CIRCUIT-BREAKER ARRANGEMENT SUITABLE AS A GENERAL CIRCUIT BREAKER

Abstract: 1. Protective circuit breaker arrangement comprising two circuit groups (1, 2) electrically connected in series, a first circuit group (1), whose tripping device is in direct engagement connection with a switch contact device (3), and which has a holding device (4) for maintaining the out-of-engagement movement up to a predetermined switch-off time, and a second circuit group (2) in the form of a conventional protective circuit breaker, whose tripping device (5) is in engagement connection, by means of a switch latch (8), with switch contacts (9) of an arc-extinguishing device, characterised in that the holding device (4) of the first circuit group (1) comprises essentially : an exciter winding (12), which is arranged around a switching chamber (13), in which at least one movable contact body (14) made of magnetic material forms a movable coil core, which is pressed against a second contact body (15) by a power store (17), and over whose travel section ventilation slots (18) are formed in the wall of the switching chamber (13), whereby the contact bodies (15, 14) and the exciter winding (12) are electrically connected to each other, and the movable contact body (14) has on a carrier body (21) of magnetic material a plunger (19) which limits a space with the contact bodies (14, 15).

Description: Leitungsschutzschalteranordnung geeignet als Vorautomat Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungsschutzschal- teranordnung nach Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es ist bereits eine Leitungsschutzschalteranordnung vorgeschlagen worden (DE: P 31 37 727.0), die mit zwei Schaltgruppen arbeitet: Einer ersten, deren Auslöseeinrichtung sich mit einer Schaltkontaktvorrichtung direkt in Eingriffverbindung befindet. Der öffnende Eingriff wird durch eine Halteeinrichtung bis zu einem vorgegebenen Abschaltzeitpunkt aufrechterhalten. Eine zweite Schaltungsgruppe weist eine Auslöseeinrichtung auf, die über ein Schaltschloss mit Schaltkontakten einer Lichtbogenlöscheinrichtung in Eingriffverbindung steht. Bei einer solchen Leitungsschutzschalteranordnung wird ein mehrfaches, ein sogenanntes pumpendes Abschalten vermieden. Vorautomaten werden zwischen der Hausanschlusssicherung und einer Verteilung mit Leitungsschutzschaltern angeordnet. Bei einem Kurzschluss hinter einem Leitungsschutzschalter soll der Vorautomat eine Kontaktstrecke zur Unterstützung der Abschaltarbeit des Leitungsschutzschalters öffnen. Wenn der Kurzschluss abgeschaltet ist, soll der Vorautomat sich wieder im eingeschalteten Zustand befinden Wenn andererseits ein Kurzschluss zwischen dem Vorautomaten und dem Leitungsschutzschalter erfolgt, soll der Vorautomat die Abschaltung allein übernehmen, ohne die Hausanschlusssicherung ansprechen zu lassen. Man sagt, ein Leitungsschutzschalter muss gegenüber dem vorgeschalteten Vorautomaten selektiv sein, der Vorautomat jedoch seinerseits gegenüber einer vorgeschalteten Hausanschlusssicherung. Diese gegensätzlichen Forderungen sollen bei einem bekannten, als Gruppenschutzschalter bezeichneten elektrischen lnstallationsgerät dadurch erfüllt werden, dass ein magnetischer Auslöser direkt auf Schaltkontakte einwirkt und ein thermischer Auslöser über ein Schaltschloss auf diese. Kontakte eingreift und sie endgültig öffnet (EP-A 13 320 = DE-OS 28 54 637). Wenn ein Kurzschluss zwischen einem solchen als Vorautomaten verwendeten Tnstallations- gerät und einem nachgeschalteten Leitungsschutzschalter abzuschalten ist, öffnet der unverzögert wirkende magnetische Auslöser die Schaltkontakte und unterbricht den Stromkreis. Die Kontakte schliessen sich wieder, auch wenn der Kurzschluss noch ansteht, und sie öffnen daher erneut. Auf diese Weise öffnen die Kontakte mehrfach unter Ziehen von Lichtbögen, wodurch kurzzeitige Abschaltungen auftreten. In der Einschaltphase wird der verzögert wirkende thermische Auslöser jeweils aufgeheizt, bis er die endgültige Abschaltung einleitet. Man kann das als ein pumpendes Verhalten bezeichnen, das sowohl eine mehrmalige Beanspruchung der Kontakte als auch ein unbefriedigendes Selektivitätsverhalten des Vorautomaten zur Hausanschlusssicherung mit sich bringt. Die eingangs geschilderte Leitungsschutzschalteranordnung arbeitet ohne ein solches pumpendes Abschalten. Bei dieser Leitungsschutzschalteranordnung ist ein magnetischer Auslöser der zweiten Schaltungsgruppe nur über das Schaltschloss mit der Schaltkontaktvorrichtung in Eingriffverbindung. Die erste Schaltungsgruppe besteht im wesentlichen aus einem unverzögerten Auslöser, der sich mit der Schaltkontaktvorrichtung direkt in Eingriffverbindung befindet und dessen öffnenden Eingriff eine Halteeinrichtung bis zu einem Abschaltzeitpunkt aufrechterhält. Die Halteein richtung besteht dabei im wesentlichen aus einem magnetischen Auslöser und aus einem thermischen Auslöser, die mit einem weiteren Schaltschloss in Wirkverbindung stehen, das auf eine Schaltkontaktvorrichtung eingreift, die in einem Parallelzweig zu der Schaltkontaktvorrichtung angeordnet ist, die mit der ersten Schaltungsgruppe in Eingriffverbindung steht. Der magnetische Auslöser und der thermische Auslöser der Halteeinrichtung sind in diesem Parallel zweig angeordnet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitungsschutzschalteranordnung zu entwickeln, die mit einer kompakten und einfachen Halteeinrichtung arbeitet und die es erlaubt, handelsübliche Leitungsschutzschalter bauteilartig zu verwenden. Die Lösung der geschilderten Aufgabe liegt in einer Leitungsschutzschalteranordnung der eingangs geschilderten Art, die die Merkmale. nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufweist Die zweite Schaltungsgruppe ist dabei nach Art eines üblichen Leitungsschutzschalters ausgebildet und die erste Schaltungsgruppe, die hiermit elektrisch in Reihe verbunden ist, kann bauteilartig mit dem Leitungsschutzschalter zusammengebaut werden. Diese erste Schaltungsgruppe weist eine Halteeinrichtung mit einer Schaltkammer auf, in der zumindest ein beweglicher Kontaktkörper aus magnetischem Material einen beweglichen Spulenkern zu einer Erregerwicklung bildet. Dieser Spulenkern wird¯von einem Kraftspeicher gegen einen zweiten Kontaktkörper gedrückt. Geber die Laufstrecke des Spulenkerns sind in der Wandung der Schaltkammer. Entlüftungsschlitze ausgebildet. Der Kontakt körper un & dieErregerwicklung sind elektrisch miteinander verbunden Wenn'. ein Kurzschluss & rom so stark ist, dass ein L1chtbogenpIasm#mjt ausreichendem Druck entsteht, das den Kontaktkörper aus magnetischem Material, den Spulenkern, vom Gegenkontaktkörper abhebt, erzeugt die Leitungsschutzschalteranordnung einen Widerstand, der den durch die Leitungsschutzschalteranordnung fliessende Strom begrenzt. Erst wenn diese Strombegrenzung nicht ausreicht, führt die zweite Schaltungsgruppe zum endgültigen Abschalten. Die erste Schaltungsgruppe kann unter der Basis eines Leitungsschutzschalters angeordnet werden, der die zweite schaltungsgruppe bildet. Die gesamte Schaltungsanordnung kann bauteilartig zusammengesetzt werden oder in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden. Eine solche Leitungsschutzschalteranordnung eignet sich allgemein für hintereinander angeordnete selektive Schutzschalter. Die Schaltkammer der ersten Schaltungsgruppe kann in an sich bekannter Weise an ihrer Innenseite ein gasabgebendes Material aufweisen, um die Strombegrenzung zu unterstützen. Die Schaltkainmer der ersten Schaltungsgruppe kann ein einfacher Weise zylindrisch ausgebildet sein. Ein einfacher Aufbau des beweglichen Kontaktkörpers der ersten Schaltungsgruppe ergibt sich durch einen Tragkörper aus magnetischem Material und aus Kontaktstücken aus schweisssicherem Material. Die Entlüftungsschlitze der Schaltkammer der ersten Schal tungsgruppe können strömungstechnisch derart gestaltet sein, dass beim Einlaufen des beweglichen Kontaktkörpers in die Laufstrecke ein niedriger Strömungswiderstand und beim Rücklauf ein hoher Strömungswiderstand besteht. Dadurch wird ein schädlicher ueberdruck vermieden und dennoch lange ein strombegrenzender Widerstand aufrechterhalten. Die Erfindung soll anhand eines in. der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden: In Fig 1 ist die Rrinz-ipielle Ausbildung der Leitungsschutzschalteranordnung veranschaulicht. In Fig. 2 ist ein zweckmässiger Aufbau der Leitungsschutzschalteranordnung dargestellt. In Fig. 3 ist die Leitungsschutzschalteranordnung nach Fig. 2 in Seitenansicht wiedergegeben. Die Leitungsschutzschalteranordnung nach Fig. 1 weist zwei Schaltungsgruppen auf, eine erste 1 und eine zweite 2. Eine Auslöseeinrichtung wirkt auf eine Schaltkontaktvorrichtung 3 der ersten Schaltungsgruppe direkt ein und ihr öffnender Eingriff wird durch eine Halteeinrichtung bis zu einem vorgegebenen Abschaltzeitpunkt aufrechterhalten. In der zweiten Schaltungsgruppe 2 steht eine Auslöseeinrichtung 5, im Ausführungsbeispiel ein magnetischer Auslöser 6 und ein thermischer Auslöser 7, mit einem Schaltschloss 8 direkt in Eingriffverbindung. Das Schaltschloss wirkt auf eine Kontaktvorrichtung 9 ein. Die zweite Schaltungsgruppe 2 kann nach Art eines üblichen Leitungsschutzschalters ausgebildet sein. Die erste Schaltungsgruppe 1 ist hiermit elektrisch in Reihe ver bundena so dass die Leitungsschutzschalteranordnung zwischen den Anschlussklemmen 10 und 11 angeordnet ist. We sentlich ist > dass die Halteeinrichtung 4 einen im nachfolgenden. prinzipiell geschilderten besonderen Aufbau aufweist Eint Erregerwicklung 12; ist um eine Schaltkammer 13 angeordnet, in. der im Ausführungsbeispiel ein beweglicher Kontaktkörper 14 zwischen einem zweiten Kontaktkörper 15 und einem Anschlag 16 eine Laufstrecke aufweist. Ein Kraftspeicher 17, im Ausführungsbeispiel eine Schraubenfeder, drückt den beweglichen Xontaktkörper 14 gegen den zweiten Kontaktkörper 15. In der Wandung der Schaltkammer 13 sind über die Laufstrecke des beweglichen Kontaktkörpers 14 Entlüftungsschlitze 18 ausgebildet. Die Kontaktkörper 15 und 14 sind mit der Erregerwicklung 12 elektrisch in Reihe verbunden. Bei einer Stromstärke, bei der die Schaltungsgruppe 1 strombegrenzend wirken soll, bildet der zwischen den Kontaktkörpern 15 und 14 entstehende Lichtbogen ein Plasma, dessen Druck den beweglichen Xontaktkörper 14 mittels seines Druckkolbens 19 gegen die Kraft des Kraftspeichers 17 wegschiebt. Da der bewegliche Kontaktkörper 14 aus magnetischem Material ausgebildet ist, wirkt auf ihn zugleich eine das Offnen unterstützende Kraft von der Erregerwicklung 12, deren Spulenkern er darstellt. Plasma und Erregerwicklung 12 bilden also gemeinsam eine Auslöseeinrichtung. Bei geringerer Anforderung genügt hierfür auch nur eine Vorkehrung. Wenn der bewegliche Kontaktkörper 14 im Sinne einer Uff- nung der Schaltkontaktvorrichtung 3, bestehend aus Kontaktkörpern 15 und 14, über seine Laufstrecke bewegt wird, kann der Druck des Plasmas durch Entlüftungsschlitze 18 zusätzlich abgebaut werden. Der Plasmadruck hält dann die Kontakte so- lange offen, bis der Strom so weit begrenzt ist, dass' kein ausreichender Plasmadruck aufrechterhalten werden kann, um die Schaltkontaktvorrichtung 3 geöffnet zu halten. Die Schliessbewegung wird bei abnehmendem Plasmadruck durch den Kraftspeicher 1 7 eingeleitet. Um den Schliessvorgang zu verzögern > kann es vorteilhaft sein, die Lüftungsschlitze t8 so auszubilden > dass sie beim Schliessvorgang e-inense-rhöhten Widerstand aufweisen. Hierzu stehen die bekannten Massnahmen der Strömungstechnik zur Verfügung. So können die Lüftungsschlitze in Cffnungsrichtung strömungsgünstig schräg und zur Schliessrichtung folglich im spitzen Winkel angeordnet sein, wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die erste Schaltungsgruppe 1 kann unter der Basis eines Leitungsschutzschalters 20 nach Fig. 2 angeordnet werden, da sie wenig Raum. benötigt. Die Halteeinrichtung 4 mit der Schaltkammer 13 kann zur Unterstützung des Plasmadrucks, also der oeffnung der Schaltkontaktvorrichtung 3, zumindest an ihrer Innenseite in an sich bekannter Weise aus gasabgebendem Material ausgebildet sein. Ein einfacher Aufbau ergibt sich mit einer Schaltkammer 13, die zylindrisch ausgebildet ist. Der bewegliche Kontaktkörper 14 der ersten Schaltungsgruppe 1 kann im einzelnen aus einem Tragkörper 21 aus magnetischem Material, mit einem Druckkolben 19 und einer Auflage 22 für den Kraftspeicher 17, ausgebildet sein. Der Tragkörper weist an seiner Stirnseite einen Kontaktkörper 14 auf. Der Kontaktkörper 14 bzw. ein Kontaktstück ist zweckmässigerweise aus schweisssicherem Material gebildet. Die Entlüftungsschlitze 11 können strömungstechnisch derart gestaltet sein, dass beim Einlaufen des beweglichen Kontaktkörpers 14 in die Laufstrecke ein niedrigerer Strömungswiderstand und beim Rücklauf ein höherer Strömungswiderstand besteht. Im einfachsten Fall kann dies durch Schrägstellen der Entlüftungsschlitze erreicht werden, wie- es aus Fig. 2 zu ersehen ist. In Offnungsrichtung kann das Schaltgas unter geringer Ablenkung entströmen, dagegen muss das Schaltgas beim Schliessvorgang unter grosser Umlenkung entweichen. Das Auflager 22 für den Kraft speicher- 17 kann an geeigne-ter Stelle als zweiter, dichterer Druckkolben ausgebildet sein. Der Druckkolben 19 kann an seinem Rand einen Spalt lassen, der nach geringer Oeffnung des Anfangsraumes wirksam wird. Der Druckkolben 19 wird in Schliessrichtung durch eine ringzylindrische Dichtung 23 nach Fig. 2 abgedichtet, so dass auch geringe Dber- ströme die Kontaktvorrichtung 2 öffnen und so eine Strombegrenzung finden. 6 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Leitungsschutzschalteranordnung, geeignet als Vorauto mat, mit zwei Schaltungsgruppen, - einer ersten (1), deren Auslöseeinrichtung sich mit ei ner Schaltkontaktvorrichtung t3) direkt in Eingriffver bindung befindet und. deren öffnenden Eingriff eine Hal teeinrichtung (4) bis zu einem vorgegebenen Abschalt zeitpunkt aufrechterhält, und - einer zweiten Schaltungsgruppe (2), deren Auslöseein richtung (5) über ein Schaltschloss (8) mit Schaltkon takten (9) einer Lichtbogenlöscheinrichtung in Ein griffverbindung steht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - die zweite Schaltungsgruppe (2) nach Art eines üblichen Leitungsschutzschalters ausgebildet ist und dass - die erste Schaltungsgruppe (1-) -hiermit elektrisch in Reihe verbunden ist, mit einer Halteeinrichtung (4), im wesentlichen bestehend aus: : -. einer Erregerwicklung (12), die um eine Schaltkammer (13) angeordnet ist, in der zumindest ein beweglicher Kontaktkörper (14) aus magnetischem Material einen be weglichen Spulenkern bildet, der von einem Kraftspei cher (17) gegen einen zweiten Kontaktkörper (15) ge drückt ist, und über dessen Laufstrecke in der Wandung der Schaltkammer (4) Entlüftungsschlitze (18) ausge bildet sind, wobei Kontaktkörper (15, 14) und Erreger wicklung (12) elektrisch miteinander verbunden sind. 2. Leitungsschutzschalteranordnung 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 die erste Schaltungsgruppe (1) unter der Basis eines Lei tungsschutischalters (20) angeordnet ist. 3 Leitungsschutzschalteranordnung nach Anspruch 1, a a & W r c k g e k e ir n. z e i 1c h n e t , dass die Schaltkammer (13) der ersten Schaltungsgruppe (1) in an sich bekannter Weise an ihrer Innenseite ein gasabgebendes Material aufweist. 4. Leitungsschutzschalteranordnung nach Anspruch 1, d a- d u r c h g e k e n z e i c h n e t , dass die Schaltkammer (13) der ersten Schaltungsgruppe zylindrisch ausgebildet ist. 5. Leitungsschutzschalteranordnung 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 der bewegliche Kontaktkörper (14) der ersten Schaltungsgruppe (1) aus einem Tragkörper (21) aus magnetischem Material und aus Kontaktstücken aus schweisssicherem Material gebildet ist. 6. Leitungsschutzschalteranordnung 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 die Entlüftungsschlitze (18) durch schrägstellen strömungstechnisch derart gestaltet sind, dass beim Einlaufen des beweglichen Kontaktkörpers (14) in die Laufstrecke ein niedrigerer Strömungswiderstand und beim Rücklauf ein höherer Strömungswiderstand besteht.

Inventors: SCHERBAUM, RUDOLF, DIPL.-PHYS.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: H01H77
IPC codes: H01H77, H01H71, H01H73, H01H33