DE3783704T2

DE3783704T2 - Mehrpoliger differentialmodulschutzschalter.

Info

Publication number: DE3783704T2
Application number: DE8787402073T
Authority: DE
Inventors: Rene Challande; Michel Charbonneau; Marc Paupert
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1986-09-23
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2007-09-17
Also published as: AU7882587A; EP0264314B1; ES2040270T3; ATE84915T1; EP0264314A1; FR2604294B1; JPS6388729A; PT85770B; CN87106499A; TNSN87104A1; AU601490B2; FR2604294A1; YU173687A; IN170069B; CN1021388C; DE3783704D1; PT85770A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrpol-Leistungsschalter mit Differenzstromschutz in modularer Reihenbauweise, bestehend aus einem Leistungsschalterblock und einem Differenzstrom-Auslöseblock, wobei der genannte Leistungsschalterblock ein erstes Paar gegenüberliegender Seitenwände aufs weist und eine Mehrpol-Ausschaltvorrichtung mit trennbaren Kontakten umfaßt, die durch einen über einen Kipphebel bzw. einen Überlast- und Kurzschlußstromauslöser angetriebenen Schaltmechanismus betätigt werden, und der genannte, einen Erdfehlerstrom erfassende Differenzstrom-Auslöseblock von einem Gehäuse mit einem zweiten Paar gegenüberliegender Seitenwände umschlossen wird und folgende Teile umfaßt:
- ein Auslöserelais,
- eine erste mechanische Verbindung zur Übertragung des Auslösebefehls des Relais an den Schaltmechanismus bei Auftreten eines Differenzstroms,
- eine zweite mechanische Verbindung zur Nutzung der Ausschaltbewegung des Kipphebels für das automatische Wiederspannen des Relais,
- einen Test-Stromkreis mit mindestens einem Test-Widerstand in einem parallelen Fehlerstromkreis,
- einen Test-Drucktaster, bei dessen Schließen ein künstlich erzeugter Differenzstrom fließt,
- einen Schutzschalter zur Trennung des Test-Widerstands und Unterbrechung des künstlich erzeugten Differenzstroms im Test-Stromkreis nach dem Öffnen des Leistungsschalters aufgrund einer Differenzstrom-Auslösung,
- eine Wand des zweiten Seitenwandpaares am Gehäuse des Auslöseblocks, die an den Leistungsschalterblock gereiht wird und in Querrichtung Öffnungen zur Durchführung der ersten und zweiten mechanischen Verbindung aufweist.
Der Differenzstrom-Auslöseblock eines Klein-Leistungsschalters umfaßt normalerweise das Differenzstrom-Meßsystem in Form eines um die aktiven Leiter des zu schützenden Stromkreises gelegten Ringkernwandlers in der elektromechanischen Ausführung des Differenzstrom-Auslösers gemäß der Druckschrift FR-A-2.437.692 ist die Sekundärwicklung direkt mit dem Auslöserelais verbunden, so daß für jeden Ansprechwert ein eigener Auslöseblock vorgesehen werden muß.
In der elektronischen Ausführung des Differenzstrom-Auslösers befindet sich eine elektronische Schaltung zwischen der Sekundärwicklung und dem Relais, um eine Differenzstrom-Schutzeinrichtung mit hoher Ansprechempfindlichkeit zu erhalten. Außerdem ist ein spezieller Auslöseblock erforderlich. Die große Zahl verschiedener Auslöseblöcke für eine Baureihe von Kleinleistungsschaltern bringt Lager- und Kostenprobleme mit sich.
In der Druckschrift DE-A-1.256.775 wird ein vierpoliger Differenzstrom- Leistungsschalter beschrieben, dessen Gehäuse in drei Abteile unterteilt ist, und zwar in ein erstes Abteil mit den Polen und den zugehörigen Löschkammern, ein zweites Abteil mit dem Schaltmechanismus des Leistungsschalters, dem Überlast- und dem Kurzschlußauslöser sowie dem Differenzstromwandler zur Erfassung des Fehlerstroms und ein drittes Abteil zur Aufnahme des Differenzstrom-Auslöserelais und des Teststromkreises. Der Differenzstromwandler befindet sich im gleichen Abteil wie der Schaltmechanismus bzw. der Überlast- und der Kurzschlußauslöser. Eine solche Anordnung verhindert eine konstruktive Trennung zwischen dem zweiten und dem ersten Abteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen modularen Differenzstrom- Leistungsschalter zu schaffen, bei dem möglichst viele gemeinsame Teile in den verschiedenen elektromechanischen bzw. elektronischen Ausführungen verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Leistungsschalter ist dadurch gekennzeichnet, daß die andere Wand des zweiten Seitenwandpaares am Gehäuse des Auslöseblocks als Auflagefläche dient, und zwar:
- entweder in der elektromechanischen Ausführung für einen Fehlerstrom- Meßblock, der einen Summenstromwandler zur Erfassung eines Differenzstroms umfaßt, wobei in diesem Fall der genannte Meßblock an den Differenzstrom-Auslöseblock gereiht wird,
- oder in der elektronischen Ausführung für einen Hilfsschaltblock, der eine mit Auslösebefehlen und Versorgungsspannungen eines Fehlerstrom-Meßblocks beaufschlagte elektronische Schaltung enthält, wobei in diesem Fall der genannte Hilfsschaltblock an den Differenzstrom-Auslöseblock gereiht und der Fehlerstrom-Meßblock vom Differenzstrom-Auslöseblock getrennt werden.
Der Differenzstrom-Auslöseblock ist in der elektromechanischen Ausführung mit der in den Fehlerstrom-Meßblock integrierten Meßwicklung des Stromwandlers und in der elektronischen Ausführung mit der elektronischen Schaltung des Hilfsschaltblocks über interne Leitungen elektrisch verbunden. Der Aufbau aus Leistungsschalterblock, Auslöseblock und Meßblock ist also bei allen Ausführungen gleich, lediglich der Hilfsschaltblock mit der entsprechenden Verdrahtung wird je nach Version hinzugefügt bzw. weggelassen.
Die Frontseite des Hilfsschaltblocks ist mit einem Wahlschalter zur Einstellung des Ansprechwerts für die Differenzstrom-Auslösung sowie einem Zeitregler zur Einstellung der Ansprechverzögerung für die Differenzstrom- Auslösung bestückt. Der Auslöseblock weist eine Fernbetätigungsvorrichtung zur Auslösung durch einen künstlich erzeugten Differenzstrom sowie ein in der Umgebung des Test-Drucktasters angeordnetes Sichtfenster zur Anzeige der Auslösung aufgrund eines Differenzstroms auf.
Der Fehlerstrom-Meßblock ist über ein Leiterbündel mit einem Steckverbinder der elektronischen Schaltung des Hilfsschaltblocks verbunden, um die Versorgungsspannung und das Differenzstrom-Meßsignal an die elektronische Schaltung zu übertragen und die Verbindung des Test Stromkreises mit dem Netz einspeise- und abgangsseitig vom Stromwandler zu gewährleisten.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektronische Schaltung mit Lastwiderständen für die Sekundärwicklung des Stromwandlers bestückt, die mit dem Wahlschalter zur Einstellung des Ansprechwerts der Differenzstrom-Auslösung zusammenwirken, wobei der genannte Wahlschalter mit einem über einen Drucktaster anzusteuernden Hilfskontakt verbunden ist, der beim Schließen des Test-Stromkreises die automatische Umschaltung des Wahlschalters auf die höchste Ansprechempfindlichkeit bewirkt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 den Schaltplan eines Leistungsschalters mit elektromagnetischem Differenzstrom-Auslöser;
Fig. 2 die Vorderansicht des Differenzstrom-Auslöseblocks zum Anbau an den Ausschaltblock des Leistungsschalters, dargestellt in geschlossener und gespannter Stellung;
Fig. 3 bis 5 Schnittdarstellungen des Differenzstrom-Auslöseblocks entlang der Linien III-III, IV-IV und V-V aus Fig. 2;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Aneinanderreihung der einzelnen Leistungsschaltermodule gemäß Fig. 1 mit Ausschaltblock, Differenzstrom- Auslöseblock und Fehlerstrom-Meßblock mit Summenstromwandler;
Fig. 7 eine Draufsicht der Darstellung aus Fig. 6 bei entfernter Abdeckung des Auslöseblocks;
Fig. 8 den Schaltplan einer Ausführungsvariante mit Leistungsschalter mit elektronischem Differenzstrom-Auslöser;
Fig. 9 den Schaltplan der elektronischen Schaltung des Hilfsschaltblocks;
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Aneinanderreihung der einzelnen Leistungsschaltermodule gemäß Fig. 8.
Fig. 1 zeigt den Schaltplan eines zweipoligen Differenzstrom-Leistungsschalters in einem Einphasen-Wechselstromnetz mit einem Phasenleiter L und einem Neutralleiter N. Der Differenzstrom-Leistungsschalter umfaßt eine zweipolig oder auf einen Pol und den Neutralleiter wirkende Ausschaltvorrichtung 12 mit trennbaren Kontakten 14, 16, die durch einen Schaltmechanismus 18 mit Kipphebelantrieb 19 angesteuert werden, wobei dieser Mechanismus mit einem (nicht dargestellten) magnetothermischen Auslöser zur Erfassung von Überlast- und Kurzschlußströmen sowie einem Differenzstrom-Auslöser zur Erfassung von Erdfehlerströmen zusammenwirkt.
Der Differenzstrom-Auslöser 20 umfaßt eine Differenzstrom-Meßeinrichtung mit einem zur Erfassung eines Fehlerstroms dienenden Summenstromwandler 21, der aus einem um die aktiven Leiter L und N gelegten Ringkern 22 sowie einer auf den Kern 22 gewickelten Meßwicklung 24 besteht. Die Meßwicklung 24 ist elektrisch mit einem polarisierten elektromagnetischen Auslöserelais 26 verbunden, das über eine erste mechanische Auslöseverbindung 27 mit dem Schaltmechanismus 18 zusammenwirkt, so daß bei Auftreten eines Fehlerstroms in den Leitern L und N ein automatisches Öffnen der Kontakte 14, 16 erfolgt. Der Differenzstrom-Auslöser 20 ist mit einem Test-Stromkreis 28 gekoppelt, der über einen Leiter 29 mit einem ersten Anschlußpunkt 30 des Phasenleiters L bzw. über einen Leiter 31 mit einem zweiten Anschlußpunkt des Neutralleiters N auf der Einspeise- bzw. Abgangsseite des Summenstromwandlers 21 elektrisch verbunden ist. Der Test-Stromkreis 28 stellt einen parallelen Fehlerstromkreis dar und besteht aus zwei Test-Widerständen 34, 36 eines Schalt- bzw. Schutzorgans 38 mit zwei Schutzkontakten 40, 42 und einem Test-Drucktaster 44. Bei manuellem Schließen des Drucktasters 44 wird durch Schaltung der Widerstände 34, 36 in den Test-Stromkreis 28 ein Fehlerstrom simuliert, mit dem die ordnungsgemäße Funktion des Differenzstrom-Auslösers 20 geprüft werden kann. Der künstlich erzeugte Fehlerstrom durchfließt den Test-Stromkreis 28 vom ersten Anschlußpunkt 30 des Phasenleiters L über den Widerstand 36, den Schutzkontakt 40, den Test-Drucktaster 44, den Schutzkontakt 42 und den Widerstand 34 bis zum Anschlußpunkt des Neutralleiters N.
Während der durch das Relais 26 gesteuerten Auslösephase nach Auftreten eines Differenz-Fehlerstroms erfolgt durch eine zweite mechanische Verbindung 45 des Schaltmechanismus 18 automatisch das Öffnen der Schutzkontakte 40, 42 des Schaltorgans 38, derart daß die Widerstände 34, 36 auch bei längerer Betätigung des Test-Drucktasters 44 unwirksam bleiben. Das Schaltorgan 38 des Test-Stromkreises 28 ist zwischen dem Test-Drucktaster 44 und den Widerständen 34, 36 angeordnet.
Der Schaltmechanismus 18 des Leistungsschalters 10 kann mit einer Fernauslösefunktion ausgerüstet werden, die als einfacher Fernbetätigungskontakt 46 in einem Ankopplungsstromkreis 48 ausgebildet ist, der parallel an die Klemmen 50, 52 des Test-Drucktasters 44 angeschlossen werden kann. Das Einschalten des Fernbetätigungskontakts 46 hat die gleiche Wirkung wie das direkte manuelle Schließen des Test-Drucktasters 44, nämlich ein Öffnen der Kontakte 14, 16 des Leistungsschalters 10 aufgrund einer fehlerstrombedingten Auslösung.
Durch die beiden in den Test-Stromkreis 28 geschalteten Schutzkontakte 40, 42 des Schaltorgans 38 können der Test-Drucktaster 44 sowie der Fernbetätigungskontakt 46 nach einer Fehlerstromauslösung vollkommen vom Netz getrennt werden. Die völlige Spannungsfreischaltung der beiden Schalter 44, 46 erfolgt durch gleichzeitige Unterbrechung der beiden Leiter 29, 31 unabhängig von der Anschlußart des Leistungsschalters 10, also sowohl bei einspeiseseitiger (Klemmen 51, 53) als auch bei abgangsseitig (Klemmen 54, 56) Spannungszufuhr.
Die beiden in die jeweiligen Leiter 31, 29 des Test-Stromkreises 28 geschalteten Test-Widerstände 34, 36 gewährleisten eine uneingeschränkte Sicherheit für den Betreiber, selbst bei fehlerbedingtem Verschweißen der Schutzkontakte 40, 42.
Aus den Fig. 2 bis 5 geht hervor, daß der Differenzstrom-Auslöseblock 20 von einem Isolierstoffgehäuse 62 umgeben ist, das an den Leistungsschalterblock 11 mit der darin befindlichen Ausschaltvorrichtung 12, dem Schaltmechanismus 18 und dem magnetothermischen Auslöser angereiht und gekoppelt werden kann. Das Auslöserelais 26 des Mechanismus 60 ist mit einem (nicht dargestellten) beweglichen Anker ausgerüstet, der mit einem Arm 63 eines Mitnehmerhebels 64 zusammenwirkt, der seinerseits auf einer Welle 66 gelagert ist und zwischen einer Gespannt-Stellung und einer Ausgelöst-Stellung verschwenkt werden kann. Am Mitnehmerhebel 64 ist ein Finger 68 ausgebildet, der die erste mechanische Auslöseverbindung 27 darstellt, die dazu dient, die Verriegelung des Schaltmechanismus 18 des Leistungsschalters 10 freizugeben, wenn der Anker des Relais 26 aufgrund eines Fehlerstroms in die Ausgelöst-Stellung überführt wird.
Die zweite mechanische Verbindung 45 des Differenzstrom-Mechanismus 60 verbindet den Kipphebel 19 des Schaltmechanismus 18 des Leistungsschalters 10 mit einer Übertragungs-Kurvenscheibe 70, die schwenkbar auf einer Welle 72 gelagert ist und der Einschalt- bzw. Ausschaltbewegung des Kipphebels folgt. Die Übertragungs-Kurvenscheibe 70 wirkt einerseits mit einem Arm 74 eines Spannhebels 76 und andererseits mit einem Anzeigebehebel 78 zusammen, die auf der gleichen Welle 80 schwenkbar gelagert sind.
Eine Verriegelung 82 (Fig. 2 und 4) ist schwenkbar auf einer Welle 84 gelagert und mit einer Rückhaltenase zur Verriegelung des Anzeigehebels 78 in einer inaktiven Stellung versehen, in der eine Anzeige 88 außerhalb eines in der Frontseite des Gehäuses 62 ausgebildeten Sichtfensters 90 liegt.
Die Funktionsweise des Differenzstrom-Mechanismus entspricht der Beschreibung des französischen Patents Nr. 2 437 692, auf das im folgenden für weitere Details Bezug genommen wird.
Auf die Isolierstoffwelle der Hebel 76, 78 ist eine Drehfeder 92 geschoben, die aus einem elektrisch leitenden Metall besteht. Das eine Ende 94 der Feder 92 liegt auf einem Vorsprung des Spannhebels 76 aufs so daß in Richtung der Kurvenscheibe 70 eine Kraft im Uhrzeigersinn auf ihn ausgeübt wird. Zur anderen Seite hin wirkt das Ende 94 der Feder mit einer ersten feststehenden Leiste 96 zusammen, die elektrisch leitend ist und den Schutzkontakt 40 des Schaltorgans 38 des Test-Stromkreises 28 darstellt. Das entgegengesetzte Ende 97 der Feder 92 wirkt auf einen Anschlag 98 des Gehäuses 62 und ist mit dem Widerstand 36 verbunden, der über den Leiter 29 an den ersten Anschlußpunkt 30 des Phasenleiters L angeschlossen ist.
Der andere Schutzkontakt 42 des Schaltorgans 38 weist eine zweite feststehende Leiste 100 aus leitendem Material aufs die mit einer elastischen Kontaktzunge 102 zusammenwirkt. Das entgegengesetzte Ende dieser Kontaktzunge 102 ist um die Schwenkachse 66 des Mitnehmerhebels 64 geführt, in einer fest mit dem Gehäuse 62 verbundenen Haltevorrichtung 104 gesichert und elektrisch mit dem in den Leiter 31 des Test-Stromkreises 28 eingesetzten Widerstand 34 verbunden. Die Kontaktzunge 102 wird durch einen Finger 102 des Spannhebels 76 betätigt.
Zum Anschluß des Ankopplungsstromkreises 48 des Fernbetätigungskontakts 46 sind die beiden feststehenden Leisten 96, 100 mit zwei Steckern 106, 108 verbunden, die ihrerseits elektrisch an die Klemmen 50, 52 des Test-Drucktasters 44 angeschlossen sind. Für den Fall, daß der Differenzstrom-Leistungsschalter 20 nicht mit einer Fernbetätigungsfunktion ausgerüstet ist, können die Zugangsöffnungen zu den Steckern 106, 108 mit Hilfe eines Stopfens 110 abgedeckt werden.
Der Test-Drucktaster 44 ist mit einer verformbaren elastischen Zunge 112 ausgerüstet, die im französischen Patent Nr. 2 526 995 näher beschrieben ist. Bei eingedrücktem Drucktaster 44 wird ein elektrischer Kontakt zwischen der Zunge 112 und der ersten feststehenden Leiste 96 des Schutzkontakts 40 hergestellt.
Entsprechend den Fig. 2 bis 5 ergibt sich die Funktionsweise des Mechanismus 60 des Differenzstrom-Auslösers 20 wie folgt:
Bei geschlossenem Leistungsschalter entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Schaltstellung des Mechanismus 60 des Differenzstrom-Leistungsschalters 20 bewirkt das Auftreten eines Differenz-Fehlerstroms die Auslösung des Relais 26 und ein daraus folgendes Verschwenken des Mitnehmerhebels 64 im Uhrzeigersinn um die Achse 66 von der Gespannt-Stellung in die Ausgelöst-Stellung. Der Finger 68 der ersten mechanischen Verbindung 27 überträgt den Auslösebefehl an die Verriegelung des Schaltmechanismus 18 des Leistungsschalters 10, so daß die Kontakte 14, 16 des Ausschaltmechanismus 12 öffnen und die Verriegelung 82 des Anzeigehebels 78 freigegeben wird. Das Öffnen des Leistungsschalters 10 geht einher mit einer Schwenkbewegung des Kipphebels 19 und der Kurvenscheibe 70 entgegen dem Uhrzeigersinn. Mit Hilfe des durch den Spannhebel 76 beaufschlagten Mitnehmerhebels 64 erzeugt die zweite mechanische Verbindung 45 mit dem Schaltmechanismus 18 aus der Öffnungsbewegung des Leistungsschalters automatisch eine Spannbewegung für das Relais 26. Der Anzeigehebel 78 überführt seinerseits die Anzeige in eine aktive Stellung innerhalb des Sichtfensters 90, um die Fehlerstromauslösung zu signalisieren. Nach dem Wiederspannen des Relais überführt die zweite mechanische Verbindung 45 bei manuellem Umlegen des Kipphebels 19 von der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung des Leistungsschalters den Spannhebel 76 und den Anzeigehebel 78 wieder in ihre Ausgangslage.
Durch Betätigung des Drucktasters 44 und daraus folgender Schaltung der Widerstände 34, 36 in den Test-Stromkreis 28 kann das Auftreten eines Differenz-Fehlerstroms simuliert werden. Dabei wird zwischen der elastischen Zunge 112 und der Klemme 52 der ersten feststehenden Leiste ein elektrischer Kontakt hergestellt. Nach dem Öffnen des Leistungsschalters 10 öffnen sich die beiden Schutzkontakte 40, 42 durch die Schwenkbewegung des Spannhebels 76 im Uhrzeigersinn automatisch. Das Ende 94 der Feder 92 und die Kontaktzunge 102 heben sich von der ersten bzw. zweiten feststehenden Leiste 96, 100 ab und gewährleisten so die Trennung der beiden Widerstände 34, 36. Auf diese Weise wird der Test-Stromkreis 28 für die Dauer der Ansprechzeit des Schaltmechanismus 18 des Leistungsschalters kurzzeitig mit einer Spannung beaufschlagt. Die Klemmen 50, 52 sowie die Stecker 106, 108 sind bei geöffnetem Leistungsschalter spannungsfrei.
Wird nun der Kipphebel 19 des Leistungsschalters 10 nach dem Wiederspannen des Relais 26 des Differenzstrom-Auslösers 20 in die Einschaltstellung überführt, werden die Schutzkontakte 40, 42 durch den Spannhebel 76 geschlossen. Anschließend kann ein neuer Test durchgeführt werden.
Es zeigt sich hierbei, daß der Arm 63 des Mitnehmerhebels 64 Bestandteil beider mechanischen Verbindungen 27, 45 ist und einerseits bei Übertragung eines Auslösebefehls an die Spule des Relais 26 als Auslöseorgan wirkt, beim Öffnen des Leistungsschalters gleichzeitig aber auch als Spannorgan für das Relais 26 dient. Dem Arm 53 ist eine elastische Isolierstoffzunge 120 (Fig. 2) zugeordnet, die dazu dient, nach dem Wiederspannen des Relais 26 und bei Überführung des Kipphebels 19 des Leistungsschalters 10 von der Ausschalt- in die Einschaltstellung ein bestimmtes Spiel 122 zwischen dem Arm 63 und dem Anker zu gewährleisten. Die Aufrechterhaltung dieses Spiels erlaubt eine gute Übertragung des vom Relais 26 ausgesandten Auslösebefehls.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die Aneinanderreihung der einzelnen Module des Differenzstrom-Leistungsschalters 10 gemäß Fig. 1 mit dem elektromagnetischen Differenzstrom-Auslöseblock 20 zwischen dem zweipoligen Leistungsschalterblock 11 und dem Fehlerstrom-Meßblock 150 mit Summenstromwandler 21 zur Erfassung des Differenz-Fehlerstroms. Die in den Meßblock 150 integrierte Sekundärwicklung 24 des Stromwandlers 21 ist über eine interne elektrische Verbindung 152 an die Spule des Relais 26 des Differenzstrom-Auslöseblock 20 angeschlossen. Jeder Pol des Leistungsschalterblocks 11 ist z. B. entsprechend der vom Anmelder eingereichten Patentanmeldung vom 03.01.86 ausgeführt, jedoch kann auch jeder andere Typ von Mehrpol-Kleinleistungsschaltern verwendet werden. Der Kipphebel ist mechanisch mit der zweiten mechanischen Verbindung 45 verbunden, während die erste mechanische Auslöseverbindung 27 auf die Verriegelung des Schaltmechanismus 18 wirkt.
Der Differenzstrom-Leistungsschalter 10 ist mit zwei Verbindungsleitungen 154, 156 bestückt, die zwischen die unteren Anschlußklemmen 158, 160 des zweipoligen Leistungsschalterblocks 11 und die oberen Anschlußklemmen 162, 164 des Fehlerstrom-Meßblocks 150 geschaltet werden. Der Differenzstrom-Leistungsschalter 10 verfügt über eine Eigenstromversorgung, und der Anschluß der Netzleiter L, N erfolgt an den einspeiseseitigen Klemmen 51, 53 des Leistungsschalterblocks 11 bzw. an den abgangsseitigen Klemmen 54, 56 des Meßblocks 150. Der Ringkern 22 des Summenstromwandlers 21 verfügt über zwei Primärwicklungen 166, 168, deren jeweilige Anschlußenden an die oberen Klemmen 162, 164 bzw. die entsprechenden Abgangsklemmen 54, 56 des Fehlerstrom-Meßblocks 150 angeschlossen sind. Die Zuführung der Verbindungsleitungen 154, 156 erfolgt durch zwei unter den Abgangsklemmen 54, 56 angeordnete Öffnungen 170, 172.
In den Fig. 8 bis 10 ist eine Ausführungsvariante eines elektronischen Differenzstrom-Leistungsschalters 200 mit Hilfsenergiequelle dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile werden die gleichen Kennziffern verwendet wie für den Leistungsschalter 10 gemäß den Fig. 1 bis 7. Der elektronische Differenzstrom-Leistungsschalter 200 besteht aus einer modularen Aneinanderreihung eines zweipoligen Leistungsschalterblocks 11, eines Differenzstrom-Auslöseblocks 20 und eines Hilfsschaltblocks 202 mit integrierter elektronischer Schaltung 204 zur Verarbeitung der vom getrennten Meßblock 150 übermittelten Signale.
Ein fünfadriges Leiterbündel 206 verbindet den Fehlerstrom-Meßblock 150 mit einem Steckverbinder 208 am Eingang der elektronischen Schaltung 204, um einerseits die Aussendung eines ersten Meßsignals der Sekundärwicklung 24 sowie eines zweiten Signals für die Spannungsquelle Vcc und andererseits die Verbindung des Test-Stromkreises 28 des Differenzstrom- Leistungsschalters 20 mit dem Drucktaster 44 zu gewährleisten.
Die elektronische Schaltung 204 des Hilfsschaltblocks 202 ist über eine achtadrige interne Verbindungsleitung 210 mit dem Relais 26, dem Test- Stromkreis 28, dein Test-Drucktaster 44 sowie dem Fernbetätigungs- Drucktaster 46 des Auslöseblocks verbunden.
Der elektronische Hilfsschaltblock 202 ist an der Vorderseite mit einem Wahlschalter 212 zur Einstellung des Ansprechwerts für die Differenzstrom- Auslösung (z. B. 30 mA, 300 mA, 1 A, 3 A) sowie mit einem Zeitregler 214 zur Einstellung der Ansprechverzögerung für die Differenzstrom-Auslösung bestückt.
Die elektronische Schaltung 204 (Fig. 9) des Hilfsschaltblocks 202 ist mit mehreren Widerständen R0, R1, R2, R3 zur Einstellung des Ansprechwerts bestückt, und die Sekundärwicklung 24 des Summenstromwandlers 21 wird je nach Stellung des Wahlschalters 212 mit einem oder mehreren dieser Widerstände R0 bis R3 belastet. Die größte Ansprechempfindlichkeit von 30 mA entspricht der Einschaltung des Widerstands R0, während die Ansprechwerte 300 mA, 1 A und 3 A durch Parallelschaltung der Widerstände R1, R2 bzw. R3 mit R0 eingestellt werden. Der Ausgang des Widerstandskreises R0 bis R3 ist mit einem als Komparator geschalteten Operationsverstärker 216 verbunden, der eine elektronische Schaltung 218 zur Verarbeitung des Differenzstromsignals ansteuert. Der Fernbetätigungskontakt 46 ist über die Widerstände 220, 222 direkt mit der Signalverarbeitungsschaltung 218 verbunden. Der Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 218 ist an einen Eingang eines ODER-Gatters 224 gelegt, das die Erregung der Spule des Auslöserelais 26 steuert.
Die Ausgangsklemme 226 der Sekundärwicklung 24 des Stromwandlers 21 ist über einen Widerstand 228 mit der Spannungsquelle Vcc und über einen Kondensator 230 mit dem Widerstandskreis R0 bis R3 verbunden. Der andere Eingang des ODER-Gatters 224 ist über einen Leiter 232 an die Klemme 226 der Sekundärwicklung 24 angeschlossen. Eine Unterbrechung des Stromflusses im Sekundärstromkreis des Meßblocks 150 bewirkt einen Spannungsanstieg an Klemme 226, der durch die Zeitkonstante des RC- Glieds aus dem Widerstand 228 und dem Kondensator 230 verzögert wird. Auf diese Weise können zwei Auslösebefehle an das ODER-Gatter 224 gelangen, und zwar ein erstes von der Signalverarbeitungsschaltung 218 ausgesandtes Auslösesignal aufgrund der Erfassung eines Differenz-Fehlerstroms und ein zweites Auslösesignal aufgrund einer Stromunterbrechung im Sekundärstromkreis. Die Differenzierung der beiden Auslösesignale erfolgt über die jeweilige Ausschaltverzögerung des Differenzstrom-Leistungsschalters 200.
Der Wahlschalter 212 zur Einstellung des Ansprechwerts wird über einen Hilfskontakt 232 (siehe Fig. 8 und 9) mit Masse verbunden. Dieser Kontakt ist in den Auslöserblock 20 integriert und wird über den Test-Drucktaster 44 (siehe Fig. 2 und 5) angesteuert, wobei das Schließen des Test-Stromkreises 28 automatisch eine Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Wahlschalter 212 und Masse bewirkt. Dadurch erfolgt eine Zwangsumschaltung auf die höchste Ansprechempfindlichkeit von 30 mA (Widerstand R0) unabhängig von der Stellung des Wahlschalters 212. Ohne Testfunktion des Leistungsschalters 200 führt die Umschaltung des Wahlschalters 212 oder des Hilfskontakts 232 zu einer Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der elektronischen Schaltung 204.
In der elektromechanischen Ausführung des Differenzstrom-Leistungsschalters 10 gemäß Fig. 7 ist der Fehlerstrom-Meßblock 150 Bestandteil der Modulreihe und muß zwingend an den Auslöserblock 20 angereiht werden. In der elektronischen Ausführung des Differenzstrom-Leistungsschalters 200 gemäß Fig. 10 wird der Hilfsschaltblock 202 neben den Auslöserblock gereiht, während der Fehlerstrom-Meßblock 150 außerhalb der Modulreihe montiert und über einfache elektrische Verbindungen an den Leistungsschalterblock (Leiter 154, 156) und die elektronische Schaltung (Leiterbündel 206) angeschlossen wird.

Claims

1. Mehrpol-Leistungsschalter mit Differenzstromschutz in modularer Reihenbauweise, bestehend aus einem Leistungsschalterblock (11) und einem Differenzstrom-Auslöseblock (20), wobei der genannte Leistungsschalterblock (11) ein erstes Paar gegenüberliegender Seitenwände aufweist und eine Mehrpol-Ausschaltvorrichtung (12) mit trennbaren Kontakten (14, 16) umfaßt, die durch einen über-einen Kipphebel (19) bzw. einen Überlast- und Kurzschlußstromauslöser angetriebenen Schaltmechanismus (18) betätigt werden, und der genannte, einen Erdfehlerstrom erfassende Differenzstrom- Auslöseblock von einem Gehäuse (62) mit einem zweiten Paar gegenüberliegender Seitenwände umschlossen wird und folgende Teile umfaßt

- ein Auslöserelais (26),

- eine erste mechanische Verbindung (27) zur Übertragung des Auslösebefehls des Relais (26) an den Schaltmechanismus (18) bei Auftreten eines Differenzstroms,

- eine zweite mechanische Verbindung (45) zur Nutzung der Ausschaltbewegung des Kipphebels (19) für das automatische Wiederspannen des Relais (26),

- einen Test-Stromkreis (28) mit mindestens einem Test-Widerstand (34, 36) in einem parallelen Fehlerstromkreis,

- einen Test-Drucktaster (44), bei dessen Schließen ein künstlich erzeugter Differenzstrom fließt,

- ein Schutzschalter (38) zur Trennung des Test-Widerstands und Unterbrechung des künstlich erzeugten Differenzstroms im Test-Stromkreis (28) nach dem Öffnen des Leistungsschalters (10, 200) aufgrund einer Differenzstrom- Auslösung,

- eine Wand des zweiten Seitenwandpaares am Gehäuse (62) des Auslöseblocks (20), die an den Leistungsschalterblock (11) gereiht wird und in Querrichtung Öffnungen zur Durchführung der ersten und zweiten mechanischen Verbindung (27, 45) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

die andere Wand des zweiten Seitenwandpaares am Gehäuse (62) des Auslöseblocks (20) als Auflagefläche dient, und zwar

- entweder in der elektromechanischen Ausführung für einen Fehlerstrom- Meßblock (150), der einen Summenstromwandler (21) zur Erfassung eines Differenzstroms umfaßt, wobei in diesem Fall der genannte Meßblock (150) an den Differenzstrom-Auslöseblock (20) gereiht wird,

- oder in der elektronischen Ausführung für einen Hilfsschaltblock (202), der eine mit Auslösebefehlen und Versorgungsspannungen eines Fehlerstrom- Meßblocks (150) beaufschlagte elektronische Schaltung (204) enthält, wobei in diesem Fall der genannte Hilfsschaltblock (202) an den Differenzstrom-Auslöseblock (20) gereiht und der Fehlerstrom-Meßblock (150) vom Differenzstrom-Auslöseblock (20) getrennt werden.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzstrom-Auslöseblock (20) über interne Leitungen (152, 210) in der elektromechanischen Ausführung mit der in den Fehlerstrom-Meßblock (150) integrierten Meßwicklung (24) des Stromwandlers (21) und in der elektronischen Ausführung mit der elektronischen Schaltung (204) des Hilfsschaltblocks (202) elektrisch verbunden ist.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontseite des Hilfsschaltblocks (202) mit einem Wahlschalter (212) zur Einstellung des Ansprechwerts für die Differenzstrom-Auslösung sowie einem Zeitregler (214) zur Einstellung der Ansprechverzögerung für die Differenzstrom-Auslösung bestückt ist und daß der Auslöseblock (20) eine Fernbetätigungsvorrichtung zur Auslösung durch einen künstlich erzeugten Differenzstrom sowie ein in der Umgebung des Test-Drucktasters (44) angeordnetes Fenster (90) zur Anzeige der Auslösung aufgrund eines Differenzstroms aufweist.

4. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerstrom-Meßblock (150) über ein Leiterbündel (206) mit einem Steckverbinder (208) der elektronischen Schaltung (204) des Hilfsschaltblocks (202) verbunden ist, um die Versorgungspannung und das Differenzstrom-Meßsignal an die elektronische Schaltung (204) zu übertragen und die Verbindung des Test-Stromkreises (28) mit dem Netz einspeise- und abgangsseitig vom Stromwandler (21) zu gewährleisten.

5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (204) mit Lastwiderständen R0 bis R3 für die Sekundärwicklung (24) des Stromwandlers (21) bestückt ist, die mit dem Wahlschalter (212) zur Einstellung des Ansprechwerts der Differenzstrom- Auslösung zusammenwirken, wobei der genannte Wahlschalter (212) mit einem über einen Drucktaster (44) anzusteuernden Hilfskontakt (232) verbunden ist, der beim Schließen des Test-Stromkreises (28) die automatische Umschaltung des Wahlschalters (212) auf den höchsten Ansprechwert bewirkt.

6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (204) darüber hinaus folgende Komponenten umfaßt:

- eine Differenzstrom-Signalverarbeitungsschaltung (218), die von einem über die Lastwiderstände R0 bis R3 mit der Sekundärwicklung (26) des Stromwandlers verbundenen Komparator mit Operationsverstärker (216) angesteuert wird,

- einen zwischen die Sekundärwicklung (24) des Summenstromwandlers (21) und die elektronische Schaltung (204) geschalteten Überwachungsstromkreis (232, 228, 230) zur Überprüfung des Stromflusses im Sekundärstromkreis

- und eine Logikschaltung (224) zur Ansteuerung des Auslöserelais (26), die in der Lage ist, ein Auslösesignal sowohl aufgrund eines Differenz-Fehlerstroms als auch aufgrund einer Unterbrechung des Stromflusses im Sekundärstromkreis zu erfassen.