EP0028389B1

EP0028389B1 - Niederspannungs-Leitungsschutzschalter

Info

Publication number: EP0028389B1
Application number: EP80106618A
Authority: EP
Inventors: Lutz Dr. Niemeyer
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1983-11-23
Also published as: ATE5448T1; JPS5673831A; DE2944579C2; DE2944579A1; EP0028389A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs-Leitungsschutzschalter mit einer aus einem beweglichen Kontaktstück und einem festen Kontaktstück bestehenden Kontaktstelle für jeden Pol, mit einer der Kontaktstelle zugeordneten Lichtbogenlöschkammer, auf welche Kontaktstelle mittels eines Schaltmechanismus ein Überstromauslöser im Falle eines Überlast- oder Kurzschlussstromes einwirkt, wobei das feste Kontaktstück auf eine gleichzeitig als Lichtbogenleitschiene und Klemmverbindung ausgebildete Leitschiene aufgebracht ist.
Ein derartiger Leitungsschutzschalter ist z. B. aus der DE-A-2 337 058 bekannt. Derartige Leitungsschutzschalter werden normalerweise auf bestimmte Durchlassströme ausgelegt, beziehungsweise weisen ein bestimmtes Schaltvermögen auf. Jedoch bei bestimmten Überbeanspruchungen im Kurzschluss oder bei fortgesetzten Normalabschaltungen über die in den Prüfvorschriften hinausgehende Schaltzahl kann der Schalter zerstört werden, wobei z. B. Kontaktverschweissungen auftreten können, so dass eine sichere Auftrennung des Stromkreises im Zerstörungsfall nicht mehr gewährleistet ist. Um ein sicheres Auftrennen dennoch zu erreichen, ist eine Sicherung als Sollschmelzstelle vorgesehen, die durch einen Draht mit Kerbstelle gebildet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Art noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kontaktstelle ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehendes Bauteil zugeordnet ist, das sich bei und nach Überschreiten seiner Umwandlungstemperatur deformiert und so die Kontaktstücke irreversibel aufspreizt.
Es ist zwar ein Stromüberlastungsschutz bekannt geworden (DE-A1-2701884), bei dem ein Streifen aus einer Formgedächtnislegierung ähnlich wie ein Thermobimetall zur Schaltung eines Mikroschalters verwendet wird, beziehungsweise das freie Ende eines derartigen Streifens aus einer Formgedächtnislegierung ein bewegliches Kontaktstück aufweist, das mit einem festen Kontaktstück zusammenwirkt; bei beziehungsweise nach Erreichen der Umwandlungstemperatur verformt sich bei der einen Ausführung der Streifen zur Betätigung des Schalters und bei der anderen Ausführung zur Öffnung der Kontaktstelle. Insbesondere bei der letzten Ausführung soll ein Schalter geschaffen werden, der eine Spule und einen dieser zugeordneten Schaltmechanismus nicht mehr aufweist. Der Streifen aus der Formgedächtnislegierung ersetzt somit den thermischen oder magnetischen Überstromauslöser.
Bei der Erfindung handelt es sich hingegen darum, zusätzlich zu den schon vorhandenen Überstromauslösern weitere Mittel vorzusehen, die auch im Falle einer Beschädigung oder Zerstörung des Auslösers und auch des Schaltschlosses eine sichere Auftrennung gewährleisten. Diese Auftrennung soll irreversibel sein; dies wird erreicht durch eine Einweg-Formgedächtnislegierung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahingehen, dass das Bauteil streifenartig ausgebildet und an dem beweglichen Kontaktstück so angebracht ist, dass es sich mit seinem freien Ende bei und nach Überschreiten seiner Umwandlungstemperatur an einem gehäusefesten Anschlag anlegt und die Kontaktstelle durch Verdrehen des beweglichen Kontaktstückes irreversibel öffnet. Dabei wird die Kontaktstelle bei Überschreitung der Umwandlungstemperatur aufgespreizt, indem der bewegliche Kontakthebel, der das bewegliche Kontaktstück trägt, in Richtung Öffnen verdreht wird.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Bauteil aus der Formgedächtnislegierung an der Lichtbogenleitschiene zu befestigen; dadurch ist es in der Lage, nach Überschreiten der Umwandlungstemperatur das bewegliche Kontaktstück mit seinem freien Ende von dem festen Kontaktstück wegzuspreizen.
Es besteht ferner die Möglichkeit, dass das Bauteil aus der Formgedächtnislegierung an der Lichtbogenleitschiene befestigt ist und das feste Kontaktstück im Bereich seiner Befestigungsstelle trägt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann dahingehen, dass das Bauteil aus der Formgedächtnislegierung Teil der Stromzuführung zu dem festen Kontaktstück ist und das feste Kontaktstück trägt, dass es sich beim und nach dem Überschreiten der Umwandlungstemperatur vom bewegbaren Kontaktstück entfernt und dass in dem Bewegungsbereich des bewegbaren Kontaktstükkes ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den sich das bewegbare Kontaktstück anlegt, so dass bei weiterer Verformung des Bauteils ein Nachwandern des beweglichen Kontaktstückes verhindert ist.
Zur irreversiblen Öffnung des Schalters kann eine Formgedächtnislegierung verwendet werden, wie sie beispielsweise durch die AT-B-276790 bekannt geworden ist, wobei eine derartige Legierung als Titan-Nickel-Legierung ausgebildet ist und einen besonderen martensitischen Übergang bei einer ausgewählten Temperatur innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches aufweist, wodurch ein sogenanntes mechanisches Gedächtnis oder eine akustische Dämpfung oder eine Energieumwandlung und dergleichen erreichbar wird. Weitere Gedächtnislegierungen sind beispielsweise durch «Journal of applied physics», Volume 39, Number 5, 1968, Seiten 2195 bis 2200 bekannt geworden.
Anhand der Zeichnung sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Sie zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Leitungsschutzschalters bei abgenommenem Deckel und
Fig. 2-4 drei Ausgestaltungen der Erfindung, wobei die irreversible Trennstellung strichliert dargestellt ist.

In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 10 ein Leitungsschutzschalter in Sockelbauweise bezeichnet, der annähernd T-förmig ausgebildet ist, wobei in dem Leitungsschutzschalter ein Schaltmechanismus 12, ein magnetischer Auslöser 14, ein thermischer Auslöser 16, ein an einer Achse 18 drehbar gelagerter Kontakthebel 20 mit einem beweglichen Kontaktstück 22 und ein festes Kontaktstück 24 vorgesehen sind. Das feste Kontaktstück 24 ist auf einer Lichtbogenleitschiene 26 angeordnet, die stromabwärts gesehen auf der Bodenseite des Leitungsschutzschalters 10 ein Lichtbogenlöschblechpaket 28 mit einzelnen Lichtbogenlöschblechen begrenzt. Die Lichtbogenleitschiene 26 ist stromeingangsseitig mit einer Anschlussklemme 30 verbunden; stromausgangsseitig ist eine weitere Anschlussklemme 32 vorgesehen, die mit dem thermischen Auslöser 16 in Verbindung steht, so dass im eingeschalteten Zustand ein Strom von der Anschlussklemme 30 über den Kontakthebel 20, den magnetischen Auslöser 14 und den thermischen Auslöser 16 zur anderen Anschlussklemme 32 fliesst.
Die Fig. 2 zeigt lediglich die Anordnung im Bereich der Kontaktstelle. Der Kontakthebel 20 mit dem beweglichen Kontaktstück 22 an seinem Ende ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, an seiner Achse 18 drehbar aufgelagert. An den Kontakthebel schliesst sich eine nicht mit Bezugsziffern bezeichnete Litze an. Das bewegliche Kontaktstück ist durch eine Abkröpfung bzw. Ausbiegung gebildet, und es wirkt mit dem festen Kontaktstück 24 zusammen, das an der Lichtbogenleitschiene 26 befestigt ist. Am freien Ende des beweglichen Kontakthebels 20 ist ein Streifen 42 aus einem Formgedächtnismaterial befestigt, welcher so ausgelegt ist, dass er sich im Falle einer Erwärmung so verbiegt, dass der bewegliche Kontakthebel 20 in die strichliert gezeichnete Lage verdreht wird. Dabei legt sich das freie Ende des Streifens 42 gegen einen Anschlag 44 an und öffnet dadurch die Kontaktstelle 22/24 durch Aufspreizen irreversibel.
Die Fig. 3 zeigt eine Lichtbogenleitschiene 50, die über eine Litze 52 mit einem winkelförmig gebogenen Bauteil 54 aus Formgedächtnismaterial in Verbindung steht. An den Schenkel 58, an dem die Litze 52 angeschlossen ist, ist das feste Kontaktstück 24 befestigt, das wieder mit dem beweglichen Kontaktstück 22 zusammenwirkt. Der andere Schenkel des Bauteiles 54 steht mit einer Anschlussfahne 56 für die Anschlussklemme in Verbindung. Die winkelige Anordnung des Bauteiles 54 bildet zusammen mit der Anschlussfahne 56 und dem Leitblech bzw. der Lichtbogenleitschiene 50 den gleichen Leitungszug wie die Lichtbogenleitschiene 26 hin zur Klemme. Im Falle einer übermässigen Belastung des Schalters durch einen übermässig hohen Kurzschlussstrom oder aus sonstigen Gründen spreizt sich der Schenkel 58 in die strichlierte Linie 58a, wodurch die Kontaktstelle 22/24 sich öffnet. Eine weitere Verdrehung des beweglichen Kontakthebels 20 wird durch einen Anschlag 60 gehindert, der dem Anschlag 44 entspricht.
Die Fig. 4 zeigt in ähnlicher Ausführung wie die Fig. 2 und 3 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Man erkennt die Lichtbogenleitschiene 26, die im Bereich des festen Kontaktstückes 24 nach aussen, also in Richtung Klemme hin, eine Abkröpfung 62 aufweist. An der Abkröpfung 62 und von dieser aus in Richtung zu der Achse 18 des bewegbaren Kontakthebels 20 ist ein Streifen 63 aus einem Formgedächtnismaterial befestigt, der praktisch in der Verlängerung der Lichtbogenleitschiene verläuft und an seinem freien Ende als Anschlag dienende Anformung 64 aufweist. Im Falle einer übermässigen Belastung des Schalters durch einen zu hohen Kurzschlussstrom verbiegt sich der Streifen aus der Formgedächtnislegierung in die strichlierte Lage und spreizt auf diese Weise den bewegbaren Kontakthebel von dem festen Kontaktstück 24 ab. Die Anformung 64 ist selbstverständlich aus einem isolierenden Material hergestellt.

Claims

1. Ein- oder mehrpoliger Niderspannungs_-Lei- tungsschutzschalter mit einer aus einem beweglichen Kontaktstück (22) und einem festen Kontaktstück (24) bestehenden Kontaktstelle (22, 24) für jeden Pol, mit einer der Kontaktstelle (22, 24) zugeordneten Lichtbogenlöschkammer, auf welche Kontaktstelle (22, 24) mittels eines Schaltmechanismus (12) ein Überstromauslöser im Falle eines Überlast- oder Kurzschlussstromes einwirkt, wobei das feste Kontaktstück (24) auf eine gleichzeitig als Lichtbogenleitschiene (26; 50) und Klemmverbindung ausgebildete Leitschiene aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstelle (22, 24) ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehendes Bauteil (42, 58a, 63, 64) zugeordnet ist, das sich bei und nach Überschreiten seiner Umwandlungstemperatur deformiert und so die Kontaktstücke irreversibel aufspreizt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (42) streifenartig ausgebildet und an dem beweglichen Kontaktstück (22) so angebracht ist, dass es sich mit seinem freien Ende bei und nach Überschreiten seiner Umwandlungstemperatur an einem gehäusefesten Anschlag (44) anlegt und die Kontaktstelle durch Verdrehen des beweglichen Kontaktstückes (22) irreversibel öffnet.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (63, 64) aus der Formgedächtnislegierung an der Lichtbogenleitschiene (26) befestigt ist und mit seinem freien Ende nach Überschreiten der Umwandlungstemperatur das bewegliche Kontaktstück (22) von dem festen Kontaktstück (24) wegspreizt.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (63, 64) aus der Formgedächtnislegierung an der Lichtbogenleitschiene (26) befestigt ist und das feste Kontaktstück (24) im Bereich seiner Befestigungsstelle trägt.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (58a) aus der Formgedächtnisiegierung Teil der Stromzuführung zu dem festen Kontaktstück (24) ist und das feste Kontaktstück (24) trägt, dass es sich beim und nach dem Überschreiten der Umwandlungstemperatur vom bewegbaren Kontaktstück (22) entfernt und dass in dem Bewegungsbereich des bewegbaren Kontaktstückes (22) ein Anschlag (60) vorgesehen ist, gegen den sich das bewegbare Kontaktstück (22) anlegt, so dass bei weiterer Verformung des Bauteiles (58a) ein Nachwandern des beweglichen Kontaktstückes (22) verhindert ist.