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Die Erfindung betrifft eine Kurzschluss-Auslösevorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, beispielsweise einen Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, welche eine Magnetspule sowie eine Anker-Stößel-Baugruppe, aufweisend einen Anker sowie einen mit dem Anker gekoppelten Stößel, die mittels der Magnetspule relativ zu dieser von einer Ruheposition in eine Ausgelöst-Position bewegbar ist, aufweist. Weiterhin weist die Kurzschluss-Auslösevorrichtung eine Rückstelleinrichtung auf, welche mit der Anker-Stößel-Baugruppe derart gekoppelt ist, dass diese mit Hilfe der Rückstelleinrichtung von der Ausgelöst-Position in die Ruheposition zurückstellbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Schutzschaltgerät mit einer derartigen Kurzschluss-Auslösevorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Schutzschaltgeräten bekannt: Leistungsschalter sind speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter) ist eine in der Elektroinstallation verwendete Überstromschutzeinrichtung und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und elektrische Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch eine zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt und dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises.
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Hierzu wird das Schutzschaltgerät über zwei Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den in dieser Leitung fließenden elektrischen Strom zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist hierzu einen Schaltkontakt mit einem ortsfest in einem Gehäuse des Schutzschaltgerätes angeordneten Festkontakt sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt auf. Der Bewegkontakt ist dabei über eine Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes betätigbar, so dass der Schaltkontakt mit Hilfe der Schaltmechanik geöffnet und geschlossen werden kann. Auf diese Weise wird bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes, beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast, der Schaltkontakt geöffnet, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
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Aus der Patentschrift DE°10°2004°040°288°B4 ist ein Schutzschalter bekannt, welcher eine erste Auslöseeinrichtung zur Erfassung und Abschaltung eines Kurzschlusses sowie eine zweite Auslöseeinrichtung zur Erfassung und Abschaltung eines Überlastzustandes aufweist. Weiterhin weist der Schutzschalter einen Schaltkontakt mit einem Festkontakt und einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt sowie einen Auslösehebel auf, der sowohl mit der ersten Auslöseeinrichtung als auch mit der zweiten Auslöseeinrichtung derart gekoppelt ist, dass bei Auslösen der ersten Auslöseeinrichtung und/oder der zweiten Auslöseeinrichtung der Auslösehebel betätigt und damit der Schaltkontakt geöffnet wird. Beim Öffnen des bestromten Schaltkontakts entsteht zwischen dem Festkontakt und dem sich wegbewegenden Bewegkontakt zunächst ein Lichtbogen, welcher im weiteren Verlauf gelöscht wird, um den Stromfluss endgültig zu unterbrechen.
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Um den Stromfluss bei Auftreten eines Kurzschlusses schnell zu unterbrechen, ist die erste Auslöseeinrichtung üblicher Weise als magnetisches Auslösesystem ausgebildet. Ein derartiges magnetisches Auslösesystem weist eine Magnetspule sowie einer relativ dazu bewegliche Anker-Stößel-Baugruppe auf. Der Strompfad des elektrischen Stromes, der von einer der Anschlussklemmen zum Schaltkontakt des Schutzschaltgerätes fließt, führt dabei über die Magnetspule, die im bestromten Zustand eine elektromagnetische Kraft auf die Anker-Stößel-Baugruppe ausübt. Bei einem schnellen Anstieg des elektrischen Stroms, wie er im Falle eines Kurzschlusses auftritt, wird die Magnetspule des magnetischen Auslösesystems mit dem hohen Kurzschlussstrom bestromt. Durch das hierdurch entstehende elektromagnetische Feld wird eine Kraft auf den Anker ausgeübt, welche diesen in die Spule zieht. Die Anker-Stößel-Baugruppe wird dadurch von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position bewegt. Auch der mit dem Anker fest verbundene Stößel wird dadurch von seiner Ruheposition in seine Ausgelöst-Position bewegt, wobei er auf den Auslösehebel trifft, welcher dadurch ebenfalls bewegt wird. Durch die Betätigung des Auslösehebels wird die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes freigegeben, wodurch der mit der Schaltmechanik gekoppelte Bewegkontakt von dem Festkontakt wegbewegt wird, um den Schaltkontakt zu öffnen und damit den Stromfluss über den Schaltkontakt zu unterbrechen.
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Um zu verhindern, dass die Anker-Stößel-Baugruppe auch bei zulässigen Betriebsströmen in die Magnetspule gezogen wird, wird eine sogenannte Ankerfeder verwendet. Diese hat die Aufgabe, den Anker - und damit die gesamte Anker-Stößel-Baugruppe - gegen die magnetische Kraft des magnetischen Auslösers, d.h. der bestromten Magnetspule, bis zu einer vordefinierten Kraftschwelle in ihrer Ruheposition zu halten. Diese Kraftschwelle, die den Ansprechbereich des magnetischen Auslösers markiert, korrespondiert dabei mit einem vordefinierten, maximal zulässigen Strom-Schwellwert, bei dessen Überschreiten der magnetische Auslöser auslöst. Die Verwendung einer Ankerfeder hat jedoch den Nachteil, dass diese Feder der Bewegung des Ankers von seiner Ruheposition in seine Ausgelöst-Position mit fortschreitender Auslenkung des Ankers - dem Hook'schen Federgesetz entsprechend - eine immer größere Federkraft entgegensetzt. Mit anderen Worten: bei der Auslösung behindert die Ankerfeder die Bewegung des Ankers - und damit der Anker-Stößel-Baugruppe - in seine/ihre Ausgelöst-Position, wobei der Widerstand der Ankerfeder gegen diese Bewegung dem Hook'schen Federgesetz entsprechend mit zunehmendem Weg sogar ansteigt. Ein derartiges magnetisches Auslösesystem mit einer Magnetspule sowie einer relativ dazu bewegliche Anker-Stößel-Baugruppe, die durch eine Ankerfeder in ihrer Ruheposition gehalten oder nach einer Kurzschlussauslösung in diese zurückgedrängt wird, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 030 822 A1 vorbekannt.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
DE 10 2007 010 270 B3 ein Fehlerstromschutzschalter bekannt, welcher einen Haltemagneten mit einem Auslösestößel sowie ein drehbar gelagertes Griffelement aufweist. Neben einer Zugfeder, welche exzentrisch an dem Griffelement angreift, um dieses von einer EIN-Stellung in eine AUS-Stellung zu bewegen, weist der Fehlerstromschutzschalter eine Blattfeder zum Zurückstellen des Auslösestößels auf, welche über eine am Griffelelement ausgebildete Nocke betätigbar ist.
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Zur Erreichung eines hohen Schaltvermögens ist es jedoch erforderlich, den Schaltkontakt möglichst schnell zu öffnen, um den Kurzschlussstrom nicht noch weiter ansteigen zu lassen. Durch die Verwendung einer Ankerfeder, welche bei der Auslösung der Bewegung des Ankers mit zunehmender Kraft entgegenwirkt, wird das Ziel einer möglichst kurzen Reaktionszeit des magnetischen Auslösesystems - und damit eines möglichst hohen Schaltvermögens des Schutzschaltgerätes - negativ beeinflusst.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kurzschluss-Auslösevorrichtung sowie ein verbessertes elektromechanisches Schutzschaltgerät bereitzustellen, welche sich durch eine kürzere Reaktionszeit, und damit durch ein höheres Schaltvermögen, auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kurzschluss-Auslösevorrichtung sowie das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Kurzschluss-Auslösevorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, beispielsweise für einen Leitungsschutzschalter oder einen Leistungsschalter, weist eine Magnetspule sowie eine Anker-Stößel-Baugruppe, aufweisend einen Anker sowie einen Stößel, welche mittels der Magnetspule relativ zu dieser von einer Ruheposition in eine Ausgelöst-Position bewegbar ist, auf. Weiterhin weist die Kurzschluss-Auslösevorrichtung eine Rückstelleinrichtung auf, welche mit der Anker-Stößel-Baugruppe derart gekoppelt ist, dass diese mit Hilfe der Rückstelleinrichtung von der Ausgelöst-Position in die Ruheposition rückstellbar ist. Dabei ist die Rückstelleinrichtung in einem Gehäuse des Schutzschaltgerätes zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich gelagert und derart ausgebildet, dass sie nach einer Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe in die Ausgelöst-Position nur temporär auf diese einwirkt, um sie von der Ausgelöst-Position in ihre Ruheposition zurückzustellen. Die Rückstelleinrichtung ist L-förmig ausgebildet und weist einen ersten Schenkel sowie einen zweiten Schenkel auf. Die Rückstelleinrichtung ist dabei in einem Kontaktbereich der beiden Schenkel zwischen der ersten Position und der zweiten Position drehbar gelagert, wobei ihre Kopplung mit der Stirnseite des Stößels über ein distales Ende des ersten Schenkels realisiert ist.
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Mit Hilfe der Rückstelleinrichtung ist sichergestellt, dass die Kurzschluss-Auslösevorrichtung - und damit das Schutzschaltgerät - nach erfolgter Auslösung wieder in einen auslösebereiten Zustand verbracht wird. Die Rückstelleinrichtung wirkt dabei ausschließlich temporär, d.h. lediglich zeitweise bzw. vorübergehend, auf die Anker-Stößel-Baugruppe ein. Sie wirkt somit nicht wie eine Ankerfeder dauerhaft, und damit auch während der Auslösebewegung der Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position auf die Anker-Stößel-Baugruppe ein. Die Einwirkdauer der Rückstelleinrichtung auf die Anker-Stößel-Baugruppe ist somit auf den für den Rückstellvorgang benötigten Zeitraum begrenzt. Die Rückstelleinrichtung stellt somit einen adäquaten Ersatz für die Ankerfeder dar. Durch die Verwendung der Rückstelleinrichtung anstelle einer Ankerfeder wird erreicht, dass der Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe bei ihrer Auslösebewegung von der Ruheposition in die Ausgelöst-Position keine von der Ankerfeder hervorgerufene Federkraft entgegenwirkt. Auf diese Weise wird die Reaktionszeit der Kurzschluss-Auslösevorrichtung - und damit das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes - deutlich verbessert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist die Rückstelleinrichtung im Gehäuse des Schutzschaltgerätes drehbeweglich gelagert. Durch eine derartige Lagerung ist eine platzsparende Anordnung realisierbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung wirkt die Rückstelleinrichtung auf eine Stirnseite des Stößels ein, um die Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ausgelöst-Position in ihre Ruheposition zurückzustellen. Durch die Kopplung Rückstelleinrichtung mit der Stirnseite der des Stößels wird die Anker-Stößel-Baugruppe auf einfache Art und Weise durch Eingriff von außen in ihre Ruheposition zurückgestellt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist das Zurückstellen der Anker-Stößel-Baugruppe von der Ausgelöst-Position in die Ruheposition durch eine Bewegung der Rückstelleinrichtung von ihrer zweiten Position in ihre erste Position realisiert.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist die Rückstellung der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ruheposition ausschließlich manuell initiierbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung erfolgt die manuelle Rückstellung der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ruheposition ausschließlich durch eine manuelle Betätigung der Rückstelleinrichtung.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist die Rückstelleinrichtung mit einem Betätigungselement des Schutzschaltgerätes mechanisch derart gekoppelt, dass die manuelle Rückstellung der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ruheposition ausschließlich über das Betätigungselement realisierbar ist.
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Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Anwender den Auslösevorgang des Schutzschaltgerätes aktiv quittieren muss, bevor das Schutzschaltgerät wieder eingeschaltet werden kann. Dieses aktive Quittieren kann dabei entweder durch ein manuelles, direktes Rückstellen der Rückstelleinrichtung von ihrer zweiten Position in die erste Position erfolgen. Ein geeignetes Element der Rückstelleinrichtung ist hierzu aus dem Gehäuse des Schutzschaltgerätes herauszuführen. Alternativ dazu kann das Rückstellen der Rückstelleinrichtung von ihrer zweiten Position in die erste Position auch indirekt über das an der Frontseite des Schutzschaltgerätes angeordnete Betätigungselement, welches zum ein- und ausschalten des Schutzschaltgerätes dient, erfolgen. Durch das aktive Quittieren ist sichergestellt, dass das Auslösen des Schutzschaltgerätes nicht unbemerkt vom Anwender bleiben kann. Die Sicherheit der zu schützenden elektrischen Anlage wird dadurch deutlich erhöht.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist ein distales Ende des zweiten Schenkels mit einer Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes koppelbar, um die Rückstelleinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position hin und her zu bewegen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung ist ein distales Ende des zweiten Schenkels mit einem Betätigungselement des Schutzschaltgerätes koppelbar, um die Rückstelleinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position hin und her zu bewegen.
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Die L-förmige Form der Rückstelleinrichtung stellt eine von mehreren Möglichkeiten für ihre konstruktive Gestaltung dar. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das distale, vom Drehpunkt entfernte Ende des ersten Schenkels bei einer Drehung der Rückstelleinrichtung auf die Stirnseite des Stößels drückt, um die Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ausgelöst-Position wieder in ihre Ruheposition zurückzustellen. Der zweite Schenkel dient der Anbindung der Rückstelleinrichtung an ein geeignetes Aktorelement: Im Falle des direkten manuellen Rückstellens ist der zweite Schenkel unmittelbar als eigener Hebel ausgebildet und zur direkten manuellen Betätigung aus dem Gehäuse des Schutzschaltgerätes herausgeführt. Im Falle der indirekten Rückstellung dient der zweite Schenkel der mechanischen Ankopplung der Rückstelleinrichtung an die Schaltmechanik oder das an der Frontseite des Schutzschaltgerätes angeordnete Betätigungselement zum Ein- und Ausschalten des Schutzschaltgerätes. Im Falle der Ankopplung an das Betätigungselement kann beispielsweise die Federkraft der am Betätigungselement angeordneten Grifffeder sowohl für die Bewegung des Betätigungselements, als auch für die Rückstellung der Rückstelleinrichtung in ihre erste Position genutzt werden. Dies ist beispielsweise über eine am Betätigungselement ausgebildete Rückstellkontur realisierbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung weist die Rückstelleinrichtung ein Anzeigeelement auf, um einen Schaltzustand der Kurzschluss-Auslösevorrichtung an einer Frontseite des Schutzschaltgerätes anzuzeigen.
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Mit Hilfe des Anzeigeelements kann die Tatsache, dass das Schutzschaltgerät aufgrund eines Kurzschlusses ausgelöst hat, dem Anwender zusätzlich auch visuell signalisiert werden. Das Anzeigeelement kann hierzu mechanisch mit der Kurzschluss-Auslösevorrichtung gekoppelt sein. Andere Möglichkeiten der visuellen Signalisierung der Auslösung, beispielsweise als elektrische Leuchtanzeige mittels einer LED, sind jedoch ebenso möglich.
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Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät, beispielsweise ein Leitungsschutzschalter oder ein Leistungsschalter, weist eine Kurzschluss-Auslösevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art auf.
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Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes wird auf die vorstehenden Ausführungen zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Kurzschluss-Auslösevorrichtung verwiesen.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Kurzschluss-Auslösevorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
- 1 und 2 schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Kurzschluss-Auslösevorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes in einem ersten Schaltzustand;
- 3 und 4 schematische Darstellungen der Kurzschluss-Auslösevorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes in einem zweiten Schaltzustand;
- 5 und 6 schematische Darstellungen der Kurzschluss-Auslösevorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes in einem dritten Schaltzustand.
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In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
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In den 1 und 2 ist ein erster Schaltzustand der erfindungsgemäßen Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 bzw. des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 schematisch dargestellt. 1 zeigt dabei das geöffnete Schutzschaltgerät 1 in einer Seitenansicht; in der dazu korrespondierenden 2 ist die entsprechende Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 detailliert in der entsprechenden Seitenansicht schematisch dargestellt.
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Das Schutzschaltgerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem die einzelnen Komponenten des Schutzschaltgerätes 1 aufgenommen und gehaltert sind. Über eine Befestigungsseite 12 ist das Gehäuse 2 an einem Halteelement - beispielsweise einer Trag- oder Hutschiene - befestigbar. Im Bereich einer der Befestigungsseite 12 gegenüberliegenden Frontseite 11 des Gehäuses 2 weist das Schutzschaltgerät 1 ein drehbar gelagertes Betätigungselement 3 zur manuellen Betätigung des Schutzschaltgerätes 1 auf. Das Betätigungselement 3 weist einen Griff 3-1 auf, welcher an einem walzenförmigen Grundkörper 3-2 angeformt und aus dem Gehäuse 2 herausgeführt ist, um das Schutzschaltgerät 1 manuell betätigen, d.h. ein- und ausschalten zu können. Der walzenförmige Grundkörper 3-2 ist um eine Drehachse D1 drehbar und über einen Kopplungsbügel 7 (nur teilweise dargestellt) mit einer Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 mechanisch gekoppelt. Weiterhin ist ein Bewegkontaktträger 8 mit der Schaltmechanik mechanisch gekoppelt. An dem Bewegkontaktträger 8 ist ein Bewegkontakt 5 angeordnet, welcher zusammen mit einem ortsfest im Gehäuse 2 angeordneten Festkontakt 4 einen Schaltkontakt 6 bildet. Mit Hilfe des Bewegkontaktträgers 8 kann der Bewegkontakt 5 relativ zum Festkontakt 4 bewegt werden, wodurch der Schaltkontakt 6 geöffnet oder geschlossen werden kann.
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Weiterhin ist in dem Gehäuse 2 eine Eingangsklemme 9 sowie eine Ausgangsklemme 10 angeordnet, über die das Schutzschaltgerät 1 mit einer elektrischen Leitung (nicht dargestellt) verbindbar ist, um bei Auftreten eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast den Stromfluss in dieser Leitung zu unterbrechen. Für die Auslösung im Falle einer Überlast ist eine thermischer Auslöseeinrichtung, welche vorliegend als Bimetallelement 20 ausgebildet ist, im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 aufgenommen und gehaltert. Das Bimetallelement 20 verformt sich bei einer vordefinierten Temperaturerhöhung und ist mechanisch derart mit der Schaltmechanik gekoppelt, dass diese bei Überschreiten einer vordefinierten Verformung ausgelöst wird.
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Zur Unterbrechung des elektrischen Stromes im Falle eines Kurzschlusses ist eine Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 in dem Gehäuse 2 angeordnet. Sie weist eine Magnetspule 101 auf, welche an ihrem einen Ende mit der Eingangsklemme 9 und an ihrem anderen Ende mit dem Festkontakt 4 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin weist die Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 eine Anker-Stößel-Baugruppe, bestehend aus einem Anker 102 sowie einem fest mit dem Anker verbundenen Stößel 103, auf. Die Anker-Stößel-Baugruppe ist relativ zur Magnetspule 101 verschiebbar gelagert und durch Bestromen der Magnetspule 101 von einer Ruheposition in eine Ausgelöst-Position bewegbar, sofern der durch die Magnetspule 101 fließende elektrischen Strom oberhalb eines vordefinierten, maximal zulässigen Strom-Schwellwertes liegt. Bei der Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe in die Ausgelöst-Position trifft der Stößel 103 mit seiner distalen, dem Anker 102 abgewandten Stirnseite 104 auf einen Auslösehebel 19 der Schaltmechanik, wodurch die Schaltmechanik ausgelöst und der mit der Schaltmechanik gekoppelte Schaltkontakt 6 geöffnet wird (siehe 3-6).
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Unterhalb der Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 ist in dem Gehäuse 2 eine Löschkammer 14 angeordnet, welche aus einer Vielzahl parallel zueinander orientierter und voneinander beabstandeter Löschbleche 15 gebildet ist. Die Löschkammer 14 dient dazu, einen Lichtbogen, der bei der Öffnung des bestromten Schaltkontakts 6 durch Wegbewegen des Bewegkontakts 5 vom Festkontakt 4 entsteht, zum Erlöschen zu bringen. Rechts der Löschkammer 14 befindet sich der sogenannte Vorkammerbereich 18. Wird der Schaltkontakt 6, welcher ebenfalls im Vorkammerbereich 18 angeordnet ist, geöffnet, so brennt der Lichtbogen zunächst zwischen dem Festkontakt 4 und dem sich wegbewegenden Bewegkontakt 5. Mit zunehmender Entfernung des Bewegkontakts 5 vom Festkontakt 4 steigt die Spannung des Lichtbogens weiter an, bis der Lichtbogen vom Bewegkontakt 5 auf eine ebenfalls im Vorkammerbereich 18 angeordnete Leitschiene 17 kommutiert, d.h. überspringt. Auf Seiten des Festkontakts 4 wandert ein erster Fußpunkt des Lichtbogens dabei entlang eines unterhalb des Festkontakts 4 angeordneten Kontakthorns 16 in Richtung der Löschkammer 14. Ein zweiter Fußpunkt des Lichtbogens wandert entlang der Leitschiene 17 ebenfalls in Richtung der Löschkammer 14. Bei Auftreffen des Lichtbogens auf die Löschbleche 15 der Löschkammer 14 wird der Lichtbogen in eine Vielzahl hintereinander, d.h. elektrisch in Serie geschalteter Teillichtbögen, welche zwischen den einzelnen Löschblechen 15 brennen, aufgeteilt. Hierdurch steigt die Bogenspannung weiter an, bis der Lichtbogen schließlich abbricht und erlischt.
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Der in den 1 und 2 dargestellte erste Schaltzustand ist dadurch charakterisiert, dass sich das Betätigungselement 3 in einer EIN-Position befindet und der Schaltkontakt 6 entsprechend geschlossen ist. Die Anker-Stößel-Baugruppe befindet sich dementsprechend in ihrer Ruheposition, die Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 ist somit auslösebereit. In diesem Schaltzustand führt ein durch das Schutzschaltgerät 1 verlaufender Strompfad von der Eingangsklemme 9 über die Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 zum geschlossenen Schaltkontakt 6 und weiter über den Bewegkontaktträger 8 sowie das damit elektrisch leitend verbundene Bimetallelement 20 zur Ausgangsklemme 10.
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Die Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 weist ferner eine Rückstelleinrichtung 120 auf, welche L-förmig ausgebildet ist und einen ersten Schenkel 121 sowie einen zweiten Schenkel 122 aufweist. In einem Kontaktbereich der beiden Schenkel 121 und 122 ist die Rückstelleinrichtung 120 um eine Drehachse D2 im Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position der Rückstelleinrichtung 120 drehbar gelagert. In dem in den 1 und 2 dargestellten ersten Schaltzustand befindet sich die Rückstelleinrichtung 120 ist ihrer ersten Position, wobei ein distales Ende des ersten Schenkels 121 an der Stirnseite 104 des Stößels 103 anliegt. Zwischen dem Stößel 103 und der Rückstelleinrichtung 120 besteht somit eine Wirkverbindung. Dabei wird jedoch keinerlei Kraft von der Rückstelleinrichtung 120 auf den Stößel 103 ausgeübt, welche den Stößel 103 - und damit die Anker-Stößel-Baugruppe - in ihre Ruheposition drängen oder dort halten würde.
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Ein distales Ende des zweiten Schenkels 122 der Rückstelleinrichtung 120 ragt in eine am walzenförmigen Grundkörper 3-2 des Betätigungselements 3 ausgebildete Aufnahme 3-3 hinein. Durch die Aufnahme 3-3 ist eine Kopplung der Rückstelleinrichtung 120 mit dem Betätigungselement 3 realisiert, welche dazu dient, die Rückstelleinrichtung 120 mit Hilfe des Betätigungselements 3 von ihrer zweiten Position in ihre erste Position zurückzustellen.
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In den 3 und 4 ist ein zweiter Schaltzustand der erfindungsgemäßen Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 bzw. des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 schematisch dargestellt. 3 zeigt dabei wiederum das geöffnete Schutzschaltgerät 1 in einer Seitenansicht; in der dazu korrespondierenden 4 ist die entsprechende Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 detailliert dargestellt.
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Der zweite Schaltzustand, der auch als „ausgelöster Zustand“ bezeichnet werden kann, beschreibt bzw. zeigt das Schutzschaltgerät 1 bzw. die Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 unmittelbar nach einer erfolgten Auslösung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100, noch bevor die Schaltmechanik auf diese Auslösung reagiert hat. Aufgrund des durch die Magnetspule 101 fließenden Kurzschlussstromes wurde die Anker-Stößel-Baugruppe von ihrer Ruheposition in ihre Ausgelöst-Position verbracht. Bei der Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe in die Ausgelöst-Position wirkt die Stirnseite 104 des Stößels 103 unmittelbar auf den Bewegkontaktträger 8 ein, wodurch der Schaltkontakt 6 bereits ein Stück weit aufgeschlagen wird. Ferner wirkt die Stirnseite 104 auf den Auslösehebel 19 der Schaltmechanik ein, wodurch die Auslösung der Schaltmechanik initiiert wird. In den Darstellungen der 3 und 4 hat die Schaltmechanik selbst hierauf aufgrund ihrer Trägheit jedoch noch nicht reagiert, weswegen sich auch das Betätigungselement 3 noch in seiner EIN-Stellung befindet. Erst wenn die Schaltmechanik reagiert und vollständig ausgelöst hat, wird der Schaltkontakt 6 über den mit der Schaltmechanik gekoppelten Bewegkontaktträger 8 vollständig geöffnet. Durch das vollständige Auslösen der Schaltmechanik wird dann auch das Betätigungselement 3 über den Kopplungsbügel 7 in seine AUS-Position verbracht (siehe 5 und 6) .
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Durch die Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe in ihre Ausgelöst-Position wirkt die Stirnseite 104 des Stößels 103 ferner unmittelbar auf den ersten Schenkel 121 der Rückstelleinrichtung 120 ein. Diese wird dabei um ihre Drehachse D2 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und dadurch in ihre zweite Position verbracht. Der zweite Schenkel 122 der Rückstelleinrichtung 120 nimmt dabei die in den 3 und 4 dargestellte Position ein, bei der das distale Ende des zweiten Schenkels 122 in die Aufnahme 3-3 des Betätigungselements 3 hineinragt.
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In den 5 und 6 ist ein dritter Schaltzustand der erfindungsgemäßen Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 bzw. des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 schematisch dargestellt. 5 zeigt wiederum das geöffnete Schutzschaltgerät 1 in einer Seitenansicht; die hierzu korrespondierende Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 ist in 6 detailliert dargestellt. Der dritte Schaltzustand ist dadurch charakterisiert, dass sich das Betätigungselement 3 nun in seiner AUS-Position befindet und der Schaltkontakt 6 vollständig geöffnet ist. Der Strompfad zwischen der Eingangsklemme 9 und der Ausgangsklemme 10 ist dementsprechend unterbrochen.
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Die Bewegung des Betätigungselements 3 von seiner EIN-Position in seine AUS-Position ist durch die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 über den Kopplungsbügel 7 initiiert und mittels einer Drehbewegung um ca. 100° im Gegenuhrzeigersinn um die Drehachse D1 realisiert. Die in dem walzenförmigen Grundkörper 3-2 ausgebildete Aufnahme 3-3 ist dabei an ihrem einen radialen Ende durch eine Rückstellkontur 3-4 begrenzt. Bei der Drehung des Betätigungselements 3 in seine AUS-Position wirkt diese Rückstellkontur 3-4 derart mit dem distalen Ende des zweiten Schenkels 122 zusammen, dass dadurch die Rückstelleinrichtung 120 von der in den 3 und 4 dargestellten zweiten Position wieder in ihre erste Position verbracht wird. Das Zurückstellen der Rückstelleinrichtung 120 entspricht einer Drehbewegung der Rückstelleinrichtung 120 um ca. 15°-20° im Uhrzeigersinn um die Drehachse D2. Dabei übt das distale Ende des ersten Schenkels 121 auf die Stirnseite 104 des Stößels 103 einen Druckkraft aus, durch die die Anker-Stößel-Baugruppe von der in den 3 und 4 dargestellten Ausgelöst-Position wieder in ihre Ruheposition zurückgestellt wird.
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In dem in den 1 und 2 dargestellten, „auslösebereiten“ ersten Schaltzustand liegt das distale Ende des ersten Schenkels 121 an der Stirnseite 104 des Stößels 103 an, wodurch die erste Position der Rückstelleinrichtung 120 eindeutig definiert ist. Die zweite Position der Rückstelleinrichtung 120 ist in den 3 und 4 dargestellt: unmittelbar nach der Auslösung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 befindet sich die Anker-Stößel-Baugruppe in ihrer Ausgelöst-Position. Durch den Druck der Stößel-Stirnseite 104 auf das distale Ende des ersten Schenkels 121 wird die Rückstelleinrichtung 120 um ca. 15°-20° im Gegenuhrzeigersinn in ihre zweite Position gedreht. Das distale Ende des zweiten Schenkels 122 ragt dabei weiterhin in die am walzenförmigen Grundkörper 3-2 ausgebildete Aufnahme 3-3 hinein. Sobald die Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes 1 auf die Auslösung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 reagiert hat, wird der Schaltkontakt 6 über den mit der Schaltmechanik gekoppelten Bewegkontaktträger 8 vollständig geöffnet und das Betätigungselement 3 über den Kopplungsbügel 7 in seine AUS-Position verbracht (siehe 5 und 6). Dabei wird die Rückstelleinrichtung 120 mittels der ebenfalls am walzenförmigen Grundkörper 3-2 ausgebildeten Rückstellkontur 3-4 wieder in ihre erste Position zurückgestellt.
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Mit Hilfe der Rückstelleinrichtung 120 ist eine Rückstellung der Kurzschluss-Auslösevorrichtung 100 von ihrer Ausgelöst-Position in ihre Ruheposition - und damit wieder in einen auslösebereiten Zustand - realisiert. Die Rückstelleinrichtung 120 stellt dabei einen adäquaten Ersatz für eine üblicherweise für die Rückstellung verwendete Ankerfeder dar. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Bewegung der Anker-Stößel-Baugruppe von der Ruheposition in die Ausgelöst-Position keine von der Ankerfeder hervorgerufene Federkraft entgegenwirkt. Auf diese Weise wird die Reaktionszeit der Kurzschluss-Auslösevorrichtung - und damit das Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes - deutlich verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schutzschaltgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungselement
- 3-1
- Griff
- 3-2
- Grundkörper
- 3-3
- Aufnahme
- 3-4
- Rückstellkontur
- 4
- Festkontakt
- 5
- Bewegkontakt
- 6
- Schaltkontakt
- 7
- Kopplungsbügel
- 8
- Bewegkontaktträger
- 9
- Eingangsklemme
- 10
- Ausgangsklemme
- 11
- Frontseite
- 12
- Befestigungsseite
- 14
- Lichtbogen-Löschkammer
- 15
- Löschblech
- 16
- Kontakthorn
- 17
- Leitschiene
- 18
- Vorkammerbereich
- 19
- Auslösehebel
- 20
- Bimetallelement
- 100
- Kurzschluss-Auslösevorrichtung
- 101
- Magnetspule
- 102
- Anker
- 103
- Stößel
- 104
- Stirnseite
- 120
- Rückstelleinrichtung
- 121
- erster Schenkel
- 122
- zweiter Schenkel
- D1
- Drehachse
- D2
- Drehachse
