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Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Adapter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 für einen Schutzschalter.
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Elektrische Geräte, wie zum Beispiel Netzteile oder Schaltschränke im Maschinen- und Anlagenbau, werden mittels sogenannter G-Sicherungseinsätze gegen einen Überstrom gesichert, wobei die Sicherungen als Schmelzsicherungen ausgebildet sind. Hierbei wird zwischen superflinken, flinken, mittelträgen, trägen und superträgen Sicherungseinsätzen unterschieden, die sich hinsichtlich ihrer Auslösecharakteristik unterscheiden. So lösen flinke Sicherungseinsätze bereits bei vergleichsweise kurzen Stromspitzen aus, wohingegen träge Sicherungseinsätze erst bei einem vergleichsweise lang andauernden Überstrom ansprechen, um zum Beispiel das Anlaufen eines Elektromotors und einer hierdurch bedingten Stromspitze ohne Unterbrechung des Stromkreises zu ermöglichen.
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Nach einem Auslösen der Sicherung muss diese ausgetauscht und gegen eine neue ersetzt werden, um erneut einen Stromfluss in dem abgesicherten Stromkreis zu ermöglichen. Meist ist eine unbeschädigte derartige Sicherung nicht verfügbar, weshalb oft ein ungeeigneter Sicherungseinsatz verwendet wird. So wird zum Beispiel eine träge Sicherung anstatt einer flinken Sicherung verwendet, was nur eine unzureichende erneute Absicherung des Stromkreises bedingt. Falls auch eine derartige Sicherung nicht vorhanden sein sollte, führt eine Schutzabschaltung mittels der Sicherung zu einem Stillstand etwaiger in dem Stromkreis vorhandener elektrischer Maschinen für einen vergleichsweise langen Zeitraum. Alternativ wird die Sicherung mittels eines Drahtes oder dergleichen kurzgeschlossen, wobei bei einem derartigen Vorgehen im Wesentlichen keine Absicherung des Stromkreises mehr stattfindet.
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Eine Alternative hierzu ist die Verwendung eines Schutzschalters. Hierfür muss in bereits bestehenden elektrischen Maschinen oder Stromkreisen die Halterung des Sicherungseinsatzes entfernt und gegen eine Halterung des Schutzschalters ersetzt werden. Meist ist für einen derartigen baulichen Eingriff kein ausreichender Platz vorhanden oder die Stromleiterbahnen einer etwaigen Platine, auf der der Sicherungshalter aufgebracht ist, korrespondieren nicht zu einer Aufnahme der Schutzschalterhalterung. Zudem können bei einem derartigen baulichen Eingriff weitere Bauelemente des Stromkreises beschädigt werden oder ein etwaiger Garantieanspruch an den Hersteller der elektrischen Maschinen erlöschen.
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Aus der
DE 36 10 451 A1 ist es bekannt, auf ein handelsübliches NH-Sicherungsunterteil mit Gabelkontakten einen mit Anschlussfahnen versehenen Schutzschalter (Schaltgerät) aufzusetzten, um den auf dieses NH-Sicherungsunterteil normalerweise aufgesetzten NH-Sicherungseinsatz durch das Schaltgerät zu ersetzten. Ein für Hauptsicherungsautomaten vorgesehener Adapter, dessen Abmessungen den Abmessungen einer NH-Schmelzsicherung der Größe 00 ähnlich sind, ist aus der
DE 34 37 802 A1 .
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit eines mittels eines G-Sicherungseinsatzes abgesicherten Stromkreises zu erhöhen und die Wiederinbetriebnahme nach einer Schutzabschaltung zu vereinfachen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und unabhängig hiervon durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die Absicherung des Stromkreises erfolgt mittels eines ein Gehäuse aufweisenden Schutzschalters. Der Schutzschalter umfasst zwei elektrisch leitende Anschlussstellen, die im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet sind, und zwischen denen insbesondere ein Mechanismus zur Absicherung des Stromkreises angeordnet ist. Die Achsen der beiden zylinderförmig gestalteten Anschlussstellen liegen auf einer gemeinsamen Geraden und die beiden Anschlussstellen sind vorzugsweise im Wesentlichen gleichartig gestaltet. Die Anschlussstellen sind aus einem Metallband gefertigt, das einen im Wesentlichen S-förmigen Querschnitt senkrecht zur Ausdehnungsrichtung der zylindrischen Anschlusstelle aufweist.
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Dabei ist der Außendurchmesser jeder der Anschlussstellen zwischen 5,0 mm und 5,3 mm groß und der maximale Abstand der Anschlussstelle zueinander, also der Abstand der beiden einander abgewandten Begrenzungsflächen der beiden Anschlussstellen, die jeweils eine Deckfläche der zylindrischen Form bilden, zueinander beträgt zwischen 19,0 mm und 21,0 mm. Geeigneterweise ist der Außendurchmesser gleich 5,2 mm wobei eine Abweichung nach unten von bis zu 0,2 mm und eine Abweichung nach oben von bis zu 0,1 mm toleriert wird. Der maximale Abstand beträgt bevorzugt 20,0 mm mit einer tolerierten Abweichung von bis zu 0,5 mm in Übereinstimmung mit der europäischen Norm EN 60127 für Sicherungseinsätze. Mittels einer derartigen Wahl der geometrischen Abmessungen der Anschlussstellen ist es ermöglicht, den Schutzschalter in einen G-Sicherungseinsatz-Halter einzusetzen, und den Stromkreis mittels des Schutzschalters abzusichern. Dabei müssen keine baulichen Veränderungen des Sicherungshalters vorgenommen werden.
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Alternativ hierzu beträgt der Außendurchmesser jeder der Anschlussstellen zwischen 6,2 mm und 6,5 mm, wobei der Außendurchmesser bevorzugt gleich 6,35 mm ist mit einer Toleranz von bis zu 0,1 mm. Bei diesem Außendurchmesser ist der maximale Abstand der Anschlussstellen zueinander zwischen 30,5 mm und 33,0 mm. Zweckmäßigerweise beträgt der maximale Abstand 31,8 mm mit einer Toleranz von bis zu 0,8 mm.
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Zweckmäßigerweise ist die Höhe jeder der Anschlussstellen, also die Ausdehnung der Anschlussstelle entlang der jeweiligen Achse zwischen 4,0 mm und 6,0 mm, sofern der Außendurchmesser im Wesentlichen um 5,2 mm beträgt. Bevorzugt ist die Höhe gleich 5,1 mm mit einer Toleranz von 0,6 mm. Bei dem vergrößerten Außendurchmesser ist die Höhe gleich einem Wert zwischen 5,5 mm und 7,0 mm. Insbesondere beträgt die Höhe 6,2 mm mit einer Toleranz von 0,6 mm. Mittels einer derartigen Wahl der Abmessungen der Höhe in Verbindung mit dem jeweiligen Außendurchmesser und dem maximalen Abstand ist eine Konformität mit der europäischen Norm EN 60127 gewährleistet, und der Schutzschalter kann in einen bereits bestehenden Stromkreis integriert werden, ohne bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen, weswegen zum Beispiel einen Kurzschluss zwischen der Anschlussstelle und weiteren Bauteilen des Stromkreises vermeiden wird.
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Beispielsweise besteht die Anschlussstelle aus einem Metallband mit einer Breite von im Wesentlichen 5,1 mm und einer Länge zwischen 21,0 und 23,0 mm, das in die S-Form gebogen ist, wobei diese Abmessungen für den kleineren der beiden Außendurchmesser gelten. Aufgrund einer derartigen Ausgestaltung der jeweiligen Anschlussstelle ist es ermöglicht, diese als vergleichsweise kostengünstiges Stanzbiegeteil herzustellen, was bevorzugt der Fall ist. Dabei ist eine vergleichsweise effiziente elektrisch leitende Anbindung der Anschlussstellen an eine etwaig vorhandene Halterung gewährleistet.
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Geeigneterweise ist der Schutzschalter reversibel auslösbar. Mit anderen Worten ist der Schutzschalter derart eingerichtet, dass nach einem Auslösen und einer folglichen Stromflussunterbrechung durch den Stromkreis ein Zurücksetzen des Schutzschalters in den leitenden Zustand möglich ist, also in den Zustand vor der Stromunterbrechung. Beispielsweise umfasst der Schutzschalter ein Schaltschloss, das bei einem vorgegebenen Strom- und/oder Spannungswert innerhalb des Stromkreises auslöst und somit den Stromfluss innerhalb des Stromkreises unterbricht. Aufgrund des reversiblen Auslösens des Schutzschalters ist eine Lagerhaltung nicht erforderlich, um nach Beseitigung des zu der Unterbrechung führenden Umstandes erneut einen Stromfluss zu gewährleisten.
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Insbesondere ist nach einer Auslösung des Schutzschalters ein Übergang des Schutzschalters vom nicht leitenden Zustand in den leitenden Zustand mittels eines Schiebers geblockt, um eine unkontrollierte Wiederaufnahme des Stromflusses zu vermeiden. Vorzugsweise ist der Schieber manuell in eine Position verbringbar, um den Schutzschalter in einen leitenden Zustand zu überführen. Beispielsweise ist der aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellte Schieber federbelastet und wird bei sich öffnenden Kontakten des Schutzschalters zwischen diese aufgrund der Federkraft bewegt, so dass ein elektrischer Kurzschluss der beiden Kontakte ohne eine vorherige manuelle Entfernung des Schiebers nicht möglich ist.
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Besonders bevorzugt weist der Schutzschalter hierfür einen Handauslöser auf, der aus dem Gehäuse ragt. Mittels des Handauslösers ist es ermöglicht, den Schieber in die ursprüngliche Position zu verbringen und somit einen leitenden Zustand des Schutzschalters herzustellen. Vorzugsweise wird bei diesem Arbeitsschritt auch der elektrische Kontakt zwischen den beiden Kontakten des Schutzschalters hergestellt. Alternativ oder in Kombination hierzu ist es vorgesehen, mittels des Handauslösers die Kontakte des Schutzschalters zu öffnen und somit einen Stromfluss durch den Schutzschalter zu unterbrechen. Mit anderen Worten ist es ermöglicht, mittels des Schutzschalters, insbesondere mittels des Handauslösers, den Stromkreis nach Art eines herkömmlichen Schalters zu öffnen oder zu schließen. Auf diese Weise ist es ermöglicht, mittels des Schutzschalters den Stromkreis zu unterbrechen, um etwaige Reparaturarbeiten oder Wartungsarbeiten auszuführen, die den Stromkreis betreffen.
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Alternativ oder in Kombination zu dem reversiblen Auslösen weist der Schutzschalter eine Einstellmöglichkeit auf, um dessen Reaktionsfähigkeit zu verändern. Hierbei wird entweder der zu der Auslösung führende Strom und/oder die elektrische Spannung eingestellt oder die zur Auslösung nötige Reaktionszeit verändert. Mit anderen Worten wird mittels der Einstellung die Auslösecharakteristika des Schutzschalters festgelegt, ob zum Beispiel entweder eine flinken oder einer trägen Sicherung nachgeahmt wird.
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Beispielsweise umfasst der Schutzschalter einen Festkontakt und ein Bimetall-Element, von denen jeweils eines mit einer der Anschlussstellen elektrisch verbunden ist. Ferner weist der Schutzschalter einen Bewegkontakt auf, der an dem Bimetall angeordnet und im leitenden Zustand elektrisch leitend mit dem Festkontakt kontaktiert ist. Bei einer Erwärmung des Bimetall-Elements wird dieses verformt und der Bewegkontakt von dem Festkontakt entfernt. Hierbei ist das Bimetall-Element derart gestaltet, beispielsweise geometrisch und/oder mittels Materialwahl, dass unterhalb eines zur Auslösung führenden Schwellwerts der Bewegkontakt an dem Festkontakt anliegt und somit ein Stromfluss über diese beiden ermöglich ist. Bei einem Überschreiten des Schwellwerts, der insbesondere einen Strom- oder Spannungswert angibt, erfolgt eine Verbiegung des Bimetall-Elements derart, dass die beiden Kontakte voneinander getrennt werden.
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Alternativ hierzu ist ein Kontaktträger vorgesehen, der den Bewegkontakt trägt. Im leitenden Zustand ist der Kontaktträger mit dem Bimetall-Element verrastet und eine elektrische Verbindung zwischen dem Beweg- und dem Festkontakt hergestellt. Bei einem Überschreiten des Schwellwerts wird die Verrastung zwischen dem Bimetall-Element und dem Kontaktträger aufgehoben, so dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt aufgehoben wird. Hierfür ist beispielsweise der Kontaktträger federbelastet und/oder wird mittels einer Rastnase des Bimetall-Elements im leitenden Zustand in der gewünschten Position gehalten. Vorzugsweise ist der Kontaktträger verschwenkbar und wird bei einem Übergang von dem leitenden in den nicht leitenden Zustand verschwenkt, was einen vergleichsweise geringen Platzbedarf aufweist. Ein derartiger Schutzschalter wird vorzugsweise als Substitution einer trägen Schmelzsicherung verwendet.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schutzschalter einen Magnetauslöser, wobei diese Ausführungsform bevorzugt eingesetzt wird, um flinke Schmelzsicherungen zu ersetzen. Der Magnetauslöser weist insbesondere eine elektrische Spule zur Erstellung eines Magnetfeldes auf. Mit der Spule in Reihe geschaltet ist geeigneterweise eine Kontaktfeder, die zum Beispiel als eine Art Schalter fungiert. Vorzugsweise ist die Kontaktfeder federbelastet, beispielsweise mittels einer Schraubenfeder oder der Verwendung eines Federstahls zur Erstellung der Kontaktfeder, und/oder die Kontaktfeder steht in Wirkverbindung zu dem mittels der Spule erstellten Magnetfelds. Bei einer Änderung des Magnetfeldes wird die Kontaktfeder bewegt und ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Anschlussstellen des Schutzschalters unterbrochen. Insbesondere ist im leitenden Zustand die Kontaktfeder und die elektrische Spule von dem Strom durchflossen. Bei einem Auslösen des Schutzschalters wird dabei ein über die Kontaktfeder hergestellter elektrischer Kontakt unterbrochen, was zu einer Unterbrechung des Stromflusses innerhalb der Spule und somit einem Zusammenbruch des Magnetfeldes führt.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zur Stromunterbrechung eine Kontaktfeder verwendet wird, die im Kontaktzustand, also wenn der Schutzschalter leitend ist, mechanisch vorgespannt ist. Dies wird beispielsweise mittels einer separaten Feder oder aufgrund der Herstellung der Kontaktfeder selbst, beispielsweise aus Federstahl, realisiert. Die Vorspannung ist dabei derart, dass die Kontaktfeder aus der Kontaktstellung in eine Offenstellung strebt. Mit anderen Worten wird mittels der Vorspannung eine Öffnung des Stromkreises hervorgerufen. Um die Kontaktfeder in der leitenden Position zu halten, ist ein thermisches Auslöseelement vorgesehen, das die Kontaktfeder trotz der Vorspannung in der Kontaktstellung hält. Das thermische Auslöseelement ist dabei insbesondere ein Dehndraht, also ein Draht, dessen Längenausdehnung von dessen Temperatur abhängt. Das thermische Auslöseelement wird bevorzugt von dem elektrischen Strom selbst durchflossen. Bei einem erhöhten Stromfluss wird somit die Temperatur des thermischen Auslöseelements selbst erhöht, und infolgedessen reicht die von dem thermischen Auslöseelement aufgebrachte gegen die Vorspannung wirkende Gegenkraft nicht aus, um die Kontaktfeder in der Kontaktstellung zu halten. Eine derartige Ausgestaltung des Schutzschalters wird bevorzugt als Substitution einer mittelträgen Schmelzsicherung herangezogen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, den Schutzschalter mittels eines Adapters mit dem Halter für G-Sicherungseinsätze zu verbinden. Hierfür weist der Adapter zwei Anschlussstellen auf, die zylindrisch und insbesondere gleichartig, geformt sind. Dabei liegen die Achsen der jeweiligen Anschlussstellen auf eine gemeinsame Achse. Mit anderen Worten überdecken sich die Mittelpunkte der Querschnitte der beiden Anschlussstellen senkrecht zu deren Achse, wobei die Querschnitte vorzugsweise zueinander parallel sind. Insbesondere überdecken sich die Querschnitte gegenseitig. Die Querschnitte selbst sind vorteilhafterweise im Wesentlichen rund. Zumindest liegt der Außendurchmesser zwischen 5,0 mm und 5,3 mm, wobei eine mittels der beiden Anschlussstellen begrenzte Strecke entlang der Achse zwischen 19,0 mm und 21,0 mm beträgt. Besonders bevorzugt ist der Außendurchmesser jeder der Anschlussstellen gleich 5,2 mm wobei eine Toleranz von 0,1 mm und 0,2 mm nach oben bzw. nach unten akzeptiert ist. Vorteilhafterweise ist der maximale Abstand gleich 20,0 mm mit einer Toleranz von 0,5 mm.
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Alternativ hierzu ist der Außendurchmesser gleich 6,2 mm, 6,5 mm oder jedem sich dazwischen befindlichen Wert. Bei dieser Ausführung beträgt der maximale Abstand der Anschlussstellen zueinander 30,5 mm bis 33,0 mm. Besonders bevorzugt ist der Außendurchmesser gleich 6,35 mm mit einer Toleranz von 0,1 mm und der maximale Abstand beträgt 31,8 mm wobei eine Abweichung von bis zu 0,8 mm akzeptiert ist.
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Der Adapter weist ferner einen Aufnahmestecker auf, der vorgesehen und eingerichtet ist, elektrisch mit einem Schutzschalter kontaktiert zu werden. Hierfür ist jede der Anschlussstellen, die vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt sind oder dieses zumindest umfassen, elektrisch leitend mit jeweils einem Aufnahmebereich des Aufnahmesteckers verbunden. Der Aufnahmestecker umfasst hierbei mindestens zwei Aufnahmebereiche, zur elektrischen Kontaktierung des Schutzschalters, wobei die Anschlussstellen und die Aufnahmestellen lediglich mittels des Schutzschalters elektrisch leitend verbindbar sind. Der Aufnahmestecker umfasst beispielsweise weitere Elemente zum mechanischen Stabilisieren des Schutzschalters, wie z. B. Rastnasen, Schrauben oder dergleichen. Zweckmäßigerweise erfüllt der Aufnahmestecker zumindest eine Norm für Schutzschalter.
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Mittels des Adapters ist es ermöglicht, in bereits bestehende mittels eines G-Sicherungseinsatzes abgesicherte Stromkreise einen herkömmlichen Schutzschalter zur Absicherung zu integrieren. Hierfür müssen keine baulichen Veränderungen an dem Stromkreis oder etwaigen Bauteilen hiervon, wie z. B. einer Platine, vorgenommen werden. Ferner ist eine Lagerhaltung von G-Sicherungseinsätzen nicht erforderlich, um den abgesicherten Stromkreis nach einer Überlastung und einer dadurch bedingten Abschaltung erneut in einen leitenden Zustand zu versetzen. Darüber hinaus ist es ermöglicht, eine Vielzahl unterschiedlicher Schutzschalter zur Absicherung des Stromkreises heranzuziehen, und somit die Absicherung auf aktuelle Erfordernisse anzupassen. Ferner ist es bei einer geeigneten Auswahl des Schutzschalters ermöglicht, eine vergleichsweise scharfe Kennlinie zur Absicherung des Stromkreises zu verwenden. Folglich ist die Anzahl von Fehlabschaltungen reduziert, und gleichzeitig jedoch die Schutzwirkung erhöht.
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Zweckmäßigerweise ist die Höhe jeder der zylinderförmigen Anschlussstellen, also die Ausdehnung entlang der jeweiligen Achse, zwischen 4,0 mm und 6,0 mm, sofern die Anschlussstellen den kleineren der beiden Außendurchmesser aufweisen. Infolge dessen ist der minimale Abstand der beiden Anschlussstellen zueinander zwischen 7,0 mm und 13,0 mm, nämlich 21,0 mm abzüglich des zweifachen von 4,0 mm bzw. 19,0 mm abzüglich des doppelten von 6,0 mm. Alternativ hierzu beträgt die Höhe der beiden Anschlussstellen zwischen 5,5 mm und 7,0 mm, wenn als Außendurchmesser der größere der beiden gewählt wird. Besonders bevorzugt ist die Höhe gleich 5,1 mm mit einer Abweichung von bis zu 0,6 mm bzw. 6,2 mm ebenfalls mit einer Toleranz von bis zu 0,6 mm. Aufgrund einer derartigen Wahl der Abmessungen erfüllt der Adapter somit die Vorgaben der europäischen Norm EN 60127 für G-Sicherungseinsätze.
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Der Aufnahmestecker ist bevorzugt zur Aufnahme zweier Flachstecker des Schutzschalters ausgebildet. Mit anderen Worten sind die beiden Aufnahmestellen bevorzugt nach Art eines Schlitzes gebildet, in die zur Montage des Schutzschalters dessen Flachstecker eingeführt werden. Beispielsweise sind hierbei die beiden Schlitze im Wesentlichen parallel zu der gemeinsamen Achse der Anschlussstellen ausgerichtet, zumindest die Flachstecker des Schutzschalters in dem an den Adapter montierenden Zustand. Aufgrund einer derartigen Ausbildung des Aufnahmesteckers ist die radiale Ausdehnung des Adapters reduziert, also dessen Ausdehnung senkrecht zur Achse der Anschlussstellen. Auf diese Weise ist es ermöglicht, auch vergleichsweise nah beieinander liegende G-Sicherungseinsätze mittels des Adapters und eines geeigneten Schutzschalters zu ersetzen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1a, b eine erste Ausführungsform eines Schutzschalters,
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2–5 perspektivisch weitere Ausführungsformen des Schutzschalters, und
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6 einen Adapter für einen Schutzschalter.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mir den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1a und 1b ist eine erste Ausführungsform eines Schutzschalters 2 perspektivisch dargestellt, wobei in 1a ein Bereich eines Schaltschlosses 4 abdeckenden Teil eines Gehäuses 6 entfernt ist. Der Schutzschalter 2 wird im montierten Zustand zur Absicherung eines Stromkreises, im Speziellen von elektrischen Leitungen und/oder Verbrauchern, wie z. B. eines Elektromotors, gegenüber einer Überspannung und/oder eines Überstroms verwendet. Aus dem Gehäuse 6 ragt auf einer der Seiten ein Handauslöser 8, mittels dessen das Schaltschloss 4 betätigbar ist. Auf der dem Handauslöser 8 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 6 befinden sich zwei hohlzylindrische Anschlussstellen 10 die aus einem gebogenen Metallband hergestellt sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Anschlussstellen 10 um ein Stanzbiegeteil, wobei der Querschnitt jeder der Anschlussstellen 10 im Wesentlichen S-förmig ausgestaltet ist. Der Querschnitt ist hierbei senkrecht zu einer Achse 12, auf der die beiden Anschlussstellen 10 liegen.
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Der maximale Abstand 14 zwischen den beiden Anschlussstellen 10 beträgt hierbei entweder 20,0 mm oder 31,8 mm. Der minimale Abstand 16, der von den beiden einander zugewandten Begrenzungsflächen der beiden Anschlussstellen 10 begrenzt wird, ist gleich 9,8 mm oder 19,4 mm. Folglich ist die Höhe 18, also die Ausdehnung der jeweiligen Anschlussstelle 10 entlang der Achse 12 entweder 5,1 mm oder 6,2 mm, wobei die Höhe 18 der beiden Anschlussstellen 10 gleich ist.
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Der Außendurchmesser 20 der beiden Anschlussstellen 10 ist entweder gleich 5,2 mm oder 6,35 mm. Dabei werden für die Anschlussstellen 10 entweder durchgehend die jeweils kleineren Werte für den maximalen Abstand 14, die Höhe 18 und den Außendurchmesser 20 verwendet. So weist entweder jede der Anschlussstellen 10 eine Höhe 18 von 5,1 mm und einen Außendurchmesser 20 von 5,2 mm auf, wobei der maximale Abstand 14 im Wesentlichen 20,0 mm beträgt.
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Alternativ hierzu ist die Höhe 18 gleich 6,2 mm der Außendurchmesser 20 gleich einem Wert von 6,35 mm, und der maximale Abstand 14 beträgt 31,8 mm.
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Das einen der beiden Anschlussstellen 10 bildende Metallband geht in einen Festkontakt 22 über, demgegenüber ein auf einem Kontaktträger 24 angeordneter Bewegkontakt 26 schwenkbar gelagert ist. Hierbei ist der im Wesentlichen L-förmige Kontaktträger 24 mittels zweier Federn 28 mit Kraft beaufschlagt und mittels eines an dem Handauslöser 8 angeformten Führungsstapels 30 geführt. Im leitenden Zustand ist das dem Bewegkontakt 26 gegenüberliegende Freiende des Kontaktträgers 24 mit einer Rastnase 32 im Eingriff, die an einem Bimetall-Element 34 angeformt ist. Das Bimetall 34 selbst ist mit der verbleibenden der beiden Anschlussstellen 10 elektrisch kontaktiert.
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Mittels eines Bewegens des Handauslösers 8 in Richtung der Anschlussstelle 10 wird der Schutzschalter 2 von dem hier dargestellten nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand verbracht, in dem ein an dem Führungsstab 30 angeformter Träger 36 den Bewegkontakt 26 entgegen der von den beiden Federn 28 aufgebrachten Kraft gegen den Festkontakt 22 drückt und die beiden Kontakte 22, 26 somit elektrisch leitend verbindet. In dieser Lage verrastet das Bimetall-Element 34 über die Rastnase 32 mit dem Kontaktträger 24 und hält den Kontaktträger 24 in eben dieser Position.
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Bei einem Überstrom und einer folglichen Erwärmung des Bimetall-Elements 34 wird dessen die Rastnase 32 tragendes Freiende von dem Kontaktträger 24 weg verschwenkt, was diesen freigibt. Aufgrund der von den Federn 28 bereitgestellten Kraft wird das nunmehr freigegebene Freiende des Kontaktträgers 24 in Richtung des Handauslösers 8 verschwenkt, was den elektrischen Kontakt zwischen dem Bewegkontakt 24 und dem Festkontakt 22 aufhebt und somit einen Stromfluss über die beiden Anschlussstellen 10 durch das Schaltschloss 4 unterbricht. Diese Art von Schutzschalter 2 wird als ein Ersatz für einen herkömmlichen trägen G-Sicherungseinsatz herangezogen.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform des Schutzschalters 2 in einer Darstellung gemäß 1a perspektivisch gezeigt. Die Funktionsweise und Ausgestaltung des Schaltschlosses 4 entspricht im Wesentlichen der vorherigen Ausführungsform des Schutzschalters 2, wobei das Schaltschloss 4 im leitenden Zustand gezeigt ist. Mit anderen Worten, ist der Kontaktträger 34 mit der Rastnase 32 des Bimetall-Elements 34 entgegen der mittels der Federn 28 aufgebrachten Kraft gehalten. Aus diesem Grund sind der Festkontakt 22 und die Bewegkontakt 26 elektrisch leitend miteinander kontaktiert. Unterschiedlich hingegen ist die Ausgestaltung des Handauslösers 8, dessen Form im Wesentlichen der eines runden Zylinders ist. Auch sind die Anschlussstellen 10 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform um 90° um die Achse 12 gedreht.
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In 3a ist eine weitere Ausgestaltungsform des Schutzschalters 2 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei die Bestandteile des Schutzschalters 2 entgegen einer Fügerichtung 38 von den Anschlussstellen 10 entfernt sind, die im Wesentlichen denen der vorherigen Ausführungsformen des Schutzschalters 2 entsprechen. Das Schaltschloss 4 weist zwei Aufnahmeträger 40 auf, die als Stanzbiegeteil einstückig mit jeweils einer der Anschlussstellen 10 hergestellt sind. Einer der Aufnahmeträger 40 trägt dabei den Festkontakt 22 und der andere eine Verbindungsstelle 42, an der an einem Schweißpunkt 44 das Bimetall-Element 34, das den Bewegkontakt 26 trägt, im Montagezustand verschweißt ist.
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Das Schaltschloss 4 umfasst ferner einen Schieber 46, der mittels einer Feder 48 mit Kraft beaufschlagt wird. Das dem Schieber 46 abgewandtes Freiende 50 der Feder 48 wird von einer Befestigungsnase 52 ortsfest innerhalb des Gehäuses 6 gehalten. Der Schieber 46 weist einen Unterbrechungsbereich 54 und einen Anzeigebereich 56 auf, der durch eine Öffnung 58 des Gehäusedeckels 60 ragt, wenn sich der Unterbrechungsbereich 54 zwischen dem Bewegkontakt 26 und dem Festkontakt 22 befindet. Bei einer Erwärmung des Bimetalls 24 nämlich wird der Bewegkontakt 26 aufgrund der innerhalb des Bimetall-Elements 24 wirkenden Kräfte von dem Festkontakt 22 entfernt, so dass der Schieber 46 mit dem Unterbrechungsbereich 54 zwischen die beiden Kontakte aufgrund der wirkenden Federkraft geleitet. Bei einer erneuten Abkühlung des Bimetall-Elements 34 wird der Bewegkontakt 26 aufgrund des Schiebers 46 von dem Festkontakt 22 entfernt gehalten, weswegen auch in diesem Fall ein Stromfluss von einer der Anschlussstellen 10 zu der anderen unterbunden ist. Erst bei einer manuellen Bewegung des Anzeigebereichs 56 in Fügerichtung 38 wird der Unterbrechungsbereich 54 zwischen den beiden Kontakten 22, 26 entfernt und das Bimetall 34 schnappt in eine leitende Position. In diesem Fall ist die mittels des Bimetall-Elements 34 aufgebrachte Kraft vergleichsweise groß und die Ausgestaltung des Unterbrechungsbereichs 54 derart, dass trotz der Federkraft der elektrische Kontakt zwischen dem Festkontakt 22 und dem Bewegkontakt 26 erhalten bleibt.
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Der Handauslöser 8 ist im Wesentlichen U-förmig gestaltet und wird im Montagezustand mit einer Befestigungsfeder 62 verrastet. Der Handauslöser 8 umfasst einen Auslöseschenkel 64, mittels dessen bei einer Schwenkbewegung des Handauslösers 8 um die Befestigungsfeder 62 das Bimetall-Element 34 von dem Festkontakt 22 wegbewegbar ist. Aufgrund des in die Lücke schnappenden Schiebers 46 ist es somit möglich, mittels des Handauslösers 8 eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Anschlussstellen 10 zu unterbinden, obwohl kein Störfall vorliegt.
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Die in 3b gezeigte Alternative des Schutzschalters 2 entspricht im Wesentlichen der vorherigen Ausführungsform. Als Unterschied ist der Schieber 46 weggelassen und das Bimetall-Element 34 in Fügerichtung 38 ausgerichtet. Infolgedessen ist die Ausdehnung des Schaltschlosses 4 entlang der Achse 12 verringert, weswegen dieser Schutzschalter 2 auch in vergleichsweise beengten Sicherungskästen zum Einsatz kommen kann.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform des Schutzschalters 2 gezeigt, die als ein Ersatz einer flinken Schmelzsicherung verwendet wird. Das Schaltschloss 4 weist einen Magnetauslöser 66 mit einer Spule 68 auf, deren eines Ende direkt mit einem der Aufnahmeträger 40, und dessen anderes elektrisches Ende über eine Kontaktfeder 70 mit dem verbleibenden der beiden Aufnahmeträger 40 verbunden ist, die jeweils einer der Anschlussstellen 10 elektrisch kontaktiert sind.
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Die Anschlussstellen 10 sind hierbei wiederum einstückig mit dem jeweils zugeordneten Aufnahmeträger 40.
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Die Spule 68 ist um ein mittels einer Einstellschraube 72 verändertes Dämpferelement geschlungen, mittels dessen die Auslösecharakteristik des Schutzschalters 2 veränderbar ist. Ferner ist innerhalb der Spule 68 ein Permanentmagnet 74 angeordnet, der mit zwei zueinander Parallelen aus einem Weicheisen gefertigten Leitschenkeln 76 in Kontakt steht, an denen auch die Spule 68 anliegt. Die beiden Leitschenkel 76 sind senkrecht zu der Spule 68 angeordnet und mittels eines Jochs 78 überbrückt, das aufgrund der mittels des Permanentmagneten 74 aufgebrachten Magnetkraft entgegen einer von einer Feder 80 ausgeübten Kraft im Kontakt mit den Leitschenkeln 76 gehalten wird. Auf der der Feder 80 gegenüberliegenden Seite des Jochs 78 ist die Kontaktfeder 70 angeordnet, die mittels des Handauslösers 8 dort positioniert ist.
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Bei einem Stromfluss über den Schutzschalter 2 wird mittels der elektrischen Spule 68 ein Magnetfeld erzeugt, das dem Magnetfeld des Permanentmagneten 74 entgegen gerichtet ist. Aufgrund dessen wird die das Joch 78 im Kontakt mit den Leitschenkeln 76 haltende Kraft reduziert. Falls der Stromfluss durch die Spule 68 einen bestimmten Grenzwert überschreitet, ist die auf das Joch 78 wirkende Magnetkraft geringer als die Federkraft und das Joch 78 wird von den Leitschenkeln 76 entfernt, wobei die Kontaktfeder 70 von dem Joch 78 mitgenommen wird. Infolgedessen wird der elektrische Kontakt zwischen der Kontaktfeder 70 und dem zugeordneten Aufnahmeträger 40 sowie der elektrischen Verbindung zu der Spule 68 gelöst und somit der Stromfluss durch den Schutzschalter 2 unterbrochen.
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In 5 ist eine letzte Ausführungsform des Schutzschalters 2 gemäß 1a gezeigt, wobei erneut jeweils ein Aufnahmeträger 40 und eine Anschlussstelle 10 miteinander einstückig als Stanzbiegeteil hergestellt sind. An einem der beiden Aufnahmeträger 40 ist die im Wesentlichen U-förmig ausgestaltete Kontaktfeder 68 angebunden, vorzugsweise verschweißt. Das abgewandte Freiende der Kontaktfeder 68 trägt den Bewegkontakt 26, der im leitenden Zustand an dem mittels des verbleibenden Aufnahmeträgers 40 gebildeten Festkontakts 22 anliegt. Im hier dargestellten leitenden Zustand fließt ein Strom folglich von der einen der Anschlussstellen über den zugeordneten Aufnahmeträger, die Kontaktfeder 68, den Bewegkontakt 26 und den Festkontakt 22 zu dem zweiten Aufnahmeträger 40 und der hiermit einstückigen Anschlussstelle 10.
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Die Kontaktfeder 68 ist in Öffnungsrichtung vorgespannt. Mit anderen Worten ist die Kontaktfeder 68 derart gefertigt und/oder an den Aufnahmeträger 40 befestigt, dass auf den Bewegkontakt 26 eine von dem Festkontakt 22 weggerichtete Kraft herrscht. Die beiden Kontakte 22, 26 werden entgegen dieser Kraft mittels eines Dehndrahtes 82 gehalten, dessen Länge und/oder Elastizität von dessen Temperatur abhängt. Bei einem erhöhten Stromfluss steigt die Temperatur des Dehndrahts 82, der ebenfalls von dem elektrischen Strom durchflossen wird. Infolgedessen findet eine Längenausdehnung des Dehndrahtes 82 statt und die Kontaktfeder 68 schnappt von dem Festkontakt 22 weg in eine Ruheposition. In diesem Fall weist die Kontaktfeder 68 eine Krümmung auf, die der dargestellten Krümmung entgegen gerichtet ist. Aufgrund der Anordnung des Dehndrahtes 82 zwischen den beiden U-Schenkeln der Kontaktfeder 68 wird bei einer Abkühlung des Dehndrahts 82 der Bewegkontakt 26 somit weiter von dem Festkontakt 22 entfernt. Lediglich mittels des Handauslösers 8 ist eine Verbringung des Schutzschalters 2 erneut in den leitenden Zustand möglich. Diese Art Schutzschalter 2 wird als Substitution einer mittelträgen Schmelzsicherung herangezogen.
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In 6 ist ein Adapter 84 zur Aufnahme eines Schutzschalters 2 gezeigt. Der Adapter 84 weist die zwei auf der Achse 12 gelegenen Anschlussstellen 10 auf, die wiederum aus einem gebogenen Metallband gefertigt sind. Die Ausgestaltung der Anschlussstellen 10 selbst entspricht der der Anschlussstellen 10 des Schutzschalters 2 der vorhergehenden Figuren. So ist die Höhe 18 entweder gleich 5,1 mm oder 6,2 mm, der Außendurchmesser 20 gleich 5,2 mm bzw. 6,35 mm und der maximale Abstand 14 zwischen den beiden Anschlussstellen 10 gleich 20,0 mm bzw. 31,8 mm. Infolgedessen ist es ermöglicht, den Adapter 84 in einer Aufnahme eines G-Sicherungseinsatzes, der in der europäischen Norm EN 60127 definiert ist, elektrisch leitend zu positionieren.
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Der Adapter 84 weist einen Aufnahmestecker 86 mit zwei Aufnahmestellen 88 auf. Jede der Aufnahmestellen 88 ist mit jeweils einer der Anschlussstellen 10 elektrisch kontaktiert und zur Aufnahme eines Flachsteckers 90 eines Schutzschalters 2 ausgebildet. Dabei ist im Montagezustand jeweils einer der Flachstecker 90 des Schutzschalters 2 mit einer der Anschlussstelle 10 über die jeweilige Aufnahmestelle 88 elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise ist es ermöglicht, eine Vielzahl von unterschiedlichen Schutzschaltern 2 mit dem Adapter 84 zu kombinieren und somit die Absicherung des Stromkreises auf die dort herrschenden Bedürfnisse einzustellen. Der Verlauf der Flachstecker 90 ist parallel zu der Achse 12, weswegen der Platzbedarf des Verbundes aus dem Schutzschalter 2 unter dem Adapter 84 vergleichsweise raumsparend ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schutzschalter
- 4
- Schaltschloss
- 6
- Gehäuse
- 8
- Handauslöser
- 10
- Anschlusstelle
- 12
- Achse
- 14
- maximaler Abstand
- 16
- minimaler Abstand
- 18
- Höhe
- 20
- Außendurchmesser
- 22
- Festkontakt
- 24
- Kontaktträger
- 26
- Bewegkontakt
- 28
- Feder
- 30
- Führungsstab
- 32
- Rastnase
- 34
- Bimetall-Element
- 36
- Träger
- 38
- Fügerichtung
- 40
- Aufnahmeträger
- 42
- Verbindungsstelle
- 44
- Schweißpunkt
- 46
- Schieber
- 48
- Feder
- 50
- Freiende
- 52
- Befestigungsnase
- 54
- Unterbrechungsbereich
- 56
- Anzeigebereich
- 58
- Öffnung
- 60
- Deckel
- 62
- Befestigungsfeder
- 64
- Auslöseschenkel
- 66
- Magnetauslöser
- 68
- Spule
- 70
- Kontaktfeder
- 72
- Einstellschraube
- 74
- Permanentmagnet
- 76
- Leitschenkel
- 78
- Joch
- 80
- Feder
- 82
- Dehndraht
- 84
- Adapter
- 86
- Aufnahmestecker
- 88
- Aufnahmestellen
- 90
- Flachstecker
