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Selbstschalter, insbesondere Überstromschalter.
Die bisher bekanntgewordenen Auslösevorrichtungen, wie sie beispielsweise bei Überstromschaltern verwendet werden, bestehen aus einem durch eine Wicklung erregten Eisenkern, der beim Auftreten einer gewissen Stromstärke einen Anker anzieht und dadurch den Schalter zum Ansprechen bringt. Bei diesem Schalter wird entweder das Schaltersehloss unmittelbar durch die Bewegung des Ankers geöffnet und der Schalter dadurch zum Ansprechen gebracht oder indem der Anker vorerst einen zu- sätzlichrn Arbeitsspeicher auslöst, dessen freiwerdende Arbeitsmenge das Schloss des Sehalters öffnet, so dass nunmehr eine Trennung der Schaltstück erfolgen kann. Derartige elektromagnetisch wirkende Auslöser sprechen beim Erreichen einer gewissen Stromstärke plötzlich an.
Deshalb benutzt man sie zur Abschaltung kurzsehlussartiger Überlastungen, sieht aber ausser ihnen in Überstromschaltern noch thermisch wirkende Auslösevorrichtungen, beispielsweise Schmelzsieherungen, vor. Das Vorsehen eines zweiten Auslösers bedeutet zwar einen erheblichen Übelstand, der aber bisher in Kauf genommen werden musste, da ein Überstromschalter nicht nur bei kurzschlussartigen Überlastungen, sondern auch bei verhältnismässig schwachen, aber längere Zeit hindurch dauernden Überlastungen ansprechen muss.
Gegenüber den bekannten elektromagnetisch wirkenden Schnellauslösern unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dass sie auf dem elektrodynamischen Prinzip beruht, wodurch eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung erzielbar ist. Sie ermöglicht es auch, einen Stromkreis bei einem hohen Überstrom, etwa einem Kurzschluss, sofort abzuschalten und die Abschaltung beim Auftreten eines geringen Überstromes erst nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne durchzuführen.
Die Erfindung besteht ihrem Wesen nach in dem Gedanken, zur Auslösung von elektrischen Schaltern elektrodynamische Kräfte von stromdurchflossenen Leitern zu benutzen, deren Magnetkreise nicht in Eisen gebettet sind, und bei der Auslösung besondere Hilfsstromquellen zu vermeiden. Die elektrodynamischen Kräfte lösen zusätzliche Kräfte aus, die entweder unmittelbar die Trennung der Sehaltstüeke des Schalters bewirken oder die das Schalterschloss öffnen, so dass weitere zusätzliche Kräfte die Trennung der Schaltstücke herbeiführen können.
Durch die Vermeidung der Ineisenbettung der Magnetkreise der Leiter, die unter dem Einfluss elektrodynamischer Kräfte stehen, erhält man eine vollkommene Unabhängigkeit von der Eisensättigung.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die beim Auftreten von Überströmen entstehenden elektrodynamischen Kräfte unmittelbar zur Trennung der Schaltstücke von Schaltern zu benutzen, also Schalter elektrodynamisch auszuschalten, nicht aber dieselben elektrodynamisch auszulösen. Die elektrodynamische Auslösung stellt gegenüber der elektrodynamischen Ausschaltung einen wesentlichen technischen und wirtschaftlichen Fortschritt dar. Elektrische Schalter mit elektrodynamischer Ausschaltung sind nur für ausserordentlich hohe Stromstärken denkbar und auch für diesen Bereich ungeeignet, da die elektrodynamischen Kräfte bei zunehmender Stromstärke eine wesentliche Verschlechterung des Kontaktdruckes bewirken.
Durch den Gedanken, die elektrodynamische Wirkung des Auslösers mit der thermischen Wirkung eines Bimetallstreifens zu kombinieren, indem man einen der beiden einander elektrodynamisch beeinflussenden Leiter aus einem Bimetallstreifen herstellt, ergibt sich für die Erfindung ein neues, weites
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Anwendungsgebiet. Insbesondere ist eine derartige Auslösevorrichtung geeignet, die eingangs erwähnten. kostspieligen elektromagnetisch-thermisch wirkenden Auslöseeinrichtungen zu ersetzen. Zu diesem Zweck ordnet man die Metallteile des Bimetallstreifens derart an, dass die Richtung seiner Wärme-
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Die Figuren stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. In Fig. l ist eine rein elektro- dynamisch wirkende Auslösevorrichtung von oben gesehen und in Fig. 2 dieselbe Anslösevorrichtung in einem Längsschnitt dargestellt. Fig. 3 stellt eine elektrodynamisch-thermisch wirkende Ausiiist- vorrichtung dar. In Fig. 4 ist eine elektrodynamisch-thermisch wirkende Auslösevorrichtung anderer Art dargestellt. Die Fig. 5 zeigt wiederum eine rein elektrodyanmisch wirkende Auslösevorrichtung. während in Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrodynamisch-thermisch wirkenden Auslössvorrichtung wiedergegeben ist.
In den Fig. 3-6 ist der Einfachheit wegen die den Arbeitsspeicher festhaltende Klinke nicht eingezeichnet. Diese Klinke ist auch bei den dort dargestellten Vorrichtungen entsprechend der Fi. 2 im Bereich des Auslöseweges des Anschlages anzuordnen.
In Fig. 7 ist dieselbe Auslösevorrichtung wie in Fig. 3 in Verbindung mit einem besonders zweekmässigen Arbeitsspeicher, nämlich einer wellenförmig gebogenen Feder dargestellt.
Die Fig. 8 und 9 stellen in einander zugeordneten Rissen eine Auslösevorriehtung dar. mit der besonders starke Auslösekräfte erzielbar sind. In Fig. 10 ist eine rein elektrodynamisch wirkende Auslösevorriehtung in Verbindung mit einer Einrichtung zur Einstellung der Auslösestromstärke dargestellt.
Fig. 11 stellt gleichfalls eine reich elektrodynamisch wirkende Auslösevorrichtung in Verbindung mit einer Einrichtung zur Einstellung der Auslösestromstärke dar. Die Fig. 12 und 13 stellen in zwei Rissen einen Schalter dar, der mit Auslösevorrichtungen versehen ist, die gemäss der Erfindung ausge- bildet sind.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist auf dem Klotz 1 ein kräftiger, ebener. U-förmig gestalteter Leiter 2
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welche in den Leitern 2 und 4 herrschen, ziehen sieh dieselben entweder gegenseitig an oder sie stossen einander ab. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäss den Fig. l und 2 sind die Enden des
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sind ; demnach ziehen die beiden Leiter 2 und 4 einander an. Beim Auftreten eines Überstromes entsprechender Grösse trifft der Anschlag 5 auf die Klinke 6. die den Arbeitsspeicher auslöst. so dass die in ihm gesammelte Arbeitsmenge zu beliebiger Verwendung frei wird. Die freiwerdende Arbeitsmenge kann in an sieh bekannter Weise entweder unmittelbar oder mittelbar zur Trennung der Kontakte benutzt werden.
In dem zuletzt genannten Fall dient die freiwerdende Arbeitsmenge zur Öffnung eines Auslöseschlosses.
Die Einstellung der Auslösestromstärke erfolgt durch Drehung der Schraube 3. wodurch die beiden Leiter 2 und 4 einander genähert oder voneinander entfernt werden. Die Anordnung der Leiter 2
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längeren Zeitspanne, so wird die elektrodynamische Anziehung der beiden Leiter 2 und 4 durch die allmählich sich vollziehende Aufwärtskrümmung des Bimetallstreifens 4 derart vergrössert, dass der Anschlag 5 die zusätzlichen Kräfte bzw. den Arbeitsspeicher auslöst. Beikurzschlussartigem Überströmen wird der Bimetallstreifen 4 durch die elektrodynamische Kraftwirkung blitzschnell an den Leiter : 2 angezogen, so dass die Vorrichtung als Schnellauslöser wirkt.
Die Ausführungsform der Erfindung gemäss Fig. 4 eignet sich für ein Schaltgerät, das nur bei Überströmen ansprechen soll, deren Stärke einen bestimmten Wert unterschreitet. Diese Anordnung kommt demnach beispielsweise dann in Frage, wenn bei besonders hohem Überströmen ein anderer in
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so angeordnet sind, dass die Richtung der Wärmeausdehnungsbewegung desselben derjenigen der durch die elektrodynamischen Kräfte angeregten Bewegung entgegengesetzt ist.
Bei der Auslösevorrichtung gemäss Fig. 4 ist der Metallstreifen 4' der Bimetallfeder 4, der den grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, gegenüber dem Leiter 2 angeordnet, so dass der Bimetallstreifen bei seiner Erwärmung durch den Strom bestrebt ist. sich nach oben auszubiegen. während die zwischen den beiden Leitern 2 und 4 herrschenden elektrodynamischen Kräfte bestrebt sind. den Leiter 4 nach unten, also in entgegengesetzter
Richtung zu bewegen. Beim Auftreten geringer, länger andauernder Überströme biegt sich die Bimetall- feder 4 entgegen der elektrodynamischen Anziehungskraft nach oben und ihr Anschlag 5 löst die Klinke 6 aus.
Treten jedoch kurzschlussartige Überlastungen auf. so wird der Leiter 4 blitzschnell an den Leiter 2 angezogen und die Auslösung der Klinke 6 unterbleibt.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die beiden Leiter : 2 und 4 einander abstossen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Leiiter 2 U-förmig gebogen ist. Eine andere
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Auslösevorrichtung ausgebildet werden.
Da die Auslösekraft des Ansehlages 5 bei schwachen Stromstärken verhältnismässig gering ist, soll ein Arbeitsspeicher benutzt werden, der schon bei sehr kleinen auf ihn einwirkenden Kräften anspricht.
Bei sehr geringen Auslösekräften sprechen alle Speicher an, die sich in einer annähernd labilen Gleich- gewichtslage befinden. Allerdings haben diese Speicher den Nachteil, dass sie auch bei unerwünschten
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schon beim Auftreten ganz kleiner, von der Seite des sie festhaltenden Ansehlages auf sie einwirkender
Kräfte in ihre Bauebform über, nimmt also annähernd die Gestalt einer Sinuslinie von der Länge 1t an und gibt hiebei einen Teil der zum Spannen der Feder aufgewendeten Arbeitsmenge frei.
Ihrer hohen
Empfindlichkeit wegen und mit Rücksicht darauf. dass die oben beschriebene Speichereinrichtung gegen unerwünschte mechanische Einwirkungen verhältnismässig unempfindlich ist, eignet sie sieh zur Durehführung der Erfindung besonders gut.
In Fig. 7 ist eine solche Feder dargestellt. So lange in dem von der Auslösevorrichtung zu
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Zwischen dem Schenkel 2b und dem Band 4 erfolgt hingegen eine Abstossung. da die Stromrichtung in diesen beiden Teilen ungleich ist. Unter dem Einfluss der im gleichen Sinne wirkenden Anziehungs- und Abstossungskräfte bewegt sich der Anschlag 5, der an dem federnden Band 4 befestigt ist. gegen den Bauteil 6. Beim Auftreffen des Anschlages 5 auf den Bauteil 6 wird der Schalter ausgelöst.
Das Band 4 kann aus einem unmagnetischen Baustoff oder aus Bimetall hergestellt werden, so dass die Vorrichtung in derselben Art elektrodynamisch-thermisch wirkt, wie die zuvor erörterten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Zweckmässig wird das biegungssteifere Metallband 2 von dem weniger biegungssteifen Metallband 4 isoliert, etwa indem die dem Band 4 zugekehrte Seite des Bandes 2 mit einem Glimmerbelag versehen wird.
Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung gemäss den Fig. 10 und 11 wirkt auf den beweglichen Leiter eine der elektrodynamischen Kraftwirkung entgegengesetzt geriehtete, willkür1ieh veränderbare Kraft ein, so dass durch Veränderung dieser Kraft die Auslösestromstärke verändert werden kann.
Die Auslösevorrichtungen. die in den beiden oben bezeichneten Figuren dargestellt sind, gleichen
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Widerstand zu geben. Je mehr die Widerstände dieser beiden Bänder voneinander abweichen. desto geringer ist die durch den Auslöser ausgeübte Auslösekraft.
Gemäss den Fig. 10 und 11 liegt das Verlängerungsstück 9 des Metallbandes auf einem verstellbaren Anschlag 10. Der ersten dieser beiden Figuren zufolge greift am Verlängerungsstück 9 die verstell-
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Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Läufer 12 durch eine ihn tragende Schraubenspindel 15 verschoben.
Je weiter der Läufer 12 durch Bewegung der Schraubenspindel 15 nach abwärts verschoben wird, desto grösser ist die zur Auslösung des Schalters erforderliche Stromstärke. Tritt ein Überstrom unzu- lässiger Grösse. etwa ein Kurzschluss. auf. so wird das Band 4 unter Überwindung seiner elastischen Gegenkräfte und unter Überwindung der durch die Feder 11 ausgeübten Gegenkraft schlagartig nach aufwärts bewegt, so dass der Knopf 5 auf dem Bauteil 6 auftrifft und hiedurch die Freiauslösun des Schalters wirksam werden lässt.
Bei der Bewegung des Bandes 4 von seiner Ruhe-in seine Auslösestellung wachsen selbstverständlich seine elastischen Gegenkräfte und die Gegenkraft, welche durch die
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des Auslösevorganges die Zunahme der elektrodynamischen Auslösekraft infolge der Verringerung des Abstandes zwischen dem Schenkel 2a des Bügels 2 und dem Band 4. Deshalb wird ungeachtet der wachsenden Gegenkräfte der Knopf beim Auslösevorgang mit grosser Beschleunigung gegen den Bauteil 6 geschleudert.
Im übrigen kann man das Auftreten wachsender Gegenkräfte leicht vermeiden. wie das Aus- führungsbeispiel gemäss Fig. 11 zeigt. Hier ist der ebene, U-förmig gestaltete Metallstreifen 4 durch ein Scharnier 15 an dem Blech 17 befestigt. Die Stromzuführung und-abführung erfolgt durch flexible
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wird durch ein Laufgewicht 19 ausgeübt, das auf dem Bauteil 9 des Streifens 4 sitzt und einen auf einer Skala 1. 3 spielenden Zeiger 14 trägt.
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angeordnet werden, um die Auslösekraft dieser Welle zu erhöhen. In diesem Falle wendet man zweckmässig die in Fig. 7 dargestellte Einrichtungen an.
Das Wiedereinlegen des Schalters erfolgt, nachdem dieser ausgeworfen wurde. mittels des Handgriffes 41, der am Sehaltersehloss 40 vorgesehen ist. Wird dieser Handgriff gedreht, so bewegt sich die Welle 43 und die auf ihr befindlichen Exzenterscheiben drücken die Sehaltmesser 30,-1 und ? auf die Gegenkontakte 37, 3..'39.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbstschalter, insbesondere Überstromschalter, gekennzeichnet durch gegeneinander bewegliche. stromdurchflossene und daher unter dem Einfluss elektrodynamischer Kräfte stehende Leiter (.' ? 1-) zur Einleitung des Ausschaltvorganges, die keine in Eisen gebetteten Magnetkreise aufweisen und von denen ein Leiter (4) beim Auftreten des Stromstärkewertes, bei dem der Stromkreis des Schalters unterbrochen werden soll, zusätzliche Kräfte wirksam werden lässt, welche die Trennung der Schaltstücke des Schalters ohne das Vorhandensein einer besonderen Hilfsstromquelle herbeifÜhren.