DE10036350C2 - Leistungsschalter mit thermomagnetischer Auslöseeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einer thermomagnetischen Auslöseeinrichtung zur Überlast- und Kurzschlussauslösung nach dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Aus den Druckschriften DE 92 03 984 U1 und DE 42 02 122 C2 ist für einen mehr­ poligen Leistungsschalter mit Gehäuse eine Auslöseeinrichtung bekannt, die pro Pol einen Thermoauslöser und einen Magnetauslöser enthält. Der Mag­ netauslöser besteht aus einem U-förmigen Magnetjoch, einem entfernt von dessen Polschenkeln endseitig gelagerten Klappanker und einer vom Haupt­ strom der Poleinheit beaufschlagten Erregerwicklung. Der zur Kurzschluss­ auslösung des Schutzschalters dienende Magnetauslöser arbeitet mit einem der Überlastauslösung dienenden Bimetallauslöser im Verbund, dessen annä­ hernd U-förmiges Bimetall und ein diesem parallel geschalteter Shunt als Er­ regerwicklung für den Magnetauslöser dienen. Beim Auftreten eines Kurz­ schlussstromes in der Poleinheit wird der Klappanker entgegen der Kraftwir­ kung einer Zugfeder zum Magnetjoch geklappt. Der Klappanker greift mit sei­ nem Ende, das sich gegenüber der Lagerstelle befindet, in eine Auslösebrü­ cke, welche die Bewegung des Klappankers auf den Klinkenmechanismus ei­ nes Schaltschlosses des Schutzschalters überträgt. Über einen Einstellschie­ ber wird die Ruhelage des Klappankers festgelegt, damit der Luftspalt zwi­ schen Magnetjoch und Klappanker bestimmt und somit die Auslöseempfind­ lichkeit des Magnetauslösers eingestellt. Der Hauptstrom der Poleinheit und damit der Erregerstrom für den Magnetauslöser fließt über eine von außen zugängliche Anschlussschiene zu, teilt sich zwischen Bimetall und Shunt auf und fließt über eine innere Kontaktschiene weiter. Die Auslöseeinrichtungen werden sowohl mit Fortsätzen der Anschlussschiene als auch der Kontakt­ schiene lagegenau in entsprechende Ausnehmungen des Gehäuses des Leistungsschalters montiert. Dabei wird Klebstoff oder Vergussmasse verwen­ det, und es sind enge Klebespalte vorgesehen. Dadurch werden bei der Mon­ tage in einem erheblichem Maße Spannungen auf die geshuntete Bimetall­ baugruppe übertragen, deren Ursache in erster Linie auf die bei der Vormontage der Auslöseeinrichtung entstehenden erheblichen Toleranzen zurückzu­ führen ist. Die mechanischen Spannungen haben eine relativ hohe Ungenau­ igkeit der thermischen Überstromauslösung bzw. einen hohen Aufwand an Nacharbeit zur Folge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Toleranzanfälligkeit des thermischen Auslösers bei möglichst lagerichtigem Einbau der Auslöseein­ richtung erheblich zu verringern.

Ausgehend von einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unab­ hängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Erfindungswesentlich ist, dass die Auslöseeinrichtung bezüglich ihrer An­ schlussschiene lagegenau und bezüglich ihrer Kontaktschiene unter Ausgleich erheblicher Winkel- und Maßtoleranzen in das Gehäuse spannungsfrei ein­ setzbar und durch Kleben oder Vergießen festgelegt wird. Die geringe Materi­ alstärke und Materialhärte von Anschluss- und Kontaktschiene verhindert nach Aushärten des Klebstoffes oder der Vergussmasse durch geringfügiges Ver­ biegen dieser Schienen eine Übertragung mechanischer Spannungen, die von den Verbindungsstellen mit benachbarten Baugruppen (d. h. Anschlussele­ menten und Kontaktsystem) ausgehen. So erfolgt der Einbau der Auslöseein­ richtung, ohne dass nachteilige mechanische Spannungen auf die Bimetall­ baugruppe ausgeübt werden. Der mit derartig montierten Auslöseeinrichtun­ gen versehene Leistungsschalter weist ein genaueres thermisches Auslöse­ verhalten bei Überlast auf.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass wenigstens ein von der Anschlussschiene bzw. Kontaktschiene abgewinkelter erster Fortsatz und zweiter Fortsatze vorgesehen sind, die sich parallel zur Montagerichtung der vormontierten Auslöseeinrichtung in das Leistungsschal­ tergehäuse erstrecken. Mit eine Materialstärke der Kontaktschiene und der Anschlussschiene, die nicht größer als 2 mm ist, können beim Einbau der Auslöseeinrichtung noch in einem bestimmten Bereich Toleranzen bzw. me­ chanische Spannungen problemlos ausgeglichen werden. Mit einer am an­ schlussseitigen Ende gefaltet ausgeführten Anschlussschiene wird an dieser Stelle anschlussseitig die doppelte Materialstärke bewirkt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen­ den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Fig. 1: den erfindungswesentlichen Teil eines erfindungsgemäßen dreipoli­ gen Leistungsschalters im Längsschnitt von innen zur Anschlussseite gesehen;

Fig. 2: eine Einzelheit aus Fig. 1 zur Darstellung der Montage einer Auslö­ seeinrichtung im Gehäuse des Leistungsschalters;

Fig. 3: eine vollständig vormontierte Auslöseeinheit aus Fig. 1 in perspektivi­ scher Darstellung;

Fig. 4: die Auslöseeinheit aus Fig. 3 ohne Magnetauslöser.

Nach Fig. 1 ist ein dreipoliger Leistungsschalter 2 innerhalb eines Gehäuses 4 aus Formstoff in drei Poleinheiten 6 aufgeteilt. In jeder Poleinheit 6 ist eine thermomagnetische Auslöseeinrichtung 8 montiert. Der Leistungsschalter 2 enthält weiterhin Schaltkontakte und einen durch die Auslöseeinrichtungen 8 auslösbaren Betätigungsmechanismus, die - da unerheblich für die Erfindung - nicht dargestellt sind.

In Fig. 3 ist eine vollständig vormontierte Auslöseeinrichtung 8, bestehend aus dem Verbund eines thermischen Überstromauslösers und eines magnetischen Kurzschlussauslösers, vor dem Einbau in das Gehäuse 4 dargestellt, wogegen in Fig. 4 die Vormontage lediglich bis zum thermischen Überstromauslöser erfolgt ist. Mit 5 ist die Montagerichtung der vormontierten Auslöseinrichtung 8 in das Gehäuse 4 bezeichnet. Die Montagerichtung 5 weist zur Anschlussseite des Leistungsschalters 2. Die Auslöseeinrichtung 8 besteht hinsichtlich des magnetischen Kurzschlussauslösers aus einem U-förmigen Magnetjoch 10, einem Klappanker 12 und hinsichtlich des thermischen Überstromauslösers aus einem U-förmigen Bimetall 14 und einem diesem elektrisch und konstruk­ tiv parallelen Shunt 16. Bimetall 14 und Shunt 16 umfassen einen der Pol­ schenkel des Magnetjochs 10 und dienen somit gleichermaßen als Erreger­ wicklung des Magnetauslösers. In Fig. 1 ist das an sich bekannte Zusammen­ wirken der oberen Enden von Klappanker 12 und Bimetall 14 mit zugehörigen Auslöseschiebern einer Auslöseschieberbaugruppe 11 angedeutet. Bimetall 14 und Shunt 16 sind auf der einen Seite über eine erste Nietverbindung 18 mit einer Anschlussschiene 22 und auf der anderen Seite über eine zweite Nietverbindung 20 mit einer Kontaktschiene 24 verbunden. An die Anschluss­ schiene 22 ist anwenderseitig eine Phase einer versorger- oder verbraucher­ seitigen Stromleitung anzuschließen. Über die Kontaktschiene 24 wird die in­ nere Verbindung zu dem Schaltkontakt der Poleinheit 6 hergestellt. Die An­ schlussschiene 22 ist an ihrem anschlussseitigen Ende 26 durch Faltung in ihrer Materialstärke d1 verdoppelt worden.

Nach Fig. 1 bis 4 ist die im wesentlichen ebene Anschlussschiene 22 mit zwei seitlich nach unten rechtwinklig abgebogenen ersten Fortsätzen 28 und 30 ausgestattet, die parallel zur Montagerichtung 5 sowie zu Bimetall 14 und Shunt 16 verlaufen und spiegelsymmetrisch zueinander sind. Die im wesentli­ chen rechtwinklige Kontaktschiene 24 ist mit zwei abgewinkelten zweiten Fort­ sätzen 32 und 34 ausgestattet. Der eine zweite Fortsatz 32 ist seitlich zur An­ schlussseite von der Kontaktschiene 24 rechtwinklig abgebogen und verläuft parallel zu Bimetall 14 und Shunt 16. Der andere zweite Fortsatz 34 ist am unteren, von den Schaltkontakten abgewandten Ende 27 der Kontaktschiene 24 zur Anschlussseite rechtwinklig abgebogen und verläuft parallel zur An­ schlussschiene 22. Die zweiten Fortsätze 32, 34 verlaufen ebenfalls parallel zur Montagerichtung 5. Durch diesen Verlauf der Fortsätze 28, 30, 32, 34 ist die vormontierte Auslöseeinrichtung 8 problemlos in Montagerichtung 5 in das Gehäuse 4 einsetzbar.

Fig. 1 und insbesondere Fig. 2 lassen erkennen, dass im unteren Teil des Ge­ häuses 4 zwei spiegelbildlich zueinander ausgebildete erste Ausnehmungen 36 und 38 vorgesehen sind, die ebenfalls in Montagerichtung 5, d. h. in Rich­ tung zur Anschlussseite, verlaufen. Die ersten Fortsätzen 28, 30 sind in die ersten Ausnehmungen 36, 38 eingeklemmt worden, und der zwischen den Fortsätzen 28, 30 und den ersten Ausnehmungen 36, 38 verbliebene enge erste Fügspalt 40 bzw. 42 ist durch Klebstoff oder Vergussmasse ausgefüllt worden. Dadurch wurde die Auslöseeinrichtung 8 bezüglich ihrer Anschlussschiene 22 sehr genau im Gehäuse 4 festgelegt. Seitlich bzw. in der unteren Mitte jeder Poleinheit 6 ist im Gehäuse 4 jeweils eine zweite Ausnehmung 44 bzw. 46 vorgesehen, die wiederum in Montagerichtung 5 verläuft. Der zweite Fortsatz 32 bzw. 34 wurde unter Belassung eines Spiels in die zugehörige zweite Aus­ nehmung 44 bzw. 46 eingefügt, und danach der relativ weite zweite Fügspalt 48 bzw. 50 durch Klebstoff oder Vergussmasse ausgefüllt. Dadurch wurde die Auslöseinrichtung 8 bezüglich ihrer Kontaktschiene 24 im Gehäuse 4 festge­ legt, wobei vorerst auf ein genaueres Ausrichten der Kontaktschiene 24 ver­ zichtet worden ist, womit die Übertragung mechanischer Spannungen auf die spannungsempfindliche thermische Gruppe aus Bimetall 14 und Shunt 16 vermieden wurde. Nach dem Aushärten des Klebstoffes oder der Verbund­ masse, d. h. nach der dauerhaften Festlegung der ersten und der zweiten Fort­ sätze 28, 30 bzw. 32, 34 in den ersten und den zweiten Ausnehmungen 36, 38 bzw. 44, 46 kann im erforderlichen Falle die Kontaktschiene 24 zum Ausgleich eventuell zu verringernder Toleranzen zwischen der Kontaktschiene 24 und weiterführenden stromführenden Teilen im Inneren des Leistungsschalters 2 leicht verbogen werden. Die daraus resultierenden mechanischen Spannun­ gen können nicht mehr auf die thermische Gruppe aus Bimetall 14 und Shunt 16 übertragen werden. Damit diese leichte Verbiegung derart vonstatten ge­ hen kann, ist die kupferne Kontaktschiene 24 nur mit einer Materialstärke d2 bis zu 2 mm ausgestattet (Fig. 4). Auch die kupferne Anschlussschiene 22 hat nur eine Materialstärke d1 bis zu 2 mm, damit mechanische Spannungen, die von einem mit dem Ende 26 der Kontaktschiene 22 zu verbindenden An­ schlusssystem ausgehen, nicht auf die thermische Gruppe übertragen werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter 2 ist gewährleistet, dass die Klappanker 12 und die Bimetalle 14 der Auslöseeinrichtungen 8 in genauer räumlicher Beziehung zu der Auslöseschieberbaugruppe 11 stehen.

Claims (5)

1. Leistungsschalter mit einer thermomagnetischen Auslöseeinrichtung (8) pro schaltender Poleinheit (6), einem auslösbaren Betätigungsmechanis­ mus, von diesem zu betätigende Schaltkontakte und einem Gehäuse (4), wobei
die Auslöseeinrichtung (8) aus einem U-förmigen Magnetjoch (10), ei­ nem Klappanker (12), einem U-förmigen Bimetall (14) und einem die­ sem parallel geschalteten Shunt (16), die einen der Polschenkel des Magnetjochs (10) umfassen, besteht;
Bimetall (14) und Shunt (16) einerseits mit einer Anschlussschiene (22) und anderseits mit einer Kontaktschiene (24) fest verbunden sind;
die Anschlussschiene (22) mindestens einen ersten Fortsatz (28, 30) und die Kontaktschiene (24) mindestens einen zweiten Fortsatz (32, 34) trägt;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fortsätze (28, 30 bzw. 32, 34) von Anschlussschiene (22) und Kon­ taktschiene (24) in zugehörigen ersten und zweiten Ausnehmungen (36, 38 bzw. 44, 46) des Gehäuses (4) durch Klebstoff oder Verguss­ masse befestigt sind; dass
in der mindestens einen ersten Ausnehmung (36, 38) der mindestens eine erste Fortsatz (28, 30) klemmend einsetzbar und ein enger erster Fügspalt (40, 42) vorgesehen ist; dass
in der mindestens einen zweiten Ausnehmung (44, 46) der mindestens zweite Fortsatz (32, 34) spielbehaftet einsetzbar und ein weiter zweiter Fügspalt (48, 50) vorgesehen ist; und dass
die Kontaktschiene (24) bei im wesentlichen beibehaltenem wirksamen Stromquerschnitt eine möglichst geringe Materialstärke (d1) aufweist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere von der Anschlussschiene (22) abgewinkelte erste Fortsätze (28, 30) und ein oder mehrere von der Kontaktschiene (24) abgewinkelte zweite Fortsätze (32, 34) vorgesehen sind, die sich jeweils in Montage­ richtung (5) der Auslöseeinrichtung (8) erstrecken.

3. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Materialstärke (d2) der Kontaktschiene (24) nicht größer als 2 mm ist.

4. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Materialstärke (d1) der Anschlussschiene (22) nicht größer als 2 mm ist.

5. Leistungsschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Anschlussschiene (22) am anschlussseitigem Ende (26) gefaltet ist.