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Title:
CURRENT TRANSFORMER FOR SUPPLYING AUXILIARY POWER TO AN ELECTRONIC OVERCURRENT RELEASE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/050861
Kind Code:
A1
Abstract:
Low voltage power breaker (1) comprising a triggering unit (14) which operates with auxiliary power supplied by a current transformer (17). A coil (20) serving as secondary winding of the current transformer (17) is permeated by a magnetically conductive core (24) whose length substantially matches that of the coil (21), a connecting bar (4) of the power breaker (1) that serves as primary winding not being surrounded. The terminals (25) of the core (24) slightly projecting over the coil (20) serve to fasten the current transformer (25) to an insulating body (31) supporting the connecting bar (4). The inventive current transformer (17) is easier to mount than existing transformers due to the open magnetic circuit and is substantially lighter.

Inventors:
FRANKE HENRY (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/000915
Publication Date:
October 07, 1999
Filing Date:
March 19, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
FRANKE HENRY (DE)
International Classes:
H01F38/30; H01H33/02; (IPC1-7): H01F38/30; H01H33/02
Domestic Patent References:
WO1984002224A11984-06-07
Foreign References:
US3386059A1968-05-28
DE3139495A11983-04-21
EP0196992A11986-10-08
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Stromwandler (17 ; 33) zur Gewinnung einer Hilfsenergie fur den Betrieb eines elektronischen Uberstromauslösers (15) ei nes NiederspannungsLeistungsschalters (1), mit einer Spule (21) als Sekundärwicklung und einem die Spule (20) durchset zenden Kern (24) aus magnetisch leitfähigem Werkstoff, wobei die Primärwicklung des Stromwandlers (17 ; 33) durch eine zur Hauptstrombahn (2) des Leistungsschalters (1) gehörende An schlußschiene (4) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (24) ohne Umschließung der Anschlußschiene (4) eine im wesentlichen der Spule (21) entsprechende Länge aufweist.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (24) stabförmig ausgebildet und aus geschichteten Blechen (25) zusammengesetzt ist.
3. Stromwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (26) des stabförmigen Kernes (24) als Halteorgane zur Befestigung des Stromwandlers (17 ; 33) in einem vorgege benen Abstand zu der Anschlußschiene (4) ausgebildet sind.
4. Stromwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Kern (24) über einen die Spule (20) aufneh menden Spulenkörper (21) beidseitig überstehende Enden (26) besitzt und daß ein die Anschlußschiene (4) tragender Iso lierkörper (31) Taschen (28) zur Aufnahme der überstehenden Enden (26) des Kernes (24) aufweist.
5. Anordnung von wenigstens zwei Stromwandlern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler (17 ; 33) mit jeweils einem eigenen Kern (24) in vorgegebenen Abständen nahe der Anschlußschiene (4) ange ordnet und zur Bildung eines gemeinsamen elektrischen Ausgan ges durch eine Umschalteinrichtung (34) elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.
Description:
Beschreibung Stromwandler zur Versorgung eines elektronischen Überstrom- auslösers mit Hilfsenergie Die Erfindung betrifft einen Stromwandler zur Gewinnung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines elektronischen Uberstrom- auslösers eines Niederspannungs-Leistungsschalters, mit einer Spule als Sekundärwicklung und einem die Spule durchsetzenden Kern aus magnetisch leitfähigem Werkstoff, wobei die Primär- wicklung des Stromwandlers durch eine zum Hauptstromkreis des Leistungsschalters gehörende Anschlußschiene gebildet ist.

Stromwandler der genannten Art sind in einer Reihe unter- schiedlicher Ausführungen bekannt, z. B. durch die DE 31 39 495 oder die EP 0 196 992. Nach dem zuerst genannten Dokument ist der Stromwandler mit einem nach dem Prinzip der Rogowski-Spule wirkenden Stromsensor zu einer Baueinheit kom- biniert. Der in dem weiteren genannten Dokument beschriebene Stromwandler erfaßt den in der Anschlußschiene fließenden Strom als Meßgröße, die in dem elektronischen Uberstromauslö- ser verarbeitet wird. Zugleich wird aus diesem Stromwandler die Hilfsenergie zum Betrieb des elektronischen Uberstromaus- lösers gewonnen.

Stromwandler für den genannten Zweck beanspruchen einen nicht unbeträchtlichen Raum, der somit im gesamten Bauvolumen eines Niederspannungs-Leistungsschalters berücksichtigt werden muß und damit einen Faktor für dessen Größe und Gewicht dar- stellt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu- grunde, Abmessungen und Gewicht eines Stromwandlers der ein- gangs genannten Art wesentlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kern ohne Umschließung der Anschlußschiene eine im we- sentlichen der Spule entsprechende Länge aufweist.

Der Stromwandler nach der Erfindung unterscheidet sich von bisher üblichen Stromwandlern oder Transformatoren dadurch, daß sein Eisenkreis nicht geschlossen ist. Es erweist sich jedoch, daß auch in dieser Ausführung aus der Spule eine zum Betrieb des Uberstromauslösers ausreichende Energie zu gewin- nen ist. Da zugleich durch den bedeutend verkleinerten Kern Raumbedarf und Gewicht verkleinert werden, wird eine vorteil- hafte Vereinfachung des Niederspannungs-Leistungsschalters erzielt. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß der Stromwand- ler nicht über die Anschlußschiene des Leistungsschalters ge- schoben werden muß, sondern lediglich nahe der Anschlußschie- ne anzubringen ist. Dies vereinfacht die Montage des Strom- wandlers und einen ggfs. später erforderlichen Austausch.

Elektromagnetische Aggregate mit offenem magnetischem Kreis sind für unterschiedliche Zwecke bereits bekannt. Beispiels- weise ist durch die DE 33 01 224 Al eine Zündspule für Brenn- kraftmaschinen mit einem stabförmigen lamellierten Eisenkern bekannt geworden. Konzentrisch zum Eisenkern sind eine Pri- märwicklung sowie eine Sekundärwicklung angeordnet. Im Unter- schied hierzu befindet sich bei dem Stromwandler nach der Er- findung nur die Sekundärwicklung auf einem Eisenkern, während die Primärwicklung durch eine im Abstand zu dem Eisenkern an- geordnete Anschlußschiene eines Leistungsschalters gebildet ist.

Im Rahmen der Erfindung kann der Kern des Stromwandlers stab- förmig ausgebildet und aus geschichteten Blechen zusammenge- setzt sein. Da somit nur parallelkantige Bleche ohne besonde- re Gestaltungsmerkmale benötigt werden, ist gegenüber bisher üblichen Stromwandlern auch die Herstellung des Kernes ver- einfacht. Dabei können die Enden des stabförmigen Kernes als Halteorgane zur Befestigung des Stromwandlers in einem vorge- gebenen Abstand zu der Anschlußschiene ausgebildet sein. Dies kann zweckmäßig so geschehen, daß der stabförmige Kern über einen die Spule aufnehmenden Spulenkörper beidseitig überste- hende Enden besitzt und daß ein die Anschlußschiene tragender

Isolierkörper Taschen zur Aufnahme der überstehenden Enden des Kernes aufweist.

Vom Aufbau des elektronischen Uberstromauslösers und seiner peripheren Zubehörteile (Auslösemagnet, Kommunikationsgeräte) hängt es ab, wie groß der Bedarf an Hilfsenergie ist. Daher kann bei dem einen Typ eines Niederspannungs- Leistungsschalters eine relativ geringe Menge an Hilfsenergie ausreichend sein, während ein anderer Leistungsschalter einen größeren Bedarf besitzt. Dies kann im Rahmen der Erfindung dadurch berücksichtigt werden, daß der Stromwandler entweder nur eine Spule mit der beschriebenen Gestaltung besitzt oder daß zwei oder mehr Spulen mit jeweils einem eigenen Kern vor- gesehen werden, die in vorgegebenen Abständen nahe der An- schlußschiene angeordnet und zur Bildung eines gemeinsamen elektrischen Ausganges in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Nieder- spannungs-Leistungsschalter mit einem Stromwandler nach der Erfindung. Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein zweiter Stromwandler vorgesehen ist, geht aus der Figur 1 in gestrichelter Darstellung hervor.

Ein Stromwandler in der bei dem Leistungsschalter gemäß der Figur 1 vorgesehenen Bauart ist gesondert in der Figur 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung gezeigt.

Die Figur 3 veranschaulicht eine Anordnung zur Befestigung eines Stromwandlers gemäß der Figur 2 nahe einer Anschluß- schiene.

Der in der Figur 1 vereinfacht gezeigte Niederspannungs- Leistungsschalter 1 weist in bekannter Weise eine Hauptstrom-

bahn 2 auf, zu der eine obere Anschlußschiene 3, eine untere Anschlußschiene 4 sowie ein bewegbarer Schaltkontakt 5 gehö- ren. Die obere Anschlußschiene 3 ist an ihrem inneren Ende als feststehender Schaltkontakt 6 ausgebildet. Oberhalb der Schaltkontakte 5 und 6 befindet sich eine in bekannter Weise mit Löschblechen 7 versehene Lichtbogenlöschkammer 8.

Der bewegbare Schaltkontakt 5, der einen oder mehrere beweg- bare Kontakthebel aufweisen kann, die mittels biegsamer Lei- ter 10 mit der unteren Anschlußschiene 4 verbunden sind, ist durch eine Antriebsvorrichtung 11 und ein Schaltschloß 12 zum Schließen und Öffnen entsprechend einen Pfeil 13 zu betäti- gen. Das Schaltschloß 12 ist durch eine Auslöseeinheit 14 zu entklinken, um den bewegbaren Schaltkontakt aus der in der Figur 1 darstellten geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung zu überführen, wenn es der Schutz eines im Zuge der Hauptstrombahn des Leistungsschalters 1 liegenden Verbrau- chers oder des Leistungsschalters 1 selbst erfordert. Wie dies allgemein bekannt ist, umfaßt die Auslöseeinheit 14 ei- nen elektronischen Uberstromauslöser 15 sowie periphere Gerä- te, von denen ein Auslösemagnet 16 angedeutet ist.

Die zum Betrieb der Auslöseeinheit 14 benötigte Hilfsenergie wird durch einen Stromwandler 17 in Verbindung mit einer Schaltungsanordnung 18 bereitgestellt, die gleichfalls in be- kannter Weise als ein Netzteil ausgebildet sein kann, daß aus einer variablen Wechselgröße wenigstens eine zum Betrieb der Auslöseeinheit 14 geeignete geregelte Spannung aufbereitet.

Der Stromwandler 17 ist nahe der unteren Anschlußschiene 4 angeordnet und besitzt einen offenen Eisenkreis, d. h. der Kern des Stromwandlers 17 umschließt nicht die Anschlußschie- ne 4. Einzelheiten werden nachstehend anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.

Zunächst zeigt die Figur 2 in einer perspektivischen Darstel- lung, daß der Stromwandler 17 eine Spule 20 aufweist, zu der ein Spulenkörper 21 und eine Sekundärwicklung 22 gehört, de-

ren Windungen in einem aufgebrochenen Bereich einer Umhüllung 23 angedeutet sind. Der Spulenkörper 21 wird in seiner Längs- richtung von einem Eisenkern 24 durchsetzt, der aus rechtek- kigen Blechen 25 aus einem für Transformatoren und Stromwand- ler geeigneten Werkstoff bestehen. Die Länge des Kernes 24 ist so bemessen, daß Enden 26 über den Spulenkörper 21 beid- seitig etwas überstehen. Der Querschnitt des Eisenkernes 24 ist im Vergleich zum gesamten Querschnitt des Stromwandlers 17 verhältnismäßig klein. Aus der Umhüllung 23 ragen An- schlußleitungen 27 zur Verbindung mit der in der Figur 1 ge- zeigten Schaltungsanordnung 18 heraus.

In der Figur 3 ist ein Beispiel für die Montage des Strom- wandlers 17 in dem Leistungsschalter 1 gezeigt. Wie man er- kennt, ist die Breite des Spulenkörpers 21 an die Breite der unteren Anschlußschiene 4 angepaßt. Der Eisenkern 24 ragt mit seinen überstehenden Enden 25 in Taschen 28 hinein, die in Wänden 30 eines die Anschlußschiene 4 tragenden Isolierkör- pers 31 angeordnet sind. Hierdurch wird ein vorgegebener Ab- stand zwischen dem Stromwandler 17 und der Anschlußschiene 4 hergestellt. Der Eisenkern 24 wird auf diese Weise von dem magnetischen Streufeld der Anschlußschiene 4 durchsetzt, wie dies in der Figur 3 durch eine strichpunktierte Linie 32 an- gedeutet ist.

Wie einleitend bereits erwähnt, kann der Energiebedarf der Auslöseeinheit 14 je nach der Art des betreffenden Leistungs- schalter und der vorgesehenen Funktionen der Auslöseeinheit 14 unterschiedlich groß sein. Falls erwünscht, kann hierzu eine größere Menge an Hilfsenergie durch einen weiteren Stromwandler bereitgestellt werden, wie dies in der Figur 1 durch einen unterhalb der Anschlußschiene 4 in gestrichelter Darstellung gezeigten Stromwandler 33 angedeutet ist. Ferner können auf den Schmalseiten der Anschlußschiene 4 Stromwand- ler der beschriebenen Bauart zugeordnet werden, sofern aus- reichend Platz vorhanden. Der weitere Stromwandler 33 kann zu dem ersten Stromwandler 17 je nach den gewünschten Eigen-

schaften der Hilfsenergieversorgung elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sein. Eine entsprechende Klemmleiste oder Umschalteinrichtung 34 ist in der Figur 1 in Verbindung mit der Schaltungsanordnung 18 angedeutet.

Durch das Fehlen eines geschlossenen Eisenkreises des Strom- wandlers 17 bzw. des weiteren Stromwandlers 33 ist die Monta- ge dieser Stromwandler gegenüber bekannten Anordnungen we- sentlich erleichtert. Die betreffenden Stromwandler können ohne Demontage der Anschlußschiene und ohne Entfernung rück- seitiger Stützanordnungen dieser Stromschiene ein-und ausge- baut werden. Werden die Taschen 28 in den Wänden 30 des Iso- lierkörpers 31 als Nuten ausgebildet, die an der Rückseite des Leistungsschalters 1 offen sind, so lassen sich die Stromwandler 17 und ggf. 33 durch in die Nuten einzusetzende Füllstücke oder einen Klemmbügel befestigen.