EP0156184A2 - Zusatzbaustein für einen Leistungsschalter mit einem Arbeitsstromauslöser - Google Patents

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EP0156184A2
EP0156184A2 EP85102343A EP85102343A EP0156184A2 EP 0156184 A2 EP0156184 A2 EP 0156184A2 EP 85102343 A EP85102343 A EP 85102343A EP 85102343 A EP85102343 A EP 85102343A EP 0156184 A2 EP0156184 A2 EP 0156184A2
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EP
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additional module
circuit
circuit breaker
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shunt release
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William R. Taylor
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/0271—Mounting several complete assembled circuit breakers together
    • H01H2071/0278—Mounting several complete assembled circuit breakers together with at least one of juxtaposed casings dedicated to an auxiliary device, e.g. for undervoltage or shunt trip
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    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/02—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by earth fault currents
    • H01H83/04—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by earth fault currents with testing means for indicating the ability of the switch or relay to function properly

Definitions

  • the invention relates to an additional module for a circuit breaker with a shunt release, which can be brought into operative connection with the circuit breaker of the circuit breaker.
  • a circuit arrangement is provided in the additional module which converts a predetermined residual current threshold value for triggering the shunt release. This makes it possible to cope with both shunt release conditions and residual current conditions with an additional part, since both can be accommodated in the sheath release housing. It it is also possible to install the circuit arrangement in existing shunt releases. It has proven advantageous here if the circuit arrangement has a printed circuit. A simple arrangement, in particular for retrofitting a shunt release with the circuit arrangement, is obtained if the additional module is composed of two shells which hold the printed circuit, the shunt release and a clamping rail and have openings for the coupling members to penetrate.
  • the clamping rail is arranged on one of the end faces that is accessible from the outside.
  • the current transformer required for tripping the residual current can be arranged at any point if the clamping rail is assigned terminals for connecting the secondary winding of a current transformer, which are connected to the printed circuit in the additional module.
  • the additional module or the individual shells can be easily attached to one another if the shells are connected to one another via self-tapping screws or if the shells are connected to one another and to the circuit breaker via self-tapping screws.
  • a test switch accessible from the outside is provided on one of the end faces.
  • Fig. 1 shows the residual current accessory, which is provided for the circuit breaker 12, which is part of the load center 14, which controls the energy flow to the load 16 and protects it.
  • the circuit breaker 12 and the residual current accessory 10 are electrically between the load 16 and the line 18.
  • a sensor coil 20 is. arranged between the load 16 and the circuit breaker 12 and the residual current accessory.
  • the sensor coil 20 is a toroidal coil of a known type and the lines from the circuit breaker to the load are routed through the inside of the coil.
  • the fault current accessory 10 is verbun with the circuit breaker preferably by two screws 22 and 24 for the.
  • the screws 22 and 24 are preferably self-tapping screws which are screwed into corresponding holes on the circuit breaker 12.
  • An insulating washer 26 is installed between the residual current accessory 10 and the circuit breaker 12.
  • Breakouts 28, 30 and 32 are provided on the circuit breaker 12 which, after removal, expose parts of the switch 12 which are joined together with parts of the accessory so that the accessory and the switch are mechanically connected to each other through these breakouts. When the knockouts 30 are removed, a lever tab in the switch is accessible to trigger the switch.
  • the residual current accessory 10 has a base part 34, which has a front part 36 with the opening 38.
  • the residual current accessory has a cover 40 (Fig. 5).
  • the cover 40 has a front part 42 and can be joined together with the base part 34, so that a chamber is formed in the assembled state.
  • the base part 34 and the cover 40 are also referred to as the base half and cover half due to their cup-shaped or bowl-shaped configuration, which considerably facilitates the introduction of components into one of the parts.
  • a clamping rail 44 (FIG. 6) is provided on the end parts of the base part 34 and the cover 40.
  • a shunt trip 46 is disposed on the base 34 within the chamber and is used to trip the circuit breaker 12. When installed, the shunt trip 46 extends through cutouts 28 and 30 to engage and trip the circuit breaker 12 when the trip release assembly is operating .
  • a printed circuit 48 is also fixed in the base part 34, which has a circle which is connected to the shunt release 46 and the clamping rail 44.
  • the circuit selectively acts on the shunt release 46, depending on a predetermined signal on the clamping rail 44.
  • the signal indicates a fault current in the load circuit 16.
  • the screws 22 and 24 connect the base part 34 and the cover 40 to one another and at the same time connect the accessory part 10 to the circuit breaker 12.
  • the base part 34 has a series of holes.
  • the printed circuit 48 is preferably attached to the base 34 with self-tapping screws which are screwed into the holes. With this construction, the printed circuit 48 is fixedly connected to the base part 34, so that the shocks and changes in the position, which they must undergo during installation or operation.
  • a switch 50 is held in the base 38 in the opening 38.
  • One terminal of switch 50 is connected to printed circuit 48 and the other terminal is on terminal rail 44.
  • Switch 50 provides a self-test function, which will be described later.
  • An insulating hat preferably a rubber sleeve 52, is applied over the exposed part of the switch 50, so that no metal is exposed at exposed locations of the accessory 10.
  • a threaded shaft is connected to the switch 50 and extends through the opening 38 of the base part. The switch is held in position by screwing a nut onto this shaft.
  • the switch 50 is provided on the front of the accessory part of the housing in order to be able to carry out the test function.
  • the protruding part of the switch 50 is covered with the rubber sleeve.
  • the printed circuit is still connected to the shunt of the shunt release. Further leads of the printed circuit 48 are connected to the terminals of the clamping rail 44 which are accessible by the customer for connection to leads of the current transformer 20.
  • a riveted shunt release as an accessory for a circuit breaker 12 can be changed to a residual current device by separating the shunt release housing into a base 34 and a cover 40, attaching the printed circuit 48 to the base 34 and with the trip assembly 46 is connected.
  • the printed circuit is connected to the clamping rail 44, which is fastened to the end part of the base part 34, and the cover part 40 is brought back into connection with the base part 34.
  • the sensor coil can be placed anywhere on the load assembly. Without the present invention, it would be necessary to install a separate residual current relay and to connect the relay to the shunt release of the switch.
  • the residual current relay and the shunt trip are present in the same accessory, so that no additional mounting or wiring arrangements are necessary. There is also a space saving.
  • the trip coil preferably has four terminals, two of which are white, one green and one gray. The two white connections are connected to terminals 2 and 3 of the clamping bar 44 and the green ones to terminal 5, the gray one being connected to terminal 7.
  • the control voltage preferably 120 V ⁇ , is at terminals 1 and 2, and terminals 8, 6 and 4 are connected to the common normally closed and normally open contacts or an auxiliary contact. The auxiliary contact works with a bell or other signaling device. The 120 V ⁇ voltage makes the residual current detection device ineffective. However, the circuit breaker continues to function in the usual form.
  • the magnetic flux in the core of this transformer is a direct result of the sum of the currents flowing through here. Under normal conditions, this sum is zero. However, when a fault current occurs, this inequality causes magnetic flux in the core of the sensor. This flux consequently creates a current in the secondary winding of the sensor.
  • the current is detected by an electronic circuit, which is intended to take effect when a fault current of 30 mA is recorded on the primary side. Others can be used if necessary
  • Threshold values are used.
  • a current flow through the trigger coil is thus caused above 30 mA with a corresponding time delay.
  • the trip coil mechanically trips the circuit breaker depending on the fault current.
  • An effective residual current protection arrangement is thus created with the normal shunt opening in the same housing.
  • the accessory can be installed or removed with simple tools. However, it is certain that the residual current protective arrangement and shunt release can be accommodated in the same room.

Abstract

Es wird ein Fehlerstrom-Zusatzbauteil für einen gekapselten Leistungsschalter durch die Ertüchtigung eines Arbeitsstromauslösers derart geschaffen, daß dieser auslöst, wenn ein entsprechender Fehlerstrom vorhanden ist. Hierzu wird eine gedruckte Schaltung in das Gehäuse des Arbeitsstrom- auslo§ers eingebaut, wodurch das Vorsehen eines getrennten Fehlerstrom-Relais entfallen kann. Fehlerstromauslösung und Arbeitsstromauslösung stehen im gleichen Zusatzbauteil zur Verfügung, ohne daß zusätzliche Anbau- und Verdrahtungsarbeiten notwendig sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Zusatzbaustein für einen Leistungsschalter mit einem Arbeitsstromauslöser, der mit dem Schaltschloß des Leistungsschalters in Wirkverbindung bringbar ist.
  • Bei bekannten gekapselten Leistungsschaltern ist der innerhalb der Kapselung zur Verfügung stehende Raum relativ gering. Man hat daher einen Fehlerstromschutz in Form eines getrennt gebauten Fehlerstromrelais vorgesehen, das dann mit einer Auslösevorrichtung des Leistungsschalters verdrahtet wurde. Abgesehen von dem zusätzlichen Raumbedarf mußte das Fehlerstromrelais entfernt montiert werden und verdrahtet werden, was zusätzliches Material und sonstige Kosten bedeutet (IIS-PS 4 209 760, US-PS 4 112 270). Es wäre auch denkbar, den Fehlerstromschutz als Teil des Schalters in diesen zu integrieren. Der Schalter an sich ist hier aufwendiger und größer als ein Standardschalter ohne Fehlerstromüberwachung. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfachen Leistungsschalter zu schaffen, an dem eine Fehlerstromüberwachung als Zusatzteil auch zu einem späteren Zeitpunkt angesetzt werden kann. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß im Zusatzbaustein eine Schaltkreisanordnung vorgesehen ist, die einen vorbestimmten Fehlerstrom-Schwellwert zur Auslösung des Arbeitsstromauslösers umwandelt. Hierdurch ist es möglich, mit einem Zusatzteil sowohl Arbeitsstromauslösebedingungen als auch Fehlerstrombedingungen zu bewältigen, da beides in dem Gehäuse des Arbeitsstromauslösers untergebracht werden kann. Es ist auch möglich, in bereits vorhandene Arbeitsstromauslöser die Schaltkreisanordnung einzubauen. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schaltkreisanordnung eine gedruckte Schaltung aufweist. Eine einfache Anordnung, insbesondere auch zum nachträglichen Ergänzen eines Arbeitsstromauslösers mit der Schaltkreisanordnung, ergibt sich, wenn der Zusatzbaustein aus zwei Schalen zusammengesetzt ist, die die gedruckte Schaltung, den Arbeitsstromauslöser und eine Klemmschiene aufnehmen und Durchbrechungen zum Durchgriff der Kupplungsglieder aufweisen. Um auch die notwendigen Außenanschlüsse auf einfache Weise vorsehen zu können ist es vorteilhaft, wenn die Klemmschiene an einer der Stirnseiten von außen zugänglich angeordnet ist. Der für die Fehlerstromauslösung notwendige Stromwandler kann an beliebiger Stelle angeordnet werden, wenn der Klemmschiene Klemmen zum Anschluß der Sekundärwicklung eines Stromwandlers zugeordnet sind, die im Zusatzbaustein mit der gedruckten Schaltung verbunden sind. Eine einfache Befestigung des Zusatzbausteines bzw. der einzelnen Schalen untereinander ergibt sich, wenn die Schalen über selbstschneidende Schrauben miteinander verbunden sind oder wenn die Schalen untereinander und mit dem-Leistungsschalter über selbstschneidende Schrauben verbunden sind. Um auch eine Prüfung der Fehlerstrom-Auslöseeinrichtung ohne erheblichen Aufwand von außen her vornehmen zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn an einer der Stirnseiten ein von außen zugänglicher Testschalter vorgesehen ist.
  • Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines gekapselten Leistungsschalters mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,
    • Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Verbindung zwischen dem Leistungsschalter und den Zubehörteilen,
    • Fig. 3 eine Frontansicht auf das Zubehör,
    • Fig. 4 die linke Seitenansicht auf das Innere der Zubehörteile,
    • Fig. 5 die rechte Seitenansicht auf die Innenseite der Zubehörteile und
    • Fig. 6 eine Seitenansicht mit den Anschlußklemmen.
  • Fig. 1 zeigt das Fehlerstrom-Zubehörteil, das für den Leistungsschalter 12 vorgesehen ist, der Teil des Lastzentrums 14 ist, der den Energiefluß zur Last 16 steuert und diese schützt. Der Leistungsschalter 12 und das Fehlerstrom-Zubehörteil 10 liegen elektrisch zwischen der Last 16 und der Leitung 18. Eine Sensorspule 20 ist . zwischen der Last 16 und dem Leistungsschalter 12 und dem Fehlerstrom-Zubehörteil angeordnet. Die Sensorspule 20 ist eine Toroidspule bekannter Bauart und die Leitungen vom Leistungsschalter zur Last sind durch das Innere der Spule geführt.
  • Das Fehlerstrom-Zubehörteil 10 ist mit dem Leistungsschalter vorzugsweise durch zwei Schrauben 22 und 24 verbunz den. Die Schrauben 22 und 24 sind vorzugsweise selbstschneidende Schrauben, die in entsprechende Löcher am Leistungsschalter 12 eingedreht werden. Eine Isolierscheibe 26 wird zwischen das Fehlerstrom-Zubehörteil 10 und den Leistungsschalter 12 eingebaut. Ausbrechungen 28, 30 und 32 sind an dem Leistungsschalter 12 vorgesehen, die nach Entfernen Teile des Schalters 12 freilegen, die mit Teilen des Zubehörteiles zusammengefügt werden, so daß Zubehörteil und Schalter mechanisch durch diese Ausbrechungen hindurch miteinander in Verbindung stehen. Wenn die Ausbrechungen 30 entfernt sind, ist ein Hebelanstatz im Schalter zugänglich, um den Schalter auszulösen.
  • Das Fehlerstrom-Zubehörteil 10 gemäß Fig. 4 hat ein Grundteil 34, was ein Frontteil 36 mit der öffnung 38 aufweist. Das Fehlerstrom-Zubehörteil hat eine Abdeckung 40 (Fig. 5). Die Abdeckung 40 hat ein Frontteil 42 und ist zusammenfügbar mit dem Grundteil 34, so daß sich im zusammengefügten Zustand eine Kammer bildet. Das Grundteil 34 und die Abdeckung 40 werden auch als Grundhälfte und Abdeckungshälfte aufgrund ihrer tassen- oder schüsselförmigen Gestelt bezeichnet, die das Einbringen von Bauteilen in eines der Teile wesentlich erleichtert. Eine Klemmschiene 44 (Fig. 6) ist an den Endteilen des Grundteils 34 und der Abdeckung 40 vorgesehen. Ein Arbeitsstromauslöser 46 ist auf dem Grundteil 34 innerhalb der Kammer angeordnet und dient zur Auslösung des Leistungsschalters 12. Im eingebauten Zustand greift der Arbeitsstromauslöser 46 durch Ausbrechungen 28 und 30, um mit dem Leistungsschalter 12 in Wirkverbindung zu kommen und diesen auszulösen, wenn die Arbeitsstrcmauslöseanordnung arbeitet.
  • Eine gedruckte Schaltung 48 ist ebenfalls in dem Grundteil 34 befestigt, die einen Kreis aufweist, der mit dem Arbeitsstromauslöser 46 und der Klemmschiene 44 in Verbindung steht. Der Kreis beaufschlagt den Arbeitsstromauslöser 46 selektiv, abhängig von einem vorbestimmten Signal an der Klemmschiene 44. Das Signal zeigt einen Fehlerstrom im Lastkreis 16 an.
  • Die Schrauben 22 und 24 verbinden Grundteil 34 und Abdeckung 40 miteinander und verbinden gleichzeitig das Zubehörteil 10 mit dem Leistungsschalter 12. Das Grundteil 34 besitzt eine Reihe von Löchern. Die gedruckte Schaltung 48 wird vorzugsweise an dem Grundteil 34 mit selbstschneidenden Schrauben, die in die Löcher eingedreht werden, befestigt. Durch diese Konstruktion ist die gedruckte Schaltung 48 fest mit dem Grundteil 34 verbunden, so daß die Schocks und Änderungen der Lage, denen sie sich während der Installation oder im Betrieb unterziehen muß, widerstehen kann.
  • Ein Schalter 50 ist im Grundteil 34 in der Offnung 38 gehalten. Eine Klemme des Schalters 50 ist mit der gedruckten Schaltung 48 verbunden und die andere Klemme liegt an der Klemmschiene 44. Der Schalter 50 sieht eine Selbsttestfunktion vor, die später beschrieben wird. Ein Isoliers hutz, vorzugsweise eine Gummimuffe 52, ist über das exponierte Teil des Schalters 50 aufgebracht, so daß kein Metall an exponierten Stellen des Zubehörteils 10 freiliegt. Ein Gewindeschaft ist mit dem Schalter 50 verbunden und reicht durch die Öffnung 38 des Grundteiles. Durch Aufdrehen einer Mutter auf diesen Schaft wird der Schalter in seiner Lage gehalten. Der Schalter 50 ist auf der Frontseite des Zubehörteiles des Gehäuses vorgesehen, um die Testfunktion durchführen zu können. Der herausstehende Teil des Schalters 50 ist mit der Gummimuffe abgedeckt.
  • Die gedruckte Schaltung ist weiterhin mit der Spule des Arbeitsstromauslösers verbunden. Weitere Zuleitungen der gedruckten Schaltung 48 stehen mit den vom Kunden zugänglichen Klemmen der Klemmschiene 44 zum Verbinden mit Leitungen des Stromwandlers 20 in Verbindung. Ein mit einem vernieteten Gehäuse versehener Arbeitsstromauslöser als Zubehörteil für einen Leistungsschalter 12 kann in ein Fehlerstrom-Zusatzteil geändert werden, indem das Gehäuse des Arbeitsstromauslösers in ein Grundteil 34 und ein Deckteil 40 getrennt wird, die gedruckte Schaltung 48 am Grundteil 34 befestigt und mit der Auslöseanordnung 46 verbunden wird. Zusätzlich wird die gedruckte Schaltung mit der Klemmschiene 44, die am Endteil des Grundteils 34 befestigt ist, verbunden und das Deckteil 40 wieder mit dem Grundteil 34 in Verbindung gebracht.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 kann die Sensorspule an einer beliebigen Stelle der Lastanordnung angebracht werden. Ohne die vorliegende Erfindung wäre es notwendig, ein getrenntes Fehlerstrom-Relais anzubringen und das Relais mit dem Arbeitsstromauslöser des Schalters zu verbinden. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Fehlerstrom-Relais und der Arbeitsstromauslöser in demselben Zubehörteil vorhanden, so daß keine zusätzlichen Befestigungs- oder Verdrahtungsanordnungen notwendig sind. Weiterhin ergibt sich eine Platzersparnis. Die Auslösespule hat vorzugsweise vier Anschlüsse, von denen zwei weiß, einer grün und einer grau ist. Die zwei weißen Anschlüsse sind verbunden mit den Klemmen 2 und 3 der Klemmschiene 44 und die grünen mit der Klemme 5, wobei der graue an der Klemme 7 liegt. Die Steuerspannung, vorzugsweise 120 V~, liegt an den Klemmen 1 und 2,und die Klemmen 8, 6 und 4 sind mit dem gemeinsamen Offner- und Schließerkontakt bzw. einem Hilfskontakt verbunden. Der Hilfskontakt arbeitet mit einer Klingel oder einer anderen Signaleinrichtung zusammen. Die 120 V~ Spannung macht die Fehlerstrom-Erfassungseinrichtung unwirksam. Der Leistungsschalter funktioniert jedoch weiter in der üblichen Form.
  • Im Betrieb führen die zur Last 16 führenden Leitungen - drei im Falle eines Drehstromanschlusses und zwei für einen Einphasenstrom plus dem Nulleiter, wenn dieser im Stromkreis vorhanden ist - durch den Stromwandler 20. Der magnetische Fluß im Kern dieses Wandlers ist ein direkt s Resultat der Summe der hier durchfließenden Ströme. Unter normalen Bedingungen ist diese Summe Null. Wenn ein Fehlerstrom auftritt jedoch sorgt diese Ungleichheit für einen Magnetfluß im Kern des Sensors. Dieser Fluß ruft folglich einen Strom in der Sekundärwicklung des Sensors hervor. Der Strom wird von einem elektronischen Kreis erfaßt, der bestimmt ist, wirksam zu werden, wenn auf der Primärseite ein Fehlerstrom von 30 mA zu verzeichnen ist. Es können auch im Bedarfsfall andere
  • Schwellwerte benutzt werden. Im vorliegenden Fall wird also oberhalb von 30 mA mit einer entsprechenden Zeitverzögerung ein Stromfluß durch die Auslösespule hervorgerufen. Die Auslösespule löst mechanisch den Leistungsschalter in Abhängigkeit von dem Fehlerstrom aus. So ist eine wirksame Fehlerstrom-Schutzanordnung geschaffen mit der normalen Arbeitsstromauslösung im selben Gehäuse. Das Zubehörteil kann eingebaut oder entfernt werden mit einfachen Werkzeugen. Sicher ist jedoch daß Fehlerstrom-Schutzanordnung und Arbeitsstromauslöser auf dem gleichen Raum untergebracht werden können.

Claims (8)

1. Zusatzbaustein für einen Leistungsschalter (12) mit einem Arbeitsstromauslöser (46), der mit dem Schaltschloß des Leistungsschalters (12) in Wirkverbindung bringbar ist, dadurch gekennzechnet, daß im Zusatzbaustein (10) eine Schaltkreisanordnung (48) vorgesehen ist, die einen vorbestimmten Fehlerstrom-Schwellwert zur Auslösung des Arbeitsstromauslösers (46) umwandelt.
2. Zusatzbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltkreisanordnung eine gedruckte Schaltung (48) aufweist.
3. Zusatzbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatzbaustein (10) aus zwei Schalen (34, 40) zusammengesetzt ist, die die gedruckte Schaltung (48), den Arbeitsstromauslöser (46) und eine Klemmschiene (44) aufnehmen und Durchbrechungen (28, 30, 32) zum Durchgriff der Kupplungsglieder aufweisen.
4. Zusatzbaustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet - daß die Klemmschiene (44 an einer der Stirnseiten von außen zugänglich angeordnet ist.
5. Zusatzbaustein nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Klemmschiene (44) Klemmen zum Anschluß der Sekundärwicklung eines Stromwandlers (20) zugeordnet sind, die im Zusatzbaustein (10) mit dei gedruckten Schaltung (48) verbunden sind.
6. Iusatzbaustein nach Anspruch 3, A oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (34, 40) über selbstschneidende Schrauben (22, 24) miteinander verbunden sind.
7. Zusatzbaustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalen (34, 40) untereinander und mit dem Leistungsschalter (12) über selbstschneidende Schrauben (22, 24) verbunden sind.
8. Zusatzbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß an einer der Stirnseiten ein von außen zugänglicher Testschalter (50) vorgesehen ist.
EP85102343A 1984-03-27 1985-03-01 Zusatzbaustein für einen Leistungsschalter mit einem Arbeitsstromauslöser Withdrawn EP0156184A3 (de)

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US06/593,858 US4568899A (en) 1984-03-27 1984-03-27 Ground fault accessory for a molded case circuit breaker
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EP0156184A2 true EP0156184A2 (de) 1985-10-02
EP0156184A3 EP0156184A3 (de) 1986-05-28

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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