DE10220665A1

DE10220665A1 - Switch for protecting an electric motor has a contact point with fixed and movable contact pieces and a switch latch to act on the contact point.

Info

Publication number: DE10220665A1
Application number: DE2002120665
Authority: DE
Inventors: Andreas Kahnert
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-20

Abstract

A triggering device consists of triggering components (TC) (20) with permanent magnets to include a combination of two of three functions, i.e. short-circuit current switch-off, overload current switch-off and protection function. The TC have a magnetic circuit with a permanent magnet (100), a pole shoe (110) and an arm (120) for a lever (135) on movable bearings to act on a switch latch.

Description

Die Erfindung betrifft einen Motorschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a motor protection switch according to the preamble of the claim 1.

Motorschutzschalter sind bekannt. Es handelt sich dabei um Installationsgeräte, die zum Schutz von Elektromotoren zwischen die Motoranschlußleitungen und den Motor geschaltet werden. Sie sind einphasig (für Wechselstrommotoren) oder mehrphasig (für Drehstrommotoren) verfügbar. Im Allgemeinen werden in einem Motorschutzschalter zwei Schutzfunktionen realisiert. Dies sind: 1. Die Überlastabschaltung (Unterbrechung der Phase oder Phasen im thermischen Überlastfall) und 2. Die Kurzschlußstromabschaltung (Unterbrechung der Phase oder Phasen im Kurzschlußfall). Zusätzlich weisen Motorschutzschalter in der Regel noch einen Schalter zur manuellen Abschaltung auf. Motor protection switches are known. These are installation devices that to protect electric motors between the motor connection cables and the motor be switched. They are single-phase (for AC motors) or multi-phase (for AC motors) available. Generally, in a motor circuit breaker two protective functions implemented. These are: 1. The overload shutdown (interruption the phase or phases in the event of thermal overload) and 2. The Short-circuit current shutdown (interruption of the phase or phases in the event of a short-circuit). Additionally point Motor protection switches usually have a switch for manual shutdown.

Unter den zu einem Motorschutzschalter, beispielsweise dem in DE 42 13 729 beschriebenen, gehörigen Komponenten sind vor allem zu nennen: eine Kontaktstelle für jede Phase, eine thermische Auslösebaugruppe für die Auslösung im Überlastfall, in der Regel mit einem Thermobimetall, eine elektromagnetische Auslösebaugruppe für die Auslösung im Kurzschlußfall, ein Schalschloß, welches von den Auslösebaugruppe beaufschlagt wird und auf die Kontaktstelle(n) einwirkt, so daß im Auslösefall die Kontaktstelle(n) den Stromkreis unterbricht/unterbrechen. Bei Schaltern im oberen Leistungsbereich entsteht beim Schalten an der Schaltstelle ein Lichtbogen, der durch eine geeignete Lichtbogenlöscheinrichtung, oft in der Form von Lichtbogenlöschblechpaketen, gelöscht wird. Bei Schaltern im unteren Leistungsbereich wird eine solche Lichtbogenlöscheinrichtung nicht benötigt. In der oben erwähnten DE 42 13 729 handelt es sich um einen Motorschutzschalter mit Lichtbogenlöscheinrichtung. Among those for a motor protection switch, for example that in DE 42 13 729 Described, belonging components are to be mentioned above all: a contact point for each Phase, a thermal trip module for tripping in the event of an overload Usually with a thermal bimetal, an electromagnetic release assembly for the Tripping in the event of a short circuit, a scarf lock, which is released by the tripping module is acted upon and acts on the contact point (s), so that when triggered Contact point (s) interrupt the circuit. With switches in the upper Power range arises when switching at the switching point, which by a suitable arc extinguishing device, often in the form of Arc quenching plate packages, is extinguished. With switches in the lower power range such an arc extinguishing device is not required. In the above-mentioned DE 42 13 729 it is a motor protection switch with Arc quenching device.

Wie aus der DE 42 13 729 ersichtlich, bilden die beiden Auslösebaugruppen, die thermische mit dem Thermobimetall und die elektromagnetische, zusammen eine Auslöseeinrichtung. Ferner besteht nicht die Möglichkeit der Fernabschaltung beispielsweise durch eine Schützfunktion, sondern nur die Möglichkeit der manuellen Abschaltung. Die beiden Auslösebaugruppen bestehen aus einer Vielzahl von feinmechanischen Teilen, die bei der Montage des Motorschutzschalters in das Isolierstoffgehäuse verbracht werden müssen. As can be seen from DE 42 13 729, the two trigger assemblies form the thermal with the bimetal and the electromagnetic, together a Triggering device. There is also no possibility of remote shutdown for example through a contactor function, but only the possibility of manual Shutdown. The two trip modules consist of a large number of precision mechanical parts that are in the assembly of the motor protection switch in the Insulation housing must be brought.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Motorschutzschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfacher und kostengünstiger zu montieren ist, sowie modular erweiterbar ist um die Schützfunktion. The object of the invention is therefore to provide a motor protection switch to create mentioned type, which is easier and cheaper to assemble, and The contactor function can be modularly expanded.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Motorschutzschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. This object is achieved with a motor protection switch the characterizing features of claim 1.

Erfindungsgemäß also ist die Auslöseeinrichtung durch eine ein Permanentmagnetsystem umfassende Auslösebaugruppe gebildet, durch welche eine Kombination von wenigstens zwei der drei Funktionen "Kurzschlußstromabschaltung", "Überlastabschaltung", "Schützfunktion" darstellbar ist. Dies vereinfacht die Montage des Motorschutzschalters erheblich, da nun nur noch eine Auslösebaugruppe und nicht mehr zwei wie im Stand der Technik bekannt, in den Motorschutzschalter eingebaut werden müssen. According to the invention, the triggering device is a Formed permanent magnet system trigger assembly through which a combination of at least two of the three functions "short-circuit current cut-off", "Overload shutdown", "contactor function" can be represented. This simplifies the assembly of the Motor protection switch considerably, since now only one release module and nothing more two, as known in the prior art, installed in the motor protection switch Need to become.

In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Auslösebaugruppe einen Magnetkreis, bestehend aus wenigstens einem Permanentmagneten, einem Polschuh und einem Arm eines beweglich gelagerten Hebels, der auf das Schaltschloß einwirkbar ausgeführt ist. Die Einwirkung auf das Schaltschloß geschieht somit sowohl in Kurzschluß- als auch im thermischen Überlastfall über nur ein Bauelement. In a very advantageous embodiment, the trigger assembly comprises one Magnetic circuit consisting of at least one permanent magnet, a pole piece and an arm of a movably mounted lever that is on the key switch is designed to act. The action on the key switch thus happens both in the event of a short circuit or in the event of a thermal overload using only one component.

Der Permanentmagnet kann dabei gemäß Anspruch 3 aus einem hartmagnetischen Material mit temperaturabhängiger Kennlinie, wie z. B. NdFeB, bestehen. Die temperaturabhängige Kennlinie des Permanentmagneten ermöglicht die Realisierung der Funktion "thermischer Überlastschutz". The permanent magnet can be made of a hard magnetic Material with temperature-dependent characteristics, such as B. NdFeB exist. The Temperature-dependent characteristic curve of the permanent magnet enables the realization of the "Thermal overload protection" function.

In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein den Motorstrom führender Leiter nahe dem Permanentmagneten angeordnet sein und/oder den Permanentmagneten wenigstens teilweise durchdringen. Dadurch kann sich eine Erwärmung des stromführenden Leiters im Überlastfall besonders effektiv auf den Permanentmagneten übertragen. In a further very advantageous embodiment of the invention, a Motor current-carrying conductor can be arranged near the permanent magnet and / or penetrate the permanent magnet at least partially. This can heating of the current-carrying conductor in the event of an overload is particularly effective on the Transfer permanent magnets.

Nach Anspruch 5 kann in einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf einen Schenkel des Klappankers eine Betätigungsspule angebracht sein, die von einem Betätigungsstrom durchfließbar ist. Diese Betätigungsspule ermöglicht die Realisierung der Schützfunktion in derselben Auslösebaugruppe zusammen mit der Überlast- und/oder Kurzschlußschutzfunktion. Dies ist nach dem im Stand der Technik bekannten Motorschutzschaltern nicht möglich, hier muß das Schütz als eigenständiges Bauteil angebaut werden. Der Betätigungsstrom kann die Betätigungsspule in zwei verschiedene Richtungen durchfließen. In einer ersten Richtung, hier positive Betätigungsstromrichtung genannt, durchfließt der Betätigungsstrom die Betätigungsspule so, daß das durch den Betätigungsstromfluß in der Betätigungsspule erzeugte Magnetfeld sich dem Magnetfeld des Permanentmagneten positiv, also verstärkend, überlagert. In einer zweiten Richtung, hier negative Betätigungsstromrichtung genannt, durchfließt der Betätigungsstrom die Betätigungsspule so, daß das durch den Betätigungsstromfluß in der Betätigungsspule erzeugte Magnetfeld sich dem Magnetfeld des Permanentmagneten negativ, also schwächend, überlagert. According to claim 5 can in a further very advantageous embodiment Invention, an actuating coil can be attached to one leg of the hinged anchor, which can be flowed through by an actuating current. This actuation coil enables the implementation of the contactor function in the same trip module together with the overload and / or short-circuit protection function. This is according to the state of the art Known motor protection switches are not possible, the contactor must be used here independent component can be grown. The actuation current can Flow through the actuating coil in two different directions. In a first direction called here positive actuation current direction, the actuation current flows through the Actuating coil so that the flow of actuating current in the Actuating coil generated magnetic field the magnetic field of the permanent magnet positive, so reinforcing, overlaid. In a second direction, negative here Called actuation current direction, the actuation current flows through the actuation coil so that that generated by the actuation current flow in the actuation coil Magnetic field is negative, i.e. weakening, of the magnetic field of the permanent magnet, superimposed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist angegeben, daß die rückstellende Feder mit ihrem freien Ende an dem Hebel und mit ihrem festen Ende an einem Thermobimetallarm befestigbar ist. Auf diese Weise wird eine Kompensation des Einflusses der Umgebungstemperatur auf das thermische Abschaltverhalten erreicht. In a further advantageous embodiment of the invention it is stated that the return spring with its free end on the lever and with its fixed end is attachable to a bimetallic arm. In this way, one Compensation of the influence of the ambient temperature on the thermal shutdown behavior reached.

Im Arbeitsfall kann gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung nach Anspruch 7 aufgrund des magnetischen Feldes des Magnetkreises der Hebel von dem Permanentmagneten entgegen der Kraft einer rückstellenden Feder angezogen und in einer ersten Stellung gehalten sein. In dieser Stellung wirkt er dann nicht auf das Schaltschloß ein, die Schaltstelle(n) ist bzw. sind geschlossen. Im Auslösefall hingegen ist das magnetische Feld des Magnetkreises geschwächt, wodurch der Hebel durch die Kraft der rückstellenden Feder in eine zweite Stellung bewegt und dort gehalten ist. In der zweiten Stellung beaufschlagt er Schaltschloß so, daß die Kontaktstelle(n) geöffnet wird bzw. werden. In the case of work, according to a very advantageous embodiment of the invention according to claim 7 due to the magnetic field of the magnetic circuit of the levers from the permanent magnet against the force of a restoring spring be dressed and held in a first position. He then works in this position not on the key switch, the switching point (s) is or are closed. in the On the other hand, the magnetic field of the magnetic circuit is weakened, which causes the lever to move to a second position by the force of the return spring is moved and held there. In the second position, it acts on the switch lock so that the contact point (s) are opened.

Dabei sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß im Falle thermischer Überlast der Permanentmagnet sich so weit erwärmt, daß sein Magnetfeld sich abschwächt, wodurch eine Schwächung des magnetischen Feldes des Magnetkreises hervorgerufen ist. Im Fall, daß ein gegenüber dem Nennstrom um ein Vielfaches höherer Kurzschlußstrom durch den den Motorstrom führenden Leiter fließt, so erzeugt dieser ein gegenüber dem Arbeitsfall um ein Vielfaches höheres Magnetfeld, welches dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegenwirkt und somit ebenfalls eine Schwächung des resultierenden Magnetfelds des Magnetkreises bewirkt ist. An advantageous embodiment of the invention provides that in the case thermal overload the permanent magnet heats up so far that its magnetic field attenuates, thereby weakening the magnetic field of the Magnetic circuit is caused. In the event that a multiple of the nominal current higher short-circuit current flows through the conductor carrying the motor current, so generates a magnetic field that is many times higher than the work case, which counteracts the magnetic field of the permanent magnet and thus also causes a weakening of the resulting magnetic field of the magnetic circuit is.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß im Arbeitsfall das vom - positiven - Betätigungsstrom erzeugte Magnetfeld der Betätigungsspule so dem Magnetfeld des Permanentmagneten verstärkend überlagert sein kann, daß aufgrund des resultierenden magnetischen Feldes der Hebel von dem Permanentmagneten entgegen der Kraft einer rückstellenden Feder angezogen und in der ersten Stellung gehalten ist; das Schaltschloß ist dabei nicht betätigt. Bei Ausschalten des Betätigungsstromes ist das magnetische Feld des Magnetkreises geschwächt, wodurch der Hebel durch die Kraft der rückstellenden Feder in seine zweite Stellung bewegt und gehalten ist und er in der zweiten Stellung das Schaltschloß so beaufschlagt, daß die Kontaktstelle(n) geöffnet wird bzw. werden. In a further embodiment it is provided that in the case of work the positive - actuating current generated magnetic field of the actuating coil Magnetic field of the permanent magnet can be superimposed that reinforcing the resulting magnetic field of the levers from the permanent magnet tightened against the force of a restoring spring and in the first position is held; the key switch is not actuated. When the Actuating current, the magnetic field of the magnetic circuit is weakened, causing the lever is moved into its second position by the force of the return spring and is held and in the second position it acts on the key switch so that the contact point (s) are opened.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann im Arbeitsfall auch der Betätigungsstrom ausgeschaltet sein. Der Hebel wird von dem Permanentmagneten allein entgegen der Kraft einer rückstellenden Feder in einer ersten Stellung gehalten. Wird dann der negative Betätigungsstrom eingeschaltet, so wird das magnetische Feld des Magnetkreises geschwächt, wodurch der Hebel durch die Kraft der rückstellenden Feder in seiner zweiten Stellung bewegt - und dort gegebenenfalls auch nach Abschalten des negativen Betätigungsstromes gehalten ist - und in der zweiten Stellung das Schaltschloß so von dem Hebel beaufschlagt wird, daß die Kontaktstelle(n) geöffnet wird bzw. werden. Um den Hebel aus der zweiten Stellung wieder zurück in die erste Stellung zu bewegen, wird kurzzeitig der positive Betätigungsstrom eingeschaltet, wodurch aufgrund der sich überlagernden Magnetfelder von Permanentmagnet und Betätigungsspule die Anziehungskraft auf den Hebel die Kraft der rückstellenden Feder überwindet und der Hebel von dem Permanentmagneten angezogen wird. Der Permanentmagnet ist so ausgelegt, daß nach erneutem abschalten des Betätigungsstromes der Hebel von dem Permanentmagneten allein entgegen der rückstellenden Kraft der Feder gehalten wird. In a further advantageous embodiment, the Actuation current must be switched off. The lever is from the permanent magnet alone held against the force of a restoring spring in a first position. Becomes then the negative actuation current is turned on, so the magnetic field of the magnetic circuit weakened, causing the lever to act by the force of resetting spring in its second position - and if necessary also after Switching off the negative actuation current is kept - and in the second Position the key switch is actuated by the lever so that the contact point (s) is or will be opened. To move the lever back from the second position Moving the first position briefly becomes the positive actuating current switched on, which due to the overlapping magnetic fields of Permanent magnet and actuator coil the force of attraction on the lever the force of overcomes resetting spring and the lever is attracted by the permanent magnet becomes. The permanent magnet is designed so that after switching off again Actuating current of the lever from the permanent magnet alone against the restoring force of the spring is held.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Auslösebaugruppe vormontierbar ist und in vormontiertem Zustand in den Motorschutzschalter einsetzbar ist. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Montage ermöglicht. Another very advantageous embodiment provides that the trigger assembly is pre-assembled and in the pre-assembled state in the motor protection switch can be used. This makes assembly particularly simple and inexpensive allows.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben und ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Alle erläuterten Merkmale sind dabei nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantageous refinements and improvements of the invention are in the described further subclaims and result from the description and the attached drawings. All the features explained are not only in the respectively given combination, but also in other combinations or in Can be used on its own without leaving the scope of the invention.

Anhand der Zeichnungen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Verbesserungen der Erfindung beschrieben werden. Using the drawings, in which an embodiment of the invention schematically is shown, the invention and other advantageous embodiments as well Improvements to the invention are described.

Es zeigen Show it

Fig. 1 das Schema eines erfindungsgemäßen Motorschutzschalters für einen einphasigen Wechselstrommotor Fig. 1 shows the diagram of a motor protection switch according to the invention for a single-phase AC motor

Fig. 2 das Schema einer erfindungsgemäßen Auslösebaugruppe Fig. 2 shows the diagram of a trigger assembly according to the invention

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Motorschutzschalter 10, der zwischen der Phase 2 eines zweiphasigen Wechselstromsystems, gebildet aus Phase 2 und Neutralleiter 3, und einem Elektromotor 1 geschaltet ist. Der Motorschutzschalter 10 umfaßt eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl von Kontaktstellen 13 mit einem festen Kontaktstück 14 und einem beweglichen Kontaktstück 15, eine Auslöseeinrichtung 11 und ein Schaltschloß 12. Die Auslöseeinrichtung 11 wirkt auf das Schaltschloß 12 so ein, daß gegebenenfalls die Kontaktstelle 13 geöffnet wird. Die Auslöseeinrichtung 11 wird durch eine ein Permanentmagnetsystem umfassende Auslösebaugruppe gebildet, die die drei Funktionen "Überlastabschaltung", "Kurzschlußstromabschaltung" und "Schützfunktion" realisiert. Für die Realisierung der Schützfunktion sind zusätzliche äußere Anschlüsse 16 vorgesehen, über die die Betätigungsspule des Schützes mit dem Betätigungsstrom beaufschlagbar ist. Fig. 1 shows a schematic representation of a motor protection switch 10 connected between the phase 2 of a two-phase AC system formed of 2 phase and neutral conductor 3, and an electric motor 1 is turned OFF. The motor protection switch 10 comprises a number of contact points 13 corresponding to the number of phases with a fixed contact piece 14 and a movable contact piece 15 , a triggering device 11 and a switch lock 12 . The triggering device 11 acts on the switching mechanism 12 in such a way that the contact point 13 is opened if necessary. The tripping device 11 is formed by a tripping module comprising a permanent magnet system, which implements the three functions "overload cut-off", "short-circuit current cut-off" and "contactor function". For the implementation of the contactor function, additional external connections 16 are provided, via which the actuating current of the contactor can be acted upon.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen beispielhaften inneren Aufbau der Auslöseeinrichtung 11. Sie besteht aus einer Auslösebaugruppe 20, einer rückstellenden Feder 300, und einem Thermobimetallstück 400, das fest mit einer festen Gehäusewand 500 verbunden ist. Den Kern der Auslösebaugruppe 20 bildet ein Permanentmagnet 100, der beispielsweise quaderförmig, aber auch zylinderförmig ausgebildet sein kann, aus hartmagnetischem Material mit einer temperaturabhängigen Kennlinie der Remanenz, beispielsweise aus NdFeB. Der Permanentmagnet 100 bildet zusammen mit einem Polschuh 110 aus hochpermeablem Material und einem ersten Hebelarm 120, ebenfalls aus hochpermeablem Material bestehend, einen magnetischen Kreis, der nahezu die Gestalt eines Kreissegmentes aufweist. Die beiden Radien des Kreissegmentes werden durch den ersten Hebelarm 120, verlängert um die Distanz eines Luftspaltes 220, und den Permanentmagneten 100 gebildet, der Polschuh 110 bildet den Kreisbogen. Dabei ist die Länge des ersten Hebelarmes 120, in der Fig. 2 durch den Pfeil R bezeichnet, ein wenig kürzer als die Länge des Permanentmagneten 100 gewählt, so daß sich zwischen der Schmalseite des ersten Hebelarmes 120 und dem Polschuh ein Luftspalt 220 ausbildet. Die Polung des Permanentmagneten 100 ist mit S für den Südpol und N für den Nordpol angegeben. Entsprechend ist der Verlauf der magnetischen Flußlinien des Magnetsystems mit den geschlossenen Linien 210 angegeben. Der erste Hebelarm 120 ist der eine Teil eines zweiarmigen Hebels 135 aus hochpermeablem Material, dessen erster und zweiter Hebelarm 120, 125 in stumpfem Winkel zusammengefügt sind, so daß die Form eines Klappankers entsteht. In dem Stoßpunkt der beiden Hebelarme 120, 125 ist der aus den beiden Hebeln 120, 125 gebildete Klappanker 135 an einer Drehachse 130 drehbar gelagert. Dieser Stoßpunkt, der gleichzeitig der Drehpunkt des Klappankers 135 ist, befindet sich etwa an der Position des Mittelpunktes des durch den Permanentmagneten 100, den ersten Hebelarm 120 und den Polschuh 110 gebildeten Kreissegmentes. Der Drehsinn ist durch den Doppelpfeil P1 angedeutet. Der zweite Hebelarm 125 liegt parallel zu der der Drehachse nächstgelegenen Schmalseite des Permanentmagneten 100 an, wobei er ein Fortsetzungsstück 140 aufweist, das in Richtung senkrecht zur Längserstreckung des Permanentmagneten und in einer Ebene parallel zu der durch den Permanentmagneten und den zweiten Hebelarm aufgespannten Ebene über den Permanentmagneten 110 hinausweist. Das Fortsetzungsstück 140 kann dabei aus nicht-magnetischem Material bestehen, wie z. B. Edelstahl, Aluminium oder Kunststoff, und wirkt auf das Schaltschloß 12 ein. Wird der Hebel 135 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Lage durch Verdrehen in Richtung des Doppelpfeiles P1 herausbewegt, so ist durch die Ausbildung des Polschuhs als Kreissegment sichergestellt, daß die Ausdehnung des Luftspaltes 220 unverändert bleibt und somit keine zusätzliche Kraftkomponente zwischen dem Polschuh 110 und dem ersten Hebelarm 120 auftritt. An dem zweiten Hebelarm 125 ist das freie Ende einer rückstellenden Feder 300 befestigt, dessen festes Ende mit einem längserstreckten Thermobimetallstreifen 400 verbunden ist. Der Thermobimetallstreifen 400 ist an einer festen Gehäusewand 500 angebracht, so daß er sich bei Erwärmung in Richtung des Pfeiles P2 verbiegen kann. Etwa in der Mitte des ersten Hebelarms 120 ist eine Betätigungsspule 160 aufgewickelt, welche über die Anschlußdrähte 16 mit einem Betätigungsstrom durchflossen wird. An einer Längsseite des Permanentmagneten 100 ist ein den Motorstrom führender Leiter 150 so angebracht, daß er den Permanentmagneten 100 teilweise durchdringt. Bei Stromfluß durch den Leiter 150 bildet sich um diesen ein magnetisches Feld, dessen Flußlinien durch die konzentrischen Kreise 200 angedeutet sind. Fig. 2 shows a schematic representation of an exemplary internal structure of the trigger device 11. It consists of a release assembly 20 , a resetting spring 300 , and a bimetallic strip 400 , which is firmly connected to a fixed housing wall 500 . The core of the trigger assembly 20 is formed by a permanent magnet 100 , which can be cuboidal or cylindrical, for example, made of hard magnetic material with a temperature-dependent characteristic curve of the remanence, for example of NdFeB. The permanent magnet 100 forms, together with a pole piece 110 made of highly permeable material and a first lever arm 120 , also made of highly permeable material, a magnetic circuit which has almost the shape of a segment of a circle. The two radii of the circular segment are formed by the first lever arm 120 , extended by the distance of an air gap 220 , and the permanent magnet 100 , the pole piece 110 forms the circular arc. The length of the first lever arm 120 , denoted by the arrow R in FIG. 2, is chosen to be a little shorter than the length of the permanent magnet 100 , so that an air gap 220 is formed between the narrow side of the first lever arm 120 and the pole piece. The polarity of the permanent magnet 100 is indicated with S for the south pole and N for the north pole. The course of the magnetic flux lines of the magnet system with the closed lines 210 is indicated accordingly. The first lever arm 120 is part of a two-armed lever 135 made of highly permeable material, the first and second lever arms 120 , 125 of which are joined at an obtuse angle, so that the shape of a folding anchor is created. At the point where the two lever arms 120 , 125 meet, the hinged armature 135 formed from the two levers 120 , 125 is rotatably mounted on an axis of rotation 130 . This point of impact, which is also the fulcrum of the hinged armature 135 , is located approximately at the position of the center of the circle segment formed by the permanent magnet 100 , the first lever arm 120 and the pole shoe 110 . The direction of rotation is indicated by the double arrow P1. The second lever arm 125 lies parallel to the narrow side of the permanent magnet 100 closest to the axis of rotation, wherein it has an extension piece 140 which extends in the direction perpendicular to the longitudinal extension of the permanent magnet and in a plane parallel to the plane spanned by the permanent magnet and the second lever arm Permanent magnet 110 points out. The extension piece 140 can consist of non-magnetic material, such as. B. stainless steel, aluminum or plastic, and acts on the switch lock 12 . If the lever 135 is moved out of its position shown in FIG. 2 by twisting in the direction of the double arrow P1, the formation of the pole piece as a circular segment ensures that the expansion of the air gap 220 remains unchanged and thus no additional force component between the pole piece 110 and the first lever arm 120 occurs. The free end of a restoring spring 300 is attached to the second lever arm 125 , the fixed end of which is connected to an elongated thermobimetal strip 400 . The bimetallic strip 400 is attached to a fixed housing wall 500 so that it can bend in the direction of arrow P2 when heated. An actuation coil 160 is wound approximately in the middle of the first lever arm 120 and an actuation current flows through the connection wires 16 . On a long side of the permanent magnet 100 , a conductor 150 carrying the motor current is attached so that it partially penetrates the permanent magnet 100 . When current flows through the conductor 150 , a magnetic field is formed around the latter, the flux lines of which are indicated by the concentric circles 200 .

Anhand der Fig. 2 sollen nun die drei Funktionen "Überlastabschaltung", "Kurzschlußstromabschaltung" und "Schützfunktion" erläutert werden. The three functions "overload cut-off", "short-circuit current cut-off" and "contactor function" will now be explained with reference to FIG. 2.

protective function

A) "active on": The magnetic circuit is dimensioned and the current flow through the coil is selected such that, if the positive actuating current flows through the actuating coil 160 , the magnetic field of the actuating coil 160 is additionally superimposed on the field 210 of the permanent magnet. Only through the additive superimposition does the total field strength become so great that the hinged armature formed from the two lever arms 120 and 125 is attracted by the permanent magnet 100 against the force of the resetting spring 300 . If the actuating current is switched off, the holding force of the permanent magnetic field alone is no longer sufficient to hold the hinged armature, it is attracted by the resetting spring 300 and tilted about the axis of rotation 130 . The extension piece 140 then acts on the switching mechanism 12 in such a way that the contact point 13 is opened.
B) "active off": The magnetic circuit is dimensioned such that the permanent magnet 100 attracts the armature 135 against the restoring force of the spring 300 when the actuating current flows through the coil 160 . In the idle state, the armature only holds due to the magnetic field of the permanent magnet, even if the actuation current is switched off in the meantime. If the negative actuating current flows through the coil 160 , the magnetic field it produces counteracts the field of the permanent magnet and weakens it, so that the attraction force on the armature 135 is no longer sufficient to hold it against the restoring force of the spring 300 . It is attracted by the resetting spring 300 and tilted about the axis of rotation 130 . The extension piece 140 then acts on the switching mechanism 12 in such a way that the contact point 13 is opened. The armature is held in this position even after the actuation current has been switched off. Switching the lever 135 back into the position attracted by the permanent magnet is only possible again by briefly switching on the positive actuating current.

Overload shutdown

Aufgrund der Stromwärmeverluste im den Motorstrom führenden Leiter 150 erwärmt sich der Permanentmagnet 100. Dabei verringert sich die Remanenz, was ein Absinken der auf den Klappanker wirkenden Haltekraft zur Folge hat, so lange, bis bei einem Überlaststrom von typischerweise dem 1,2-fachen des Nennstroms die magnetische Haltekraft des Permanentmagnetfeldes allein nicht mehr ausreicht, um den Klappanker zu halten, und er von der rückstellenden Feder 300 angezogen und um die Drehachse 130 verkippt wird. Das Fortsetzungsstück 140 wirkt dann so auf das Schaltschloß 12 ein, daß die Kontaktstelle 13 geöffnet wird. Hierbei tritt die Umgebungstemperatur als Störgröße in Erscheinung, da eine Erhöhung der Umgebungstemperatur ähnliche Wirkungen auf den Permanentmagneten und dessen Remanenz hervorruft wie die Erwärmung aufgrund der Stromwärme. Die Kompensation des Umgebungstemperatureinflusses erfolgt über den Thermobimetallstreifen 400. Bei Erhöhung der Umgebungstemperatur verbiegt dieser sich in Pfeilrichtung P2. Die Auslenkung der Feder 300 und damit deren rückstellende Kraft wird dadurch reduziert, was die gleichzeitig durch die Erhöhung der Umgebungstemperatur hervorgerufene Verringerung der magnetischen Haltekraft reduziert. Due to the current heat losses in the conductor 150 carrying the motor current, the permanent magnet 100 heats up. The remanence is reduced, which results in a drop in the holding force acting on the hinged armature, until, at an overload current of typically 1.2 times the nominal current, the magnetic holding force of the permanent magnetic field alone is no longer sufficient to close the hinged armature hold, and it is attracted by the return spring 300 and tilted about the axis of rotation 130 . The extension piece 140 then acts on the switching mechanism 12 in such a way that the contact point 13 is opened. Here, the ambient temperature appears as a disturbance variable, since an increase in the ambient temperature has similar effects on the permanent magnet and its remanence as the heating due to the current heat. The ambient temperature influence is compensated for by the bimetallic strip 400 . When the ambient temperature rises, it bends in the direction of arrow P2. The deflection of the spring 300 and thus its restoring force is reduced, which reduces the reduction in the magnetic holding force caused at the same time by the increase in the ambient temperature.

Short-circuit current shutdown

Im Kurzschlußfall ist der Kurzschlußstrom um ein Vielfaches gegenüber dem Nennstrom erhöht, damit auch das durch den motorstromführenden Leiter hervorgerufene Magnetfeld 200, welches dem Feld des Permanentmagneten entgegenwirkt und somit eine Feldschwächung bewirkt. Die Haltekraft des Permanentmagnetfeldes allein reicht nicht mehr aus, um den Klappanker zu halten, er wird von der rückstellenden Feder 300 angezogen und um die Drehachse 130 verkippt. Das Fortsetzungsstück 140 wirkt dann so auf das Schaltschloß 12 ein, daß die Kontaktstele 13 geöffnet wird. In the event of a short circuit, the short-circuit current is increased many times over the nominal current, so that the magnetic field 200 caused by the motor current-carrying conductor, which counteracts the field of the permanent magnet and thus causes a field weakening. The holding force of the permanent magnetic field alone is no longer sufficient to hold the hinged armature, it is attracted by the resetting spring 300 and tilted about the axis of rotation 130 . The extension piece 140 then acts on the switching mechanism 12 in such a way that the contact stele 13 is opened.

Als Materialien für die Herstellung des Permanentmagneten kommen bekannte Magnetwerkstoffe auf NdFeB-Basis in Frage, wie z. B. die von der Firma Widia Magnettechnik, Postfach 102161, 45145 Essen, unter der Produktbezeichnung Koerdym P oder von der Firma Vacuumschmelze, Postfach 2253, Hanau, unter der Produktbezeichnung Vacodym vertriebenen Materialien. Known magnetic materials based on NdFeB are suitable as materials for the production of the permanent magnet, such as, for. B. the materials sold by Widia Magnettechnik, PO Box 102161, 45145 Essen, under the product name Koerdym P or by Vacuumschmelze, PO Box 2253 , Hanau, under the product name Vacodym.

Die Einwirkung der Auslösebaugruppe 20 auf das Schaltschloß kann alternativ auch über eine Achse erfolgen, die mit der Drehachse 130 des Klappankers 135 fest verbunden ist und senkrecht aus der durch den Permanentmagneten 100 und den ersten Hebelarm 120 aufgespannten Ebene herausweist. The action of the trigger assembly 20 on the switching lock can alternatively also take place via an axis which is firmly connected to the axis of rotation 130 of the hinged armature 135 and points vertically out of the plane spanned by the permanent magnet 100 and the first lever arm 120 .

Claims

1.Motor protection switch with at least one contact point, which comprises at least one fixed and at least one movable contact piece, as well as a switch lock, which acts on the contact point, wherein in the event of thermal overload and / or in the event of a short circuit, the switch lock is acted upon by a triggering device such that the contact point is opened, characterized in that the triggering device ( 11 ) is formed by a trigger assembly ( 20 ) comprising a permanent magnet system, by means of which a combination of at least two of the three functions "short-circuit current shutdown", "overload shutdown", "contactor function" can be represented.

2. Motor protection switch according to claim 1, characterized in that the trigger assembly ( 20 ) is a magnetic circuit consisting of at least one permanent magnet ( 100 ), a pole piece ( 110 ) and an arm ( 120 ) of a movably mounted lever ( 135 ) on the switching lock ( 12 ) is designed to act.

3. Motor protection switch according to claim 2, characterized in that the permanent magnet ( 100 ) made of a hard magnetic material with a temperature-dependent characteristic, such as. B. NdFeB is executed.

4. Motor protection switch according to claim 3, characterized in that a conductor carrying the motor current ( 150 ) is arranged near the permanent magnet ( 100 ) and / or at least partially penetrates the permanent magnet ( 100 ).

5. Motor protection switch according to claim 4, characterized in that on an arm ( 120 ) of the movably mounted lever ( 135 ) an actuating coil ( 160 ) is attached, which can be flowed through by an actuating current.

6. Motor protection switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that a resetting spring ( 300 ) is attached with its free end to the movably mounted lever ( 135 ) and with its fixed end to a thermobimetal arm ( 400 ).

7. Motor protection switch according to one of the preceding claims, characterized in that in the work case due to the magnetic field of the magnetic circuit, the lever ( 135 ) of the permanent magnet ( 100 ) against the force of a restoring spring ( 300 ) is attractable and held in a first position, and that when triggered, the magnetic field of the magnetic circuit is weakened, whereby the lever ( 135 ) can be moved and held in a second position by the force of a restoring spring ( 300 ) and the switch lock in the second position by the lever ( 135 ) It can be acted upon that the contact point (s) ( 13 ) are opened.

8. Motor protection switch according to claim 7, characterized in that the thermal field as a trigger event, the weakening of the magnetic field of the magnetic circuit is caused by the heating of the permanent magnet ( 100 ) in the event of thermal overload.

9. Motor protection switch according to claim 8, characterized in that in the event of a short circuit as a triggering the weakening of the magnetic field of the magnetic circuit is effected by the action of the magnetic field ( 200 ) of the conductor ( 150 ) through which the short-circuit current flows.

10. Motor protection switch according to one of the preceding claims, characterized in that in the work case, the magnetic field generated by the actuating current of the actuating coil is so superimposed on the magnetic field of the permanent magnet that due to the resulting magnetic field of the lever ( 135 ) of the permanent magnet ( 100 ) against the Force of a restoring spring ( 300 ) is attractable and held in a first position that when the actuating current is switched off, the magnetic field of the magnetic circuit is weakened, whereby the lever ( 135 ) can be moved into its second position by the force of the restoring spring ( 300 ) and is held and in the second position the switching lock ( 12 ) is acted upon by the lever ( 135 ) in such a way that the contact point (s) ( 13 ) is or are opened.

11. Motor protection switch according to one of the preceding claims, characterized in that in the work case the lever ( 135 ) of the permanent magnet ( 100 ) can only be tightened against the force of a restoring spring ( 300 ) and is held in a first position that when the actuating current is switched on the magnetic field of the magnetic circuit is weakened, as a result of which the lever ( 135 ) can be moved and held in its second position by the force of the restoring spring ( 300 ), and that when an oppositely directed actuating current is switched on, the magnetic field of the actuating coil generated by the actuating current thus releases the magnetic field of the permanent magnet is superimposed so that, due to the resulting magnetic field, the lever ( 135 ) can be moved into its first position by the permanent magnet ( 100 ) against the force of the resetting spring ( 300 ) and is held there - if necessary also after switching off the actuating current.

12. Motor protection switch according to one of the preceding claims, characterized in that the trigger assembly ( 20 ) can be preassembled and can be used in the preassembled state in the motor protection switch ( 10 ).

13. Motor protection switch according to one of the preceding claims, characterized in that the movably mounted lever ( 135 ) is an L-shaped bent armature which is rotatably mounted at its corner point in an axis ( 130 ).

14. Motor protection switch according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation of the switch lock ( 12 ) by the lever ( 135 ) by an extension piece ( 140 ) of a lever arm or by an axis fixedly connected to the axis of rotation 130 .