DE69303056T2 - Einpol- und Nulleiterdifferentialschutzschalter mit Prüfkreis - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen einpoligen Differenzstrom-Leistungsschalter mit Neutralleiter in einem Isolierstoffgehäuse, das durch eine Trennwand in zwei aneinandergrenzende Bereiche unterteilt ist, die
• - ein erstes Leistungsschalter-Abteil, welches einen Phasenleiterkreis, bestehend aus einem feststehenden Phasenleiterkontakt, einem beweglichen Phasenleiterkontakt sowie einem mit einem Bimetall und einer Spule bestückten thermomagnetischen Auslöser, einen Neutralleiterkreis, bestehend aus einem feststehenden Neutralleiterkontakt und einem beweglichen Neutralleiterkontakt, ein erstes Klemmenpaar mit einer einspeiseseitigen Phasenleiterklemme und einer abgangsseitigen Phasenleiterklemme, ein zweites Klemmenpaar mit einer einspeiseseitigen Neutralleiterklemme und einer abgangsseitigen Neutralleiterklemme sowie einen ersten Mechanismus zur manuellen Betätigung über einen Kipphebel bzw. automatischen Betätigung über den thermomagnetischen Auslöser enthält,
• - ein zweites Differenzstromschutz-Abteil, welches einen Summenstromwandler mit Ringmagnetkern enthält, der eine Phasenleiter-Primärwicklung, eine Neutralleiter-Primärwicklung sowie eine Meß-Sekundärwicklung trägt, die einem Auslöserelais zugeordnet ist, welches mit einem, mechanisch mit dem ersten Mechanismus gekoppelten zweiten Auslösemechanismus sowie mit einem, einen Prüfwiderstand und einen Drucktaster umfassenden Prüfstromkreis zusammenwirkt,
• - und in der Trennwand ausgebildete Öffnungen zur Durchführung der Anschlußleiter umfassen, die das Einsetzen der Phasenleiter-Primärwicklung und der Neutralleiter-Primärwicklung in den Phasenleiterkreis bzw. den Neutralleiterkreis ermöglichen,
• - wobei die einspeiseseitigen Phasenleiterklemmen und Neutralleiterklemmen nebeneinander auf der gleichen schmalen Seitenfläche des Gehäuses
• - und die abgangsseitigen Phasenleiterklemmen und Neutralleiterklemmen nebeneinander auf der gegenüberliegenden schmalen Seitenfläche des Gehäuses angeordnet sind.
• Ein solcher Leistungsschalter mit Differenzstromschutz ist aus der Druckschrift FR-A-2.662.017 des Anmelders bekannt. Die Durchführungsöffnungen flir die Anschlußleiter der Phasen- und Neutralleiter- Primärwicklungen sind dabei auf der gleichen Seite des Ringkerns in einem zwischen der abgangsseitigen Phasenleiterklemme und der Auslaufzone der Lichtbogenlöschkammer des Phasenleiterkreises ausgebildeten Zwischenraum angeordnet. Die vier Öffnungen erstrecken sich in der gleichen, rechtwinklig zur Trennwand liegenden Ebene und sind in der Senkrechten in geringen Abständen gegeneinander versetzt angeordnet. Solche geringen Abstände eignen sich nicht für eine automatisierte Herstellung der elektrischen Verbindungen durch Verlöten der vier Anschlußleiter mit den Enden der Primärwicklungen des Summenstromwandlers. Das Verlöten der Verbindungsstellen muß von Hand unter Zufuhr von Lötzinn erfolgen. Daraus ergeben sich Probleme in bezug auf den Fertigungsablauf sowie hinsichtlich der dielektrischen Festigkeit, die durch die Annäherung leitender Teile mit unterschiedlichen Spannungen bedingt sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dielektrische Festigkeit eines einpoligen Differenzstrom-Leistungsschalters mit Neutralleiter zu verbessern und den elektrischen Anschluß des Summenstromwandlers mit Hilfe eines Lötautomaten zu ermöglichen.
• Der erfindungsgemäße Differenzstrom-Leistungsschalter ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlußleiterpaar angeordnet ist, daß die Phasenleiter-Primärwicklung und die Neutralleiter-Primärwicklung entweder auf der Einspeise- und auf der Abgangsseite oder auf der Abgangs- und auf der Einspeiseseite des Phasenleiterkreises bzw. des Neutralleiterkreises eingesetzt und die beiden Enden des Prüfstromkreises zusammen entweder auf der Abgangsseite oder der Einspeiseseite der Phasenleiterkontakte bzw. der Neutralleiterkontakte angeschlossen werden.
• Die vier Anschlußleiter weisen vorzugsweise einseitig gelagerte hervorstehende Zungen aus einem leitenden Material auf, die parallel zueinander und rechtwinklig zur Trennwand angeordnet sind, wobei jede Zunge an ihrem Ende eine Positionieraufnahme aufweist, in die das zugeordnete Ende der Phasenleiter-Primärwicklung bzw. der Neutralleiter-Primärwicklung eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt die Durchführung der Elektroden eines Lötautomaten zum maschinellen Anschluß der Primärwicklungen an die Leiterzungen. Die dielektrische Festigkeit wird so verbessert, da die unterschiedlichen Potentiale auf die beiden Seiten des Ringkerns aufgeteilt werden.
• Nach einem vorzugsweisen kennzeichnenden Merkmal der Erfindung ist das erste Anschlußleiterpaar der Phasenleiter-Primärwicklung elektrisch an das Bimetall und die einspeiseseitige Phasenleiterklemme angeschlossen. Das zweite Anschlußleiterpaar der Neutralleiter-Primärwicklung ist elektrisch mit der abgangsseitigen Neutralleiterklemme und dem feststehenden Neutralleiterkontakt verbunden. Der elektrische Anschluß des Prüfstromkreises erfolgt im zweiten Abteil mit Hilfe einer Durchführungslasche zur elektrischen Verbindung des Widerstands mit dem an den feststehenden Phasenleiterkontakt angeschlossenen Lichtbogenhorn sowie mit einem Verbindungsleiter, der an den mit dem feststehenden Neutralleiterkontakt verbundenen Anschlußleiter angeschlossen ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen:
• - Figur 1 ein perspektivisch dargestelltes Schaltbild des einpoligen Differenzstrom-Leistungsschalters entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante;
• - Figur 2 eine schematische Ansicht des Neutralleiterkreises des Leistungsschalters aus Figur 1;
• - Figur 3 eine schematische Ansicht des Phasenleiterkreises des Leistungsschalters aus Figur 1;
• - Figur 4 eine schematische Ansicht des zweiten Abteils mit der Differenzstrom-Schutzfünktion;
• - Figur 5 eine perspektivische Detailansicht des zweiten Abteils aus Figur 4;
• - Figur 6 eine vergrößerte Darstellung des dem zweiten Auslösemechanismus zugeordneten Prüfstromkreises.
• Die Figuren 1 bis 6 zeigen einen einpoligen Differenzstrom-Leistungsschalter 10 mit Neutralleiter in einem Isolierstoffgehäuse 12, welches durch eine Mitteltrennwand 14 in zwei aneinandergrenzende Bereiche unterteilt ist, die ein erstes Leistungsschalter-Abteil 16 sowie ein zweites Differenzstromschutz-Abteil 18 umfassen, dessen Bauart beispielsweise im französischen Patent 2.662.017 des Anmelders beschrieben ist.
• Das erste, den Leistungs schalter enthaltende Abteil 16 umfaßt einen Phasenleiterkreis 20 sowie einen Neutralleiterkreis 22, die durch eine Isolierstoffwand 24 voneinander getrennt und an ein erstes Phasenleiter-Klemmenpaar 26, 28 bzw. ein zweites Neutralleiter-Klemmenpaar 30, 32 angeschlossen sind. Die beiden einspeiseseitigen Klemmen 26, 30 sind auf der gleichen schmalen Seitenfläche 31 des Gehäuses 12 und die beiden abgangsseitigen Klemmen 28, 32 auf der gegenüberliegenden schmalen Seitenfläche 33 jeweils nebeneinander angeordnet.
• Der Phasenleiterkreis 20 (Figur 1 und 3) umfaßt einen beweglichen Kontakt 34, der über einen Bimetallauslöser 36 an die einspeiseseitige Klemme 26 angeschlossen ist, sowie einen feststehenden Kontakt 38, der elektrisch mit einer Erregerspule 40 eines elektromagnetischen Auslösers 42 verbunden ist. Zwischen dem elektromagnetischen Auslöser 42 und dem Boden des Gehäuses 12 ist eine erste Lichtbogenlöschkammer 44 angeordnet, die ein Blechpaket zur Entionisierung des zwischen den Kontakten 34, 38 abbrennenden Lichtbogens umfaßt.
• Der Neutralleiterkreis 22 (Figur 1 und 2) umfaßt einen feststehenden Kontakt 46, einen über ein flexibles Leitungsband 49 mit der Klemme 30 verbundenen beweglichen Kontakt 48 sowie eine zweite Lichtbogenlöschkammer 50. Der Neutralleiterkreis 22 ist links vom Phasenleiterkreis 20 angeordnet und enthält keinen thermomagnetischen Auslöser.
• Die beiden beweglichen Kontakte 34, 38 werden über einen ersten Mechanismus 52 mit Handbetätigung durch einen Kipphebel 53 und automatischer Betätigung durch den thermischen Bimetallauslöser 36 sowie über den mit der Spule 40 bestückten elektromagnetischen Auslöser 42 angesteuert. Der erste Mechanismus 52 kann entsprechend der Beschreibung in der Druckschrift FR-A-2.616.583 ausgeführt sein.
• Das zweite Abteil 18 (Figur 1, 4 und 5) ist rechts vom ersten Abteil 16 angeordnet und enthält einen Summenstromwandler 54 mit einer Sekundärwicklung 59, die an ein Auslöserelais 56 angeschlossen ist, welches mit einem zweiten, einen Spannhebel 60 umfassenden Mechanismus 58 zusammenwirkt. Der zweite Mechanismus 58 ist mit dem ersten Mechanismus 52 über mechanische Verbindungselemente (nicht dargestellt) gekoppelt, die bei Aussendung eines differenzstrombedingten Auslösebefehls durch das Relais 56 eine Auslösung des Leistungsschalters 10 sowie eine anschließende Rückstellung des zweiten Mechanismus' 58 ermöglichen. Der zweite Mechanismus 58 kann gemäß der in der Druckschrift FR-A-2.628.262 beschriebenen Bauart ausgeführt sein.
• Der Summenstromwandler 54 umfaßt einen Ringmagnetkern 62, der eine Phasenleiter-Primärwicklung 64, eine Neutralleiter-Primärwicklung 66 sowie die Meß-Sekundärwicklung 59 trägt. Ein Erdfehlerstrom hat eine Differenz zwischen den die Primärwicklungen 64, 66 durchfließenden Primärströmen und die Induktion einer Spannung in den Klemmen der Sekundärwicklung 59 zur Folge, die das Auslöserelais 56 erregt.
• Die Anordnung der beiden Primärwicklungen 64, 66 des Phasen- bzw. Neutralleiters im zweiten Differenzstromschutz-Abteil 18 bedingt, daß die beiden zugehörigen Anschlußleiterpaare 68, 70 bzw. 72, 74 (siehe Figur 5) in vier zugeordneten Durchführungsöffnungen 76, 78; 80, 82 (siehe Figur 4) durch die Mittelwand 14 hindurchgeführt werden müssen.
• Die Neutralleiter-Primärwicklung 66 ist durch Unterbrechung der Verbindung zwischen dem feststehenden Neutralleiterkontakt 46 und der abgangsseitigen Neutralleiterklemme 32 (siehe Figur 1 und 2) in Reihe in den Neutralleiterkreis 22 geschaltet. Die beiden Durchführungsöffilungen 80, 82 der Anschlußleiter 72, 74 sind in einem bestimmten Abstand voneinander auf der gleichen, insbesondere der linken Seite des Summenstromwandlers 54 angeordnet.
• Die beiden versetzt zum anderen, der Phasenleiter-Primärwicklung 64 zugeordneten Anschlußleiterpaar 68, 70 angeordneten Durchführungsöffnungen 76, 78 liegen erfindungsgemäß rechts vom Summenstromwandler 54. Die Phasenleiter-Primärwicklung 64 ist auf der Einspeiseseite des Phasenleiterkreises 20, d.h. in den Abschnitt zwischen den Phasenleiterkontakten 34, 38 und der einspeiseseitigen Phasenleiterklemme 26 eingesetzt. Die Neutralleiter-Primärwicklung 66 ist auf der Abgangsseite des Neutralleiterkreises 22, d.h. in den Abschnitt zwischen den Neutralleiterkontakten 46, 48 und der abgangsseitigen Neutralleiterklemme 32 eingesetzt.
• Der die untere Öffnung 78 durchquerende Anschlußleiter 70 ist an den Fußpunkt des Bimetalls 36 und der die obere Öffiiung 76 durchquerende andere Anschlußleiter 68 an den Anschluß der einspeiseseitigen Phasenklemme 26 angeschlossen.
• Die vier Anschlußleiter 68, 70; 72, 74 weisen einseitig gelagerte hervorstehende Zungen aus einem leitenden Material auf; die parallel zueinander und senkrecht zur Mittelwand 14 angeordnet sind. Jede Zunge (Figur 5 und 6) weist eine Positionieraufhahme 84 auf, in die das zugehörige Ende der Phasen- bzw. Neutralleiter-Primarwicklung 64, 66 eingesetzt wird.
• Es ist ersichtlich, daß die beiden Unterbrechungszonen des Phasenbzw. Neutralleiters 20, 22 zum Zwischenschalten der Primärwicklungen 64, 66 an unterschiedlichen Stellen, zu beiden Seiten des Summenstromwandlers 54, insbesondere in der Nähe der sich gegenüberliegenden Seitenflächen 31, 33 des Gehäuses 12 ausgebildet sind. Eine solche Anordnung vereinfacht die Automatisierung der Arbeitsschritte zum Verlöten der Enden der Primärwicklungen 64, 66 in den Aufnahmen 84 der Zungen und verbessert darüber hinaus die dielektrische Festigkeit des Leistungsschalters 10.
• Der zweite Mechanismus 58 umfaßt eine im zweiten Abteil 18 angeordnete Prüfanordnung 86 (siehe Figur 6) mit einem Drucktaster 88, der dazu dient, durch Verschiebung zwischen einer ausgerückten Ruhestellung und einer eingedrückten Arbeitsstellung betätigt zu werden. Ein Widerstand 90 ist in einen Prüfstromkreis 92 eingesetzt, der zwischen eine Durchführungslasche 94 zur Verbindung mit dem Phasenleiterkreis 20 und den Anschlußleiter 72 der Neutralleiter-Primärwicklung 66 geschaltet ist. Der Widerstand 90 ist in Reihe mit einem, über den Mechanismus 58 betätigten ersten Schutzkontakt 96 und einem über den Drucktaster 88 angesteuerten zweiten Prüfkontakt 98 geschaltet. Der Schutzkontakt 96 besteht aus einer leitenden Blattfeder 100, die sich in der Einschaltstellung auf einem Anschlußdraht des Widerstands 90 abstützt, wenn sich der Mechanismus 58 im gespannten Zustand befindet. Der Prüfkontakt 98 umfaßt einen Schenkel 102 einer leitenden Feder, die dazu dient, in der eingedrückten Stellung des Drucktasters 88 mit einem, elektrisch mit dem Anschlußleiter 72 verbundenen Verbindungsleiter 104 zusammenzuwirken.
• Das Aufschalten des Widerstands 90 erfolgt, wenn die beiden Kontakte 96, 98 geschlossen sind, d.h. wenn der Mechanismus 58 gespannt ist und sich der Drucktaster 88 in der eingedrückten Arbeitsstellung befindet. Dabei fließt ein Prüfstrom durch den Widerstand 90, der durch den Summenstromwandler 54 erfaßt wird, welcher die Auslösung des zweiten Mechanismus' 58 bewirkt. Das Verschwenken des Drehhebels 106 des Mechanismus' 58 bewirkt die automatische Abschaltung des ersten Schutzkontakts 96 und damit die Unterbrechung des Prüfstroms im Widerstand 90, selbst wenn der Drucktaster 88 weiterhin in der eingedrückten Stellung gehalten wird.
• Es ist ersichtlich, daß der elektrische Anschluß des Prüfstromkreises 92 im zweiten Abteil 18 erfolgt und die Prüfsignale auf der Abgangsseite der Neutralleiter- bzw. Phasenleiterkontakte erfaßt werden. Die Durchführungslasche 94 zur Verbindung des Widerstands 90 mit dem Phasenleiterkreis 20 durchquert die Mittelwand 14 und liegt auf dem gleichen Potential wie das mit dem feststehenden Phasenleiterkontakt 38 verbundene obere Lichtbogenhorn 108. Das andere Ende des Prüfstromkreises 92 wird durch den Verbindungsleiter 104 gebildet, der an den mit dem feststehenden Neutralleiterkontakt 46 verbundenen Anschlußleiter 72 angeschlossen ist. Ein solcher Anschluß des Prüfstromkreises 92 auf der Abgangsseite der Phasen- und Neutralleiterkontakte dient dazu, eine zuverlässige Arbeitsweise des Differenzstrom-Leistungsschalters bei Durchführung eines Funktionstests zu gewährleisten, indem insbesondere bei Überführung des Drucktasters in die eingedrückte Stellung der Übergang des einspeiseseitigen Phasenleiterpotentials auf die Abgangsseite des Neutralleiters bzw. des einspeiseseitigen Neutralleiterpotentials auf die Abgangsseite des Phasenleiters verhindert wird.
• Selbstverständlich ist es möglich, den einspeise- und abgangsseitigen elektrischen Anschluß der Primärwicklungen 64, 66 umzukehren. Die Phasenleiter-Primärwicklung 64 wird dann auf der Abgangsseite der Phasenleiterkontakte 34, 38 und die Neutralleiter-Primarwicklung 66 auf der Einspeiseseite der Neutralleiterkontakte 46, 48 angeschlossen.
• Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung können die Enden des Prüfstromkreises 92 anstatt auf der Abgangsseite (siehe Figur 6) auch zusammen auf der Einspeiseseite der Phasenleiterkontakte 34, 38 und der Neutralleiterkontakte 46, 48 angeschlossen werden.

Claims (4)

1. Einpoliger Differenzstrom-Leistungsschalter (10) mit Neutralleiter in einem Isolierstoffgehäuse (12), das durch eine Trennwand (14) in zwei aneinandergrenzende Bereiche unterteilt ist, die

- ein erstes Leistungsschalter-Abteil (16), welches einen Phasenleiterkreis (20), bestehend aus einem feststehenden Phasenleiterkontakt (38), einem beweglichen Phasenleiterkontakt (34) sowie einem mit einem Bimetall (36) und einer Spule (40) bestückten thermomagnetischen Auslöser, einen Neutralleiterkreis (22), bestehend aus einem feststehenden Neutralleiterkontakt (46) und einem beweglichen Neutralleiterkontakt (48), ein erstes Klemmenpaar mit einer einspeiseseitigen Phasenleiterklemme (26) und einer abgangsseitigen Phasenleiterklemme (28), ein zweites Klemmenpaar mit einer einspeiseseitigen Neutralleiterklemme (30) und einer abgangsseitigen Neutralleiterklemme (32) sowie einen ersten Mechanismus (52) zur manuellen Betätigung über einen Kipphebel (53) bzw. automatischen Betätigung über den thermomagnetischen Auslöser enthält,

- ein zweites Differenzstromschutz-Abteil (18), welches einen Summenstromwandler (54) mit Ringmagnetkern (62) enthält, der eine Phasenleiter-Primärwicklung (64), eine Neutralleiter-Primärwicklung (66) sowie eine Meß-Sekundärwicklung trägt, die einem Auslöserelais (56) zugeordnet ist, welches mit einem, mechanisch mit dem ersten Mechanismus (52) gekoppelten zweiten Auslösemechanismus (58) sowie mit einem, einen Prüfwiderstand (90) und einen Drucktaster (88) umfassenden Prüfstromkreis (92) zusammenwirkt,

- und in der Trennwand (14) ausgebildete Öffnungen (76, 78; 80, 82) zur Durchführung der Anschlußleiter (68, 70; 72, 74) umfassen, die das Einsetzen der Phasenleiter-Primärwicklung (64) und der Neutralleiter-Primarwicklung (66) in den Phasenleiterkreis (20) bzw. den Neutralleiterkreis (22) ermöglichen,

- wobei die einspeiseseitigen Phasenleiterklemmen (26) und Neutralleiterklemmen (30) nebeneinander auf der gleichen schmalen Seitenfläche (31) des Gehäuses (12)

- und die abgangsseitigen Phasenleiterklemmen (28) und Neutralleiterklemmen (32) nebeneinander auf der gegenüberliegenden schmalen Seitenfläche (33) des Gehäuses (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (62)zwischen dem ersten, die Öffnungen (76, 78) durchquerenden Anschlußleiterpaar (68, 70) und dem zweiten, die Öffnungen (80, 82) durchquerenden Anschlußleiterpaar (72, 74) angeordnet ist, daß die Phasenleiter-Primärwicklung (64) und die Neutralleiter-Primärwicklung (66) entweder auf der Einspeise- und auf der Abgangsseite oder auf der Abgangs- und auf der Einspeiseseite des Phasenleiterkreises (20) bzw. des Neutralleiterkreises (22) eingesetzt und die beiden Enden des Prüfstromkreises (92) zusammen entweder auf der Abgangsseite oder der Einspeiseseite der Phasenleiterkontakte (34, 38) bzw. der Neutralleiterkontakte (46, 48) angeschlossen werden.

2. Differenzstrom-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Anschlußleiter (68, 70; 72, 74) einseitig gelagerte hervorstehende Zungen aus einem leitenden Material aufweisen, die parallel zueinander und rechtwinklig zur Trennwand (14) angeordnet sind, wobei jede Zunge an ihrem Ende eine Positionieraufnahme (84) aufweist, in die das zugeordnete Ende der Phasenleiter-Primärwicklung (64) bzw. der Neutralleiter-Primärwicklung (66) eingesetzt wird.

3. Differenzstrom-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Anschlußleiterpaar (68, 70) der Phasenleiter-Primärwicklung (64) elektrisch an das Bimetall (36) und die einspeiseseitige Phasenleiterklemme (26) angeschlossen ist und daß das zweite Anschlußleiterpaar (72, 74) der Neutralleiter-Primärwicklung (66) mit der abgangsseitigen Neutralleiterklemme (32) und dem feststehenden Neutralleiterkontakt (46) elektrisch verbunden ist.

4. Differenzstrom-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß des Prüfstromkreises (92) im zweiten Abteil (18) mit Hilfe einer Durchführungslasche (94) zur elektrischen Verbindung des Widerstands (90) mit dem an den feststehenden Phasenleiterkontakt (38) angeschlossenen Lichtbogenhorn (108) sowie einem Verbindungsleiter (104) erfolgt, der an den mit dem feststehenden Neutralleiterkontakt (46) verbundenen Anschlußleiter (72) angeschlossen ist.