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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Schutzrelais, insbesondere einen mechanischen Aufbau des elektronischen Schutzrelais, bei dem Kontakte im Fall einer Überlastung wegspringen und daraufhin ihre Ausgangslage wiederhergestellt wird, um den Strompfad zu öffnen bzw. zu schließen.
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Relais sind seit langem entwickelt worden. Es gibt sie in unterschiedlichen Ausführungsformen und sie finden bei unterschiedlichen industriellen Produkten Verwendung. Außerdem werden sie vielfach in der Vermittlungs-, in der Regelungs- und Steuerungstechnik, zum Schutz elektrischer Anlagen u. a. eingesetzt. Schutzrelais finden bei mechanischen Anlagen wie Motoren Verwendung, um eine automatische Trennung der Kontakte zu ermöglichen, wenn eine Überlastung eintritt. Wie aus 1 ersichtlich, ist ein herkömmliches, elektronisches Schutzrelais 91 zwischen einem elektromagnetischen Schütz 92 und einer Belastung 93 geschaltet. Gemäß 1 ist ein elektrischer Motor als Belastung 93 dargestellt. Im Inneren des elektronischen Schutzrelais 91 ist normalerweise ein elektronischer Sensor vorgesehen, mit dem eine Überlastung erkennbar ist. Außerdem kommt eine mechanische Konfiguration im Zusammenwirken mit dem elektronischen Sensor zum Einsatz, um eine automatische Trennung der Kontakte zu ermöglichen und somit den Strompfad zu öffnen. Darüber hinaus findet eine automatische Rücksetzung nach einem gewissen Zeitraum statt. Auf einer Schaltafel ist ein Druckknopf zur manuellen Rücksetzung vorgesehen. Das elektromagnetische Schütz 92 dient dazu, die elektrische Verbindung zwischen einem Frequenzumsetzer (VFD) und dem Motor zu unterbrechen oder herzustellen, wobei eine Umgehungsschaltung bedeutet, dass eine Unterbrechung der unmittelbaren, elektrischen Verbindung zwischen der Stromquelle und dem elektrischen Motor stattfindet, wenn der Strom nicht durch den Frequenzumsetzer fließt.
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Um die Anforderungen einer elektronischen Schleife zu erfüllen, sind normalerweise ein Druckknopf zum manuellen Abschalten und ein Rücksetzknopf an einer Schalttafel des herkömmlichen elektronischen Schutzrelais angebracht. Der Druckknopf zum manuellen Abschalten bietet der Bedienperson die Möglichkeit, den elektronischen Motor außer Betrieb zu setzen, während der Rücksetzknopf die Funktionen der manuellen und automatischen Rücksetzung hat. Der Druckknopf zum manuellen Abschalten und der Rücksetzknopf arbeiten unter Mitwirkung eines Dauermagneten, einer Spule, eines Eisenkerns und einer Wegsprungstange im Inneren des elektronischen Schutzrelais, um die oben erwähnten Funktionen zu erfüllen.
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Bei herkömmlichen elektronischen Schutzrelais erfolgen die Abschaltung (STOP) und die Rücksetzung (RESET) in getrennter Weise. Das heißt, dass die beiden Funktionen von zwei unterschiedlichen Druckknöpfen übernommen werden. Hierdurch ergibt sich eine komplizierte und zeitaufwendige Montage des Innenaufbaus. Außerdem erfordert der Innenaufbau mehrere Bauteile, was die Erhöhung der Kosten für Bauteile und Montage bewirkt. Außerdem können die beiden Druckknöpfe nur folgende drei Funktionen erfüllen: manuelle Abschaltung, manuelle Rücksetzung und automatische Rücksetzung. Mit dem Bedienungshebel ist eine automatische Rücksetzung mit Stoppfunktion nicht möglich. Um verschiedene Funktionen wie Stoppen, manuelle und automatische Rücksetzung zu erfüllen, muss der Magnetkreis gewissen Anforderungen entsprechen, was die Gestaltung und Herstellung erschwert. Wie oben erwähnt, tritt eine ganze Palette von neuen Produkten durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung auf.
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Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-Patentanmeldung 5,332,986 bekannt, die am 26. 07.1994 offenbart ist und bei der zwei Druckknöpfe eine Test- bzw. Rücksetzfunktion übernehmen. Um diese Funktionen zu erfüllen, ist jedoch ein angetriebenes Element benötigt. Wird ein Antriebselement in eine Auslöseposition gebracht, wird das angetriebene Element entlang dem Jochelement solange bewegt, bis es sich hinter einem ersten Ende des Antriebselements befindet. Auf diese Weise haftet das angetriebene Element unter Einwirkung der magnetischen Anziehungskraft an das Antriebselement an, um eine geschlossene elektromagnetische Schleife zu bilden. Wenn keine Überlastung auftritt, wodurch kein Strom durch eine Spule fließt, oder wenn ein Rückstellknopf heruntergedrückt wird, wird das erste Ende des Aktuators unter Einwirkung der ausreichenden, magnetischen Anziehungskraft zwischen dem angetriebenen Element und dem ersten Ende des Aktuators mit dem angetriebenen Element nach unten mitbewegt, was für eine Wiederherstellung der Berührung des Aktuators mit dem Jochelement sorgt. Hierdurch ergibt sich eine elektromagnetische Schleife im Reset-Zustand. Daher wird immer eine geschlossene Schleife benötigt, unabhängig davon, ob sich das Relais in der Auslöse- oder Reset-Position befindet. Aus der US-Patentanmeldung 5,994,987, die am 30.11.1999 offenbart ist, ist ein weiterer Relaisaufbau bekannt, bei dem ein Gehäuse und eine federnde Verrieglung vorhanden sind. Die federnde Verrieglung weist ein Befestigungsende auf und ist mit diesem am Gehäuse befestigt. Andererseits weist die federnde Verrieglung einen oberen Anschlag auf, mit dem sich ein am Rotor angeordneter Widerhaken verriegeln lässt. Hierdurch ergibt sich ein Festsitzen von Auslöseelementen, was eine manuelle Bedienfunktion erfüllt. Der Aufbau gemäß
US 5,994,987 erfordert daher keine komplizierte, elektromagnetische Schleife. Beim Gebrauch des manuellen Druckknopfes kann die federnde Verrieglung jedoch den am Rotor angeordneten Widerhaken blockieren, was für einen manuellen Zustand sorgt. Als Alternative dazu kann die federnde Verrieglung in eine Nut eingeführt und dadurch in einen automatischen Zustand gebracht werden. So sind keine zusätzlichen Funktionen möglich, außer wenn ein manueller Stoppknopf gedreht wird. Darüber hinaus ist eine Anzahl von Bauteilen vorhanden, was die Gestaltung der Konfiguration kompliziert macht.
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Aus der
DE 1 132 227 B ist ein Trenn- und Schutzschalter bekannt, der in Gestalt eines elektromagnetischen Schaltschützes ausgebildet ist und aus einem Magnetjoch und einem ringförmigen Anker besteht, in dem Kontaktbrücken als Leiter für sämtliche Wechselströme der zu schützenden Anlage angeordnet sind.
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Die
AT 205087 B beschreibt ein zweipoliges, polarisiertes Magnetsystem mit einem um seine Querachse drehbaren und in Längsrichtung des Magnetkernes angeordneten Anker, dessen freie Enden in Richtung auf die freien Enden des stabförmigen Magnetkernes abgebogen sind, wobei der stabförmige, quer zu seiner Dicke magnetisierte Dauermagnet entweder innerhalb des Wickelraumes der Magnetspule oder am äußeren Rand desselben und parallel zum Magnetkern zwischen diesem und dem Anker angeordnet ist, so dass die Magnetspule vom Dauermagnetfluss durchflossen ist.
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Aus der
DE 41 04 533 A1 ist ein elektrischer Schalter bekannt, welcher ein bewegliches Kontaktelement mit einem beweglichen Kontaktpaar, einem festen Kontaktpaar an festen Kontaktelementen zur Kontaktierung mit den beweglichen Kontakten, eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung mit einem beweglichen Eisenkern, sowie einen ersten Betätigungsstab an dem beweglichen Eisenkern umfasst. Neben der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung ist ein Elektromagnet angeordnet, der einen beweglichen Eisenkern umfasst, wobei eine Bewegung des beweglichen Eisenkerns auf das bewegliche Kontaktelement mittels eines Übertragungsbauteils und eines zweiten Betätigungsstabes übertragen wird. Die ersten und zweiten Betätigungsstäbe sind so angeordnet, dass ihre Längsmittelachsen fluchten, so dass der zweite Betätigungsstab im Wesentlichen reibungsfrei und damit schnell und zuverlässig von dem ersten Betätigungsstab bewegt werden kann, so dass hohe Schaltgeschwindigkeiten möglich sind.
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Ein polarisiertes Auslöserelais für einen Differentialschutz gegen fehlerhafte Erdströme ist ferner aus der
AT 357 225 B bekannt.
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Ferner ist ein elektronisches Schutzrelais aus der
US 6 025 766 A bekannt.
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Wie oben erwähnt, besitzen die herkömmlichen, elektronischen Schutzrelais offensichtlich bei der Herstellung und Anwendung Mängel und Unannehmlichkeiten, da es nicht gelingt, eine automatische Rücksetzung mit Stoppfunktion und eine manuelle Rücksetzung mit Stoppfunktion durch einen einfachen Magnetkreis gleichzeitig zu ermöglichen. Dies erfordert eine weitere Verbesserung.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein elektronisches Schutzrelais geschaffen, bei dem mechanische Bedienungselemente in einen einzigen Bedienungshebel integriert werden. Hierdurch ergeben sich eine Herabsetzung der Anzahl von Bauteilen und eine Erleichterung der Montage der Bauteile.
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Außerdem wird durch die vorliegende Erfindung ein elektronisches Schutzrelais geschaffen, mit dessen Bedienungshebel vier Funktionen erfüllt werden. Sie beinhalten:
- a. manuelle Rücksetzung mit Stoppfunktion;
- b. manuelle Rücksetzung ohne Stoppfunktion, mit der die Ruhekontakte nicht manuell geöffnet werden können;
- c. automatische Rücksetzung ohne Stoppfunktion, mit der die Ruhekontakte nicht manuell geöffnet werden können; und
- d. automatische Rücksetzung mit Stoppfunktion. Hierdurch wird eine saubere und ordentliche Bedienungsfläche erzielt.
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Die vorliegende Erfindung weist insbesondere die in den Patentansprüchen 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Schutzrelais geschaffen, das aufweist:
ein Isolationsgehäuse, in dem Kontakte umfassend ein Arbeitskontaktpaar und ein Ruhekontaktpaar befestigt sind;
eine Auslösefeder;
eine Auslösestange, die schwenkbar im Inneren des Isolationsgehäuses federnd gelagert ist, um die elektrische Verbindung der der Kontakte herzustellen, wobei die Auslösestange mit einem Steuereisenkern und seitlich mit einem zur Aufnahme eines Endes der Auslösefeder dienenden Auslöseabschnitt versehen ist;
eine Magnetkrafteinrichtung, die einen an einem ersten Ende des Steuereisenkerns angeordneten Auslöseelektromagneten, einen an einem zweiten Ende des Steuereisenkerns angeordneten Rücksetzelektromagneten und einen zwischen dem Auslöseelektromagneten und dem Rücksetzelektromagneten vorgesehenen Dauermagneten umfasst; und
eine Bedienungseinrichtung, die einen im Inneren des Isolationsgehäuses befindlichen, seitlich an der Auslösestange angeordneten Hilfshebel und einen an dem Hilfshebel angeordneten, am Isolationsgehäuse freiliegenden Bedienungshebel aufweist, und wobei die Bedienungseinrichtung ferner ein Paar von elastischen Elementen aufweist, die die Federkraft für den Bedienungshebel bzw. den Hilfshebel liefern, wodurch der Bedienungshebel schwenkbar zu vier Stellungen arretierbar ist, wobei die Schaltung der Kontakte unter Mitwirkung des Hilfshebels geschlossen oder geöffnet wird.
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der vorliegenden Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Anwendungsbeispiel eines elektronischen Schutzrelais nach dem Stand der Technik;
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2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais;
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3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bedienungshebels in vier Stellungen;
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4 eine perspektivische Darstellung des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais, das entlang der Linie in 2 geschnitten und dessen Isolationsgehäuse entfernt ist;
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5 eine perspektivische Darstellung des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais von einer anderen Seite gesehen;
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5 eine perspektivische Darstellung des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais in Auslösezustand;
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7 eine Vorderansicht des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais in M-Zustand;
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7A eine perspektivische Darstellung des Bedienungshebels des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais;
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8 eine Vorderansicht des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais in M-O-Zustand;
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8A eine perspektivische Darstellung eines Hilfshebels des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais;
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9 eine Vorderansicht des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais in A-Zustand; und
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10 eine Vorderansicht des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais in A-O-Zustand.
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In 2 ist eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes, elektronisches Schutzrelais dargestellt. Das erfindungsgemäße, elektronische Schutzrelais 1 weist ein Isolationsgehäuse 10, mehrere Kontakte 20, eine innen befindliche Auslösestange 30, eine in 4 dargestellte, innen befindliche Magnetkrafteinrichtung 40 und einen Bedienungshebel 50 auf. Das Isolationsgehäuse 10 besitzt ein Beobachtungsfenster 102, durch das der Zustand der Auslösestange 30 sichtbar ist. Ein Bedienungsabschnitt 12 steht auf dem Isolationsgehäuse 10 vor und dient der Unterbringung des Bedienungshebels 50. Der Bedienungshebel 50 ragt aus dem Isolationsgehäuse 10 heraus. Die Kontakte 20 umfassen ein Arbeitskontaktpaar 22 und ein Ruhekontaktpaar 24, die beide elektrisch an ein elektromagnetisches Schütz angeschlossen ist.
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Wenn man das elektronische Schutzrelais 1 von außen ansieht, weist das elektronische Schutzrelais 1 eine sehr einfache und ordentliche Bedienungsfläche auf, da alle Funktionen durch den einzigen Bedienungshebel 50 auslösbar sind. Aus 3 ist ersichtlich, dass der im Inneren des Bedienungsabschnitts 12 befindliche Bedienungshebel 50 durch sein Herunterdrücken schwenkbar in vier unterschiedliche Stellungen gebracht werden kann, wobei vier zugeordnete Steuerfunktionen unter Mitwirkung der Auslösestange 30 und der Magnetkrafteinrichtung 40 erfüllt werden können. Die vier Steuerfunktionen werden mit M-Zustand 50a, M-O-Zustand 50b, A-Zustand 50c und A-O-Zustand 50d bezeichnet. Der M-Zustand 50a gibt ein manuelles Reset an, aber übernimmt keine Schließfunktion, d. h., eine manuelle Öffnung der Ruhekontakte 24, was zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung führt, ist nicht möglich. Der M-O-Zustand 50b gibt ein manuelles Reset mit Stoppfunktion an. Der A-Zustand 50c gibt ein automatisches Reset ohne Stoppfunktion an. Der A-O-Zustand 50d gibt ein automatisches Reset mit Stoppfunktion an. Im Folgenden werden die inneren Aktionen detailliert.
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Nachfolgend wird auf die 4 und 5 Bezug genommen. Das Isolationsgehäuse 10 verfügt innen über ein Lager 14, in dem eine Auslösefeder 142 vorgesehen ist. Gleichzeitig weist das erfindungsgemäße elektronische Schutzrelais eine Druckfeder 144 auf. Die Auslösestange 30 ist aus Isolierstoff hergestellt und mit einem im Wesentlichen dreieckigen Hauptkörper 32 und einem Steuereisenkern 34 versehen. Vom unteren Ende des Hauptkörpers 32 erstreckt sich wenigstens ein Drehzapfen 320, der in dem Lager 14 drehbar gelagert ist. Der Hauptkörper 32 weist an seinem oberen Ende einen Anzeigevorsprung 322, der sich gerade unterhalb des Beobachtungsfensters 102 befindet, an seinem unteren Ende eine Aufnahmehöhlung 324, die der Unterbringung des Steuereisenkerns 34 dient, und ein Paar von Vorschubstücken 326, 328, die nach oben hin vorstehen, auf. Mit den Vorschubstücken 326, 328 wird eine elektrische Verbindung zwischen den Arbeits- und Ruhekontakten 22, 24 hergestellt. Außerdem weist der Hauptkörper 32 seitlich einen Auslöseabschnitt 36 auf, der oben mit einem Auslösezapfen 362 und innen mit einer Auslösenut 364 versehen ist. Die Auslösefeder 142 erstreckt sich ins Innere der Auslösenut 364, während der Bedienungshebel 50 wahlfrei gegen den Auslösezapfen 362 anliegen kann. Das untere Ende der Auslösestange 30 wird mittels der Druckfeder 144 vorgespannt.
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Die Magnetkrafteinrichtung 40 umfasst einen Dauermagneten 42, einen mit einem Wirkungseisenkern 45 versehenen Auslöseelektromagneten 44 und einen mit einem Rücksetzeisenkern 47 versehenen Rücksetzelektromagneten 46. Der Auslöseelektromagnet 44 ist an einem ersten Endabschnitt 34a des Steuereisenkerns 34 angeordnet, während der Rücksetzelektromagneten 46 einem zweiten Endabschnitt 34b des Steuereisenkerns 34 zugeordnet ist. Der Dauermagnet 42 ist zwischen dem Auslöseelektromagneten 44 und dem Rücksetzelektromagneten 46 vorgesehen.
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In normalem Zustand, wie in den 4 und 5 gezeigt, werden der Auslöseelektromagnet 44 und der Wirkungseisenkern 45 den Einflüssen des Dauermagneten 42 ausgesetzt, wobei ein erstes Ende [mit Arbeitskontakt] 34a des Steuereisenkerns 34 stets von einem oberen Ende 45a des Wirkungseisenkerns 45 angezogen wird. Hierdurch werden die Ruhekontakte 24 in Schließstellung und die Arbeitskontakte 22 in Offenstellung gebracht.
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Erfasst die Schaltung des elektronischen Geräts des erfindungsgemäßen elektronischen Schutzrelais 1 einen Fehlzustand wie Überlastung [siehe 6], übermittelt die elektronische Schaltung ein Auslösesignal, um eine Magnetkraft in entgegengesetzter Richtung zu erzeugen, wodurch die Druckfeder 144 das erste Ende 34a des Steuereisenkerns 34 wegdrückt [siehe auch 4]. So wird die Auslösestange 30 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Auf diese Weise werden die Ruhekontakte 24 in Offenstellung gebracht, während die Arbeitskontakte 22 vom Vorschubstück 326 der Auslösestange 30 nach oben weggedrückt werden. Hierdurch werden die Ruhekontakte 24 in Offenstellung und die Arbeitskontakte 22 in Schließstellung gebracht [siehe 6].
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Nach einem bestimmten Zeitraum stellt das elektronische Gerät den elektrischen Strom für den Rücksetzelektromagneten 46 bereit, wobei ein zweites Ende [mit Ruhekontakt] 34b des Steuereisenkerns 34 unter Mitwirkung des Dauermagneten 42 vom Rücksetzeisenkern 47 angezogen wird, wodurch die Auslösestange 30 in ihre Ausgangslage, wie in 4 gezeigt, zurückkehrt. In manchen Situationen wird eine automatische oder manuelle Rücksetzung erlaubt. Dazu wird eine Bedienungseinrichtung benötigt, um den unterschiedlichen Anforderungen zu entsprechen. Die Verbesserung der Bedienungseinrichtung stellt eines der Merkmale des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais dar.
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Wie aus 7 ersichtlich, weist die Bedienungseinrichtung einen Bedienungshebel 50 und einen Hilfshebel 60 auf. Der Hilfshebel 60 befindet sich im Inneren des Isolationsgehäuses 10 und ist an einer Seite der Auslösestange 30 angeordnet. Der Bedienungshebel 50 ist an dem Hilfshebel 60 vorgesehen, wobei das Isolationsgehäuse 10 einen Anschlag 16 besitzt, mit dem die Bewegung des Bedienungshebels 50 in eine senkrechte Richtung beschränkt und somit der Bedienungshebel 50 in senkrechter Richtung arretierbar ist. Die Bedienungseinrichtung weist ferner ein Paar von elastischen Elementen 58, 68 auf, die die Federkraft für den Bedienungshebel 50 bzw. den Hilfshebel 60 liefern. Der Bedienungshebel 50 ist schwenkbar zu den in 3 dargestellten vier Stellungen arretiert, wobei die Schaltung der Kontakte 22, 24 unter Mitwirkung des Hilfshebels 60 geschlossen oder geöffnet wird.
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Dann wird auf 7A Bezug genommen. Der Bedienungshebel 50 umfasst einen Kopfabschnitt 52, einen Mittelabschnitt 54 und einen Fußabschnitt 56. Der Kopfabschnitt 52 ist oben mit einem Bedienungsschlitz 51, unten mit einem Paar von Fortsätzen 526 sowie an seiner Umfangsfläche mit einem Anschlag 524 und drei gleichförmigen Gleitzapfen 521, 522, 523 versehen, die senkrecht zur axialen Richtung des Bedienungshebels 50 vorstehen. An einer den Fortsätzen 526 benachbarten Stelle ist eine umgekehrt V-förmige Nut 525 ausgebildet. Der Bedienungsabschnitt 12 des Isolationsgehäuses 10 nimmt den Kopfabschnitt 52 des Bedienungshebels 50 auf, wobei der Bedienungsabschnitt 12 eine Positioniernut 120 aufweist, in der die in senkrechte Richtung geführten Gleitzapfen 521, 522, 523 gelagert sind. Der Durchmesser des Anschlags 524 ist größer als die Breite der Positioniernut 120, was der Einführung des Anschlags 524 in die Positioniernut 120 entgegenwirkt. Hierdurch ergibt sich das Versenken des Bedienungshebels 50 im Inneren des Bedienungsabschnitts 12, wie der A-Zustand 50c in 3 gezeigt ist.
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Der Mittelabschnitt 54 des Bedienungshebels 50 weist zwei sich von der Umfangsfläche des Mittelabschnitts 54 erstreckende, fächerförmig ausgebildete Vorsprünge 543, 544 und ein Paar von schräg ausgebildeten Schiebestücken 541, 542 auf, wobei die den fächerförmig ausgebildeten Vorsprüngen 543, 544 entgegengesetzten Schiebestücke 541, 542 aus der Umfangsfläche des Mittelabschnitts 54 herausragen und rechtwinklig zueinander verlaufen.
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Unter Verwendung von unterschiedlichen Konstruktionen an der Umfangsfläche des Bedienungshebels 50 des elektronischen Schutzrelais 1 im Zusammenwirken mit dem Hilfshebel 60 können die vier Zustände, also M-Zustand 50a, M-O-Zustand 50b, A-Zustand 50c und A-O-Zustand 50d, erzielt werden. Sie werden im Folgenden detailliert beschrieben:
Gemäß 7 und 7A befindet sich der Bedienungshebel 50 in einer ersten Stellung, also im M-Zustand 50a. Die versteckte Gleitstange 522 des Kopfabschnitts 52 kann sich in der Positioniernut 120 des Bedienungsabschnitts 12 bewegen, was eine federnde Auf- und Abbewegung des Bedienungshebels 50 bewirkt. Das heißt, dass sich der Bedienungshebel 50 beim Gebrauch mit der Hand herunterdrücken lässt. Wird der Bedienungshebel 50 noch nicht heruntergedrückt, bekommt irgendein Fortsatz 526 des Kopfabschnitts 52 keine Berührung mit dem Hilfshebel 60, da sich der Hilfshebel 60 in der V-förmigen Nut 525 befindet. Gleichzeitig wird ein Ende der Auslösefeder 142 nach unten gegen den Auslöseabschnitt 36 gedrückt, wodurch die Auslösestange 30 arretiert wird. Auf diese Weise wird die Kraft des Rücksetzelektromagneten 46 überwunden. Damit wird vermieden, dass die Auslösestange 30 automatisch zurückkehrt.
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Beim Herunterdrücken des Bedienungshebels 50 wird sein Schiebestück 541 nach unten seitlich gegen den Auslösezapfen 362 des Auslöseabschnitts 36 gedrückt, wie dies mit der Strichlinie in der Figur dargestellt ist. Auf diese Weise springt die Auslösefeder 142 aus dem Boden der Auslösenut 364 des Auslöseabschnitts 36 heraus, was eine Bewegung der Auslösestange 30 erlaubt. Gleichzeitig wird das zweite Ende 34b des Steuereisenkerns 34 mit der magnetischen Kraft angezogen, was eine Drehbewegung der Auslösestange 30 entgegen dem Uhrzeigersinn und dadurch ihre Rückkehr erlaubt, um eine elektrische Verbindung der Ruhekontakte 24 herzustellen.
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Anhand 8 befindet sich der Bedienungshebel 50 in einer zweiten Stellung, also im M-O-Zustand 50b. Die versteckte Gleitstange 522 des Kopfabschnitts 52 kann sich in der Positioniernut 120 des Bedienungsabschnitts 12 bewegen, was eine federnde Auf- und Abbewegung des Bedienungshebels 50 bewirkt. Das heißt, dass sich der Bedienungshebel 50 beim Gebrauch mit der Hand herunterdrücken lässt. Wird der Bedienungshebel 50 noch nicht heruntergedrückt, wird einer der Fortsätze 526 des Kopfabschnitts 52 oberhalb des Hilfshebels 60 verschoben. Gleichzeitig wird ein Ende der Auslösefeder 142 nach unten gegen den Auslöseabschnitt 36 der Auslösestange 30 gedrückt, wodurch die Auslösestange 30 arretiert wird. Damit wird vermieden, dass die Auslösestange 30 entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre Ausgangslage verschwenkt wird.
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Anschließend wird auf die 8 und 8A Bezug genommen. Der Hilfshebel 60 umfasst einen Kopfabschnitt 62, einen Mittelabschnitt 64 und einen Fußabschnitt 66. Eine Querstange 68 erstreckt sich ausgehend vom Mittelabschnitt 64 zur Seite und kommt mit einem Federstück unterhalb der Ruhekontakte 24 zur Auflage.
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Beim Herunterdrücken des Bedienungshebels 50 wird sein Schiebestück 542 seitlich gegen den Auslöseabschnitt 36 der Auslösestange 30 gedrückt, wodurch die Auslösefeder 142 aus dem Baden der Auslösenut 364 des Auslöseabschnitts 36 herausspringt, was eine Bewegung der Auslösestange 30 erlaubt. Gleichzeitig wird der Fortsatz 526 gegen den Hilfshebel 60 gedrückt. Einerseits wird die Auslösestange 30 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und dann in ihre Ausgangslage gebracht. Andererseits, wie in 8A gezeigt, werden die Ruhekontakte 24 von der Querstange 68 des Hilfshebels 60 nach unten weggedrückt, um eine elektrische Verbindung zu unterbrechen. Hierdurch ergibt sich eine manuelle Rücksetzung mit Stoppfunktion.
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Anhand 9 befindet sich der Bedienungshebel 50 in einer dritten Stellung, also im A-Zustand 50c. Der vorspringende Anschlag 524 des Kopfabschnitts 52 sitzt am Boden der Positioniernut 120 des Bedienungsabschnitts 12 fest und wird in versenkter Weise im Inneren des Bedienungsabschnitts 12 positioniert, was eine nach oben gerichtete Bewegung des Bedienungshebels 50 ausschließt. So ist ein Herunterdrücken zum Testen des Stoppvorgangs unmöglich. Nun befindet sich das obere Ende des Hilfshebels 60 in der Nut 525 des Kopfabschnitts 52, d. h., es kommt nicht vor, dass der Hilfshebel 60 vom Bedienungshebel 50 heruntergedrückt wird. Dabei gibt der fächerförmig ausgebildete Vorsprung 543 der Auslösefeder 142 den seitlichen Halt, um die Auslösefeder 142 aus der Auslösenut 364 der Auslösestange 30 herausspringen zu lassen. Hierdurch wird die Auslösestange 30 mittels der magnetischen Kraft angezogen und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Durch Anlegen der elektrischen Spannung an den Rücksetzelektromagneten 46 ergibt sich die automatische Rücksetzung der Auslösestange 30, was für die elektrische Verbindung der Ruhekontakte 24 sorgt. Auf diese Weise wird die automatische Rücksetzung ohne Stoppfunktion gewährleistet.
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Anhand 10 befindet sich der Bedienungshebel 50 in einer vierten Stellung, also im A-O-Zustand 50d. Die versteckte Gleitstange 521 des Kopfabschnitts 52 kann sich in der Positioniernut 120 des Bedienungsabschnitts 12 bewegen, was eine federnde Auf- und Abbewegung des Bedienungshebels 50 bewirkt. Das heißt, dass ein manuelles Herunterdrücken des Bedienungshebels 50 zum Testen des Stoppvorgangs möglich ist. Wird der Bedienungshebel 50 noch nicht heruntergedrückt, wird einer der Fortsätze 526 zum oberen Ende des Hilfshebels 60 verschoben, wobei sich die Auslösefeder 142 an den fächerförmig ausgebildeten Vorsprung 544 abstützt, um die Auslösefeder 142 aus der Auslösenut 364 der Auslösestange 30 herausspringen zu lassen. Hierdurch wird eine Drehbewegung der Auslösestange 30 entgegen dem Uhrzeigersinn gewährleistet.
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Wird eine elektrische Spannung an den Rücksetzelektromagneten 46 angelegt, wird die Auslösestange 30 einerseits automatisch zurückgestellt, um die elektrische Verbindung der nicht näher dargestellten Ruhekontakte 24 herzustellen. Andererseits wird der Fortsatz 526 des Kopfabschnitts 52 nach unten gegen den Hilfshebel 60 gedrückt, wenn der Bedienungshebel 50 heruntergedrückt wird, während die Querstange 68 des Hilfshebels 60 die Ruhekontakte 24 zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung wegschiebt, um die Stoppfunktion zu erfüllen. Auf diese Weise wird die automatische Rücksetzung mit Stoppfunktion gewährleistet.
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Zusammengefasst lassen sich mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Schutzrelais beispielsweise folgende Vorteile realisieren:
- 1. Beim erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais werden die mechanischen Bedienungselemente in einen einzigen Bedienungshebel 50 integriert, was für eine saubere und ordentliche Bedienungsfläche sorgt. Hierdurch ergeben sich eine Herabsetzung der Anzahl von Bauteilen und eine Erleichterung der Montage der Bauteile.
- 2. Der Bedienungshebel 50 des erfindungsgemäßen, elektronischen Schutzrelais kann vier Funktionen erfüllen. Sie beinhalten:
a. manuelle Rücksetzung mit Stoppfunktion;
b. manuelle Rücksetzung ohne Stoppfunktion, mit der die Ruhekontakte 24 nicht manuell geöffnet werden können;
c. automatische Rücksetzung ohne Stoppfunktion, mit der die Ruhekontakte 24 nicht manuell geöffnet werden können; und d. automatische Rücksetzung mit Stoppfunktion.
- 3. Unter Verwendung einer Kombination eines Dauermagneten und Auslösemagneten oder einer Kombination eines Dauermagneten und Rücksetzmagneten wird das erste Ende 34a oder das zweite Ende 34b des Steuereisenkerns 34 magnetisch angezogen. Hierdurch können viele unterschiedliche Funktionen erfüllt werden. Außerdem erübrigt sich die Gestaltung einer komplizierten, vollständig geschlossenen Schleife.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf ein Beispiel beschrieben wurde, welches derzeit als praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Im Gegenteil sollen verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abgedeckt werden, die sich im Umfang der beigefügten Patentansprüche befinden, der mit der breitesten Interpretation übereinstimmt, um alle derartigen Modifikationen und ähnliche Anordnungen zu umfassen.
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Bezugszeichenliste
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Stand der Technik
- 91
- elektronisches Schutzrelais
- 92
- elektromagnetisches Schütz
- 93
- Belastung
Die vorliegende Erfindung - 1
- elektronisches Schutzrelais
- 10
- Isolationsgehäuse
- 102
- Beobachtungsfenster
- 12
- Bedienungsabschnitt
- 120
- Positioniernut
- 14
- Lager
- 142
- Auslösefeder
- 144
- Druckfeder
- 16
- Anschlag
- 20
- Kontakt
- 22
- Arbeitskontaktpaar
- 24
- Ruhekontaktpaar
- 30
- Auslösestange
- 32
- Hauptkörper
- 320
- Drehzapfen
- 322
- Anzeigevorsprung
- 324
- Aufnahmehöhlung
- 326
- Vorschubstück
- 328
- Vorschubstück
- 34
- Steuereisenkern
- 36
- Auslöseabschnitt
- 362
- Auslösezapfen
- 364
- Auslösenut
- 40
- Magnetkrafteinrichtung
- 42
- Dauermagnet
- 44
- Auslöseelektromagnet
- 45
- Wirkungseisenkern
- 46
- Rücksetzelektromagnet
- 47
- Rücksetzeisenkern
- 50
- Bedienungshebel
- 50a
- M-Zustand
- 50b
- M-O-Zustand
- 50c
- A-Zustand
- 50d
- A-O-Zustand
- 51
- Bedienungsschlitz
- 52
- Kopfabschnitt
- 521
- Gleitstange
- 522
- Gleitstange
- 523
- Gleitstange
- 524
- vorspringender Anschlag
- 525
- Nut
- 526
- Fortsatz
- 54
- Mittelabschnitt
- 541
- Schiebestück
- 542
- Schiebestück
- 543
- fächerförmig ausgebildeter Vorsprung
- 544
- fächerförmig ausgebildeter Vorsprung
- 56
- Fußabschnitt
- 60
- Hilfshebel
- 62
- Kopfabschnitt
- 64
- Mittelabschnitt
- 66
- Fußabschnit
- 68
- Querstange
