AT229400B - Magnet-Auslöser für Schutzschalter - Google Patents

Description

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  Magnet-Auslöser für Schutzschalter 
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 vom Auslösestrom erregt wird. Hiebei wird angenommen, dass der Auslöse-Wechselstrom mit der   Auslö-     se-Ursache - Fehlerstrom, Fehlerspannung   od. dgl. - stets gleichphasig ist. 
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 vorzugsweise hoher Permeabilität-aufgebaut und istblechen sowie aus Blechstreifen zusammengesetzt, welche den äusseren Quer-Balken des elektromagne- tisch erregten Teil-Kreises bilden. 



   Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Magnet-Auslösers hat der Nebenschluss-Steg des Magnet-
Joches einen wesentlich kleineren Querschnitt als seine übrigen Abschnitte ; dieser Nebenschluss-Steg ist ferner zweckmässig mit beiden Schenkeln durch je zwei kurze Arme von gleichfalls kleinem Querschnitt verbunden. 



   Magnet-Auslöser mit derart erfindungsgemäss ausgebildetem Magnet-System sind vor allem sehr ein- fach herzustellen und haben   einen gedrungenen Aufbau   mit bester wirtschaftlicher Ausnutzung des Perma- mentmagneten, ferner hohe Auslöse-Empfindlichkeit sowie vollkommene Sicherung gegen Dauer-Entma- gnetisierung. 



   Bei diesem Magnet-Auslöser sind ferner in dem vom permanentmagnetischen Anker erregten Teil-
Kreis beide Schenkel mit einem relativ grossen Luftspalt stufenförmig gekröpft und im Halte-Zustand mit ihren plangeschliffenen Stirnflächen am Anker mit sattem Eisenschluss anliegend. 



   Der permanentmagnetische Anker des Magnet-Systems ist zweckmässig als flacher,   U-förmiger   Bü- gel mit annähernd quadratischem Grundriss ausgebildet, der vorzugsweise in seiner Haupt-Symmetrie-
Ebene von einer nichtmagnetischen Klammer gehalten ist, an der die Abreisskraft angreift. 



   In dem Magnet-System enthält erfindungsgemäss der elektromagnetisch erregte Teil-Kreis des ma- gnetischen Systems mindestens eine Erregerspule, die z. B. von der Sekundär-Wicklung eines Fehlerstrom-
Summenstrom-Wandlers gespeist ist. 



   Bei einer andern Ausführungsform des Magnet-Auslösers enthält der elektromagnetisch erregte Teil-
Kreis zwei Erreger-Spulen, deren eine von einer Fehlerspannung und die andere über einen Summenstrom-
Wandler von einem Fehlerstrom erregt wird. 



   Schliesslich ist vorgesehen, dass im permanentmagnetisch erregten Teil-Kreis des magnetischen Systems beide Schenkel eine   Kurzschluss-Wicklung - vorzugsweise   je einen einzigen   Kurzschluss-Ring - tra-   gen. 



   In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Magnet-Systems für Auslöser von Schutz-Schaltern dargestellt. Es zeigen : Fig.   l   einen vollständigen Haltemagneten mit einer Er-   regerspule ; Fig. 2a - 2c am gleichen System den Kraftlinien-Fluss   in beiden Teil-Kreisen in drei verschiedenen Betriebs-Phasen : ohne elektromagnetische Erregung 2a, bei eingetretener elektromagnetischer Erregung durch die erste Halbwelle des Auslöse-Stromes 2b. und schliesslich bei abgerissenem Anker infolge von vergrössertem magnetischem Widerstand im permanentmagnetischen Teil-Kreis 2c ; Fig. 3 eine andere Variante des lamellierten   Weicheisen-Joches ;

   Fig. 4   und 5 zwei weitere Ausführungsformen des Haltemagneten mit zwei Erregerspulen bzw. mit Kurzschluss-Wicklungen im permanentmagnetischen Teil-Kreis. 



   Bei dem in Fig.   l   dargestellten Haltemagnet-System ist das lamellierte Weicheisen-Joch 1 aus den H-förmig gestanzten Teilen 2 und den Quer-Streifen 3 mit entsprechend abwechselnder Überlappung zusammengebaut ; die oberen,   stufenförmig abgekröpften Schenkel 4   des Joches schliessen einen breiten Luftspalt 5 ein und tragen an ihren plangeschliffenen Stirnflächen den permanentmagnetischen Anker 6 mit sattem Eisenschluss. Das aus Joch 1 und Anker 6 gebildete Haltemagnet-System besteht somit aus zwei magnetischen Teil-Kreisen A und B, die über den gemeinsamen Nebenschluss-Steg 2'geführt sind und deren einer A überwiegend vom permanentmagnetischen Anker   6, der   andere B dagegen überwiegend vom Auslösestrom erregt wird.

   Der permanentmagnetische Anker 6 ist zweckmässig flach U-förmig mit etwa quadratischem Grundriss ausgebildet und trägt in seiner Mitte eine nichtmagnetische Klammer 7, an welcher der. von der Gegenfeder 9 gehaltene Abreiss-Hebel 8 angreift ; auf dem Querbalken 3 des Joches sitzt schliesslich die Erregerspule 10, die in diesem Falle z. B. von der Sekundär-Wicklung eines Fehlerstrom-Summenstrom-Wandlers gespeist ist. Das lamellierte Joch 1 besteht zweckmässig aus einem Material mit niedriger Sättigungs-Feldstärke und vorzugsweise hoher   Permeabilität - z.   B. aus sogenanntem   "Mu-Metall".   



   Im Magnet-Joch 1 hat nun der Nebenschluss-Steg 2'einen wesentlich kleineren Querschnitt als seine übrigen Abschnitte und der Steg kann auch zweckmässig mit beiden Schenkeln des Joches durch je zwei kurze Arme 2" von gleichfalls kleinem Querschnitt verbunden sein (Fig. 3). Diese schlanke Ausbildung des Nebenschluss-Steges 2'ist für die befriedigende Wirkung des Auslöse-Magneten deshalb von Bedeu- 

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 tung, weil dadurch der Steg schon bei kleinen Auslöse-Energien magnetisch gesättigt und somit im per- manentmagnetischen Teil-Kreis A der Widerstand bis zum Abfallen des Ankers vergrössert werden kann ;

   durch die schmalen Verbindungsarme 2" vom Nebenschluss-Steg   2'zu   beiden magnetischen Teil-Kreisen
A und B wird weiters einerseits erreicht, dass sich nur wenige Kraftlinien des permanentmagnetischen Flusses über den längeren Weg des unteren Teil-Kreises B schliessen müssen sowie anderseits, dass bei hohen   Auslöse-Energien - z.   B. bei Kurzschluss nur ein geringer Bruchteil des elektromagnetisch erregten Kraft- flusses über den oberen Teil-Kreis A durch den permanentmagnetischen Anker 6 gelangt und diesen somit keinesfalls entmagnetisieren kann. 



   An Hand der Fig.   2a,   b und c-in denen das erfindungsgemässe Magnet-System in verschiedenen Be- triebs-Phasen veranschaulicht ist-wird nunmehr die Wirkungsweise des Auslösers erläutert : Fig. 2a zeigt den Kraftlinien-Fluss in beiden parallelen Kreisen A und B, der vom permanentmagnetischen Anker 6 al- lein bei völliger Abwesenheit einer elektromagnetischen Erregung gebildet wird (ausgezogene Pfeile) - d.   h.,   wenn an der Spule 10 des Teil-Kreises B keine Spannung liegt ; hiebei geht der Hauptanteil des per- manentmagnetischen Kraftflusses vom Anker 6 über die breiten Schenkel des oberen Teil-Kreises A sowie über den schmalen Nebenschluss-Steg   2' ;   über den wesentlich längeren Weg des unteren Teil-Kreises B schliesst sich dagegen nur ein vernachlässigbar kleiner Anteil des Kraftflusses.

   Bei Fig. 2b ist angenommen, dass die elektromagnetische Erregung durch die erste Halbwelle des Auslöse-Stromes (strichlierte Kraft- linie) in derartigem Sinne erfolgt, dass im Nebenschluss-Steg 2'der aus beiden einander entgegenwirken- den Teilen resultierende Kraftfluss vermindert wird, so dass die Permeabilität des Steges ansteigt und der
Anker 6 am Joch 1 haften bleibt ; hiebei trifft bezüglich Verteilung des elektromagnetisch erregten Kraft- flusses in beide Teil-Kreise die oben zu Fig. 2a angestellte Überlegung noch in weit höherem Masse zu, weil der obere Teil-Kreis A durch Anschluss des Ankers 6 mit der Permeabilität von nahezu 1 einen so extrem hohen magnetischen Widerstand darstellt, dass der durch die Spule 10 erregte Kraftfluss praktisch überhaupt auf den unteren Teil-Kreis B beschränkt bleibt.

   In Fig. 2c ist schliesslich der Zustand darge- stellt, in dem im Nebenschluss-Steg 2'sowohl die permanentmagnetische als auch die elektromagnetische
Komponente des Kraftflusses gleichgerichtet sind und dadurch der magnetische Widerstand für den oberen
Teil-Kreis A so beträchtlich erhöht wird, dass der Anker 6 durch die Kraft der Gegenfeder 9 vom Joch ab- gerissen wird. Bei Verwendung des erfindungsgemässen Magnet-Auslösers an einem Schutz-Schalter wird durch dessen Abschaltung gleichzeitig auch die weitere elektromagnetische Erregung des Haltemagneten durch die Spule 10 unterbunden. 



   Fig. 4 zeigt eine andere Variante des Haltemagnet-Systems zur Verwendung kombinierter Fehler- strom-Fehlerspannungs-Schutzschalter oder Nullungs-Schutzschalter zweiter Art, bei der im elektroma- gnetisch erregten Teil-Kreis B zwei Erregerspulen 11 und 12 eingesetzt sind, deren eine von einer Feh- lerspannung und die andere über einen Summenstrom-Wandler von einem Fehlerstrom erregt wird. 



   In Fig. 5 ist schliesslich ein Haltemagnet-System dargestellt, bei dem im permanentmagnetisch er- regten Teil-Kreis A beide Schenkel des Joches mit je einer Kurzschluss-Wicklung 13 versehen sind, die hier als einfacher Kurzschluss-Ring ausgebildet ist ; diese Ausführungsform eignet sich besonders für solche
Auslöser von Schutz-Schaltern, bei denen eine ganz geringe Auslöse-Verzögerung erwünscht ist-etwa von der Dauer einer Wechselstrom-Periode ; auch in Fällen, bei denen sehr hohe elektromagnetisch erregte
Kraftflüsse auftreten können, erweisen sich diese Kurzschluss-Ringe als vorteilhaft, weil sie im oberen
Teil-Kreis A durch ihre zusätzliche Wirkung die sichere Fernhaltung dieses elektromagnetischen Kraft- flusses aus dem Teil-Kreis B gewährleisten und dadurch eine etwaige Schwächung des permanentmagne- tischen Ankers 6 verhindern. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Magnet-Auslöser für Schutzschalter nach dem Haltemagnet-Prinzip, mit permanentmagnetischem
Anker, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische System von Joch   (1)   und Anker (6) aus zwei, über einen gemeinsamen Steg (2') geführten, parallelen magnetischen Kreisen (A und B) besteht, deren einer (A) überwiegend vom permanentmagnetischen Anker (6) und deren anderer (B) überwiegend vom Auslösestrom (Spule 10 bzw. 11-12) erregt wird.

Claims (1)

1. 2. Magnet-Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (1) des Haltemagneten aus gestanzten Weicheisen-Lamellen mit niedriger Sättigungs-Feldstärke - sowie vorzugsweise hoher Per- meabilität-aufgebaut ist und dass es aus im wesentlichen H-förmigen Teilblechen (2) sowie aus Blechstreifen (3) zusammengesetzt ist, welche den äusseren Quer-Balken des elektromagnetisch erregten TeilKreises (B) bilden. <Desc/Clms Page number 4>

   3. Magnet-Auslöser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenschluss-Steg (2') des Magnet-Joches (1) einen wesentlich kleineren Querschnitt hat als seine übrigen Abschnitte.

   4. Magnet-Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im MagnetJoch (1) der Nebenschluss-Steg (2') mit beiden Schenkeln durch je zwei kurze Arme (2") von gleichfalls kleinem Querschnitt verbunden ist (Fig. 3).

   5. Magnet-Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom permanentmagnetischen Anker (6) erregten Teil-Kreis (A) beide Schenkel (4-4) mit einem relativ grossen Luftspalt (5) stufenförmig gekröpft sind und im Halte-Zustand mit ihren plangeschliffenen Stirnflächen am Anker (6) mit sattem Eisenschluss anliegen.

   6. Magnet-Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der permanentmagnetische Anker (6) als flacher, U-förmiger Bügel mit annähernd quadratischem Grundriss ausgebildet ist, der vorzugsweise in seiner Haupt-Symmetrie-Ebene von einer nichtmagnetischen Klammer (7) gehalten ist, an der die Abreisskraft angreift.

   7. Magnet-Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetisch erregte Teil-Kreis (B) des magnetischen Systems mindestens eine Erregerspule (10) enthält, die z. B. von der Sekundär-Wicklung eines Fehlerstrom-Summenstrom-WandIers gespeist ist (Fig. l).

   8. Magnet-Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetisch erregte Teil-Kreis (B) zwei Erregerspulen (11 und 12) enthält, deren eine von einer Fehlerspannung und die andere über einen Summenstrom-Wandler von einem Fehlerstrom erregt wird (Fig. 4).

   9. Magnet-Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im permanentmagnetisch erregten Teil-Kreis (A) des magnetischen Systems beide Schenkel eine KurzschlussWicklung (13) - vorzugsweise je einen einzigen Kurzschluss-Ring - tragen (Fig. 5).