EP0834184A1 - Schutzeinrichtung gegen überlastung der schaltkontakte eines schaltgerätes - Google Patents

Schutzeinrichtung gegen überlastung der schaltkontakte eines schaltgerätes

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EP0834184A1
EP0834184A1 EP96916009A EP96916009A EP0834184A1 EP 0834184 A1 EP0834184 A1 EP 0834184A1 EP 96916009 A EP96916009 A EP 96916009A EP 96916009 A EP96916009 A EP 96916009A EP 0834184 A1 EP0834184 A1 EP 0834184A1
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EP
European Patent Office
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switching
energy converter
protective device
contacts
magnet
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EP96916009A
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Michael Hahn
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP0834184B1 publication Critical patent/EP0834184B1/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/50—Means for detecting the presence of an arc or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2418—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism
    • H01H2071/2427—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism with blow-off movement tripping mechanism, e.g. electrodynamic effect on contacts trips the traditional trip device before it can unlatch the spring mechanism by itself

Definitions

  • the invention relates to a protective device against overloading the switching contacts of a switching device, which has a switching mechanism for opening and closing the switching contacts, the switching contacts being able to be separated under the influence of a high current against the action of the switching mechanism with the formation of an arc.
  • a protective device of this type is known for example from DE 40 22 078 AI.
  • a trigger shaft belonging to the switching mechanism and which can be actuated by a trigger is provided as components of the protective device.
  • the trigger can in turn be influenced by the current flowing through the switching device. If the switching contacts are separated directly by the forces that are associated with the flow of a high current, the switching mechanism is released directly by the opening movement of the switching contacts, thus bringing about a complete shutdown.
  • the switching mechanism is released by a displaceable guidance of the release shaft against a restoring force while reducing the overlap between the latching surfaces provided on the release shaft and a ratchet lever.
  • the switching mechanism is assigned a pressure piston, which is connected to the arc quenching chamber via a pipeline (EP 0 455 564 AI).
  • it can be considered to use methods which have become known in another context for the control of a switching device and which make it possible to detect a movement of a switching contact. This includes in particular an evaluation device which measures the capacitance between the switching contacts and uses this to generate a signal for a contact opening.
  • a relative movement of a switching contact can be detected by a drive element connected to the movable switching contact, which is provided with a reflector and opposed to it at a short distance
  • a further limitation of the protective devices described above is that they can only be used in conjunction with switching devices which have a switching mechanism which can be controlled by means which act automatically. This condition is generally given for circuit breakers and contactors, but not for circuit breakers.
  • the invention is based on the object of designing a protective device of the type mentioned at the outset such that switching devices of different types are protected against one by an inexpensive device which can be retrofitted with little effort Overload can be protected by too high a current.
  • this object is achieved in that an energy converter is arranged in the vicinity of the switching contacts and is exposed to electromagnetic radiation connected to the arc and that the energy converter converts received electromagnetic radiation into a current for actuating the protective device.
  • the invention provides a means of providing low electrical energy whenever a switching device has reached its performance limit, i. H. when the switch contacts are no longer able to conduct the flowing current continuously.
  • the electrical energy provided by the energy converter is used to activate a suitable protective device, which can be part of the switching device, but can also be accommodated at another location. This will be discussed in more detail.
  • the energy converter can have a coil provided with a ferrite core, which is followed by a rectifier. Such an arrangement acts as an antenna for the high-frequency radiation emitted by an arc, which is converted by the rectifier into a direct current suitable for actuating the protective device.
  • the ferrite core can have a straight shape or it can preferably be annular. This embodiment of the energy converter is characterized by particular effectiveness and by the fact that a relatively large winding or several windings can be accommodated on the ferrite core.
  • the invention is not restricted to switching devices that have a switching device that can be controlled by a trigger. possess mechanism.
  • the protective device can be assigned to a protective device connected in series with the disconnector and can be controlled by the current supplied by the energy converter.
  • switchgear assemblies in which a circuit breaker serving as an infeed switch and a plurality of isolating switches for outlets are mounted close to one another, such an arrangement presents no difficulties.
  • the circuit breaker serves as the protective device that can be controlled by the energy converter.
  • the protective device is to be assigned to a control circuit of the contactor.
  • the contactor is thus switched off when such a high current flows that the switch contacts are separated with arcing.
  • the control circuit of the electromagnetic drive can contain a normally closed contact that can be actuated by the energy converter.
  • a latched contactor is used as the switching device, which has a release magnet for switching off, the arrangement is similar to that of a circuit breaker, the release magnet of the contactor fulfilling a similar task to the release magnet of a circuit breaker.
  • trip magnets are particularly suitable that require a relatively low auxiliary energy, as can be provided by the energy converter.
  • a trigger magnet is particularly suitable, which has a permanent magnet for maintaining the tensioned position of an energy store and a trigger winding for releasing the Has energy storage.
  • DE 34 33 126 AI or EP 0 305 321 B1 describes suitable designs of release magnets.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a circuit with a consumer, a disconnector and a protective device in the form of a circuit breaker.
  • FIG. 2 shows a similar basic circuit diagram, in which a consumer can be switched on and off by an electromagnetic contactor.
  • FIG. 3 A circuit with a consumer and a circuit breaker is shown in FIG. 3 again using a basic circuit diagram.
  • FIG. 4 shows a switching chamber of a low-voltage circuit breaker in connection with an energy converter according to the invention and a switching mechanism which can be released by a tripping magnet.
  • Energy converter and a trigger magnet shown, wherein a ferrite core of the energy converter has a straight shape.
  • FIG. 6 shows an energy converter with an annular ferrite core in connection with switching contacts of a switching device.
  • a disconnector 2 is used to switch a consumer 1 on and off, which switch can be operated manually by a drive device 3.
  • a protective device ensures that the switching contacts of the Disconnector 2 fully opened and thus the circuit fed from a current source 4 is interrupted via the consumer 1 when the switch contacts separate from one another under the influence of an excessively high current against the action of the drive device 3, forming an arc.
  • the protective device also includes a circuit breaker 6, which is also connected in series with the current source 4 and the consumer 1, the switching mechanism 7 of which can be released by a release magnet 10 for opening the switching contacts.
  • the trigger magnet 10 is controlled by the current supplied by the energy converter 5. Otherwise, the trigger magnet 10 can also be actuated by a trigger 11 which provides the normal protective functions set according to predetermined parameters.
  • an electromagnetically operated contactor 12 with a drive magnet 13 is provided for switching the consumer 1 on and off.
  • A serves to operate the drive magnet 13
  • the power limit of the contactor 12 is detected by the fact that an energy converter 5 is arranged in the vicinity of the switching contacts of the contactor 12, which arises from an arc on the switching contacts Radiation energy detected.
  • the protective device comprises, in addition to the energy converter 5, a normally closed contact 16 in the control circuit of the drive magnet 13, the actuating device 17 of which is supplied with the current supplied by the energy converter 5.
  • FIG. 3 shows a further example in which only the circuit breaker 6 shown in FIG. 1 is used to switch the consumer 1 on and off.
  • the energy converter 5 is assigned to the circuit breaker 6 and is located likewise close to the switch contacts in order to detect the electromagnetic radiation emanating from the arc at the switch contacts.
  • the circuits shown can be single-phase or multi-phase. Accordingly, single or multi-pole switching devices are used. With multi-pole switching devices, it is recommended to assign at least one energy converter 5 to each pole.
  • FIGS. 4, 5 and 6 show further details of the arrangement and structure of the energy converter 5.
  • a low-voltage circuit breaker is considered with reference to FIG. 4.
  • the pole of the low-voltage circuit breaker 6 shown in FIG. 4 comprises an arc quenching chamber 20 with quenching plates 21 and a fixed switch contact 23 and a movable switch contact 23.
  • An arcing horn 24 on the fixed switch contact 22 and an arc guide rail 25 at the opposite end of the arc quenching chamber 1 lead a switching arc burning between the switching contacts 22 and 23 to the quenching plates 21.
  • the switching mechanism 7 for actuating the movable switching contact 4 is also shown schematically in FIG. 4, as in FIGS. 1 and 3. A more detailed description of the switching mechanism 7 can be dispensed with, since it can be a known switching mechanism described, for example, in DE 40 22 078 AI mentioned at the beginning.
  • a likewise schematically shown drive device 26 serves to bring about the switched-on position of the movable switching contact 23 by hand or by means of auxiliary energy.
  • the switching mechanism 7 is by a
  • Trigger magnet 10 releasable, in a known manner by a electronic or electromechanical trigger ll can be operated.
  • two further positions of the movable switching contact 23 are indicated by dash-dotted lines.
  • One position corresponds to the fully open position as it occurs after the switching mechanism 7 is released. Irrespective of this, however, the movable switch contact 23 can assume a position which is only a little distant from the fixed switch contact 22 when a short-circuit current flows through the open contacts and the contact force is overcome due to electrodynamic forces.
  • the resulting switching arc is detected by the energy converter 5, which emits sufficient energy to actuate the trigger magnet 11.
  • the energy converter 5 can be accommodated, for example, in wall parts of the arc quenching chamber 1 or outside the same.
  • FIG. 5 shows an example of an energy converter 5 and an associated circuit arrangement.
  • the energy converter 5 has a housing 27, which is only indicated generally and in which a coil 30 is located.
  • a ferrite rod 31 serves as the core of the coil 30, whereby an arrangement acting in the manner of an antenna is created.
  • Electromagnetic radiation 28 emanating from an arc at the switch contacts 22 and 23 generates a high-frequency alternating current in the coil 30, which is converted by a rectifier arrangement 32 into a direct current suitable for operating the release magnet 10. It is preferably a holding magnet system of the type mentioned at the beginning, the
  • Tripping winding requires little energy.
  • the device described is thus always ready for operation without auxiliary energy.
  • Low-voltage circuit breakers are very compact devices in which the individual assemblies are only small have mutual distances. Therefore, there is no difficulty in supplying the control energy provided by the energy converter 5 to the trigger magnet 10 through a suitable connecting line 33, as is indicated by dash-dotted lines in FIG.
  • a connecting line can, for example, be attached to the outside of the arc quenching chamber 20, from where only a short path to the trigger magnet 10 has to be bridged.
  • the energy converter 5 has an annular core 34 made of ferrite material, which is provided in whole or in part with a winding 35. A plurality of windings can also be arranged on the core 34.
  • the energy converter 5 is located at the time of the stop contacts 22 and 23 approximately in such a way that the ring plane lies parallel to the level of the switching movement.
  • the rectifier arrangement 32 connected to the winding 35 as well as the trigger magnet 10 and the switching mechanism 7 are indicated schematically.

Abstract

Eine Schutzeinrichtung gegen Überlastung der Schaltkontakte (22, 23) eines Schaltgerätes (6) weist einen in der Nähe der Schaltkontakte (22, 23) angeordneten Energiewandler (5) auf, der einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt ist, die von einem an den Schaltkontakten (22, 23) auftretenden Lichtbogen ausgesetzt ist. Werden die Schaltkontakte (22, 23) durch Überlastung elektrodynamisch getrennt, so veranlaßt der Energiewandler beispielsweise durch den Auslösemagnet (1) eines Leistungsschalters (6) die Abschaltung des Stromkreises.

Description

Besehreibung
Schutzeinrichtung gegen Überlastung der Schaltkontakte eines Schaltgerätes
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung gegen Über¬ lastung der Schaltkontakte eines Schaltgerätes, das einen Schaltmechanismus zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte besitzt, wobei die Schaltkontakte unter dem Einfluß eines hohen Stromes entgegen der Wirkung des Schaltmechanismus unter Bildung eines Lichtbogens getrennt werden können.
Eine Schutzeinrichtung dieser Art ist beispielsweise durch die DE 40 22 078 AI bekannt geworden. Als Bestandteile der Schutzeinrichtung sind dabei eine zu dem Schaltmechanismus gehörende Auslösewelle vorgesehen, die durch einen Auslöser betätigbar ist. Der Auslöser ist seinerseits durch den Strom beeinflußbar, der über das Schaltgerät fließt. Werden die Schaltkontakte unmittelbar durch die Kräfte getrennt, die mit dem Fließen eines hohen Stromes verbunden sind, so wird der Schaltmechanismus direkt durch die Öffnungsbewegung der Schaltkontakte gelöst und damit eine vollständige Abschaltung herbeigeführt. Die Lösung des Schaltmechanismus erfolgt dabei durch eine verschiebbare Führung der Auslösewelle gegen eine Rückstellkraft unter Verringerung der Überdeckung zwischen den an der Auslösewelle und einem Klinkenhebel vorgesehenen Verklinkungsflachen.
Ferner ist es bekannt, den bei der Öffnung der Schaltkontakte in der Lichtbogenlöschkammer eines Schaltgerates auftretenden Gasdruck zur sofortigen Betätigung des Schaltmechanismus zu benutzen. Hierzu ist dem Schaltmechanismus ein Druckkolben zugeordnet, der über eine Rohrleitung mit der Lichtbogen¬ löschkammer verbunden ist (EP 0 455 564 AI) . Ferner kann daran gedacht werden, in anderem Zusammenhang für die Steuerung eines Schaltgerätes bekannt gewordene Verfahren einzusetzen, die es gestatten, eine Bewegung eines Schalt¬ kontaktes zu erfassen. Hierzu gehört insbesondere eine Aus- Werteeinrichtung, welche die Kapazität zwischen den Schalt¬ kontakten mißt und hieraus ein Signal für eine KontaktÖffnung erzeugt. Ferner kann eine Relativbewegung eines Schaltkon¬ taktes durch ein mit dem bewegbaren Schaltkontakt verbundenes Antriebsorgan erfaßt werden, daß mit einem Reflektor versehen ist und dem mit geringem Abstand gegenüberstehend ein
Lichtwellenleiter ortsfest angebracht ist. Der Lichtwellen¬ leiter wirkt an seinem dem Reflektor abgewandten Ende mit einer Lichtquelle und einer Empfangsschaltung für re¬ flektiertes Licht zusammen. Derartige Einrichtungen, wie sie in der DE 39 05 822 AI beschrieben sind, stellen jedoch relativ aufwendige Zusatzeinrichtungen eines Schaltgerätes dar, die eine eigene Stromversorgung benötigen und für deren elektronische Auswertungsschaltungen in den Gehäusen kompakter Schaltgeräte kein Raum vorhanden ist. Demgegenüber erfordern die mechanisch wirkenden Einrichtungen nach der eingangs erwähnten DE 40 22 078 AI sowie der EP 0 455 564 AI eine spezielle konstruktive Anpassung an die gewünschte Betriebsweise mit zwangsläufiger Auslösung beim Abheben der Schaltkontakte.
Eine weitere Beschränkung der vorstehend beschriebenen Schutzeinrichtungen besteht darin, daß sie nur in Verbindung mit Schaltgeräten verwendbar sind, die einen durch selbst¬ tätig wirkende Mittel steuerbaren Schaltmechanismus besitzen. Diese Bedingung ist im allgemeinen bei Leistungsschaltern und Schützen gegeben, nicht jedoch bei Trennschaltern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzein¬ richtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß Schaltgeräte unterschiedlicher Art durch eine preiswerte und mit geringem Aufwand nachrüstbare Einrichtung gegen eine Überlastung durch einen zu hohen Strom geschützt werden können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Nähe der Schaltkontakte ein Energiewandler angeordnet ist, der einer mit dem Lichtbogen verbundenen elektro¬ magnetischen Strahlung ausgesetzt ist und daß der Energie¬ wandler empfangene elektromagnetische Strahlung in einen Strom zur Betätigung der Schutzeinrichtung umwandelt.
Durch die Erfindung ist ein Mittel geschaffen, eine geringe elektrische Energie immer dann bereitzustellen, wenn ein Schaltgerät an seiner Leistungsgrenze angelangt ist, d. h. wenn die Schaltkontakte nicht mehr in der Lage sind, den fließenden Strom dauernd zu führen. Die durch den Energie¬ wandler bereitgestellte elektrische Energie wird dazu benutzt, eine geeignete Schutzeinrichtung zu aktivieren, die Bestandteil des Schaltgerätes sein kann, jedoch auch an einer anderen Stelle untergebracht sein kann. Hierauf wird noch näher eingegangen.
Im Rahmen der Erfindung kann der Energiewandler eine mit einem Ferritkern versehene Spule aufweisen, der ein Gleich¬ richter nachgeschaltet ist. Eine solche Anordnung wirkt als Antenne für die von einem Lichtbogen abgegebene hochfrequente Strahlung, die durch den Gleichrichter in einen zur Be¬ tätigung der Schutzeinrichtung geeigneten Gleichstrom umge¬ wandelt wird. Der Ferritkern kann dabei eine gerade Form aufweisen oder er kann vorzugsweise ringförmig ausgebildet sein. Diese Ausführungsform des Energiewandlers zeichnet sich durch besondere Wirksamkeit sowie dadurch aus, daß eine relativ große Wicklung bzw. mehrere Wicklungen auf dem Ferritkern untergebracht werden können.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf Schaltgeräte beschränkt, die einen durch Auslöser steuerbaren Schalt- mechanismus besitzen. Insbesondere kann die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Trennschalter ausgebildeten Schalt¬ gerätes einem in Reihe mit dem Trennschalter geschalteten Schutzorgan zugeordnet und durch den von dem Energiewandler gelieferten Strom steuerbar sein. Bei Schaltanlagen, in denen ein als Einspeiseschalter dienender Leistungsschalter und mehrere Trennschalter zu Abgängen nahe beieinander montiert sind, bereitet eine solche Anordnung keine Schwierigkeiten. Der Leistungsschalter dient dabei als das von dem Energie- wandler steuerbare Schutzorgan.
Gleichfalls ist die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Schütz mit elektromagnetischem Antrieb ausgebildeten Schaltgerätes einem Steuerstromkreis des Schützes zuzuordnen. Das Schütz wird somit dann zum Abschalten gebracht, wenn ein derart hoher Strom fließt, daß die Schaltkontakte unter Lichtbogenbildung getrennt werden. Handelt es sich um ein gewöhnliches, d. h. unverklinktes Schütz, so kann der Steuerstromkreis des elektromagnetischen Antriebes einen Ruhekontakt enthalten, der durch den Energiewandler betätigbar ist. Wird als Schaltgerät dagegen ein verklinktes Schütz benutzt, das einen Freigabemagnet zum Abschalten besitzt, so ähnelt die Anordnung derjenigen bei einem Leistungsschalter, wobei der Freigabemagnet des Schützes eine ähnliche Aufgabe wie der Auslösemagnet eines Leistungs¬ schalters erfüllt.
Für die Auslösemagnete von Leistungsschaltern sind unter¬ schiedliche Bauarten bekannt, die sich durch ihren Energie- bedarf unterscheiden. Für die Zwecke der Erfindung sind insbesondere solche Auslösemagneten geeignet, die eine verhältnismäßig geringe Hilfsenergie benötigen, wie sie von dem Energiewandler bereitgestellt werden kann. Besonders geeignet ist ein Auslösemagnet, der einen Dauermagnet zur Aufrechterhaltung der gespannten Stellung eines Energie¬ speichers sowie eine Auslösewicklung zur Freigabe des Energiespeichers aufweist. In der DE 34 33 126 AI oder der EP 0 305 321 Bl sind geeignete Bauformen von Auslδsemagneten beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur l zeigt ein Prinzipschaltbild eines Stromkreises mit einem Verbraucher, einem Trennschalter sowie einem Schutzorgan in Gestalt eines Leistungsschalters.
Die Figur 2 zeigt ein ähnliches Prinzipschaltbild, bei dem ein Verbraucher durch ein elektromagnetisches Schütz ein- und ausgeschaltet werden kann.
In der Figur 3 ist wiederum anhand eines Prinzipschaltbildes ein Stromkreis mit einem Verbraucher und einem Leistungs- schalter gezeigt.
Die Figur 4 zeigt eine Schaltkammer eines Niederspannungs- Leistungsschalters in Verbindung mit einem Energiewandler nach der Erfindung und einem Schaltmechanismus, der durch einen Auslösemagneten freigebbar ist.
In der Figur 5 ist ein Schaltungsbeispiel für einen
Energiewandler und einen Auslösemagnet dargestellt, wobei ein Ferritkern des Energiewandlers eine gerade Form aufweist.
In der Figur 6 ist in Verbindung mit Schaltkontakten eines Schaltgerätes ein Energiewandler mit einem ringförmigen Ferritkern gezeigt.
Gemäß der Figur 1 dient zum Ein- und Ausschalten eines Verbrauchers 1 ein Trennschalter 2, der von Hand durch eine Antriebsvorrichtung 3 zu bedienen ist. Durch eine Schutz¬ einrichtung wird dafür gesorgt, daß die Schaltkontakte des Trennschalters 2 vollständig geöffnet und damit der aus einer Stromquelle 4 gespeiste Stromkreis über den Verbraucher l unterbrochen wird, wenn sich die Schaltkontakte unter dem Einfluß eines zu hohen Stromes entgegen der Wirkung der Antriebsvorrichtung 3 unter Bildung eines Lichtbogens voneinander trennen. Zu der Schutzeinrichtung gehört ein gleichfalls in Reihe mit der Stromquelle 4 und dem Verbraucher l geschalteter Leistungsschalter 6, dessen Schaltmechanismus 7 durch einen Auslösemagnet 10 zum Öffnen der Schaltkontakte freigebbar ist. Der Auslösemagnet 10 wird durch den von dem Energiewandler 5 gelieferten Strom gesteuert. Im übrigen ist der Auslösemagnet 10 auch durch einen Auslöser 11 betätigbar, der die normalen, nach vorgegebenen Parametern eingestellten Schutzfunktionen bereitstellt.
In dem weiteren Beispiel gemäß der Figur 2 ist zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers l ein elektromagnetisch betätigtes Schütz 12 mit einem Antriebsmagnet 13 vorgesehen. Zum Betrieb des Antriebsmagneten 13 dient eine
Hilfsstromquelle 14 in Verbindung mit einem Steuerschalter 15. Wie in dem Beispiel gemäß der Figur 1 wird die Leistungsgrenze des Schützes 12 dadurch erfaßt, daß ein Energiewandler 5 in der Nähe der Schaltkontakte des Schützes 12 angeordnet ist, der die von einem Lichtbogen an den Schaltkontakten ausgehende Strahlungsenergie erfaßt. Die Schutzeinrichtung umfaßt in diesem Fall zusätzlich zu dem Energiewandler 5 einen im Steuerstromkreis des Antriebs- magneten 13 liegenden Ruhekontakt 16, dessen Betätigungsein- richtung 17 mit dem von dem Energiewandler 5 gelieferten Strom beaufschlagt wird.
Die Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers 1 nur der in der Figur 1 gezeigte Leistungsschalter 6 dient. Der Energiewandler 5 ist dem Leistungsschalter 6 zugeordnet und befindet sich gleichfalls nahe bei den Schaltkontakten, um die von einem Lichtbogen an den Schaltkontakten ausgehenden elektro¬ magnetischen Strahlung zu erfassen.
In allen beschriebenen Beispielen können die gezeigten Stromkreise ein- oder mehrphasig ausgebildet sein. Dem ent¬ sprechend finden ein- oder mehrpolige Schaltgeräte Anwendung. Es empfiehlt sich bei merhpoligen Schaltgeräten, jedem Pol wenigstens einen Energiewandler 5 zuzuordnen.
Nähere Einzelheiten der Anordnung und des Aufbaus des Energiewandlers 5 zeigen die Figuren 4, 5 und 6.
Zunächst wird anhand der Figur 4 ein Niederspannungs- Leistungsschalter betrachtet.
Der in der Figur 4 gezeigte Pol des Niederspannungs- Leistungsschalters 6 umfaßt eine Lichtbogenlöschkammer 20 mit Löschblechen 21 sowie einen feststehenden Schaltkontakt 23 und einen bewegbaren Schaltkontakt 23. Ein Lichtbogenhorn 24 am feststehenden Schaltkontakt 22 sowie eine Lichtbogenleit- schiene 25 am gegenüberliegenden Ende der Lichtbogenlösch¬ kammer 1 führen einen zwischen den Schaltkontakten 22 und 23 brennenden Schaltlichtbogen zu den Löschblechen 21.
Der Schaltmechanismus 7 zur Betätigung des bewegbaren Schalt- kontaktes 4 ist wie in der Figuren 1 und 3 auch in der Figur 4 schematisch gezeigt. Von einer näheren Beschreibung des Schaltmechanismus 7 kann abgesehen werden, da es sich um einen bekannten, beispielsweise in der eingangs erwähnten DE 40 22 078 AI beschriebenen Schaltmechanismus handeln kann. Eine gleichfalls schematisch gezeigte Antriebsvorrichtung 26 dient dazu, die dargestellte Einschaltlage des bewegbaren Schaltkontaktes 23 von Hand oder mittels einer Hilfsenergie herbeizuführen. Der Schaltmechanismus 7 ist durch einen
Auslösemagnet 10 lösbar, der in bekannter Weise durch einen elektronischen oder elektromechanischen Auslöser ll betätigt werden kann.
In der Figur 4 sind strichpunktiert zwei weitere Stellungen des bewegbaren Schaltkontaktes 23 angedeutet. Dabei ent¬ spricht die eine Stellung der vollständig geöffneten Lage, wie sie nach der Lösung des Schaltmechanismus 7 auftritt. Un¬ abhängig hiervon kann jedoch der bewegbare Schaltkontakt 23 eine nur wenig von dem feststehenden Schaltkontakt 22 ent- fernte Stellung einnehmen, wenn ein Kurzschlußstrom über die Sehaltkontakte fließt und aufgrund elektrodynamischer Kräfte die Kontaktkraft überwunden wird. Der hierbei entstehende Schaltlichtbogen wird durch den Energiewandler 5 erfaßt, der eine zur Betätigung des Auslösemagneten 11 ausreichende Energie abgibt. Der Energiewandler 5 kann beispielsweise in Wandteilen der Lichtbogenlöschkammer 1 oder außerhalb der¬ selben untergebracht sein.
Ein Beispiel für einen Energiewandler 5 und eine zugehörige Schaltungsanordnung zeigt die Figur 5. Der Energiewandler 5 weist ein nur allgemein angedeutetes Gehäuse 27 auf, in dem sich eine Spule 30 befindet. Als Kern der Spule 30 dient ein Ferritstab 31, wodurch eine in der Art einer Antenne wirkende Anordnung geschaffen ist. Von einem Lichtbogen an den Schaltkontakten 22 und 23 ausgehende elektromagnetische Strahlung 28 erzeugt in der Spule 30 einen hochfrequenten Wechselstrom, der durch eine Gleichrichteranordnung 32 in einen zum Betrieb des Auslδsemagneten 10 geeigneten Gleich¬ strom umgeformt wird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Haftmagnetsystem der eingangs erwähnten Art, dessen
Auslösewicklung eine nur geringe Energie benötigt. Damit ist die beschriebene Einrichtung ohne Hilfsenergie ständig betriebsbereit.
Niederspannungs-Leistungsschalter stellen sehr kompakte Geräte dar, in denen die einzelnen Baugruppen nur geringe gegenseitge Abstände aufweisen. Daher bereitet es keine Schwierigkeiten, die von dem Energiewandler 5 bereit¬ gestellte Steuerenergie dem Auslösemageten 10 durch eine geeignete Verbindungsleitung 33 zuzuführen, wie sie in der Figur 4 strichpunktiert angedeutet ist. Eine solche Ver¬ bindungsleitung kann z.B. an der Außenseite der Lichtbogen¬ löschkammer 20 angebracht sein, von wo nur ein kuzer Weg zu dem Auslösemagneten 10 zu überbrücken ist.
Wie bereits erwähnt eignen sich für die Zwecke der Erfindung insbesondere Energiewandler mit einem ringförmigen Ferrit¬ kern. Ein Beispiel hierfür ist in der Figur 6 gezeigt. Danach weist der Energiewandler 5 einen ringförmigen Kern 34 aus Ferritwerkstoff auf, der ganz oder teilweise mit einer Wicklung 35 versehen ist. Es können auch mehrere Wicklungen auf dem Kern 34 angeordnet sein. Der Energiewandler 5 befindet sich zeitlich der Sehaltkontakte 22 und 23 etwa derart, daß die Ringebene parallel zur Ebene der Schaltbe¬ wegung liegt. Schematisch angedeutet ist die mit der Wicklung 35 verbundene Gleichrichteranordnung 32 sowie der Auslöse¬ magnet 10 und der Schaltmechanismus 7.

Claims

Patentansprüche
1. Schutzeinrichtung gegen Überlastung der Schaltkontakte (22, 23) eines Schaltgerätes (2, 6, 12), das einen Schaltmechanismus (7, 13) zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte (22, 23) besitzt, wobei die Schaltkontakte (22, 23) unter dem Einfluß eines hohen Stromes entgegen der Wirkung des Schaltmechanismus (7, 13) unter Bildung eines Lichtbogens getrennt werden können, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß
- in der Nähe der Schaltkontakte (22, 23) ein Energiewandler (5) angeordnet ist, der einer mit dem Lichtbogen verbundenen elektromagnetischen Strahlung (28) ausgesetzt ist und daß
- der Energiewandler (5) empfangene elektromagnetische Strahlung (28) in einen Strom zur Betätigung der Schutzein¬ richtung umwandelt.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Energiewandler (5) eine mit einem Ferritkern (31, 33) versehene Spule (30, 34) aufweist, der eine Gleichrichter¬ schaltung (32) nachgeschaltet ist.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ferritkern (33) ringförmig ausgebildet ist.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch l, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Trennschalter (2) ausgebildeten Schaltgerätes einem in Reihe mit dem Trenn¬ schalter (2) geschalteten Schutzorgan (6) zugeordnet ist und durch den von dem Energiewandler (5) gelieferten Strom steuerbar ist.
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch l, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Schütz (12) mit elektromagnetischem Antrieb (13) ausgebildeten Schaltgerätes die Schutzeinrichtung einem Steuerstromkreis (14, 15, 16, 17) des Schützes (12) zugeordnet ist.
6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem unverklinkten Schütz (12) durch den Energiewandler (5) ein im Steuerstromkreis (14, 15, 16, 17) des elektro¬ magnetischen Antriebes (13) angeordneter Ruhekontakt (16) betätigbar ist.
7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem verklinkten Schütz mit Freigabemagnet der Energie¬ wandler mit dem Freigabemagnet elektrisch verbunden ist.
8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Verwendung eines als Leistungsschalter (6) ausgebildeten Schaltgerätes die Schutzeinrichtung einen Auslδsemagnet (10) für den Schaltmechanismus (7) aufweist und der Energiewandler (5) mit dem Auslösemagnet (10) elektrisch verbunden ist.
9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Auslösemagnet (10) einen Dauermagnet zur Aufrechterhaltung der gespannten Stellung eines Energiespeichers sowie eine Auslösewicklung zur Freigabe des Energiespeichers aufweist.
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