-
Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einem Gehäuse, mit einer oder mehreren Kontaktstellen, die wenigstens einen feststehenden und wenigstens einen beweglichen Kontaktapparat umfasst, und mit einem Magnetsystem, das im Falle eines Kurzschlussstromes die Kontaktstelle öffnet, unter Entstehung eines Lichtbogens zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontaktapparat, wobei die Kontaktstelle im Inneren einer druckfesten Kammer angeordnet ist, so dass aufgrund eines durch den Lichtbogen hervorgerufenen Druckanstieges im Inneren der druckfesten Kammer ein Verlöschen des Lichtbogens bewirkt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Verlöschen des Lichtbogens wird dabei durch Erhöhung der Lichtbogenspannung und Erhöhung des Lichtbogenwiderstandes bewirkt.
-
Ein solches Installationsschaltgerät ist beispielsweise ein Leitungsschutzschalter. Leitungsschutzschalter besitzen mindestens eine Kontaktstelle und eine Lichtbogenlöschkammer. Der beim Trennen eines Kurzschlussstromes entstehende Lichtbogen wird in eine Löschkammer abgelenkt. Durch die Aufteilung des Lichtbogens in der Löschkammer in viele einzelne Teillichtbögen übersteigt die Lichtbogenspannung die treibende Netzspannung und der Lichtbogen verlöscht und damit auch der Kurzschlussstrom.
-
Dabei treten allerdings sehr viel ionisierte Gase bei der Kurzschlussstrombewältigung aus, welche elektrisch leitfähig sind und wiederum bei zu geringem Abstand zu anderen elektrischen Betriebsmitteln Kurzschlüsse erzeugen können. Zudem ist die Abschaltgeschwindigkeit begrenzt, wodurch höhere Durchlassströme und Durchlassenergien entstehen was die elektrische Anlage höher belastet und die Lebensdauer dieser reduziert.
-
In der
DE 10 2010 053 229 A1 wurde ein Leitungsschutzschalter vorgestellt, der einen Kurzschlussstrombegrenzer mit gekapselter Lichtbogenkammer (KMGL) umfasst. Der Leitungsschutzschalter gemäß der
DE 10 2020 053 229 A1 hat eine einfache Kontaktstelle mit einem einzigen feststehenden und einem einzigen beweglichen Kontaktstück, Die Kontaktstelle befindet sich in einer geschlossenen Druckkammer. Durch einen anstehenden Kurzschlussstrom entsteht ein Lichtbogen, und daraus folgend ein Druck in der Druckkammer. Durch diesen schnell ansteigenden Druck wird der Lichtbogen eingeschnürt und letztendlich gelöscht. Das Prinzip beruht darauf, dass durch den immer größer werdenden Druck der Widerstand und die Lichtbogenspannung des Lichtbogens so hoch ansteigt, bis der Kurzschlussstrom 0 A beträgt und damit der Lichtbogen erlischt.
-
Bei dem Leitungsschutzschalter gemäß der
DE 10 2010 053 229 A1 wird das bewegliche Kontaktstück im Inneren der Druckkammer mit einem beweglichen Leiter kontaktiert, und aufgrund der damit erforderlichen leitfähigen Durchführung in die Druckkammer ist der konstruktive Aufbau kompliziert.
-
Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Installationsschaltgerät wie in der
DE 10 2020 053 229 A1 gezeigt zu verbessern, so dass der konstruktive Aufbau einfacher und die Schaltleistung weiter erhöht ist.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Erfindungsgemäß ist der bewegliche Kontaktapparat als eine Kontaktbrücke mit wenigstens zwei beweglichen Kontaktstücken aufgebaut, wobei die Kontaktbrücke wenigstens zwei feststehende Kontaktstücke miteinander verbindet, so dass der Lichtbogen in wenigstens zwei Teil-Lichtbögen aufgeteilt wird.
-
Erfindungsgemäß entsteht somit eine mehrfache Kontaktstelle, eine Doppelkontaktstelle, oder auch eine Vierfach-Kontaktstelle oder eine Kontaktstelle mit noch mehr Kontaktstücken. Der Vorteil ist, dass der Lichtbogen in mehrere Teil-Lichtbögen aufgeteilt wird. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Spannung, welche sich als Summe aus der Anzahl der einzeln wirkenden Lichtbogenspannungen addiert. Weiterhin erzeugt dies eine zusätzliche Steigerung des Druckes durch die mehrfache Heizwirkung jedes einzelnen Teil-Lichtbogens in der gekapselten Lichtbogenlöschkammer. Dadurch steigt die Gesamtspannung in der gekapselten Lichtbogenlöschkammer schneller über die treibende Netzspannung und löscht die Lichtbögen und damit auch den fließenden Kurzschlussstrom schneller. Der entstehende stark erhöhte Druck unterstützt zudem das Öffnen der Kontakte, wodurch dieser Vorgang beschleunigt wird. Insgesamt ist eine erhöhte Schaltleistung die Folge.
-
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass durch den erfindungsgemäßen neuen Kontaktapparat mit der Kontaktbrücke der Strom nur nach den unbeweglichen Festkontakten zugeführt werden muss, nicht mehr über eine Litze dem beweglichen Kontakt, wie es im Stand der Technik der Fall ist. Denn der bewegliche Kontakt ist als eine Kontaktbrücke mit wenigstens zwei Kontaktstellen aufgebaut, welche wenigstens zwei gegenüberliegende Festkontakte miteinander verbindet, aber selbst keine Stromzuführung benötigt. Dadurch können die Anschlüsse allein an den unbeweglichen Festkontakten erfolgen, Es entfällt die Notwendigkeit einer leitfähigen Durchführung zum beweglichen Kontaktapparat, was die Konstruktion vereinfacht.
-
Ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät kann sowohl bei Gleich- als auch bei Wechselstrom eingesetzt werden. Denn das Gerät arbeitet als Kurzschlussstrombegrenzer und benötigt daher keinen Nulldurchgang des Stromes zum Löschen des Lichtbogens.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die druckfeste Kammer ein Druckkammergehäuse, in dessen Innenraum ein Isolierteil ausgebildet ist, wobei das Isolierteil den festen Kontaktapparat trägt. Das Druckkammergehäuse kann damit aus Metall sein, der feste Kontaktapparat ist davon elektrisch isoliert. Das Isolierteil kann vorteilhafterweise gleichzeitig eine isolierende Durchführung für Anschlussleiter an den feststehenden Kontaktapparat darstellen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ragt ein beweglicher Kontakthalter aus Isolierstoff in die druckfeste Kammer, wobei der bewegliche Kontakthalter den beweglichen Kontaktapparat trägt. Es wird auch hier nur eine isolierende Durchführung für den Kontakthalter benötigt. Der bewegliche Kontaktapparat ist durch die Befestigung an dem isolierenden Kontakthalter elektrisch gegen die Innenwand der druckfesten Kammer isoliert. Der Kontakthalter kann längsverschieblich in die druckfeste Kammer hineinragend ausgeführt sein.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Druckkammergehäuse ein Grundteil und ein mit diesem druckfest verbundenes Überwurfteil auf, wobei das Isolierteil in dem Grundteil aufgenommen ist, und wobei das Überwurfteil eine Durchführung für den beweglichen Kontakthalter aufweist. Das Grundteil kann aus Metall bestehen und eine Napfform haben.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Grundteil und das Überwurfteil druckfest miteinander verschraubt, was auf einfache Art und Weise eine sehr druckfeste und dennoch wieder lösbare Verbindung beider Teile ermöglicht.
-
Alternativ dazu können das Grundteil und das Überwurfteil auch nur zusammengesteckt sein, wobei durch einen passgenauen Einbau in ein Gehäuse ein Auseinandergehen unter Druck verhindert werden kann. Dies kann auch durch eine über die Gesamtlänge angeordnete Halteklammer verhindert werden. Um die Dichtigkeit in dieser Variante zu gewährleisten, kann in das Grundteil zusätzlich ein Gummidichtring eingelassen sein, welcher gegen das Überwurfteil drückt.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Magnetsystem ein Magnetjoch, das ausgebildet ist mit einem feststehenden Magnetkern, einer Magnetspule und einem beweglichen Magnetanker, wobei der Magnetanker mit dem beweglichen Kontakthalter fest gekoppelt ist, so dass bei Auftreten eines Kurzschlussstromes eine schnelle Trennung des beweglichen Kontaktapparates von dem festen Kontaktapparat entgegen der rückstellenden Kraft einer Kontaktdruckfeder bewirkt wird. Die Magnetspule kann dabei in einem isolierenden Spulengehäuse gehalten sein.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Gehäuseverbindungsteil aus isolierendem Material vorhanden, an dessen einer Seite das Magnetjoch und an dessen zweiter Seite das Überwurfteil ausgebildet ist. Dadurch ist das Magnetsystem galvanisch von den Kontaktstücken getrennt. Eine in vorteilhafter Ausführungsform verwendete Schraubverbindung oder eine wie oben beschriebene Steckverbindung zwischen dem Magnetjoch und dem Gehäuseverbindungsteil auf einer Seite und zwischen dem Überwurfteil auf der anderen Seite bewirkt eine druckfeste und dennoch lösbare Verbindung.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuseverbindungsteil mit einem Verriegelungsmittel versehen, welches dazu eingerichtet ist, um den beweglichen Kontaktapparat nach dessen Trennung von dem festen Kontaktapparat in der von dem festen Kontaktapparat getrennten Position zu halten. Damit kann nach der Kontakttrennung die Kontaktstelle dauerhaft offengehalten werden, wodurch ein Kontaktprellen verhindert wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die feststehenden Kontaktstücke durch eine zwischen ihnen befindliche isolierende Trennwand und die beweglichen Kontaktstücke durch eine zwischen ihnen befindliche isolierende Trennwand getrennt, um eine Vereinigung der Teil-Lichtbögen zu verhindern. Die isolierende Trennwand kann vorteilhafterweise an dem Isolierteil ausgebildet sein. Angeordnete Trennwände, welche z. B. auf der Festkontaktseite angeordnet sein können, können in das bewegliche Isolierteil auf der beweglichen Kontaktseite so eingetaucht sein, dass das Isolierteil mit dem festen und dem beweglichen Kontakt überlappt bzw. ineinander verzahnt ist und somit die Kontaktpaare räumlich von einander abtrennt. Diese räumliche Abtrennung bleibt auch bis zur maximalen Öffnungsposition bestehen. Dies isoliert die Lichtbögen gegeneinander so, dass sich die Lichtbogenspannungen aufaddieren können.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der bewegliche Kontaktapparat mit zwei Kontaktbrücken mit vier beweglichen Kontaktstücken aufgebaut, wobei eine erste Kontaktbrücke zwei erste feststehende Kontaktstücke miteinander verbindet, und wobei eine zweite Kontaktbrücke zwei weitere feststehende Kontaktstücke miteinander verbindet, und wobei eines der ersten feststehenden Kontaktstücke mit einer festen Kontaktbrücke mit einem der weiteren feststehenden Kontaktstücke verbunden ist, so dass der Lichtbogen in vier Teil-Lichtbögen aufgeteilt wird. Je nach Dimensionierung, Auslegung und Anwendung des Installationsschaltgerätes können auf diese Weise auch mehr als vier, theoretisch beliebig viele, Kontaktpaarungen angeordnet und in Serie verschalten werden.
-
Durch die Möglichkeit, die Anzahl der Kontaktstellen festlegen zu können, welche in Serie geschaltet sind, kann das Installationsschaltgerät auch für höhere Spannungen in Gleich- oder Wechselstromkreisen ausgelegt werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die beweglichen Kontaktstücke an dem beweglichen Kontaktapparat beweglich oder mittels zweiter Kontaktduckfedern druckbeaufschlagt ausgeführt, um eine sichere Kontaktierung an allen festen Kontaktstücken zu bewirken.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist das Installationsschaltgerät mit einem Schaltwerk versehen, das von einem Bedienhebel betätigt werden kann, wobei das Schaltwerk über eine erste Wirkverbindungslinie mit dem Verriegelungsmittel zu dessen Entriegelung verbunden ist. Damit kann das Installationsschaltgerät manuell wieder eingeschaltet werden, wenn der Kurzschlussstrom abgestellt wurde.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist das Installationsschaltgerät mit einem Schaltwerk versehen, das von einem Bedienhebel betätigt werden kann, wobei das Schaltwerk über eine zweite Wirkverbindungslinie mit dem beweglichen Kontakt zu dessen Öffnung verbunden ist. Damit kann ein Schließen und Öffnen des Kontaktes bzw. das Trennen und Verbinden des Stromkreises auch manuell von Hand geschehen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes kann ein Nebenstrompfad, umfassend eine Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand, einem Thermobimetallaktor und einer Nebenkontaktstelle, parallel zu der Kontaktstelle geschaltet sein, wobei der Thermobimetallaktor über eine dritte Wirkverbindungslinie mit dem Schaltwerk und das Schaltwerk über eine vierte Wirkverbindungslinie mit der Nebenkontaktstelle verbunden ist, wobei beim Öffnen der Kontaktstelle der Strom in den Nebenstrompfad kommutiert und nach einer durch den Wert des Strombegrenzungswiderstandes festlegbaren Verzögerungszeit der Thermobimetallaktor auf das Schaltwerk zum Öffnen der Nebenkontaktstelle und zum entriegeln des Verriegelungsmittels einwirkt. Dadurch kann ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät auch als selektives Kurzschlussstromschaltendes Schutzorgan eingesetzt werden.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Anhand der Zeichnungen, in denen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
-
Es zeigen:
-
1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Baueinheit aus Magnetsystem und gekapselter Lichtbogenkammer, bei nahezu geschlossenem Kontakt,
-
2a–c die schematische Darstellung einer Ausführung des festen und beweglichen Kontaktapparates bei einer Doppelkontaktbrücke
-
3a–c die schematische Darstellung einer Ausführung des festen Kontaktapparates bei einer Vierfach-Kontaktbrücke,
-
4a–c die schematische Darstellung einer Ausführung des beweglichen Kontaktapparates bei einer Vierfach-Kontaktbrücke,
-
5 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Instal1ationsschaltgerätes, welches als nicht selektiver Leitungsschutzschalter ausgelegt ist,
-
6 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes, welches als selektiver Leitungsschutzschalter ausgelegt ist, sowie
-
7 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes, welches als Kurzschlussstrombegrenzer ausgelegt ist,
-
In den Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
-
Es werden zunächst die 1 betrachtet. Der dort dargestellte erfindungsgemäße Kurzschlussstrombegrenzer mit gekapselter Lichtbogenkammer 100, im Folgenden auch als KMGL bezeichnet, hat einen elektrischen beweglichen Kontaktapparat 8 und einen feststehenden Kontaktapparat 9, über die der zu schützende Stromkreis geschaltet und geschützt wird. In der vorliegenden Zeichnung der 1 ist der KMGL so ausgeführt, dass im Normalbetrieb der Betriebsstrom durch die Zuleitung 5 über die in einem Isolierteil 14 gelagerte Magnetspule 2 des Magnetsystems 1, 2, 3, 4, 14, weiter über die elektrische Verbindungsleitung 13 zu einem ersten Anschlussstück 96 des feststehenden Kontaktapparates 9, weiter über ein erstes feststehendes Kontaktstück 92 und das diesem gegenüberliegende erste bewegliche Kontaktstück 83 des beweglichen Kontaktapparates 8, weiter über die Kontaktbrücke 81 zu dem zweiten beweglichen Kontaktstück 82 und das diesem gegenüberliegende zweite feststehende Kontaktstück 9, weiter zu dem zweiten Anschlussstück 97 und weiter durch die Abgangsleitung 5' hin zu den nachgeschalteten Anlagenteilen fließen kann.
-
Die druckfeste Kammer 16 hat ein Druckkammergehäuse 10, umfassend ein Grundteil 20 und ein Überwurfteil 21. In dem Innenraum des Grundteils ist ein ebenfalls in etwa napfförmig ausgebildetes Isolierteil 30 ausgebildet, welches die Seitenwände teilweise auskleidet, und welches den festen Kontaktapparat 9. trägt. An der geschlossenen Schmalseite des Grundteils befindet sich eine Durchführung, an der das Isolierteil druckfest durch die metallene Wand des Grundteils 20 geführt ist. Im Bereich der Durchführung laufen innerhalb des Isolierteils die Verbindungen zwischen dem ersten feststehenden Kontaktstück 92 und dem ersten Anschlussstück 96 beziehungsweise zwischen dem zweiten feststehenden Kontaktstück 91 und dem zweiten Anschlussstück 97, beispielsweise in Form von in den Isolierstoff eingelassenen Stromschienen.
-
Etwa mittig zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken 92, 91 ist an dem Isolierteil 30 eine Trennwand 31 ausgebildet, die sich nach oben auch zwischen die beiden beweglichen Kontaktstücke 83, 82 an der Kontaktbrücke 81 erstreckt. Die Kontaktbrücke 81 und der Kontakthalter 24, an dem die Kontaktbrücke 81 gehalten ist, haben eine entsprechend angeordnete Ausnehmung zur Aufnahme der Trennwand 31, wenn die Kontakte geschlossen sind. Die Trennwand 31 ist so lang ausgebildet, dass sie auch bei geöffneten Kontakten noch zwischen sowohl den festen als auch den beweglichen Kontaktstücken 92, 91 bzw. 83, 82 sich befindet und eine Vereinigung der beiden Teil-Lichtbögen, die sich zwischen den Kontaktstücken 83 und 22 beziehungsweise 82 und 91 ausbilden werden, verhindert ist.
-
Die 2a bis c zeigt in vergrößerter schematischer Darstellung die Ausführung des festen und beweglichen Kontaktapparates 8, 9 bei der in 1 gezeigten Doppelkontaktstelle. Die 2a zeigt eine Draufsicht in Pfeilrichtung P (siehe 2c) auf die dem beweglichen Kontaktapparat 9 zugewandte Schmalseite des Kontakthalters 24. Man erkennt die beiden beweglichen Kontaktstücke 82 und 83, sowie die in das Isolierteil 24, das den Kontakthalter für den beweglichen Kontaktapparat bildet, eingebettete Kontaktbrücke 81, sowie die in eine entsprechende schlitzförmige Ausnehmung eingefügte Trennwand 31.
-
Die 2b zeigt eine Draufsicht in Pfeilrichtung O (siehe 2c) auf die dem Kontaktapparat 24 zuweisende Seite des Isolierteils 30. Man erkennt die beiden beweglichen Kontaktstücke 83, 82 und die Trennwand 31.
-
Die 2c zeigt schematisch in einem Längsschnitt den feststehenden und bewegliche Kontaktapparat in einem Zustand, in dem die Kontaktöffnung gerade begonnen hat.
-
Zurück zu 1. Das Überwurfteil 21 weist eine Durchführung für den isolierenden Kontakthalter 24 des beweglichen Kontaktapparates 8 auf. Der Kontakthalter 24 des beweglichen Kontaktapparates 8 ist längsverschieblich in der Durchführung aufgenommen, so dass er elektrisch gegen die Innenwand der druckfesten Kammer isoliert ist.
-
Das Grundteil 20 und das Überwurfteil 21 sind druckfest über ein Schraubgewinde 23 miteinander verschraubt. Sie können auch zusammengesteckt werden, wobei ein in das Grundteil 20 eingelassener Gummidichtring gegen das Überwurfteil 21 drückt und die Steckverbindung abdichtet. Ein Auseinandergehen der beiden Bauteile 20, 21 kann durch einen passgenauen Einbau in ein Gehäuse oder durch eine über die Gesamtlänge des Gerätes angeordnete Halteklammer realisiert werden.
-
Das Magnetsystem 204 umfasst ein Magnetjoch 1, das versehen ist mit einem feststehenden Kern 3, einer Spule 2, die in einem Isoliergehäuse 14 aufgenommen ist, und einem beweglichen Magnetanker 4. Der Magnetanker 4 ist mit dem Kontakthalter 24 fest gekoppelt, hier beispielsweise verschraubt. Bei Auftreten eines Kurzschlussstromes wird damit eine schnelle Trennung des beweglichen Kontaktes von dem festen Kontakt bewirkt
-
Es ist ferner ein Gehäuseverbindungsteil 6 aus isolierendem Material vorhanden, an dessen einer Seite das Magnetjoch 1 und an dessen zweiten Seite das Überwurfteil 21 angebaut bzw. ausgebildet ist. Dadurch ist das Magnetsystem galvanisch von den Kontaktstücken getrennt. Hier ist durch Schraubgewinde 25 eine Schraubverbindung zwischen dem Magnetjoch 1 und dem Gehäuseverbindungsteil 6 auf einer Seite und zwischen dem Überwurfteil 21 auf der anderen Seite bewirkt und damit eine druckfeste und dennoch lösbare Verbindung hergestellt. Diese kann wie oben erwähnt, auch steckbar ausgeführt sein.
-
Das Gehäuseverbindungsteil 6 ist mit einem Verriegelungsmittel 17, hier auch als Schaltraste bezeichnet, versehen, welches dazu eingerichtet ist, um den beweglichen Kontakt 8 nach dessen Trennung von dem festen Kontakt 9 in der von dem festen Kontakt 9 getrennten Position zu halten.
-
Bei der Stromstärke eines Betriebsstromes im normal zulässigen Bereich bleibt der bewegliche Kontakt 8 im geschlossenen Zustand, da die Kontaktdruckfeder 11 durch ihre Fesselkraft der magnetischen Erregung des Magnetsystems entgegenwirkt.
-
Steht im Fehlerfall im Stromkreis ein hoher Strom, verursacht durch einen Kurzschluss, an, so wird das Magnetsystem des KMGL durch die Magnetspule 2 stark erregt. Dadurch wird der Magnetanker 4 durch das Magnetfeld in Richtung Magnetkern 3 angezogen und überwindet die Fesselkraft der Kontaktdruckfeder 11 so dass sich der bewegliche Kontakt 8 schlagartig öffnet, da der Magnetanker 4 mit dem beweglichen Kontaktapparat 8 über den Kontakthalter 24 verbunden ist. Beim Trennen der Kontaktstücke wird der Kontakthalter 24 nach oben in Pfeilrichtung A verschoben.
-
Die Kontaktapparate 8, 9 befinden sich in der geschlossenen Druckkammer 16. Durch einen anstehenden Kurzschlussstrom entsteht ein Lichtbogen und daraus folgend ein Druck. Durch diesen schnell ansteigenden Druck wird der Lichtbogen eingeschnürt und letztendlich gelöscht.
-
Das Prinzip beruht darauf, dass durch den immer größer werdenden Druck der Widerstand und die Lichtbogenspannung des Lichtbogens so hoch ansteigt, bis der Kurzschlussstrom 0 A beträgt und damit der Lichtbogen erlischt.
-
Da sich während der Kurzschlussstrombegrenzung ein Druck in der druckfesten Kammer aufbaut, bleibt dieser auch nach der Abschaltung bestehen und gewissermaßen in der druckfesten Kammer gespeichert. Daher ist es vorteilhaft, ein Ventil in die Druckkammer zu integrieren, um diesen Druck schnell wieder abbauen zu können. Dies ist in den Figuren nicht dargestellt, könnte aber zusätzlich vorhanden sein.
-
Mit dem Aufbau und Halten des Druckes in der druckfesten Kammer wird eine Offenhaltungsfunktion bereits realisiert. Dennoch ist es vorteilhaft, ein zusätzliches Verriegelungsmittel 17 vorzusehen.
-
Während des erregten Zustandes des Magnetsystems 1, 2, 3, 4, 14 im geöffneten Zustand der Kontaktstellen wird die den beweglichen Kontaktapparat 8 umgebende Isolierung, gebildet durch den Kontakthalter 24, an der Oberfläche einer stufenförmigen Ausnehmung gegen eine dieser gegenüberliegende, korrespondierende Stufe in dem Überwurfteil 21 gedrückt, wobei sich an dieser Stehe zwischen dem Kontakthalter 24 und dem Überwurfteil 21 ein Dichtring 12 befindet. Dadurch ist gewährleistet, dass während der Lichtbogenlöschung der Druck aus der druckfesten Kammer 16 nicht entweichen kann.
-
Durch die bei der offenen Kontaktstellung entstehende Verrastung der Schaltraste 17 in einem Loch oder einer Nut 18 in der Seitenwand des Kontakthalters 24 kann dieser nach Verlöschen des Lichtbogens und Abklingen des Kurzschlussstromes nicht mehr in die geschlossene Stellung zurückfallen, sondern erst nach dem Lösen der Schaltraste 17. Die Betätigung der Schaltraste 17 kann durch einen Kraftspeicher, welcher ein federelastisches Element oder eine Feder sein kann, erfolgen.
-
Das Lösen der Schaltraste könnte aber auch durch ein Bimetall erfolgen, welches wie bei einem selektiven Leitungsschutzschalter durch einen energiebegrenzten Nebenstromkreis erwärmt wird. Dadurch kann der KMGL nicht nur als Kurzschlussstrombegrenzendes, wie in 7 gezeigt, sondern auch als Kurzschlussstromschaltendes Schutzorgan eingesetzt werden. Diese Schaltvariante ist in dem Schaltschema der 5 und 6 gezeigt.
-
Der KMGL kann auch mit einem Schaltwerk gekoppelt bzw. ausgestattet werden, durch welches ein Schließen und Öffnen der Kontaktstellen bzw. das Trennen und Verbinden des Stromkreises auch manuell von Hand geschehen kann. Diese Schaltvariante ist in dem Schaltschema der 5 bis 7 gezeigt.
-
Die KMGL-Baugruppe ist bevorzugt als runde oder zylinderförmige Bauform ausgeführt. Joch, Kern und Anker bestehen beispielsweise aus Eisen. Der Kontakthalter 24 besteht beispielsweise aus einem isolierenden, temperaturfesten Kunststoff. Das Überwurfteil 21 besteht beispielsweise aus Messing. Die beweglichen Kontaktstücke und die festen Kontaktstücke können beispielsweise aus Konstantan bestehen. Häufig werden z. B. Kontaktplättchen aus Silber mit Kohle versetzt verwendet, z. B. AgC3..4 usw., aber auch andere.
-
Die 4c zeigt in vergrößerter schematischer Darstellung im Längsschnitt die Ausführung des festen und beweglichen Kontaktapparates mit einer Vierfach-Kontaktstelle, in einer Position, bei der die Kontaktstücke sich gerade voneinander entfernen.
-
Die 4a zeigt eine Draufsicht in Pfeilrichtung P' (siehe 4c) auf die dem beweglichen Kontaktapparat 9 (siehe 1) zugewandte Schmalseite des Kontakthalters 24. Man erkennt vier bewegliche Kontaktstücke 82', 82'', 83', 83'', die in etwa in einem Viereck angeordnet sind. Man erkenn ferner eine erste, in das Isolierteil 24, das den Kontakthalter für den beweglichen Kontaktapparat bildet, eingebettete Kontaktbrücke 81', die die Kontaktstücke 82' und 82'' verbindet, sowie eine zweite, in das Isolierteil 24, eingebettete bewegliche Kontaktbrücke 81'', die die beweglichen Kontaktstücke 83' und 83'' verbindet. Ferner erkennt man eine in eine entsprechende kreuzschlitzförmige Ausnehmung eingefügte kreuzförmige Trennwand mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Wandteilen 31, 31'. 4b zeigt eine entsprechende Draufsicht in Pfeilrichtung O', siehe 4c. Die kreuzförmige Trennwand 31, 31' stellt sicher, dass sich die vier entstehenden Teillichtbögen nicht vereinigen können.
-
Die 3a zeigt eine Draufsicht in Pfeilrichtung P' (siehe 3c) auf die dem Kontaktapparat 24 zuweisende Seite des Isolierteils 30. Man erkennt vier bewegliche Kontaktstücke 91', 91'', 92', 92''. Man erkennt ferner eine feste Kontaktbrücke 93, die die festen Kontaktstücke 91' und 92' verbindet.
-
Die 3b zeigt eine Draufsicht in Pfeilrichtung O' (siehe 3c) auf die dem Kontaktapparat 24 zuweisende Seite des Isolierteils 30. Man erkennt die vier beweglichen Kontaktstücke 91', 91'', 92', 92''. Man erkennt ferner die kreuzförmige Trennwand mit den beiden senkrecht zueinander angeordneten Wandteilen 31, 31', die an dem Isolierteil 30 ausgebildet ist.
-
Die 3c zeigt im Längsschnitt die dem Kontaktapparat 24 zuweisende Seite des Isolierteils 30 gemäß der Ausführungsform nach 3a und b.
-
In 4c ist weiter dargestellt, dass die beweglichen Kontaktstücke, hier sichtbar nur die Kontaktstücke 82' und 83', durch zweite Kontaktdruckfedern 94, 94' federnd gegen die festen Kontaktstücke, hier sichtbar nur die Kontaktstücke 91', 92', gedrückt werden, wenn die Kontaktstellen geschlossen sind, und somit eine sichere Kontaktierung gewährleisten. Die zweiten Kontaktdruckfedern 94, 94' stützen sich hier an dem Kontakthalter 24 ab.
-
Bei geschlossenen Kontakten fließt der Strom nun ankommend von der Verbindungsleitung 13 über das feste Kontaktstück 92'' und das bewegliche Kontaktstück 82'', weiter über die bewegliche Kontaktbrücke 81' zum beweglichen Kontaktstück 82' und von dort zum festen Kontaktstück 92', von dort über die feste Kontaktbrücke 93 zu dem festen Kontaktstück 91' und weiter zu dem beweglichen Kontaktstück 83', über die bewegliche Kontaktbrücke 81'' zu dem beweglichen Kontaktstück 83'' und schließlich über das feste Kontaktstück 91'' und die Leitung 5' wieder weg von dem KMGL. Der Stromfluss teilt sich also auf vier Kontaktstellen auf, bei einer Kontaktöffnung entstehen vier Teil-Lichtbögen.
-
Selbstverständlich können aufgrund von naheliegenden Überlegungen und der Grundlage der in der Erfindung offenbarten Prinzipien auch Anordnungen mit mehr als vier Kontaktstellen geschaffen werden.
-
Es werde nun die 5 betrachtet. Diese zeigt ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes 200, welches als nicht selektiver Leitungsschutzschalter ausgelegt ist. Das Gerät 200 hat ein Gehäuse 201, in dessen innerem zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme 202, 203 ein Hauptstrompfad durch einen KMGL fließt, wie er oben im Zusammenhang mit den 4 und 5 beschrieben wurde. Man erkennt schematisch das Druckkammergehäuse 10, die Kontaktstelle mit dem beweglichen Kontakt 8, das Magnetsystem 204, die Schaltraste 17 und deren Wirkverbindungslinie 205 zu dem beweglichen Kontakt 8.
-
Das Installationsschaltgerät 200 ist mit einem Schaltwerk 206 versehen, das von einem Bedienhebel 207 betätigt werden kann, wobei das Schaltwerk 206 über eine erste Wirkverbindungslinie 208 mit dem Verriegelungsmittel 17 zu dessen Entriegelung verbunden ist. Weiter ist das Schaltwerk 206 über eine zweite Wirkverbindungslinie 209 mit dem beweglichen Kontakt 8 zu dessen Öffnung verbunden.
-
Es werde nun die 6 betrachtet. Diese zeigt ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes 200a, welches als selektiver Leitungsschutzschalter ausgelegt ist. Zusätzlich zu den Komponenten, die schon in der Ausführungsform nach 5 gezeigt sind, ist hier noch ein Nebenstrompfad vorhanden, umfassend eine Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand 210, einem Thermobimetallaktor 211 und einer Nebenkontaktstelle 212, die parallel zu der Kontaktstelle 8, 9 geschaltet ist, wobei der Thermobimetallaktor 211 über eine dritte Wirkverbindungslinie 213 mit dem Schaltwerk 206 und das Schaltwerk 206 über eine vierte Wirkverbindungslinie 214 mit der Nebenkontaktstelle 212 verbunden ist, wobei beim Öffnen der Kontaktstelle 8, 9 der Strom in den Nebenstrompfad kommutiert und nach einer durch den Wert des Strombegrenzungswiderstandes 210 festlegbaren Verzögerungszeit der Thermobimetallaktor 211 auf das Schaltwerk 206 zum Öffnen der Nebenkontaktstelle 212 und zum Entriegeln des Verriegelungsmittels 17 einwirkt. Damit ist ein selektives Abschalten eines Kurzschlussstromes bewirkt, d. h., der Strom wird im Kurzschlussfall nicht sofort abgeschaltet, sondern über den Nebenstrompfad noch eine Weile lang strombegrenzt fließen lassen, um nachgeordneten Schutzschaltern die Möglichkeit zu geben, den Kurzschluss ihrerseits abzuschalten. Erst wenn dies innerhalb der festlegbaren Verzögerungszeit nicht geschieht, öffnet auch der Nebenkontakt und der Stromfluss ist vollends unterbrochen.
-
Es werde nun 7 betrachtet. Diese zeigt ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes 200b, welches als Kurzschlussstrombegrenzer ausgelegt ist. Es ist keine Schaltraste 17 vorhanden. Damit kann die Kontaktstelle nicht dauerhaft offengehalten werden. Der KMGL 100 wirkt als reiner Kurzschlussstrombegrenzer.
-
Die vorliegende Erfindung soll selbstverständlich auch beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen sowie einzelner Ausgestaltungsmerkmale oder Weiterbildungen umfassen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Magnetjoch
- 2
- Magnetspule
- 3
- Magnetkern
- 4
- Magnetanker
- 5
- Zuleitung
- 5'
- Abgangsleitung
- 6
- Gehäuseverbindungsteil
- 8
- beweglicher Kontaktapparat
- 9
- feststehender Kontaktapparat
- 10
- Druckkammergehäuse
- 11
- Kontaktdruckfeder
- 12
- Dichtring zur Abdichtung Druckkammer
- 13
- elektrische Verbindungsleitung
- 14
- Isoliergehäuse der Magnetspule
- 16
- druckfeste Kammer
- 17
- Verriegelungsmittel
- 18
- Loch für die Aufnahme der Schaltraste im geöffneten Zustand
- 20
- Grundteil
- 21
- Überwurfteil
- 23
- Schraubgewinde
- 24
- Kontakthalter
- 25
- Schraubgewinde
- 30
- Isolierteil
- 31
- isolierende Trennwand
- 81
- Kontaktbrücke
- 82, 82', 82''
- bewegliches Kontaktstück
- 83, 83', 83''
- bewegliches Kontaktstück
- 91, 91', 91''
- feststehendes Kontaktstück
- 92, 92', 92''
- feststehendes Kontaktstück
- 93
- feste Kontaktbrücke
- 94, 94'
- zweite Kontaktdruckfeder
- 96
- erstes Anschlussstück
- 97
- zweites Anschlussstück
- 100
- KMGL
- 200, 200a, 200b
- Installationsschaltgerät
- 201
- Gehäuse
- 202, 203
- Anschlussklemme
- 204
- Magnetsystem
- 205
- Wirkverbindungslinie
- 207
- Bedienhebel
- 208
- erste Wirkverbindungslinie
- 209
- zweite Wirkverbindungslinie
- 210
- Strombegrenzungswiderstand
- 211
- Thermobimetallaktor
- 212
- Nebenkontakt
- 213
- dritte Wirkverbindungslinie
- 214
- vierte Wirkverbindungslinie
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010053229 A1 [0004, 0005]
- DE 102020053229 A1 [0004, 0006]
