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Title:
SWITCHING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/083190
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching device (1), particularly a protective switch, comprising a first contact gap (2) and a second contact gap (3) that each have break contacts (4), said switching device (1) comprising a switching mechanism (5) and a trip coil (6), the switching mechanism (5) being connected to the break contacts (4), the trip coil (6) being connected to the first contact gap (2) so as to form a circuit, by means of a first connection line (7), and said trip coil (6) being connected to the second contact gap (3) by means of a second connection line (8) that has an actuation element (9) arranged therein. According to the invention, the first connection line (7) is connected to the second connection line (8) by means of a varistor (10).

Inventors:
SARANCIC, Goran (Stipcakgasse 14/7/3, Wien, A-1230, AT)
Application Number:
EP2013/075177
Publication Date:
June 05, 2014
Filing Date:
November 29, 2013
Export Citation:
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Assignee:
EATON INDUSTRIES (AUSTRIA) GMBH (Eugenia 1, Schrems, A-3931, AT)
International Classes:
H01H83/14; H02H9/04
Foreign References:
GB2386773A2003-09-24
DE3528702A11986-02-20
GB2215149A1989-09-13
US7719804B12010-05-18
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Schaltgerät (1), insbesondere Schutzschalter, mit einer ersten Schaltstrecke (2) und einer zweiten Schaltstrecke (3), welche jeweils Trennkontakte (4) aufweisen, wobei das Schaltgerät (1) einen Schaltmechanismus (5) und eine Auslösespule (6) aufweist, wobei der Schaltmechanismus (5) mit den Trennkontakten (4) verbunden ist, wobei die Auslösespule (6) mittels einer ersten Verbindungsleitung (7) schaltungstechnisch mit der ersten Schaltstrecke (2) verbunden ist, und wobei die Auslösespule (6) mittels einer zweiten Verbindungsleitung (8), in welcher ein Betätigungselement (9) angeordnet ist, mit der zweiten Schaltstrecke (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsleitung (7) mittels eines Varistors (10) mit der zweiten Verbindungsleitung (8) verbunden ist.

2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verbindungsleitung (7) ein Widerstand (11) angeordnet ist. 3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Verbindungsleitung (8) ein Widerstand (11) angeordnet ist.

4. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Verbindungsleitung (8) eine Gleichrichterschaltung (12) angeordnet ist, und dass das Betätigungselement (9) an einem Gleichspannungsausgang (13) der

Gleichrichterschaltung (12) angeschlossen ist.

5. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (9) Teil als einer, insbesondere netzspannungsabhängigen,

Auslöseschaltung (14) ausgebildet ist.

Description:
SCHALTGERAET

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Schaltgeräte bekannt, welche dazu vorgesehen und ausgebildet sind, bei bestimmten elektrischen Zuständen selbsttätig auszuschalten und einen nachgeschalteten elektrischen Kreis von einem Versorgungsnetz zu trennen. Derartige Schaltgeräte, welche auch als Selbstschalter oder Schutzschalter bezeichnet werden, weisen in der Regel einen sog.

Auslöser auf, welcher zum Öffnen des Schalters einen Schaltapparat betätigt.

Es sind dabei Schaltgeräte bekannt, welche einen Auslöser mit einer Auslösespule zur elektromagnetischen Betätigung des Schaltapparats aufweisen, wobei die Auslösespule deren Energie aus dem zu überwachenden elektrischen Netz bezieht.

Nachteilig an derartig ausgebildeten Schaltgeräten ist, dass diese eine gewisse Störanfälligkeit aufweisen. So kann es bei einem vermehrten Auftreten transienter Spannungsspitzen zu Fehlauslösungen kommen. Weiters kann es bei sehr hohen Spannungsspitzen, etwa aufgrund eines Blitzschlages zu einer Zerstörung der Auslösespule kommen, wobei dies zu einem Ausfall des betreffenden Schutzschalters führen kann, welcher aufgrund weiterhin

geschlossener Schaltkontakte in der Regel unerkannt bleibt, wodurch Menschenleben und Anlagen gefährdet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, welches eine hohe

Lebensdauer und eine hohe Sicherheit gegen Fehlauslösungen aufweist, und einfach herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Lebensdauer eines Schaltgeräts, insbesondere eines Schutzschalters, verlängert werden, und gleichzeitig die Anzahl sicherheitstechnisch unbegründeter Fehlauslösungen verringert werden kann. Ein derartiges Schaltgerät weist zudem praktisch denselben Herstellungsaufwand auf, wie herkömmliche Schaltgeräte, und ist einfach herstellbar.

Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Ansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit einer, gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform beschalteten Auslösespule;

Fig. 2 eine, gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform beschalteten Auslösespule, für ein Schaltgerät; und

Fig. 3 eine, gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform beschalteten Auslösespule, für ein Schaltgerät.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines als Fehlerstromschutzschalter ausgebildeten Schaltgeräts 1, mit einer ersten Schaltstrecke 2 und einer zweiten Schaltstrecke 3, welche jeweils Trennkontakte 4 aufweisen, wobei das Schaltgerät 1 einen

Schaltmechanismus 5 und eine Auslösespule 6 aufweist, wobei der Schaltmechanismus 5 mit den Trennkontakten 4 verbunden ist, wobei die Auslösespule 6 mittels einer ersten

Verbindungsleitung 7 schaltungstechnisch mit der ersten Schaltstrecke 2 verbunden ist, und wobei die Auslösespule 6 mittels einer zweiten Verbindungsleitung 8, in welcher ein

Betätigungselement 9 angeordnet ist, mit der zweiten Schaltstrecke 3 verbunden ist, wobei die erste Verbindungsleitung 7 mittels eines Varistors 10 mit der zweiten Verbindungsleitung 8 verbunden ist.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Lebensdauer eines Schaltgeräts 1 , insbesondere eines Schutzschalters, verlängert werden, und gleichzeitig die Anzahl sicherheitstechnisch unbegründeter Fehlauslösungen verringert werden kann. Ein derartiges Schaltgerät 1 weist zudem praktisch denselben Herstellungsaufwand auf, wie herkömmliche Schaltgeräte. Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgen anhand einer bevorzugten Ausführung des Schaltgeräts 1 als Fehlerstromschutzschalter beschreiben, kann jedoch auch bei anderen Arten von Schaltgeräten 1, Schutzschaltern bzw. Schutzschaltgeräten angewandt werden, etwa auch bei solchen, bei welchen kein Selbstschaltvorgang vorgesehen ist, sondern beispielsweise eine Fernabschaltung aufgrund eines externen Abschaltsignals. Als Schutzschalter wird dabei ein Schaltgerät 1 bezeichnet, welches in der Lage ist bei Auftreten eines vorgebbaren elektrischen Zustandes selbsttätig einen Schaltvorgang zu verursachen und einen elektrischen Schaltkreis von einem Versorgungsnetz zu trennen. Die gegenständliche Erfindung betrifft insbesondere Schaltgeräte 1 für den Niederspannungsbereich, daher für Spannungen bis ca. 400 V. Das Schaltgerät 1 weist dabei wenigstens eine erste und eine zweite Schaltstrecke 2, 3 auf. Bevorzugt sind auch Ausführungen mit weiteren Schaltstrecken, insbesondere mit drei oder vier Schaltstrecken. In jeder der Schaltstrecken 2, 3 sind Trennkontakte 4 angeordnet, daher Schaltkontakte, welche in einem geschlossenen Zustand die betreffenden Schaltstrecken 2, 3 schließen und derart einen Stromfluss über die betreffende Schaltstrecke 2, 3 durch das Schaltgerät 1 ermöglichen. Als Schaltstrecke 2, 3 wird dabei die entsprechende leitende Verbindung durch das Schaltgerät 1 bezeichnet.

Das Schaltgerät 1 weist bevorzugt ein Isolierstoffgehäuse auf, sowie Anschlussklemmen 20, welche die Schaltstrecken 2, 3 begrenzen. Es ist dabei vorgesehen, dass die Schaltstrecken 2, 3 des Schaltgeräts 1 mittels der Anschlussklemmen 20 mit elektrischen Leitern eines elektrischen Netzes verbunden werden, an welchen Leitern unterschiedliche elektrische Potenziale anliegen, etwa mit einem Außenleiter L und einem Neutralleiter N.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines gegenständlichen Schaltgeräts 1 als Fehlerstromschutzschalter weist dieses einen Summstromwandler 15 auf, wobei die erste und eine zweite Schaltstrecke 2, 3 die Primärwicklungen 16 bilden, und wobei weiters eine Sekundärwicklung 17 vorgesehen ist, welche schaltungstechnisch mit einer

Auslöseschaltung 14 verbunden ist. Die Auslöseschaltung 14 ist nicht näher beschrieben, und weist an sich bekannte Mittel und Vorrichtungen auf, zur Bewertung eines durch die

Sekundärwicklung 17 erzeugten Fehlerstromsignals, sowie zur Generierung eines Abschaltbzw. Auslösesignals. Bevorzugt ist die Auslöseschaltung 14 als netzspannungsabhängige Auslöseschaltung ausgebildet, und weist ein Netzteil auf.

Die Trennkontakte 4 sind bevorzugt derart miteinander verbunden, dass diese bei einem Öffnen und/oder Schließen jeweils gemeinsam betätigt werden. Bevorzugt sind die

Trennkontakte 4 der unterschiedlichen Schaltstrecken 2, 3 auf einer gemeinsamen Schaltwelle angeordnet.

Das Schaltgerät 1 weist einen Schaltmechanismus 5 und eine Auslösespule 6 zur Betätigung des Schaltmechanismus 5 auf. Der Schaltmechanismus 5 ist bevorzugt als Schaltschloss ausgebildet, welches mit den Trennkontakten 4, insbesondere mit der bevorzugt vorgesehenen Schaltwelle, in mechanischer Wirkverbindung steht. Die betreffende mechanische

Wirkverbindung ist in Fig. 1 durch die doppelte strichlierte Linie 18 veranschaulicht.

Die Auslösespule 6 ist Teil eines elektromagnetischen Auslösers, welcher neben der

Auslösespule 6 weiters einen Stößel aufweist, welcher unter Einwirkung des magnetischen Feldes, welches durch die, mit elektrischem Strom versorgte bzw. bestromte Auslösespule 6 verursacht wird, bewegt wird. Der betreffende Stößel ist dabei bevorzugt im Inneren der Auslösespule 6 längsverschiebbar angeordnet, wobei auch andere Anordnungen vorgesehen sein können. Bevorzugt weist der elektromagnetische Auslöser weiters ein Joch auf. Der elektromagnetische Auslöser ist bevorzugt derart in dem Schaltgerät 1 angeordnet, dass eine durch die Auslösespule 6 verursachte Bewegung des - nicht dargestellten Stößels - den Schaltmechanismus 5 betätigt und derart das Öffnen der Trennkontakte 4 verursacht. Die betreffende mechanische Wirkverbindung zwischen dem elektromagnetischen Auslöser ist in Fig. 1 durch die doppelte strichlierte Linie 19 veranschaulicht. Dabei erfolgt ein tatsächlicher mechanischer Kontakt zwischen dem Stößel und einem Teil des Schaltmechanismus 5 bevorzugt lediglich im Fall der Auslösung.

Die Auslösespule 6 ist mittels einer ersten Verbindungsleitung 7 schaltungstechnisch mit der ersten Schaltstrecke 2 verbunden, und mittels einer zweiten Verbindungsleitung 8 mit der zweiten Schaltstrecke 3 verbunden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Schaltgerät 1 Anschlussklemmen 20 aufweist, welche dazu ausgewiesen sind, mit dem elektrischen

Versorgungsnetz verbunden zu werden, während die anderen Anschlussklemmen 20 dazu ausgewiesen sind, mit einer elektrischen Last verbunden zu werden. In diesem

Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste und die zweite Verbindungsleitung 7, 8 die erste bzw. die zweite Schaltstrecke 2, 3 zwischen den, zum Anschluss des

Versorgungsnetzes ausgewiesenen Anschlussklemmen 20 und den Trennkontakten 4 kontaktieren. Weiters ist in der zweiten Verbindungsleitung 8 ein Betätigungselement 9 angeordnet, mit welchem die Auslösespule 6 vorgebbar gesteuert mit elektrischem Strom versorgt werden kann. Das Betätigungselement 9 ist insbesondere ein Schalter bzw. Schaltelement, vor allem ein Halbleiterschaltelement, wie etwa ein Thyristor. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Betätigungselement 9 als Teil einer Auslöseschaltung 14 ausgebildet ist. In Fig. 1 ist die Auslöseschaltung 14 als schematischer Block dargestellt, wobei das Betätigungselement 9 schematisch als Schalter in diesem Block eingetragen ist.

Gemäß den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der

gegenständlichen Erfindung ist vorgesehen, dass in der zweiten Verbindungsleitung 8 eine Gleichrichterschaltung 12 angeordnet ist, und dass das Betätigungselement 9 an einem Gleichspannungsausgang 13 der Gleichrichterschaltung 12 angeschlossen ist. Dadurch können Polaritätsprobleme bei der Ausbildung des Betätigungselements 9 als

Halbleiterschalter vermieden werden. Die Gleichrichterschaltung 12, welche gemäß den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen als Graetzbrücke ausgebildet ist, wird dabei als Teil der zweiten Verbindungsleitung 8 angesehen, ebenso etwaige Zuleitungen zum

Betätigungselement 9.

Es ist vorgesehen, dass die erste Verbindungsleitung 7 mittels eines Varistors 10 mit der zweiten Verbindungsleitung 8 verbunden ist. Durch den Varistor 10 können wirksam

Spannungsspitzen vor der Auslösespule 6 abgeleitet werden. Dadurch kann die Auslösespule 6 vor den Auswirkungen hoher Spannungen bzw. Spannungsspitzen geschützt werden.

Dadurch kann die Auslösespule 6 derart dimensioniert werden, dass diese auch bei geringen anliegenden Versorgungsspannungen, von etwa 50 V, ein zum Betätigen des

Schaltmechanismus 5 ausreichendes magnetisches Feld erzeugt, und gleichzeitig auch Spannungsspitzen von mehreren kV zerstörungsfrei übersteht. Bevorzugt ist vorgesehen, und wie in Fig. 1 dargestellt, dass in der ersten Verbindungsleitung 7 wenigstens ein Widerstand 11 , mit vorgebbarem Widerstandswert, angeordnet ist, wodurch im Falle eines Durchschaltens des Varistors 10, die über diesen abfließenden Ströme begrenzt werden können und derart der Varistor 10 geschützt werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, wie in Fig. 3 dargestellt, und wie an sich bekannt mehrere Widerstände 11 seriell anzuordnen. Es kann auch vorgesehen sein, den wenigstens einen Widerstand 11 in der Verbindungsleitung 8 anzuordnen. Fig. 2 zeigt eine gemäß einer zweiten bevorzugten Ausfuhrungsform beschalteten

Auslösespule 6, für ein Schaltgerät, etwa gemäß Fig. 1, wobei zusätzlich zu dem Widerstand 11 in der ersten Verbindungsleitung 7 ein weiterer Widerstand 11 in der zweiten

Verbindungsleitung 8 angeordnet ist.