DE102005041231A1 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere Leitungs-, Motor- oder Fehlerstromschutzschalter, mit einem thermischen Auslöser, mit einem elektromagnetischen Auslöser, mit einem Schaltwerk mit einer Verklinkungsstelle und wenigstens einer Kontaktstelle, die mittels des Schaltwerkes bleibend geöffnet oder geschlossen wird, mit einem Schaltgriff, der mittels eines Kupplungselementes mit einem Ende einer Lasche verbunden ist, deren anderes Ende mit einem das bewegliche Kontaktstück tragenden Kontaktträger gekoppelt ist, und mit einem Klinkenhebel, der mit einem Auslösehebel die Verklinkungsstelle bildet. Der Kontaktträger für das bewegliche Kontaktstück befindet sich zwischen dem thermischen und dem elektromagnetischen Auslöser. Der Klinkenhebel bildet mit einem drehbar gelagerten, mit dem elektromagnetischen Auslöser und dem thermischen Auslöser zusammenwirkenden Auslösehebel die Verklinkungsstelle. Der thermische Auslöser ist mittels einer den Kontaktträger übergreifenden Verbindungsstange mit dem Auslösehebel gekuppelt, so dass sowohl der thermische als auch der elektromagnetische Auslöser bei einem Über- und/oder Kurzschlussstrom die Verklinkungsstelle öffnen und dass ein drehbar gelagerter Schlaghebel vorgesehen ist, der einerseits vom thermischen Auslöser und andererseits vom elektrischen Auslöser verschwenkbar ist und bei Auslösung den Auslösehebel in Richtung entklinken der Verklinkungsstelle verschwenkt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Insbesondere betrifft die Erfindung einen Leitungsschutzschalter, der zum Abschalten von Verbrauchern bei einem Kurzschluss- oder Überstrom verwendet wird. Die Erfindung kann natürlich auch angewendet werden bei Motorschutzschaltern und bei Fehlerstromschutzschaltern.
- Ein Leitungsschutzschalter besitzt in seinem Inneren einen elektromagnetischen Auslöser, der einen Tauchankerelektromagneten aufweist, mit einem Kern und einem beweglichen Anker, um die herum eine Spule gewickelt ist. Im Falle eines Kurzschlusses bewegt sich der Anker und schlägt einerseits den Kontakthebel auf, damit die Kontaktstelle schnell geöffnet wird; andererseits bewirkt er auch über ein Schaltschloss eine bleibende Öffnung der Kontaktstelle. Der thermische Auslöser, der meist als Bimetallauslöser ausgebildet ist, wirkt auf das Schaltschloss ausschließlich zur bleibenden Öffnung der Kontaktstelle. Das Bimetall ist meist als Streifen ausgebildet, der sich aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der miteinander verbundenen Metalle ausbiegt. Anstatt eines Thermobimetalls kann natürlich auch ein Streifen aus einer Formgedächtnislegierung verwendet werden.
- Bei dem Schalter S2 der Firma ABB Stotz Kontakt GmbH, Heidelberg, ist das Schaltschloss zwischen zwei Platinen gelagert, die miteinander verbunden sind und die auch die Lagerstellen für die entsprechenden, die Verklinkungsstelle bildenden Komponenten aufweisen bzw. enthalten. Bei diesem Schalter befindet sich der elektromagnetische Auslöser zwischen dem Thermobimetall und dem Kontakthebel, d.h. der Kontakthebel befindet sich auf einer Seite und das Thermobimetall auf der anderen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs genannten Art noch weiter zu verbessern, insbesondere die Montage erheblich zu vereinfachen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
- Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kontaktträger für das bewegliche Kontaktstück zwischen dem thermischen und dem elektromagnetischen Auslöser befindet, dass der Klinkenhebel mit einem drehbar gelagerten, mit dem elektromagnetischen Auslöser und dem thermischen Auslöser zusammenwirkenden Auslösehebel die Verklinkungsstelle bildet, und dass der thermische Auslöser mittels einer den Kontaktträger übergreifenden Verbindungsstange mit dem Auslösehebel gekuppelt ist, so dass sowohl der thermische als auch der elektromagnetische Auslöser bei einem Über- und/oder Kurzschlussstrom die Verklinkungsstelle öffnen, und dass ein drehbar gelagerter Schlaghebel vorgesehen ist, der einerseits vom thermischen Auslöser und andererseits vom elektrischen Auslöser verschwenkbar ist und bei Auslösung den Auslösehebel in Richtung entklinken der Verklinkungsstelle verschwenkt.
- Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schlaghebel ein Doppelarmhebel, dessen Drehachse zwischen Verklinkungsstelle und elektrischem Auslöser angeordnet ist, wobei dessen erster Arm mit dem Klinkenhebel und dessen zweiter Arm mit dem thermischen und magnetischen Auslöser zusammenwirkt.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Arm den Anker des elektromagnetischen Auslösers überdecken.
- In vorteilhafter Weise liegt die Drehachse des Schlaghebels ortsfest auf einer Linie, die durch die Lagerstellen des Auslöse-oder Schlaghebels und des Schaltgriffes gebildet ist, wobei diese Linie etwa senkrecht zur Befestigungsebene bzw. zur Frontwand verläuft.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
- Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die Abstimmung zwischen Entklinkung vor dem Aufschlagen des Kontakthebels erheblich verbessert, da die Toleranzkette gegenüber derjenigen des bisherigen Schaltschlosses in dem Schalter S2 der Firma ABB Stotz-Kontakt GmbH, Heidelberg, erheblich verkürzt worden ist. Die Abstimmung liegt dabei in einem Teil im Auslösehebel. Der Schlagstift trifft dabei auf den Auslösehebel welcher sich bis zur Entklinkung bewegt und dann erst auf den beweglichen Kontaktträger zu dessen Öffnung auftritt.
- Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
- Es zeigen:
-
1 eine Teileinsicht in ein Schaltgerät, in Ausschaltstellung, -
2 eine der1 entsprechende Teilansicht, in Einschaltstellung, -
3 und4 je eine Ansicht, die den in1 und2 dargestellten Ansichten des Schaltgerätes entsprechen, bei Beginn der Auslösung und beim Ende der Auslösung, wobei die -
4 die Ansichten entsprechend1 und2 und die3 eine entsprechende Ansicht von der Rückseite der Ansichten, die in den1 und2 dargestellt sind. - Es sei Bezug genommen auf die
2 . - Ein Leitungsschutzschalter
10 , der dort im Bereich seines Schaltwerkes teilweise zu sehen ist, besitzt ein Gehäuse11 , welches aus einem schalenförmigen Gehäuseunterteil und einem schalenförmigen Gehäuseoberteil zusammengesetzt ist. In der Ansicht gemäß den1 und2 ist das Gehäuseunterteil zu sehen; in den3 und4 ist dabei lediglich das Schaltwerk als solches mit einem Teil des Kontakthebels dargestellt, wobei das Gehäuse11 weggelassen ist. Außerdem zeigt die3 die Rückansicht des Schaltwerkes zur besseren Verdeutlichung. - Das Gehäuse ist in Sockelbauweise aufgebaut und besitzt eine vordere Frontwand
12 , zwei hintere Frontwände13 und14 , die nicht vollständig in der Zeichnung dargestellt sind, zwei vordere Seitenwände15 und16 , die die vordere Frontwand12 mit den hinteren Frontwänden verbinden; parallel zu der vorderen Frontwand bzw. den hinteren Frontwänden13 ,14 befindet sich eine nach unten hin das Gehäuse abschließende Befestigungswand, die in den1 bis4 nicht dargestellt ist und die auch für die Erfindung nicht von Bedeutung ist. - Die vordere Frontwand
12 besitzt eine etwa halbkreisförmige Ausbeulung oder Vorwölbung17 , in deren Bereich an einem Lager18 ein Schaltknebel19 gelagert ist. Der Schaltknebel19 ist ein Doppelarmhebel, mit einem Schaltgriff20 und einem im Inneren des Schaltgerätes befindlichen augenförmigen Fortsatz21 ; in dem augenförmigen Fortsatz21 ist eine Durchgangsöffnung22 eingebracht; der Mittelpunkt der Durchgangsöffnung22 , der Mittelpunkt des Lagers18 und die Mittellinie des Schaltgriffes20 liegen auf einer Linie bzw. fluchten miteinander. - Der Schaltgriff
20 ragt aus einer Öffnung23 in der Vorwölbung17 heraus. - In der Öffnung
22 ist ein Schenkel (nicht dargestellt) eines Bügels24 eingesetzt, der eine U-Form hat, wobei der Steg25 des Bügels in den1 bis4 sichtbar ist. Der andere Schenkel des U-förmigen Bügels24 greift in eine Durchbrechung26 einer Lasche27 sowie in ein Langloch28 eines Klinkenhebels29 ein und wird darin geführt. Das Schaltgerät umfasst weiterhin einen Auslösehebel100 , der um die Achse18 des Schaltgriffes19 drehbar gelagert ist. An diesem Auslösehebel100 befindet sich ein Rücksprung101 , der mit einer Rastnase30 am Klinkenhebel29 die Verklinkungsstelle bildet. Die Rastnase30 am Klinkenhebel29 ist an dem Ende des Klinkenhebels29 angeformt, die gegenüber der Lasche27 (siehe2 ) entgegengesetzt liegt, also am entgegengesetzten Ende einer Gelenkachse33 zwischen einem Kontakthebel34 und der Lasche27 . Die Verklinkungsstelle wird demgemäß im Folgenden mit den Bezugsziffern30 /101 bezeichnet, siehe weiter unten. Das andere Ende der Lasche27 ist mittels der Gelenkachse33 mit dem Kontakthebel34 gelenkig verbunden, der etwa mittig ein Langloch35 aufweist, mit dem er an einem ortsfesten Zapfen36 drehbar im Gehäuse11 gelagert ist. Dadurch wird der Kontakthebel34 ein Doppelarmhebel, dessen der Gelenkachse33 entgegengesetzt liegender Hebel37 das so genannte bewegliche Kontaktstück38 trägt, welches mit einem feststehenden Kontaktstück39 zusammenwirkt. Der Klinkenhebel29 ist an seinem der Verklinkungsstelle30 ,101 entgegengesetzt liegenden Ende über eine Zapfenanordnung40 in dem Gehäuse (sowohl im Gehäuseunterteil als auch im Gehäuseoberteil) drehbar gelagert. - Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Lasche
27 und der Klinkenhebel29 etwa in einer Linie liegen. In der Einschaltstellung, in der sich die Nase30 an den Rücksprung101 anlegt, befindet sich das Schaltschloss in der Einschaltstellung, wenn also das bewegliche Kontaktstück38 das feststehende Kontaktstück39 berührt, in einer ersten stabilen Lage, bei der die Mittelachse des Steges25 seitlich, in der Ausführung gemäß2 links, neben der Mittelachse der Lagerung bzw. des Drehlagers18 des Schaltknebels19 vorbeiläuft, so dass die Mittelachse des Schenkels25 mit der durch die Mittelachse der Öffnung22 und die Mittelachse der Lagerung18 gebildeten Linie einen stumpfen Winkel einnimmt, der in Richtung der Verklinkungsstelle30 /101 geöffnet ist. Die Lasche27 und der Klinkenhebel29 liegen etwa parallel zu der vorderen Frontwand. In der Einschaltstellung drückt der Bügel24 die Lasche von der Verklinkungsstelle30 /101 weg, so dass die dadurch entstehende Kraft die Einschaltkraft erzeugt. Das Langloch35 legt sich mit seinem Ende, welches auf der Seite des Kontakt hebels34 , auf der sich das bewegliche Kontaktstück befindet, an. Das Langloch35 verläuft etwa senkrecht zur Längserstreckung des Kontakthebels34 . - Unterhalb der Drehachse
18 , also zwischen der Drehachse18 und dem elektromagnetischen Auslöser46 , auf einer Linie, die etwa senkrecht zur Befestigungsebene durch die Achse18 und103 verläuft. Der Schlaghebel102 besitzt einen ersten Arm104 , der in den Bereich des Auslösehebels100 reicht und mit einer Nase105 zusammenwirkt, siehe auch3 . Der Schlaghebel102 besitzt weiterhin einen zweiten Hebel106 , welches etwa zur Befestigungsebene vorspringt und mit seinem Ende den Schlagstift48 überdeckt. Der Arm104 springt zur Frontwand12 vor und der Arm104 sowie der Arm106 bilden miteinander etwa eine Z-Form, wobei die Endabschnitte der Arme104 und106 etwa parallel zueinander verlaufen. - An dem freien Ende des Armes
106 ist ein Ende49 einer Verbindungsstange50 angeschlossen, hierbei angelenkt, die mittels eines Zapfens51 , die senkrecht zur Zeichenebene in diese hineinragt und daher nur strichliert dargestellt ist, hinter einen Thermobimetallstreifen52 , der der thermische Auslöser ist, greift. Damit befindet sich der thermische Auslöser52 zwischen dem Zapfen51 und dem Abschnitt106 . - Die Längsachse der Verbindungsstange
50 verläuft etwa senkrecht zur Längserstreckung des Thermobimetalls; in der Ausführung gemäß den1 bis4 bildet die Längserstreckung des Thermobimetalls52 mit der Befestigungsseite einen spitzen Winkel, der zum elektromagnetischen Auslöser hin geöffnet ist. - Zwischen der linken Schmalseitenwand
15 , also der Wand, der das Gelenk33 benachbart liegt, und dem Kontakthebel im Bereich zwischen der Gelenkstelle33 und dem Langloch35 ist eine Druckfeder53 vorgesehen, die den Kontakthebel im Uhrzeigersinn um die Lagerstelle36 beaufschlagt, so dass die Druckfeder53 die Ausschaltbewegung, also diejenige Bewegung des Kontakthebels34 aus der Stellung gemäß2 in die Stellung gemäß1 , unterstützt. - Wenn nun aufgrund eines Kurzschlussstromes der Schlaganker
48 sich in Pfeilrichtung P bewegt, drückt er auf den Arm106 und verschwenkt dabei den Schlaghebel102 um die Drehachse103 im Uhrzeigersinn, wodurch die Verklinkungsstelle30 /101 entklinkt wird, siehe3 , so dass sich der Klinkenhebel29 um seine Achse im Uhrzeigersinn verschwenken kann. Dabei gleitet der in der Öffnung26 der Lasche27 aufgenommene Schenkel des Bügels24 im Langloch28 , bis er das entgegen gesetzte, in1 bis4 dargestellte linke Ende des Langloches28 erreicht hat. Dadurch wird die Kraft der Feder53 freigegeben; das Ende des Langloches35 , das der Seite des Kontakthebels entgegen gesetzt liegt, an der sich das bewegliche Kontaktstück38 befindet, legt sich gegen den ortsfesten Zapfen36 , so dass die Druckfeder53 den Kontakthebel34 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenken kann; dadurch gelangt der Kontakthebel in seine Ausschaltstellung, die mit Ende der Auslösung erreicht worden ist, siehe4 . Der Schaltgriff oder Schaltknebel19 ist dabei freigegeben und kann sich in die Ausschaltstellung entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achse18 verdrehen, was durch eine Federanordnung107 (siehe4 ) erreicht wird. Dabei gibt das Langloch den Bügel24 frei, so dass der Schaltknebel in die in der1 dargestellte Ausschaltstellung, in der er mit seiner Nase30 wieder hinter den Rücksprung31 des Schlaghebels gelangt, gezogen wird. Nun kann eine Wiedereinschaltung des Schalters erfolgen, indem der Schaltgriff19 aus seiner Ausschaltstellung im Uhrzeigersinn in die in der1 dargestellte Einschaltstellung verbracht wird. - Wenn bei einem Kurzschlussstrom sich der thermische Auslöser
52 verbiegt, dann verbiegt sich das freie Ende etwa in Pfeilrichtung P und nimmt dabei über die Stange oder Verbindungsstange50 den Abschnitt100 des Schlaghebels mit, wodurch sich der Rücksprung101 von der Nase30 entfernt und dadurch die Verklinkungsstelle geöffnet wird. Der Beginn der Auslösung ist wieder in der3 dargestellt; der weitere Ablauf ist der gleiche wie der oben beschriebene. - Selbstverständlich kann das anhand eines Leitungsschutzschalters beschriebene Schaltschloss auch bei einem Fehlerstromschutzschalter verwendet werden; hierbei wäre anstatt des elektromagnetischen Auslösers
46 , der auf Kurzschlussstrom reagiert, ein Auslöser zu verwenden, der auf einen Fehlerstrom reagiert. - Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, das Schaltschloss für einen Motorschutzschalter einzusetzen, bei dem anstatt eines Kontakthebels ein Kontaktträger vor gesehen ist, der eine Kontaktbrücke trägt, die im Einschaltzustand zwei feststehende Kontaktstücke, also ein Kontaktstückpaar, elektrisch leitend verbindet.
- Am Auslösehebel
100 befindet sich eine Auflaufschräge108 , gegen die beim Auslösevorgang ein Fortsatz109 der Lasche27 zum Anschlag kommt, was aus4 deutlich ersichtlich ist. Dadurch wird der Auslösehebel, der gegebenenfalls mit einem Auslösehebel in einem benachbart angeordneten Leitungsschutzschalter gekoppelt ist weiter in seine ausgelöste Stellung verschwenkt, so dass der Auslösehebel im benachbarten Leitungsschutzschalter sicher in seine Auslösestellung verbracht wird, so dass auch dort der Auslösevorgang so abläuft wie oben beschrieben.
Claims (5)
- Elektrisches Schaltgerät, insbesondere Leitungs-, Motor- oder Fehlerstromschutzschalter, mit einem thermischen Auslöser, mit einem elektromagnetischen Auslöser, mit einem Schaltwerk mit einer Verklinkungsstelle und wenigstens einer Kontaktstelle, die mittels des Schaltwerkes bleibend geöffnet oder geschlossen wird, mit einem Schaltgriff, der mittels eines Kupplungselementes mit einem Ende einer Lasche verbunden ist, deren anderes Ende mit einem das bewegliche Kontaktstück tragenden Kontaktträger gekoppelt ist, und mit einem Klinkenhebel, der mit einem Auslösehebel die Verklinkungsstelle bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kontaktträger für das bewegliche Kontaktstück zwischen dem thermischen und dem elektromagnetischen Auslöser befindet, dass der Klinkenhebel mit einem drehbar gelagerten, mit dem elektromagnetischen Auslöser und dem thermischen Auslöser zusammenwirkenden Auslösehebel die Verklinkungsstelle bildet, und dass der thermische Auslöser mittels einer den Kontaktträger übergreifenden Verbindungsstange mit dem Auslösehebel gekuppelt ist, so dass sowohl der thermische als auch der elektromagnetische Auslöser bei einem Über- und/oder Kurzschlussstrom die Verklinkungsstelle öffnen, und dass ein drehbar gelagerter Schlaghebel vorgesehen ist, der einerseits vom thermischen Auslöser und andererseits vom elektrischen Auslöser verschwenkbar ist und bei Auslösung den Auslösehebel in Richtung entklinken der Verklinkungsstelle verschwenkt.
- Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlaghebel ein Doppelarmhebel ist, dessen Drehachse zwischen Verklinkungsstelle und elektrischem Auslöser angeordnet ist, wobei dessen erster Arm mit dem Klinkenhebel und dessen zweiter Arm mit dem thermischen und magnetischen Auslöser zusammenwirkt.
- Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm den Anker des elektromagnetischen Auslösers überdeckt.
- Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Schlaghebels ortsfest sich auf einer Linie befindet, die durch die Lagerstellen des Auslösehebels und des Schaltgriffes gebildet ist, wobei diese Linie etwa senkrecht zur Befestigungsebene bzw. zur Frontwand verläuft.
- Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federanordnung (
63 ) vorgesehen ist, die den Schlaghebel dauernd so beaufschlagt, dass er den Schlaganker des Elektromagnetsystems bei Beendigung einer Auslösung in seine auslösebereite Stellung verbringt, wodurch die Verklinkungsstelle wieder verklinkt wird.
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