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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zur Leistungsbegrenzung, wie im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 definiert, die dazu bestimmt ist, die an
eine Elektroinstallation gelieferte Leistung zu begrenzen.
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Eine solche Vorrichtung, siehe beispielsweise EP-A-
0306544, gestattet es, die hinter ihr angeordnete
Elektroinstallation abzutrennen, sobald eine bestimmte
Stromstärkenschwelle erreicht ist.
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Im Stand der Technik gibt es bereits verschiedene Arten
von Vorrichtungen, die dazu geeignet sind, die an eine
Elektromstallation gelieferte Leistung zu begrenzen.
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Solche Vorrichtungen gestatten es beispielsweise, einem
Kunden eine Alternativlösung zu einem Abbruch der Lieferung
von elektrischer Energie im Falle einer Nichtzahlung von
Stromrechnungen vorzuschlagen, indem sein Stromverbrauch
begrenzt wird.
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Hierzu kann ein Leistungsbegrenzungsschaltautomat, der
auf eine geringe Intensität eingestellt ist, in einer
Wohnung anstelle eines herkömmlichen Schaltautomaten
installiert werden. Ein solcher Leistungsbegrenzungsschaltautomat
ist von einfacher Anwendung, da er durch den Kunden nach dem
Abschalten wieder eingeschaltet werden kann, hat aber den
Nachteil, daß er eine komplexe Montage erforderlich macht.
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Man kann auch eine Schmelzsicherung mit normaler
Intensität verwenden, die in Abhängigkeit von der gewählten
Begrenzung bestimmt und an einer für den Kunden unzugänglichen
Stelle angeordnet ist. Eine solche Schmelzsicherung ist sehr
einfach zu montieren, hat aber den Nachteil, daß sie eine
endgültige Unterbrechung der Stromversorgung im Falle eines
Überschreitens der Stromstärkenschwelle bewirkt.
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Die Erfindung zielt darauf ab, die genannten Nachteile
zu beseitigen, indem eine Leistungsbegrenzungsvorrichtung
gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen wird, die es gestattet, den
Stromverbrauch einer Elektroinstallation zu begrenzen und
diese Installation gegen starke und abrupte Stromanstiege zu
schützen.
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Sie hat also eine Vorrichtung zur Leistungsbegrenzung
für eine Elektroinstallation zum Gegenstand, die, angebracht
in Reihe in einem gemeinsamen Gehäuse zwischen zwei Klemmen
zur Verbindung dieses Gehäuses mit der Installation,
automatisch wiedereinschaltbare erste Mittel zur Strombegrenzung,
die so eingerichtet sind, daß sie eingreifen, wenn die
Speisestromstärke der Installation einen ersten Schwellenwert
erreicht, der dem Maximalwert der Stromstärke entspricht,
der in der Installation fließen darf, und nicht
wiedereinschaltbare zweite Mittel zur Stromunterbrechung aufweist,
welche eine Ansprechzeit haben, die unter derjenigen der
ersten Mittel zur Strombegrenzung liegt, und so eingerichtet
sind, daß sie eingreifen, wenn der Momentanwert des
Speisestroms einen zweiten Schwellenwert erreicht, der über dem
ersten Schwellenwert liegt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die
ersten Mittel zur Strombegrenzung einen
Wärmewiderstandsschalter auf.
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Mit Vorteil weist der Schalter in einer Umhüllung aus
-isolierendem Material einen beweglichen Kontakt, einen
Festkontakt und eine Betätigungseinrichtung in Wärmeaustausch
beziehung mit dem Wärmewiderstand und zusammenwirkend mit
dem beweglichen Kontakt derart, daß sie diesen zwischen
einer geschlossenen Stromdurchgangsstellung, in welcher sich
der beweglichen Kontakt an den Festkontakt legt, und einer
offenen Strombegrenzungsstellung versetzt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen der
bewegliche Kontakt und der Festkontakt eine leitfähige
Lamelle bzw. einen Kontaktlappen auf, die jeweils mit ihren
Enden an einem Trger befestigt sind und sich in
geschlossener Stellung mit ihrem freien Ende aneinanderlegen, und
weist die Betätigungseinrichtung ein abrupt arbeitendes
Bimetall auf, das in seinem Mittelbereich an einer am Träger
ausgebildeten Nase befestigt ist.
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Vorzugsweise weist der Schalter erste und zweite
Kontaktlamellen aus leitfähigem Material auf, welche ein Ende
der Umhüllung durchsetzen und sich jeweils im Inneren der
Umhüllung in der leitfähigene Lamelle bzw. dem Kontaktlappen
fortsetzen, wobei die zweite Kontaktlamelle ausgehend von
dem Ende zu einem entgegengesetzten Ende der Umhüllung
umgelegt ist und eine Einrichtung zur mechanischen und
elektrischen Verbindung mit den zweiten Mitteln zur
Stromunterbrechung aufweist, wobei die erste Kontaktlamelle eine in einer
Klemme zur Verbindung des Gehäuses mit der Installation
ausgebildete Öffnung durchsetzt.
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Mit Vorteil weisen die zweiten Mittel zur
Stromunterbrechung eine mit zwei Verbindungsansätzen versehene
Schmelzsicherung auf, wobei eine ihrer Ansätze mit der
Einrichtung zur elektrischen und mechanischen Verbindung des
Schalters verbunden ist, der andere Ansatz eine Öffnung
durchsetzt, die in einer Klemme zur Verbindung des Gehäuses
mit der Installation ausgebildet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung, die als Beispiel anhand
der beigefügten Zeichnungen gegeben wird, auf welchen
Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht
einer Leistungsbegrenzungsvorrichtung gemäß der Erfindung
ist,
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Fig. 2 eine Schnittansicht der ersten Mittel zur
Strombegrenzung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in
geschlossener Stromdurchgangsstellung ist, und
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Fig. 3 eine Schnittansicht der ersten Mittel zur
Strombegrenzung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in
offener Strombegrenzungsstellung darstellt.
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In Fig. 1 ist eine Leistungsbegrenzungsvorrichtung
gemäß der Erfindung, allgemein mit dem Bezugszeichen 10
bezeichnet, dargestellt.
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Die Leistungsbegrenzungsvorrichtung 10 ist für eine
Installierung in einem Versorgungsnetz vor einer
Elektroinstallation, wie einer Elektroinstallation einer
Wohnung, gedacht, derart, daß die Leistung, die ihr zugeführt
wird, begrenzt wird.
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Diese Vorrichtung 10 weist erste Mittel zur
Strombegrenzung 12 und zweite Mittel zur Stromunterbrechung 14 auf.
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Die ersten Mittel 12 zur Strombegrenzung und die
zweiten 14 zur Stromunterbrechung sind in Reihe angeordnet und
in einem gemeinsamen Gehäuse 16 angebracht, das in Fig. 1
fiktiv gebrochen ist und vorzugsweise Abmessungen hat, die
mit denjenigen einer herkömmlichen Schmelzsicherung
identisch sind.
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Das Gehäuse 16 weist einen zylindrischen Körper 18 aus
Keramik auf, welcher die ersten Mittel 12 zur
Strombegrenzung und die zweiten Mittel 14 zur Stromunterbrechung
umgibt. Der zylindrische Körper 18 ist an jedem seiner Enden
mit zwei Verbindungsklemmen 20 und 22 zur Verbindung des
Gehäuses 16 mit der Installation versehen, die mit den
ersten Mitteln zur Strombegrenzung bzw. den zweiten Mitteln 14
zur Stromunterbrechung verbunden sind. Vorzugsweise sind die
Klemmen 20 und 22 auf den Körper 18 des Gehäuses 16
warmgesickt.
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Mit Vorteil ist jede Verbindungsklemme 20 und 22 des
Gehäuses 16 mit einer axialen Öffnung, 24 bzw. 26, versehen,
die in ihrer Endwand ausgebildet ist.
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Die ersten Mittel 12 zur Strombegrenzung weisen eine im
wesentlichen quaderförmige Umhüllung 28 aus isolierendem
Material, wie etwa Kunststoff, auf, in welcher ein Schalter
angeordnet ist, der unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3
noch beschrieben wird. Die Umhüllung 28 ist an einem ihrer
Enden 30 mit einer ersten und einer zweiten Kontaktlamelle
32, 34 aus leitfähigem Material versehen, die die Umhüllung
28 durchsetzen und jeweils mit dem Schalter verbunden sind.
Das freie Ende der ersten Kontaktlamelle 22 der ersten
Mittel 12 zur Strombegrenzung durchsetzt die Öffnung 24 der
Verbindungsklemme 20 des Gehäuses 16 und ist mit der
Außenfläche 36 dieser Klemme 20 verschweißt, derart, daß eine
elektrische Verbindung zwischen dieser Klemme 20 und dem
Schalter hergestellt wird.
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Das freie Ende der zweiten Kontaklamelle 34 ist
umgebogen und setzt sich ausgehend vom Ende 30 der Umhüllung 28
zum, gestrichelt dargestellten, entgegengesetzten Ende 38
fort, wo diese Anschlußklemme 34 eine Einrichtung zur
elektrischen und mechanischen Verbindung aufweist, die durch
eine zylindrische Buchse 40 gebildet ist, welche für ein
Zusammenwirken mit den zweiten Mitteln 14 zur
Stromunterbrechung bestimmt ist.
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Die zweiten Mittel 14 zur Stromunterbrechung weisen
eine Schmelzsicherung auf, die in herkömmlicher Weise durch
einen nicht dargestellten Legierungsdraht gebildet ist, der
in einer zylindrischen Patrone 42 aus Keramik eingeschlossen
ist und dessen Enden mit zwei Anschlußansätzen 44 und 46 aus
leitfähigem Material verbunden sind, die die Enden der
Patrone 42 verschließen.
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Vorzugsweise ist die die zweiten Mittel zur
Stromunterbrechung bildende Schmelzsicherung eine Sicherung, deren
Abschaltvermögen über 20000 Ampere liegt und deren
Nennstromstärke zwischen 5 und 20, vorzugsweise bei 10 Ampere,
liegt.
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Der Anschlußansatz 44 durchsetzt die Öffnung 26 der
Verbindungsklemme 22 des Gehäuses 16 so, daß eine
elektrische Verbindung zwischen dieser Klemme 22 des Gehäuses 16
und der Schmelzsicherung hergestellt wird.
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Unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 weisen die ersten
Mittel 12 zur strombegrenzung einen das allgemeine
Bezugszeichen 48 tragenden Schalter auf. Der Schalter 48 weist
einen beweglichen Kontakt, gebildet durch eine leitfähige
Lamelle 50, einen Festkontakt, gebildet durch einen
Kontaktlappen 52, und eine Betätigungseinrichtung, gebildet durch
ein abrupt arbeitendes Bimetall 54, die auf einem Träger 56
befestigt sind, auf. Dieser Schalter 48 ist in der
Ummantelung 28 so angeordnet, daß die leitfähige Lamelle 50 und das
Bimetall 54 in Wärmeaustauschbeziehung stehen.
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Die leitfähige Lamelle 50, von im wesentlichen
geradliniger Form, ist durch einen Wärmewiderstand gebildet. Sie
ist über eines ihrer Enden an der ersten Kontaktlamelle 32
und am Träger 56 vermittels eines Kupferniets 58 befestigt.
Das andere Ende der leitfähigen Lamelle 50 trägt ein
Kontaktstück und wirkt mit einem freien Ende des Kontaktlappens
52 zusammen, dessen. anderes Ende an der zweiten
Kontaktlamelle 34 und am Träger 56 vermittels eines zweiten
Kupferniets 60 befestigt ist.
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Ferner weist die zweite Kontaktlamelle 34 einen
umgebogenen Teil 62 auf, der sich in einem geradlinigen Teil 64
und der Buchse zur Aufnahme des Verbindungsansatzes 46 der
Schmelzsicherung 14 fortsetzt.
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Ferner weist der Träger 56 eine Nase 66 auf, an welcher
das Bimetall 54 über seinen Mittelteil befestigt ist.
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Das Bimetall 54 weist eine gestreckte Form mit im
wesentlichen konkavem Profil auf, dessen Konkavität in der
geschlossenen Stromdurchgangsstellung zum Träger 56 hin
gekehrt ist (Fig. 2), und dessen Konkavität in der offenen
Strombegrenzungsstellung zur leitfähigen Lamelle 50 hin
gekehrt ist (Fig. 3), in welcher die beiden Enden 68 und 70
des Bimetalls 54 mit zwei Vorsprüngen 72 und 74, die an der
dem Bimetall 54 zugekehrten Seite der leitfähigen Lamelle 50
vorgesehen sind, so zusammenwirken, daß das freie Ende
dieser Lamelle 50 vom Kontaktlappen 52 durch Verformung der
Lamme 50 entfernt wird.
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Vorzugsweise werden der die leitfähige Lamelle 50
bildende
Wärmewiderstand und das das Bimetall 54 aufbauende
Material so gewählt, daß die Unterbrechungsstromstärke des
Schalters 48 sich im wesentlichen zwischen 3,5 und 8 Ampere
vorzugsweise bei 5 Ampere, befindet, derart, daß die
gelieferte Leistung auf ungefähr 1000 Watt begrenzt wird.
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Die oben beschriebene Leistungsbegrenzungsvorrichtung
10 ist vor der elektrischen Installation einer Wohnung
anstelle einer herkömmlichen Schmelzsicherung, vorzugsweise an
einem für den Kunden unzugänglichen Ort, angeordnet.
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Der aus dem Netz gelieferte Strom fließt demnach durch
die ersten Mittel 12 zur Strombegrenzung und die zweiten
Mittel 14 zur Stromunterbrechung.
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Der Strom fließt durch den Schalter 48 und insbesondere
durch die durch den Wärmewiderstand gebildete leitfähige
Lamelle 50, die sich erwärmt. Aufgrund der Wärmeaustausch
beziehung zwischen der Lamelle 50 und dem Bimetall 54 wird
die vom Wärmewiderstand abgegebene Wärmeenergie auf das
Bimetall 54 übertragen.
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Wenn der Wert der in der leitfähigen Lamelle 50
fließenden Stromstärke einen ersten Schwellenwert erreicht, der
beispielsweise, wie weiter oben erwähnt, auf 5 Ampere
festgelegt ist, geht der Schalter 48 nach einer Ansprechzeit,
die auf die verstrichene Zeit zurückgeht, die nötig ist,
damit sich der Wärmewiderstand und das Bimetall 54 erwärmen,
unter der Wirkung der abrupten Änderung der Konkavität des
Bimetalls 54 abrupt aus seiner geschlossenen
Stromdurchgangsstellung in seine offene Stromunterbrechungsstellung
über. In der offenen Stellung ist die Konkavität des
Bimetalls 54 zur Lamelle 50 hin gekehrt, und die Enden 68 und 70
des Bimetalls 54 drücken gegen die Vorsprünge 72 und 74 der
Lamelle 50. Dadurch wird die Lamelle 50 verformt, und ihr
freies Ende entfernt sich von dem Kontaktlappen 52, was eine
Stromunterbrechung hervorruft.
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Da die leitfähige Lamelle 50 nicht mehr von einem Strom
durchflossen wird, kühlen sich der Wärmewiderstand und das
Bimetall 54 ab.
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Nach einer zweiten Ansprechzeit, die auf die
verstrichene Zeit zurückgeht, die erforderlich ist, damit sich der
Wärmewiderstand und das Bimetall 54 abkühlen, kehrt das
Bimetall 54 in seine Ausgangsstellung zurück, und seine
Enden 68 und 70 entfernen sich von der Lamelle 50, die dann
in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt Der Strom fließt also
erneut in die Vorrichtung, und die Versorgung der
Elektroinstallation ist von neuem gewährleistet, da sich das freie
Ende der leitfähigen Lamelle 50 an den Kontaktlappen 52
legt.
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Die Ansprechzeiten, die jeweils für den Übergang aus
der geschlossenen Stellung in die offene Stellung und aus
der offenen Stellung in die geschlossene Stellung
erforderlich sind, werden natürlich dadurch festgelegt, daß die
Materialien, die den Wärmewiderstand und das Bimetall
bilden, geeignet gewählt werden.
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Beispielsweise sind die Ansprechzeiten beim Öffnen und
beim Schließen gleich und betragen im wesentlichen 1 min.
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Die durch die zweiten Mittel 14 zur Stromunterbrechung
gebildete Schmelzsicherung weist in bekannter Weise eine
sehr geringe und unterhalb derjenigen des Schalters 48
liegende Ansprechzeit auf.
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Wenn also ein abrupter Anstieg des Momentanwerts des in
der Vorrichtung fließenden Stroms, größer als die
Eingreifschwelle der ersten Mittel zur Strombegrenzung und geeignet,
die dahinter angeschlossene Elektroinstallation zu
schädigen, auftritt, wird der in der Patrone 42 enthaltene
Legierungsdraht vor dem Öffnen des Schalters 48 aus Gründen der
Ansprechzeit derselben unterbrochen, was eine Unterbrechung
der Stromzufuhr bewirkt und es ermöglicht, die unterhalb und
oberhalb der Vorrichtung angeschlossene Installation zu schützen.
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Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht also eine
Begrenzung der an eine Elektroinstallation gelieferten
Leistung auf einen vorgegebenen Schwellenwert unter Zulassung
einer Überschreitung dieser Schwelle für eine sehr kurze
Zeit, aber mit Schutz dieser Einrichtung gegen Kurzschlüsse.
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Ferner läßt sich diese Vorrichtung sehr einfach
montieren und kann sehr einfach bei einem Kunden, für den Fall,
daß dieser seine Stromrechungen nicht beglichen hat,
angebracht werden, indem eine herkömmliche Schmelzsicherung
ersetzt wird, bzw. sie kann einfach durch eine herkömmliche
Schmelzsicherung ersetzt werden, nachdem der Kunde seine
Schulden beglichen hat.
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Das Gehäuse, in dem die ersten Mittel zur
Strombegrenzung und die zweiten Mittel zur Stromunterbrechung
eingeschlossen sind, kann einen Körper in Form eines geraden
Quaders aufweisen, der an jedem seiner Endflächen mit einem
elektrischen Kontaktmesser versehen ist.
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Auch können die Schwellenwerte gemäß der gewünschten
Leistungsbegrenzung und dem gewünschten Schutz modifiziert
werden.