DE102008016035A1

DE102008016035A1 - Installationsschaltgerät

Info

Publication number: DE102008016035A1
Application number: DE200810016035
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Pump; Manfred Hofmann; Roland Ritz; Rainer Dipl.-Ing. Ludovici; Joachim Majewski
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-29
Also published as: DE102008016035B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einem Strombegrenzungswiderstand. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strombegrenzungswiderstand (1) wenigstens eine Halteöffnung (62) vorhanden ist, in die ein Schenkel (65) eines Wärmeableitelementes (64) eingreift und dadurch an der inneren Hüllfläche (67) der Halteöffnung (62) mit dem Strombegrenzungswiderstand (1) gekoppelt ist, so dass aus dem Inneren des Strombegrenzungswiderstandes (1) heraus über das Wärmeableitelement (64) Wärme nach außen ableitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einem Strombegrenzungswiderstand, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Installationsschaltgeräte sind beispielsweise als selektive Hauptleitungsschutzschalter oder SH-Schalter bekannt. Ein SH-Schalter umfasst eine Befestigungsseite, eine vordere und hintere Frontseiten und die Befestigungs- und die Frontseite verbindende Breit- und vordere und hintere Schmalseiten umfassenden Gehäuse. Weiterhin umfasst er einen zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsklemme verlaufenden Hauptstrompfad, der eine mit einer Lichtbogenlöschkammer versehene Hauptkontaktstelle, ein Schlagankersystem, das die Hauptkontaktstelle in Offenstellung bringen kann, und ein Haupt-Thermobimetall enthält, das auf ein Schaltschloss mit Verklinkungsstelle öffnend einwirken kann, sowie einen Nebenstrompfad, in dem ein Strombegrenzungswiderstand mit einem Zugangs – und einem Abgangsleiter und ein ebenfalls auf das Schaltschloss wirkendes Selektiv-Thermobimetall sowie eine vom Schaltschloss öffenbare Trennkontaktstelle angeordnet sind. Solche Geräte werden beispielsweise in einem Stromzählersystem vor dem Zähler im Zählerkasten einer elektrischen Hausinstallationsanlage eingesetzt, und damit auch vor dem Installationsverteiler einer Hausinstallationsanlage. Ihr Zweck ist das selektive Schalten bei Auftreten eines Kurzschlusses in einem der nachgeordneten Stromkreise.
Selektives Schalten bedeutet dabei zeitverzögertes Abschalten. Ein SH-Schalter ist dazu mit einer Zeitverzögerung versehen, wodurch er bei einem Kurzschlussstrom in einem der nachgeordneten Stromkreise nicht sofort ausschaltet, sondern erst nach einer gewissen Verzögerungszeit abschalten würde. Innerhalb dieser Verzögerungszeit hat der Schutzschalter desjenigen nachgeordneten Stromkreises, in dem der Kurzschluss aufgetreten ist, die Chance, den Kurzschluß selbsttätig abzuschalten und den Stromkreis zu unterbrechen. In diesem Fall schaltet der SH-Schalter nicht, und die Versorgung der übrigen, nicht gestörten Stromkreise bleibt unbeeinflusst. Nur wenn der Kurzschlussstrom nach Ende der Verzögerungszeit immer noch anliegt, unterbricht der SH-Schalter die Stromzufuhr zum Zähler und damit zu allen nachgeordneten Stromkreisen.
Man unterscheidet spannungsunabhängige und spannungsabhängige SH-Schalter. Bei einem spannungsunabhängigen SH-Schalter wird die Selektivität dadurch erreicht, dass der Strom bei Auftreten eines Kurzschlusses zunächst durch die Öffnung einer sogenannten Hauptkontaktstelle vom Hauptstrompfad auf einen parallelen Nebenstrompfad umgeleitet und dabei durch einen sogenannten Selektivwiderstand, welcher ein Strombegrenzungswiderstand ist, begrenzt wird. Zwischen den Ein- und Ausgangsklemmen fließt jetzt ein begrenzter Kurzschlussstrom. In dem Nebenstrompfad befindet sich ein zeitverzögertes Unterbrechungselement, meistens ein Thermobimetall, oft auch Selektiv-Bimetall genannt. Nach Ablauf der Verzögerungszeit biegt dieses sich so weit aus, dass eine Kopplung mit einem Auslöseelement eines Schaltschlosses bewirkt wird, wodurch in dem Schaltschloss eine Verklinkung gelöst und dadurch eine sog. Nebenkontaktstelle und gleichzeitig die Hauptkontaktstelle dauerhaft geöffnet werden, wodurch dann der Strompfad zwischen den Ein- und Ausgangsklemmen vollständig unterbrochen ist.
Daneben befindet sich im Hauptstrompfad noch das Haupt-Bimetall. Dieses ist ein Auslöser mit langer Verzögerung, der in bekannter Weise bei Auftreten eines über längere Zeit anliegenden Überlaststromes im Hauptstrompfad sich so weit ausbiegt, dass ebenfalls eine Kopplung mit dem Auslöseelement des Schaltschlosses bewirkt wird, wodurch in dem Schaltschloss die Verklinkung gelöst und dadurch ebenfalls die Nebenkontaktstelle und die Hauptkontaktstelle dauerhaft geöffnet werden, wodurch dann der Strompfad zwischen den Ein- und Ausgangsklemmen vollständig unterbrochen ist.
Gattungsgemäße Installationsschaltgeräte sind beispielsweise aus der DE 195 26 592 C2 oder der DE 10 2004 019 175 A1 bekannt.
Wenn der Strombegrenzungswiderstand nach der Kommutierung des Kurzschlussstromes von diesem durchflossen wird, entsteht in ihm eine erhebliche Wärme, die zur Vermeidung einer Bauelementestörung wirksam von dem Strombegrenzungswiderstand abgeführt werden muss. Bei bisher bekannten gattungsgemäßen Installationsschaltgeräten erfolgt die Wärmeabfuhr von dem Strombegrenzungswiderstand durch Strahlung und Konvektion in das Gehäuseinneren hinein. Wenn gattungsgemäße Installationsschaltgeräte bei ansonsten wenigstens gleicher Funktionalität kleiner und kompakter aufgebaut werden sollen, so könnte die im Stand der Technik bisher bekannte und einzig verwendete Art der Wärmeabfuhr von dem Strombegrenzungswiderstand nicht mehr ausreichen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät zu schaffen, das auch bei kleinen und kompakten Außenabmessungen eine wirksame Wärmeabfuhr von dem Strombegrenzungswiderstand gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß also ist in dem Strombegrenzungswiderstand wenigstens eine Halteöffnung vorhanden, in die ein Schenkel eines Wärmeableitelementes eingreift und dadurch an der inneren Hüllfläche der Halteöffnung mit dem Strombegrenzungswiderstand gekoppelt ist, so dass aus dem Inneren des Strombegrenzungswiderstandes heraus über das Wärmeableitelement Wärme nach außen ableitbar ist.
Die Wärmeabfuhr durch das Wärmeableitelement erlaubt eine gezielte und effektive Wärmeableitung aus dem Inneren des Strombegrenzungswiderstandes heraus. Diese ist effektiver als die bisher bekannten Methoden der Wärmeableitung durch Konvektion und Strahlung oder auch durch Wärmeleitung über die Zugangs – und Abgangsleiter des Strombegrenzungswiderstandes. Denn die Zugangs – und Abgangsleiter sind üblicherweise dünne Drähte, über die keine gute Wärmeleitung erfolgen kann. Das Herausführen der Wärme direkt aus dem Inneren des Strombegrenzungswiderstandes über ein erfindungsgemäß mit diesem gekoppeltes Wärmeableitelement ist deutlich effizienter.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Schenkel eine wellenförmige Längsschnittkontur auf, so dass er im Inneren der Halteöffnung verklemmbar ist. Der so gewellte Schenkel wird gegen die Innenfläche der Halteöffnung angepresst, so dass dadurch ein sehr effektiver Wärmeübergang aus dem Strombegrenzungswiderstand zu dem Wärmeableitelement erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform sind in dem Strombegrenzungswiderstand zwei Halteöffnungen vorhanden, in die zwei Schenkel eines Wärmeableitelementes eingreifen. Die beiden Schenkel können beispielsweise gabelförmig ausgebildet sein. Dies erhöht einerseits die mechanische Stabilität der Kopplung, und darüber hinaus verbessert es nochmals den Wärmeübergang.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform kann das Wärmeableitelement mit dem Selektiv-Thermobimetall verbunden sein. Dies hat die fabelhafte Wirkung, dass die Wärme aus dem Strombegrenzungswiderstand sehr effizient auf das Selektiv-Thermobimetall übertragen wird und dieses dadurch zusätzlich zu der von dem Kurzschlussstrom in dem Thermobimetall erzeugten Wärme weiter erwärmt wird. Dies ist vorteilhaft, um das Schaltgerät gegen thermische Überlastung im Fehlerfall effizient zu schützen.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform kann das Wärmeableitelement mit dem Selektiv-Thermobimetall und dem Abgangsleiter des Strombegrenzungswiderstandes verbunden sein. Dies hat die vorteilhafte Wirkung, dass eine kompakte und leicht zu montierende Widerstands-Baugruppe entsteht.
Dabei kann gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform das Wärmeableitelement an einer mit der Gehäuseinnenwand verbundenen Haltevorrichtung im Gehäuseinneren ortsfest gehalten sein. Dies hat die vorteilhafte Wirkung, dass die Widerstands-Baugruppe bei der Montage des Gerätes sehr gut und einfach im Geräteinneren positioniert und dort zuverlässig gehalten werden kann.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform ist der Strombegrenzungswiderstand in einem eine erste Teilungswand umfassenden ersten Gehäuseteilbereich zwischen einer Anschlussklemme und der Lichtbogenlöschkammer angeordnet. Diese erfindungsgemäße Anordnung bietet mehrere Vorteile. Der Strombegrenzungswiderstand ist durch den Einbau in dem ersten Gehäuseteilbereich, welcher durch eine erste Teilungswand von der Lichtbogenlöschkammer getrennt ist, vor Einwirkungen des Lichtbogens geschützt, so dass keine unzulässigen Spannungsüberschläge aufgrund eines Lichtbogens auftreten.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine räumliche Potenzialtrennung gegenüber dem restlichen Geräteinneren auf diese Art erreicht werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Strombegrenzungswiderstandes zwischen einer Anschlussklemme und der Lichtbogenlöschkammer kann der Strombegrenzungswiderstand in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform in der Nähe einer Schmalseite des Gehäuses, also in der Nähe des Randes des Gehäuses, angeordnet sein. Dadurch kann besonders vorteilhaft die Wärme des Strombegrenzungswiderstandes durch Strahlung nach außen abgegeben werden.
Der Strombegrenzungswiderstand kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einen keramischen Widerstandsblock umfassen, der aus einer leitfähigen Keramik besteht und über entsprechende Zugangs – beziehungsweise Abgangsleiter in den Nebenstrompfad eingefügt ist.
Gemäß einer sehr vorteilhaften weiteren Ausführungsform kann der Strombegrenzungswiderstand auch eine um einen Trägerkörper mit zwei gegenüberliegenden, durch eine Mantelfläche verbundene Stirnflächen gewundene Heizdrahtwicklung mit einem Wicklungseingang, einem Wicklungsausgang und einem Windungsteil umfassen, wobei die Halteöffnung in den Trägerkörper eingebracht ist. Vorteilhafterweise ist dabei die Halteöffnung in eine Stirnfläche des Trägerkörpers eingebracht. Widerstandselemente mit um einen Trägerkörper gewickelten Heizdrahtwicklungen sind üblicherweise sehr kostengünstig herzustellen. Problematisch war bisher die Wärmeabfuhr aus einem solchen gewickelten Strombegrenzungswiderstand, da diese bisher über Wärmeleitung nur über den Wicklungseingang und den Wicklungsausgang erfolgen konnte, mit den oben bereits beschriebenen Schwierigkeiten aufgrund des geringen Leiterquerschnitts. Die erfindungsgemäße Ausführungsform löst dieses Problem und ermöglicht es erstmals, eine kostengünstig herstellbare Drahtwicklung mit einer effizienten Wärmeabfuhr zu versehen.
Damit eine kompakte und einfach zu montierende Widerstands-Teilbaugruppe entsteht, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Wicklungsausgang mit dem Wärmeableitelement verbunden sein, und in einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform können das Wärmeableitelement und der Wicklungsausgang mit dem Selektiv-Thermobimetall verbunden sein.
Die so entstehende Widerstands-Teilbaugruppe kann bei der Montage des Installationsschaltgeräts in dem Geräteinneren sehr gut und einfach positioniert und zuverlässig gehalten werden, wenn gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform das Wärmeableitelement an einer mit der Gehäuseinnenwand verbundenen Haltevorrichtung im Gehäuseinneren ortsfest gehalten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine elektrische Drahtwicklung mit einem Wicklungseingang und einem Wicklungsausgang, bei der ein Draht schraubenartig um einen Trägerkörper gewickelt ist, welcher zwei gegenüberliegende, durch eine Mantelfläche verbundene Stirnflächen aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16. Eine gattungsgemäße Drahtwicklung ist beispielsweise aus der DE 198 49 683 A1 bekannt, deren Offenbarung diesbezüglich hier ausdrücklich mit umfasst werden soll.
Um aus einer gattungsgemäßen elektrischen Drahtwicklung einen guten Wärmeabtransport zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in einer Stirnfläche des Trägerkörpers wenigstens eine Halteöffnung eingebracht ist, in die ein Schenkel eines Wärmeableitelementes zum Zwecke der Wärmeabfuhr aus der Drahtwicklung heraus eingreifen kann.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform kann dabei der Schenkel eine wellenförmige Längsschnittkontur aufweisen, so dass er im inneren der Halteöffnung verklemmbar ist.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform können in der Stirnfläche zwei Halteöffnungen eingebracht sein, in die zwei Schenkel eines Wärmeableitelementes zum Zwecke der Wärmeabfuhr aus der Drahtwicklung heraus eingreifen können.
Wie bereits erwähnt, erfolgt zusätzlich zu der Wärmeabfuhr durch Wärmeleitung über das Wärmeableitelement die Wärmeabfuhr aus dem Strombegrenzungswiderstand heraus auch durch Konvektion im Inneren des Gerätes und durch Strahlung. Ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät und eine erfindungsgemäße elektrische Drahtwicklung ermöglichen also eine effektive Wärmeabfuhr aus dem Strombegrenzungswiderstand durch eine gezielte Kombination von Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion, die sich aufgrund der erfindungsgemäßen Einbauweise des Strombegrenzungswiderstandes in ihrer Wirkung kumulativ ergänzen.
Anhand der Zeichnungen, in denen fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wird die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
1 schematisch eine Gesamt-Einsicht in ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine erfindungsgemäße Heizdrahtwicklung in Seitenansicht,
3 eine erfindungsgemäße Heizdrahtwicklung in Aufsicht auf die Stirnseite,
4 schematisch einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Heizdrahtwicklung mit darin gehaltenem Wärmeableitelement,
5 ein Wärmeableitelement in einer zweiten Ausführungsform,
6 ein Wärmeableitelement in einer dritten Ausführungsform mit zwei gabelförmig angebrachten Schenkeln,
7 eine erfindungsgemäße Heizdrahtwicklung in einer weiteren Ausführungsform in Seitenansicht,
8 eine erfindungsgemäße Heizdrahtwicklung in einer weiteren Ausführungsform in Aufsicht auf die Stirnseite,
9 eine erfindungsgemäße Widerstands-Baugruppe,
10 schematisch eine Gesamteinsicht in ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einer erfindungsgemäßen Widerstandbaugruppe gemäß 9, sowie
11 schematisch eine Gesamteinsicht in ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem Strombegrenzungswiderstand aus einem keramischen Block.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauelemente oder Baugruppen mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Es werde zunächst die 10 betrachtet. Diese zeigt in schematischer Darstellung eine Einsicht in ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät 10, bei dem eine Gehäusehalbschale entfernt worden ist. Das Installationsschaltgerät 10 umfasst ein Isolierstoffgehäuse 18, welches eine vordere Frontseite 14, hintere Frontseiten 15, eine Befestigungsseite 12, sowie vordere und hintere Schmalseiten 16, 17 aufweist. Zwischen einer Eingangsklemme 21 und einer Ausgangsklemme 20 wird durch das Gerät ein Hauptstrompfad geführt. Dieser verläuft, ausgehend von der Klemme 20, über eine hier als zweite Stromschiene bezeichnete Stromschiene 6, ein am freien Ende der Stromschiene 6 angebrachtes Hauptthermobimetall 7, weiter vom freien Ende des Hauptthermobimetalls 7 über eine Litze 40 zu dem beweglichen Kontaktstück 44 der Hauptkontaktstelle 22, vom festen Kontaktstück 46 der Hauptkontaktstelle 22 über eine Stromschiene 47 zu dem Schlagankersystem 23 und weiter zur Klemme 21. Das bewegliche Kontaktstück 44 ist über eine Litze 43 mit einer Lichtbogenleitschiene 42 verbunden.
Wenn aufgrund eines Kurzschlussstromes das Schlagankersystem 23 die Hauptkontaktstelle 22 aufschlägt und damit den Hauptstrompfad unterbricht, kommutiert der Stromfluss auf einen Nebenstrompfad. Dieser verläuft, ausgehend von der Klemme 20, über einen Zugangsleiter 601 zu dem Strombegrenzungswiderstand 1, durch den Strombegrenzungswiderstand 1 hindurch über einen Abgangsleiter 611 und eine als erste Stromschiene 2 bezeichnete Stromschiene zu einem Selektiv-Thermobimetall 3. Vom freien Ende des Selektiv-Thermobimetalls 3 verläuft der Nebenstrompfad weiter über eine Litze 48 zu dem festen Kontaktstück der Trennkontaktstelle 25, weiter von dem beweglichen Kontaktstück der Trennkontaktstelle 25 über eine Litze 49 zu dem festen Kontaktstück 46 der Hauptkontaktstelle 22. Dort trifft der Nebenstrompfad auf den Hauptstrompfad.
Der Strombegrenzungswiderstand 1 ist hier durch eine Heizdrahtwicklung 74 gebildet, die um einen Trägerkörper mit zwei gegenüberliegenden, durch eine Mantelfläche verbundene Stirnflächen gewunden ist. Die Heizdrahtwicklung 74 umfasst den Wicklungseingang 601 und den Wicklungsausgang 611, sowie einen Windungsteil 75 (siehe 2). Der Wicklungseingang 601 und der Wicklungsausgang 611 sind Verlängerungsstücke des Windungsteils 75, sie bestehen also aus demselben Draht. Das Wärmeableitelement 64 ist in einer Halteöffnung in der Stirnseite des Trägerkörpers aufgenom men. Einzelheiten zum Aufbau der Heizdrahtwicklung 74 sind in den 2 bis 9 dargestellt.
Das freie Ende des Wärmeableitelementes 64 ist mit dem Abgangsleiter 611 verbunden. Auf diese Art ist eine vorfertigbare Widerstands-Baugruppe gebildet.
An der Innenseite der Gehäusehalbschale befinden sich Haltevorsprünge 68, etwa in Form von angeformten Vorsprüngen, die zwischen sich einen Schlitz frei lassen. In diesem Schlitz ist das Wärmeableitelement 64 festgeklemmt, so dass dadurch die Widerstands-Baugruppe in dem Gehäuse auf einfache Art und Weise positioniert und festgehalten ist. Das Wärmeableitelement 64 verbessert erheblich die Wärmeabfuhr aus dem Strombegrenzungswiderstand 1 heraus.
Das freie Ende des Selektiv-Thermobimetalls 3 ist mit einem Schieber 50 gekoppelt, der, wenn das Selektiv-Thermobimetall 3 sich weit genug in seine thermische Auslöserichtung, in der Darstellung der 10 also im Uhrzeigersinn nach unten, verbogen hat, den Auslösehebel 51 des Schaltschlosses 24 betätigt, worauf hin die Verklinkungsstelle in dem Schaltschloss 24 entklinkt wird und das Schaltschloss 24 über den Nebenkontakt-Schalthebel 52 die Trennkontaktstelle 25 öffnet. Jetzt ist der Stromfluss durch das Gerät zwischen den beiden Anschlussklemmen 20, 21 vollständig unterbrochen. Das Schaltschloss 24 kann über einen Handgriff 26 auch manuell betätigt werden. Die hier beschriebene generelle Funktionsweise des Schaltgerätes ist bereits in der Patentanmeldung DE 10 2007 020 114 beschrieben, auf die diesbezüglich ausdrücklich verwiesen wird.
Insgesamt ist also durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Widerstands-Baugruppe ein bevorzugter und damit gerichteter Wärmetransport aus dem Strombegrenzungswiderstand 1 heraus in die erste Stromschiene 2 hinein gegeben.
Dies ist deshalb vorteilhaft, weil damit das Selektiv-Thermobimetall 3 sehr intensiv an die aus dem Strombegrenzungswiderstand 1 abgeführte Wärme angekoppelt ist.
Der Raum 27 zwischen der Hauptkontaktstelle 22 und dem Strombegrenzungswiderstand 1 ist für die Aufnahme einer Lichtbogenlöschblecheinrichtung vorgesehen. Diese ist hier nicht dargestellt, in einem fertig montierten Gerät wäre sie aber vorhanden. Üblicherweise verwendet man als Lichtbogenlöschblecheinrichtung ein Lichtbogenlöschblechpaket, in das der beim Öffnen der Hauptkontaktstelle 22 dort entstehende Schalt lichtbogen über Lichtbogenleitschienen, von denen in der Darstellung gemäß der 11 nur die dem beweglichen Kontaktstück 44 zugeordnete Lichtbogenleitschiene 42 dargestellt ist, hineingeleitet und darin zum Verlöschen gebracht wird.
Der Strombegrenzungswiderstand 1 ist in einem eigenen Gehäuseteilbereich 30 untergebracht, der von dem Einbauraum 27 der Lichtbogenlöschblecheinrichtung durch wenigstens eine Teilungswand 28 abgetrennt ist. Damit ist der Strombegrenzungswiderstand 1 von dem bei einer Schalthandlung an der Hauptkontaktstelle 22 entstehenden Lichtbogen wirksam abgeschirmt.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Heizdrahtwicklung 74 in Seitenansicht. Die Drahtwicklung 74 besitzt einen Wicklungseingang 601 und einen Wicklungsausgang 611, sowie einen Windungsteil 75. In dem Windungsteil 75 besitzt die Drahtwicklung 74 mehrere Windungen, die um beziehungsweise auf einer Mantelfläche 71 (siehe auch 3 und 4) eines Trägerkörpers 70 geführt sind. Der Widerstandsdraht ist somit zu einer Art Spiralfederform um den Trägerkörper 70 gewickelt. Der Trägerkörper 70 kann an den Draht angepasste Distanzierungs-Nuten aufweisen, in die die einzelnen Windungen zum Zwecke der Führung und Halterung auf gegenseitigen Abstand eingreifen.
In einer einfachen Ausgestaltungsform ist der Widerstandsdraht ein blanker Metalldraht. Dann besteht der Trägerkörper 70 aus Isolierstoff, wobei er einen zylindrischen oder quaderförmigen Querschnitt aufweisen kann. Beim Wickeln ist darauf zu achten, dass kein Kurzschluss zwischen einzelnen Windungen entsteht, was durch die oben erwähnten Distanzierungsnuten sichergestellt ist.
Der Widerstandsdraht kann auch ein isolierter Draht sein. Dann können die Windungen enger aneinander gelegt werden, da ja die Isolierung zwischen den einzelnen Windungen durch die isolierende Umhüllung des Drahtes gewährleistet ist. Der Trägerkörper kann dann auch aus Metall bestehen, wodurch eine noch bessere Wärmeableitung aus dem Strombegrenzungswiderstand gegeben ist.
Der Wicklungseingang 601 verläuft, wie aus der 3 ersichtlich, im Bereich der oberen Stirnfläche 72 des Trägerkörpers 70 tangential zu dem Windungsteil 75. Der Wicklungsausgang 611 verläuft im Bereich der unteren Stirnfläche 73 zunächst ebenfalls tangential dem Windungsteil 75, ist dann um etwa 90° nach oben abgebogen und verläuft parallel zur axialen Längserstreckungsrichtung des Windungsteils 75.
Wie aus der 3 ersichtlich, ist in die obere Stirnfläche 72 des Trägerkörpers 70 eine Halteöffnung 62 eingebracht. Diese hat die Querschnittskontur etwa eines rechteckigen Schlitzes. Wie in der 4 schematisch dargestellt, ist die Halteöffnung 62 als axial in der Mitte des Trägerkörpers 70 verlaufendes Sackloch ausgebildet. In die Halteöffnung 62 hinein ragt ein Schenkel 65 des Wärmeableitelementes 64. Der Schenkel 65 ist auf Presspassung in die Halteöffnung 62 hineingedrückt, so dass er flächig an der inneren Hüllfläche 67 der Halteöffnung 62 anliegt und somit eine flächenhafte Kopplung zwischen dem Schenkel 65 und dem Trägerkörper 70 erfolgt, über die ein guter Wärmeübergang zwischen dem Trägerkörper 70 und dem Wärmeableitelement 64 gewährleistet ist.
Am freien Ende des Wärmeableitelementes 64 befindet sich eine Kühlfläche 76, welche die über das Wärmeableitelement 64 aus dem Inneren des Trägerkörpers 70 abgeführte Wärme nach außen abgibt. Die Kühlfläche 76 kann in die Gehäusewand integriert sein, so dass die Wärmeabfuhr nach außen erfolgt. Die 1 zeigt schematisch eine Gesamt-Einsicht in ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät mit einer solchen Heizdrahtwicklung mit an dem Wärmeableitelement 64 angebrachter Kühlfläche 76, gemäß 4.
In der 5 ist eine alternative Ausgestaltungsform des Schenkels 65 des Wärmeableitelementes 64 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Schenkel 65 gewellt ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass er federnd gegen die Innere Hüllfläche 67 der Halteöffnung 62 drückt. Durch den dadurch erzeugten Anpressdruck wird der Wärmeübergang verbessert.
Die 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drahtwicklung 74. Das Wärmeableitelement 64 gemäß 6 besitzt zwei gabelförmig an einem Blechstreifen angebrachte Schenkel 65, 66, welche in zwei Halteöffnungen 63, 62 in dem Trägerkörper 70 eingreifen. Die beiden Halteöffnungen 62, 63 verlaufen jeweils parallel in axialer Richtung und befinden sich in der Nähe der äußeren Mantelfläche 71 des Trägerkörpers 70. Durch die quaderförmig ausgebildeten beiden Schenkel 65, 66 ist eine sehr stabile Verankerung des Wärmeableitelementes 64 in dem Trä gerkörper 70 gewährleistet. Insbesondere ist ein Verdrehen oder Verwinden erschwert oder gar ausgeschlossen.
Die 9 zeigt eine erfindungsgemäße Widerstands-Baugruppe, welche eine Drahtwicklung 74 umfasst, wie sie in den 6–8 beschrieben wurde. Der Wicklungsausgang 611 und das freie Ende des Wärmeableitelementes 64 sind an einem Verbindungspunkt 78 über ein Verbindungsblech leitend miteinander verbunden. Die Verbindung kann durch Schweißen, Löten, Schrauben, Klemmen oder ähnliches erfolgen. An den Verbindungspunkt 78 schließt sich die erste Stromschiene 2 an, an deren freiem Ende das Selektiv-Thermobimetall 3 mit ihr verbunden ist. Die erste Stromschiene 2 besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise ist sie durch eine Kupferschiene gebildet. Die 10 zeigt schematisch eine Gesamteinsicht in ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät mit einer Widerstands-Baugruppe gemäß der 9.
In der Widerstands-Baugruppe gemäß der 9 ist der Wicklungseingang 61 über einen Drahtbügel mit einer Stecktulpe 77 verbunden. Die Stecktulpe 77 hat den Zweck, ein einfaches Verbinden der zweiten Stromschiene 6 mit der Widerstands-Baugruppe gemäß der 9 zu ermöglichen. Beim Einbau der Widerstands-Baugruppe in das Installationsschaltgerät wird diese an der dafür vorgesehenen Stelle in den Gehäuseteilbereich 30 eingelegt und, wie in der 10 dargestellt, in der Haltevorrichtung 68 festgeklemmt. Anschließend wird die zweite Stromschiene 6 an der Stecktulpe 77 durch Anklemmen mit der Widerstands-Baugruppe verbunden.
Es werde nun die 11 betrachtet. Die 11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes. Dieses unterscheidet sich von dem in der 10 dargestellten dadurch, dass der Strombegrenzungswiderstand 1 hier in Form eines quaderförmigen Keramikblockes aus einer elektrisch leitfähigen Keramik ausgebildet ist. Mit seiner dem Zugangsleiter 60 gegenüberliegenden flachen Breitseite wird er durch eine Kontaktdruckfeder 5 gegen den Abgangsleiter 61 gedrückt. Der Abgangsleiter 61 ist hier als stabile Stromschiene ausgeführt, und steht in elektrisch leitfähigem Kontakt zu der ersten Stromschiene 2.
In einer Stirnseite des quaderförmigen Strombegrenzungswiderstandes 1 befindet sich eine Halteöffnung, in der ein elektrisch isolierter Schenkel eines Wärmeableitelementes 64 eingeführt ist, so dass dieser Schenkel in engem Kontakt zu der inneren Hüllfläche der Halteöffnung und damit zu dem inneren des Strombegrenzungswiderstandes 1 steht, aber galvanisch von dem Strombegrenzungswiderstand isoliert ist. Das Wärmeableitelement 64 und sein Schenkel bestehen aus einem gut wärmeleitfähigen Metall.

1: Strombegrenzungs-Widerstand
2: erste Stromschiene
3: Selektiv-Thermobimetall
5: Kontaktdruckfeder
6: zweite Stromschiene
7: Haupt-Thermobimetall
8: Druckfeder der Anschlussklemme
10: Selektivschutzschalter
12: Befestigungsseite
14: vordere Frontseite
15: hintere Frontseite
16: vordere Schmalseite
17: hintere Schmalseite
18: Gehäuse
20: Ausgangsklemme
21: Eingangsklemme
22: Hauptkontaktstelle
23: Schlagankersystem
24: Schaltschloss
25: Trennkontaktstelle
26: Handgriff
27: Lichtbogenlöschkammer
28: erste Teilungswand
30: erster Gehäuseteilbereich
40: Litze
42: Lichtbogenleitschiene
43: Litze
44: bewegliches Kontaktstück
46: festes Kontaktstück
47: Stromschiene
48: Litze
49: Litze
50: Schieber
51: Auslösehebel
52: Nebenkontakt-Schalthebel
60: Zugangsleiter
61: Abgangsleiter
62: Halteöffnung
63: zweite Halteöffnung
64: Wärmeableitelement
65: Schenkel
66: zweiter Schenkel
67: innere Hüllfläche
68: Haltevorrichtung
70: Trägerkörper
71: Mantelfläche
72: Stirnfläche
73: Stirnfläche
74: Heizdrahtwicklung
75: Windungsteil
76: Kühlfläche
77: Stecktulpe
78: Verbindungspunkt
601: Wicklungseingang
611: Wicklungsausgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19526592 C2 [0006]
- DE 102004019175 A1 [0006]
- DE 19849683 A1 [0024]
- DE 102007020114 [0048]

Claims

Installationsschaltgerät mit einem Strombegrenzungswiderstand, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strombegrenzungswiderstand (1) wenigstens eine Halteöffnung (62) vorhanden ist, in die ein Schenkel (65) eines Wärmeableitelementes (64) eingreift und dadurch an der inneren Hüllfläche (67) der Halteöffnung (62) mit dem Strombegrenzungswiderstand (1) gekoppelt ist, so dass aus dem Inneren des Strombegrenzungswiderstandes (1) heraus über das Wärmeableitelement (64) Wärme nach außen ableitbar ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, wobei der Schenkel (65) eine wellenförmige Längsschnittkontur aufweist, so dass er im Inneren der Halteöffnung (62) verklemmbar ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, wobei in dem Strombegrenzungswiderstand (1) zwei Halteöffnungen (62, 63) vorhanden sind, in die zwei Schenkel (65, 66) eines Wärmeableitelementes (64) eingreifen.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, mit einem eine Befestigungsseite (12), eine vordere und hintere Frontseiten (14, 15) und die Befestigungs- und die Frontseite verbindende Breit- und vordere und hintere Schmalseiten (16, 17) umfassenden Gehäuse (18), mit einem zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsklemme (20, 21) verlaufenden Hauptstrompfad, der eine mit einer Lichtbogenlöschkammer (27) versehene Hauptkontaktstelle (22), ein Schlagankersystem (23), das die Hauptkontaktstelle (22) in Offenstellung bringen kann, und ein Haupt-Thermobimetall (7) enthält, das auf ein Schaltschloss (24) mit Verklinkungsstelle öffnend einwirken kann, mit einem Nebenstrompfad, in dem ein Strombegrenzungswiderstand (1) mit einem Zugangs- und einem Abgangsleiter (60, 61; 601, 611) und ein ebenfalls auf das Schaltschloss (24) wirkendes Selektiv-Thermobimetall (3) sowie eine vom Schaltschloss (24) öffenbare Trennkontaktstelle (21) angeordnet sind, wobei das Wärmeableitelement (64) mit dem Selektiv-Thermobimetall (3) verbunden ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 4, wobei das Wärmeableitelement (64) mit dem Selektiv-Thermobimetall (3) und dem Abgangsleiter (61) des Strombegrenzungswiderstandes (1) verbunden ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 5, wobei das Wärmeableitelement (64) an einer mit der Gehäuseinnenwand verbundenen Haltevorrichtung (68) im Gehäuseinneren ortsfest gehalten ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 6, wobei der Zugangsleiter (60) mit dem Haupt-Thermobimetall (7) verbunden ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 6, wobei der Strombegrenzungswiderstand (1) in einem eine erste Teilungswand (28) umfassenden ersten Gehäuseteilbereich (30) zwischen einer Anschlussklemme (20, 21) und der Lichtbogenlöschkammer (27) angeordnet ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 8, wobei der Strombegrenzungswiderstand (1) in der Nähe einer Gehäuseschmalseite (17) angeordnet ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strombegrenzungswiderstand (1) eine um einen Trägerkörper (70) mit zwei gegenüberliegenden, durch eine Mantelfläche (71) verbundene Stirnflächen (72, 73) gewundene Heizdrahtwicklung (74) mit einem Wicklungseingang (601), einem Wicklungsausgang (611) und einem Windungsteil (75) umfasst, wobei die Halteöffnung (62) in den Trägerkörper (70) eingebracht ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 10, wobei die Halteöffnung (62) in eine Stirnfläche (72) des Trägerkörpers (70) eingebracht ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 10, wobei der Wicklungsausgang (611) mit dem Wärmeableitelement (64) verbunden ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 12, insbesondere Selektivschutzschalter (10), mit einem eine Befestigungsseite (12), eine vordere und hintere Frontseiten (14, 15) und die Befestigungs- und die Frontseite verbindende Breit- und vordere und hintere Schmalseiten (16, 17) umfassenden Gehäuse (18), mit einem zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsklemme (20, 21) verlaufenden Hauptstrompfad, der eine mit einer Lichtbogenlöschkammer (27) versehene Hauptkontaktstelle (22), ein Schlagankersystem (23), das die Hauptkontaktstelle (22) in Offenstellung bringen kann, und ein Haupt-Thermobimetall (7) enthält, das auf ein Schaltschloss (24) mit Verklinkungsstelle öffnend einwirken kann, mit einem Nebenstrompfad, in dem ein Strombegrenzungswiderstand (1) mit einem Zugangs- und einem Abgangsleiter (60, 61) und ein ebenfalls auf das Schaltschloss (24) wirkendes Selektiv-Thermobimetall (3) sowie jeweils eine vom Schaltschloss (24) öffenbare Trenn- und Hauptkontaktstelle (25, 22) angeordnet sind, wobei das Wärmeableitelement (64) und der Wicklungsausgang (611) mit dem Selektiv-Thermobimetall (3) verbunden sind.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 13, wobei das Wärmeableitelement (64) an einer mit der Gehäuseinnenwand verbundenen Haltevorrichtung (68) im Gehäuseinneren ortsfest gehalten ist.
Installationsschaltgerät nach Anspruch 13, wobei der Wicklungseingang (601) mit der Ausgangsklemme (20) und dem Haupt-Thermobimetall (7) verbunden ist.
Elektrische Drahtwicklung (74) mit einem Wicklungseingang (601) und einem Wicklungsausgang (611), bei der ein Draht schraubenartig um einen Trägerkörper (70) gewickelt ist, welcher zwei gegenüberliegende, durch eine Mantelfläche (71) verbundene Stirnflächen (72, 73) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Stirnfläche (72) des Trägerkörpers (70) wenigstens eine Halteöffnung (62) eingebracht ist, in die ein Schenkel (65) eines Wärmeableitelementes (64) zum Zwecke der Wärmeabfuhr aus der Drahtwicklung (74) heraus eingreifen kann.
Elektrische Drahtwicklung (74) nach Anspruch 16, wobei der Schenkel (65) eine wellenförmige Längsschnittkontur aufweist, so dass er im inneren der Halteöffnung (62) verklemmbar ist.
Elektrische Drahtwicklung (74) nach Anspruch 16, wobei in der Stirnfläche (72) zwei Halteöffnungen (62, 63) eingebracht sind, in die zwei Schenkel (65, 66) eines Wärmeableitelementes (64) zum Zwecke der Wärmeabfuhr aus der Drahtwicklung (74) heraus eingreifen können.
Elektrische Drahtwicklung (74) nach Anspruch 16, wobei das Wärmeableitelement (64) mit dem Wicklungseingang (601) oder dem Wicklungsausgang (611) verbunden ist.