EP1587123A1 - Installationsschaltgerät - Google Patents

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Publication number
EP1587123A1
EP1587123A1 EP05007014A EP05007014A EP1587123A1 EP 1587123 A1 EP1587123 A1 EP 1587123A1 EP 05007014 A EP05007014 A EP 05007014A EP 05007014 A EP05007014 A EP 05007014A EP 1587123 A1 EP1587123 A1 EP 1587123A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bimetallic
additional lever
switching device
actuator
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05007014A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Dipl.-Ing. Muders
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Publication of EP1587123A1 publication Critical patent/EP1587123A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01H71/1081—Modifications for selective or back-up protection; Correlation between feeder and branch circuit breaker
    • 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
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element

Definitions

  • the invention relates to a service switching device according to the preamble of the claim 1 and a thermal actuator for a service switching device according to the The preamble of claim 11, as well as an installation switching device according to the preamble of claim 22.
  • Such a service switching device is, for example, a selective protection switch, with a main current path, which is a series connection of a first contact point (Separation point), a magnetic release, a second contact point (main contact) and a first thermal trigger (main bimetallic trigger).
  • a generic service switching device has a parallel to the separation point arranged parallel current path (selective circuit), which is a current-limiting Resistor (selective resistor) and a second, acting on the switch lock, thermal release (selective bimetallic release) includes, wherein the first and / or the second thermal release via a switching lock the second contact point can open.
  • Selective shutdown means "that small” short circuit currents that are downstream of the downstream ones Circuit breakers occur and usually do not exceed 6kA, switched off by these and not by the generic selective circuit breaker should be. Only if after a certain time the "small" short-circuit current is not is switched off, the generic selective circuit breaker should turn off. "Size" Short-circuit currents that occur before the downstream circuit breakers and about 6kA and more, however, should from the generic Selective be switched off immediately.
  • the main thermostatic bimetallic actuator operates at high bimetallic currents a faster trip than low bimetallic currents.
  • the main bimetallic trigger can advantageously a main bimetallic element and an additional lever, wherein due to the magnetic Effect of the main bimetallic current so a force on the additional lever acts that when a threshold value of the main-bimetallic current is exceeded the additional lever opens the second contact point via the switch lock.
  • the inventive Contact lever has a much faster tripping characteristic than that Bimetallic element. It is actuated almost instantaneously by the magnetic force. He only triggers when the current flowing through the main bimetallic strip exceeded the threshold, which characterizes it as a "large” short-circuit current Has. As long as only a "small” short-circuit current flows, the main thermostatic bimetallic release follows the characteristic of the bimetallic element. But if a "big one" Short-circuit current flows, this is switched off almost instantaneously.
  • Another advantage is the fact that the entire switching device according to the invention smaller and thus more cost-effective, since the almost delay-free Shutdown of "large" short-circuit currents significantly smaller thermal losses in the selective circuit result.
  • the invention opens when exceeded a threshold value of the main bimetallic current the free end the additional lever against the force of a restraint spring on the switch lock the second contact point.
  • a threshold value of the main bimetallic current the free end the additional lever against the force of a restraint spring on the switch lock the second contact point.
  • the release threshold of the additional lever is about the spring characteristic of the restraint spring.
  • the point of articulation of the fetlock spring is located on the Inside of the installation switching device housing.
  • An inventive bimetallic actuator for a service switching device comprises a thermobimetal element, which is fixed on one side and flows through a bimetallic current, whose free end according to the bimetallic characteristic with a cooperate by the thermostatic actuator actuated functional part can, and has at high bimetallic currents a shorter delay time than at low bimetallic currents.
  • the bimetallic actuator comprises an additional lever, wherein due to the magnetic effect of the bimetal a force acts on the additional lever so that when a threshold value is exceeded the bimetallic the functional part of a free end of the additional lever is pressed.
  • the free end of the additional lever can counteract the force of a fetlock with interact with the functional part.
  • the release lever of the switch lock in question come.
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement for a selective circuit breaker according to the invention 10.
  • a main current path 18 is a first contact point 11 and a second contact point 19; both are connected in series.
  • a switching lock 21 acts, as well as a magnetic impact anchor 40th
  • an additional lever 50 is arranged over a line of action 52 also acts on the release lever 25 of the switching mechanism 21.
  • the magnetic impact armature 40 is above the line of action 41 with the first contact point 11 connected. He puts her in the open position when he comes from a short circuit current is flowed through.
  • a parallel-current path 15 is connected, in which a resistance body 16 is arranged. Electrically in series with the resistor body Switched 16 is located in the parallel current path 15, a second thermal Trigger 20, which is also referred to here as a selective bimetallic and which also acts on the switching mechanism 21.
  • the switching mechanism 21 is connected via the line of action 23 with the second contact point 19.
  • the lines of action of the thermostatic bimetals 20, 36 on the switch lock are indicated by the reference numbers 24 and 24a.
  • the thermal bimetal heats up 20 and finally switches in this way at the end of its delay time the contact point 19 from, whereby then the current flow in the of the Selective protected line is completely interrupted.
  • the short-circuit current rises above a defined threshold, for example over 6 kA, which means a "large" short-circuit current, as he usually only before a downstream circuit breaker can occur, so is due to the the current flow in the first thermal release 36 resulting magnetic field the additional lever 50 against his fetlock spring to the bimetallic element of the first Thermobimetallic release attracted.
  • the additional lever 50 then triggers over Release lever 25, the switching mechanism 21, whereby the second contact point 19 is opened and the short-circuit current is turned off.
  • Shutdown by the additional lever happens immediately and without delay, because the additional lever has a small inertia having.
  • the shutdown by the additional lever happens much faster than through the bimetallic element of the first thermal release 36.
  • the threshold of the additional lever 50th can by the distance of the additional lever 50 of the bimetallic element the first thermal release 36 and by the spring characteristic of the fetlock spring be set.
  • Fig. 2a to 2c show in schematic form a concrete embodiment of an inventive Thermobimetallic actuator 100, as in a service switching device can be used according to Fig. 1, at different short-circuit currents.
  • Fig. 2a here flows rated current, and still no short-circuit current.
  • the bimetallic element 102 (designated by the reference numeral 36 in FIG. 1) is formed in the form of a metal strip and at one fixing point 122 on one side fixed. Via a stranded conductor 104, the current flow is the bimetallic element 102 and again discharged via a stranded conductor 106.
  • a current flows greater than the rated current through the bimetallic element 102, so it bends with its free end, as shown in Figs. 2b and 2c, to the right in the direction of the release lever 112 of a switching mechanism of the service switching device out.
  • To Expiration of the trigger characteristic corresponding delay time has the free end of the bimetallic element 102 bent so far that it with the release lever 112 interact and thus cause the triggering of the rear derailleur can.
  • an additional lever 108 arranged. This is also designed as a metal strip. He instructs his the fixing point 122 side facing a mounting arm 116. Of the Additional lever 108 is on the bimetallic element 102 in a pivot point 114th pivoted. He is on the heating of the bimetallic element 102 extending side 103 of the bimetallic element 102nd
  • the additional lever 108 has an approximately rectangular formed at its free end Release extension 110 in the form of a hook.
  • a restraint spring 118 whose articulation point 120 located on the inside of the housing of the service switching device and in the Fig. 2a to 2c is indicated schematically only by a hatched zone, forces the Additional lever 108 at rated current against a stop 124, which also on the housing inner wall is located and in Figs. 2a to 2c only schematically by a hatched area 124 is indicated.
  • Fig. 2b shows the bimetallic actuator 100 in the state when a "large" short-circuit current of more than 6 kA flows through the bimetallic element 102.
  • the bimetallic element 102 bends due to the resulting current heat such that its free end is bent towards the release lever 112.
  • the in Fig. 2b is due to the magnetic effect of the short-circuit current in the bimetallic element 102 of the additional lever 108 without delay the restoring force of the binding spring 118 from the bimetallic element 102 and pulled toward the release lever 112 out. He turns around its pivot point 114 in a clockwise direction. In this position, the release process protrudes 110 at the free end of the auxiliary lever 108, the free end of the bimetallic element 102.
  • the release lever 112 is triggered by the additional lever 108, even before the tripping characteristic of the bimetallic corresponding Delay time of the bimetallic element 102 has expired.
  • the short-circuit current shutdown So it happens with a shorter delay time than the characteristic of the bimetallic element 102 would correspond.
  • the additional lever by the restoring spring in its initial position according to Fig. 2a brought.
  • Fig. 2c shows the bimetallic actuator 100 in the state when a "small" short-circuit current of 4 kA, for example, flows through the bimetallic element 102.
  • the bimetallic element 102 bends due to the resulting current heat such that its free end is bent towards the release lever 112 and triggers it.
  • the magnetic attraction on the additional lever 108 is not in this case big enough to move the auxiliary lever counter to the force of the restraint spring 118 into the release position to move.
  • the short-circuit current cut-off happens with the characteristic the thermal bimetallic element 102 corresponding delay time.
  • the bimetallic actuator 100 thus has a nimble at "large” short-circuit currents Characteristic on than with "small” short-circuit currents.
  • the element 102 could also from a Shape memory alloy exist.
  • the bimetallic actuator 100 is then a shape memory actuator 100.
  • invention is essential, however, not even, because a Shape memory actuator shows the typical bimetallic behavior that he is with Temperature increase bends and thereby has a characteristic delay time.
  • the invention is therefore intended to include all embodiments in which Shape memory alloys are used as a trigger element.

Landscapes

  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Abstract

Es wird ein Installationsschaltgerät (10), insbesondere ein Selektivschutzschalter beschrieben, mit einem Hauptstrompfad (18), der eine Reihenschaltung von einer ersten Kontaktstelle (11) (Trennstelle), einem magnetischen Auslöser (40), einer zweiten Kontaktstelle (19) (Hauptkontakt) und einem ersten thermischen Auslöser (36) (Haupt-Thermobimetall-Auslöser) umfasst, und mit einem parallel wenigstens zur Trennstelle (11) angeordneten Parallelstrompfad (15) (Selektivstromkreis), der einen strombegrenzenden Widerstand (16) (Selektivwiderstand) und einen zweiten, auf das Schaltschloss einwirkenden, thermischen Auslöser (20) (Selektiv-Bimetall-Auslöser) umfasst, wobei der erste und/oder der zweite thermische Auslöser (36, 20) über ein Schaltschloss (21) die zweite Kontaktstelle (19) öffnen können. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Thermobimetall-Auslöser (36, 100) bei hohen Bimetall-Strömen eine kürzere Verzögerungszeit aufweist als bei niedrigen Bimetall-Strömen, und insbesondere der Haupt-Thermobimetall-Auslöser (36, 100) ein Haupt-Thermobimetall-Element (102) und einen Zusatzhebel (50, 108) umfasst, wobei aufgrund der magnetischen Wirkung des Haupt-Thermobimetallstromes eine Kraft so auf den Zusatzhebel (50) wirkt, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Haupt-Thermobimetallstromes der Zusatzhebel (50, 108) über das Schaltschloss (21) die zweite Kontaktstelle (19) öffnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Thermischen-Aktor für ein Installationsschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11, sowie ein Installationsschaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
Ein solches Installationsschaltgerät ist beispielsweise ein Selektivschutzschalter, mit einem Hauptstrompfad, der eine Reihenschaltung von einer ersten Kontaktstelle (Trennstelle), einem magnetischen Auslöser, einer zweiten Kontaktstelle (Hauptkontakt) und einem ersten thermischen Auslöser (Haupt-Thermobimetall-Auslöser) umfasst. Weiterhin weist ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät einen parallel zur Trennstelle angeordneten Parallelstrompfad (Selektivstromkreis) auf, der einen strombegrenzenden Widerstand (Selektivwiderstand) und einen zweiten, auf das Schaltschloss einwirkenden, thermischen Auslöser (Selektiv-Bimetall-Auslöser) umfasst, wobei der erste und/oder der zweite thermische Auslöser über ein Schaltschloss die zweite Kontaktstelle öffnen können.
Solchen gattungsgemäßen Selektivschutzschalter werden in einer Hausinstallation zum selektiven Schutz nachgeschalteter Stromkreise eingesetzt. Der thermische Überlastschutz erfolgt durch einen thermischen Auslöser mit relativ träger Auslösecharakteristik.
In der DE 102 61 994 A1 ist ein gattungsgemäßer Selektivschutzschalter beschrieben. Bei Auftreten eines Kurzschlusses im nachgeschalteten Stromkreis schlägt dort ein magnetischer Auslöser eine erste Kontaktstelle im Hauptstrompfad auf. Der Strom kommutiert dann in einen parallel zur ersten Kontaktstelle liegenden Selektivstromkreis mit einem zweiten thermischen Auslöser. Nach Eintritt der Auslösebedingung für den zweiten thermischen Auslöser öffnet dieser über ein Schaltschloss den Hauptkontakt.
Selektives abschalten bedeutet, "dass kleine" Kurzschlussströme, die hinter den nachgeschalteten Leitungsschutzschaltern auftreten und in der Regel 6kA nicht übersteigen, von diesen und nicht von dem gattungsgemäßen Selektivschutzschalter abgeschaltet werden sollen. Erst, wenn nach einer gewissen Zeit der "kleine" Kurzschlussstrom nicht abgeschaltet ist, soll der gattungsgemäße Selektivschutzschalter abschalten. "Große" Kurzschlussströme, die vor den nachgeschalteten Leitungsschutzschaltern auftreten und etwa 6kA und mehr betragen, sollen hingegen von dem gattungsgemäßen Selektivschutzschalter sofort abgeschaltet werden.
Bei dem in der DE 102 61 994 A1 gezeigten Selektivschutzschalter fließt ein "großer" Kurzschlussstrom zunächst eine Zeit lang über den Selektivstromkreis, bis die Auslösebedingung des zweiten thermischen Auslösers erfüllt ist und dieser, wie oben beschrieben, den Hauptkontakt öffnet. Der zweite thermische Auslöser darf dabei keine allzu flinke Charakteristik aufweisen, da ein "kleiner" Kurzschlussstrom ja erst nach einer gewissen Zeit von diesem abgeschaltet werden soll. Somit fließt auch ein "großer" Kurzschlussstrom immer eine gewisse Zeit lang über den Selektivstromkreis, was zu einer Belastung des Selektivkreises sowie der Hauptkontaktstelle führt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln die Belastung im Selektivstromkreis beim Ausschalten "großer" Kurzschlussströme zu senken.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch einen Thermischen-Aktor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11.
Erfindungsgemäß also bewirkt der Haupt-Thermobimetall-Auslöser bei hohen Bimetall-Strömen eine schnellere Auslösung als bei niedrigen Bimetall-Strömen.
Der Haupt-Thermobimetall-Auslöser kann dabei vorteilhafterweise ein Haupt-Thermobimetall-Element und einen Zusatzhebel umfassen, wobei aufgrund der magnetischen Wirkung des Haupt-Thermobimetallstromes eine Kraft so auf den Zusatzhebel wirkt, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Haupt -Thermobimetallstromes der Zusatzhebel über das Schaltschloss die zweite Kontaktstelle öffnet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt darin, dass der erfindungsgemäße Kontakthebel eine sehr viel schnellere Auslösecharakteristik aufweist als das Thermobimetall-Element. Er wird durch die Magnetkraft nahezu verzögerungsfrei betätigt. Dabei löst er erst aus, wenn der durch das Haupt-Thermobimetall fließende Strom den Schwellenwert, der ihn als "großen" Kurzschlussstrom charakterisiert, überschritten hat. Solange nur ein "kleiner" Kurzschlussstrom fließt, folgt der Haupt-Thermobimetall-Auslöser der Charakteristik des Thermobimetall-Elementes. Wenn aber ein "großer" Kurzschlussstrom fließt, wird dieser nahezu verzögerungsfrei ausgeschaltet.
Als weiterer Vorteil ergib sich daraus, dass das ganze erfindungsgemäße Schaltgerät kleiner und damit kostengünstiger hergestellt werden kann, da die nahezu verzögerungsfreie Abschaltung "großer" Kurzschlussströme wesentlich kleinere thermische Verluste im Selektivstromkreis zur Folge hat.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung öffnet bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Haupt-Thermobimetallstromes das freie Ende des Zusatzhebels entgegen der Kraft einer Fesselfeder über das Schaltschloss die zweite Kontaktstelle. Über die Federcharakteristik der Fesselfeder kann die Auslöseschwelle des Zusatzhebels beeinflusst werden.
In besonders vorteilhafter Weise befindet sich der Anlenkpunkt der Fesselfeder an der Innenseite des Installationsschaltgerätegehäuses.
Ein erfindungsgemäßer Thermobimetall-Aktor für ein Installationsschaltgerät umfasst ein einseitig fixiertes, von einem Bimetall-Strom durchflossenes Thermobimetall-Element, dessen freies Ende entsprechend der Thermobimetall-Charakteristik mit einem von dem Thermobimetall-Aktor zu betätigenden Funktionsteil zusammenwirken kann, und weist bei hohen Bimetall-Strömen eine kürzere Verzögerungszeit auf als bei niedrigen Bimetall-Strömen. In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst der Thermobimetall-Aktor einen Zusatzhebel, wobei aufgrund der magnetischen Wirkung des Bimetallstromes eine Kraft so auf den Zusatzhebel wirkt, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Bimetallstromes das Funktionsteil von einem freien Ende des Zusatzhebels betätigt wird.
Das freie Ende des Zusatzhebels kann dabei entgegen der Kraft einer Fesselfeder mit dem Funktionsteil zusammenwirken.
Als Funktionsteil kann beispielsweise der Auslösehebel des Schaltschlosses in Frage kommen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1
ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes,
Fig. 2a
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermobimetall-Aktors für ein Installationsschaltgerät, im Ruhezustand,
Fig. 2b
den Thermobimetall-Aktor nach Fig. 2a bei "großem" Kurzschlussstrom
Fig. 2c
den Thermobimetall-Aktor nach Fig. 2a bei "kleinem" Kurzschlussstrom
Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung für einen erfindungsgemäßen Selektivschutzschalter 10. In einem Hauptstrompfad 18 befindet sich eine erste Kontaktstelle 11 sowie eine zweite Kontaktstelle 19; beide sind in Reihe geschaltet.
Ebenfalls im Hauptstrompfad 18 und in Reihe zu den beiden Kontaktstellen 11, 19 geschaltet, befindet sich ein erster thermischer Auslöser 36, der auf den Auslösehebel 25 eines Schaltschlosses 21 wirkt, sowie ein magnetischer Schlaganker 40.
Bei dem ersten thermischen Auslöser 36 ist ein Zusatzhebel 50 angeordnet, der über eine Wirklinie 52 ebenfalls auf den Auslösehebel 25 des Schaltschlosses 21 wirkt.
Der magnetische Schlaganker 40 ist über die Wirklinie 41 mit der ersten Kontaktstelle 11 verbunden. Er bringt sie in Offenstellung, wenn er von einem Kurzschlussstrom durchflossen wird.
Parallel zu der ersten Kontaktstelle 11 ist ein Parallelstrompfad 15 geschaltet, in dem ein Widerstandskörper 16 angeordnet ist. Elektrisch in Reihe zu dem Widerstandskörper 16 geschaltet befindet sich in dem Parallelstrompfad 15 ein zweiter thermischer Auslöser 20, der hier auch als Selektivthermobimetall bezeichnet ist und welcher ebenfalls auf das Schaltschloss 21 wirkt.
Das Schaltschloss 21 ist über die Wirklinie 23 mit der zweiten Kontaktstelle 19 verbunden. Die Wirklinien der Thermobimetalle 20, 36 auf das Schaltschloss sind mit den Bezugsziffern 24 und 24a bezeichnet.
Wenn der Schalter 10 gemäß Fig. 1 einen Kurzschluss in einem nachgeschalteten Stromkreis abschalten soll, dann wird von dem magnetischen Schlaganker 40 über die Wirklinie 41 zunächst die Kontaktstelle 11 geöffnet. Dabei wird dann der Strom in den Parallelstrompfad kommutiert und durch den Widerstandskörper 16 begrenzt, wobei die zweite Kontaktstelle 19 noch geschlossen ist. Der durch den Widerstand 16 begrenzte Strom durchfließt die Spule des magnetischen Schlaganker 40 und dieser hält damit die Kontaktstelle 11 offen.
Solange der Kurzschlussstrom nicht abgeschaltet wird, erwärmt sich das Thermobimetall 20 und schaltet nach Ablauf seiner Verzögerungszeit auf diese Weise schließlich die Kontaktstelle 19 ab, wodurch dann der Stromfluss in der von dem Selektivschutzschalter geschützten Leitung vollständig unterbrochen ist.
Wenn nun in einem nachgeordneten Leitungsschutzschalter der Kurzschluss abgeschaltet wird, bevor die Verzögerungszeit des Selektivthermobimetalls 19 abgelaufen ist, dann sinkt der Stromfluss durch den magnetischen Schlaganker 40 wieder unter die Auslöseschwelle und die Kontaktstelle 11 schließt.
Steigt der Kurzschlussstrom über einen festgelegten Schwellenwert an, beispielsweise über 6 kA, was einen "großen" Kurzschlussstrom bedeutet, wie er in der Regel nur vor einem nachgeschalteten Leitungsschutzschalter auftreten kann, so wird durch das aufgrund des Stromflusses im ersten thermischen Auslöser 36 entstehende Magnetfeld der Zusatzhebel 50 gegen seine Fesselfeder zu dem Thermobimetall-Element des ersten Thermobimetall-Auslösers hin angezogen. Der Zusatzhebel 50 löst dann über den Auslösehebel 25 das Schaltwerk 21 aus, wodurch die zweite Kontaktstelle 19 geöffnet und der Kurzschlussstrom abgeschaltet wird. Die Abschaltung durch den Zusatzhebel geschieht sofort und verzögerungsfrei, da der Zusatzhebel eine kleine Massenträgheit aufweist. Die Abschaltung durch den Zusatzhebel geschieht deutlich schneller als durch das Thermobimetall-Element des ersten thermischen Auslösers 36. Dadurch fließt der "große" Kurzschlussstrom von über 6 kA für eine sehr kurze Zeit nur durch den Selektivkreis, entsprechend gering ist auch die thermische Belastung des Selektivkreises und die Belastung der zweiten Kontaktstelle 19. Die Ansprechschwelle des Zusatzhebels 50 kann dabei durch den Abstand des Zusatzhebels 50 von dem Thermobimetall-Element des ersten thermischen Auslösers 36 und durch die Federcharakteristik der Fesselfeder eingestellt werden.
Fig. 2a bis 2c zeigen in schematisierter Form eine konkrete Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Thermobimetall-Aktors 100, wie er in einem Installationsschaltgerät nach Fig. 1 eingesetzt werden kann, bei unterschiedlichen Kurzschlussströmen.
Es sei zunächst Fig. 2a betrachtet, hier fließt Nennstrom, und noch kein Kurzschlussstrom. Das Thermobimetall-Element 102 (in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet) ist in Form eines Blechstreifens ausgebildet und an einer Fixierungsstelle 122 einseitig fixiert. Über einen Litzenleiter einen 104 wird der Stromfluss dem Thermobimetall-Element 102 zu- und über einen Litzenleiter 106 wieder abgeführt. Fließt ein Strom größer als der Nennstrom durch das Thermobimetall-Element 102, so verbiegt es sich mit seinem freien Ende, wie in der Fig. 2b und 2c gezeigt, nach rechts in Richtung auf den Auslösehebel 112 eines Schaltschlosses des Installationsschaltgerätes hin. Nach Ablauf der der Auslösecharakteristik entsprechenden Verzögerungszeit hat sich das freie Ende des Thermobimetall-Elementes 102 so weit verbogen, dass es mit dem Auslösehebel 112 zusammenwirken und somit die Auslösung des Schaltwerkes bewirken kann.
Nahe der Fixierungsstelle 122 ist neben dem Thermobimetall-Element 102 ein Zusatzhebel 108 angeordnet. Auch dieser ist als ein Blechstreifen ausgebildet. Er weist an seiner der Fixierungsstelle 122 zugewandten Seite einen Befestigungsarm 116 auf. Der Zusatzhebel 108 ist an dem Thermobimetall-Element 102 in einer Anlenkstelle 114 schwenkbar gelagert. Er befindet sich auf der bei Erwärmung des Thermobimetall-Elementes 102 sich dehnenden Seite 103 des Thermobimetall-Elementes 102.
Der Zusatzhebel 108 weist an seinem freien Ende einen etwa rechtwinklig angeformten Auslösefortsatz 110 in Hakenform auf. Eine Fesselfeder 118, deren Anlenkpunkt 120 sich an der Innenseite des Gehäuses des Installationsschaltgerätes befindet und in den Fig. 2a bis 2c nur durch eine schraffierte Zone schematisch angegeben ist, zwingt den Zusatzhebel 108 bei Nennstrom gegen einen Anschlag 124, der ebenfalls an der Gehäuseinnenwand sich befindet und in den Fig. 2a bis 2c nur schematisch durch eine schraffierte Fläche 124 angedeutet ist.
Fig. 2b zeigt den Thermobimetall-Aktor 100 in dem Zustand, wenn ein "großer" Kurzschlussstrom von etwa mehr als 6 kA durch das Thermobimetall-Element 102 fließt. Das Thermobimetall-Element 102 verbiegt sich aufgrund der entstehenden Stromwärme so, dass sein freies Ende zu dem Auslösehebel 112 hin gebogen wird. In der in Fig. 2b gezeigten Phase wird aufgrund der magnetischen Wirkung des Kurzschlussstromes in dem Thermobimetall-Element 102 der Zusatzhebel 108 verzögerungsfrei entgegen der rückstellenden Kraft der Fesselfeder 118 von dem Thermobimetall-Element 102 an- und in Richtung gegen den Auslösehebel 112 hin gezogen. Er verschwenkt dabei um seine Anlenkstelle 114 im Uhrzeigersinn. In dieser Lage überragt der Auslösefortsatz 110 an dem freien Ende des Zusatzhebels 108 das freie Ende des Thermobimetall-Elementes 102. Dadurch wird der Auslösehebel 112 von dem Zusatzhebel 108 ausgelöst, noch bevor die der Auslösecharakteristik des Thermobimetalls entsprechende Verzögerungszeit des Thermobimetall-Elementes 102 abgelaufen ist. Die Kurzschlussstrom-Abschaltung geschieht also mit einer kürzeren Verzögerungszeit, als sie der Charakteristik des Thermobimetall-Elementes 102 entsprechen würde. Wenn der Kurzschlussstrom abgeschaltet wurde, wird der Zusatzhebel durch die Fesselfeder wieder in seine Ausgangslage nach Fig. 2a gebracht.
Fig. 2c zeigt den Thermobimetall-Aktor 100 in dem Zustand, wenn ein "kleiner" Kurzschlussstrom von beispielsweise 4 kA durch das Thermobimetall-Element 102 fließt. Das Thermobimetall-Element 102 verbiegt sich aufgrund der entstehenden Stromwärme so, dass sein freies Ende zu dem Auslösehebel 112 hin gebogen wird und ihn auslöst. Die magnetische Anziehungskraft auf den Zusatzhebel 108 ist in diesem Fall nicht groß genug, um den Zusatzhebel entgegen der Kraft der Fesselfeder 118 in die Auslöseposition zu bewegen. Die Kurzschlussstromabschaltung geschieht mit der der Charakteristik des Thermobimetall-Elementes 102 entsprechenden Verzögerungszeit.
Der Thermobimetall-Aktor 100 weist also bei "großen" Kurzschlussströmen eine flinkere Charakteristik auf als bei "kleinen" Kurzschlussströmen.
Anstelle eines Thermobimetall-Elementes 102 könnte das Element 102 auch aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Der Thermobimetall-Aktor 100 ist dann ein Formgedächtnis-Aktor 100. Erfindungwesentlich ist dies allerdings nicht, denn auch ein Formgedächtnis-Aktor zeigt das typische Bimetall-Verhalten, dass er sich nämlich bei Temperaturerhöhung verbiegt und dabei eine charakteristische Verzögerungszeit aufweist. Die Erfindung soll daher auch alle Ausführungsformen umfassen, bei denen Formgedächtnis-Legierungen als Auslöselement eingesetzt werden.

Claims (22)

  1. Installationsschaltgerät (10), insbesondere Selektivschutzschalter, mit einem Hauptstrompfad (18), der eine Reihenschaltung von einer ersten Kontaktstelle (11) (Trennstelle), einem magnetischen Schlaganker (40), einer zweiten Kontaktstelle (19) (Hauptkontakt) und einem ersten thermischen Auslöser (36, 100) (Haupt-Thermobimetall-Auslöser) umfasst, und mit einem parallel wenigstens zur Trennstelle (11) angeordneten Parallelstrompfad (15) (Selektivstromkreis), der einen strombegrenzenden Widerstand (16) (Selektivwiderstand) und einen zweiten, auf das Schaltschloss einwirkenden, thermischen Auslöser (20) (Selektiv-Bimetall-Auslöser) umfasst, wobei der erste und/oder der zweite thermische Auslöser (36, 20) über ein Schaltschloss (21) die zweite Kontaktstelle (19) bleibend öffnen können, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Thermobimetall-Auslöser (36, 100) bei hohen Bimetall-Strömen eine wesentlich schnellere Auslösung bewirkt als bei niedrigen Bimetall-Strömen.
  2. Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Thermobimetall-Auslöser (36, 100) ein Haupt-Thermobimetall-Element (102) und einen Zusatzhebel (50, 108) umfasst, wobei aufgrund der magnetischen Wirkung des Haupt-Thermobimetallstromes bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Haupt-Thermobimetallstromes eine magnetische Kraft so auf den Zusatzhebel (50) wirkt, dass der Zusatzhebel (50, 108) über das Schaltschloss (21) die zweite Kontaktstelle (19) öffnet.
  3. Installationsschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Haupt-Thermobimetallstromes das freie Ende des Zusatzhebels (50, 108) entgegen der Kraft einer Fesselfeder (118) über das Schaltschloss (21) die zweite Kontaktstelle (19) öffnet.
  4. Installationsschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlenkpunkt (120) der Fesselfeder (118) an der Innenseite des Installationsschaltgerätegehäuses ist.
  5. Installationsschaltgerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (50, 108) an dem Haupt-Thermobimetall-Element (102) schwenkbar gelagert ist.
  6. Installationsschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (50, 108) nahe der Fixierungsstelle (122) des Haupt-Thermobimetall-Elementes (102) an diesem schwenkbar gelagert ist.
  7. Installationsschaltgerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haupt-Thermobimetall-Element (102) als Blechstreifen ausgebildet ist.
  8. Installationsschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (108) neben der bei Erwärmung gedehnten Seite (103) des Haupt-Thermobimetall-Elementes (102) angeordnet ist.
  9. Installationsschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (108, 50) einen an seinem freien Ende angeformten Auslösefortsatz aufweist (110).
  10. Installationsschaltgerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (50, 108) mit dem Schaltschloss (21) über einen Auslösehebel (25, 112) zusammenwirkt.
  11. Installationsschaltgerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite thermische Auslöser (36, 100, 20) ein Auslöseelement aus einer Formgedächtnislegierung umfasst.
  12. Thermischer-Aktor (Thermobimetall-Aktor) (100) für ein Installationsschaltgerät, mit einem einseitig fixierten, von einem Bimetall-Strom durchflossenen Thermobimetall-Element (102), dessen freies Ende mit einem von dem Thermobimetall-Aktor zu betätigenden Funktionsteil (112) zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermobimetall-Aktor bei hohen Bimetall-Strömen eine wesentlich schnellere Auslösung bewirkt als bei niedrigen Bimetall-Strömen.
  13. Thermobimetall-Aktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermobimetall-Aktor (100) einen Zusatzhebel (108) umfasst, wobei aufgrund der magnetischen Wirkung des Bimetallstromes eine Kraft so auf den Zusatzhebel (108) wirkt, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Bimetallstromes das Funktionsteil (112) von einem freien Ende des Zusatzhebels betätigt wird.
  14. Thermobimetall-Aktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Bimetallstromes das freie Ende des Zusatzhebels (108) entgegen der Kraft einer Fesselfeder (118) mit dem Funktionsteil (112) zusammenwirkt.
  15. Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Bimetallstromes von einem freien Ende des Zusatzhebels (108) ein Auslösehebel (110, 25) eines Schaltschlosses (21) betätigt wird.
  16. Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (108) an dem Thermobimetall-Element (102) schwenkbar gelagert ist.
  17. Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (108) nahe der Fixierungsstelle (122) des Thermobimetall-Elementes (102) an diesem schwenkbar gelagert ist.
  18. Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermobimetall-Element (102) als Blechstreifen ausgebildet ist.
  19. Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (108) neben der bei Erwärmung gedehnten Seite (103) des Thermobimetall-Elementes (102) angeordnet ist.
  20. Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzhebel (102) einen an seinem freien Ende angeformten Auslösefortsatz (110) aufweist.
  21. Thermischer Aktor (36, 100, 20) nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der technische Aktor (36, 100, 20) ein Auslöseelement aus einer Formgedächtnislegierung umfasst.
  22. Installationsschaltgerät, welches wenigstens einen thermischen Auslöser (Thermobimetall-Auslöser) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermobimetall-Auslöser ein Thermobimetall-Aktor nach einem der Ansprüche 12 bis 21 ist.
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