DE60003575T2

DE60003575T2 - Schaltschutz

Info

Publication number: DE60003575T2
Application number: DE60003575T
Authority: DE
Inventors: Gilles Baurand; Dominique Leglaye; Jean-Pierre Tellier
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: HUP0203442A2; PE20010846A1; UA70390C2; EG22426A; NO20052641D0; CA2387191C; DZ3212A1; MA25499A1; KR20020035167A; US7479858B1; DK1221171T3; AR026015A1; CO5300377A1; YU26502A; MXPA02003416A; NO20052641L; DE60003575D1; AU763566B2; PL195082B1; PT1221171E

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter mit Schützfunktion, der über Pole mit trennbaren Kontakten verfügt, und zur Steuerung dieser Kontakte, über einen Elektromagnet, sowie über eine Schutzvorrichtung, der ein Auslösemechanismus zugeordnet ist.
Ein Schutzschalter mit Schützfunktion ist ein elektrisches Gerät, das dazu eingesetzt wird, willkürlich die Leistungsversorgung zu steuern, sowie die Unterbrechung der Leitungen, die an eine Last, z. B. einen Motor, angeschlossen sind – das heißt das Einund Ausschalten dieser Last -, und dies anhand des Elektromagnets, der eigens zum „Schalter"-Teil, gehört, und um die Unterbrechung der Last anhand einer Schutzvorrichtung automatisch zu steuern, die eigens zum „Schutzschalter"-Teil gehört, sobald die Schutzvorrichtung einen elektrischen Fehler, wie einen Kurzschluss, an mindestens einer der Leitungen erkennt.
In einem derartigen Gerät müssen der Elektromagnet und die Schutzvorrichtung jeweils ein multipolares Organ beanspruchen, um auf die mobilen Kontakte zu wirken, und dies als jeweilige Antwort auf eine willkürliche Steuerung und die Erkennung eines elektrischen Fehlers. Der Auslösemechanismus kann unter der Wirkung eines elektromagnetischen Auslösers von einem geschlossenen Zustand der Kontakte auf einen offenen Zustand der Kontakte übergehen, und er kann durch ein manuelles Steuerorgan reaktiviert werden, das seinerseits in der Lage ist, für die Öffnung und das Schließen der Kontakte zu sorgen.
Die Druckschrift EP-366 519 zeigt somit einen Schutzschalter mit Schützfunktion des weiter oben beschriebenen Typs. Die Schutzvorrichtung ist hauptsächlich mechanisch, was eine große Anzahl an Geräten erfordert, um, wie es notwendig ist, den gewollten Bereich von Spannungen und Leistungsstrom zu decken.
Die Druckschrift FR-2 759 489 zeigt einen Schutzschalter mit Schützfunktion, in dem der Elektromagnet für die Umschaltung der Kontakte sowohl im Schalter- als auch im Schutzschaltermodus sorgt. Der hybride Charakter der Funktionsweise des Elektromagnets und seine notwendige Steuerungsgeschwindigkeit im Schutzschaltermodus sind in diesem Fallproblematisch.
Das Ziel der Erfindung ist es, die gute Zuverlässigkeit der Funktionsweise im Schaltermodus mit einer hohen Abschaltgeschwindigkeit im Schutzschaltermodus zu vereinbaren, wobei die mechanischen und elektrischen Verbindungen des Gerätes so organisiert sind, dass der gewünschte Bereich an Spannungen und Leistungsstrom mit möglichst wenigen Komponenten gedeckt wird.
Erfindungsgemäß ist ein elektromagnetischer Auslöser an den Steuermechanismus zugeordnet, und die Schutzvorrichtung ist an den Elektromagnet anhand einer Steuerverbindung und an den Steuermechanismus anhand einer Auslöseverbindung verbunden, so dass eine elektrische Versorgungsenergie an den Elektromagnet über die Steuerverbindung geliefert wird und, im Falle eines elektrischen Fehlers, ein Auslösesignal über die Auslöseverbindung geliefert wird.
Vorzugsweise ist die Schutzvorrichtung an Versorgungsklemmen mit Wechsel- oder Gleichspannung angeschlossen, während der Elektromagnet den Gleichstromtyp aufweist und unter vorausbestimmter Spannung funktioniert, und die Schutzvorrichtung über einen Adapterschaltungskreis verfügt, der in der Lage ist, die Versorgungsspannung in die vorausbestimmte Spannung für die Versorgung des Elektromagnets umzusetzen. Weiterhin ist die Schutzvorrichtung vorzugsweise in der Lage, dem Elektromagnet konstanten Strom in seinen Ruf- und Haltephasen zu liefern.
Die Leistungsleiter, die trennbaren Kontakte und die zugeordneten Abschaltkammern können besonders vorteilhaft auf einer Buchse aufgenommen werden, da die Schutzvorrichtung ein abnehmbares Modul umfasst, das der Buchse hinzugefügt werden kann, während der Elektromagnet und der Steuermechanismus der Buchse fest zugeordnet sind. In diesem Fall können der Elektromagnet und der Steuermechanismus in einem vorspringenden Teil der Buchse aufgenommen werden, so dass vom oberen zum unteren Teil der Buchse folgende Teile aufeinander folgen: der Elektromagnet und der Steuermechanismus, die Schutzvorrichtung und ein Platz, der eigens für die Aufnahme eines Zusatzes mit Hilfskontakten vorgesehen ist. Die Versorgungsklemmen der Spule vom Elektromagnet können also am Schutzmodul anliegend und seitlich zum Platz für den Zusatz mit Hilfskontakten aufgenommen werden.
Die Buchse kann vorteilhaft zwischen dem Schutzmodul und dem Platz für den Zusatz mit
Hilfskontakten über einen. Platz verfügen, der eigens für die Aufnahme eines Kommunikationszusatzes vorgesehen ist. Es ist vorteilhaft, dass die dem Kommunikationszusatz und dem Zusatz mit Hilfskontakten reservierten Aufnahmeplätze unter dem abnehmbaren Schutzmodul gruppiert werden.
Nachstehend erfolgt die Darstellung einer unbegrenzten Ausführungsform der Erfindung, angesichts der angehängten Zeichnungen.
Die 1 ist ein Blockdiagramm eines Schutzschalters mit Schützfunktion, der der Erfindung entspricht.
Die 2 bis 4 sind Blockdiagramme mit Varianten des Schalters.
Die 5 und 6 stellen den Schalter in seiner Vorder- und Schnittansicht gemäß der Zeichnung VI-VI dar.
Der Schutzschalter mit Schützfunktion weist Schalterpole auf, die mit festen Kontakten 10 und mit mobilen Kontakten 11 ausgestattet sind, denen Abschaltkammern 12 zugeordnet sind. Die festen Kontakte 10 sind über Leistungsleiter 13, 14 an Leistungsklemmen stromaufwärts (von der Quelle) 15 verbunden und jeweils an Leistungsklemmen stromabwärts (von der Last) 16, die im Gehäuse 17 vom Gerät oder auf ihm hinzugefügten Klemmenleisten angeordnet sind. Für jeden Pol sind die mobilen Kontakte 12 auf einer Brücke angeordnet, die in Richtung der Schließung durch eine Feder 18 und in Richtung der Öffnung durch einen Schieber 19 beansprucht wird.
Der Schalter verfügt über einen Elektromagnet 20 vom monostabilen oder bistabilen Typ und über eine elektronische Schutz- und Steuervorrichtung 30; die Zweckbestimmtheit des Elektromagnets und der Schutzvorrichtung besteht darin, auf die Schieber 19 der verschiedenen Pole zu wirken. Es muss darauf hingewiesen werden, dass das Elektromagnet 20 vom Gleichstromtyp ist und dass es unabhängig von der Versorgungsspannung ist, z. B. vom Netz, während die verschiedenen Schutz- und Steuervorrichtungen 30 abhängig von der Versorgungsspannung vorgesehen sind zum Beispiel 24 V DC, 24 V AC, 72 V AC, 240 V AC, usw.
Die Vorrichtung 30 sorgt folglich einerseits für die Anpassung der Versorgungsspannung an das Niveau der gewünschten Gleichspannung für das Elektromagnet, und sorgt andererseits für die Lieferung von konstantem Strom, zum Beispiel im Bereich von 100 mA, bei der Spule 21 des Elektromagnets 20 sowohl beim Ruf wie beim Halten.
Die Schutz- und Steuervorrichtung 30, weiter unten einfach als „Schutzvorrichtung" bezeichnet, besteht aus Stromsensoren 31, die den Strom der verschiedenen Pole ausmachen; die Sensoren 31 können wie unter 2 angegeben an die Leistungsleiter 14 der verschiedenen Pole anhand von Zangen oder Steckern 32 angeschlossen werden. Die Sensoren 31 sind mit einem Schutzkreis 33 verbunden, der ein Fehlersignal erstellt und dies im Falle eines von den Sensoren erkannten Kurzschlusses, oder im Fall eines anderen elektrischen Fehlers. Der Schutzkreis 33 ist an seinem Ausgang über eine Auslöseverbindung 33A an einen elektromagnetischen Auslöser 41 mit kurzer Aktion angeschlossen, der einen Hebel eines Schlosses beansprucht, der zu einem Mechanismus 40 gehört, der für die Steuerung der Kontakte sorgt. Der Schutzkreis 33 spielt ebenfalls die Rolle der Versorgungsverbindung und ist an einen Steuerkreis 34 angeschlossen, der einen regulierten Versorgungsstrom für die Spule festlegt und der über eine Steuerverbindung 34B mit der Spule 21 vom Elektromagnet 20 verbunden ist.
Die Versorgungsspannung der Schutzvorrichtung, des Auslösers und der Spule wird an Klemmen 35 angewandt, die der Schutzvorrichtung 30 zugeordnet sind und die sich je nach dem Fall auf dem Gehäuse selbst der Vorrichtung 30 oder auf einer Klemmenleiste oder auf einem Zusatz, der der Vorrichtung hinzugefügt wurde, oder auf einem Sockel, dem die Vorrichtung hinzugefügt ist, befindet. Die Schutzvorrichtung 30 ist variabel und hängt vom Stromkaliber des Überlastschalters ab und verfügt über einen Spannungsumwandlungskreis 36, der an die Versorgungsklemmen 35 vom Überlastschalter angeschlossen ist und der in der Lage ist, eine Spannung mit einem vorbestimmten Niveau zu liefern und dies an die Vorrichtung 30 und an die Spule 21 vom Elektromagneten.
Ein manueller Steuerknopf 42, der in der Lage ist, eine Position Ein („on") und eine Position Aus („off") einzunehmen, wirkt gemeinsam mit dem Mechanismus 40, um die Umschaltung der Kontakte 11 zu steuern. Es ist selbstverständlich möglich, zwei Knöpfe vorzusehen, einer mit der Funktion Ein und ein anderer mit der Funktion Aus. Der Steuermechanismus 40 verfügt über folgendes:

– einen bistabilen Auslöseteil 40A, der vom elektromagnetischen Auslöser 41 gesteuert wird,
– einen bistabilen automatischen Steuerteil 40B, der vom Elektromagnet 20 gesteuert wird und dies anhand eines Ein- oder Ausschaltbefehls, der zu den Klemmen 35 gesandt wird.
- einen manuellen Steuerteil 40C, der direkt vom Knopf 42 gesteuert wird und vom Auslöseteil 40A beeinflusst werden kann.

Die Teile 40A, 40C wirken auf die mobilen Kontakte 11 über ein Schiebe- oder Drehorgan 43A, C und der Teil 40B wirkt auf die mobilen Kontakte 11 über ein Schiebeoder Drehorgan 43B. Diese beiden Organe 43A, C und 43B können unterschiedlich sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Organe 43A, C und 43B anwendbar auf einen multipolaren und gemeinsamen Drehhebel 44, der seinerseits anwendbar auf die polaren Schieber 19 ist (siehe 3).
In den in 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen verfügt der Schalter über eine Buchse 50 und die Schutzvorrichtung 30 besteht aus einem losen elektronischen Schutzmodul, das austauschbar der Buchse hinzugefügt ist und vom Stromkaliber abhängt, das dem Überlastschalter übertragen wird. Die Buchse weist in ihrem hinteren Teil Befestigungsmittel 51 zur Befestigung an einen Träger, wie eine normalisierte Schiene oder eine Trägerplatine, auf und umfasst oder empfängt in ihren oberen und unteren Teilen Klemmenleisten 52, 53 für die Aufnahme der Leistungsklemmen 15, 16. Die Buchse nimmt die Leistungsleiter 13, 14, die festen Kontakte 10, die mobilen Kontakte 11 und die Abschaltkammern 12 auf.
Auf der 2 befinden sich der Elektromagnet 20 und der Steuermechanismus 40 in einem elektromagnetischen Steuermodul 60, das an der Buchse 50 montiert ist. Auf den 3 und 4, befinden sich der Elektromagnet 20 und der Steuermechanismus 40 in einem Abteil – oder in zwei Abteilen -, das/die sich im oberen Teil von der Buchse 50 und in einem Vorsprung 54 von dieser Buchse befindet. Man verfügt in diesem Fall über eine elektromagnetische Steuer- und Abschalteinheit 50, 20, 40, die unabhängig von der Versorgungsspannung ist und die für diverse Stromkaliber unverändert bleibt, wobei die Anpassung der Spannung von den elektronischen Kreisen des Schutzmoduls 30 gesichert und die Kalibrierung des Stroms von der Wahl eines festgelegten Schutzmoduls 30 gesichert wird.
Auf der 3 sind der Elektromagnet 20 und das Schutzmodul 30 so im Vorsprung 54 der Buchse angebracht, dass von oben nach unten auf der Buchse folgende Teile aufeinander folgen: der Elektromagnet 20 und der Mechanismus 40, das Schutzmodul 30 und ein Platz 55 für die Aufnahme eines Zusatzes 56 mit Hilfskontakten. Die Versorgungsklemmen 35 von der Spule 21 vom Elektromagnet 20 befinden sich im Platz 55 oder im Zusatz 56 mit Hilfskontakten.
Auf der 4 verfügt die Buchse 50 zwischen dem Schutzmodul 30 und dem Platz 55 vom Zusatz 56 mit Hilfskontakten über einen Platz 57 für die Aufnahme eines Kommunikationszusatzes 58, an dem man zum Beispiel ein Kommunikationsbus vom entsprechenden Gerät mit anderen elektrischen Geräten anschließen kann, wobei der Bus zum Beispiel in der Lage ist, das Gerät zu versorgen und zu steuern. Das Gehäuse des Schutzmoduls 30 kann über eine Schulter 37 verfügen, die in der Lage ist, den Kommunikationszusatz 58 in seinem Platz 57 zu halten.
Ein Schalter 59 ist im Zusatz 56 (4) oder im Schutzmodul 30 (1) angebracht, um die Versorgung von diesem zu unterbrechen, wenn der Knopf auf die Position „Aus" gesetzt wird.
Nachstehend werden die Montage und die Funktionsweise vom Überlastschalter beschrieben. Einer Buchse 50, die über eine Elektromagnet des gewünschten Kalibers verfügt, wird ein Schutzmodul 30 hinzugefügt, das dazu vorgesehen ist, die Spannung an die Spannung vom Nominalbetrieb des Elektromagneten anzupassen und diesem konstanten Strom zu liefern, und dies sowohl in der Ruf- als auch in der Haltephase.
Da vorausgesetzt wird, dass sich der Knopf 42 ursprünglich in der Position „Ein" befindet, bewirkt die an den Klemmen 35 angewandte Spannung über den Steuerkreis 34 die Versorgung der Spule 21 und, über den Teil 40B vom Mechanismus 40, die Schließung der Kontakte 10, 11. Eine manuelle Öffnung der Kontakte wird dadurch hervorgerufen, dass der Knopf 42 auf die Position „Aus" gesetzt wird, und dies über den Teil 40C vom Mechanismus 40, während sich der Schalter 59 wie weiter oben angegeben öffnet. Eine automatische Öffnung der Kontakte wird durch die Umschaltung des Kreises 33 hervorgerufen und dies abhängig zum Beispiel vom Überstromsignal, das von einem Sensor 31 geliefert wird; diese Umschaltung bewirkt die Umschaltung des Teils 40A vom Mechanismus 40 über den Auslöser 41. Die Abwesenheit von Spannung an den Klemmen 35 bewirkt die Entregung der Spule 21 und, über den Teil 40B, die Öffnung der Kontakte.

Claims

Schutzschalter mit Schützfunktion, der – Leistungsleiter, die über Pole mit trennbaren festen und mobilen Kontakten verfügen, – ein Steuerelektromagnet (20) und eine Schutzvorrichtung (30), die in der Lage sind, durch mindestens ein multipolares Organ. auf die mobilen Kontakte (11) zu wirken, und dies als jeweilige Antwort auf eine willkürliche Steuerung und auf die Erkennung eines elektrischen Fehlers, wobei die Schutzvorrichtung über Mittel (31) zur Erkennung des Stroms, der von den Leistungsleitern geführt wird, und über Mittel (33) zur Erstellung eines Auslösesignals verfügt, – ein Mechanismus (40) zur Steuerung der Kontakte, der das multipolare Organ umfasst, und das betätigt werden kann, damit das multipolare Organ zwischen einem offenen Zustand der Kontakte und einem geschlossenen Zustand der Kontakte umschalten kann, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass: dem Steuermechanismus ein elektromagnetischer Auslöser (41) zugeordnet ist, – die Schutzvorrichtung (30) an den Elektromagnet (20) über eine Steuerverbindung (33B) und an den Steuermechanismus (40) über eine Auslöseverbindung (33A) verbunden ist, damit eine elektrische Versorgungsenergie an den Elektromagneten auf der Steuerverbindung (33B) und, im Falle eines Fehlers, ein Auslösesignal auf die Auslöseverbindung (33A) übertragen wird.
Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (30) an Klemmen(35) angeschlossen ist, die für die Versorgung mit Wechsel- oder Gleichspannung sorgen, wobei der Elektromagnet (20) des Gleichstromtyps ist und unter einer vorbestimmten Spannung funktioniert, und die Schutzvorrichtung einen Spannungsanpassungskreis (36) aufweist, der in der Lage ist, die Versorgungsspannung in die vorbestimmte Spannung umzuwandeln, um den Elektromagneten zu versorgen.
Schutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (30) dem Elektromagnet (20) konstanten Strom in den Anzugs- und Haltephasen liefert.
Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mobilen Kontakte (11) auf Kontaktbrücken befinden, deren Verschiebung von Schiebern (19) gesteuert wird, wobei der Elektromagnet (20) und der Steuermechanismus (40) auf einen gemeinsamen Hebel (44) wirken, der auf die Schieber (19) auflegbar ist.
Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leistungsleiter (13, 14), die trennbaren Kontakte (10, 11) und die zugeordneten Abschaltkammern (12) in einem Basis-Unterteil (50) befinden und dass die Schutzvorrichtung (30) ein abnehmbares Modul ist, das dem Basis-Unterteil austauschbar hinzugefügt ist, während der Elektromagnet (20) und der Steuermechanismus (40) dem Basis-Unterteil fest zugeordnet sind.
Schutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Elektromagnet (20) und der Steuermechanismus (40) in einem vorspringenden Teil (54) des Basis-Unterteils (50) befinden, so dass von oben nach unten im Basis-Unterteil folgende Komponenten aufeinander folgen: der Elektromagnet (20) und der Steuermechanismus (40), die Schutzvorrichtung (30) und ein Platz (55), der eigens für die Aufnahme eines Zusatzblockes (56) mit Hilfskontakten vorgesehen ist.
Schutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Versorgungsklemmen (35) der Spule (21) des Elektromagneten (20) neben dem Schutzmodul (30) im Platz (55) des Zusatzblockes (56) mit Hilfskontakten aufgenommen sind.
Schutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Unterteil (50) zwischen dem Schutzmodul (30) und dem Platz (55) des Zusatzblockes (56) mit Hilfskontakten einen Platz (57) aufweist, der eigens für die Aufnahme eines Kommunikationszusatzblockes (58) vorgesehen ist.
Schutzschalter bestehend aus: – Leistungsleitern mit Polen, die über trennbare feste und mobile Kontakte verfügen, denen Abschaltkammern zugeordnet sind, – einem Elektromagnet (20) und einer Schutzvorrichtung (30), die in der Lage sind, durch mindestens ein multipolares Antriebsorgan auf die mobilen Kontakte (11) zu wirken und dies als jeweilige Antwort auf eine willkürliche Steuerung und auf die Erkennung eines elektrischen Fehlers, wobei die Schutzvorrichtung über Mittel (31) zur Erkennung des Stroms, der von den Leistungsleitern geführt wird, und über eine erste elektrische Verbindung (33B) mit dem Elektromagnet (20) verfügt. dadurch gekennzeichnet, dass: – die Schutzvorrichtung (30) austauschbar ist und dass elektronische Mittel (36) zur Umwandlung der Versorgungsspannung in eine dem Elektromagnet (20) angepasste Spannung der Schutzvorrichtung zugeordnet sind, – die Schutzvorrichtung über eine zweite elektrische Verbindung (33A) an einen magnetischen Auslöser (41) angeschlossen ist, der in der Lage ist, ein Mechanismus (40) zur Steuerung der Kontakte zu steuern, der die Öffnung der Kontakte halten kann und der durch einen manuellen Steuerknopf (42) rückgestellt werden kann, – der Steuermechanismus (40) einen bistabilen Steuerteil zur automatischen Steuerung (40B),der vom Elektromagneten (20) gesteuert wird und einen bistabilen Auflösungsteil (40A), der vom magnetischen Auslöser (41) gesteuert wird, aufweist um auf die Kontaktpole zu wirken. 10- Überlastschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (30) Mittel (34) aufweist, die für die Versorgung der Spule (21) vom Elektromagneten (20) mit annähernd konstantem Strom in den verschiedenen Phasen des Betriebszustands vom Überlastschalter sorgt.