geworden; wie allerdings die Über­ spannungsableiter in ein eigenes Schaltgerät eingebaut sind, in dem auch Summenstromwandler, Auslöser und Schaltschloß untergebracht sind, ist beiden Druckschrif­ ten nicht zu entnehmen.

Aus der DE-OS 30 29 453 ist ein Netzanschluß mit einem Fehlerstromschutzschalter und mit Überspannungsableitern bekannt geworden, bei dem ein Fehlerstromschutzschalter in einem Netz vorgesehen ist und so zur Sicherung des Netzes dient. Auf der Verbraucherseite sind für jeden Phasenleiter und den Null- bzw. PEN/PE-Leiter je ein Überspannungsableiter angeschlossen, die mit Erde verbun­ den sind. Hier dienen die Überspannungsableiter quasi zum Schutz der Netzleitungen und der Fehlerstromschutzschal­ ter hat - im Gegensatz zu den Anordnungen nach den beiden oben genannten europäischen Offenlegungsschriften mit ei­ nem Überspannungsschutz nichts zu tun.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der in seiner Montage verein­ facht und nach Defektwerden eines Überspannungsableiters auch leicht reparierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß wird also ein handelsüblicher Fehler­ stromschutzschalter mit einem Schaltschloß, einem Auslö­ ser, Kontaktstellen für die Netzleiter und einem Summen­ stromwandler benutzt, und in den Raum, in dem üblicher­ weise der Summenstromwandler untergebracht ist, die Trä­ gerplatte mit den darauf befestigten Überspannungsablei­ tern eingesetzt und darin verrastet.

Als Trägerplatte kommt in zweckmäßiger Weise eine Leiter­ platte in Frage, bei der die Kupferbeschichtung so unter­ brochen ist, daß die einzelnen Überspannungsableiter auf die Kupferbeschichtung aufgelötet werden können.

Ein handelsüblicher Fehlerstromschutzschalter hat außer­ dem noch eine Prüftaste, mit der ein Fehlerstrom simmu­ liert wird. Diese Prüftaste ist mit einer Kontaktstelle an einem der Phasenleiter und mit der anderen Kontakt­ stelle an einem anderen Phasenleiter angeschlossen und die Leitung, in der die Prüftastenkontaktstelle sich be­ findet, ist durch den Summenstromwandler als Wicklung hindurchgeführt. Wenn die Prüftaste geschlossen wird, dann fließt durch diese Leitung ein Strom, der in der Se­ kundärwicklung des Summenstromwandlers ein sekundärsei­ tiges Signal erzeugt, durch das das Relais des Fehler­ stromschutzschalters betätigt wird, wodurch die Schalt­ kontakte geöffnet werden.

Überspannungsableiter mit Metalloxidvaristoren müssen ge­ mäß künftiger VDE-Bestimmung eine Abtrennvorrichtung be­ sitzen, die im Falle einer unzulässig hohen Erwärmung des Ableiters durch Überlastung oder -alterung den Ableiter von der Netzzuleitung trennt. Damit soll verhindert wer­ den, daß der Ableiter zur Brandquelle am Einbauort wird.

Um die Gefahr einer zu hohen Erwärmung des Schaltgerätes zu verhindern, wird gemäß Anspruch 3 auf der Trägerplatte ein Temperatursensor in gutem Wärmekontakt dazu angeord­ net, der elektrisch parallel zu dem in dem Ableitertrenn­ schalter befindlichen Prüftastenkontakt geschaltet ist, wobei der Temperatursensor bei Überschreiten einer fest­ gelegten Temperatur den Ableitertrennschalter zum Öffnen bringt. Damit wird der in einem handelsüblichen Fehler­ stromschutzschalter befindliche Prüfkreis zur Temperatur­ überwachung der Ableiter benutzt.

Dabei kann in bevorzugter Weise jedem Ableiter jeweils ein Temperatursensor zugeordnet sein, dergestalt, daß er unmittelbar auf dem Ableiter aufgesetzt ist. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Temperatursensor langge­ streckt ausgebildet ist und alle Ableiter überdeckt.

In bevorzugter Weise kann der Temperatursensor auch auf der Trägerplatte befestigt sein, wobei auch die Möglich­ keit besteht, daß er zwischen der Trägerplatte und dem Boden des Gehäuses des Ableitertrennschalters angeordnet ist.

Danach kann der Temperatursensor als Heißleiter oder als temperaturabhängiger Schalter ausgebildet sein. Wenn nun aufgrund einer Temperaturerhöhung eines der Metalloxidva­ ristoren sich die Temperatur beispielsweise an der Trä­ gerplatte erhöht, dann wird der als Heißleiter ausgebil­ dete Temperatursensor niederohmig oder der temperaturab­ hängige Schalter schließt, so daß parallel zur Prüfkon­ taktstelle durch den Temperatursensor ein Strom fließt, der in der Sekundärwicklung ein Auslösesignal erzeugt, mit dem das Relais betätigt wird.

Der temperaturabhängige Schalter kann von Hand rückstell­ bar sein; wenn er als Thermobimetallschalter ausgebildet ist, kann er selbsttätig rückstellend sein, oder er kann nicht rückstellbar sein. Wesentlich ist, daß bei erhöhter Temperatur bzw. bei Überschreiten einer festgelegten Tem­ peratur ein Strom durch den Thermosensor fließt.

Wenn der temperaturabhängige Sensor nicht anspricht, dann ist er so hochohmig, daß eine Auslösung sicher nicht be­ wirkt wird.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ei­ nen Ableitertrennschalter,

Fig. 2 eine Einsicht in den Ableitertrennschalter nach Fig. 1, bei abgenommenem Gehäuse­ oberteil und

Fig. 3 die Schaltungsanordnung, bei der die Er­ findung verwirklicht ist.

Der Ableitertrennschalter gemäß Fig. 1 besitzt ein Ge­ häuseunterteil 10, welches mit einem Gehäuseoberteil 11 abgedeckt ist. Das Gehäuseunterteil ist durch Quertrenn­ wände 12, 13 und 14 in drei Bereiche 15, 16, 17 und 18 unterteilt, von denen die Bereiche 15 und 18 durch Längs­ trennwände 19 unterteilte Aufnahmekammern 20 für An­ schlußklemmen 21 sind; der Bereich 18 ist ebenfalls durch Trennwände 19 in Kammern 20 unterteilt, von denen ledig­ lich eine Kammer eine Anschlußklemme 21 aufnimmt. Von den Kammern des Bereiches 15 sind vier Kammern 20 mit An­ schlußklemmen 21 belegt.

Der Bereich 16 ist ein Lichtbogenlösch- und Kontaktierbe­ reich, wobei den einzelnen Polen zugeordnete Kontaktstel­ len 23 durch Trennwände 22 voneinander getrennt sind; den Kontaktstellen 23 (siehe Fig. 1) sind Lichtbogenlösch­ blechpakete 24 zugeordnet. Der zwischen den Trennwänden 13 und 14 befindliche Bereich 17 enthält einen Raum 25, in dem sich ein Stromwandler 26 befindet. Oberhalb der Trennwand 13 ist ein Schaltwerk 27 mit einem Auslöser 28 untergebracht; weiterhin erkennt man einen Schaltknebel 29, der aus dem Gehäuse 11 herausragt.

Die Kontaktstellen 23 sind jeweils durch am freien Ende eines beweglichen Kontaktarmes 30 und ein damit zusammen­ wirkendes festes Kontaktstück 32 gebildet. Der Kontaktarm 30 ist in einem Kontaktarmträger 33 aus Kunststoff ge­ führt.

An jedem Kontaktarm 30 schließt ein Verbindungsleiter 34 an; in der Fig. 1 ist lediglich ein Verbindungsleiter gezeigt, wogegen in der Fig. 2 vier Verbindungsleiter 34 teilweise geschnitten angedeutet sind. Diese Verbindungs­ leiter übergreifen die Trennwand 23 und reichen mit einem Ende zum Kontakthebel 30 und mit dem anderen Ende in den Raum 25 hinein.

Am Boden des Raumes 25 ist eine als Leiterplatte 35 aus­ gebildete Trägerplatte untergebracht, deren Kupferbereich 36 durch Abstände 37, die durch Entfernen der Kupferbe­ schichtung 36, 38, 39 erzeugt sind, in vier Abschnitte 40, 41, 42 und 43 unterteilt ist, auf denen Überspan­ nungsableiter 44, 45, 46 und 47 aufgelötet sind. Die in den Raum 25 hineinragenden Enden der Verbindungsleiter 34 sind an dem linken (in der Zeichnung Fig. 2) Ende mit den Überspannungsableitern 44 bis 47 verbunden; das ande­ re Ende der Überspannungsableiter 44 bis 47 ist durch die Leiterplatte 35 hindurch nach unten, also bis zum Boden 10a des Gehäuses 10 hin durchkontaktiert und dort sind die rechts befindlichen Enden parallel geschaltet und zwar auf einen Verbindungsleiter 48, der durch den Strom­ wandler 26 hindurch zu der Anschlußklemme 21 geführt ist. Die Sekundärwicklung 49 des Stromwandlers 26 ist zu dem Auslöser 28 geführt.

Die Schaltungsanordnung der einzelnen Überspannungsablei­ ter, der Kontaktstellen und dgl. entspricht im wesentli­ chen der Anordnung gemäß der europäischen Patentanmeldung 02 61 606, wobei im Gegensatz zu der dort gezeigten Schaltungsanordnung die Kontaktstellen vor den Überspan­ nungsableitern, also zwischen den Abzweigpunkten an den Netzleitern und den Überspannungsableitern, eingesetzt sind.

Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung eines erfin­ dungsgemäßen Ableitertrennschalters.

Man erkennt strichpunktiert umrahmt den Ableitertrenn­ schalter 10 mit den Anschlußklemmen 21, an denen die in­ neren Leitungen 50 angeschlossen sind, in denen sich Kon­ taktstellen 51 befinden. Hinter den Kontaktstellen 51 führen die Leitungen 34 (siehe Fig. 2) zu den Ableitern 44, 45, 46 und 47, die auf der Trägerplatte 35 befestigt sind. Die Überspannungsableiter sind mittels einer Sam­ melleitung 52 zusammengeschaltet, an der die Leitung 48 angeschlossen ist, die durch den Summenstromwandler 26 zu der gegenüberliegenden Klemme 21 geführt ist. Die Sekundärwicklung 49 ist mit dem Relais 28 verbunden, welches über die strichlierte Wirklinie auf das Schaltschloß 27 zur Betätigung der Schaltkontakte 51 einwirkt. Zwischen der dem Überspannungsableiter 47 zugeordneten Leitung 34 und der dem Überspannungsableiter 44 zugeordneten Leitung 34 ist ein Prüfkreis 54 mit einer Prüftaste 55 vorgesehen bzw. geschaltet, die als Wicklung 56 durch den Summen­ stromwandler 26 hindurchgezogen ist. Wenn die Prüftaste 55 geschlossen ist, wird in der Sekundärwicklung 49 ein Strom erzeugt, der das Relais 28 betätigt und über das Schaltschloß 27 die Schaltkontakte 51 öffnet. Damit wird ein Fehlerstrom simmuliert.

Im Bereich der Überpsannungsableiter 44 bis 47 ist ein Temperatursensor 57 angeordnet, der parallel zu der Kon­ taktstelle der Prüftaste 55 geschaltet ist. In der Aus­ führung nach Fig. 2 ist der Temperatursensor ein Heiß­ leiter 57/58, der nahe bei den Überspannungsableitern an­ geordnet ist.

Der Temperatursensor kann natürlich auch direkt über den Ableitern 44 bis 47 verlaufend in dem Raum zur Aufnahme des Summenstromwandlers angeordnet sein; wesentlich ist nur, daß der Temperatursensor 57, 58 einen engen und gu­ ten Wärmekontakt mit der Trägerplatte 35 oder ggf. auch mit den einzelnen Überspannungsableitern aufweist.

In der Fig. 3 ist lediglich ein einziger Temperatursen­ sor 57 gezeichnet, der auf der strichpunktiert gezeichne­ ten Trägerplatte befestigt ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist jedem Ableiter 44 bis 47 jeweils ein Temperatursensor 57a bis 57d zugeordnet bzw. auf diesem befestigt, wobei die Ausgänge der Temperatursensoren 57a bis 57d einer Sammelleitung 59 bzw. 60 zugeführt werden, deren Enden 59a bis 60a in den Prüf­ stromkreis 54 parallel zu der Prüfstromkontaktstelle 55 geschaltet sind.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Temperatursensor 57 als langgestrecktes Bauteil auszubilden, welches die ein­ zelnen Ableiter 44 bis 47 überdeckt und auf den Ableitern direkt aufgelegt bzw. befestigt ist.

Die Temperatursensoren 57a bis 57d können auch zwischen dem Boden 10a des Gehäuses und der Leiterplatte 35 in dem Zwischenraum 25a untergebracht sein; die übrige Ausge­ staltung ist die gleiche wie in Fig. 2 bzw. in Fig. 3. Wesentlich ist nur, daß der Temperatursensor 57 bzw. 57a bis 57d einen guten Wärmekontakt mit der Trägerplatte 35 und mit den einzelnen Überspannungsableitern 40 bis 47 aufweist.

Wenn man als Trägerplatte eine Leiterplatte benutzt, dann wird man die Temperatursensoren direkt auf die Überspan­ nungsableiter aufsetzen. Es gibt allerdings auch Träger­ material, z. B. Keramik, das so gut wärmeleitend ist, daß ein einzelner Temperatursensor bei günstiger Anordnung ausreicht, um alle Ableiter zu überwachen. Anstatt einer Leiterplatte, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, würde die Trägerplatte aus derartigem Keramikmaterial oder ähnlichem Material hergestellt sein.

Die Form des Temperatursensors 57a bis 57d ist freiblei­ bend; selbstverständlich ist er elektrisch zur Auflage­ stelle zu isolieren, ebenso wie die Sammelleitungen 59 und 60.

Anstatt eines Heißleiters 57/58 kann auch ein temperatur­ abhängiger Schalter vorgesehen sein, beispielsweise ein Thermobimetall, welches selbsttätig rückstellend ist. Wichtig ist, daß im Falle einer zu hohen Temperatur eines oder mehrerer der Überspannungsableiter der Widerstand des Temperatursensors, also des Heißleiters oder des tem­ peraturabhängigen Schalters bei Überschreiten einer fest­ gelegten Temperatur niederohmig wird, so daß ein Strom durch den Temperatursensor 57, 58 fließt und so in der Sekundärwicklung 49 ein Strom induziert wird.

Claims (9)

1. In von den Netzleitern zur Erde abzweigenden Strompfaden eingesetzter Ableitertrennschalter, mit je einem in jedem Strompfad befindlichen Überspannungsablei­ ter und einer Kontaktstelle, wobei die der Erde zugewand­ ten Abschnitte der Strompfade parallel geschaltet und durch einen Wandlerkern eines Stromwandlers hindurchge­ führt sind, mit einem von der Sekundärwicklung des Strom­ wandlers angesteuerten Relais zur Betätigung der Kontakt­ stellen über ein Schaltschloß, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitertrennschalter weitgehend als handelsübli­ cher Fehlerstromschutzschalter ausgebildet ist und daß die Überspannungsableiter (44 bis 47) auf einer Träger­ platte (35) befestigt sind, die in dem den Stromwandler (26) aufnehmenden Raum angeordnet ist.

2. Ableitertrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (35) eine Leiter­ platte ist, auf deren durch isolierende Trennspalte (37 bis 39) in voneinander isolierten Kupferbeschichtungsbe­ reichen die Überspannungsableiter (44 bis 47) angelötet sind.

3. Ableitertrennschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trägerplatte (35) ein Temperatursensor (57a bis 57d) in gutem Wärme­ kontakt zu der Trägerplatte (35) angebracht ist, der elektrisch parallel zu einem in dem Ableitertrennschalter befindlichen Prüftastenkontakt (55) geschaltet ist, wobei der Temperatursensor (57a bis 57d) bei Überschreiten ei­ ner festgelegten Temperatur den Ableitertrennschalter zum Öffnen bringt.

4. Ableitertrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Temperatursensor (57a bis 57d) auf jedem Ableiter (54, 55 . . .) aufgesetzt ist.

5. Ableitertrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (57) langge­ streckt ausgebildet und alle Ableiter (44 bis 47) über­ deckt, wobei der langgestreckte Temperatursensor (57) mit allen Ableitern in Berührung steht.

6. Ableitertrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (35) aus einem die Wärme gut leitendem Material, beispielsweise Keramik, be­ steht, und daß wenigstens ein Temperatursensor (57) auf der Trägerplatte (35) befestigt ist.

7. Ableitertrennschalter nach Anpruch 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (57a bis 57d) zwischen der Trägerplatte (35) und dem Boden (10a) des Gehäuses (10) des Ableitertrennschalters angeordnet ist.

8. Ableitertrennschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursen­ sor (57a bis 57d) als Heißleiter ausgebildet ist, der bei erhöhter Temperatur niederohmig wird.

9. Ableitertrennschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (57a bis 57d) ein temperaturabhängiger Schalter ist.