EP0834184B1 - Schutzeinrichtung gegen überlastung der schaltkontakte eines schaltgerätes - Google Patents

Schutzeinrichtung gegen überlastung der schaltkontakte eines schaltgerätes Download PDF

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EP0834184B1
EP0834184B1 EP96916009A EP96916009A EP0834184B1 EP 0834184 B1 EP0834184 B1 EP 0834184B1 EP 96916009 A EP96916009 A EP 96916009A EP 96916009 A EP96916009 A EP 96916009A EP 0834184 B1 EP0834184 B1 EP 0834184B1
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EP
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switching
protective device
energy converter
magnet
contacts
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Michael Hahn
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • 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 overload the switching contacts of a switching device, the one Switch mechanism for opening and closing the switch contacts has, the switching contacts under the influence of a high current against the action of the switching mechanism can be separated to form an arc.
  • a protective device of this type is, for example, by DE 40 22 078 A1 has become known.
  • the Protective devices are one of the switching mechanisms belonging trigger shaft provided by a trigger can be actuated.
  • the trigger is in turn by the current influenceable that flows through the switching device. Will the Switch contacts immediately separated by the forces with associated with the flow of a high current, so the Switching mechanism directly by the opening movement of the Switch contacts released and thus a complete shutdown brought about.
  • the switching mechanism is solved by sliding the trigger shaft against one Restoring force reducing the overlap between provided on the release shaft and a ratchet lever Latching surfaces.
  • the switching mechanism is a pressure piston assigned to the arc extinguishing chamber via a pipeline is connected (EP 0 455 564 A1).
  • the invention has for its object a protective device of the type mentioned in such a way that Switchgear of different types through an inexpensive and can be retrofitted with little effort Overload can be protected by too high a current can.
  • this object is achieved in that in an energy converter is arranged in the vicinity of the switching contacts is that of an electromagnetic connected to the arc Radiation is exposed and that the energy converter received electromagnetic radiation into one Converts current to actuate the protective device.
  • the invention provides a means, a small one to provide electrical energy whenever a Switching device has reached its performance limit, d. H. when the switch contacts are no longer able to to keep the current flowing. That through the energy converter provided electrical energy becomes this used to activate a suitable protective device, the Can be part of the switching device, but also on one can be accommodated elsewhere. This will still be discussed in more detail.
  • the energy converter can be used with a coil provided with a ferrite core, the rectifier is connected downstream.
  • Such an arrangement acts as Antenna for the high-frequency emitted by an arc Radiation emitted by the rectifier into one for actuation suitable direct current is converted to the protective device becomes.
  • the ferrite core can have a straight shape have or it can preferably be annular be. This embodiment of the energy converter stands out through special effectiveness and in that a relatively large winding or several windings on the Ferrite core can be accommodated.
  • the invention is not based on switching devices limited, a trigger mechanism controllable switching mechanism have.
  • the protective device when using a switching device designed as a disconnector one connected in series with the disconnector Protection organ assigned and by that of the energy converter supplied electricity to be controllable.
  • a switching device designed as a disconnector one connected in series with the disconnector Protection organ assigned and by that of the energy converter supplied electricity to be controllable.
  • the circuit breaker serves as that of the energy converter controllable protective organ.
  • the protective device is also used when using a trained as a contactor with electromagnetic drive Assign switchgear to a control circuit of the contactor.
  • the contactor is then switched off when a such high current flows that the switch contacts below Arcing can be separated. Is it a ordinary, d. H. Unlatched contactor, so the Control circuit of the electromagnetic drive one Contained break contact by the energy converter can be actuated.
  • a switching device is a latched Contactor uses a release magnet to switch off has, the arrangement is similar to that of one Circuit breaker, the release magnet of the contactor similar task as the trip magnet of a circuit breaker Fulfills.
  • circuit breaker tripping magnets There are different types of circuit breaker tripping magnets Types known, which are characterized by their energy requirements differentiate.
  • trigger magnets that a relatively low auxiliary energy, as required by can be provided to the energy converter.
  • a trigger magnet is suitable, which is a permanent magnet Maintaining the tensioned position of an energy storage device and a trigger winding to release the Has energy storage.
  • DE 34 33 126 A1 or EP 0 305 321 B1 are suitable designs of release magnets described.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a circuit with one consumer, one disconnector and one Protective device in the form of a circuit breaker.
  • Figure 2 shows a similar block diagram, in which a consumer through an electromagnetic contactor can be turned off.
  • Figure 3 is again based on a schematic diagram a circuit with a consumer and a circuit breaker shown.
  • Figure 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 by a release magnet can be released.
  • FIG. 5 shows a circuit example for a Energy converter and a trigger magnet shown, one Ferrite core of the energy converter has a straight shape.
  • FIG. 6 shows one in connection with switching contacts Switchgear an energy converter with an annular Ferrite core shown.
  • FIG. 1 is used to switch on and off Consumer 1 is a circuit breaker 2, by hand through a Drive device 3 is to be used.
  • a protective device it is ensured that the switching contacts of the Isolator switch 2 fully open and thus the one Power source 4 powered circuit via consumer 1 is interrupted when the switch contacts under the Influence of an excessive current against the effect of the Drive device 3 to form an arc separate from each other.
  • the protective device includes a also in series with the current source 4 and the Consumer 1 switched circuit breaker 6, the Switch mechanism 7 by a release magnet 10 for opening the switch contacts can be released.
  • the trigger magnet 10 will by the current supplied by the energy converter 5 controlled. Otherwise, the trigger magnet 10 is also through a trigger 11 actuated, the normal, after protective functions set according to the specified parameters provides.
  • an electromagnetic actuated protection 12 provided with a drive magnet 13.
  • A serves to operate the drive magnet 13 Auxiliary power source 14 in connection with a control switch 15.
  • the Performance limit of protection 12 detected in that a Energy converter 5 near the switch contacts of the protection 12 is arranged, which from an arc to the Switching contacts detects outgoing radiation energy.
  • the Protective device in this case includes in addition to that Energy converter 5 in the control circuit of the drive magnet 13 lying break contact 16, its actuator 17 with that supplied by the energy converter 5 Electricity is applied.
  • FIG. 3 shows a further example in which the input and Switching off consumer 1 only that in FIG. 1 Circuit breaker 6 shown is used.
  • the energy converter 5 is assigned to the circuit breaker 6 and located likewise close to the switch contacts, to that of one Arc on the switch contacts outgoing electromagnetic To detect radiation.
  • Circuits can be single or multi-phase. Accordingly single or multi-pole switching devices are used. It is recommended for multi-pole switching devices, each pole assign at least one energy converter 5.
  • the pole of the low-voltage circuit breaker shown in FIG. 4 6 includes an arc extinguishing chamber 20 with Extinguishing 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 one between the switch contacts 22 and 23 burning switching arc to the quenching plates 21.
  • the switching mechanism 7 for actuating the movable switching contact 4 is, as in FIGS. 1 and 3, also in the figure 4 shown schematically. From a more detailed description of the Switching mechanism 7 can be disregarded because it is a known, for example in the aforementioned DE 40 22 078 A1 described switching mechanism can act.
  • the switching mechanism 7 is by a Trigger magnet 10 releasable, in a known manner by a electronic or electromechanical trigger 11 actuated can be.
  • FIG. 4 there are two further positions in dash-dotted lines of the movable switching contact 23 indicated. This corresponds to the one position of the fully open position, as it occurs after the release of the switching mechanism 7. Independently of these, however, the movable switch contact 23 a little removed from the fixed switch contact 22 Take a position if a short circuit current over the Switch contacts flow and due to electrodynamic forces the contact force is overcome. The resulting one Switching arc is detected by the energy converter 5, the a sufficient to actuate the trigger magnet 11 Gives off energy.
  • the energy converter 5 can, for example, in Wall parts of the arc quenching chamber 1 or outside the same be housed.
  • the energy converter 5 has a housing 27, indicated only in general, in which there is a coil 30.
  • A serves as the core of the coil 30 Ferrite rod 31, which acts as an antenna Arrangement is created.
  • From an arc to the Switch contacts 22 and 23 outgoing electromagnetic Radiation 28 generates a high frequency in the coil 30 AC current through a rectifier assembly 32 in a direct current suitable for operating the trigger magnet 10 is reshaped.
  • These are preferably a holding magnet system of the type mentioned, whose Tripping winding requires little energy. So that is the described device constantly without auxiliary energy ready for use.
  • energy converters with an annular ferrite core are suitable for the purposes of the invention in particular energy converters with an annular ferrite core.
  • FIG. 6 An example of this is shown in FIG. 6.
  • the energy converter 5 has an annular core 34 Ferrite material on the whole or in part with a Winding 35 is provided. Multiple windings can also be used be arranged on the core 34.
  • the energy converter 5 is the time of the switching contacts 22 and 23 approximately such that the ring plane parallel to the level of the switching movement lies.
  • the one with the winding is indicated schematically 35 connected rectifier arrangement 32 and the trigger magnet 10 and the switching mechanism 7.

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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

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung gegen Überlastung 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 A1 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 Verklinkungsflächen.
Ferner ist es bekannt, den bei der Öffnung der Schaltkontakte in der Lichtbogenlöschkammer eines Schaltgerätes auftretenden Gasdruck zur sofortigen Betätigung des Schaltmechanismus zu benutzen. Hierzu ist dem Schaltmechanismus ein Druckkolben zugeordnet, der über eine Rohrleitung mit der Lichtbogenlöschkammer verbunden ist (EP 0 455 564 A1).
Ferner kann daran gedacht werden, in anderem Zusammenhang für die Steuerung eines Schaltgerätes bekannt gewordene Verfahren einzusetzen, die es gestatten, eine Bewegung eines Schaltkontaktes zu erfassen. Hierzu gehört insbesondere eine Auswerteeinrichtung, welche die Kapazität zwischen den Schaltkontakten mißt und hieraus ein Signal für eine Kontaktöffnung erzeugt. Ferner kann eine Relativbewegung eines Schaltkontaktes 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 Lichtwellenleiter wirkt an seinem dem Reflektor abgewandten Ende mit einer Lichtquelle und einer Empfangsschaltung für reflektiertes Licht zusammen. Derartige Einrichtungen, wie sie in der DE 39 05 822 A1 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 A1 sowie der EP 0 455 564 A1 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 selbsttätig 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 Schutzeinrichtung 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 elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt ist und daß der Energiewandler 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 Energiewandler 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 Gleichrichter nachgeschaltet ist. Eine solche Anordnung wirkt als Antenne für die von einem Lichtbogen abgegebene hochfrequente Strahlung, die durch den Gleichrichter in einen zur Betätigung der Schutzeinrichtung geeigneten Gleichstrom umgewandelt 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 Schaltmechanismus besitzen. Insbesondere kann die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Trennschalter ausgebildeten Schaltgerätes 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 Energiewandler 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 Leistungsschalters erfüllt.
Für die Auslösemagnete von Leistungsschaltern sind unterschiedliche Bauarten bekannt, die sich durch ihren Energiebedarf 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 Energiespeichers sowie eine Auslösewicklung zur Freigabe des Energiespeichers aufweist. In der DE 34 33 126 A1 oder der EP 0 305 321 B1 sind geeignete Bauformen von Auslösemagneten beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 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 Leistungsschalter gezeigt.
Die Figur 4 zeigt eine Schaltkammer eines NiederspannungsLeistungsschalters 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 Schutzeinrichtung wird dafür gesorgt, daß die Schaltkontakte des Trennschalters 2 vollständig geöffnet und damit der aus einer Stromquelle 4 gespeiste Stromkreis über den Verbraucher 1 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 1 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 1 ein elektromagnetisch betätigtes Schutz 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 Schutzes 12 dadurch erfaßt, daß ein Energiewandler 5 in der Nähe der Schaltkontakte des Schutzes 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 Antriebsmagneten 13 liegenden Ruhekontakt 16, dessen Betätigungseinrichtung 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 elektromagnetischen Strahlung zu erfassen.
In allen beschriebenen Beispielen können die gezeigten Stromkreise ein- oder mehrphasig ausgebildet sein. Dem entsprechend 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 Lichtbogenleitschiene 25 am gegenüberliegenden Ende der Lichtbogenlöschkammer 1 führen einen zwischen den Schaltkontakten 22 und 23 brennenden Schaltlichtbogen zu den Löschblechen 21.
Der Schaltmechanismus 7 zur Betätigung des bewegbaren Schaltkontaktes 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 A1 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 11 betätigt werden kann.
In der Figur 4 sind strichpunktiert zwei weitere Stellungen des bewegbaren Schaltkontaktes 23 angedeutet. Dabei entspricht die eine Stellung der vollständig geöffneten Lage, wie sie nach der Lösung des Schaltmechanismus 7 auftritt. Unabhängig hiervon kann jedoch der bewegbare Schaltkontakt 23 eine nur wenig von dem feststehenden Schaltkontakt 22 entfernte Stellung einnehmen, wenn ein Kurzschlußstrom über die Schaltkontakte 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 derselben 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 Auslösemagneten 10 geeigneten Gleichstrom 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 bereitgestellte Steuerenergie dem Auslösemageten 10 durch eine geeignete Verbindungsleitung 33 zuzuführen, wie sie in der Figur 4 strichpunktiert angedeutet ist. Eine solche Verbindungsleitung kann z.B. an der Außenseite der Lichtbogenlöschkammer 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 Ferritkern. 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 Schaltkontakte 22 und 23 etwa derart, daß die Ringebene parallel zur Ebene der Schaltbewegung liegt. Schematisch angedeutet ist die mit der Wicklung 35 verbundene Gleichrichteranordnung 32 sowie der Auslösemagnet 10 und der Schaltmechanismus 7.

Claims (9)

  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,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    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 Schutzeinrichtung umwandelt.
  2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler (5) eine mit einem Ferritkern (31, 33) versehene Spule (30, 34) aufweist, der eine Gleichrichterschaltung (32) nachgeschaltet ist.
  3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern (33) ringförmig ausgebildet ist.
  4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Trennschalter (2) ausgebildeten Schaltgerätes einem in Reihe mit dem Trennschalter (2) geschalteten Schutzorgan (6) zugeordnet ist und durch den von dem Energiewandler (5) gelieferten Strom steuerbar ist.
  5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung bei Verwendung eines als Schutz (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,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei einem unverklinkten Schütz (12) durch den Energiewandler (5) ein im Steuerstromkreis (14, 15, 16, 17) des elektromagnetischen Antriebes (13) angeordneter Ruhekontakt (16) betätigbar ist.
  7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei einem verklinkten Schütz mit Freigabemagnet der Energiewandler mit dem Freigabemagnet elektrisch verbunden ist.
  8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines als Leistungsschalter (6) ausgebildeten Schaltgerätes die Schutzeinrichtung einen Auslösemagnet (10) für den Schaltmechanismus (7) aufweist und der Energiewandler (5) mit dem Auslösemagnet (10) elektrisch verbunden ist.
  9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösemagnet (10) einen Dauermagnet zur Aufrechterhaltung der gespannten Stellung eines Energiespeichers sowie eine Auslösewicklung zur Freigabe des Energiespeichers aufweist.
EP96916009A 1995-06-19 1996-06-05 Schutzeinrichtung gegen überlastung der schaltkontakte eines schaltgerätes Expired - Lifetime EP0834184B1 (de)

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