DE102008029188B4 - Tauchankerbaugruppe mit verschiedenen Auslösebereichen - Google Patents

Abstract

Tauchankerbaugruppe (1) mit verschiedenen Auslösebereichen bei Detektion von überströmen, mit einem beweglichen Tauchanker (5), mit einer Auslösespule (2), mit einer auf den Tauchanker (5) wirkenden Detektionsfeder und mit einem zur Auslösung durch den Tauchanker (5) dienenden Luftspalt (10), wobei die Auslösespule (2) zur Erzeugung einer magnetischen Anziehungskraft auf den Tauchanker (5) aufgrund des Überstroms dient und wobei zur Auslösung der Tauchanker (5) aufgrund der magnetischen Anziehungskraft die Gegenkraft der Detektionsfeder entlang des Luftspalts (10) überwinden muss, wobei die Kraft der Detektionsfeder den Tauchanker (5) vor dessen Auslösung in einer durch einen definierten Anschlag (6) vorgegebenen Position hält und der Luftspalt (10) unabhängig vom einstellbaren Auslösebereich konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) gegenüber dem Tauchanker (5) durch einen beweglichen Anschlag (12) bestimmt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Tauchankerbaugruppe mit verschiedenen Auslösebereichen bei Detektion von Überströmen, mit einem beweglichen Tauchanker, mit einer Auslösespule, mit einer auf den Tauchanker wirkenden Detektionsfeder und mit einem zur Auslösung durch den Tauchanker dienenden Luftspalt, wobei die Auslösespule zur Erzeugung einer magnetischen Anziehungskraft auf den Tauchanker aufgrund des Überstroms dient und wobei zur Auslösung der Tauchanker aufgrund der magnetischen Anziehungskraft die Gegenkraft der Detektionsfeder entlang des Luftspalts überwinden muss.
• Eine solche Tauchankerbaugruppe wie sie bereits aus der US 2004/0027219 A1 bekannt ist, wird als Überstromdetektierungseinheit für Motorschutzschalter verwendet. Dabei wird die magnetische Kraft eines Magnetfeldes genutzt, um die Gegenkraft der Detektionsfeder bei einem eingestellten Luftspalt zu überwinden. Erst dann erfolgt die Auslösung des verbundenen Leistungsschalters, zum Beispiel eines Motorschutzschalters. Die Position des Tauchankers in der Auslösespule hängt im Wesentlichen von dem zu überwachenden Überstrom ab, dem die Größe des Luftspalts angepasst wird. Für die Auslösung des Tauchankers bei kleinen Überströmen ist der Luftspalt klein gegenüber dem der Auslösung bei großen Überströmen. Der Auslösestrom wird hierbei durch den Luftspalt und die Gegenkraft der Detektionsfeder eingestellt.
• Derartige magnetische Überstromdetektierungseinheiten können zum Beispiel einen Nennstrom von 3A innerhalb eines Arbeitsbereiches vom 3–11 fachen Nennstrom Überströme im Rahmen der von den Standards geforderten Toleranzen detektieren. Die Verstellung des Luftspalts gestaltet sich schwierig, da bei der Verstellung des Systems alle am Auslösemechanismus beteiligten Teile mit verstellt werden müssen.
• Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Tauchankerbaugruppe der oben genannten Art vorzuschlagen, die eine einfache Anpassung an den Auslösestrom ermöglicht.
• Die Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dabei hält die Detektionsfeder den Tauchanker vor dessen Auslösung in einer durch einen definierten Anschlag vorgegebenen Position und der Luftspalt bleibt unabhängig vom einstellbaren Auslösebereich konstant, wobei der Luftspalt gegenüber dem Tauchanker durch einen beweglichen Anschlag bestimmt ist. Der bewegliche Anschlag ermöglicht eine Nutzung der Bewegungsenergie des Tauchankers über den Luftspalt hinaus und erhöht damit die Entklinkungssicherheit des verbundenen Leistungsschalters.
• Vorteilhafte Weiterbildung in der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 2 der Auslösebereich durch Einstellung der Detektionsfeder veränderbar ist. In diesem Fall sind keine weiteren Einstellungen des Systems erforderlich.
• Ist die Tauchankerbaugruppe gemäß Anspruch 3 derart ausgelegt, dass die Auslöseströme in dem eingestellten Auslösebereich eine zumindest weitgehende Sättigungsmagnetisierung zur Folge haben, arbeitet die Tauchankerbaugruppe vorteilhafterweise im linearen Bereich ihrer Kraft-Strom-Auslösekennlinie.
• Gemäß der Ansprüche 4 und 5 ist der Rückfluss des Magnetfelds durch einen Magnettopf gerichtet, wodurch die Verluste des magnetischen Feldes gering gehalten werden und dementsprechend die magnetischen Kräfte vergrößert werden.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht weiterhin, wenn gemäß Anspruch 6 der bewegliche Anschlag durch ein federnd gelagertes Teil realisiert ist.
• Ein Beispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Tauchankerbaugruppe,
• 2, 3 Prinzipdarstellungen von zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Tauchankerbaugruppe gemäß 1 mit unterschiedlich ausgeführtem beweglichen Anschlag.
• 1 zeigt eine Tauchankerbaugruppe 1 mit verschiedenen Auslösebereichen bei Detektion von Überströmen. Eine solche Tauchankerbaugruppe 1 wird zur Entklinkung eines Leistungsschalters, zum Beispiel eines Motorschutzschalters bei Erreichen des eingestellten Auslösestromes eingesetzt. Die Tauchankerbaugruppe 1 erfüllt schon ab kleinen Nennströmen von 1 Ampere die geforderten Arbeitsbereiche. Die Tauchankerbaugruppe 1 umfasst eine Auslösespule 2 mit einem Spulenkörper 3, einen diese umgebenden Magnettopf 4, einen beweglichen Tauchanker 5, und eine hier nicht dargestellte Detektionsfeder. Das eine Ende des Tauchankers 5 wird durch die Kraft der Detektionsfeder gegen einen festen Anschlag 6 eines Gehäuses 7 gedrückt, wobei in 1 die Kraftrichtung der Detektionsfeder durch einen Pfeil 8 dargestellt ist. Das andere Ende des Tauchankers 5 ist von der Auslösespule 2 und dem Magnettopf 4 umgeben und bildet mit einem gegenüberliegenden, federnd gelagerten Teil 9 einen Luftspalt 10. Das Teil 9 wird durch eine schwache Feder 11 positioniert. Durch den definierten Anschlag 6 des beweglichen Tauchankers 5 ist der Luftspalt 10 der Tauchankerbaugruppe 1 für alle Einstellbereiche konstant und vereinfacht dadurch die Verstellmechanik. Für die Änderung des Auslöseüberstromes des Leistungsschalters wird lediglich die Vorspannung der Detektionsfeder verändert. Der sonstige Auslösemechanismus bleibt unverändert.
• Die Ausgestaltung der Tauchankerbaugruppe 1 mit dem Magnettopf 4 führt zu einer optimalen Rückführung des Magnetfeldes, das heißt nur kleinen Verlusten aufgrund des magnetischen Widerstands. Dies hat wiederum eine Vergrößerung der im Inneren der Auslösespule 2 erreichbaren magnetischen Kräfte zur Folge.
• Zur Auslösung muss der Tauchanker 5 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft die Gegenkraft der Detektionsfeder entlang des Luftspalts 10 überwinden.
• Die Kraft der Detektionsfeder hält den Tauchanker 10 vor dessen Auslösung in einer durch einen definierten Anschlag 6 vorgegebenen Position.
• Die Tauchankerbaugruppe 1 ist derart ausgeführt, dass die Auslöseströme in dem eingestellten Auslösebereich eine zumindest weitgehende Sättigungsmagnetisierung zur Folge haben. Die Tauchankerbaugruppe 1 arbeitet im unteren Einstellbereich bei drei- bis sechsfachem Nennstrom kurz vor dem Sättigungsbereich und im mittleren und oberen Einstellbereich ab sechsfachem Nennstrom im Sättigungsbereich. Dadurch steigen die auf den Tauchanker 5 wirkenden Kräfte im inneren der Auslösespule 2, ab dem Erreichen der Tauchankersättigung, linear mit dem zu überwachenden Überstrom.
• Die bewegliche Lagerung des Teils 9 über die Feder 11 schafft einen beweglichen Anschlag 12 und ermöglicht die Vergrößerung des Arbeitsweges das Tauchankers 5. Hierdurch wird die Entklinkungssicherheit des Leistungsschalters erhöht. Die federnde Lagerung ermöglicht die Nutzung der kinetischen Energie des Tauchankers 5 über den Anschlagpunkt am Teil 9 hinaus.
• Eine Justierung des Luftspalts 10 kann über das federnd gelagerte Teil 9 vorgenommen werden. Die schwache Feder 11 ist gemäß 1 im Inneren des Magnettopfs 4 angeordnet.
• In den 2 und 3 sind zwei Tauchankerbaugruppen 1 dargestellt, die hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise weitgehend mit der Ausführungsform gemäß 1 übereinstimmen. Die schwache Feder 11 ist bei der Ausführungsform gemäß 2 außerhalb des Magnettopfes 4 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß 3 wirkt die Kraft der Detektionsfeder über einen Umlenkhebel 13 auf den Tauchanker 5.

Claims (6)

1. Tauchankerbaugruppe (1) mit verschiedenen Auslösebereichen bei Detektion von überströmen, mit einem beweglichen Tauchanker (5), mit einer Auslösespule (2), mit einer auf den Tauchanker (5) wirkenden Detektionsfeder und mit einem zur Auslösung durch den Tauchanker (5) dienenden Luftspalt (10), wobei die Auslösespule (2) zur Erzeugung einer magnetischen Anziehungskraft auf den Tauchanker (5) aufgrund des Überstroms dient und wobei zur Auslösung der Tauchanker (5) aufgrund der magnetischen Anziehungskraft die Gegenkraft der Detektionsfeder entlang des Luftspalts (10) überwinden muss, wobei die Kraft der Detektionsfeder den Tauchanker (5) vor dessen Auslösung in einer durch einen definierten Anschlag (6) vorgegebenen Position hält und der Luftspalt (10) unabhängig vom einstellbaren Auslösebereich konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) gegenüber dem Tauchanker (5) durch einen beweglichen Anschlag (12) bestimmt ist.
2. Tauchankerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösebereich durch Einstellung der Vorspannung der Detektionsfeder veränderbar ist.
3. Tauchankerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart ausgelegt ist, dass Auslöseströme in dem eingestellten Auslösebereich eine zumindest weitgehende Sättigungsmagnetisierung zur Folge haben.
4. Tauchankerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückfluss des Magnetfelds gerichtet ist.
5. Tauchankerbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum gerichteten Rückfluss des Magnetfelds ein Magnettopf (4) vorgesehen ist.
6. Tauchankerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Anschlag (12) durch ein federnd gelagertes Teil (9) realisiert ist.

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