Hilfsauslöser für einen Leistungsschalter

Die Erfindung betrifft einen Hilfsauslöser für einen Leistungsschalter. Der Hilfsauslöser kann zum Beispiel als Zubehörteil für einen Niederspannungskompaktleistungsschalter verwendet werden.

Es besteht die Anforderung an moderne Leistungsschalter, dass diese die Funktionen eines Spannungsauslösers und eines Unterspannungsauslösers in einem Gerät, z.B. in einem Nieder- spannungskompaktleistungsschalter, kombinieren. Ein Unterspannungsauslöser schaltet ab, wenn keine beziehungsweise eine Spannung unter einem definierten Wert an ihm anliegt . Dadurch können z.B. nach Stromausfall unkontrollierte Wiederanläufe von Maschinen verhindert werden.

Ein Spannungsauslöser schaltet ab, wenn an ihm eine Spannung anliegt, die einen bestimmten Wert überschreitet.

Der mit Unterspannungsauslöser und Spannungsauslöser ausgerüstete Leistungsschalter soll möglichst eine extrem kompakte Bauweise aufweisen. Dabei sind teilweise die Hüllmaße einzelner Leistungsschaltertypen bereits festgelegt und es müssen in derartige Leistungsschalter noch weitere Hilfs- und Alarmschalter integriert werden. Außerdem besteht ein Zielkonflikt zwischen der Forderung eines nur geringen Steuerstroms und gleichzeitiger hoher Zuverlässigkeit des resultierenden Schaltzustandes des Leistungsschalters, das heißt, es ist gefordert, mit geringen Steuerströmen eine derartige mechanische Bewegung der Schaltelemente des Leistungsschalters zu erzeugen, dass dieser den gewünschten Schaltzustand zuverlässig erreicht und stabil hält.

Es ist bekannt, die genannten Funktionen durch den Einbau eines Spannungsauslösers und eines Unterspannungsauslösers als zwei interne Zubehörteile im Leistungsschalter zu realisie- ren. Beide Zubehörteile haben dabei eine jeweils eigene mechanische Kopplungsstelle an das Betätigungselement für den Leistungsschalter, das heißt, bei herkömmlicher Ausrüstung des Leistungsschalters mit einem Spannungsauslöser und einem Unterspannungsauslöser bestehen zwei übergabepunkte zwischen dem jeweiligen Auslöser und dem mechanischen Betätigungselement .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hilfs- auslöser zur Verfügung zu stellen, der mit einfachem und kos- tengünstigem Aufbau die Möglichkeit bietet, die Funktion eines Unterspannungsauslösers und die Funktion eines Spannungsauslösers bei geringem Energiebedarf und hoher Auslösezuverlässigkeit in einem Gerät mit geringen Hüllmaßen zu vereinigen.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es wird ein Hilfsauslöser für einen Leistungsschalter zur

Verfügung gestellt, wobei der Hilfsauslöser einen Unterspannungsauslöser zur mechanischen Betätigung eines Betätigungselementes umfasst und im Stromkreis des Unterspannungsauslösers eine Anschlussstelle zum Anschluss eines Spannungsauslö- sers angeordnet ist.

üblicherweise weist der Unterspannungsauslöser eine Spule auf, die im stromdurchflossenen Zustand eine Kraft auf ein Stellelement ausübt. Der Stromkreis, in dem der Spannungsaus-

löser integrierbar ist, ist damit der Stromkreis, in dem die Spule des Unterspannungsauslösers angeordnet ist. Die Bewegung des Stellelements an oder in der Spule wird mechanisch auf das Betätigungselement übertragen. Das Betätigungselement ist dabei z.B. ein mechanisches Schaltschloss eines Leistungsschalters, welches den Leistungsschalter auslöst oder schaltet, das heißt die Kontakte des Leistungsschalters in geöffnete Position bringt.

Durch die Möglichkeit der Integration des Spannungsauslösers in den Stromkreis des Unterspannungsauslösers ergibt sich eine Flexibilität des Hilfsauslösers dahingehend, dass er in einer Ausführungsform ohne Spannungsauslöser und in einer anderen Ausführungsform mit einem integrierten Spannungsauslö- ser verwendet werden kann. Das heißt, dass der erfindungsgemäße Hilfsauslöser im Bedarfsfall mit einem Spannungsauslöser nachgerüstet werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Hilfsauslö- ser des Weiteren einen Spannungsauslöser, der an die Anschlussstelle im Stromkreis des Unterspannungsauslösers angeschlossen ist und der eine Unterbrechung des Stromkreises dann bewirkt, wenn eine bestimmte an ihn angelegte Spannung überschritten ist.

Das heißt, dass ein Spannungsauslöser und ein Unterspannungs- auslöser in einem Zubehörteil für einen Leistungsschalter vereinigt sind. Der Spannungsauslöser wird dabei durch einen externen Stromimpuls betätigt. Der Spannungsauslöser und der Unterspannungsauslöser definieren unterschiedliche, voneinander unabhängige Steuer-Spannungsbereiche, in denen der Leistungsschalter geschlossen bleiben beziehungsweise ausgelöst/ausgeschaltet werden soll.

Es wird eine Volumenersparnis im Innenraum des Leistungsschalters dadurch erreicht, dass nur ein Modul, in welchem die Funktionen des Spannungsauslösers und des Unterspannungs- auslösers vereinigt sind, eingesetzt wird. Durch die einfache Fertigungsmöglichkeit des beide Funktionen erfüllenden Moduls werden Fertigungskosten eingespart. Gleichzeitig erhöht sich die Zuverlässigkeit der Schaltung, da nur eine Schnittstelle zwischen Hilfsauslöser und mechanischer Auslösewelle des Betätigungselementes existiert.

Des Weiteren werden Materialkosten gespart, da trotz Erfüllung von zwei Auslösefunktionen in einem Hilfsauslöser nur eine Auslösespule, ein Stellelement und ein übertragungsmechanismus zur übertragung der durch den Unterspannungsauslö- ser ausgelösten Schaltbewegung auf den Leistungsschalter vorhanden sind.

Außerdem besteht wenig Energiebedarf zur Auslösung des Spannungsauslösers, da dessen öffnungsfunktion bereits durch Halbleiterbauelemente oder auch durch sehr kleine Spulen realisiert werden kann.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Hilfsauslösers beschränkt sich nicht auf Niederspannungskompaktleistungsschalter MCCB (moulded case circuit breaker) , sondern er kann auch bei

Leistungsschaltern unterschiedlicher Größe und Leistung wie zum Beispiel bei offenen Leistungsschaltern ACB (air circuit breaker) eingesetzt werden.

In einer Ausgestaltung der Anordnung des Spannungsauslösers im Stromkreis des Unterspannungsauslösers ist vorgesehen, dass der Spannungsauslöser unlösbar an die Anschlussstelle im Stromkreis angeschlossen ist. Das heißt, dass der erfindungs-

gemäße Hilfsauslöser mit integriertem Spannungsauslöser hergestellt ist.

In einer alternativen Ausgestaltung dazu ist vorgesehen, dass ein als Modul ausgestalteter Spannungsauslöser an die Anschlussstelle im Stromkreis des Unterspannungsauslösers lösbar angeschlossen ist. Durch die nachträgliche Nachrüstbar- keit mit einem modularen Spannungsauslöser lassen sich Produktionskosten senken und die Flexibilität des Unterspan- nungsauslösers erhöhen.

Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass ein Spannungsauslöser in modularer Bauweise fest an die Anschlussstelle angeschlossen werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Spannungsauslöser als das den Stromkreis unterbrechende Bauteil ein Halbleiterbauelement umfasst. In dieser konstruktiven Ausgestaltung existiert damit nur eine Spule im erfindungsgemäßen Hilfsauslöser, nämlich die Spule des Unterspannungsauslösers. Das heißt, dass trotz der Vereinigung von zwei Auslöserfunktionen nur eine Spule Energie verbraucht.

In einer alternativen Ausgestaltung zur Anordnung eines HaIb- leiterbauelementes ist vorgesehen, dass der Spannungsauslöser als das den Stromkreis unterbrechende Bauteil ein Relais umfasst .

Diese Ausführungsform hat den Vorteil der galvanischen Tren- nung der Kontakte des Stromkreises des Unterspannungsauslösers . Zwar ist hier neben der Spule des Unterspannungsauslösers im Relais eine weitere Spule angeordnet, aber diese Spule kann derart dimensioniert sein, dass sie die öffnungs-

funktion des Stromkreises des Unterspannungsauslösers auch mit geringem Stromverbrauch gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist die Auslösespannung des Relais ein- stellbar. Damit lässt sich der Wert einstellen, bei dem der Spannungsauslöser den Stromkreis des Unterspannungsauslösers unterbricht und dieser wiederum mittels seines Stellgliedes ein Betätigungselement betätigt, welches die öffnung des Leistungsschalters bewirkt.

Des Weiteren ist in einer besonderen Ausgestaltung vorgesehen, dass der Spannungsauslöser bei einer Spannung auslöst, die mindestens 55 % der BemessungsSpannung beträgt. Mit dieser Ausgestaltung wird der Spannungsauslöser verschärften An- forderungen, die in bestimmten Wirtschaftsgebieten gestellt werden, gerecht.

In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hilfsauslösers ist vorgesehen, dass der Hilfsauslöser des Weiteren ein Schaltelement und einen an dieses Schaltelement mechanisch gekoppelten Spannungsauslöser umfasst, wobei das Schaltelement an die Anschlussstelle im Stromkreis angeschlossen ist und der Spannungsauslöser eine Unterbrechung des Stromkreises dann bewirkt, wenn eine bestimmte an ihn an- gelegte Spannung überschritten ist. In dieser Ausgestaltung öffnet nicht der Spannungsauslöser selbst den Stromkreis des Unterspannungsauslösers, sondern er betätigt ein Schaltelement, welches bevorzugt ein öffner ist, und dieses öffnet den Stromkreis .

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

FIG 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen

Hilfsauslösers, welcher über ein mechanisches Betätigungselement an einen Leistungsschalter gekoppelt ist.

Die in FIG 1 dargestellte Ausführungsform des Hilfsauslösers besteht im Wesentlichen aus dem in jeweils einem Feld angedeuteten Unterspannungsauslöser 10 und dem an ihm angeordneten Spannungsauslöser 30. Der Spannungsauslöser 30 ist über die Anschlussstelle 20 im Stromkreis des Unterspannungsaus- lösers 10 an diesem angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Spannungsauslöser 30 ein Relais 40, welches auf ein an die Anschlussstelle 20 angeordnetes Schaltelement 50 wirkt.

Der Unterspannungsauslöser 10 umfasst eine Spule 80, die eine Kraft auf ein Stellglied (nicht dargestellt) ausübt, dessen Bewegung auf ein mechanisches Betätigungselement 60 übertragen wird. Dieses mechanische Betätigungselement 60 überträgt eine mechanische Bewegung auf einen Leistungsschalter 70. Des Weiteren ist im Unterspannungsauslöser 10 zwischen der ersten Anschlussklemme 101 und der zweiten Anschlussklemme 102 ein verstellbarer Widerstand 110 angeordnet.

Sinkt die am Unterspannungsauslöser an dessen erster An- schlussklemme 101 und zweiten Anschlussklemme 102 angelegte Spannung unter einen definierten Wert, bewirkt ein dementsprechend über eine Gleichrichterbrücke 90 fließender Strom in der Spule 80 eine Bewegung eines Stellgliedes. Die Bewegung des Stellgliedes wird, wie beschrieben, über das mecha- nische Betätigungselement 60 auf die Kontakte des Leistungsschalters 70 übertragen, so dass dessen Kontakte geöffnet werden. So kann bei einer Spannungsunterbrechung, zum Beispiel in einem Havariefall, der Leistungsschalter ausgeschaltet beziehungsweise ausgelöst werden. Diese Einrichtung hat

den Vorteil, dass bei erneutem Anliegen der Spannung der Leistungsschalter weiterhin geöffnet bleibt, so dass ein unkontrolliertes Anlaufen einer Maschine verhindert wird.

Bei Anlage einer Spannung an der dritten Anschlussklemme 103 und der vierten Anschlusskleirane 104, die eine bestimmte Auslösespannung des Spannungsauslösers 30 übersteigt, wird das Relais 40 des Spannungsauslösers 30 betätigt, dessen Bewegung auf das im Stromkreis des Unterspannungsauslösers 10 angeord- nete Schaltelement 50 übertragen wird. Damit öffnet das

Schaltelement 50 den Stromkreis des Unterspannungsauslösers 10. Die Folge davon ist eine wie oben schon beschriebene Bewegung des Stellgliedes an der Spule 80 des Unterspannungs- auslösers 10 dahingehend, dass über das mechanische Betäti- gungselement 60 die Kontakte des Leistungsschalters 70 geöffnet werden. Mit dieser Ausgestaltung kann somit der Leistungsschalter 70 ausgeschaltet beziehungsweise ausgelöst werden, wenn zum Beispiel im Gesamtenergiesystem des Leistungs- schalters 70 eine zu hohe Spannung anliegt.