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"Mehrpoliger Selbstschalter mit Reihenschaltungsmaßnahmen zur Erhöhung
des Schaltvermögens" Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Selbstschalter mit
tiberstromauslösung oder auch zusätzlicher Fehlerstromauslösung und Reihenschaltungsmaßnahmen
zur Erhöhung des Schaltvermögens.
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Es ist bekannt, ein am Einbauort eines Selbstschalters erforderliches
hohes Schaltvermögen durch Reihenschaltung von Selbstschaltern niedrigeren Schaltvermögens
zu erreichen. Eine derartige Kaskade ist oft billiger als ein einzelner Schalter
größeren Schaltvermögens, der in geringeren Stückzahlen gefertigt wird. Die Kaskadenschaltung
bringt insbesondere bei Selbst schaltern mit mittlerer Strombegrenzung einen erheblichen
Gewinn an Schaltvermögen, weil die Reihenschaltung gleichartiger Pole die Anstiegssteilheit
und den Endwert der strombegrenzenden Lichtbogenspannung in jeder Strombahn verdoppelt,
wodurch Durchlaßstrom
und Lichtbogenzeit und somit auch die Beanspruchungsgrößen
für den Selbstschalter reduziert werden. Aufwand und Platzbedarf der Kaskadenschaltung
sind jedoch noch unnötig hoch.
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Z. B. ist es nicht unbedingt erforderlich, daß zwei Satz Überstromauslöser
in Reihe liegen. Anstelle der Reihenschaltung von zwei kompletten Geräten stellt
man daher Reihenschaltungen aus Baugruppen des Gerätes zu einer neuen Einheit mit
höherem Schaltvermögen zusammen. Es ist beispielsweise ein zweipoliger Leitungsschutzschalter
mit einem ungeschützten Pol bekannt, dessen Schaltschloß vom geschützten Pol ausgelöst
wird. Beide profilgleich nebeneinander angeordneten Pole (R und Mp) liegen in der
Strombahn in Reihe.
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Sie haben beide die gleichen Lichtbogenlöscheinrichtungen.
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Bekannt ist auch ein einpoliger Leitungsschutzschalter mit einem relaisartig
gesteuerten Schalter und dessen Erregerwicklung in Reihe, wobei der relaisartig
gesteuerte Schalter aus einem normalen, seiner Schaltmechanik und seiner Auslöseelemente
entblößten Pol mit Schlaganker besteht.
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Dieser relaisartig gesteuerte Schalter ist profilgleich neben dem
geschützten Pol angeordnet.
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Die Verstärkung der Pole eines drei- oder vierpoligen Selbstschalters
in der vorstehend angegebenen Weise wäre verhältnismäßig umständlich, denn dabei
ergäbe sich die Notwendigkeit, die nebeneinanderliegenden geschützten Pole durch
Zwischenfügen von zur Verstärkung dienenden Elementen voneinander zu distanzieren.
Dadurch wurde die Anordnung von Einschalt- und Auslösekupplungen der geschützten
Pole wesentlich erschwert. Relaisartige Schalter könnte man zwar grundsätzlich seitlich
neben der mehrpoligen Einheit anfügen, jedoch würde dies die erforderliche Reihenschaltung
der Relaisspulen mit den geschützten Polen komplizieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen mehrpoligen Selbstschalter
so auszubilden, daß eine ausreichende Steigerung des Schaltvermögens ohne unnötige
Raumvergrößerung und ohne Beeinträchtigung der Einschalt- und Auslösekupplung erreicht
wird. Erfindungsgemäß sind nur zwei der drei oder vier geschützten Pole durch Reihenschaltung
mit je einem zusätzlichen Schaltelement mit zugehöriger Lichtbogenspannung in ihrem
Schaltvermögen verstärkt. Als zusätzliches Schaltelement kann je ein ungeschützter
Pol, vorzugsweise mit Schlaganker, vorgesehen sein. Als zusätzliches Schaltelement
kann aber auch je ein relaisartig gesteuerter Schalter mit Schlaganker verwendet
werden, dessen Kontakte und Erregerwicklung mit den zu verstärkenden geschützten
Polen in Reihe geschaltet sind. Die zusätzlichen Schaltelemente sind profilgleich
an das Schaltergehäuse seitlich angefügt.
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Anhand der Zeichnung sei die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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In Fig. 1 und 2 ist je ein dreipoliger Selbstschalter im Prinzip dargestellt,
bei dem seitlich zwei relaisartig gesteuerte Schalter, bzw. zwei ungeschützte Pole
angefügt sind.
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Fig. 3 zeigt die Prinzipdarstellung eines vierpoligen Selbstschalters
mit zwei beiderseits am Schaltergehäuse angesetzten relaisartig gesteuerten Schaltern.
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Der in Fig. 1 dargestellte dreipolige Selbstschalter enthält drei
geschützte Pole 1, 2 und 3 für die Phasen R, S und T, die in bekannter Weise miteinander
gekoppelt sind.
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Der Strompfad für den Pol 1 führt über einen relaisartig
gesteuerten
Schalter 4, d. h. eine Relaisspule 4a in Reihe mit dem von ihr gesteuerten Kontakt
4b liegt in Reihe mit den Auslöseelementen und den Kontakten des Poles 1. In gleicher
Weise ist mit den Auslöseelementen des Poles 3 eine Relais spule 5a und deren durch
sie gesteuerter Kontakt 5b eines Schalters 5 in Reihe geschaltet. Die beiden relaisartig
gesteuerten Schalter 4 und 5 sind an die Außenseiten des mehrpoligen Schalters angefügt
und haben die gleichen Konturen wie der mehrpolige Schalter, so daß sie zusammen
mit diesem eine Einheit bilden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ebenfalls ein aus den
geschützten Polen 1, 2 und 3 bestehender dreipoliger Selbstschalter vorgesehen,
bei dem an beiden Außenseiten ungeschützte Pole 6 und 7 angefügt sind. Die Kontakte
6a und 7a der ungeschützten Pole 6 und 7 liegen mit den Auslöseelementen und den
Kontakten la bzw. 3a der geschützten Pole 1 bzw. 3 in Reihe. Die Auslösung der gontakte
6a und 7a erfolgt über eine mit den Auslöseelementen der geschützten Pole verbundenen
Kupplung.
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Der vierpolige Selbstschalter nach Fig. 3 enthält drei geschützte
Pole 1, 2 und 3 sowie einen ungeschützten Pol 8.
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Auf der einen Seite des Gehäuses ist neben dem geschützten Pol 1 ein
relaisartig gesteuerter Schalter 4 angeordnet.
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Ein weiterer relaisartig gesteuerter Schalter 5 ist auf der anderen
Seite des Gehäuses neben dem ungeschützten Pol 8 vorgesehen. Der relaisartig gesteuerte
Schalter 4 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit dem geschützten Pol
1 verbunden. Zum relaisartig gesteuerten Schalter 5 ist von dem geschützten Pol
5 durch den ungeschützten Pol 8 hindurch eine Verbindung geführt. Die Durchführung
der
Leitungen durch den ungeschützten Pol 8 bereitet keine Schwierigkeiten, da in dem
ungeschützten Pol wegen Fehlens der Auslöseorgane ohnehin genug Platz vorhanden
ist.
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Obwohl bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur zwei der geschützten
Pole verstärkt werden, wird dennoch eine ausreichende Steigerung des Schaltvermögens
erreicht. Die Verstärkung von nur zwei der geschützten Pole hat den Vorteil, daß
die dazu benötigten Elemente zu beiden Seiten des sonst im wesentlichen unveränderten
drei- oder vierpoligen Schaltgerätes angefügt werden könne. Daß nicht alle geschützten
Pole durch Reihenschaltungsmaßnahmen verstärkt werden müssen, um das Schaltvermögen
einer mehrpoligen Einheit hinreichend zu erhöhen, ergibt sich aus den folgenden
Uberlegungen. Dabei wird angenommen, daß die verstärkten Pole mit 2 U3 eine doppelt
so hohe Lichtbogenspannung erreichen wie die übrigen Pole.
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Es sei bei den Ausführungen nach Fig. a und Fig. 2 das Kurzschlußverhalten
untersucht. Tritt ein 2phasiger Eurzschluß in der Weise auf, daß ein verstärkter
und ein unverstärkter Pol in der Kurzschlußbahn in Reihe liegen, so wird unter der
Voraussetzung, daß die gesamte Lichtbogenspan nung mit 3 U3 den Scheitelwert der
verketteten Spannung UN erreicht, eine wesentlich bessere Strombegrenzung erzielt
als mit der gesamten Lichtbogenspannung 2 U3 zweier unverstärkter Pole.
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Ist bei einem 3phasigen Kurzschluß der unverstärkte Pol zufällig der
erstlöschende Pol, so ist seine Strombelastung wegen der entsprechend kurzen Lichtbogenzeit
nur relativ
gering und für das Schaltvermögen des Gerätes nicht
kritisch. Die verstärkten Pole in den anderen beiden Phasen unterstützten die Strombegrenzung
des erstlöschenden Poles, da dessen Strom der geometrischen Summe der beiden anderen
Ströme gleicht. (Kirchhoffsches Gesetz) Der Fall, daß der unverstärkte Pol einer
der beiden letztlöschenden Pole ist, läßt sich mit dem 2phasigen Kurzschluß vergleichen.
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Im Falle des 1phasigen Kurzschlusses über den unverstärkten Pol gegen
Mp ist das Schaltvermögen allerdings geringer als bei Iphasigen Kurzschlüssen über
einen der beiden verstärkten Pole oder bei 2- oder 3phasigen Kurz schlüssen.
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Für die Praxis ist dies jedoch noch ausreichend, wenn es sich um Selbstschalter
handelt, die zur Absicherung von Verbraucherstromkreisen dienen, z. B. Leitungsschutzschalter
für Hausinstallationen und ähnliche Zwecke. In diesen Fällen kann bei den üblichen
Größen des Netztransformators immer angenommen werden, daß der Anteil der Leitungswiderstände
an der Kurzschlußimpedanz des Einbauortes wesentlich größer ist als der der Transformatorimpedanz,
, woraus bekanntlich folgt, daß der prospektive Iphasige Eurzschlußstrom am Einbauort
nur etwa halb so groß ist wie der 3phasige. Im Fall des dreipoligen Selbstschalters
befriedigt die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei der drei geschützten Pole immer
dann, wenn es nur auf die Erhöhung des Schaltvermögens für die netzbedingt höheren
2- und 3phasigen gurzschlußströme ankommt.
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Im Falle des vierpoligen Selbstschalters nach Fig. 3 liegen bei 2-
und 3phasigen Kurzschlüssen analoge Verhältnisse wie bei dem dreipoligen Selbstschalter
vor. Bei einem 1phasigen Kurzschluß gegen Mp über den unverstärkten Pol ist das
Schaltvermögen
im Gegensatz zunFall des dreipoligen Selbstschalters zumindest nicht geringer als
bei 2- und 3phasigen Kurz schlüssen, weil mit der Lichtbogenspannung des im Mp-LeitVr
liegenden ungeschützten Poles zusammen 2 UB zur Strombegrenzung gegenüber der treibenden
Phasenspannung zur VerfUgung stehen. Bei einem vierpoligen Selbstschalter führt
also die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei geschützten Polen zu einem für alle
Kurzschlußfälle gleichwertigen Ergebnis.
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Die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei geschützten Polen eines
vierpoligen Selbstschalters ist besonders vorteilhaft für Selbstschalter mit Oberstrom-
und Fehlerstromauslösung (FI/LS-Schalter) anzuwenden. Die zweipolige Ausführung
eines strombegrenzenden FI/LS-Schalters hat ein höheres Schaltvermögen als die mit
gleichen Bauelementen ergänzte vierpolige Ausführung, wenn der im Mp-Leiter liegende
ungeschützte Pol die gleiche Lichtbogenspannung erzeugt wie die geschützten Pole.
Die erfindungsgemäße Verstärkung von zwei der drei geschützten Pole ermöglicht es,
das Schaltvermögen der vierpoligen Ausführung mit einfachen Mitteln auf das der
zweipoligen Ausführung anzuheben und damit ein Baukastensystem höheren Nennschaltvermögens
zu schaffen.
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7 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 3 Fig.