Aus der EP 0 802 552 A2 ist ein derartiger elektrischer Schalter mit einer elektro- magnetischen Unterspannungsauslösung bekannt, die als Magnetkreis mit einer Ma- gnet-oder Auslösespule und mit einem beweglichen Magnetanker ausgeführt ist. Der bewegliche Magnetanker ist mit einem Schaltorgan des elektrischen Schalters derart mechanisch gekoppelt, dass dieses bei Absinken einer überwachten Netzspannung des zu schützenden Leitungsnetzes unter einen bestimmten Spannungsgrenzwert in- folge eines Offnen des Magnetkreises ausgelöst und in seine Ausschaltstellung über- führt wird. Ein erneutes Schließen des Schaltorgans ist bei an den elektrischen Schalter angekoppelter Unterspannungsauslösung nur dann möglich, wenn einerseits der Ma- gnetkreis wieder geschlossen ist, und wenn andererseits die überwachte Netzspannung den Spannungsgrenzwert übersteigt.

Ein derartiger Unterspannungsauslöser wird üblicherweise bei einem ein-oder zweipo- ligen Schaltgerät eingesetzt und vom zu überwachenden Leitungsnetz ein-bzw. zwei- phasig gespeist. Eine derartige ein-oder zweiphasige Speisung des Unterspannungs- auslösers hat jedoch den Nachteil, dass bei Überwachung eines mehrphasigen Lei- tungsnetzes mit einem drei-oder vierpoligen Schaltgerät eine schon aus Sicherheits- gründen erforderliche Unterspannungsauslösung zumindest dann nicht zuverlässig er- folgt, wenn eine nicht zur Spannungsversorgung des Unterspannungsauslösers ver- wendete Phase ausfällt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Unterspannungsauslöser für ein mehrpoliges Schaltgerat, insbesondere für einen drei-oder vierpoligen Überstrom-

schutzschalter, anzugeben. Dabei soll der Unterspannungsauslöser mehrpoligen, ins- besondere dreipoligen, Schutz bieten und als kostengünstiges Anbauteil in möglichst einfacher Art und Weise modular aufbaubar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Da- zu ist ein über eine Gleichrichter-Brücke mehrphasig gespeister Unterspannungsauslö- ser vorgesehen, wobei die vom mehrphasigen Leitungsnetz gespeiste Gleichrichter- Brücke eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl von Gleichrichterzweigen aufweist, die gemeinsam die Auslösevorrichtung speisen. Die Auslösevorrichtung be- wirkt bereits bei Ausfallen nur einer einzigen Phase eine allpolige Auslösung des Schaltgerätes.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei Einsatz einer drei-oder sechspulsigen Gleichrichter-Brückenschaltung bei Ausfall bereits einer einzelnen Phase auf der wechselstromseitigen Versorgungsseite gleichstromseitig der Effektivwert des Stromes entsprechend der entstehenden Lückung in der Gleichspannung absinkt. Wird die auf der Gleichstromseite der mehrpulsigen Brückenschaltung entstehende Gleich- spannung als Versorgungsspannung für die elektromagnetische Auslösevorrichtung des Unterspannungsauslösers herangezogen, so sinkt aufgrund einer Verstimmung der Gleichrichterzweige innerhalb der Brückenschaltung infolge des Phasen-Ausfalls auch der Effektivwert der Versorgungsspannung. Die zur Speisung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung des Unterspannungsauslösers verwendete Gleichspannung der mehrpoligen oder mehrphasigen Gleichrichter-Brückenschaltung bildet somit den Aus- fall jeder einzelnen Phase des zu überwachenden Leitungsnetzes unmittelbar ab und kann daher als zuverlässiges Auslösekriterium herangezogen werden.

In prinzipeller Ausführung dient die von der Gleichrichter-Brücke erzeugte Gleich- spannung als Haltespannung für einen in einem Magnetkreis oder Magnetsystem lie- genden Anker, auf den eine Rückste ! ! kraft wirkt, die einer durch die Haltespannung er- zeugten Haltekraft entgegengerichtet ist. Sinkt der Effektivwert der Haltespannung in- folge einer Verstimmung der Gleichrichter-Brücke ab, so unterschreitet der Betrag der Haltekraft den Betrag der Rückstelikraft mit der Folge, dass der Anker abfällt und somit die gewünschte Auslösung erfolgt. Dieses Funktionsprinzip kann mittels eines gleich-

stromseitig an die Gleichrichter-Brücke angeschlossenen Auslöserelais in Tauchspu- lenausführung realisiert werden, bei der eine Auslösespule einen zusammen mit dem Anker im Magnetkreis liegenden Spulenkern umgibt. Ein solches Auslöserelais kann vorteilhafterweise in besonders geringer Baugröße ausgeführt werden.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung weist die Auslösevorrichtung jedoch ein z. B.

U-förmiges Joch mit einem Spulenkörper auf, der einzelne Wicklungsteile der Auslöse- spule trägt. Der Spulenkörper ist zweckmäßigerweise in eine der Anzahl der Wick- lungsteile entsprechende Anzahl von nebeneinander liegenden Kammern unterteilt.

Auch könne die Wicklungsteile in einem einen ungeteilten, d. h. nicht unterteilten Spu- lenkörper tragenden Joch übereinander gewickelt und durch Isolierfolien voneinander getrennt angeordnet sein.

Die Anzahl der Wicklungsteile entspricht dabei der Anzahl der Gleichrichterzweige, in denen die einzelnen Wicklungsteile in Reihenschaltung mit jeweils mindestens einer Gleichrichter-Diode liegen. Die elektromagnetische Auslösevorrichtung ist somit orteil- hafterweise ein mit einem entsprechenden Spulenkörper ausgeführtes Auslöserelais, das ebenfalls in geringer Baugröße ausführbar ist. Die derart ausgebildete Auslösevor- richtung kann dann ebenso wie das Auslöserelais in Tauchspulenausführung vorzugs- weise zusammen mit der Gleichrichter-Brückenschaltung in ein Gehäuse integriert sein, dass als Anbaumodul für das Schaltgerät einsetzbar ist.

Der für die elektromagnetische Auslösevorrichtung, insbesondere für deren Aus- lösespule, erforderliche Vorwiderstand kann sowohl bei der dreipulsigen als auch bei der sechspulsigen Brückenschaltung durch einen einzelnen, der Auslösevorrichtung vorgeschalteten ohm'schen Widerstand oder durch eine der Anzahl der Gleichrichter- zweige entsprechende Anzahl von Teilwiderständen realisiert sein. Die Aufspaltung des Vorwiderstandes, d. h. des entsprechenden Vorwiderstandswertes für die Aus ! ösevor- richtung, auf die einzelnen Phasen innerhalb der Gleichrichterzweige erfolgt dabei zweckmäßigerweise zu gleichen Teilen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Speisung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung über eine drei-oder sechspo-

lige Gleichrichter-Brückenschaltung ein mehrphasiger Unterspannungsauslöser bereit- gestellt ist, der bei Ausfall einer beliebigen Phase des zu überwachenden Leitungsnet- zes eine allpolige Auslösung des angekoppelten Schaltgerätes bewirkt. Der derart auf- gebaute Unterspannungsauslöser eignet sich besonders als Anbaumodul für einen drei-oder vierpoligen Überstromschutzschalter.

Der Unterspannungsauslöser bietet somit in Verbindung mit einem entsprechenden Schaltgerät oder Leistungsschalter einen zuverlässigen allpoligen Schutz eines an das entsprechende Leitungsnetz angeschlossenen Verbrauchers unabhängig davon, wel- che und wieviele Phasen des Leitungsnetzes ausfallen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung nä- her erläutert. Darin zeigen : Fig. 1 schematisch einen mit einem Leitungsschutzschalter kombinierten Un- terspannungsauslöser mit einer gleichstromgespeisten Auslösevorrichtung, Fig. 2 in einem Blockschaltbild einen sechspulsigen Brückengleichrichter mit auf dessen Gleichrichterzweige aufgeteiltem Vorwiderstand für die Auslösevor- richtung, Fig. 3 eine sechspulsige Brückenschaltung gemäß Fig. 2 mit einem einzelnen Vor- widerstand, Fig. 4 in einem Blockschaltbild eine dreipulsige Brückenschaltung mit wiederum aufgeteiltem Vorwiderstand für die Auslösevorrichtung, Fig. 5 eine Brückenschaltung gemäß Fig. 4 mit wiederum einem einzelnen Vorwi- derstand, Fig. 6 in einem Blockschaltbild eine dreipulsige Brückenschaltung mit auf die Gleichrichterzweige aufgeteilten Wicklungen und Vorwiderständen der bzw. für die Auslösespule der Auslösevorrichtung, Fig. 7 ein System gemäß Fig. 6 mit einem einzelnen Vorwiderstand, und Fig. 8 in einer Schnittdarstellung einen Magnetkreis mit einem Anker und mit einem einen dreiteiligen Spulenkörper tragenden Joch.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Um bei Unterschreiten einer Unterspannung in einem dreiphasigen Stromnetz L1 bis L3 mit im Ausführungsbeispiel zusätzlichem Nulileiter N einen daran angeschlossenen Verbraucherstromkreis 1 vom Strom-oder Leitungsnetz L1 bis L3 zu trennen, ist ge- mäß Fig. 1 ein Unterspannungsauslöser 2 in Kombination mit einem Leitungsschutz- schalter 3 eingesetzt. Der Leitungsschutzschalter 3 ist beispielsweise ein vierpoliger Überstromschutzschalter, der zwischen das Leitungsnetz L1 bis L3 und den Verbrau- cherstromkreis 1 geschaltet ist. Der Schutzschalter 3 trennt im Bedarfsfall alle Leiter des Leitungsnetzes L1 bis L3 von den entsprechenden Leitern des Verbraucherstrom- kreises 1 ab.

Der Unterspannungsauslöser 2 umfasst einen wechselstromseitig an die drei Pha- sen L1 bis L3 angeschlossenen mehrpoligen Gleichrichter 4, der wechselstromseitig an alle drei Phasen L1 bis L3 angeschlossen ist und den Wechselstrom der einzelnen Phasen L1 bis L3 gleichrichtet. Der Gleichrichter 4 erzeugt gleichstromseitig eine Gleichspannung UN, die ausgangsseitig am Gleichrichter 4 abgreifbar ist. Diese gleich- gerichtete Netzspannung UN dient zur Versorgung einer elektromagnetischen Auslöse- vorrichtung 5 des Unterspannungsauslösers 2. Die Auslösevorrichtung 5 ist über ein mechanisches Kraftübertragungssystem 6 z. B. an ein Schaltschloss des Schutzschal- ters 3 gekoppelt.

Die Auslösevorrichtung 5 bewirkt über das mechanische Kraftübertragungssystem 6 ein Offnen des Schutzschalters oder Schaltgerätes 3, wenn die gleichgerichtete Netz-oder Versorgungsspannung UN eine bestimmte, vorgebbare Grenzspannung U unterschrei- tet. Die Auslösung des Schutzschalters 3 erfolgt dabei allpolig, d. h. alle drei Phasen L1 bis L3 sowie der Nulleiter N werden infolge der Unterspannungsauslösung geöffnet. Ein erneutes Schließen des Schutzschalters 3 ist nur dann möglich, wenn die gleichge- richtete Netzspannung UN die Grenzspannung U übersteigt, d. h. wenn das Kriterium UN > U erfcjllt ist. Ist UN < U, so ist ein Schliellen des Schutzschalters 3 nicht möglich.

Die Grenzspannung ergibt sich z. B. nach DIN EN 60934 zu 0,8 UN.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in einem Blockschaltbild einen als sechspulsige Brücken- schaltung oder sechspulsige Gleichrichter-Brücke ausgeführten Gleichrichter 4 mit je- weils drei Gleichrichterzweigen 4a bis 4c. In jeden Gleichrichterzweig 4a bis 4c dieser Gleichrichter-Brücke 4 sind zwei Dioden D1, D2 und D3, D4 bzw. D5, D6 geschaltet.

Während bei der Ausführung der Gleichrichter-Brücke 4 gemäß Fig. 2 in jedem Gleich- richterzweig 4a bis 4c ein ohm'scher Widerstand Ra, Rb bzw. Rc zwischen den in Reihe geschalteten Dioden D1, D2 und D3, D4 bzw. D5, D6 liegt, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 lediglich ein einzelner Vorwiderstand R auf der Gleichstromseite der Gleichrichter-Brücke 4 vorgesehen. Dieser, den Dioden D1, D3 und D5 kathodenseitig nachgeschaltete Widerstand R dient als Vorwiderstand für eine Auslösespule der Aus- lösevorrichtung 5, die zusammen mit dem Vorwiderstand R den Gleichrichterzwei- gen 4a bis 4c parallelgeschaltet ist. Der Vorwiderstand R kann auch mit den Dioden D2, D4 und D6 anodenseitig verbunden sein. Der Anschluss der drei Phasen L1 bis L3 an die einzelnen Gleichrichterzweige 4a bis 4c erfolgt zwischen den Dioden D1, D2 und D3, D4 bzw. D5, D6. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Wider- standswert des Vorwiderstands R auf die Teilwiderstände Ra bis Rc zu etwa gleichen Teilen aufgeteilt.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführung des Gleichrichters 4 als drei- pulsige Brückenschaltung oder dreipulsige Gleichrichter-Brücke. Die ebenfalls drei Gleichrichterzweige 4a bis 4c dieser Gleichrichter-Brücke 4 sind über wiederum jeweils eine Diode D1, D3 bzw. D5 anodenseitig an die entsprechenden Phasen L1 bis L3 an- geschlossen. Kathodenseitig sind die Dioden D1, D3 und D5 entweder gemäß Fig. 4 über einen Teilwiderstand Ra, Rb bzw. Rc oder gemäß Fig. 5 direkt über einen einzelnen Vorwiderstand R an die elektromagnetische Auslösevorrichtung 5, d. h. an die Auslöse- spule des Auslöserelais, angeschlossen. Die Auslösespule ist wiederum an den Null- leiter N angeschlossen. Die Dioden D1 bis D6 können auch entgegengerichtet in die Gleichrichterzweige 4a bis 4c eingebaut sein.

Die Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 und 5 haben gegenüber den Ausfüh- rungsformen gemäß den Figuren 2 und 4 den Vorteil, dass nur eine geringere Anzahl von Bauelementen erforderlich ist. Die sechspulsige Brückenschaltung gemäß Fig. 3 hat jedoch gegenüber der dreipulsigen Brückenschaltung gemäß Fig. 5 zudem den

Vorteil einer vergleichsweise hohen gleichstromseitigen Netzspannung UN. Auch ist die Differenz zwischen gestörtem und ungestörtem Betrieb mit der Folge größere, dass für einen Toleranzausgleich eine höhere Reserve gegeben ist.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer dreipul- sigen Brückenschalterschaltung als Gleichrichter-Brücke 4. Bei dieser Ausführungs- form wird ein Magnetsystem vom dreiphasigen Gleichrichter 4 mit in jedem Gleichrich- terzweig 4a bis 4c einer Teilwicklung oder einem Wicklungsteil 5a bis 5c gespeist. In jedem Gleichrichterzweig 4a bis 4c ist dem entsprechenden Wicklungsteil 5a, 5b, 5c wiederum eine Diode D1, D3 bzw. D5 vorgeschaltet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist wiederum nur ein den Wicklungsteilen 5a bis 5c nachgeschalteter und diesen gemeinsamer Vorwiderstand R vorgesehen. Dagegen sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wiederum Teil-Vorwiderstände Ra bis Rc in jeder Phase L1 bis L3 dem entsprechenden Wicklungsteil 5a, 5b bzw. 5c nachgeschaltet. Dazu sind die Teil- Vorwiderstände Ra bis Rc ebenfalls zumindest annähernd gleichmäßig auf die drei Pha- sen L1 bis L3 verteilt, wobei die Wicklungsteile 5a bis 5c innerhalb der einzelnen Gleichrichterzweige 4a bis 4c der jeweiligen Diode D1, D3 bzw. D5 kathodenseitig nachgeschaltet sind. Ebenso wie der einzelne Vorwiderstand R sind auch die Vorwider- stände R bzw. Ra, Rc an den Nullleiter N geführt, während die Dioden D1, D3 und D5 anodenseitig wiederum an die jeweilige Phase L1 bis L3 angeschlossen werden. Auch hier ist eine umgekehrte Anordnung der Dioden D1, D3, D5 innerhalb der Gleichrichter- zweige 4a bis 4c möglich.

Eine besonders zweckmäßige prinzipielle Realisierung eines ein solches Magnetsy- stems als elektromagnetische Auslösevorrichtung 5 und eine solche Gleichrichter- Brücke 4 aufweisenden Unterspannungsauslösers 2 zeigt Fig. 8. Dazu ist an einem U- förmigen Joch 7 ein in drei Kammern 8a bis 8c unterteilter Spulenkörper 8 angebracht.

Die in diesen Kammern 8a, 8b, 8c nebeneinander liegenden und somit getrennt vonein- ander angeordneten drei Wicklungsteile 5a, 5b bzw. 5c sind durch eine Verschaltung gemäß Fig. 7 auf die drei Phasen L1 bis L3 aufgeteilt. Der Vorwiderstand R ist wieder- um an den Nullleiter N geführt. Hier ist jedoch auch eine Aufteilung des Vorwiderstands in die Teilwiderstände Ra bis Rc gemäß Fig. 6 möglich. Dem Joch 7 ist ein beweglicher

Anker 9 zugeordnet, so dass in der dargestellten Anordnung der Magnetkreis über das Joch 7 und den Anker 9 geschlossen ist.

Das Joch 7 und der Anker 9 bestehen aus einem ferromagnetischen Material, während die Wicklungsteile 5a bis 5c der Auslösevorrichtung 5 aus Kupfer oder aus einem ande- ren elektrisch leitfähigen Material bestehen. Der Spulenkörper 8 besteht aus einem Iso- lierstoff. Dieser kann auch ungeteilt sein, wobei dann die Wicklungsteile 5a bis 5c z. B. in einem einen nicht unterteilten Spulenkörper tragenden Joch 7 übereinander gewik- kelt und durch Isolierfolien voneinander getrennt angeordnet sind.

Bei allen Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 bis 8 ist das Funktionsprinzip des Unterspannungsauslösers 2 gleich. Danach sinkt bei Ausfall einer Phase L1, L2 oder L3 der Effektivwert des Stromes I auf der Gleichstromseite der jeweiligen Gleichstrom- Brücke 4 entsprechend der entstehenden Lückung in der Gleichspannung UN ab.

Grund hierfür ist, dass bei Ausfall der oder jeder entsprechenden Phase L1, L2 und/oder L3 in dem jeweiligen Gleichrichterzweig 4a, 4b, 4c kein Strom fließt, so dass die Gleichrichter-Brücke 4 auf der Gleichstromseite mit der Folge verstimmt wird, dass der resultierende Gleichstrom I, der die elektromagnetische Auslösevorrichtung 5 durchströmt, abnimmt. Demzufolge nimmt auch die gleichgerichtete Netz-oder Versor- gungsspannung UN ab, die ihrerseits die Haltekraft der elektromagnetischen Auslöse- vorrichtung 5 bestimmt. Die Haltekraft einerseits und eine dieser entgegengerichteten Rückstettkraft der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 5 sind nun derart aufeinan- der abgestimmt, dass die Rückstellkraft die abgesunkene Haltekraft übersteigt. Dies ist in Fig 8 anhand eines die Haltekraft FH und eines die Rückstellkraft FR repräsentieren- den Pfeils am Anker 9 des Magnetkreises 5a bis 5c, 7,9 veranschaulicht.

Unabhängig davon, ob die elektromagnetische Auslösevorrichtung 5 als Auslöserelais gemäß den Figuren 2 bis 5 mit nur einer Wicklung oder als Auslöserelais mit dreiteiliger Wicklung 5a bis 5c der Auslösespule ausgeführt ist, ist die Wirkungsweise prinzipiell gleich. Auch bei dem Auslöserelais gemäß den Figuren 2 bis 5 ist dieses vorzugsweise in Form eines Magnetkreises mit einem beweglichen Anker und einer Auslösespule ausgeführt, wobei der Magnetkreis über den Anker und einen ferromagnetischen Spu- lenkern geschlossen ist. Bei dieser sogenannten Klappanker-Ausführung wird der von

der Auslösespule umgebende Spulenkern in an sich bekannter Art und Weise gegen die Kraft einer Zug-oder Druckfeder von der gleichstromdurchflossenen Auslösespule gehalten. Dabei wird ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 mit U- förmigem Joch 7 durch die Gleichrichtung mittels der Gleichrichter-Brücke 4 ein ma- gnetisches Gleichfeld mit der Folge eines magnetischen Flusses (p über den Spulen- kern bzw. das Joch 7 und den Anker 9 erzeugt. Der magnetische Fluss (p erzeugt in den Luftspalten 10 zwischen dem Spulenkern bzw. dem Joch 7 und dem Anker 9 die Haltekraft FH, die den Anker 9 an den Spulenkern bzw. das Joch 7 zieht. Fallut eine Phase L1, L2 oder L3 aus, so verringert sich diese Haltekraft FH um einen der Ver- stimmung der Gleichrichter-Brücke 4 entsprechenden Betrag, mit der Folge, dass der Anker 9 infolge der nunmehr vergleichsweise großen Rückstellkraft FR vom Spulenkern bzw. Joch 7 abgehoben wird.

Die Differenz zwischen diesen Kräften FH und FR bei dreiphasigem und zweiphasigem Stromfluss ist bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 6 bis 8 größer als bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 bis 5. Die Ausführungsformen nach den Figuren 6 bis 8 sind daher besonders geeignet, um Fertigungstoleranzen der elektro- magnetischen Auslösevorrichtung 5 auszugleichen.

Aufgrund der Kopplung der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 5 über das Kraftübertragungssystem 6 wird bei Überwindung der Haltekraft FH durch die Rückstell- kraft FR ein entsprechender mechanischer Impuls PA auf den üblicherweise in Form eines Schaltschlosses ausgeführten Auslösemechanismus des Schaltgerätes 3 bewirkt, infolgedessen eine allpolige Abschaltung des Verbraucherstromkreises 1 vom Lei- tungsnetz L1 bis L3, N erfolgt.

Der Unterspannungsauslöser 2 ist dabei zweckmäßigerweise als Anbaumodul ausge- führt, indem die Gleichrichter-Brücke 4 und die elektromagnetische Auslösevorrich- tung 5 in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind. Der derart modulare Unterspan- nungsauslöser 2 kann somit für verschiedenartige Niederspannungsschaltgeräte einge- setzt werden. Besonders geeignet ist ein derartig aufgebauter Unterspannungsauslö- ser 2 für einen drei-bzw. vierpoligen Überstromschutzschalter.

Bezugszeichenliste 2 Unterspannungsauslöser 3 Schaltgerät 4 Gleichrichter/-Brucke 4a, b, c Gleichrichterzweig 5 Auslösevorrichtung 5a, b, c Wicklungsteil 6 Kraftübertragungssystem 7 Joch 8 Spulenkörper 8a, b, c Kammer 9 Anker 10 Luftspalt D Diode FH Haltekraft FR Rückstelikraft I Gleichstrom L Phase N Nulileiter R Vorwiderstand UN gleichgerichtete Netzspannung