Niederspannungs-Leistungsschalter, mit denen dem Leistung- schalter nachgeordnete Verbraucher auf Kurzschlussströme und Überströme überwacht werden, haben einen Überstromauslöser, dessen Ausschaltbefehl auf einen Auslösemagneten einwirkt, mit dem eine Verklinkung gelöst und dann über einen Feder- antrieb und ein Getriebe die Öffnungsbewegung der Hauptstrom- kontakte in Gang gesetzt wird. Zu der Kraft der Antriebsfeder addiert sich eine Kraft, die durch den Strom aufgrund der Schleifenwirkung an den Hauptstromkontakten hervorgerufen wird. Bezüglich der Öffnungswirkung an den Hauptstromkontak- ten ist diese Kraft erwünscht. Gleichzeitig wird jedoch auch die Hemmung an der Verklinkung erhöht, die eine erhöhte Aus- lösekraft des Auslösemagneten zur Überwindung der Hemmung er- fordert. Zwischen dem Kurzschlussstrom und der Auslösekraft des Auslösemagneten besteht somit eine bestimmte (quadratisch vom Strom abhängige) Beziehung.

Da sich die Auslösekraft eines Auslösemagneten, bezogen auf sein Bauvolumen, nicht beliebig erhöhen lässt und damit eine ansonsten mögliche Erhöhung des zulässigen Kurzschlussstromes

unmöglich gemacht würde, wurden bereits Maßnahmen erwogen, die eine Erhöhung der Auslösekraft dennoch ermöglichen sol- len. So wurde bereits vorgeschlagen, (Technik Report der Sie- mens AG, Bd. 99, Okt. 2003), mindestens zwei Auslösemagnete zu verwenden, die gemeinsam auf die Verklinkung, zum Beispiel eine Auslösewelle, einwirken. Der Vorteil der Anordnung be- steht darin, dass auf die Entwicklung eines Auslösemagneten mit erhöhter Auslösekraft, der ein verändertes Schalterdesign nach sich ziehen würde, verzichtet werden kann. Zwei Auslöse- magnete lassen sich im Bauvolumen des Leistungsschalters in der Regel leichter unterbringen als ein einziger großer. Bei vielen Schaltern steht für einen weiteren Auslösemagneten das Bauvolumen auch ohnehin zur Verfügung. Die Anordnung kann da- durch ergänzt werden, dass bei geringem Ausschaltstrom, bei dem über die Energiewandler auch nur eine begrenzte Energie zur Verfügung steht, andererseits auch nur eine geringe Aus- lösekraft benötigt wird, nur ein Auslösemagnet angesteuert wird.

Die Ausschaltung erfolgt jedoch weiter mit der zur Verfügung stehenden Energie, die nunmehr nur auf mindestens zwei Auslö- semagnete verteilt wird. Die heute üblichen Niederspannungs- Leistungsschalter arbeiten nämlich ohne die Zuführung von fremder Energie, das heißt, sie beziehen ihre Energie direkt über Energiewandler aus dem überwachten Netz. Die Energie wird gepuffert, allerdings wird im Falle einer Ausschaltung des Leistungsschalters nach dem Öffnen der Hauptstromkontakte durch die erfolgte Stromunterbrechung keine Energie mehr nachgeliefert. Die Erhöhung der Energie durch Erhöhung der Leistung der Energiewandler und/oder der Kapazität des Puf- ferkondensators ist ebenfalls nicht möglich, ohne das Bau- volumen dieser Bauelemente zu erhöhen und damit das Schalter- design notwendigerweise zu verändern.

Aus der US 5, 369, 542 A ist auch ein Auslöser bekannt, dessen Auslösemagnet direkt, das heißt ohne Zwischenpufferung der Energie, von einem Stromwandler gespeist wird und zwei Wick- lungen aufweist. Die eine Wicklung hat verhältnismäßig wenige Windungen mit einem großen Querschnitt, die andere dagegen verhältnismäßig viele Windungen mit einem geringeren Quer- schnitt. In Abhängigkeit von dem jeweils fließenden Sekundär- strom des Stromwandlers wird aufgrund einer selbsttätigen Steuerung die eine oder andere Wicklung des Auslösemagneten angesteuert. Die Lösung erfordert jedoch entsprechend große Stromwandler sowie besondere Auslösemagnete, die außerdem ein hohes Bauvolumen aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Veränderung der Auslösung anzugeben, mit der auch eine durch einen hohen Kurzschlussstrom bedingte Hemmung an der Verklinkung des Auslösers beherrschbar wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine geeignete Schaltungs- anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 8 angegeben. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Danach werden die mindestens zwei vorhandenen Auslösemagnete zeitlich gestaffelt angesteuert. Mit der Betätigung des ers- ten Auslösemagneten wird das das Schaltgetriebe hemmende Ele- ment, zum Beispiel eine profilierte Auslösewelle, die mit ei- ner Kante eines Auslösehebels zusammenwirkt, angestoßen, wo- mit zunächst die Haftreibung überwunden wird und nur noch Gleitreibung wirksam ist. Mit der Betätigung des zweiten be- ziehungsweise noch weiterer Auslösemagnete wird dieses Ele-

ment dann bis zu einem Punkt bewegt, wo die Verklinkung frei- kommt und die Getriebebewegung in Gang gesetzt wird.

Zweckmäßig ist der elektronische Überstromauslöser des Leis- tungsschalters mit mindestens zwei Ausgängen zu versehen. Sie steuern jeweils einen Auslösemagneten an. Die Auslösemagnete arbeiten mechanisch gekoppelt, beispielsweise auf eine Auslö- sewelle. Sie können mechanischen nebeneinander oder hinter- einander angeordnet sein.

In einer erfindungsgemäßen Variante kann vorgesehen sein, dass die Verzögerungszeit für die mindestens zwei vorhandenen Auslösemagnete in Abhängigkeit von der Höhe des auszuschal- tenden Stromes im Netz verstellt wird, um beispielsweise bei hohen Kurzschlussströmen eine schnelle Ausschaltung zu bewir- ken. Für eine Mindest-Verzögerungszeit ist die Zeitkonstante des Pufferkondensators zu berücksichtigen.

Die zeitliche Staffelung hat den Vorteil, dass für die Betä- tigung des zweiten oder weiterer Auslösemagnete über die E- nergiewandler noch Energie nachgeliefert wird, da die Schalt- bewegung erst nach Betätigen des letzten Auslösemagneten er- folgt und so lange noch ein Primärstrom fließt. Der Schalter kann mechanisch weitgehend unverändert bleiben, das heißt insbesondere hinsichtlich der Leistung und Bauart der Strom- wandler sowie der Auslösemagnete.

Bei Bedarf kann eine Zusatzmaßnahme vorgesehen sein. Werden bei einer plötzlichen Unterbrechung des Kurschlussstromes, zum Beispiel wegen des schnelleren Ausschaltens eines vorge- ordneten Leistungsschalters, nicht alle Magnete betätigt und ist das Auslösesystem so ausgel egt, dass im Allgemeinen nur die Kraft mehrerer Auslösemagnete zur sicheren Auslösung aus-

reicht, so ist es sinnvoll, das Auslösen eines Auslösemagne- ten zum Anlass für das zwangsweise Auslösen des oder der wei- teren Auslösemagnete zu verwenden. Diese Zwangsauslösung er- folgt unverzüglich nach Wiederkehr des Aktivierungsstromes.

Bei allen Schaltungen sollte der Mikroprozessor des Über- stromauslösers nach Aktivierung der Zeitstufen in den Sleep- Modus versetzt werden, das heißt, seine Stromaufnahme wird drastisch reduziert, um so die Auslösemagnete und die Zeit- stufen mit der geringen zur Verfügung stehenden Energiemenge versorgen zu können.

Eine entsprechende Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, dass zwischen dem Überstromauslöser und dem zweiten und weiteren Auslösemagneten jeweils eine Zeit- stufe geschaltet ist.

Die oben beschriebene Zusatzmaßnahme zur Zwangsauslösung nach einem Wegfall der Netzspannung kann dadurch realisiert wer- den, dass die Auslösemagnete mit jeweils einem Eingang einer Schaltung zur Induktivitätsmessung verbunden sind, deren der Anzahl der Auslösemagnete entsprechende Ausgänge an eine Lo- gikschaltung geführt sind, mit der ein Auslösesignal für die Auslösemagnete erzeugt wird, wenn für die vorgeordneten Aus- lösemagnete durch die Induktivitätsmessung eine erfolgte Aus- lösung gemeldet ist.

Alternativ dazu kann zwischen dem Überstromauslöser und dem ersten Auslösemagneten sowie den Zeitstufen ein von der Netz- spannung unabhängiger, den Ausschaltbefehl des Überstromaus- lösers speichernder, nichtflüchtiger Speicher angeordnet sein.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen : Figur 1 ein Prinzipschaltbild der Auslöseschaltung ; Figur 2 ein Prinzipschaltbild der Auslöseschaltung mit zu- sätzlicher Zwangsauslösung und Figur 3 ein Prinzipschaltbild der Auslöseschaltung mit ei- ner weiteren Variante der zusätzlichen Zwangsaus- lösung.

Figur 1 zeigt in einem Prinzipschaltbild den Überstromauslö- ser eines Niederspannungs-Leistungsschalters. Als Energielie- feranten für einen elektronischen Überstromauslöser dienen Stromwandler l, deren Ausgänge über hier nur angedeutete Brü- ckengleichrichter 2 und einen Speicherkondensator 3 an einen Mikroprozessor 4 des Überstromauslösers 1 geführt sind. Die Überwachung der Ströme im Netz 5 erfolgt über Stromsensoren 6, beispielsweise Rogowskispulen, deren Ausgänge über Mess- verstärker 7 an den Mikroprozessor 4 geführt sind. Der Mikro- prozessor 4 vergleicht die aktuellen Netzströme mit voreinge- stellten Werten und bewirkt gegebenenfalls eine unverzögerte oder verzögerte Auslösung des Leistungsschalters.

Der Ausgang des Mikroprozessors 4 ist über einen ersten Schalttransistor 81 auf einen ersten Auslösemagneten 9i und unter Zwischenschalten einer Zeitstufe 102 auf einen zweiten Schalttransistor 82 und einen zweiten Auslösemagneten 92 sO- wie gegebenenfalls in gleicher Weise über weitere Zeitstufen 10n und Schalttransistoren 8n auf einen Auslösemagneten 9n ge- schaltet.

Für die Einstellung der Verzögerungszeit der Zeitstufen 101... 10n sind die Ladekapazität und die Zeitkonstante des Speicherkondensators 3 zu berücksichtigen. Die Auslösemagnete 9i..-9n garantieren durch ihre zeitlich gestaffelte Betätigung eine sichere Überwindung der Hemmung des Schaltgetriebes und sorgen somit für ein sicheres Ausschalten auch bei höheren Strömen im Netz 5.

Eine Verbesserung gegenüber der Auslöseschaltung nach Figur 1 ergibt sich mit der Schaltung gemäß Figur 2. Gezeigt ist in Figur 2 nur der Schaltungsteil, auf den ein Auslöseimpuls des Mikroprozessors 4 wirkt. Sofern im Speicherkondensator 3 ge- nügend Energie zur Verfügung steht, ist es sinnvoll, sofort nach Auslösen des Auslösemagneten 91 den nächsten Auslösemag- neten 92 anzusteuern, um eine möglichst rasche und energie- sparende Auslösung zu bewirken. Das geschieht durch eine Ab- frage des Schaltzustandes aller Auslösemagnete, hier der Aus- lösemagnete 91... 93. Eine Möglichkeit der Zustandsabfrage be- steht beispielsweise in der Überwachung der Induktivität der Auslösemagnete 91... 93 nach der in Figur 2 gezeigten Schal- tung. Sobald ein Auslösemagnet 91... 93 angesteuert wird und der Stößel im Auslösemagnet 91... 93 S ich bewegt hat, ver- ändert sich nämlich die Induktivität des Auslösemagneten 91-.. 93. Die Induktivitätsänderung kann mit einer aktiven Schaltung zur Induktivitätsmessung 11 erfasst werden. Eine derartige Schaltung ist an sich bekannt. Sie beruht darauf, dass ein kurzer Spannungsimpuls auf die Auslösemagnete 91-.. 93 gegeben wird, dessen Spannungshöhe so gewählt ist, dass es nicht zu einer ungewollten Auslösung des Niederspan- nungs-Leistungsschalters kommt. Der durch den Spannungsimpuls hervorgerufene Strom hat einen für die Induktivität bei dem jeweiligen Betriebszustand typischen Verlauf (Zeitkonstante),

der mit der Schaltung zur Induktivitätsmessung 11 erfasst wird. Je nach Höhe der Induktivität gibt die Schaltung zur Induktivitätsmessung 11 ein High-oder Low-Signal für den je- weiligen Auslösemagneten 91... 93 an eine Logikschaltung 12 mit den Logikbausteinen 12z... 123. Die Logikschaltung 12 funktioniert auf folgende Weise : Sobald vom Mikroprozessor 4 des Überstromauslösers ein Aus- schaltbefehl ausgegeben wird, wird über den ersten Logikbau- stein 121 die Ansteuerung des Auslösemagneten 91 angeregt, sofern die Induktivitätsmessung 11 für die Auslösemagnete 92 und 93 ergibt, dass diese nicht angesteuert sind. Nach Ablauf der Zeitstufe 10z wird das Auslösesignal für den Auslösemag- neten 92 ausgegeben, sofern der Auslösemagnet 91, nicht aber der Auslösemagnet 93, ausgelöst hat. Nach Ablauf der Zeit- stufe 103 wird der Auslösemagnet 93 angesteuert. Zuvor wurde der Zustand der Auslösemagnete 91 und 92 abgefragt.

Das Prozedere wird zweckmäßig von dem Mikroprozessor 4 über- wacht. Sollte im Ablauf ein Fehler auftreten, sollte ein Er- ror-Signal zum Mikroprozessor 4 gesendet werden, der dann darauf, zum Beispiel mit einem erneuten Ausschaltbefehl, rea- gieren muss.

Fällt während dieses Ablaufs die Spannung im Netz 5 weg, weil beispielsweise ein vorgeordneter Leistungsschalter bereits geschaltet hat, muss der Mikroprozessor 4 nach Wiederkehr der Spannung den Zustand der Auslösemagnete 91... 93 abfragen auf "alle Auslösemagnete 91... 93 ausgelöst ?". Ist das nicht der Fall, wird ein erneuter Ausschaltbefehl ausgegeben. Hat der Auslösemagnet 91 schon ausgelöst, wird-wie oben beschrie- ben-der Auslösemagnet 92 nach Ablauf der ZeitstuEe 102 und anschließend der Auslösemagnet 93 angesteuert. Haben die Aus-

lösemagnete 91 und 92 bereits ausgelöst, wird nach Ablauf der Zeitstufe 103 der Auslösemagnet 93 angesteuert.

Einen Kompromiss zwischen den Auslöseschaltungen gemäß Figur 1 und Figur 2 stellt die Schaltung gemäß Figur 3 dar. Hier wird die erfolgte Ansteuerung der Auslösemagnete 91... 93 in einem spannungsunabhängigen, nichtflüchtigen Speicher 13 re- gistriert. Bei eingeleiteter, aber abgebrochener Auslösung des Niederspannungs-Leistungsschalters werden sofort nach Wiederkehr der Spannung im Netz 5 durch das im nichtflüchti- gen Speicher 13 gespeicherte Auslösesignal, gestaffelt durch die Zeitstufen 101, 102, die Auslösemagnete 91... 93 angesteu- ert. Über eine ZeitstuEe 10r erfolgt ein Reset des Speichers 13. Aus Sicherheitsgründen kann vorgesehen werden, dass die Ansteuerung der Auslösemagnete 91... 93 wiederholt wird, bis durch das Schalten des Leistungsschalters der Strom unterbro- chen ist.