CH670727A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromauslöser gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Sperrmagnet ist ein spezieller Typ von Haltemagneten, bei denen die von dem Permanentmagneten erzeugte Anzugskraft auf den Anker dadurch geschwächt wird, dass bei Auftreten eines Fehlerstromes das Magnetjoch in seinen Sättigungsbereich gebracht wird, wodurch der magnetische Widerstand so hoch wird, dass die magnetische Übertragung der Magnetkraft des Permanentmagneten gesperrt wird. Im Joch, das im allgemeinen geschlossen sein muss, wird durch zunehmende Induktionssteigerung die Permeabilität aufgrund der Sättigung soweit verkleinert bzw. der magnetische Widerstand vergrössert, dass der Anker infolge der Federkraft abfällt.

Derartige Sperrmagnetauslöser sind in relativ grosser Anzahl bekanntgeworden, siehe AT-PS 337 812, 361 571 oder 1 282 182. Bei allen diesen Sperrmagnetauslösern besteht das Joch aus zwei nebeneinanderliegenden Jochblechen, die ein Fenster aufweisen, durch das hindurch die Spule gewickelt ist. Das Einbringen der Spule ist sehr schwierig, da die Spule mittels Durchschieben des Drahtes durch die Blechöffnungen gewickelt werden musste. Dies ist aufwendig, kompliziert und bei dünnen Drähten auch störanfällig.

Die Aufbringung der Spule wird dadurch in gewissem Masse erleichtert, dass die Spulendrähte auf einen Spulenkörper aufgebracht werden können, der leer in die Öffnung bzw. das Fenster eingesetzt wird, so dass nur noch der Spulenkörper verdreht werden muss. Dennoch ist der Fertigungsaufwand relativ gross, weil die Spule am Auslöser selbst zu wickeln ist.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Fehlerstromauslöser nach dem Sperrmagnetprinzip zu schaffen, bei dem die Spule ohne Durchschieben des Drahtes ausserhalb der Bleche gewickelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Auch bei diesem Auslöser wird in jeder der beiden Stromrichtungen durch die Spule eine Schwächung der Summe der Magnetflüsse zum Anker hin bewirkt, so dass sich der erfin-

dungsgemässe Auslöser besonders als Auslöser für Pulsstrom-Gleichfehlerstrom eignet. Es wird nämlich in jeder Stromrichtung der Spule in einem Steg eine Schwächung des Magnetflusses und in einem anderen Steg des anderen Jochbleches eine durch Sättigung gebremste Verstärkung erfolgen. Wie auch bei den bekannten Sperrmagnetauslösern wird durch Verminderung der Summe der Magnetflüsse die Haltekraft bis zum Abreissen des Ankers verringert.

Ein Magnetauslöser für Schutzschalter, bei dem das Joch aus zwei nebeneinanderliegenden Jochblechen gebildet ist und insgesamt eine U-form aufweist, ist aus der DE-OS 15 13 564 bekanntgeworden. Auf die Schenkelenden sind zwei Spulen aufgeschoben, von denen die eine als Fehlerstromspule und die andere als Fehlerspannungspule benutzt wird. Der Magnetanker liegt mit einem Ende an der einen Polfläche des einen Schenkels des ersten Bleches und mit seinem anderen Ende an der anderen gegenüberliegenden Polfläche des zweiten Jochbleches des zweiten Schenkels quasi kreuzförmig an. Dieser bekannte Auslöser ist ein sogenannter echter Haltemagnetauslöser, der nach dem «Differenzial-System» arbeitet (siehe DE-OS 15 13 564, Seite 2, 2. Abs.). Als Sperrmagnetauslöser kann dieser bekannte Auslöser nicht verwendet werden.

Anhand der Zeichnung in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäs-sen Sperrmagnetauslösers,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Sperrmagnetauslösers mit aufgewickelter Spule und eingezeichneten Magnetflusslinien,

Fig. 3 und 4 zwei schematische Darstellungen eines elektromagnetischen Ersatzbildes der Spulen gemäss der Figuren 1 und 2 und

Fig. 5 und 6 je eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf eine realisierte Ausgestaltung des Magnetauslösers.

Es sei jetzt Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2. In der Figur 1 ist ein erfindungsgemässer Sperrmagnetauslöser ohne Spule dargestellt. Dieser Sperrmagnetauslöser wird gebildet durch zwei U-förmige, nebeneinanderliegende Joche 10 und 11, die voneinander mittels einer Isolierzwischenschicht 12 getrennt sind. Die beiden Jochbleche 10 und 11 sind U-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln 13, 14 bzw. 15, 16 und je einem die beiden Schenkel miteinander verbindenden Steg 17 und 18. Die freien, Schenkelenden 13, 14 bzw. 15, 16 bilden Polflächen, auf denen ein Klappanker 19 aufgebracht bzw. aufgelegt ist. Der Klappanker besitzt an seiner oberen Seite einen Fortsatz 20, in dem eine Bohrung 21 vorgesehen ist, in dem eine Ankerzugfeder 22 eingehängt ist. Das andere Ende der Ankerzugfeder 22 ist an einem ortsfesten Haken 23 eingehängt. An der Aussensei-te eines Schenkelpaares 14 und 16 ist ein Permanentmagnet 24 befestigt.

Von dem Permanentmagnet aus verlaufen Magnetflusslinien 25 durch den Steg 17, den Schenkel 12 hin zum Anker, der die Magnetflusslinien 25 in den Schenkel 15 des benachbarten Jochbleches 11 leitet. Von dort verlaufen die Magnetflusslinien 25 in den anderen Schenkel 16 des Jochbleches 11 und von dort in den Permanentmagneten 24, wobei zusätzlich ein Magnet-fluss 26 von dem Schenkel 14 über den Anker 19 in den gegenüberliegenden Schenkel 16 verläuft.

Um die beiden Schenkel 13 und 15 gemeinsam umschlies-send ist eine Spule 27 herumgewickelt, durch die ein Strom I fliesst. Dieser Strom bewirkt einen Magnetfluss gemäss den Magnetflusslinien 28 bzw. 29 in den beiden Jochblechen und über den Anker zurück zu den beiden Schenkeln 13 und 15. Der Magnetfluss 28 reduziert den Magnetfluss 25 im Jochblech 10, wogegen der Magnetfluss 29 sich zu dem Magnetfluss 25 im

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Jochblech 11 hinzuaddiert, so dass der Magnetfluss in dem Jochblech 11 zu einer Sättigung des Magnetjochbleches führt, wodurch der gesamte Magnetfluss im System soweit reduziert wird, dass die Klappankerfeder 22 den Anker 19 von den Polflächen abzieht.

Die Wirkungsweise der Anordnungen gemäss den Figuren 1 und 2 ist ersichtlich aus den Figuren 3 und 4, in denen jeweils das Ersatzschaltbild des Systems gemäss Fig. 2 dargestellt ist.

Die einzelnen Komponenten des Ersatzschaltbildes gemäss Figuren 3 und 4 sind die folgenden:

D = Permanentmagnet 24

Rn = Nebenfluss (Luftspalt bzw. magnetische Isolation 12 zwischen den Jochblechen Rj = Magnetwiderstände in den Jochblechen Rl = Magnetwiderstände von Luftspalten Ra = Magnetwiderstände am Anker Sp = Spule

Parallel zu dem Dauermagnet D befindet sich der Luftspalt des Nebenflusses Rn. An dem Verbindungspunkt zwischen dem einen Bein von RN schliessen sich die als zwei voneinander getrennt gezeichnete Magnetwiderstände in den Jochblechen Rj an; in Reihe damit liegt die Spule Sp und der Luftspaltwiderstand Rl zwischen dem Schenkel 15 und dem Magnetanker sowie der Magnetwiderstand am Anker Ra im Bereich des einen Schenkels 15 des Joches 11. Parallel zu dem einen Magnetwiderstand Rj, der Spule, dem Luftspalt Rl2 und dem Magnetwiderstand am Anker liegt eine Reihenschaltung zwischen dem Magnetwiderstand Ram, dem Magnetwiderstand am Anker Ra im Bereich des anderen Schenkels 16 sowie ein Luftspaltwiderstand RL4, der an der Polfläche zwischen dem Schenkel 16 und dem Magnetanker 19 auftritt. An dem Verbindungspunkt zwischen dem Magnetwiderstand Ra im Bereich des Schenkels 15 und dem Magnetwiderstand Ram schliessen sich der Magnetwiderstand Ra des Magnetankers 19 in dem Bereich des Schenkels 13, daran in Reihe damit der Luftspaltwiderstand RLi zwischen dem Schenkelende des Schenkels 13 und dem Magnetanker, die Spulenwicklung Sp und der eine Teil des Magnetwiderstandes Rj des Jochbleches 10 an. In Reihe zu diesem (linken) Teilwiderstand Rj schliesst sich der weitere Teil widerstand Rj an, der an den gemeinsamen Verbindungspunkt des Nebenschlusses Rn mit dem Dauermagneten D anschliesst. Zwischen den beiden

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Widerständen Rj des Jochbleches 16 schliesst sich eine Reihenschaltung des Luftspaltes zwischen dem Schenkel 14 und dem Magnetanker 19 und dem entsprechenden Bereich des Magnetankers Ra an. Das andere Bein dieser Reihenschaltung ist zwischen Ram und dem anderen Magnetwiderstand am Anker Ra angeschlossen.

Im stromlosen Zustand, also im Haltezustand und unter Annahme symmetrischer Magnetwiderstände erfolgt eine Dreiteilung des Gleichflusses über die drei Zweige und über den Magnetwiderstand Ram geht kein nennenswerter Magnetfluss. Hiernach gilt:

E 3>a = 2 <J>A

Wenn in der Spule Sp ein Strom fliesst, erhält man Durchflutungen ©i, ©2 (siehe Fig. 4), wodurch der Magnetfluss über Rli stark vermindert, über RL2 aber nur wenig erhöht wird, da im letzteren der Sättigungseffekt eintritt.

Die Differenz wird über den Widerstand Ram ausgeglichen; die Summe aller Magnetflüsse an der Ankerfläche jedoch wird kleiner, so dass es zur Haltekraftverringerung bzw. zum Abreis-sen des Ankers unter der Wirkung der Federkraft kommt.

Die Formel hierfür lautet:

A <S2 < A <£>i

E ®A = ®A + A <E>2 + <f>A - A < 2 3>A

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Seitenansicht und eine Aufsicht einer konkreten Ausgestaltung eines Haltemagnet- bzw. Sperrmagnetauslösers.

Die Spule 27 ist auf einen Spulenkörper 30 aufgewickelt, der über den Schenkel 31 aufgesteckt ist, der aus den beiden Jochschenkeln 15 und 13 gebildet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Permanentmagnet mittels eines hutprofilartigen Haltebleches 32 befestigt und die gesamte Anordnung ist in ein Kunststoffgehäuse 33 eingebaut, aus dem nach oben heraus ein Betätigungsstössel 34 herausragt, der mit einem nicht näher dargestellten Schaltschloss in Verbindung steht. An den beiden Schmalseitenflächen des Gehäuses 33 sind Flansche 35 und 36 angeformt, mit denen das Gehäuse 33 mit dem Magnetauslöser in ein Schaltgerät eingebaut werden kann.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (3)

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1. Fehlerstromauslöser nach dem Sperrmagnetprinzip, mit einem aus zwei Jochblechen (10, 11) gebildeten Joch mit mindestens einer Polfläche an jedem Jochblech (10, 11), mit einem Permanentmagneten (24), der beide Jochbleche (10, 11) überdeckt, mit einem Magnetanker (19), der aufgrund des vom Permanentmagneten (24) erzeugten Magnetflusses gegen die Kraft einer Feder (22) gegen die Jochbleche an die Polflächen der beiden Jochbleche gezogen ist, und mit einer Spule (27) die bei Auftreten eines sie durchfliessenden Stromes (I) die von dem Permanentmagneten in den Jochblechen erzeugen Magnetflüsse so beeinflusst, dass die Anzugskraft auf den Anker verringert wird, so dass der Magnetanker von der Feder von den Polflächen abgerissen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Jochbleche (10, 11) U-förmig ausgebildet und nebeneinander ein U-förmiges Joch bildend angeordnet sind und dass die Spule (27) um einen Schenkel des U-förmigen Joches — zwei nebeneinanderliegende Schenkel der beiden Jochbleche umgebend — herumgewickelt ist.

2. Fehlerstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker die beiden Schenkelenden des U-förmigen Joches aus beiden Jochblechen überdeckt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Fehlerstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet an der Aussenfläche des spulenfreien Schenkels des U-Joches, beide Jochbleche überdeckend, angebracht ist.