DE3432476A1

DE3432476A1 - Schalterschuetz

Info

Publication number: DE3432476A1
Application number: DE19843432476
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 8521 Bubenreuth Wolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1986-03-13
Also published as: DE3432476C2

Description

Schalterschütz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schalterschütz mit einer Reihenschaltung von Nennstromkontakten und Überstromkontakten, denen jeweils ein Auslöser zugeordnet ist.
Beim Schalten von Motorstromkreisen kann eine Reihenschaltung eines Motorschutzschalters mit einem SchUtz vorgesehen sein. In dieser Ausführungsform übernimmt das Schütz das Schalten des Betriebsstromes und der Motorschutzschalter das Schalten von großen Überströmen, insbesondere Kurzs-chlußströmen. Gegebenenfalls kann zur Strombegrenzung im Kurzschlußfall auch noch eine Sicherung vorgesehen sein. Die Schaltelemente arbeiten dabei für sich und unabhängig voneinander.
Nachteil dieser Schalttechnik ist unter anderem die reduzierbare Anzahl der silberhaltigen Unterbrechungsstellen und die hohen Anforderungen an die Einzelgeräte, vor allem dort, wo aus technischen Gründen immer nur die Kombination verwendet wird, beispielsweise beim sogenannten Motor-Control-Center (MCC). Noch auffälliger werden die Nachteile, wenn in sicherungslosen Verteilungen Schutzschalter auch bei verhältnismäßig hohen Spannungen, beispielsweise 660/720 V, den maximalen Ausschaltstrom, beispielsweise 50 kA, alleine beherrschen müssen und zu diesem Zweck zusätzlich kontaktbehaftete Schaltelemente, sogenannte Limiter, eingesetzt werden.
Bei einem bekannten Motorstarter ist eine Reihenschaltung eines Leistungsschalters mit einem Schütz vorgesehen, das mit einem Überlastschutz versehen ist. Die Funktion des Limiters übernimmt eine Sicherung (US-Patent 3 638 157).
In einem weiteren bekannten Motorsteuergerät ohne Sicherung ist eine Reihenschaltung eines Trennschalters mit einer besonderen Ausführungsform beweglicher Kontakte mit zwei Schaltstellungen vorgesehen. Dieses bewegliche Kontaktsystem ist mit zwei getrennten elektromagnetischen Antrieben versehen. Beim Schalten des Nennstromes werden die Kontakte jeweils in die erste Schalterstellung getrieben. Eine besondere Federvorspannung verhindert beim Schalten des Nennstromes die Bewegung der Kontakte in die zweite Schaltstellung. Im Falle größerer Überströme oder beim Auftreten eines Kurzschlußstromes werden die Kontakte durch den besonderen Antrieb in die zweite Schalterstellung bewegt.
Diese Ausführungsform ist verhältnismäßig kompliziert (US-Patent 4 025 883).
Eine weitere Ausführungsform eines Schalterschützes mit zwei funktionsverschiedenen Kontaktsystemen enthält eine Reihenschaltung von Nennstromkontakten und Überstromkontakten, denen jeweils ein Auslöser zugeordnet ist. Zwischen den Nennstromkontakten, die mit einer gemeinsamen Schaltbrücke betätigt werden, und den Überstromkontakten ist jeweils ein fester Kontakt vorgesehen. Die Überstromkontakte übernehmen die Funktion eines Limiters und sind zu diesem Zweck jeweils mit einem Schwenkarm aus Aluminium versehen, der mit Hilfe einer Federkraft gegen den festen Kontakt gedrückt wird. Diese Ausführungsform eines Schalterschützes ist nur für verhältnismäßig geringe Überströme geeignet (DE-OS 31 41 958).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Ausführungsform eines Schalterschützes zu verbessern, insbesondere soll das Schütz sowohl die Funktion des Leistungsschalters, nämlich das Schalten des Kurzschlußstromes, als auch die Funktion des Schützes, nämlich das häufige Schalten des Nennstromes, übernehmen und zugleich sollen große Überströme dadurch begrenzt werden, daß die Vorrichtung als Schnellschalter wirkt.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die in Reihe geschalteten Kontakte können jeweils sowohl einfach als auch doppelunterbrechend sein. Vorzugsweise werden die Schützfunktion der Nennstromkontakte mit einer doppelunterbrechenden Schützbrücke und die Überstromkontakte mit einer Einfachunterbrechung ausgeführt.
Vorzugsweise sind wenigstens für die Nennstromkontakte besondere Maßnahmen zur Einstellung der Kontaktkräfte in Verbindung mit einem großen Öffnungsweg vorgesehen.
Die Federkräfte, d.h. die Kontakthubkräfte, werden so eingestellt, daß sie bei einem vorbestimmten Strom die elektrodynamischen Öffnungskräfte nicht mehr halten können. Bei einem vorbestimmten Überstrom gehen somit die Nennstromkontakte von selbst auf. Die Kontakthubkräfte sind kleiner als die elektrodynamischen Öffnungskräfte für den kritischen Strom, der beispielsweise 20 kA betragen kann. Bei dieser Stromstärke tritt dann die Funktion des Schützes als Limiter ein. Bei dieser Ausführungsform können die Nennstromkontakte sowohl einen großen Kurzschlußstrom von beispielsweise 50 kA in derart kurzer Zeit schalten, daß sie die Funktion eines Limiters übernehmen, als auch den Nennstrom sehr häufig, beispielsweise 50 . 106 mal, schalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nennstromkontakte und die Überstromkontakte jeweils mit einem getrennten Antrieb versehen, für die eine gemeinsame Steuerung vorgesehen ist. Für die Nennstromkontakte kann zweckmäßig ein Magnetantrieb vorgesehen sein. Die Überstromkontakte erhalten zweckmäßig einen Sprungantrieb mit Hand- oder Motorbetätigung. Die gemeinsame Steuereinrichtung kann neben der Verarbeitung von Signalen, beispielsweise Unterspannung, Überstrom und Kurzschlußtrom, auch noch eine kombinierte Schalthandlung veranlassen, beispielsweise das Ausschalten der Nennstromkontakte bei Überstrom oder Kurzschluß sowie bei Brückenabhebung infolge Limiterwirkung oder auch bei selbständiger Öffnung der Nennstromkontakte.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel eines Schalterschützes nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
In der dargestellten Ausführungsform enthält ein Schalterschütz 2, das zur Steuerung eines Motors 4 vorgesehen ist, Nennstromkontakte 6 und Überstromkontakte 8, denen jeweils ein Antrieb 10 bzw. 12 zugeordnet ist.
Für die Antriebe 10 und 12 ist eine gemeinsame Steuereinrichtung 14 vorgesehen, welcher der Motorstrom von einem Stromwandler 16 vorgegeben ist, der in der Zuleitung des Motors 4 angeordnet ist. Die Nennstromkontakte 6 können zweckmäßig als Brückenkontakte mit Doppelunterbrechung ausgeführt sein. Die den Nennstromkontakten 6 und den Überstromkontakten 8 zugeordneten Auslöser sind in der Figur zur Vereinfachung nicht dargestellt. Die Kontaktdruckkräfte der Nennstromkontakte 6 sind so gewählt, daß sie kleiner sind als die elektrodynamischen Kräfte beim Überschreiten einer vorbestimm- ten Kurzschlußstromstärke. Eine zweckmäßige Grenze, bei der das Abheben der Nennstromkontakte einsetzt, ist der Kurzschlußstromwert, der von der Überstromkontaktstelle alleine nicht mehr beherscht wird. Sie sind außerdem so gestaltet, daß sie bei geschlossenem Magnetsystem einen großen Öffnungsweg haben. Die Nennstromkontakte 6 öffnen somit gegen die Federkraft und gegenüber dem geschlossenen Magnetsystem.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Schalterschützes kann der den Überstromkontakten 8 zugeordnete Antrieb 12 nur aus einer mechanischen Zwangsöffnungsvorrichtung zur Sicherstellung einer Trennerfunktion bestehen, während die Überstromkontakte 8 bei großen Strömen, beispielsweise oberhalb des lOfachen Nennstromes, selbsttätig öffnen. Diese Öffnung kann vorzugsweise durch einen Totpunktmechanismus unterstützt werden. In dieser Ausführungsform wirken die Überstromkontakte ebenfalls als Limiter.
Zugleich wird der Antrieb 10 die Nennstromkontakte 6 freigeben, da bei großen Strömen, insbesondere bei Kurzschluß, auch die Nennstromkontakte 6 bei großen Strömen ohne zusätzlichen Öffnungsmechanismus schnell öffnen und damit als Limiter funktionieren und den Strom begrenzen. Bei geringeren Überströmen werden nur die Nennstromkontakte 6 ausgeschaltet, die zu diesem Zweck mit Bimetall- oder Uberstromsensorauslösern versehen sind.
Das Schalterschütz nach der Erfindung hat nur eine geringe Anzahl von Unterbrechungsstellen und benötigt somit nur eine geringe Menge von Edelmetall als Kontaktauflagen. Es hat auch bei höheren Spannungen, beispielsweise 660 V, eine große Schaltleistung und die Schaltelemente können untereinander abgestimmt werden.
Die einzelnen Bauteile können innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses dicht nebeneinander angeordnet werden und eine Verkabelung ist somit nicht erforderlich.
6 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Schalterschütz mit einer Reihenschaltung von Nennstromkontakten (6) und Überstromkontakten (8), denen jeweils ein Auslöser zugeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nennstromkontakte (6) so gestaltet sind, daß sie zugleich die Funktion eines Limiters erfüllen.
2. Schalterschütz nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens den Nennstromkontakten (6) ein Auslöser mit Funktionssteuerung zugeordnet ist.
3. Schalterschütz nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Nennstromkontakte (6) ein Antrieb (10) mit einem Schnellentregungssystem vorgesehen ist.
4. Schalterschütz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß getrennte Schalterantriebe (10, 12) vorgesehen sind, denen eine gemeinsame Steuereinheit (14) zugeordnet ist, die mit einem Stromwandler (16) verbunden ist und die in Abhangigkeit von der Größe des Stromes wenigstens einen der Antriebe (10, 12) steuert.
5. Schalterschütz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den Überstromkontakten (8) ein Überstromauslöser zugeordnet ist und daß der zugehörige Schalterantrieb (12) aus einer mechanischen Zwangsöffnungsvorrichtung besteht.
6. Schalterschütz nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Überstromkontakte (8) ein Totpunktsmechanismus vorgesehen ist.