-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltvorrichtung für ein Installationsgerät, insbesondere einen
Leitungsschutzschalter, mit einer Magneteinrichtung, die mindestens
ein Spulenelement zum Hindurchfließenlassen eines zu schaltenden
Stroms und die eine Auslösestromgrenze,
welche durch eine vorbestimmte Auslösezeit bedingt ist, aufweist,
und einer Schalteinrichtung, die von der Magneteinrichtung angesteuert
wird.
-
Leitungsschutzschalter
(LS) werden mit verschiedenen Auslösecharakteristiken A, B, C
und D angeboten. Diese Charakteristiken betreffen die Eigenschaften
der Schnellauslösung
des Leitungsschutzschalters in Abhängigkeit eines Bemessungsstroms.
Die unterschiedlichen Charakteristiken ermöglichen einen störungsfreien
Betrieb von Verbrauchern mit unterschiedlich hohen Anlaufströmen.
-
Zur
Realisierung der einzelnen Auslösecharakteristiken
sind Kombinationen von verschiedenen thermischen (verzögerten)
und magnetischen (unverzögerten)
Auslösern
erforderlich. Die in der nachfolgenden Tabelle wiedergegebenen Charakteristiken
B, C und D sind in den Normen EN 60 898 und DIN VDE 0641 T11 definiert.
Die Charakteristik A wurde von der Firma Siemens in Anlehnung an
diese Vorschrift festgelegt. Der Tabelle sind die wesentlichen Auslösebedingungen
der verschiedenen Charakteristiken zu entnehmen.
-
-
Entsprechend
der Tabelle hätte
ein Leitungsschutzschalter C16, der für einen Nenn- bzw. Bemessungsstrom
von 16 Ampere ausgelegt ist, die folgende Charakteristik:
- – Nichtauslösestrom
Int: 18, 08A
- – Auslösestrom
It: 23, 2A
- – Magnetische
Auslösung
nach mehr als 100ms bis 80A
- – Magnetische
Auslösung
innerhalb 100ms ab 160A
-
Für Vorzugswerte
der Bemessungsströme
von 10A, 16A, 20A etc. sind Leitungsschutzschalter auf dem Markt
direkt erhältlich.
-
Für Installateure
ist es notwendig, sich Leitungsschutzschalter mit verschiedenen
Charakteristiken auf Lager zu halten. In Abhängigkeit der zu schützenden
Verbraucher wird dann ein geeigneter Leitungsschutzschalter für eine Anlage
ausgewählt
und eingebaut. Bei Veränderungen
in der Anlagenkonfiguration wird der eingesetzte Leitungsschutzschalter
durch einen anderen mit einer anderen Charakteristik ersetzt.
-
Beispiel:
Es wurde ein Leitungsschutzschalter der Ausführung C16 eingesetzt. Im Betrieb
stellt sich heraus, dass der Anlaufstrom des Verbrauchers dazu führt, dass
der Leitungsschutzschalter beim Einschalten des Verbrauchers auslöst. Durch
den Einsatz eines Leitungsschutzschalters mit D Charakteristik,
d.h. mit höherem
Sofortauslösestrom,
könnte
das Problem gelöst
werden. Dazu muss jedoch der Leitungsschutzschalter C16 durch einen
Leitungsschutzschalter D16 ersetzt werden.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile
eines mühsamen
Austauschs von Leitungsschutzschaltern soweit wie möglich zu
vermeiden.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst
durch eine Schutzschaltvorrichtung für ein Installationsgerät mit einer
Magneteinrichtung, die mindestens ein Spulenelement zum Hindurchfließenlassen
eines zu schaltenden Stroms und die eine Auslösestromgrenze, welche durch
eine vorbestimmte Auslösezeit
bedingt ist, aufweist, und einer Schalteinrichtung, die von der
Magneteinrichtung angesteuert wird, wobei die Auslösestromgrenze
variierbar ist.
-
In
einer konkreten Ausführung
kann die Magneteinrichtung mindestens zwei unabhängige Magnetanordnungen mit
untereinander verschiedenen Auslösestromgrenzen
besitzen, und der zu schaltende Strom ist wahlweise durch eine der
Magnetanordnungen hindurch zu schicken. Damit sind zwei unterschiedliche,
komplette Magnetsysteme in einem Gerät vorhanden und alternativ benutzbar.
Diese Ausführungsform
hat den Vorteil der geringen Entwicklungskosten.
-
Die
Schutzschaltvorrichtung kann ferner eine Magneteinrichtung mit mindestens
zwei getrennten Spulenwicklungen auf gemeinsamem Kern aufweisen.
Die mehreren Spulenwicklungen können
radial übereinander
oder axial hintereinander angeordnet werden. Auch dann könnten mehrere
verschiedene Auslösestromgrenzen
gewählt
werden, indem der zu schaltende Strom wahlweise durch eine der Spulenwicklungen
hindurch geschickt wird. Diese Gerätevariante hat gegenüber der
soeben genannten den Vorteil, dass ein gemeinsamer Kern genutzt
werden kann, was in der Regel zu einer Reduzierung des Einbauraums
führt.
-
Die
Magneteinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch ein Spulenelement
mit mehreren Abgriffen aufweisen, so dass mehrere verschiedene Auslösestromgrenzen
wählbar
sind, indem der zu schaltende Strom durch einen oder mehrere Abschnitte
des Spulenelements hindurchgeschickt wird. Auf diese Weise kann
der die Spulen betreffende Einbauraum weiter reduziert werden. Darüber hinaus
werden hierdurch auch die Montagekosten vermindert.
-
Die
erfindungsgemäße Schutzschaltvorrichtung
kann außerdem
jeweils eine Geräteanschlussklemme für jede der
Magnetanordnungen, Spulenwicklungen und/oder Spulenabschnitte aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn die Geräteanschlussklemmen durch eine
Verschlusseinrichtung derart verschließbar sind, dass in jeder Verschlussstellung
der Verschlusseinrichtung nur eine einzige der Geräteanschlussklemmen
zum Anschluss zugänglich
ist. Mit einer derartigen Verschlusseinrichtung bzw. einem derartigen
Shutter an den Geräteanschlussklemmen
soll ausgeschlossen werden, dass beim Anschließen von zwei oder mehreren
Anschlussleitungen die jeweiligen Spulenwicklungen bzw. -abschnitte,
und somit zwei oder mehrere Charakteristiken des Leitungsschutzschalters gleichzeitig
wirksam werden und dadurch ein undefinierter Zustand eingestellt
wird.
-
Zur Änderung
der Auslösecharakteristik
kann die Magneteinrichtung auch einen federgeschützten Magnetanker aufweisen,
wobei die Vorspannung der verwendeten Feder veränderbar ist. Auf diese Weise
kann von außen
her eine Justierung der Federkraft beispielsweise mit Hilfe einer
Schraube oder eines Schiebers ermöglicht werden. Dabei kann der
Fußpunkt
oder der Lagerpunkt der Feder vorzugsweise in Raststellungen verändert werden.
-
Es
besteht aber auch die Möglichkeit,
die Auslösecharakteristik
des Leitungsschutzschalters durch Veränderung des Luftspalts der
Magneteinrichtung zu modifizieren. Hierzu kann beispielsweise die
Lage des Ankers, der vorzugsweise als Klappanker ausgeführt ist,
mittels einer von außen
zugänglichen
Justagemöglichkeit
bevorzugt mit Raststellungen erfolgen.
-
Eine
weitere Variante der Änderung
der Auslösecharakteristik
des Leitungsschutzschalters besteht darin, den Magnetkreis der Magneteinrichtung
durch Hinzufügen
oder Entfernen einer Stahljochbrücke
zu verändern.
Dies kann beispielsweise durch eine Lageänderung mittels eines Schiebers
oder durch Entfernen bzw. Einschieben der Stahljochbrücke in die
Schutzschaltvorrichtung erfolgen. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Ausführungsform
einer Schutzschaltvorrichtung mit veränderbarer Charakteristik.
-
Auch
beliebige Kombinationen der oben genannten Möglichkeiten zur Variation der
Auslösecharakteristiken
sind denkbar. In jedem Fall ergibt sich der Vorteil, dass eine Einstellbarkeit
der Charakteristik vor Ort bei der Installation gewährleistet
ist und dadurch eine unmittelbare Anpassung an Verbrauchererfordernisse möglich wird.
Ferner ergibt sich entsprechend der Erfindung eine geringere Lagerhaltung
in der gesamten Han delskette wegen der verringerten Vielfalt an
Leitungsschutzschaltertypen. Ein wesentlicher Vorteil besteht aber auch
darin, dass eine Anpassung bereits installierter Anlagen bei veränderten
Anforderungen ohne Gerätetausch
möglich
ist.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die
eine Prinzipskizze des Auslösemechanismus
eines Leitungsschutzschalters wiedergibt.
-
Das
nachfolgend näher
beschriebene Ausführungsbeispiel
stellt eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar.
-
Da
die thermischen Auslösegrenzen
bei allen vier Charakteristiken A, B, C und D, die in der eingangs dargestellten
Tabelle wiedergegeben sind, gleich sind, muss bei einem Gerät mit einstellbarer
Auslösecharakteristik
im Wesentlichen nur der magnetische Auslöser berücksichtigt werden. Demzufolge
ist in dem unten geschilderten Ausführungsbeispiel auch nur das
erfindungsgemäße Magnetsystem
näher dargestellt.
-
In
der Figur ist ein magnetischer Auslöser 1 symbolisch dargestellt.
Er besitzt eine Magnetspule 2, von der ein Teilbereich
mit der Bezugsziffer 3 gekennzeichnet ist. Darüber hinaus
besitzt der magnetische Auslöser 1 einen
Magnetanker 4, der an seinem einen Ende als Stößel 5 ausgebildet
ist und damit auf ein Entklinkungs-Kontakt-Lösch-System 6 einwirkt.
Das Kästchen,
das in der Figur das Entklinkungs-Kontakt-Lösch-System 6 symbolisiert ist,
beinhaltet auch einen thermischen Auslöser zur Überwachung von Stromobergrenzen im
längerfristigen
Bereich.
-
Der
magnetische Auslöser 1 wird über ein
Anschlussklemme 7 mit mehreren Klemmenöffnungen 8, 9 für die verschiedenen
Charakteristiken angeschlossen. In dem in der Figur gewählten Beispiel
dient die Klemmenöffnung 8 als
Eingang des Leitungsschutzschalters mit der Charakteristik B, während die
Klem menöffnung 9 als
Eingang des Leitungsschutzschalters mit der Charakteristik C dient.
Dies wird dadurch erreicht, dass der in die Klemmenöffnung 8 fließende Strom
durch die gesamte Magnetspule, d.h. durch sämtliche Windungen n(B) und
weiter zum Entklinkungs-Kontakt-Löschsystem 6 fließt, von
wo er einer Anschlussklemme 11 zugeführt wird, um die Schutzschaltvorrichtung
bzw. den Leitungsschutzschalter wieder zu verlassen. Im Fall des Anschlusses
an die Klemmenöffnung 9 für die Charakteristik
C wird der Strom an einer Schweißstelle 12 in die Magnetspule 2 eingeleitet,
so dass er lediglich den Teilabschnitt 3 mit einer Windungszahl
von n(C) durchläuft, womit
sich die magnetische Auslösecharakteristik
C ergibt.
-
Durch
entsprechende Auslegung der Spulen-Teilabschnitte 3 sind
verschiedene Kombinationsmöglichkeiten
von Charakteristiken in einem einzigen Leitungsschutzschalter denkbar.
So könnten
in einem Leitungsschutzschalter die Charakteristiken A und B oder
die Charakteristiken B und C oder die Charakteristiken A, B und
C usw. realisiert sein.
-
Die
Figur zeigt lediglich die Kombination von zwei Charakteristiken
(Charakteristik B und C) in einem Gerät. Es sind jedoch auch Geräte – wie oben
angedeutet – mit
mehr als zwei einstellbaren Charakteristiken möglich.
-
Die
nicht benötigten
Klemmen können
mit dem Shutter 10 verschlossen werden. Er verhindert das gleichzeitige
Anschließen
von Leitern an mehr als eine Klemmenöffnung 8, 9.
Die Abdeckung der nicht benötigten
Klemmen ist unbedingt erforderlich, da der gleichzeitige Anschluss
an beide Klemmen zu einem nicht ordnungsgemäß funktionierenden Leitungsschutzschalter
führen
würde.
Durch die Abdeckung der nicht benötigten, jedoch ebenfalls spannungsführenden
Klemmen wird außerdem
ein Berührungsschutz
gewährleistet.
-
Die
Funktionsweise des in der Figur dargestellten Leitungsschutzschalters
mit den Ruslösecharakteristiken
B und C wird nun im Folgende näher
erläutert.
Bei Anschluss an die Klemmenöffnung 8 für die Charakteristik
B erfolgt der Stromfluss über
die gesamte Spule 2. Es ergibt sich eine große Magnetkraft
F, die proportional zum Strom I und der Windungszahl n ist. Dementsprechend
stellt sich ein frühes
Ansprechen des Magnetankers ein, d.h. das Auslösen des Geräts erfolgt bei einem kleinen
Strom Ia, der die Bedingung gemäß der Charakteristik
B: 3 × In <= Ia < 5 × Inerfüllt.
-
Bei
Anschluss an die Klemmenöffnung 9 für die Charakteristik
C erfolgt der Stromfluss nur über
einen Teil 3 der Spulenwicklung 2. Daraus resultiert
nur eine geringere Magnetkraft, weshalb der Magnetanker erst später anspricht.
Das Auslösen
des Geräts
erfolgt dementsprechend bei höherem
Strom IA, der die Beziehung für die Charakteristik
C: 5 × In <= IA < 10 × Inerfüllt.
-
Da
der mechanische Aufbau des Leitungsschutzschalters in beiden Fällen der
gleiche ist, ist der Kraftbedarf für das Auslösen in beiden Fällen ebenfalls
gleich, d.h. F(B) = F(C). Da jedoch die Windungszahl n(B) > n(C) ist, ergibt sich
IA(B) < IA(C).
-
Dies
bedeutet, dass bei gleicher für
die Auslösung
erforderlicher Kraft das Gerät
bei einem kleineren Strom auslöst,
wenn mehrere Spulenwindungen genutzt werden. Dabei hängt die
erforderliche Kraft beispielsweise von der Anker-Fesselungskraft,
der Entklinkungskraft, dem Entklinkungsvorlauf, dem Entklinkungsweg usw.
ab.
-
Erfindungsgemäß ist es
somit möglich,
dass der Anwender mehrere Charakteristiken seines Leitungsschutzschalters
durch einfaches Umstecken, Umschalten oder mechanisches Umjustieren
nutzen kann.