Installations-Selbstschalter. Bei Installations-Selbstsehaltern wird eine im Verhältnis zu ihrer Nominalleistung sehr grosse Schaltleistung gefordert. Diese kann gesteigert werden durch grosse Schaltge schwindigkeit, wirksame magnetische Bla- sung des @Aussehaltlichtbogens oder möglichst kleine Eigenzeit des Sehalters.
Im allge meinen Schalterbau sind sogena.nnte Schnell schalter bekannt, .die eine ganz besonders kleine Eigenzeit besitzen, indem ihrer auto matischen Ausschaltung keine mechanischen Widerstände entgegenstehen und diese ledig lieh durch die Geschwindigkeit der Verän derung magnetischer Felder bedingt ist. Da durch kann erreicht werden, dass der Strom unterbruch erfolgt, bevor der Strom bis zu seinem Maximalwerte ansteigen kann. Be kanntlich erfordern diese Schalter jedoch einen an eine konstante Spannungsquelle ge legten Haltemagneten, der das Schaltelement in der Einschaltung festhält.
Dieser - Um stand verunmöglicht aber die Anwendung der für Sehnellschalter bekannten Schaltprin zipien auf Installatio.ns-Selbstschalter, da bei letzteren der Einbau einer .Spannungs spule aus praktischen Gründen nicht annehm bar ist.
Um einen Installations-Selbstschalter als sogenannten Schnellschalter zu entwickeln, muss also ein anderes Schaltprinzip zur An wendung kommen. Es kann zum Beispiel eine Einrichtung derart vorgesehen werden, .da.ss ein auf -ein Schaltelement in einschal tendem Sinne wirkender Haltemagnet, der vom Hauptstrom oder einem Teil desselben durchflossen wird, einen im eingeschalteten Zustand des Schalters eisengeschlossenen magnetischen Kreis besitzt, der beim Nomi nalstrom des Schaltelementes bereits hochge sättigt ist und im "Knie" der Magnetisie- rungskurve arbeitet, während ein auf das gleiche Schaltelement wirkender Ausschalt magnet,
der ebenfalls vom Hauptstrom oder einem Teil desselben durchflossen wird, nur schwach gesättigt ist, und infolge grossen Luftspaltes eine annähernd gerade Magneti- sierungscharakteristik aufweist. Bei gleicher Stromzunahme in .den beiden Magneten wird die Haltekraft, herrührend vom Haltemag neten, infolge :der Sättigung nur noch wenig zunehmen, während :die ausschaltende Kraft des Ausschaltmagnetes weiterhin proportio nal der Stromzunahme wächst.
Durch ent sprechende Abstimmung der beiden Magnet systeme könnte nun erreicht werden, dass im Strombereiche bis zu einem Mehrfachen vom Nominalstrom :des Schalters die Haltekraft überwiegt, während bei noch grösserem Strome die vom Ausschaltmagnet herrüh rende Kraft überwiegt, und das .Schalt element zur Ausschaltung bringt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Instal- lations-Selbstschalter, der dadurch gekenn zeichnet ist, dass ein im eingeschalteten Zu stand des Schalters gesättigtes Magnetsystem, das vom Hauptstrom oder einem Teil des selben durchflossen wird, ein Schaltelement in eingeschalteter Stellung festhält, während ein zweites, vom ersten unabhängiges unge sättigtes Magnetsystem in ausschaltendem Sinne auf das gleiche Schaltelement einwirkt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist im Prinzip durch F'ig. 1 veranschaulicht.
Das Schaltelement 1, welches mit dem Kern 2 isoliert verbunden ist, wird durch einen nicht gezeichneten Mechanismus in die Einschaltstellung gebracht und bleibt in die ser Stellung in einem durch eine Spule 4 magnetisierten magnetischen Kreis gehalten. Dieser magnetische Kreis verläuft über das Gehäuse ä, den Kern 2 und einen :dünnen Stab 5; dieser kann aus einem Material her gestellt werden, welches seine Permeabilität in Funktion der magnetischen Induktion stark ändert.
Sein Durchmesser und seine Länge werden so bemessen, dass bei der dem Nominalstrom entsprechenden Erregung der Spule 4 bereits das "Knie" der Magnetisie- rungskurve erreicht wird. Ein zweites, vom genannten Magnetsystem unabhängiges Mag netsystem besteht aus :der Spule 6, :dem :Ge häuse 7 und dem Anker B. Dieser Anker sitzt lose auf dem Schaltelement 1 und wirkt auf einen Anschlag 9 aus unmagnetisierbarem Material, welcher mit dem Kern 2 starr ver- biw:den ist.
Der in :der Einschaltstellung des Schaltelementes festgelegte Luftspalt zwi schen dem Anker 8 und .der ihm gegenüber liegenden Polfläche wird so bemessen, dass die anziehende Kraft auf :den Anker 8 bei einem Mehrfachen des Nominalstromes grösser wird als die Haltekraft auf den Kern 2, und @dass damit das Schaltelement 1 unter der Wirkung der Ausschaltfeder 10 zur Aus schaltung kommt.
Ein Heizwiderstand 11, der seinen Wider standswert in grossen Grenzen mit zunehmen .der Temperatur vergrössert, liegt parallel zur Spule 6, wenn .die Spulen 4 und 6 hinterein ander geschaltet sind (wie in Fig. 1 gezeich net), oder er ist der ,Spule 4 vorgeschaltet, wenn die Spulen 4 und 6 parallel geschaltet sind. Im ersten Falle bewirkt er bei ge gebenem Strome eine von der Dauer ,des Stromflusses abhängige Zunahme der Kraft wirkung der Ausschaltspule 6 auf Anker 8, im zweiten Falle eine Abnahme der Halte kraft der Spule 4 auf Kern z. Beide Fälle gestatten also eine thermische Beeinflussung der Ausschaltung, und zwar zeitlich in Funk tion des Stromes.
In Fig. 2 sind diese Verhältnisse im Prinzip durch Kurven dargestellt, welche die auf .das Schaltelement ausgeübten Kräfte in Funktion des vom Schaltelement geführten Stromes zeigen, und zwar unter der Voraus setzung, der Heizwiderstand 11 sei nach Fig. 1 der Spule 6 parallel geschaltet. Die in einschaltendem Sinne auf :das Schaltele ment wirkenden Kräfte sind in der Richtung P, die in ausschaltendem Sinne, wirken den Kräfte in der Richtung -P aufgetragen.
Es stellen dar in Abhängigkeit des Stro mes i: a .den Verlauf der von der Haltespule 4 auf den Kern 2 und damit auf das Schalt element ausgeübten Kraft P. ; infolge der grossen Sättigung des magnetischen Kreises der Spule 4 verläuft diese Kurve bereits sehr flach;
1b0 die entgegengesetzt wirkende Kraft Pb, herrührend von der Ausschaltspule 6, bei unverändertem Widerstandswert des Heizwiderstandes 11, das heisst also bei nicht andauerndem Stromdurchgang; diese Kurve verläuft annähernd nach einer Geraden, da dieses Magnetsystem derart erregt wird, dass es unterhalb des "Knies" der Magnetisie- rungskurve arbeitet; c den Verlauf der Kraft Po der Aus schaltfeder 10;
d" als Summe von b" und e, die gesamte in ausschaltendem Sinne wirkende Kraft Pd; sie ist in Fig. 2 in negativem Sinne als -d" aufgetragen, um das Resultat der Subtrak tion von<I>a</I> und<I>-d"</I> direkt als Ordinaten differenz zwischen den Kurven<I>a</I> und<I>-d"</I> ablesen zu können;
e" die Verbindungskurve der über der Abszissenachse aufgetragenen Ordinatendif- ferenzen zwischen<I>a</I> und<I>-d",</I> ,das heisst die resultierende Kraft P, auf das Schaltele ment; ihr Schnitt mit der Abszissenachse gibt den vom Schaltelement geführten Strom an, beidem die auf .das Schaltelement wirkende Kraft ihre Richtung wechselt, das heisst bei Stromzunahme von einer Haltekraft in eine Ausschaltkraft übergeht; von die sem Stromwerte an wird der Schalter aus lösen.
Bei andauerndem Stromdurchgang er wärmt sich der Heizwiderstand 11 und sein Widerstandswert nimmt zu. Da vorausge setzt wurde, er sei .der Ausschaltspule nach Fig. 1 parallel geschaltet, bedingt diese Zu nahme eine Vergrösserung der Ausschaltkraft P6 bei. gegebenem, vom Schaltelement ge führten Strome, das heisst nach einem t1 Sekunden dauernden Stromdurchgang geht die Kurve b" über in die Kurve b,, nach t,
2 bezw. t" t4 Sekunden in b2 bezw. b3, b4 <B>USW.</B> Es stellen also dar: b,, bezw. b2, b- b4 die im ausschalten den Sinne wirkende Kraft P6 der Ausschalt spule 6 nach t1, bezw. t2, t3, t4 Sekunden dauerndem Stromdurchgang;
dl, bezw. d2, d3, d4 die gesamte im aus schaltenden Sinne wirkende Kraft Pd nach <I>t,,</I> bezw. t._, t2, t4 Sekunden dauerndem Stromdurchgang, in Fig. 2 negativ aufgetra gen;
e,, bezw. e2, e, e4 die resultierende Kraft auf das Schaltelement P" nach einem t,, bezw. t2, t3, t4 Sekunden dauernden Strom durchgang; die Schnittpunkte dieser Kurven mit der Abszissenachse geben die Strom werte an, bei .welchen der Schalter nach ti, t2, t, t4 Sekunden Stromdurchgang auslöst.
Diese Auslösezeiten in einem andern Koor dinatensystem in Funktion des vom Schalt element geführten Stromes aufgetragen, er gibt die Kurve <I>f</I> als Auslösecharakteristik <I>t = f (i)</I> :des Schalters.
Fig. 3 stellt einen Installations-Selbst- schalter als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Seine Arbeitsweise ist die gleiche, wie die in bezug auf Fig. 1 be schriebene. Um das automatische Auslösen bei Stromlosigkeit zu verhindern, ist hier noch eine Blockierungsvorrichtung vorge sehen, welche zugleich die Freiauslösung ge währleistet. Das Joch 12, das starr mit Stab 5 verbunden ist, trägt an beirlen Enden, in Achsen 20 drehbar gelagert, je eine Klinke 13.
Der Hilfskern 14, frei beweglich auf Stab 5, bewirkt in angezogenem Zustande durch die mit ihm fest verbundene Platte 7.6 die AusklinlLung der Klinken 13. Bei einer Erregung, die einem Strome von 0 bis Nomi nalstrom entspricht, werden jedoch die Klin ken 13 durch die Feder 19 nach aussen ge drückt. Dadurch wird das Ausschalten des Schaltelementes 1 in dessen stromlosem Zu stande verhindert, ebenso das Ausstossen von Druckknopf 15 durch Feder 17. Bei ange zogenem Kern 2 und gelösten Klinken 13, also bei Überstrom, halten die Achsen 20 .den Druckknopf 15 an den Nocken 21 in der eingedrückten Stellung bis zur automa tischen Ausschaltung .des Schaltelementes 1 fest.
Beim Eindrücken des Knopfes 15 wir ken die gleichen Nocken 21 in entgegenge setzter Richtung als Mitnehmer auf die Ach sen 22, die auf den Klinken 1'3 befestigt sind. Wird demnach der Schalter auf einen Über strom eingeschaltet, so wird augenblicklich der Hilfskern 14 angezogen, die Achsen 22 und mit ihnen die Klinken 13 bewegen sich nach einwärts und das Schaltelement 1 schal tet unter dem Einfluss von Spule 6 und Feder 10 aus. Die Freiauslösung ist damit ge währleistet. Nach Freigabe von Druckknopf 15 bringt die Feder 17 denselben hierauf zum Austreten bis zum Anschlag der Nocken 21 auf den Achsen 20.
Während dieser Bewe gung gleiten die Nocken 21 über die Achsen 22 hinweg; letztere werden durch die Feder 19 nach aussen gedrückt und liegen in der Ausschaltstellung des Druckknopfes 15 wie der vor den Mitnehmernocken 21. Bei erneu tem Eindrücken des Druckknopfes 15 wird also der gesamte bewegliche Teil, bestehend aus dem Schaltelement 1, dem Kern 2, dem Stab 5, dem Hilfskern 14 und .den Klinken 13, durch die auf die Achsen 22 als Mit nehmer wirkenden Nocken 21 mitgenommen und in die Einschaltstellung gebracht.