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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter mit mindestens einem
einpoligen Schutzschaltermodul, wobei das oder jedes Schutzschaltermodul
ein Gehäuse,
ein einen Bewegkontakt tragenden Schaltarm, der zwischen einer Schließstellung und
einer Öffnungsstellung
gegen einen Festkontakt schwenkbeweglich ist, eine Handbetätigungsmechanik
zur manuellen Verstellung des Kontakthebels zwischen der Schließstellung
und der Öffnungsstellung, sowie
eine Auslösemechanik
zur automatischen Rückstellung
des Kontakthebels in die Öffnungsstellung
bei Eintritt einer Auslösebedingung
umfasst.
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Ein
derartiger Schutzschalter ist beispielsweise aus
FR 2 661 776 A1 bekannt.
Die Auslösemechanik
des bekannten Schutzschalters umfasst einen elektromagnetischen
Auslöser
sowie einen bimetallischen Auslöser.
Als Auslösebedingungen
detektiert der elektromagnetische Auslöser einen Kurzschluss, der
bimetallische Auslöser
einen Überlastzustand. Bei
Eintritt der jeweiligen Auslösebedingung
wirkt der entsprechende Auslöser
auf einen Auslösearm,
der wiederum den Schaltarm entklinkt und damit die Rückstellung
des Schaltarms in die Öffnungsstellung auslöst.
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Ein
Schutzschalter der oben genannten Art soll generell bei Eintritt
der Auslösebedingung
eine möglichst
rasche Trennung der zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt
gebildeten elektrischen Verbindung herbeiführen, um einen dem Schutzschalter
nachgeschalteten Stromkreis effektiv gegen einen Kurzschluss und/oder Überlastschaden abzusichern.
Dabei soll insbesondere ein Schaltlichtbogen, wie er bei dem Schaltvorgang
zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt unweigerlich entsteht,
möglichst
rasch gelöscht
werden, um den Stromfluss zum Erliegen zu bringen und ein Abbrennen
des Kontaktmaterials nach Möglichkeit
zu vermeiden. Die rasche Löschung
des Schaltlichtbogens ist insbesondere im Kurzschluss- und Überlastfall von
besonderer Wichtigkeit, zumal in diesen Fällen der Schaltlichtbogen infolge
des hohen Stromflusses eine besonders starke zerstörerische
Wirkung entfaltet. Ein Schutzschalter soll dabei gleichzeitig aber aus
herstellungstechnischen Gründen
möglichst
einfach aufgebaut und preisgünstig
herstellbar sein.
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Schutzschalter
der oben genannten Art werden sowohl in einpoligen als auch mehrpoligen
Ausführungen
hergestellt. Im Sinne einer kostensparenden Herstellung ist es dabei üblich, mehrpolige Schutzschalter
modular aus jeweils einpoligen Schutzschaltermodulen zu realisieren,
wobei die Schutzschaltermodule zur Realisierung eines mehrpoligen
Schutzschalters stirnseitig aneinandergereiht werden. Ein derartiger
modularer Schutzschalter ist beispielsweise aus
EP 0 538 149 A1 bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vor dem vorstehend beschriebenen
Hintergrund besonders geeigneten Schutzschalter anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist der Schaltarm in Richtung
der Öffnungsstellung
federbelastet und mit einem Mitnehmer der Handbetätigungsmechanik
derart verklinkbar, dass der Schaltarm mittels der Handbetätigungsmechanik entgegen
dem Federdruck in die Schließstellung
bewegbar ist und dort infolge der Verklinkung gehalten wird. Die
Auslösemechanik
weist erfindungsgemäß einen
Auslöseschieber
auf, der mittels eines Auslösers
aus einer Bereitschaftsstellung in Richtung auf eine Auslösestellung,
d.h. eine Stellung, die der Auslöseschieber
in ausgelöstem
Zustand einnimmt, verschiebbar ist.
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Für einen
besonders schnellen Auslösevorgang,
d.h. eine besonders schnelle elektrische Trennung des Bewegkontakts
und des Festkontakts, ist der Auslöseschieber vorzugsweise derart
ausgebildet, dass er unter Vorschub den Schaltarm zum einen von
dem Mitnehmer entklinkt, so dass der Schaltarm aufgrund des Federdrucks
selbsttätig
in Richtung der Öffnungsstellung
bewegt wird, dass aber der Auslöseschieber
zum anderen auch den Schaltarm in Richtung der Öffnungsstel lung beaufschlagt,
um die Rückstellung
des Schaltarms in die Öffnungsstellung
zu beschleunigen.
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In
konstruktiv vorteilhafter Ausführung
weist der Auslöseschieber
zur Entklinkung des Schaltarms vorzugsweise eine Entklinkungskontur
auf, die den Mitnehmer aus einer Angriffsposition mit dem Schaltarm
wegführt,
so dass der Schaltarm freigegeben ist. Für die Beaufschlagung, d.h.
das „Anschieben" des Schaltarms in
Richtung der Öffnungsstellung,
weist der Auslöseschieber
vorzugsweise einen entsprechenden Anschlag auf.
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Im
Sinne eines besonders schnellen Auslösevorgangs ist der Auslöseschieber
zweckmäßigerweise
derart ausgebildet, dass er unter sukzessivem Vorschub im Rahmen
des Auslöseprozesses
seine beiden Funktionen, nämlich
die Entklinkung des Schaltarms von dem Mitnehmer und das „Anschieben" des Schaltarms,
etwa gleichzeitig wahrnimmt, wobei der Schaltarm zweckmäßigerweise
zunächst entklinkt
wird, und der Auslöseschieber
unmittelbar darauffolgend gegen den Schaltarm anschlägt. Eine solche
Zeitspanne gilt im Rahmen der Anmeldung als vernachlässigbar.
In dieser Ausführung
oder auch unabhängig
davon ist der Schutzschalter derart gestaltet, dass der Auslöseschieber
im Zuge des Auslösevorgangs
beschleunigt wird, bevor er gegen den Schaltarm anschlägt, und
auf diesen daher mit einer von Null verschiedenen Initialgeschwindigkeit
trifft, um unter Ausnutzung der kinetischen Energie des Auslöseschiebers
die mechanische Trägheit
des Schaltarms möglichst
rasch zu überwinden.
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In
einer konstruktiv einfachen und zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist der
Schaltarm zweigliedrig ausgeführt
und umfasst einen Kontakthebel, der den eigentlichen Bewegkontakt
trägt,
sowie einen Klinkenhebel, der mit der Handbetätigungsmechanik verklinkbar
ist. Der Klinkenhebel ist dabei schwenkbeweglich am Gehäuse gelagert.
Der Kontakthebel ist mittels eines Drehgelenks an dem Klinkenhebel
angelenkt.
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Vorzugsweise
ist der Kontakthebel gegenüber
dem Klinkenhebel in Richtung auf die Schließstellung elastisch vorgespannt,
so dass der Bewegkontakt, wenn sich der Schaltarm in seiner Schließstellung
befindet, unter Vorspannung an dem Festkontakt anliegt. Durch die
Flexibilität
des Schaltarms und die Vorspannung wird erreicht, dass auch bei
zunehmender Abnutzung des Kontaktmaterials an dem Bewegkontakt und
dem Festkontakt, wie sie im Laufe der Lebenszeit des Schutzschalters
unvermeidlich ist, stets eine sichere Anlage der Kontakte gewährleistet
ist. In fertigungstechnisch vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung
ist eine Feder, insbesondere eine Zugfeder, vorgesehen, die sowohl
den Kontakthebel in Richtung auf die Schließstellung, als auch den Schaltarm
insgesamt in Richtung auf die Öffnungsstellung
vorspannt. Diese Doppelfunktion der Feder wird erzielt, indem der
Angriffspunkt der Feder, von dem Bewegkontakt aus gesehen, hinter
dem Drehgelenk, an dem Kontakthebel angeordnet ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführung der
Erfindung sind der Auslöseschieber
und der Schaltarm derart ausgeführt,
dass der Auslöseschieber,
wenn er gegen den Schaltarm anschlägt, gleichzeitig den Kontakthebel
in seiner Stellung zu dem Gehäuse
drehfixiert. Hierdurch wird vermieden, dass sich der Schaltarm zu
Beginn der Rückstellphase
zunächst
(unter relativer Verdrehung des Kontakthebels zu dem Klinkenhebel)
entspannt. Hierdurch würde
nämlich
der Bewegkontakt zunächst
an dem Festkontakt gehalten und der Schaltprozess verzögert. In der
vorstehend beschriebenen Ausbildung der Erfindung wird vielmehr
infolge der Drehfixierung der Bewegkontakt unmittelbar mit dem Anschlagen
des Auslöseschiebers
an dem Schaltarm von dem Festkontakt abgehoben. Durch diese Ausführung kann die
so genannte Eigenzeit des Schutzschalters bei der Kurzschlussauslösung, d.h.
die Zeit zwischen dem Einsetzen des Kurzschlussstroms und dem Abheben
der Kontakte, signifikant verringert werden. Insbesondere kann eine
Eigenzeit von bis zu ca. 0,5 msec erzielt werden. Der Kurzschlussstrom
wird hierbei bereits in der Anstiegphase wirksam begrenzt.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist der Auslöseschieber
bevorzugt derart zu dem Schaltarm angeordnet, dass er an den in
seiner Schließstellung
befindlichen Schaltarm im Bereich des Drehgelenks anschlägt. Diese
Ausführung
ist zum einen dahingehend vorteilhaft, dass beim Anschlagen des
Auslöseschiebers
kein Drehmoment (relativ zu dem Klinkenhebel) auf den Kontakthebel
ausgeübt
wird, so dass die kinetische Energie des Auslöseschiebers vollständig in
die Beschleunigung des Schaltarms im Ganzen eingesetzt wird. Zum
anderen liegt dieser Ausführung
die Erkenntnis zugrunde, dass die Stellung des Drehgelenks im Gegensatz
zu der Orientierung des Kontakthebels in der Schließstellung
von der Abnutzung des Kontaktmaterials unabhängig ist. Indem das Drehgelenk
als Ansatzpunkt für
den Auslöseschieber
gewählt
ist, wird somit ein über
die Lebensdauer des Schutzschalters konstantes Schaltverhalten erzielt.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung wird der Auslöseschieber
nur während
einer initialen Phase des Auslösevorgangs
von dem Auslöser
vorgeschoben. In einer anschließenden
Auslösephase wird
der Auslöseschieber
dagegen von dem in seine Öffnungsstellung
zurückkehrenden
Schaltarm mitgenommen, bis die Auslösestellung erreicht ist. Diese Ausführung berücksichtigt,
dass durch herkömmliche Auslöser nur
ein vergleichsweise geringer Hub erzeugt werden kann. Infolge der
Mitnahme des Auslöseschiebers
durch den Schaltarm wird die Vorschubstrecke des Auslöseschiebers
zwischen der Bereitschaftsstellung und der Auslösestellung dagegen verlängert. Die
größere Vorschubstrecke
des Auslöseschiebers
ist dabei insbesondere vorteilhaft, um mit dem Auslöseschieber
einen Schaltimpuls zum gekoppelten Auslösen benachbarter Schutzschaltermodule
zu geben.
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Zweckmäßigerweise
dient der Auslöseschieber
gleichzeitig zur Realisierung einer Freiauslösung des Schutzschalters. Unter
dem Begriff Freiauslösung
wird eine mechanische Zwangsentkopplung des Schaltarms von der Handbetätigungsmechanik verstanden,
die bewirkt, dass der Schaltarm auch dann ausgelöst werden kann, wenn die Handbetätigungsmechanik
in einer der Schließstellung
des Schaltarms entsprechenden Stellung festgehalten wird und dass
der Schaltarm mittels der Handbetätigungsmechanik nicht in die
Schließstellung
verstellt werden kann, wenn und solange die Auslösebedingung besteht.
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Der
Auslöseschieber
ist hierzu als Bestandteil der Entklinkungskontur mit einer Aufgleitschräge versehen,
an der der Mitnehmer der Handbetätigungsmechanik
geführt
ist, und an welcher der Mitnehmer von dem Schaltarm entklinkt wird,
wenn der Vorschub des Auslösehebels
in Richtung der Bereitschaftsstellung blockiert ist. Die Aufgleitschräge wird vorteilhafterweise
weiterhin als Kraftumlenker verwendet, um den Auslöseschieber
bei der manuellen Verstellung des Schaltarms in seine Schließstellung aus
der Auslösestellung
in Richtung auf die Bereitschaftsstellung vorzuschieben.
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Die
Handbetätigungsmechanik
umfasst in einer zweckmäßigen Ausführung einen
Schwenkhebel, an dem eine Koppelstange exzentrisch gelagert ist.
Die Koppelstange trägt
dabei an einem Freiende den Mitnehmer. Der Schwenkhebel ist zweckmäßigerweise,
insbesondere durch eine Torsionsfeder, in Richtung auf eine der Öffnungsstellung
des Schaltarms entsprechende erste Schwenkstellung vorgespannt,
so dass der Schwenkhebel in unbelastetem Zustand stets von selbst
in diese erste Schwenkstellung zurückkehrt. In einer der Schließstellung
des Schaltarms entsprechenden zweiten Schwenkstellung wird der Schwenkhebel
dagegen bevorzugt durch die Verklinkung des Mitnehmers mit dem in
der Schließstellung
befindlichen Schaltarm arretiert. Zweckmäßigerweise sind der Schaltarm
und die Handbetätigungseinrichtung
derart aufeinander abgestimmt, dass bei Rückkehr des Schaltarms in die Öffnungsstellung
und des Schwenkhebels in die erste Schwenkstellung der Mitnehmer
selbsttätig
mit dem Schaltarm verklinkt, so dass der Schaltarm mittels der Handbetätigungsmechanik
ohne weiteres Zutun sofort wieder verstellbar ist. Um eine sichere Verklinkung
der Koppelstange mit dem Schaltarm zu gewährleisten ist die Koppelstange
dabei zweckmäßigerweise
in der ersten Schwenkstellung durch eine Feder gegen den Schaltarm
gedrückt.
In einer konstruktiv besonders einfachen Variante ist diese Feder insbesondere
durch eine einstückig
an den Schwenkhebel angespritzte Federlasche gebildet.
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Vorzugsweise
umfasst der Schutzschalter einen Kurzschlussauslöser, der dazu ausgebildet ist, im
Falle eines Kurzschlusses als Auslösebedingung den Auslöse schieber
zu betätigen.
Der Kurzschlussauslöser
umfasst eine Magnetspule, ein Magnetjoch sowie einen Magnetanker,
der mit einem zum Vorschub des Auslöseschiebers vorgesehenen Stößel verbunden
ist.
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Bei
einem hinsichtlich seiner Einbauhöhe besonders kompakten – und daher
zur Realisierung eines flachen Schutzschaltermoduls besonders geeigneten
Kurzspannungsauslöser
ist die Magnetspule mit einem im Wesentlichen rechteckigen Spulenquerschnitt
ausgebildet.
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Um
eine derart kompakte Magnetspule in herstellungstechnisch einfacher
Weise mit einer Durchgangsöffnung
für den
Stößel zu versehen,
ist ein Magnetkern der Spule zweckmäßigerweise aus zwei aneinanderliegenden
Kernscheiben aus ferromagnetischem Material gebildet. Jede dieser
Kernscheiben ist hierbei mit einer Längsnut versehen, wobei sich
die Längsnuten
der aneinanderliegenden Kernscheiben zu einer zur Aufnahme des Stößels hinreichend
großen
Durchgangsöffnung
ergänzen. Diese
Zweiteilung des Magnetkerns ist bei beliebigen Schutzschaltern und
beliebigem Spulenquerschnitt mit magnetischem Kurschlussauslöser vorteilhaft einsetzbar
und wird schon für
sich gesehen als erfinderisch betrachtet.
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Zusätzlich oder
alternativ zu dem Kurzschlussauslöser umfasst der Schutzschalter
vorzugsweise einen Überlastauslöser. Der Überlastauslöser ist
im Wesentlichen durch einen Bimetallstreifen gebildet, der sich
infolge des Stromflusses durch den Schutzschalter erhitzt und sich
dabei derart verformt, dass er im Überlastfall den Auslöseschieber
betätigt.
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Als
Widerlager oder Angriff für
den Bimetallstreifen ist hierbei in einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung ein Vorsprung an dem Auslöseschieber vorgesehen. Dieser
Angriff ist dabei insbesondere durch einen gegenüber dem Auslöseschieber
verdrehbaren Exzenter gebildet. Dieser Exzenter dient zur Einstellung
bzw. Justage einer Überlastauslöseschwelle
für den Überlastauslöser, indem
durch Verdrehung des Exzenters gegenüber dem Auslöseschieber
der Abstand, der (insbesondere in der Bereitschaftsstellung des
Auslöseschiebers)
zwischen dem Angriff bzw. Exzenter und dem Bimetallstreifen gebildet
ist, variiert wird. Der Exzenter ist insbesondere an dem Auslöseschieber
in mehreren definierten Drehstellungen verrastbar. Der Auslöseschieber ist
hierbei in einer konstruktiv einfachen und zweckmäßigen Ausführung insbesondere
mit einer Halterung zur Lagerung des Exzenters versehen, die eine nach
Art eines Zahnkranzes ausgebildete Raste aufweist, in die wiederum
ein Vorsprung (oder Rastzahn) des Exzenters eingreift. Auch die
vorstehend beschriebene Justagemöglichkeit
für den Überlastauslöser ist
nicht nur bei dem vorstehend beschriebenen Schutzschalter, sondern
allgemein bei einem Schutzschalter mit Bimetallauslösung vorteilhaft
einsetzbar.
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Der
erfindungsgemäße Schutzschalter
ist weiterhin vorzugsweise mit einer Löscheinrichtung zur besonders
raschen Löschung
eines Schaltlichtbogens ausgestattet. Die Löscheinrichtung umfasst eine
Löschkammer,
die einen Einlass und einen Auslass für den Lichtbogen und dazu etwa
senkrecht verlaufende Seitenwände
aufweist. Die Löscheinrichtung
umfasst ferner zwei Laufschienen, die dazu dienen, den Schaltlichtbogen
von den Kontakten in die Löschkammer
zu leiten. Eine erste Laufschiene verbindet hierbei den Festkontakt
mit einer ersten Seitenwand der Löschkammer. Die zweite Laufschiene verbindet
eine Anschlagfläche,
an welcher der Bewegkontakt in der Öffnungsstellung des Schaltarms anliegt,
mit der zweiten Seitenwand der Löschkammer.
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Die
zweite Laufschiene ist mit einer Stromzuführung kontaktiert, über welche
die zweite Laufschiene mit dem Bewegkontakt kurzgeschlossen ist, so
dass der Bewegkontakt und die zweite Laufschiene stets auf dem gleichen
elektrischen Potenzial liegen. Die zweite Laufschiene ist dabei
vorteilhafterweise derart mit der Stromzuführung kontaktiert, dass die
Kontaktstelle zwischen Laufschiene und Stromzuführung – von dem Bewegkontakt aus
in Richtung des Kontakthebels gesehen – hinter der Anschlagfläche des
Schaltarms liegt, oder dass mit anderen Worten die Anschlagfläche des
Schaltarms an der zweiten Laufschiene zwischen der Kontaktstelle dieser
Laufschiene mit der Stromzuführung
und der Löschkammer
liegt. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird erreicht, dass
die geomet rische Charakteristik der Stromführung innerhalb des Schutzschalters
auch beim Übergang
des Lichtbogens von den Kontakten auf die angrenzenden Laufschienen
(auch als Kommutierung bezeichnet) erhalten bleibt. Insbesondere
bleibt eine durch den Strompfad bewirkte Induktionswirkung, durch
die der Lichtbogen aufgrund der elektrodynamischen Wechselwirkung
in Richtung der Löschkammer
getrieben wird, bei dem Kommutierungsprozess dem Vorzeichen nach
erhalten, so dass der Lichtbogenlauf nicht bei der Kommutierung gebremst
wird.
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In
einer konstruktiv einfachen und preisgünstigen Ausführung, die
gleichzeitig im Hinblick auf ihre mechanische Stabilität und eine
symmetrische Stromführung
vorteilhaft ist, sind die zweite Laufschiene und die Stromzuführung aus
demselben Blechstreifen gebildet, wobei die Laufschiene nach Art
einer Lasche mittig aus diesem Blechstreifen freigeschnitten und
herausgebogen ist.
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Die
Löscheinrichtung
ist in bevorzugter Ausführung
dahingehend optimiert, dass ein Schaltlichtbogen schnell und effektiv
in die Löschkammer „eingesaugt" wird, ohne die Löschkammer
zu durchlaufen und am Auslass rückzuzünden oder
an der Löschkammer
abzuprallen und vor deren Einlass rückzuzünden. Diese Optimierung wird
zum einen durch eine ausgewogene Verdämmung des Auslasses der Löschkammer
gegenüber
dem Einlass erreicht, die zweckmäßigerweise
in einem Bereich von etwa 35% bis 50%, bevorzugt etwa 40% bis 45%
und insbesondere zu etwa 42% gewählt
ist. Als Verdämmung
wird dabei das Verhältnis
der freien Auslassfläche
zu der freien Einlassfläche
bezeichnet. Eine geeignete Verdämmung
wird insbesondere dadurch erreicht, dass an den Auslass der Löschkammer
ein Trennsteg angeformt ist, der sich im Wesentlichen von Seitenwand
zu Seitenwand der Löschkammer erstreckt
und dabei den Auslass der Löschkammer
in zwei etwa gleiche Teilflächen
trennt. Der Trennsteg ist dabei etwa senkrecht zu den Löschblechen
eines Löschblechpakets
der Löschkammer
ausgerichtet und überragt
den Auslass der Löschkammer.
Der Trennsteg teilt hierdurch den die Löschkammer verlassenden Gasstrom
in zwei Teilströme
und verringert hierdurch das Risiko, dass der Lichtbogen durchschlägt, d.h.
nach Durchlaufen der Löschkammer rückzündet.
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Zusätzlich oder
alternativ zu dem Trennsteg ist am Ausgang der Löschkammer vorzugsweise mindestens
ein Leitblech angeordnet, durch welches der die Löschkammer
verlassende Gasstrom geteilt und in Richtung einer Gehäuseöffnung umgelenkt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass das Leitblech bzw. die Leitbleche
die Druck- und Strömungsverhältnisse
am Ausgang der Löschkammer
signifikant verbessern und somit das Risiko einer Rückzündung des
Lichtbogens vor dem Auslass bzw. Einlass der Löschkammer weiter verringern.
Vorzugsweise sind über
die Bereiche des Auslasses (d.h. von Seitenwand zu Seitenwand) und
gegebenenfalls beidseitig des Trennstegs, mehrere Leitbleche vorgesehen. Das
oder jedes Leitblech besteht insbesondere aus Kunststoff und ist
in einer fertigungstechnisch vorteilhaften Variante der Erfindung
an die Innenseite des Gehäuses
angeformt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist ein zwischen
den Laufschienen gebildeter Lichtbogenlaufraum zumindest zu einer
Gehäusestirnseite
hin von einer Abdeckplatte begrenzt.
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Die
oder jede Abdeckplatte ist ihrerseits mit Abstand zu dem Gehäuse angeordnet,
so dass zwischen der Abdeckplatte und dem Gehäuse ein Kanal gebildet ist,
der in etwa parallel zu dem Lichtbogenlaufraum geführt ist.
Dieser Ausbildung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass
der Lichtbogen auf seinem Weg entlang der Laufschienen durch plötzliche
Lufterhitzung eine Druckwelle vor sich herschiebt, die den Einlauf
des Lichtbogens in die Löschkammer
behindern kann, während
andererseits im Bereich der Kontakte ein Unterdruck entsteht, der
unter Umständen
den Lichtbogen unerwünschterweise
in den Kontaktbereich zurücksaugen
kann. Dieses Problem wird durch den jenseits der oder jeder Abdeckplatte
geführten
Kanal vermieden, zumal durch diesen Kanal während des Lichtbogenlaufs ein
Druckausgleich stattfinden kann. Um diesen Druckausgleich zu fördern, ist
die oder jede Abdeckplatte bevorzugt derart ausgebildet, dass der von
dieser Abdeckplatte begrenzte Druckausgleichkanal einerseits zu
dem Einlass der Löschkammer und
andererseits zu einem den Kontakten zugewandten Ende des Lichtbogenlaufraums
hin geöffnet ist.
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In
weiterer konstruktiver Vereinfachung des Schutzschalters ist die
erste Laufschiene bevorzugt integral mit dem Magnetjoch des Kurzschlussauslösers, d.h.
als Teil desselben oder mit diesem einstückig mechanisch zusammenhängend, ausgeführt. Um
hierbei die geometrische Charakteristik des Stromlaufs innerhalb
des Schutzschalters bei der Kommutierung des Lichtbogens auf die
Laufschienen zu erhalten, ist dabei das Magnetjoch zweckmäßigerweise
in einem an den Auslass der Löschkammer
angrenzenden Bereich durch einen Spalt unterbrochen.
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Eine
weitere konstruktive Vereinfachung des Schutzschalters wird bevorzugt
dadurch erreicht, dass die zweite Laufschiene oder die damit verbundene
Stromzuführung
als Träger
für den
Bimetallstreifen des Überlastauslösers herangezogen
ist.
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Die
vorstehend beschriebenen Merkmale der Löscheinrichtung werden einzeln
oder in beliebiger Kombination ebenfalls für sich gesehen schon als erfinderisch
betrachtet. Die vorstehend beschriebene Löscheinrichtung wirkt mit dem
vorstehend beschriebenen Schaltschloss im Sinne eines besonders schnellen
Schaltvorgangs synergetisch zusammen, kann aber unter zumindest
partieller Wahrung ihrer Vorteile auch bei anderen Schutzschaltern
vorteilhaft zum Einsatz kommen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Schutzschalters umfasst
dieser ein Signalrelais, das mittels des Auslöseschiebers betätigbar ist,
um dessen Stellung, und damit den Schaltzustand des Schutzschalters
anzuzeigen.
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Zur
Erreichung eines hohen Vorfertigungsgrades für Schutzschalter unterschiedlicher
Polzahl sind zweckmäßigerweise
mehrere Exemplare des vorstehend beschriebenen einpoligen Schutzschaltermoduls
zu einer mehrpoligen Schutzschalteranordnung kombinierbar, indem
diese Schutzschaltermodule jeweils stirnseitig aneinandergesetzt
werden. Der Schutzschalter ist dabei in zweckmäßiger Ausführung derart ausgebildet, dass
die aneinandergereihten Schutzschaltermodule zum einen eine mechanisch
zusammenhängende
Einheit bilden, wobei gleichzeitig die Handbetätigungsmechanik aller Schutzschaltermodule
gekoppelt ist, so dass die Schutzschaltermodule nur gemeinsam schaltbar sind.
Gleichzeitig ist vorgesehen, dass die Auslösemechanik aller Schutzschaltermodule
gekoppelt ist, so dass durch Auslösung eines jeden der Schutzschaltermodule
auch alle anderen Schutzschaltermodule ausgelöst werden.
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In
einer konstruktiv einfachen Variante des Schutzschalters ist hierzu
ein Koppelstück
vorgesehen, das sowohl der mechanischen Fixierung der Schutzschaltermodule
aneinander dient, als auch eine Kopplung der Handbetätigungsmechanik
und der Auslösemechanik
der angrenzenden Schutzschaltermodule bewirkt. Dieses Koppelstück ist in
besonders einfacher Ausführung
einstückig,
insbesondere als preisgünstiges
Kunststoffspritzteil, ausgebildet.
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Um
die außen
liegenden Stirnseiten eines einpoligen oder mehrpoligen Schutzschalters
zumindest teilweise abzudecken, ist weiterhin optional ein Blinddeckel
vorgesehen, der nach Art eines Baukastensystems modular anstelle
des Kopplungsstücks auf
diese außen
liegende Gehäusestirnseite
aufsetzbar ist.
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Zum
Anschluss eines elektrischen Leiters weist das oder jedes Schutzschaltermodul
einen Einspeisungsanschluss auf, der im Modulinneren mit dem Festkontakt
elektrisch verbunden ist. Der Einspeisungsanschluss eines jeden
Schutzschaltermoduls weist dabei vorzugsweise einen Koppelkontakt auf,
mittels welchem mehrere aneinandergereihte Schutzschaltermodule
einer mehrpoligen Schutzschalteranordnung mittels einer Stromschiene
parallel geschaltet werden können.
Auf diese Weise entfällt
das Erfordernis, jedes Schutzschaltermodul eingangsseitig separat
verdrahten zu müssen.
Vielmehr werden alle Schutzschaltermodule nach Art eines Stromverteilers über eine
gemeinsame Stromzuleitung versorgt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzschalters weist
jedes Schutzschaltermodul des Weiteren zwei Signalanschlüsse zum
Anschluss von Leitern auf, die modulintern mit dem Signalrelais
elektrisch verbunden sind. Auch diesen Signalanschlüssen ist
zweckmäßigerweise
jeweils ein Koppelkontakt parallel geschaltet, über den die Signalanschlüsse verschiedener
Schutzschaltermodule elektrisch verschaltbar sind.
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Der
oder jeder Koppelkontakt ist dabei in einem Gehäuseschlitz angeordnet, der
die gesamte Gehäusebreite überspannt,
so dass zur Überbrückung der
Koppelkontakte aneinandergrenzender Schutzschaltermodule eine als
Profilbauteil ausgebildete Stromschiene in die Gehäuseschlitze
einschiebbar ist. Zur Verbesserung der Betriebssicherheit des Schutzschalters
ist dabei der oder jeder Gehäuseschlitz
hinsichtlich seiner Dimensionierung, d.h. seiner Öffnungsseite
und -tiefe derart dimensioniert, dass der Koppelkontakt fingersicher
in dem Gehäuse aufgenommen
ist.
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Um
an einer außen
liegenden Stirnseite eines Schutzschaltermoduls einen versehentlichen Kontakt
mit dem Ende einer solchen Stromschiene auszuschließen, umfasst
der Schutzschalter vorzugsweise weiterhin einen Abschlussstreifen
aus Isoliermaterial, der fluchtend mit jeder Gehäusestirnseite in den Gehäuseschlitz
einschiebbar ist und in eingeschobenem Zustand den Gehäuseschlitz
zu dieser Stirnseite hin abschließt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführung weist der oder jeder
Gehäuseschlitz
an jeder Gehäusestirnseite
einen Führungssteg
auf, der bevorzugt zumindest einen Teil des stirnseitigen Randes
des Gehäuseschlitzes
umläuft,
zumindest aber von beiden Schlitzwänden in den von dem Gehäuseschlitz
ausgesparten Raum hineinragt. Dieser Führungssteg dient zum einen
dazu, durch formschlüssigen
Eingriff in eine korrespondierende Führungsnut des Abschlussstreifens
diesen in eingeschobenem Zustand an dem Gehäuse zu fixieren. Eine vorteilhafte
Nebenfunktion erfüllt
der Führungssteg
dann, wenn kein Abschlussstreifen in den Gehäuseschlitz eingeschoben ist,
indem durch den Führungssteg
die Schlitzbreite an dem stirnseitigen Gehäuserand reduziert und dadurch
die Gefahr einer versehentlichen Berührung des in dem Gehäuseschlitz
aufgenommenen Koppelkontakts weiter reduziert ist.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Explosionsdarstellung einen einpoligen Schutzschalter
mit einem Schutzschaltermodul und austauschbaren Blinddeckeln zur
teilweisen Abdeckung der Stirnseiten des Schutzschaltermoduls,
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2 in
perspektivischer Ansicht den Schutzschalter gemäß 1 mit einer
ersten Art von Blinddeckeln,
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3 in
Darstellung gemäß 2 den Schutzschalter
mit einer zweiten Art von Blinddeckeln,
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4 bis 6 den
Schutzschalter gemäß 2 in
unterschiedlichen Seitenansichten,
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7 in
einer perspektivischen Explosionsdarstellung ein Gehäuse sowie
die in dem Gehäuse gehalterten
Funktionsteile des Schutzschalters gemäß 2,
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8 in
einer perspektivischen Ansicht die in 7 gezeigten
Funktionsteile des Schutzschalters gemäß 2 in zusammengebautem
Zustand,
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9 in
gegenüber 8 um
etwa 180° gedrehter
perspektivischer Ansicht die Funktionsteile des Schutzschalters
gemäß 2 in
zusammengebautem Zustand,
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10 bis 13 in
vergrößerter (und
teils leicht gedrehter) Detailansicht aus
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9 ein
Schaltspiel des Schutzschalters gemäß 2 beim Auslösevorgang
in sukzessive aufeinanderfolgenden Momentaufnahmen,
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14 in
einem schematisch vereinfachten Längsschnitt eine Löscheinrichtung
des Schutzschalters gemäß 2,
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15 und 16 in
perspektivischer Darstellung (die im Wesentlichen einer Detailansicht
aus 8 entspricht) eine Justageeinrichtung zur Einstellung
der Ansprechschwelle eines bimetallischen Überlastauslösers des Schutzschalters gemäß 2,
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17 in
einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine zweipolige Ausführung des
Schutzschalters mit zwei Schutzschaltermodulen gemäß 2,
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18 in
perspektivischer Darstellung den Schutzschalter gemäß 17 in
zusammengebautem Zustand, und
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19 bis 21 eine
fünfpolige
Ausführungsform
des Schutzschalters, bei der fünf
Schutzschaltermodule nach Art eines Stromverteilers miteinander
verschaltet sind.
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Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das
in den nachfolgenden Figuren beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung
betrifft einen nach Art eines Baukastensystems modular aufgebauten
Schutzschalter 1, der durch Kombination einer Anzahl von
Komponenten in ein- oder
mehrpoliger Bauweise realisierbar ist. Die Kernkomponente dieses
Baukastensystems ist ein Schutzschaltermodul 2, das für sich gesehen
bereits einen vollständig funktionsfähigen einpoligen
Schutzschalter bildet.
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Einpolige
Bauformen des Schutzschalters 1, wie sie insbesondere in
den 1 bis 6 dargestellt sind, werden entsprechend
im Wesentlichen durch ein einziges Schutzschaltermodul 2 gebildet. Mehrpolige
Bauformen des Schutzschalters 1, wie sie in den 17 bis 21 dargestellt
sind, werden durch Aneinanderreihung einer der Polzahl des Schutzschalters 1 entsprechenden
Anzahl von Schutzschaltermodulen 2 gebildet.
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Gemäß 1 umfasst
das zunächst
in Ansicht von außen
dargestellte Schutzschaltermodul 2 ein Gehäuse 3 aus
Isoliermaterial. Das Schutzschaltermodul 2 ist nach Art
eines Reiheneinbaugerätes ausgebildet.
Das Gehäuse 3 weist
entsprechend die für
solche Geräte
charakteristische, symmetrisch zu einer Frontseite 4 abgestufte
Formgebung auf. An einem herausragenden Mittelteil 5 der
Frontseite 4 ragt zur Betätigung des Schutzschaltermoduls 2 ein Handgriff 6 eines
Schwenkhebels 7 aus dem Gehäuse heraus. An einer der Frontseite 4 gegenüberliegenden
Rückseite 8 ist
das Schutzschaltermodul 2 mit einer für Reiheneinbaugeräte typischen
Aufnahme zum Aufrasten des Schutzschaltermoduls 2 auf eine
Tragschiene, insbesondere Hutschiene, versehen. Zur Fixierung des
Schutzschaltermoduls 2 auf der Tragschiene ist ein Rastschieber 10 vorgesehen, der
in einer Führung 11 des
Gehäuses 3 verschiebbar
geführt
ist. Der Rastschieber 10 ist mit seitlich angespritzten
Federarmen 12 versehen, die mit einer – vereinfacht – sägezahnartigen
Kontur der Führung 11 derart
zusammenwirken, dass der Rastschieber 10 im Montagezustand
in der Führung
unverlierbar fixiert und bistabil zwischen einer Raststellung, in
der eine Rastnase 13 des Rastschiebers 10 in die
Aufnahme 9 ragt, und einer Freigabestellung, in der die Rastnase 13 aus
der Aufnahme 9 zurückgezogen
ist, verschiebbar ist. In Folge der bistabilen Führung verbleibt der Rastschieber 10 in
der Freigabestellung, wenn er von einem Benutzer insbesondere zur
Demontage des Schutzschaltermoduls 2 manuell aus der Rastposition
zurückgezogen
wird, so dass das Schutzschaltermodul 2 einfach von der
Tragschiene abgehoben werden kann. Die bistabile Verrastung des
Rastschiebers 10 in der Freigabestellung ist dabei insbesondere
vorteilhaft, um mehrere zusammenhängende oder miteinander verdrahtete
Schutzschaltermodule 2 gemeinsam von einer Tragschiene abnehmen
zu können,
ohne die Rastschieber 10 jedes Schutzschaltermoduls 2 gleichzeitig
betätigen
zu müssen.
Andererseits ist der Rastschieber 10 in der Rastposition
durch Zusammenwirkung der Federarme 12 mit der sägezahnartigen
Kontur der Führung 11 federnd
geführt,
so dass das Schutzschaltermodul 2 durch einfaches Aufstecken
auf die Tragschiene auf diese aufgeschnappt werden kann.
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In
der einpoligen Ausführung
des Schutzschalters 1 ist auf jede Stirnfläche 14a, 14b des
Gehäuses 3 ein
Blinddeckel 15a oder 15b aufgeschnappt, der das
Gehäuse 3 im
Bereich des Schwenkhebels 7 nach außen hin abschließt. Jeder Blinddeckel 15a, 15b ist
mit drei Haltevorsprüngen 16 in
korrespondierende Aufnahmen 17 des Gehäuses 3 eingeschnappt.
Wie aus den 2 und 3 erkennbar
ist, überdeckt
jeder Blinddeckel 15a, 15b in seiner Montagstellung
insbesondere eine in jeder Stirnfläche 14a, 14b des
Gehäuses 3 vorgesehene Eingriffsöffnung 18, über die
das Schutzschaltermodul 2 (wie nachfolgend näher erläutert wird)
in mehrpoligen Ausführungsformen
des Schutzschalters 1 mit benachbarten Schutzschaltermodulen 2 koppelbar
ist.
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1 zeigt
zwei Arten von Blinddeckeln 15a bzw. 15b, die
alternativ zueinander auf das Gehäuse 3 aufschnappbar
sind. Die Blinddeckel 15b unterscheidet sich von den Blinddeckeln 15a dadurch, dass
sie zusätzlich
mit einer Reling 19 versehen ist, die im Montagezustand
(vgl. 3) den Schwenkbereich des Handgriffs 6 flankiert
und hierdurch als Schutz gegen eine versehentliche Betätigung des Schutzschaltermoduls 2 wirkt. 2 zeigt
das Schutzschaltermodul 2 mit den darauf montierten Blinddeckeln 15a. 3 zeigt
in entsprechender Darstellung das Schutzschaltermodul 2 mit
darauf montierten Blinddeckeln 15b.
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Wie 1 ferner
zu entnehmen ist, umfasst der Schutzschalter 1 weiterhin
Beschriftungsschilder 20, die an den Rändern der Frontseite 4 beidseitig
in korrespondierende Aufnahmen 21 des Gehäuses 3 einsetzbar
sind.
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Die 4 bis 6 zeigen
das beispielhaft mit Blinddeckeln 15a versehene Schutzschaltermodul 2 in
Draufsicht auf die Stirnfläche 14a (5) bzw.
auf die angrenzenden Seitenflächen 22a (4)
und 22b (6) des Gehäuses 3.
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In
der Seitenfläche 22a ist
eine Gehäuseöffnung 23 vorgesehen, über welche
ein Einspeisungsanschluss 24 zum Anschließen eines
elektrischen Versorgungsleiters zugänglich ist. Die gegenüberliegende
Seitenfläche 22b ist
mit einer weiteren Gehäuseöffnung 25 versehen, über welche
ein Lastanschluss 26 zugänglich ist. Jede Seitenfläche 22a, 22b ist
zusätzlich
mit je einer Gehäuseöffnung 27a bzw. 27b versehen, über die
ein jeweils korrespondierender Signalanschluss 28a bzw. 28b zugänglich ist.
Dem Einspeisungsanschluss 24 ist ein Koppelkontakt 29 parallel
geschaltet. Der Koppelkontakt 29 ist über einen Gehäuseschlitz 30 von
außen
her zugänglich
gemacht. Der Gehäuseschlitz 30 erstreckt sich über die
ge samte Gehäusebreite,
d.h. von der Stirnfläche 14a bis
zu einer gegenüberliegenden Stirnfläche 14b und
ist zu beiden Stirnflächen 14a und 14b hin
offen. Ebenso ist jedem Signalanschluss 28a und 28b ein
weiterer Koppelanschluss 31a bzw. 31b parallel
geschaltet, wobei jeder der Koppelanschlüsse 31a und 31b über einen
weiteren Gehäuseschlitz 32a bzw. 32b zugänglich ist.
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Jeder
Gehäuseschlitz 30, 32a, 32b ist
derart dimensioniert, dass der jeweils darin angeordnete Koppelkontakt 29 bzw. 31a, 31b fingersicher
verborgen ist und dass die erforderlichen Kriechstrecken zu der
Gehäuseoberfläche eingehalten
sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die Gehäuseschlitze besonders eng und
tief ausgebildet sind. Die Schlitztiefe beträgt im Fall des Gehäuseschlitzes 30 etwa
20 mm, im Falle der Gehäuseschlitze 32a, 32b etwa
10 mm. Die freie Schlitzweite beträgt im Fall des Gehäuseschlitzes 30 etwa
4 mm und ist im hinteren Bereich durch Führungsstege 134, die
den Koppelkontakt 29 beidseitig flankieren, nach außen hin
auf etwa 1 mm reduziert. Im Falle der Gehäuseschlitze 32a, 32b beträgt die freie
Schlitzweite etwa 3 mm und ist im hinteren Bereich nach außen hin
auf etwa 1 ^mm reduziert.
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In 7 ist
das Schutzschaltermodul 2 in einer Explosionsdarstellung
gezeigt, in der insbesondere die in dem Gehäuse 3 aufgenommenen
Funktionsteile des Schutzschaltermoduls 2 in gesonderter Darstellung
sichtbar sind.
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Die
Funktionsteile des Schutzschaltermoduls 2 gliedern sich
im Wesentlichen in ein Schaltschloss 40 und eine Löscheinrichtung 41.
Das Schaltschloss 40 lässt
sich wiederum gliedern in drei funktionale Untergruppen, nämlich eine
Handbetätigungsmechanik 42,
einen Schaltarm 43 sowie eine Auslösemechanik 44.
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Die
Handbetätigungsmechanik 42 ist
im Wesentlichen gebildet durch den Schwenkhebel 7 sowie eine
Koppelstange 45, deren Freiende zur Bildung eines Mitnehmers 46 etwa
rechtwinklig abgebogen ist. Die Handbetätigungsmechanik 42 umfasst
ferner eine Torsionsfeder 47.
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Der
Schaltarm 43 ist zweigliedrig ausgebildet und umfasst einen
Kontakthebel 48 und einen Klinkenhebel 49, der
an einem rückwärtigen Hebelende 50 eine
mit dem Mitnehmer 46 zusammenwirkende Klinke 51 aufweist.
Der Schaltarm 43 wird durch eine Zugfeder 52 vorgespannt.
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Die
Auslösemechanik 44 umfasst
einen Auslöseschieber 53,
einen im Wesentlichen aus einem Bimetallstreifen 54 gebildeten Überlastauslöser 55 sowie
einen elektromagnetischen Kurzschlussauslöser 56, der eine Magnetspule 57 mit
einem aus zwei Kernscheiben 58 gebildeten Magnetkern, ein
Magnetjoch 49 und einen Magnetanker 60 umfasst.
Der Magnetanker 60 ist dabei mit einem stabförmigen Stößel 61 aus
Kunststoff verbunden und wird durch eine Druckfeder 62 vorgespannt.
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Die
Löscheinrichtung 41 umfasst
eine Löschkammer 63 mit
einem darin eingesetzten Paket von zueinander parallel angeordneten
Löschblechen 64 sowie
eine erste Laufschiene 65 und zweite Laufschiene 66.
Die Laufschiene 65 ist dabei integral mit dem Magnetjoch 59 ausgebildet.
Die Laufschiene 66 ist zusammen mit einer Stromzuführung 67 als
einstückig
zusammenhängendes
Blechteil gebildet, wobei die Stromzuführung 67 gleichzeitig
einen Träger für den Bimetallstreifen 54 bildet.
Die Löscheinrichtung 41 umfasst
des Weiteren zwei Abdeckplatten 68a und 68b sowie
Leitbleche 69, die einstückig an die Innenwand des Gehäuses 3 angeformt
sind.
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In 7 sind
weiterhin erkennbar der als Schraubklemmkontakt ausgebildete Einspeiseanschluss 24,
der über
eine starre Stromschiene 70 dem Koppelkontakt 29 parallel
geschaltet ist sowie der ebenso als Schraubklemmanschluss ausgeführte Lastanschluss 26.
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Das
Schutzschaltermodul 2 umfasst ferner eine Signalkontakteinrichtung,
die im Wesentlichen durch ein mit den Signalanschlüssen 28a und 28b und
den jeweils parallel geschalteten Koppelkontakten 31a und 31b verschaltetes
Signalrelais 71 gebildet ist.
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Aus 7 wird
ferner deutlich, dass das Gehäuse 3 aus
zwei Teilen, nämlich
einer Gehäuseschale 73 und
einem auf diese aufsetzbaren Gehäusedeckel 74,
besteht. Die Gehäuseschale 73 und
der Gehäusedeckel 74 sind
im Montagezustand durch Nieten 75 oder Schraubverbindungen
aneinander unverlierbar fixiert.
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In
den 8 und 9 sind die vorstehend beschriebenen
Funktionsteile des Schutzschaltermoduls 2 in zusammengebautem
Zustand dargestellt, wobei 8 eine Vorderansicht
der Funktionsteile darstellt, wie sie sich in einem Blick durch
den Gehäusedeckel 74 hindurch
auf die in die Gehäuseschale 73 eingelegten
Funktionsteile ergäbe. 9 zeigt
die Funktionsteile in einer Rückansicht,
wie sie sich bei einem Blick durch den Boden der Gehäuseschale 73 hindurch
ergäbe.
Die Gehäuseschale 73 und
der Gehäusedeckel 74 sind
in den 8 und 9 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit weggelassen.
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Im
Montagezustand ist der Klinkenhebel 49 des Schaltarms 43 um
eine gehäusefeste
Drehachse 80 schwenkbar gelagert. Der Kontakthebel 48 ist
wiederum an einem Drehgelenk 81 an dem Klinkenhebel 49 angelenkt,
so dass der Schaltarm 43 in sich eine gewisse Flexibilität aufweist.
Die Relativbeweglichkeit des Kontakthebels 48 bezüglich des
Klinkenhebels 49 wird begrenzt durch ein Langloch 82 an
einem rückwärtigen Ende 83 des
Kontakthebels 84, durch das die Drehachse 80 hindurchsteht.
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Das
dem rückwärtigen Ende 83 entgegengesetzte
Freiende des Kontakthebels 48 bildet einen Bewegkontakt 84,
der mit einem Festkontakt 85 zusammenwirkt, um einen Stromkreis
zu schalten. Der Festkontakt 85 ist an einer Oberseite
des Magnetjochs 59 am Ansatz der mit diesem integral verbundenen
Laufschiene 65 aufgebracht.
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Die 8 und 9 zeigen
das Schutzschaltermodul 2 in einem Schließzustand
des Schaltarms 43, in dem das den Bewegkontakt 84 bildende Ende
des Kontakthebels 48 an dem Festkontakt 85 anliegt.
In diesem Schließzustand
ist zwischen dem Einspeisungsanschluss 24 bzw. Koppelkontakt 29 und
dem Lastanschluss 26 eine elektrisch leitende Verbindung
geschaffen, die über
die Stromschiene 70, die Magnetspule 57, das Magnetjoch 59,
den Festkontakt 85, den Kontakthebel 48 mit dem
Bewegkontakt 84, den Bimetallstreifen 54 und eine
daran anschließende
Stromschiene 86 führt.
Die elektrische Verbindung zwischen dem rückwärtigen Ende 83 des
Kontakthebels 48 und dem Bimetallstreifen 54 sowie
zwischen dem Bimetallstreifen 54 und der Stromschiene 86 ist
jeweils durch eine Litzenverbindung 87a, 87b geschlossen,
die in den 8 und 9 lediglich
schematisch angedeutet ist.
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Die
(in 9 ebenfalls nur schematisch angedeutete) Zugfeder 52 greift
an dem Kontakthebel 48 an einem zwischen dem Drehgelenk 81 und
dem Langloch 82 (und damit auch zwischen dem Drehgelenk 81 und
der Drehachse 80) angeordneten Position an. Das entgegengesetzte
Ende der Zugfeder 52 ist an dem Gehäuse 3 wiedergelagert.
Der Schaltarm 43 ist damit durch die Zugfeder 52 insgesamt
in einer Drehrichtung, die in der Darstellung gemäß 8 einer
Drehung des Schaltarms 43 im Uhrzeigersinn, in der Darstellung
gemäß 9 einer
Drehung des Schaltarms 43 entgegen dem Uhrzeigersinn entspricht,
in Richtung auf eine Öffnungsstellung
vorgespannt. Infolge des zwischen dem Drehgelenk 81 und
der Drehachse 80 gelegenen Angriffspunkts der Zugfeder 52 ist
dagegen der Kontakthebel 48 relativ zu dem Klinkenhebel 49 in
die entgegengesetzte Drehrichtung, d.h. in Richtung auf die Schließstellung vorgespannt.
Der Schaltarm 43 wird gegen die Rückstellkraft der Zugfeder 52 durch
Verklinkung der Klinke 51 mit dem Mitnehmer 46 in
der Schließstellung gehalten.
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Die
Stellung des Klinkenarms 49 in dieser Schließstellung
ist dabei derart gewählt,
dass der Schaltarm 43 beim Schließen in gewissen Umfang „durchgedrückt" wird, dass also
der Kontakthebel 48 gegenüber dem Klinkenhebel 49 verspannt
wird. Durch diese Verspannung wird erreicht, dass der Bewegkontakt 84 in
der Schließstellung
stets unter Vorspannung an dem Festkontakt 85 anliegt,
wobei ein sukzessiv zunehmender Verbrauch an Kontaktmaterial im
Zuge der Lebenszeit des Schutzschaltermoduls 2 durch die
Nachgiebigkeit des Kontakthebels 48 ausgeglichen wird.
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Der
Schwenkhebel 7 ist an der Gehäuseschale 73 zwischen
einer in 7 dargestellten ersten Schwenkstellung
und einer in den 8 und 9 dargestellten
zweiten Schwenkstellung schwenkbar um eine gehäusefeste Schwenkachse 88 gelagert,
wobei – wie
den 8 und 9 entnehmbar ist – die zweite
Schwenkstellung des Schwenkhebels 7 mit der Schließstellung
des Schaltarms 43 korrespondiert. Die Koppelstange 45 ist
mit einem Festende 89 schwenkbar und bezüglich des Schwenkhebels 7 radial
beweglich in einer Radialführung 90 des
Schwenkhebels 7 geführt.
Das Festende 89 ist andererseits in einer Kulissenführung 91 geführt, die
an die Innenwand der Gehäuseschale 73 und
des Gehäusedeckels 74 angeformt
und in den 8 und 9 lediglich
schematisch angedeutet ist. Die Kulissenführung 91 läuft nach
Art eines Spiralsegments auf die Schwenkachse 88 zu, wobei
für jede
Stellung des Schwenkhebels 7 zwischen der ersten und der
zweiten Schwenkstellung ein Kreuzungspunkt der Linearführung 90 und
der Kulissenführung 91 existiert,
der eine dieser Stellung des Schwenkhebels 7 entsprechende
Position des Festendes 89 der Koppelstange 45 definiert.
Entlang der Kulissenführung 91 befindet
sich das Festende 89 der Koppelstange 45 an seinem
radial äußersten Punkt
bezüglich
der Schwenkachse 88, wenn sich der Schwenkhebel 7 in
der zweiten Schwenkstellung befindet, und an seinem radial innersten
Punkt, wenn sich der Schwenkhebel 7 in der ersten Schwenkstellung
befindet. Die Koppelstange 45 wird dabei durch das Zusammenwirken
der Radialführung 90 mit
der Kulissenführung 91 bei
einer Verschwenkung des Schwenkhebels 7 hauptsächlich linear
geführt.
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Der
Schwenkhebel 7 ist durch die Torsionsfeder 47 in
Richtung auf die erste Schwenkstellung vorgespannt, so dass er in
der zweiten Schwenkstellung entgegen dem Federdruck der Torsionsfeder 47 ausgelenkt
ist. Die Kulissenführung 91 ist
dabei derart angelegt, dass in der zweiten Schwenkstellung die über die
Koppelstange 45 vermittelte Wirkverbindung zwischen dem
Mitnehmer 46 und dem Festende 89 oberhalb (d.h.
auf der dem Handgriff 6 zugekehrten Seite) der Schwenkachse 88 verläuft, so
dass der Schwenkhebel 7 durch die Verrastung des Mitnehmers 46 mit
der Klinke 51 des Rastarms 43 gegen die Rückstellkraft
der Torsionsfeder 47 in der zweiten Schwenkstellung gehalten
wird. Die Handbetätigungsmechanik 42 und
der Schaltarm 43 sind somit über die Verklinkung des Mitnehmers 46 mit
der Klinke 51 derart miteinander gekoppelt, dass sie sich
gegen die jeweilige Rückstellkraft
der Zugfeder 52 und der Torsionsfeder 47 gegenseitig
in der Schließstellung
bzw. der zweiten Schwenkstellung stabilisieren.
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Kernbestandteil
der Auslösemechanik 42 ist der
Auslöseschieber 53,
der sowohl von dem Bitmetallstreifen 54 des Überlastauslösers 55 als
auch von dem Stößel 61 des
Kurzschlussauslösers 56 betätigt wird,
und der unter Betätigung
durch einen der Auslöser 55 oder 56 die
Rückstellung
des Schaltarms 43 von der Schließstellung in die Öffnungsstellung
bewirkt. Der Auslöseschieber 53 beeinflusst
diesen Rückstellungsprozess
in zweifacher Weise, indem er zum einen den Schaltarm 53 von
dem Mitnehmer 46 entklinkt, und damit den automatischen
Rückstellungsprozess
des Schaltarms 43 unter Wirkung der Zugfeder 52 in
Gang setzt, und indem er zum anderen den Schaltarm 43 „anschiebt", ihm also ein Impulsstoß versetzt,
um die Trägheit
des Schaltarms 43 bei der Rückstellung schneller zu überwinden
und somit den Schaltprozess zu beschleunigen.
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Für den Kurzschlussfall
ist der Auslösevorgang
in den 10 bis 13 nach
Art von Momentaufnahmen verdeutlicht.
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10 zeigt
in vergrößerter Darstellung
den Schaltarm 43 nochmals in seiner Schließstellung,
in der die unter anderem durch die Magnetspule 57 geführte elektrische
Verbindung zwischen dem Einspeisungsanschluss 24 und dem
Lastanschluss 26 geschlossen ist. Ein Kurzschluss in einem
an die Anschlüsse 24 und 16 angeschlossenen
Stromkreis führt
zu einem sprunghaften Anstieg des durch die Magnetspule 57 fließenden Stroms
auf einen Spitzenwert, der im Falle des abgebildeten Schutzschalters
bestimmungsgemäß bis zu
ca. 6 kA betragen kann. Der starke Stromanstieg bewirkt einen proportionalen
Anstieg des durch die Magnetspule 57 erzeugten Magnetfeldes,
in Folge dessen der Magnetanker 60 entge gen der durch die
Druckfeder 62 bewirkten Rückstellkraft gegen die im Inneren
der Magnetspule 57 angeordneten Kernscheiben 58 angezogen
wird.
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Jede
der Kernscheiben 58 ist mit einer Längsnut versehen. Die Kernscheiben 58 sind
dabei derart aneinander angesetzt, dass sich die Längsnuten
zu einer Durchführung
ergänzen,
in der der Stößel 61 gleitend
einliegt. Der Stößel 61 ist
mit dem Magnetanker 60 verbunden und wird bei dessen Bewegung
gegen den Auslöseschieber 53 vorgeschoben. Dabei
schlägt
er an einer Anschlagfläche 92 des
Auslöseschiebers 53 an
und hebt unter fortgesetztem Vorschub den Auslöseschieber 53 aus
der in 9 dargestellten Bereitschaftsstellung an.
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Zur
Entklinkung des Mitnehmers 46 von der Klinke 51 weist
der Auslöseschieber 53 eine
Entklinkungskontur 93 auf. Die Entklinkungskontur 93 ist
mit einer Ausnehmung 94 versehen, in die die Koppelstange 45 mit
dem Mitnehmer 46 eingreift, so dass durch den Vorschub
des Auslöseschiebers 53 der Mitnehmer 46 von
der Klinke 51 des Klingenhebels 49 abgezogen wird.
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Der
Auslöseschieber 53 ist
des Weiteren mit einem Vorsprung versehen, der als Anschlag 95 zur Beaufschlagung
des Schaltarms 43 dient. Dieser (erster) Anschlag 95 schlägt gleichzeitig
oder unmittelbar nach der Entklinkung des Schaltarms 43 gegen diesen
an und beschleunigt den Schaltarm 43 in Richtung auf dessen Öffnungsstellung.
Die Geometrie des Auslöseschiebers 53 ist
insbesondere derart bemessen, dass der Anschlag 95 an dem
Schaltarm 43 zu einem Zeitpunkt zur Anlage kommt, zu dem sich
der Schaltarm 43 noch nicht entspannt hat. Der Schaltarm 43 ist
wiederum derart gestaltet, dass der Anschlag 95 gegen den
Kontakthebel 48 (und nicht gegen den Klinkenhebel 49)
anschlägt.
Durch die Reibung des Kontakthebels 48 mit dem Anschlag 95 wird
die Drehbeweglichkeit des Kontakthebels 48 blockiert. Auf
diese Weise wird verhindert, dass sich der Schaltarm 43 vor
dem Abheben des Bewegkontakts 84 von dem Festkontakt 85 entspannt.
Vielmehr wird der Kontakthebel 48 unmittelbar mit dem Anschlagen
des Auslöseschiebers 53 angehoben
(s. 11), wodurch wiederum der Bewegkon takt 84 sofort
von dem Festkontakt 85 getrennt und der Kurzschlussstrom
bereits in der Anstiegsphase wirksam begrenzt wird.
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Der
Auslöseschieber 53 ist
insbesondere derart angeordnet, dass der Anschlag 95 im
Bereich des Drehgelenks 81 auf den Schaltarm 43 trifft,
so dass durch den Anschlag 95 auf den Kontakthebel 48 kein
Drehmoment relativ zu dem Klinkenhebel 49 übertragen
wird. Der Kontakthebel 48 überragt im Bereich des Drehgelenks 81 den
Klinkenhebel 49 in radialer Richtung, so dass gewährleistet
ist, dass der Anschlag 95 auf den Kontakthebel 48 trifft.
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Wie
in 12 gezeigt, kommt in einer nachfolgenden Auslösephase
der Vorschub des Stößels 61,
und in Folge dessen auch der Vorschub des Auslöseschiebers 53 auf
Grund des begrenzten Hubs des Kurschlussauslösers 56 zum Erliegen.
Unter Wirkung der Zugfeder 52 bewegt sich der Schaltarm 43 weiterhin
in Richtung der Öffnungsstellung
und hebt sich dadurch von dem Anschlag 95 ab. Hierdurch wird
auch die Drehfixierung des Kontakthebels 48 aufgehoben,
so dass sich der Schaltarm entspannt (Die Lage des Kontakthebels 48 in
entspannten Zustand des Schaltarms 43 ist in 12 gestrichelt
angedeutet).
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Bevor
der Kontakthebel 43 die Öffnungsstellung erreicht, schlägt er, wiederum
im Bereich des Drehgelenks 81 an einen zweiten Anschlag 96 des Auslöseschiebers 53 an
und nimmt diesen unter fortgesetztem Zurückweichen in die Öffnungsstellung mit.
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13 zeigt
den Endzustand des Auslösevorgangs,
in dem der Bewegkontakt 48 an einer Anschlagfläche 97 anliegt,
die einen dem Festkontakt 85 mit Abstand gegenüberliegenden
Ansatz der zweiten Laufschiene 66 bildet. Der Auslöseschieber 53 ist
durch die Wechselwirkung des zweiten Anschlags 96 mit dem
Schaltarm 43 in eine Auslösestellung gehoben, in der
die Entklinkungskontur 93 des Auslöseschiebers 53 die
Klinke 51 des Schaltarms 43 mit einer Aufgleitschräge 98 flankiert.
-
Nachdem
im Zuge des Auslöseprozesses der
Mitnehmer 46 mit der Klinke 51 entklinkt ist,
ist auch der Schwenkhebel 7 nicht länger in der zweiten Schwenkstellung
gehalten und kehrt unter Wirkung der Torsionsfeder 47 in
die erste Schwenkstellung zurück.
Dabei wird der Mitnehmer 46 aus der Ausnehmung 94 der
Entklinkungskontur 93 herausgeschoben und gleitet die Aufgleitschräge 98 herab,
bis er hinter der Klinke 51 wieder verrastet. Das Einrasten des
Mitnehmers 46 hinter der Klinke 51 wird durch eine
Federlasche 72 (8) sichergestellt, die an den
Schwenkhebel 7 einstückig
angespritzt ist und die Koppelstange 45 in der zweiten
Schwenkstellung des Schwenkhebels 7 gegen die Aufgleitschräge 93 drückt. Der
Schaltarm 43 ist hierdurch wieder mit der Handbetätigungsmechanik 42 gekoppelt
und kann durch manuelle Verschwenkung des Schwenkhebels 7 in
die Schließstellung
gemäß 9 zurückgestellt werden.
Dabei wird durch Wechselwirkung des Mitnehmers 46 mit der
Aufgleitschräge 89 gleichzeitig der
Auslöseschieber 53 in
die Bereitschaftsstellung gemäß 9 zurückverschoben,
sofern der Verschiebung des Auslöseschiebers 53 kein
Hindernis entgegen steht. Andernfalls, z.B. wenn die Auslösebedingung
noch besteht und entsprechend einer der Auslöser 55 oder 56 einer
Verschiebung des Auslöseschiebers
in die Bereitschaftsstellung entgegensteht, gleitet der Mitnehmer 46 an
der Ausgleitschräge 98 aufwärts und
wird dadurch wiederum von der Klinke 51 abgehoben.
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Im
Zuge des vorstehend beschriebenen Auslösevorgangs entsteht zwischen
dem Festkontakt 85 und dem sich von diesem abhebenden Bewegkontakt 84 ein
Schaltlichtbogen, der zu einer starken Erhitzung und langfristig
zu einem Abbrennen der Kontakte 84 und 85 führt. Die
Löscheinrichtung 41 dient hierbei
zur schnellen effektiven Löschung
des Lichtbogens.
-
Beim Öffnen der
Kontakte 84 und 85 wirkt der Stromfluss innerhalb
des Kontakthebels 48, der Lichtbogenstrecke und der dem
Kontakthebel 48 gegenüberliegenden
Strecke des Magnetjochs 59 als Stromschleife. Dieses Stromschleife übt auf den Lichtbogen
eine Induktionskraft aus, die den Lichtbogen in Richtung auf die
Löschkammer 63 treibt.
-
Mit
dem Anschlagen des Schaltarms 43 an der Anschlagfläche 97 wird
die leitende Verbindung zwischen dem Bimetallstreifen 54,
der Litzenverbindung 87a (8 und 9)
und dem Kontakthebel 48 über die Stromzuführung 67 kurzgeschlossen. Durch
die Formgebung des Blechstreifens, aus dem die Stromzuführung 67 und
die Laufschiene 66 integral gebildet sind, wird sichergestellt,
dass die Induktionswirkung des Stromflusses auf den Lichtbogen bei
diesem Vorgang dem Vorzeichen nach erhalten bleibt: Die Laufschiene 66 ist – wie insbesondere
aus Zusammenschau der 10 bis 13 erkennbar ist – aus der
Stromzuführung 67 derart
freigeschnitten, dass die Laufschiene 66 im Bereich der
Anschlagfläche 97 an
dem in seiner Öffnungsstellung hieran
anliegenden Kontakthebel 48 entlanggeführt ist, und – von dem
Bewegkontakt 84 aus entlang des Kontakthebels 48 gesehen – erst hinter
dem Bewegkontakt 84 in die Stromzuführung 67 übergeht.
Der von dem Festkontakt 85 über die Lichtbogenstrecke zum
Bewegkontakt 84 geführte
Strom muss somit, auch wenn der Kontakthebel 48 bereits
an der Anschlagfläche 97 anliegt,
wie vor dem Anschlagen des Kontakthebels 48 innerhalb des
Kontakthebels 48 oder der Laufschiene 66 eine
gewisse Strecke in Richtung auf das rückwärtige Hebelende 83 fließen, bis
er über
die Stromzuführung 67 in
entgegengesetzter Richtung abgeleitet wird. Die Laufschiene 66 ist
dabei mittig aus der Stromzuführung 67 ausgeschnitten,
um im Übergangsbereich
einen symmetrischen Stromfluss zu gewährleisten.
-
Mit
Rücksicht
auf die elektrodynamische Wirkung des Strompfades ist auch das Magnetjoch 59,
in das die Laufschiene 65 integriert ist, nicht kreisförmig um
die Magnetspule 57 herum geschlossen. Vielmehr ist das
Magnetjoch 59 an einer dem Magnetanker 60 zugewandeten
Unterseite durch einen engen Luftspalt 99 (8 und 9)
unterbrochen. Der Luftspalt 99 ist derart bemessen, dass
er den Magnetfluss innerhalb des Magnetjochs 59 nicht signifikant
beeinträchtigt,
aber einen Stromfluss über
die Spaltstrecke wirksam unterbindet. Es wird vielmehr innerhalb
innerhalb des Magnetjochs 59 stets ein von einem Ausgang 100 (8)
der Magnetspule 57 in Richtung auf den Festkontakt 85 und
gegebenenfalls über
diesen hinaus gerichteter Strompfad erzwungen (die Richtung des
Strompfades wird im Rahmen dieser Beschreibung unabhängig von
der tatsächlichen Strom flussrichtung
als ausgehend von dem Einspeisungsanschluss 24 bzw. Koppelkontakt 29 und
ausgerichtet auf den Lastanschluss 26 angegeben).
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Insgesamt
bleibt die geometrische Charakteristik des Stromflusses innerhalb
des Schutzschaltermoduls 2 und die hierdurch hervorgerufene
Induktionswirkung, über
den gesamten Auslösevorgang
bis zum Erlöschen
des Lichtbogens erhalten.
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Unter
der Induktionswirkung löst
sich der Lichtbogen nach dem Anschlagen des Kontakthebels 48 an
der Anschlagfläche 97 von
den Kontakten 84 und 85 ab und geht auf die angrenzenden
Laufschienen 65 und 66 über. Dieser Vorgang wird als
Kommutierung bezeichnet. Der Lichtbogen wandert anschließend – weiterhin
unter dem Einfluss der elektrodynamischen Kräfte – entlang der Laufschienen 65 und 66 in
einem zwischen diesen gebildeten Lichtbogenlaufraum 101 (13)
auf einen Einlass 102 (13) der
Löschkammer 63 zu.
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Über den
Einlass 102 tritt der Lichtbogen in die Löschkammer 63 ein
und wird durch die Löschbleche 64 in
eine Anzahl von Teillichtbögen
aufgeteilt. Die Löschbleche 64 begünstigen
die Löschung
des Lichtbogens in an sich bekannter Weise, indem die über die
gesamte Lichtbogenstrecke abfallende Gesamtspannung vervielfacht
und der Lichtbogen gekühlt
wird.
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Durch
den Lichtbogen wird die Luft lokal stark erhitzt, wodurch im Lichtbogenlaufraum 101 eine
Druckwelle entsteht, die der Lichtbogen während der Proppagation in Richtung
auf die Löschkammer 63 vor
sich herschiebt. Um zu verhindern, dass diese Druckwelle den Einlauf
des Lichtbogen in die Löschkammer 63 behindert
oder dass der nach dem Abkühlen
der Luft entstehende Unterdruck den Lichtbogen in den Bereich der
Kontakte 84 und 85 zurücksaugt, ist die Löscheinrichtung 41 mit
einem Luftausgleichssystem versehen, dessen Funktion in 14 schematisch
verdeutlicht ist.
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14 zeigt
die Löscheinrichtung 41 in
einem schematischen Schnitt durch die Löschkammer 63 und den
Lichtbogenlaufraum 101 entlang einer Schnittlinie, die in
etwa mit der Laufschiene 66 zusammenfällt. In dieser Darstellung
wird deutlich, dass der Lichtbogenlaufraum 101 zu beiden
Stirnseiten hin durch die Abdeckplatten 68a und 68b abgeschlossen
wird. Jede Abdeckplatte 68a, 68b ist wiederum
mit Abstand zu der angrenzenden Wand des Gehäuses 3 angeordnet,
so dass zwischen den Abdeckplatten 68a, 68b und
dem Gehäuse 3 beidseitig des
Lichtbogenlaufraums 101 und parallel zu diesem je ein Druckausgleichkanal 103a bzw. 103b gebildet ist.
Jeder Druckausgleichkanal 103a, 103b korrespondiert über eine
erste Öffnung 104 mit
einem dem Einlass 102 benachbarten Bereich des Lichtbogenlaufraums 101 und
mit einer in die jeweilige Abdeckplatte 68a, 68b eingelassenen
zweiten Öffnung 105 mit
einem die Kontakte 84, 85 umgebenden Bereich des
Lichtbogenlaufraums 101. Unter Wirkung der sich mit dem
Lichtbogen in dessen Proppagationsrichtung P fortpflanzenden Druckwelle
kommt es in den Druckausgleichkanälen 103a, 103b zu
einer Rückströmung R,
durch die ein Überdruck
am Einlass der Löschkammer 63 abgebaut
und die Entstehung eines Unterdrucks im Bereich der Kontakte 84 und 85 vermieden
wird.
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An
dem dem Einlass 102 gegenüberliegenden Ende weist die
Löschkammer 63 einen
Auslass 106 (14) auf. Die Verdämmung dieses
Auslasses 106, d.h. das Verhältnis der freien Querschnittsfläche des
Auslasses 106 zu der freien Querschnittsfläche des
Einlasses 102, beträgt
etwa 42%. Diese Querschnittsverengung hat sich als besonders geeignet
erwiesen, um einerseits die Proppagation des Lichtbogens in der
Löschkammer 63 abzubremsen, um
zu vermeiden, dass der Lichtbogen die Löschkammer 63 einfach
durchläuft
und am Auslass 106 rückzündet, um
andererseits aber die Löschkammer hinreichend
durchlässig
zu halten, so dass der Lichtbogen schnell in die Löschkammer 63 einläuft.
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Die
Verdämmung
wird im Wesentlichen durch einen Trennsteg 107 aus Isoliermaterial
bewirkt, der an den Auslass 106 der Löschkammer 63 angeformt
ist und von dort in Proppagationsrichtung P absteht. Dieser Trennsteg 107 bewirkt
des Weiteren eine Trennung des die Löschkammer 63 verlassenden
Gasstroms in zwei Teilströme
und erschwert somit weiter eine Rückzündung des Lichtbogens.
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Eine
weitere Unterteilung in (schematisch angedeutete) Teilströme T1 bis
T8 erfährt
der Gasstrom durch die an das Gehäuse 3 angeformten
Leitbleche 69, von denen jeweils drei den Trennsteg 107 beidseitig
flankieren. Die Leitbleche 69 lenken die Teilströme T1 bis
T8 des Weiteren in Richtung der Seitenfläche 22b (d.h. in der
Darstellung gemäß 14 etwa
auf den Betrachter zu) um und vermeiden damit einen Druckstau am
Auslass 106 der Löschkammer 63,
der die Rückzündung des
Lichtbogens begünstigen
würde.
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In Überlastfall
erfolgt die Auslösung
in prinzipiell gleicher Weise wie in dem vorstehend beschriebenen
Kurzschlussfall. Jedoch wird der Auslöseschieber 53 in diesem
Fall nicht von dem Stößel 61 des
Kurzschlussauslösers 56,
sondern von dem Bimetallstreifen 54 des Überlastauslösers 55 vorgeschoben,
der sich aufgrund des Überlaststroms
erhitzt und dabei derart ausbiegt, dass sein Freiende 110 (15)
gegen einen Vorsprung des Auslöseschiebers 53,
der nachfolgend als Angriff 111 bezeichnet ist, anschlägt.
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Um
die Auslöseschwelle
des Schutzschaltermoduls 2 im Überlastfall zu justieren, ist
der Angriff 11 zweiteilig ausgebildet und umfasst eine
an den Auslöseschieber 53 angeformte
Halterung 112 (15), auf
der ein Exzenter 113 (16) drehbar
aufgesetzt ist. Die Halterung 112 ist hierbei mit einem
Zahnkranz 114 (15) versehen,
der es in Zusammenwirkung mit einem korrespondierenden Rastzahn 115 (16)
des Exzenters 113 ermöglicht,
den Exzenter 113 in mehreren definierten Drehstellungen
gegenüber
der Halterung 112 zu verrasten. Durch Verdrehung des Exzenters 113 gegenüber der
Halterung 112 kann hierbei der Abstand, den der Angriff 111 in der
Bereitschaftsstellung des Auslöseschiebers 53 zu
dem Freiende 110 des Bimetallstreifens 54 einnimmt,
variiert werden (Dieser Effekt ist in 16 anhand
von zwei Drehstellungen, in denen der Exzenter 113 beispielhaft
mit durchgezogenen bzw. gestrichelten Linien dargestellt ist, verdeutlicht).
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Zu
Betätigung
des Signalrelais 71 umfasst der Auslöseschieber 53 ferner
einen Ausleger 116 (9). Der
Ausleger 116 ist derart ausgebildet, dass er das Signalrelais 71 betätigt, wenn
der Auslöseschieber 53 sich
in der Bereitschaftsstellung befindet. Wie aus Zusammenschau der 10 bis 13 entnehmbar
ist, gibt der Ausleger 116 das Signalrelais 71 bei
seiner Bewegung in die Auslösestellung frei. Über den
Schaltzustand des Signalrelais 71 kann somit die Stellung
des Auslöseschiebers 53, und
mithin der Zustand der Auslösemechanik 44 abgefragt
werden.
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Die 17 und 18 zeigen
zwei Schutzschaltermodule 2 der vorstehend beschriebenen
Art, die zu einer zweipoligen Bauform des Schutzschalters stirnseitig 1 zusammengesetzt
sind. Zwischen beiden Schutzschaltermodulen 2 ist dabei
ein Koppelstück 120 eingesetzt.
Das Koppelstück 120 umfasst
einen Körper 121,
der mit je zwei Fixiervorsprüngen 122.
Die Fixiervorsprünge 122 sind
in korrespondierende Aufnahmen 17 an den angrenzenden Stirnseiten 14a bzw. 14b des
jeweils angrenzenden Schutzschaltermoduls 2 einschnappbar,
so dass über
das Koppelstück 120 auch
die aneinandergesetzten Schutzschaltermodule 2 miteinander
mechanisch fixiert sind.
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An
diesen Körper 121 ist
einerseits eine Griffkopplung 123 und andererseits eine
Auslösekopplung 124 angeformt.
Die Griffkopplung 123 ist über ein Filmscharnier 125 schwenkbar
an dem Körper 121 angespritzt
und greift in einem in 18 abgebildeten Montagezustand
zu beiden Seiten in die Handgriffe 6 der angrenzenden Schutzschaltermodule 2 ein,
so dass die Schwenkhebel 7 dieser Schutzschaltermodule 2 in
stets fluchtender Schwenkstellung miteinander gekoppelt sind. Die
Auslösekopplung 124 ist über einen
mäanderartig
gebogenen Federarm 126 flexibel an den Körper 121 angespritzt und
greift in dem Montagezustand zu beiden Seiten durch die Eingriffsöffnung 18 der
jeweils anliegenden Gehäusewand
hindurch auf einen Koppelvorsprung 127 (8 bis 10)
des Auslöseschiebers 53 des jeweiligen
Schutzschaltermoduls 2 zu. Hierdurch sind die Auslöseschieber 53 beider
Schutzschaltermodule 2 derart gekoppelt, dass durch die
Auslösung eines
Schutzschaltermoduls 2 das jeweils andere Schutzschaltermodul 2 mit
ausgelöst
wird.
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Durch
das Koppelstück 120 wird
somit mittels eines einstückigen
Bauteils sowohl eine mechanische Fixierung der Schutzschaltermodule 2 als auch
eine dynami sche Kopplung sowohl der Handbetätigungsmechanik 42 und
der Auslösemechanik 44 beider
Schutzschaltermodule 2 erreicht Zur Verstärkung der
mechanischen Fixierung werden die Schutzschaltermodule 2 zusätzlich durch
Klammern 128 an den Seitenflächen 22a, 22b und
der Rückseite 8 miteinander
verbunden.
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Die
jeweils außenliegenden
Stirnseiten 14a, 14b der Schutzschaltermodule 2 werden
durch je einen Blinddeckel 15a (bzw. 15b) abgedeckt.
Weitere Frontabdeckungen 129 schließen den jeweils um den Schwenkhebel 7 herum
angeordneten Bereich der Frontseite 4 zwischen den Schutzschaltermodulen 2 ab.
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Die 19 bis 21 zeigen
eine fünfpolige Bauform
des Schutzschalters 1, in der dieser nach Art eines Stromverteilers
verschaltet ist. Bei einem Stromverteiler ist üblicherweise eine gemeinsame Stromeinspeisung
vorgesehen, von der Zweigleitungen zur Versorgung einer der Polzahl
entsprechenden Anzahl von Lastkreisen über ein jeweils separates Schutzschaltermodul 2 abgezweigt
sind.
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Eine
dynamische Kopplung der einzelnen Schutzschaltermodule 2 ist
bei einem Stromverteiler in der Regel nicht erwünscht. Die Schutzschaltermodule 2 sind
gemäß 19 daher
(im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
des Schutzschalters 1) ohne zwischengelagerte Koppelstücke 120 aneinandergesetzt.
Für eine
gemeinsame Einspeisung aller Schutzschaltermodule 2 ist
eine Stromschiene 130, die sich als Profilteil im Wesentlichen über die
Gesamtbreite der aneinandergereihten Schutzschaltermodule 2 erstreckt,
in die fluchtenden Gehäuseschlitze 30 eingeschoben,
so dass die Koppelkontakte 29 der Schutzschaltermodule 2 über die Stromschiene 130 kurzgeschlossen
sind. Der Anschluss der Schutzschaltermodule 2 an eine
externe Versorgungsleitung erfolgt dabei bestimmungsgemäß über den
Enspeisungsanschluss 24 eines Schutzschaltermoduls 2.
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Die
Stromschiene 130 ist mit einem Rückenüberzug 131 aus Isoliermaterial
versehen. In eingeschobenem Zustand steht nur dieser Rückenüberzug 131 an
der Seitenfläche 22a hervor
und schließt
den Gehäuseschlitz 30 zu
dieser Seitenfläche 22a berührungssicher
ab (20, 21). Zu den außenliegenden
Stirnseiten 14a, 14b der Schutzschaltermodule 2 wird
die Stromschiene 130 durch Abschlussstreifen 132 abgedeckt
Jeder Abschlussstreifen 132 ist mit einer seinen Rand umlaufenden
Führungsnut 133 versehen.
Mit dieser Führungsnut 133 ist
der Abschlussstreifen 132 auf einen Führungssteg 134 aufgeschoben,
der den Rand des Gehäuseschlitzes 30 an
jeder Stirnseite 14a, 14b umläuft. Je ein Abschlussstreifen 132 ist
bevorzugt über
eine Sollbruchstelle an der Rückseite 8 des
Gehäuses 3 eines jeden
Schutzschaltermoduls 2 angespritzt, so dass er bei Bedarf
abgebrochen und in den Gehäuseschlitz 30 eingeschoben
werden kann.
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In
den 19 bis 21 sind
des Weiteren Stromschienenstücke 135a und 135b abgebildet,
die auf gleiche Weise wie die Stromschiene 130 in die Gehäuseschlitze 32a oder 32b einschiebbar
sind, um die Koppelkontakte 31a, 31b der Signalanschlüsse 28a, 28b zu
koppeln. Die 19 bis 21 zeigen eine
erste Art der Stromschienenstücke 135a,
die jeweils nur die Koppelkontakte 31a oder 31b zweier unmittelbar
benachbarter Schutzschaltermodule 2 kurzschließt. Eine
in den 19 und 21 dargestellte
weitere Art von Stromschienenstücken 135b ist
aus Profilmaterial gebildet und kann (analog zu der Stromschiene 130)
nach Wunsch abgelängt
werden, um eine beliebige Anzahl von Koppelkontakten 31a oder 31b kurzzuschließen.
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Die
Stromschienenstücke 134a und 134b können alternativ
oder in beliebiger Kombination verwendet werden, um die Signalkreise
der Schutzschaltermodule 2 miteinander zu verschalten.
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- 1
- Schutzschalter
- 2
- Schutzschaltermodul
- 3
- Gehäuse
- 4
- Frontseite
- 5
- Mittelteil
- 6
- Handgriff
- 7
- Schwenkhebel
- 8
- Rückseite
- 9
- Aufnahme
- 10
- Rastschieber
- 11
- Führung
- 12
- Federarm
- 13
- Rastnase
- 14a,b
- Stirnfläche
- 15a,b
- Blinddeckel
- 16
- Haltevorsprung
- 17
- Aufnahme
- 18
- Eingrifföffnung
- 19
- Reling
- 20
- Beschriftungsschild
- 21
- Aufnahme
- 22a,b
- Seitenfläche
- 23
- Gehäuseöffnung
- 24
- Einspeisungsanschluss
- 25
- Gehäuseöffnung
- 26
- Lastanschluss
- 27a,b
- Gehäuseöffnung
- 28a,b
- Signalanschluss
- 29
- Koppelkontakt
- 30
- Gehäuseschlitz
- 31a,b
- Koppelkontakt
- 32a,b
- Gehäuseschlitz
- 40
- Schaltschloss
- 41
- Löscheinrichtung
- 42
- Handbetätigungsmechanik
- 43
- Schaltarm
- 44
- Auslösemechanik
- 45
- Koppelstange
- 46
- Mitnehmer
- 47
- Torsionsfeder
- 48
- Kontakthebel
- 49
- Klinkenhebel
- 50
- Hebelende
- 51
- Klinke
- 52
- Zugfeder
- 53
- Auslöseschieber
- 54
- Bimetallstreifen
- 55
- Überlastauslöser
- 56
- Kurzschlussauslöser
- 57
- Magnetspule
- 58
- Kernscheibe
- 59
- Magnetjoch
- 60
- Magnetanker
- 61
- Stößel
- 62
- Druckfeder
- 63
- Löschkammer
- 64
- Löschblech
- 65
- Laufschiene
- 66
- Laufschiene
- 67
- Stromzuführung
- 68a,b
- Abdeckplatte
- 69
- Leitblech
- 70
- Stromschiene
- 71
- Signalrelais
- 72
- Federlasche
- 73
- Gehäuseschale
- 74
- Gehäusedeckel
- 75
- Niete
- 80
- Drehachse
- 81
- Drehgelenk
- 82
- Langloch
- 83
- (rückwärtiges)
Hebelende
- 84
- Bewegkontakt
- 85
- Festkontakt
- 86
- Stromschiene
- 87a,b
- Litzenverbindung
- 88
- Schwenkachse
- 89
- Festende
- 90
- Radialführung
- 91
- Kulissenführung
- 92
- Anschlagfläche
- 93
- Entklinkungskontur
- 94
- Ausnehmung
- 95
- (erster)
Anschlag
- 96
- (zweiter)
Anschlag
- 97
- Anschlagfläche
- 98
- Aufgleitschräge
- 99
- Luftspalt
- 100
- Ausgang
- 101
- Lichtbogenlaufraum
- 102
- Einlass
- 103a,b
- Druckausgleichkanal
- 104
- Öffnung