CZ2012857A3

CZ2012857A3 - Elektrický spínac

Info

Publication number: CZ2012857A3
Application number: CZ20120857A
Authority: CZ
Inventors: Augusta@Zbynek; Musil@Filip
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-07-31
Also published as: US20130187735A1; US9058951B2; CN103219206A; CN103219206B; DE102012200728A1; CZ306743B6

Abstract

Vynález se týká elektrického spínace (10), zejména elektrického výkonového spínace, s nadproudovým spoustecím zarízením (20), které v prípade situace nadproudu prerusí prutok proudu (I) tímto spínacem (10). Podle vynálezu je spoustecí ústrojí (40) nadproudového spoustecího zarízení (20) protékáno dílcím proudem (Ia) proudu (I) protékajícího elektrickým spínacem a alespon jeden dalsí dílcí proud (Ib, Ic) proudu (I) protékajícího elektrickým spínacem je veden kolem spoustecího ústrojí (40).

Description

Elektrický spínač

Oblast techniky

Vynález se týká elektrického spínače, zejména elektrického výkonového spínače, s nadproudovým spouštěcím zařízením, které v případě situace nadproudu přeruší průtok proudu tímto spínačem, podle nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Takový spínač je vyráběn například firmou Siemens AG pod názvem výrobku 3VL TMTU. U tohoto spínače se jedná o výkonový spínač, který je vybaven nadproudovým spouštěcím zařízením. Toto nadproudové spouštěcí zařízení může v případě situace nadproudu přerušit tok proudu procházejícího spínačem.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit spínač, u něhož může být nadproudové spouštěcí zařízení vyrobeno zvlášť levně.

Tento úkol je vyřešen elektrickým spínačem, zejména elektrickým výkonovým spínačem, s nadproudovým spouštěcím zařízením, které v případě situace nadproudu přeruší průtok proudu tímto spínačem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že spouštěcí ústrojí nadproudového spouštěcího zařízení je protékáno dílčím proudem proudu protékajícího elektrickým spínačem a alespoň jeden další dílčí proud proudu protékajícího elektrickým spínačem je veden kolem spouštěcího ústrojí.

Výhodná provedení spínače podle vynálezu jsou uvedena ve vedlejších nárocích.

Podle vynálezu je tedy provedeno takové opatření, že spouštěcí ústrojí nadproudového spouštěcího zařízení je protékáno dílčím proudem proudu protékajícího elektrickým spínačem a alespoň jeden další dílčí proud proudu protékajícího elektrickým spínačem je veden kolem spouštěcího ústrojí.

Jedna podstatná výhoda spínače podle vynálezu spočívá v tom, že spouštěcí ústrojí nadproudového spouštěcího zařízení tohoto spínače není protékáno celkovým proudem, který se spíná, nýbrž pouze jedním dílčím proudem. Na základě vedení proudových podílů kolem spouštěcího ústrojí upraveného podle vynálezu je možné dimenzovat spouštěcí ustrojí a tudíž i nadproudové spouštěcí zařízení celkově jako menší a lehčí, než by tomu bylo tehdy, kdyby celý proud protékal spouštěcím ústrojím.

Co se týče vytvoření spouštěcího ústrojí, je za výhodné považováno to, když toto spouštěcí ústrojí obsahuje díl tvořící jho, který je protékán jedním dílčím proudem, a díl tvořící kotvu a spolupracující s dílem tvořícím jho, který se v případě situace nadproudu přemístí nebo natočí.

Zvlášt jednoduše a tudíž výhodně je možno dosáhnout rozdělení proudu tehdy, když nadproudové spouštěcí zařízení obsahuje plechový díl s alespoň jedním otvorem, do něhož je vložen díl tvořící jho, přičemž proud protékající elektrickým spínačem se rozděluje na dílci proud, který protéká dílem tvořícím jho, a na alespoň jeden další dílčí proud, který protéká plechovým dílem kolem dílu tvořícího jho.

Jako zvlášť výhodné se ukázalo to, když je otvor v plechovém dílu proveden ve tvaru štěrbiny. Podélný směr této štěrbiny se s výhodou rozkládá podél směru obou dílčích proudů.

Zvlášť jednoduchá a levná montáž nadproudového spouštěcího zařízení je možná tehdy, když díl tvořící jho je tvořen kolejnicí v průřezu ve tvaru písmene U, která je vložena do otvoru v plechovém dílu, přičemž dno této kolejnice v průřezu ve tvaru písmene U dosedá na stranu plechového dílu odvrácenou od dílu tvořícího kotvu a prochází jednou z obou bočních stěn kolejnice, a když jedna z obou bočních stěn kolejnice prochází tímto alespoň jedním otvorem v plechovém dílu.

Co se týče orientování tohoto alespoň jednoho otvoru ve tvaru štěrbiny, je pokládáno za výhodné, když se podélný směr kolejnice dílu tvořícího kolejnici rozkládá paralelně s podélným směrem tohoto alespoň jednoho otvoru ve tvaru štěrbiny v plechovém dílu.

Spolehlivého spuštění nadproudového spouštěcího zařízení je možno dosáhnout tehdy, když se díl tvořící kotvu spolupracující s dílem tvořícím jho v případě situace nadproudu přemístí nebo natočí ve směru k dílu tvořícímu jho. Alternativně se díl tvořící kotvu může v případě situace nadproudu přemístit nebo natočit směrem pryč od dílu tvořícího jho.

Aby se jednoduše a spolehlivě zaručilo vypnutí elektrického spínače při spuštění nadproudového spouštěcího zařízení, považuje se za výhodné to, když nadproudové spouštěcí zařízení obsahuje hřídel se spínacím výstupkem, který spolupracuje s dílem tvořícím kotvu spouštěcího ústrojí, a který se v případě situace nadproudu rovněž přemístí s dílem tvořícím kotvu spouštěcího ústrojí.

Dále je za výhodné považováno to, když plechový díl obsahuje plechovou část, v níž je upraven alespoň jeden otvor pro uložení dílu tvořícího jho, jakož i alespoň jednu vůči ní zalomenou plechovou část, která se rozkládá paralelně s oběma bočními stěnami kolejnice a vede jak jeden dílčí proud, tak i tento alespoň jeden další dílčí proud. Jedna nebo větší počet těchto zalomených plechových částí může s výhodou sloužit k tomu, že vedou celkový proud složený z dílčích proudů.

U elektrického spínače se může například jednat o vícefázový elektrický spínač. V tom případě se za výhodné považuje to, když tento spínač má na každou elektrickou fázi jedno individuální spouštěcí ústrojí. S výhodou je každé spouštěcí ústrojí protékáno vždy pouze jedním dílčím proudem přiřazeného fázového proudu, přičemž alespoň jeden další dílčí proud příslušného fázového proudu je veden kolem příslušného spouštěcího ústrojí.

Vyjádřeno jinými slovy, výše uvedená provedení platí odpovídajícím způsobem pro vícefázový elektrický spínač tehdy, když je každá fáze opatřena jedním individuálním spouštěcím ústrojím, a když se u každého spouštěcího ústrojí provádí dělení proudu na dílčí proudy, jak bylo výše popsáno.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v následujícím blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž příkladně znázorňují obr. 1 jeden příklad provedení spouštěcího nadproudového zařízení pro spínač podle vynálezu, přičemž toto nadproudové spouštěcí zařízení je znázorněno v trojrozměrném pohledu šikmo zepředu, obr. 2 nadproudové spouštěcí zařízení podle obr. 1 v trojrozměrném pohledu zezadu, obr. 3 nadproudové spouštěcí zařízení podle vyobrazení v řezu znázorněných na obr. 1 a 2, přičemž je blíže znázorněn magnetický tok vyvolaný elektrickým proudem, obr. 4 další části nadproudového spouštěcího zařízení spínače podle obr. 1 až 3, obr. 5 blíže v detailu plechový díl nadproudového spouštěcího zařízení spínače podle obr. 1 až 4, obr. 6 další příklad provedení plechového dílu pro nadproudové spouštěcí zařízení, jaký může být použit u spínače podle obr. 1 až 4, a obr. 7 třetí příklad provedení plechového dílu pro nadproudové spouštěcí zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Kvůli přehlednosti jsou na všech obrázcích pro identické nebo srovnatelné komponenty použity stále tytéž vztahové značky.

Na obr. 1 jsou blíže v detailu znázorněny součásti elektrického spínače 10., Je možno rozeznat nadproudové spouštěcí zařízení 20., které obsahuje plechový díl 30 a spouštěcí ústrojí 40. Plechový díl 30 obsahuje střední plechovou část 3J_, na kterou navazují dvě zalomené plechové části 32 a 33. Střední plechová část 31 je opatřena dvěma otvory 34 a 35 ve tvaru štěrbiny, které jsou uspořádány spolu navzájem paralelně.

Spínač 10. je vhodný, popřípadě je určen ke spínání proudu, který je na obr. 1 označen jako proud I. Tento proud L protéká na vyobrazení podle obr. 1 ze zalomené horní plechové části 32 přes střední plechovou část 3 1 do zalomené dolní plechové části 33.

Jak lze seznat z obr. 1 a jak bude ještě dále blíže v detailu objasněno, rozděluje se proud 1 ve střední plechové části 31 na tři dílčí proudy la. Ib a Ic, to znamená na jeden dílčí proud la, jeden další dílčí proud Ib a třetí dílčí proud Ic.

Spouštěcí ústrojí 40 obsahuje díl 41 tvořící jho, který je vzhledem k plechovému dílu 30 stacionární popřípadě nepohyblivý, a který je tvořen kolejnicí provedenou v průřezu ve tvaru písmene U. Tento díl 41 tvořící jho sestává z materiálu, který může být zmagnetizován, jakým je například železo, a obsahuje dvě boční stěny 41 a a 41 b, které jsou uspořádány spolu navzájem paralelně, a které procházejí dvěma otvory 34 a 35 ve tvaru štěrbiny v plechovém dílu 30. Dno dílu 41 tvořícího jho je na obr. 1 zakryto plechovým dílem 3 0. Podélný směr kolejnice v průřezu ve tvaru písmene U je identický s podélným směrem otvorů 34 a 35 ve tvaru štěrbiny, jakož i se směrem dílčích proudů la. Ib a Ic.

Spouštěcí ústrojí 40 obsahuje kromě dílu 41 tvořícího jho i pohyblivý díl 42 tvořící kotvu, u něhož se může například jednat o sklopnou kotvu. Díl 42 tvořící kotvu sestává z materiálu, který může být zmagnetizován, jako je například železo, a je zatěžován silou pružiny 43, která tento díl 42 tvořící kotvu natočí popřípadě může natočit ve směru P šipky od dílu 41 tvořícího jho. Jak bude ještě dále podrobně objasněno, natočí se díl 42 tvořící kotvu proti síle pružiny 43 ve směru k dílu 41 tvořícímu jho tehdy, když proud I, popřípadě jeho dílčí proud la procházející spínačem 10, překročí předem stanovenou prahovou hodnotu.

Na obr. 1 lze dále ještě rozeznat tepelné spouštěcí ústrojí 100, které je upevněno na plechovém dílu 3 0. Toto tepelné spouštěcí ústrojí 100 obsahuje bimetalový element 110, který v případě příliš vysoké teploty spínače 10 způsobí vypnutí spínače 10. Způsob činnosti tohoto tepelného spouštěcího zařízení 100 však pro další objasnění ohledně způsobu činnosti nadproudového spouštěcího zařízení 20 nehraje žádnou roli.

Obr. 2 znázorňuje plechový díl 30 a spouštěcí ústrojí 40 v jiném pohledu. Je možno rozeznat, že díl 41 tvořící jho, popřípadě kolejnice ve tvaru písmene U, obsahuje dno 41 c, které dosedá na stranu 3 0a plechového dílu 30 odvrácenou od dílu 42 tvořícího kotvu. Ode dna 41 c se v pravém úhlu rozkládají dvě boční stěny 41a a 41b, viz obr. 1, tak, že procházejí oběma otvory 34 a 35 ve tvaru štěrbiny v plechovém dílu 30 a dostávají se na stranu 30b plechového dílu 30 přivrácenou k dílu 42 tvořícímu kotvu.

Na obr. 2 lze dále dobře rozeznat, jak nastává dělení proudu £ na dílčí proudy la., Ib a Ic.. Jeden z dílčích proudů, totiž střední dílčí proud la, protéká dnem 41 c dílu 41 tvořícího jho, kdežto oba další dílčí proudy Ib. a Ic. protékají kolem tohoto dílu 41 tvořícího jho a jsou tudíž celkově vedeny i kolem spouštěcího ústrojí 40., Spouštěcí ústrojí 40 je tudíž protékáno výlučně dílčím proudem la, takže rovněž velikost tohoto dílčího proudu la je výlučně rozhodující pro způsob činnosti, popřípadě pro spuštění spouštěcího ústrojí 40.

Na obr. 2 lze dále ještě rozeznat pružinu 43, která natáčí díl 42 tvořící kotvu směrem od dílu 41 tvořícího jho.

Obr. 3 znázorňuje způsob činnosti spouštěcího ústrojí 40 více podrobněji. Je vidět, že dílčím proudem la, který protéká dílem 41 tvořícím jho, se vytváří magnetický tok B, který protéká ze dna 41 c dílu 41 tvořícího jho přes boční stěnu 41b, přes vzduchovou mezeru mezi boční stěnou 41 b a dílem 42 tvořícím kotvu, přes díl 42 tvořící kotvu, přes vzduchovou mezeru mezi dílem 42 tvořícím kotvu a boční stěnou 41a nakonec do dna 41 c dílu 41 tvořícího jho.

Překročí-li proud la předem stanovenou prahovou hodnotu, která je stanovena popřípadě určena silou pružiny 43. postačí magnetická síla magnetického toku B k tomu, aby díl 42 tvořící kotvu přitáhla proti síle pružiny 43 k dílu 41 tvořícímu jho, takže obě vzduchové mezery se uzavřou a vytvoří se uzavřený magnetický okruh skrz díl 41 tvořící jho a díl 42 tvořící kotvu.

Sklopný pohyb dílu 42 tvořícího kotvu přestaví mechanické ústrojí, na obr. 3 blíže neznázorněné, které způsobí nebo vyvolá vypnutí spínače.

Na obr. 3 je možno velmi názorně celkově rozpoznat jeden výhodný aspekt způsobu činnosti spouštěcího ústrojí 40 popřípadě nadproudového spouštěcího zařízení 20. Je například vidět, že pouze dílčí proud la protéká dílem 41 tvořícím jho a může tudíž vyvolat pohyb dílu 42 tvořícího kotvu, popřípadě vypnutí spínače £0. Oba další dílčí proudy Ib a Ic jsou vedeny kolem dílu 41 tvořícího jho a tudíž kolem spouštěcího ústrojí 40, takže tyto dílčí proudy Ib a Ic nehrají pro způsob činnosti spouštěcího ústrojí 40 žádnou roli.

Výhoda spouštěcího ústrojí 40 podle obr. 1 až 3 tudíž spočívá v tom, že mechanické díly spouštěcího ústrojí 40 nemusí být dimenzovány zejména s ohledem na stabilitu dílu 42 tvořícího kotvu, jakož i na sílu pružiny 43, nýbrž pouze s ohledem na dílčí proud la, který protéká spouštěcím ústrojím 40. Tím, že pouze dílčí proud la. protéká spouštěcím ústrojím 40, se dosáhne toho, že komponenty spouštěcího ústrojí 40 mohou být dimenzovány menší a lehčí, než by tomu bylo tehdy, kdyby spouštěcím ústrojím 40 protékal celý proud I.

Obr. 4 znázorňuje další komponenty spínače 10 podle obr. 1 až 3. Je možno rozeznat hřídel 200, který je pro každou spínanou elektrickou fázi spínače 1 0 vybaven vždy jedním spínacím výstupkem 210. Jak znázorňuje obr. 4, spolupracuje jeden ze spínacích výstupků 2 1 0 s dílem 42 tvořícím kotvu tak, že při přestavení dílu 42 tvořícího kotvu, popřípadě při natočení dílu 42 tvořícího kotvu, ve směru k dílu 41 tvořícímu jho je umožněn pohyb spínacího výstupku 210 a tím i otáčení hřídele 210, kterým se způsobí nebo přinejmenším může způsobit spuštění spínače 10, popřípadě vypnutí spínače 10.

Obr. 5 znázorňuje plechový díl 30 spouštěcího ústrojí 40 podle obr. 1 až 4 ještě jednou více podrobněji. Je možno rozeznat oba otvory 34 a 35. ve tvaru štěrbiny, které jsou orientovány spolu navzájem paralelně. Podélný směr těchto obou otvorů 34 a 35 ve tvaru štěrbiny odpovídá směru dílčích proudů la, Ib. a Ic, které protékají plechovým dílem 3 0.

Obr. 6 znázorňuje další formu provedení plechového dílu 30. Je možno rozeznat, že plechový díl 30 obsahuje pouze jeden jediný otvor 34 ve tvaru štěrbiny. Místo druhého otvoru ve tvaru štěrbiny je u tohoto příkladu provedení podle obr. 6 provedeno vybrání 300, které umožňuje vložení dílu tvořícího jho, například ve formě kolejnice v průřezu ve tvaru písmene U.

Obr. 7 znázorňuje další příklad provedení plechového dílu 3.0, který je opatřen otvorem 34 ve tvaru štěrbiny a vybráním 300. Plechový díl 30 podle obr. 7 se liší od plechového dílu 30 podle obr. 6 pouze upevňovacím otvorem 3 10, jehož poloha je uspořádána jinak než u plechového dílu 30 podle obr. 6.

Ačkoli byl vynález v detailu blíže znázorněn a popsán na výhodných příkladech provedení, není tento vynález omezen uvedenými příklady a odborník z něho může odvodit další obměny, aniž by došlo k opuštění rozsahu ochrany vynálezu.

Seznam vztahových značek spínač 10 nadproudové spouštěcí zařízení 20 plechový díl 30 odvrácená strana 30a přivrácená strana 30b plechová část 3 1 plechová část 32 plechová část 33 otvor 34 otvor 35 spouštěcí ústrojí 40 díl 41 tvořící jho boční stěna 41 a boční stěna 41 b dno 41c díl 42 tvořící kotvu pružina 43 tepelné spouštěcí ústrojí 100 bimetalový element 110 hřídel 200 spínací výstupek 210 vybrání 300 upevňovací otvor 310 magnetický tok B proud I dílčí proud la dílčí proud Ib dílčí proud Ic směr P šipky

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Elektrický spínač (10), zejména elektrický výkonový spínač, s nadproudovým spouštěcím zařízením (20), které v případě situace nadproudu přeruší průtok proudu (I) tímto spínačem (10), vyznačující se tím, že

- spouštěcí ústrojí (40) nadproudového spouštěcího zařízení (20) je protékáno dílčím proudem (la) proudu (I) protékajícího elektrickým spínačem a

- alespoň jeden další dílčí proud (Ib, Ic) proudu (I) protékajícího elektrickým spínačem je veden kolem spouštěcího ústrojí (40).
2. Elektrický spínač podle nároku 1, vyznačující se tím, že spínací ústrojí (40) obsahuje

- díl (41) tvořící jho, který je protékán dílčím proudem (la), a

- díl (42) tvořící kotvu spolupracující s dílem (41) tvořícím jho, který se v případě situace nadproudu přemístí nebo natočí.
3. Elektrický spínač podle nároku 2, vyznačující se tím, že

- nadproudové spínací zařízení (20) obsahuje plechový díl (30) s alespoň jedním otvorem (34, 35), do něhož je vložen díl (41) tvořící jho,

- přičemž proud (I) protékající elektrickým spínačem se rozděluje na dílčí proud (la), který protéká dílem (41) tvořícím jho, a na alespoň jeden další dílčí proud (Ib, Ic), který protéká plechovým dílem (30) kolem dílu (41) tvořícího jho.
4. Elektrický spínač podle nároku 3, vyznačující se tím, že tento alespoň jeden otvor (34, 35) v plechovém dílu (30) je ve tvaru štěrbiny, přičemž podélný směr této štěrbiny se rozkládá podél směru (la, Ib, Ic) dílčích proudů.
5. Elektrický spínač podle jednoho z předcházejících nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že díl (41) tvořící jho je tvořen kolejnicí v průřezu ve tvaru písmene U, která je zasunuta do tohoto alespoň jednoho otvoru (34, 35) v plechovém dílu (30) tak, že

- dno (41c) kolejnice v průřezu ve tvaru písmene U dosedá na stranu (30a) plechového dílu (30) odvrácenou od dílu (42) tvořícího kotvu a

- jedna z obou bočních stěn (41a, 41b) kolejnice prochází tímto alespoň jedním otvorem (34, 35) v plechovém dílu.
6. Elektrický spínač podle nároku 5, vyznačující se tím, že podélný směr kolejnice se rozkládá paralelně s podélným směrem tohoto alespoň jednoho otvoru (34, 35) ve tvaru štěrbiny v plechovém dílu (30).
7. Elektrický spínač podle jednoho z předcházejících nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že díl (42) tvořící kotvu, spolupracující s dílem (41) tvořícím jho, se v případě situace nadproudu přemístí nebo natočí ve směru k dílu (41) tvořícímu jho.
8. Elektrický spínač podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že nadproudové spouštěcí zařízení (20) obsahuje hřídel (200) se spínacím výstupkem (210), který spolupracuje s dílem (42) tvořícím kotvu spouštěcího ústrojí (40) a v případě situace nadproudu se pohybuje s dílem (42) tvořícím kotvu spouštěcího ústrojí (40).
9. Elektrický spínač podle jednoho z předcházejících nároků 3 až 8, vyznačující se tím, že plechový díl (30) obsahuje plechovou část (31), v níž je upraven tento alespoň jeden otvor (34, 35) pro uložení dílu (41) tvořícího jho, jakož i alespoň jednu vůči ní zalomenou plechovou část (32, 33), která se rozkládá paralelně s oběma bočními stěnami (41a, 41b) dílu (41) tvořícího jho směrem od plechové části (31), a vede jak jeden dílčí proud (la), tak i tento alespoň jeden další dílčí proud (Ib, Ic).
10. Elektrický spínač podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tento elektrický spínač (10) je vícefázovým elektrickým spínačem, který pro každou elektrickou fázi obsahuje jedno fázové individuální spouštěcí ústrojí (40), přičemž každé ze spouštěcích ústrojí (40) je protékáno vždy jedním dílčím proudem (la) přiřazeného fázového proudu, a alespoň jeden další dílčí proud (Ib, Ic) příslušného fázového proudu (I) je veden kolem příslušného spouštěcího ústrojí (40).