DE1060469B

DE1060469B - Elektrischer Schalter mit verzoegerter UEberstrom- und kurzverzoegerter Kurzschlussausloesung

Info

Publication number: DE1060469B
Application number: DEW16628A
Authority: DE
Inventors: Merl E Horn
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1954-05-05
Filing date: 1955-05-05
Publication date: 1959-07-02
Also published as: US2840663A; FR1134375A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit Überstromauslösung für Licht- und Kraftanlagen.

Überall dort, wo ein Ausschalter in einem Netz mit selektiver Auslösung als Maschinenschalter, als Gruppenschalter oder als Kuppelschalter angewendet werden soll, wird der Schalter nach der Erfindung mit einer Uberstromauslösevorrichtung ausgerüstet, die den Schalter mit einer Zeitverzögerung bei allen Werten der Überströme bis zur Abschaltleistung des Schalters auslöst. Im allgemeinen sind zwei Zeitverzögerungsbereiche vorgesehen, eine Langzeitverzögerung und eine Kurzzeitverzögerung. Ist der Schalter in der Einschaltstellung verriegelt, so kann er eine Zeitlang ohne Schaden für den Schalter hohe Überströme führen und dann diesen Kreis unterbrechen. Soll der Schalter jedoch in einem Netz mit selektiver Auslösung als Maschinenschalter, Kuppelschalter oder Gruppenspeiseschalter verwendet werden, so wird er mit Überstromauslösevorrichtungen für verzögerte Auslösung bei allen Werten von Überströmen bis zur maximalen Abschaltleistung des Schalters versehen. So ausgerüstete Schalter besitzen keine Freiauslösung und sind erheblichen magnetischen Kräften und Beschädigungen der Kontakte ausgesetzt, es sei denn, daß ihre Belastung auf einen Überstromwert herabgesetzt ist, bei dem der Schalter bestimmt einschalten und sich verriegeln kann.

Zur Vermeidung der Herabsetzung der Nennleistung kann man nicht einfach kräftigere Einschaltmitfel vorsehen. Kräftigere Einschaltmittel ergeben höhere Einschaltgeschwindigkeiten, kürzere Lebensdauer im Betrieb, größere Probleme bei der Beanspruchung und der Einstellung der Quelle für die Steuerenergie, usw. Ein verbessertes Verriegelungssystem für höhere Einschaltgeschwindigkeiten verteuert derartige Schalter erheblich. Die Wirtschaftlichkeit dieser Lösung ist bei großen Schaltern nicht gegeben, weil in der weit überragenden Mehrheit der Einschaltvorgänge der Schalter störungsfrei arbeitet.

Moderne Schalter dieser Art müssen Kontakte haben, die in der Einschaltstellung eine etwa 30 Perioden währende Strombelastung gleich dem Abschaltnennstrom aushalten. Bei vorgegebener Größe, einem gegebenen Gewicht und gegebenen Kosten kann einem Schalter ein viel höheres Ausschaltvermögen (etwa 50%) zugebilligt werden, wenn keine Anforderungen bezüglich des Einschaltens und Verriegeins bei Strömen in der Größenordnung des Einlaßstromes bestehen.

Bei einem elektrischen Schalter mit verzögerter Überstrom- und kurzverzögerter Kurzschlußauslösung gemäß der Erfindung ist deshalb eine Vorrichtung vorgesehen, die selbsttätig in Abhängigkeit von der Stellung der Schalterkontakte die Zeit-Strom-Kenn-

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Elektrischer Schalter
mit verzögerter überstrom-
und kurzverzögerter Kurzschlußauslösung

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Mai 1954

Merl E. Horn, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

linien der einzelnen Verzögerungseinrichtungen der Auslöser verändert oder die Wirkung der Verzögerungseinrichtung zeitweilig vollständig aufhebt.

Durch die Erfindung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt, die vor allem in einer wesentlichen Verringerung der Herstellungskosten, einer Verringerung des Einschaltstromes und Verringerung der Kosten bei den Ausführungsformen, bei denen ein Einschaltgleichrichter weggelassen werden kann, einer wesentlichen Verringerung des Gewichtes (Kupfer auf wand) und in einer zusätzlichen Sicherung für das Bedienungspersonal im Falle eines Versuches, bei einem bestehenden Fehler von Hand einzuschalten, bestehen.

Diese Vorteile werden gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die beweglichen Schalterarme je Phase in einer solchen Weise mit der hebelartigen Überstromauslösevorrichtung, die mit demselben Pol verbunden ist, verbunden.werden, daß die Zeit-Strom-Charakteristik der Überstromauslösevorrichtung abhängig von der Stellung der Schalterkontakte verändert wird. Angenommen, die Zeit-Strom-Charakteristik AB, wie sie in Fig. 11 der nachstehend beschriebenen Zeichnungen gezeigt ist, stelle die normale Auslösecharakteristik des Schalters dar, wenn er in der verriegelten Stellung steht. Für alle Stellungen des Schalters, außer für die verriegelte Stellung, wird die Auslösecharakteristik AC eingestellt, die die sofortige Auslösung gestattet bei allen Überstromwerten über

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der Aiisprecheinstellung des Kurzverzögerungselementes.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Schalter bei einem Einschaltvorgang sofort auslöst, wenn er bei einem Überlaststrom ungefähr von dem Wert der Ansprecheinstellung des Kurzzeitverzögerungselementes der Leitung eingelegt wird, indem das Kurzzeitverzögerungselement während des Einschaltvorganges unwirksam gemacht wird. Gegebenenfalls kann der Schalter eine zusätzliche, nur während des Einschalt-Vorganges wirksame, unverzögerte Schnellauslösung erhalten.

Der Erfindungsgegenstand soll im folgenden sowohl bezüglich der Bauart als auch der Betriebsweise an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden. Die Zeichnung zeigt dabei die Erfindung in Anwendung bei einem Schalter, wie er im wesentlichen in der deutschen Patentschrift 850 021 gezeigt ist. Es ist

Fig. 1 eine Seitenansicht, teils im Schnitt, eines Schalters nach der Erfindung,

Fig. 2 ein senkrechter Querschnitt durch die Auslösevorrichtung nach Linie II-II der Fig. 3, in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 3 ein waagerechter Querschnitt der Zeitverzögerungsvorrichtung nach Linie III-III der Fig. 2 und in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 4 ein Teilquerschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3 mit der Vorrichtung für das Kurzzeitverzögerungsventil und die zugehörigen Einstellmittel,

Fig. 5 ein Teilquerschnitt nach Linie V-V der Fig. 3 (Vorrichtung für das Sofortventil und die Einstellmittel),

Fig. 6 eine Seitenansicht der Zeitverzögerungsvorrichtung mit Skalenplatte und Einstellknöpfen,

Fig. 7 eine schematische Ansicht der Auslösevorrichtung mit den Einstellmitteln für die Zeitverzögerungseinrichtung,

Fig. 8 ein senkrechter Schnitt durch eine Phaseneinheit mit einer abgeänderten Form der Auslösevorrichtung,

Fig. 9 ein senkrechter Schnitt durch die in Fig. 8 gezeigte Auslösevorrichtung,

Fig. 10 eine Ansicht von unten der in Fig. 9 gezeigten Auslösevorrichtung und

Fig. 11 ein Diagramm mit den Zeit-Strom-Charakteristiken der Auslösevorrichtung, wenn der Ausschalter sich in der eingeklinkten Stellung befindet.

Wie Fig. 1 zeigt, gehört zu jedem Schalter eine Mehrzahl von Poleinheiten, jede bestehend aus einer Kontaktkonstruktion und einer Überstromauslösevorrichtung, allgemein bei 13 angedeutet. Die Kontaktkonstruktion und die Auslösevorrichtung für jede Poleinheit sind auf einer isolierenden Grundplatte 15 montiert, die auf einer Metalltafel 17 starr befestigt ist. Da die Poleinheiten alle gleich sind, ist nur die mittlere Poleinheit veranschaulicht.

Die Auslösevorrichtung 13 besteht im wesentlichen aus dem Auslösemagnet 177, der über den einstellbaren Schraubenbolzen 127 die Auslösung des Schalters bewirkt, und der Zeitverzögerungseinrichtung 179. Die Zeitverzögerungseinrichtung 179 besteht aus mehreren Ventilvorrichtungen, und zwar einem Langzeitverzögerungsventil 235, einem Kurzzeitverzögerungsventil 237 (Fig. 3 und 4) und einer Ventilvorrichtung mit sofortiger Wirkung (Fig. 3 und 5).

Gemäß der Erfindung wird nun die Tätigkeit des Ankers 375, der das Sofortventil betätigt, mit Ausnahme während des Einschaltvorganges und bis zu dem Zeitpunkt, wo der Schalter ganz eingelegt ist, unwirksam gemacht. Dadurch wird erreicht, daß der

Schalter nicht bei einem übermäßigen Störungsstrom oder Kurzschlußstrom eingelegt werden kann, wodurch Beschädigungen des Schalters verursacht werden könnten.

Die Mittel, das Öffnen der Sofortventilvorrichtung 239 unwirksam zu machen, bestehen aus einem Hebel 431 (Fig. 1, 2, 5 und 6), der sich um den Drehstift 433 auf einem Halter 435 dreht. Wie man in den Fig. 2, 5 und 6 sieht, ist der Hebel 431 mit einem nach unten reichenden Teil 439 an seinem linken Ende (Fig. 6) versehen, der nach unten geht durch eine Öffnung im Querteil 343 und im Eingriff steht mit dem nach oben gedrehten Ende des Ankers 375, der die Sofortventilvorrichtung 239 betätigt.

An seinem rechten Ende (Fig. 6) ist der Hebel 431 mit einem Joch 441 versehen, das einen Schenkel 443 an seinem rechten Ende gebildet hat (Fig. 1), der auf dem Stift 433 drehbar ist. Das Joch 441 ist mit einer freien Öffnung versehen an einem Punkt zwischen seinen drehbar montierten Enden, durch die eine senkrecht angebrachte Stange 445 geht, an deren oberem Ende eine Kupplung 447 aufgeschraubt ist. Das gegabelte Ende der Kupplung 447 enthält einen Stift 449, um es drehbar mit einem Arm 451 zu verbinden, der an einem Schenkel des U-förmigen Schalterarmes 43 befestigt ist. Eine Gegenmutter ist vorgesehen, um die Stange 445 auf der Kupplung 447 am Platz zu halten. Eine Feder 455 ist über dem Joch 441 angebracht, umgibt die Stange 445 und wird zusammengedrückt zwischen der Gegenmutter und dem Joch 441 des Hebels 431; eine zweite Feder 457 umgibt die Stange 445 unterhalb des Joches 441 und liegt zwischen dem Joch und einer Mutter 459, die auf dem unteren Ende der Stange 445 aufgeschraubt ist und von einer Gegenmutter 461 gehalten wird.

In der eingeschalteten Stellung des Schalters wird die Stange 445 in ihrer oberen Stellung gehalten durch den Schalterarm 43 und den Arm 451.

Befindet sich der Schalter in der eingeschalteten Stellung, so hält die Feder 457 den Hebel 431 mit genügender Kraft gedrückt, um die Betätigung des Ankers 375 infolge von übermäßigen Störungsströmen oder Kurzschlußströmen daran zu hindern, die Sofortventilvorrichtung 239 zu öffnen (Fig. 6). Auf diese Weise wird die sofortige Auslösung des Schalters, wenn der Schalter sich noch in der Einschaltstellung befindet, verhindert. Sollte jedoch ein übermäßiger Störungsstrom oder ein Kurzschlußstrom auftreten, so wird der Kurzzeitverzögerungsanker 293 (Fig. 3 und 4) wirken, um die Kurzzeitverzögerungsvorrichtung 237 zu öffnen und das Auslösen des Ausschalters nach einer kurzzeitigen Verzögerung zu bewirken.

Wird der Schalter ausgeschaltet, so wird der Schalterarm 43 im Gegenuhrzeigersinn bewegt (Fig. 1), um die Kontakte zu trennen, und diese Bewegung des Schalterarmes und des Armes 451, der auf ihm befestigt ist, senkt die Stange 445. Mit ihrer Abwärtsbewegung bewirkt die Stange 445 durch die Feder 455 und das Joch 441 eine Bewegung des Hebels 431 im Uhrzeigersinn (Fig. 6) um eine Strecke, die genügt, eine Betätigung des Sofortventilankers 375 (Fig. 5) während des nachfolgenden Einschaltvorganges zu gestatten.

Falls ungefähr zu der Zeit, wenn die Lichtbogenziehkontakte sich bei einem Einschaltvorgang berühren, ein Überlaststrom von 500 bis 600 °/o oder mehr des normalen Nennstromes oder ein Kurzschlußstrom auf der Leitung herrscht, wird die Stange 445 sich nicht eine genügende Strecke aufwärts bewegt haben, um den Teil 439 des Hebels 431 in Eingriff zu bringen

mit dem Anker des Sofortventils, und die Feder 457 nicht genügend zusammengedrückt haben, um eine Betätigung des Ankers des Sofortventils zu verhindern. Infolgedessen wird der Anker des Sofortventils so arbeiten, daß er die Sofortventilvorrichtung 239 öffnet, auf diese Weise die Kurzzeitverzögerung umgehend und eine sofortige Auslösung des Ausschalters bewirken.

Berühren sich die Lichtbogenziehkontakte bei einem Einschaltvorgang und herrscht kein Überlaststrom von genügender Größe auf der Leitung, um den Sofortanker 375 anzuziehen, so wird der Ausschalter in die völlig eingeschaltete und verklinkte Stellung gehen, dadurch den Hebel 431 entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung (Fig. 6) in Eingriff mit dem Anker des Sofortventils 375 bringen und die Feder 457 genügend zusammendrücken, um die Betätigung des Ankers für das Sofortventil zu verhindern und somit ein sofortiges Auslösen zu vereiteln, solange der Ausschalter sich in der Einschaltstellung befindet.

Die soeben beschriebene Vorrichtung stört natürlich die Betätigung des Kurzzeitverzögerungsankers 239 (Fig. 4) nicht, wenn der Schalter sich in der Einschaltstellung befindet.

Die Fig. 8, 9 und 10 veranschaulichen eine andersartige Auslösevorrichtung, bei der die Langzeitverzögerung durch einen Bremszylinder erreicht wird, die Kurzzeitverzögerung durch eine mechanische Hemmung und bei der die Mittel für die Sofortauslösung wirksam sind, sowohl wenn der Ausschalter sich in der Einschaltstellung befindet als auch während der Einschaltbewegungen. Bei dieser Vorrichtung ist die Sofortauslösung geeicht, bei irgendeinem Wert oberhalb der Ansprechstellung für die Kurzzeitverzögerung anzusprechen. Die Einrichtung ist jedoch derart, daß die Kurzzeitverzögerung und die Sofortauslösung bei der Einschaltstellung des Schalters in normaler Weise funktionieren, aber daß die Bremstätigkeit der Kurzzeitverzögerung außer Betrieb gesetzt ist während der Einschaltvorgänge, um eine sofortige Auslösung zu gestatten, wenn der Schalter beim Vorliegen einer Störung im Bereich der Kurzzeitverzögerung eingelegt wird.

Zur Auslösevorrichtung gehört ein bei 471 allgemein angedeuteter Elektromagnet, einschließlich eines C-förmigen Magnetjoches 473, einer beweglichen Kernkonstruktion 475 und einer Erregerwicklung 477. Das Magnetjoch 473 ist durch die Schrauben 183 und 185 an der Isoliergrundplatte 15 befestigt, wobei die Schraube 183 auch die biegsamen Leiter 51 und die obere Windung der Wicklung 477 zusammenhalten. Die unterste Windung der Wicklung 477 ist an einer Fahne 479 (Fig. 8) befestigt, die ihrerseits an einer Anschlußklemme 195 mittels der Schraube 197 befestigt ist.

Der bewegliche Kernkörper 475 besteht aus einem verschlossenen Gehäuse 481 mit einem Kern 483, der an dessen Bodenteil befestigt ist. Das obere Ende des Gehäuses 481 wird mittels einer Scheibe 483' mit Flansch verschlossen, die an die innere Fläche des Gehäuses hart oder weich angelötet ist. Untergebracht innerhalb des Gehäuses 481 befindet sich ein magnetisches Kernglied 485, das mittels einer Feder 487 gegen das innere Ende eines Vorsprungs 489 gedrückt gehalten wird. Axial durch das Kernglied 485 geht eine Durchbohrung 491, in der ein Kugelabsperrventil untergebracht ist. Zwei andere Durchbohrungen und 497 gehen durch die Wand des Kerngliedes 485, um der Flüssigkeit zu ermöglichen, das Absperrventil 493 zu umgehen. An dem Gehäuse 493 ist ein Zylinder 499 aus nicht magnetischem Material befestigt, der von dort nach unten reicht und einen (nicht gezeigten) Kragen mit Flansch an seinem unteren Ende hat, der normalerweise auf einem (nicht gezeigten) Anschlag ruht und dazu dient, den Zylinder 499 und das verschlossene Gehäuse 481 in einer vorherbestimmten Stellung bezüglich der Erregerspule 477 und dem Magnetjoch 473 zu stützen. Der Kragen mit Flansch stützt auch einen rohrförmigen Anker 501, der mittels einer Feder 503 abwärts weg von dem verschlossenen Gehäuse 481 und gegen den Kragen am unteren Ende des zylindrischen Gliedes 499 gedrückt gehalten wird.

Aus einem Stück mit dem Anker 501 bestehend und von ihm aus nach unten gehend ist ein Paar im Abstand voneinander befindlicher Vorsprünge 505 (Fig. 9 und 10), die zusammen einen Stift 507 halten, der im Eingriff steht mit einem Schlitz 509 in dem Ende eines Armes 511 eines Hebels 513, der um einen Stift 515 drehbar ist. Der Stift 515 wird gestützt in den Seitengliedern eines U-förmigen Rahmens 517 (Fig. 8, 9 und 10), der ein Querstück 519 hat, durch den er an dem unteren Schenkel des C-förmigen Magnetjochs 473 mittels Schrauben befestigt ist.

Der andere Arm 523 des Hebels 513 ist mittels einer Feder 525 mit einem Ende eines Hebels 527 verbunden, der auch auf dem Stift 515 drehbar ist und am anderen Ende ein Zahnradsegment 529 hat, das mit einem Ritzel 531 im Eingriff steht, das auf einer Welle 533 befestigt ist. Die Welle 533 ist in den Seitengliedern des Rahmens 517 montiert und hat an ihrem anderen Ende ein HemmungsSperrad 535, das an seinem Umfang Zähne hat, die mit einem Bauteil 537 mit träger Masse zusammenarbeitet. Teil 537 ist auf einer Welle 539 befestigt und besitzt eine Masse 541, die durch geeignete Mittel daran befestigt ist.

Der Hebel 513 wird gegen eine Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gespannt gehalten mittels eines Federpaares 541', dessen untere Enden an die entgegengesetzten Enden einer Stange 543 festgemacht sind, die gewindemäßig mit einer Einstellschraube 545 im Eingriff steht. Das obere und das untere Ende der Einstellschraube 545 sind beide in Querglieder 547 bzw. 549 drehbar eingesetzt. Die oberen Enden der Federn 541' sind an den mit einem Zwischenraum versehenen Schenkeln 551 des gegabelten Endes eines Hebels 553 angebracht, der drehbar gestützt wird von einem Stift 555, der auf einem der Seitenglieder des Rahmens 517 montiert ist. Das andere Ende des Hebels 553 ist drehbar verbunden mit dem einem Ende eines Gelenkes 557, dessen anderes Ende mit dem Hebel 513 mittels eines Stiftes 559 drehbar verbunden ist. Das Gelenk 557 ist mit dem Hebel 553 mittels eines Stiftes 561 drehbar verbunden, und zusammen bilden sie ein Kniegelenk, das von den Federn 541' gehalten wird (Fig. 9), wobei die normale Stellung des Kniegelenkes 553 bis 557 und infolgedessen des Hebels 513 durch den Eingriff des Endes des Gelenkes 557 mit einem Stift 563 im Hebel 553 bestimmt wird.

Die Auslösevorrichtung arbeitet innerhalb zweier Bereiche von Überlastströmen unterhalb eines vorherbestimmten Wertes, um den Schalter auszulösen; mit verhältnismäßig langer Zeitverzögerung im unteren Bereich der Überlastströme, mit verhältnismäßig kurzer Zeitverzögerung im Zwischenbereich von Überlastströmen und sofort in Auswirkung von Überlastströmen oberhalb des vorherbestimmten Wertes oder bei Kurzschlußströmen. Diese Bereiche von Überlastströmen können willkürlich umgrenzt werden als bis zu 300% des normalen Nennstromes für den unteren Bereich, 300 bis 1000% des Nennstromes für den

Zwischenbereich und 1000% oder mehr des Nennstromes für den Bereich der sofortigen Auslösung. Die Grenzen des Zwischenbereichs der Überlastströme gelten lediglich als Beispiel und können im Bedarfsfalle beträchtlich verändert werden, um besonderen Anforderungen zu genügen.

Wenn ein länger dauernder Überlaststrom im unteren Bereich der Überlastströme vorkommt, wird der Magnetkreis erregt, aber infolge der hohen Flußdichte durch den Luftspalt zwischen dem oberen Ende des Kerns 485 und dem unteren Ende einer Büchse 365, die in den oberen Schenkel des Magnetjoches geschraubt ist, wird der Kern 485 im wesentlichen in der Stellung gehalten werden, die in Fig. 9 gezeigt ist, während die Anker 483 und 501 sich nach oben bewegen. Im unteren Bereich der Stromwerte ist der Zug auf den Anker 501 nach oben ungenügend, um die Feder 503 zusammenzudrücken; infolgedessen verursachen die Anker 483 und 501 eine langsame Aufwärtsbewegung des geschlossenen Gehäuses 481; dabei wird Flüssigkeit von unterhalb des Kerns 485 durch die öffnung 497 in die Kammer oberhalb des Kerns gedrückt. Sobald das verschlossene Gehäuse seine Aufwärtsbewegung beginnt, schließt der Flüssigkeitsdruck unterhalb des Kerngliedes das Kugelabsperrventil 495 und preßt die Flüssigkeit durch die enge Bohrung 497, wodurch eine verhältnismäßig lange Zeitverzögerung bei der Betätigung der Auslösevorrichtung für Überlastströme entsteht. Während Langzeitverzögerungsauslösevorgängen wird die früher beschriebene mechanische Hemmvorrichtung betätigt, aber da das Arbeiten langsam ist, bietet die Hemmvorrichtung dem Auslösevorgang wenig Widerstand.

Ehe das geschlossene Gehäuse seine Auslösebewegung nach oben beginnen kann, müssen die Kräfte im Magnetkreis groß genug sein, um die Spannung der Federn 541' zu überwinden. Genügen die Kräfte, um die Federn 541' zu überwinden, dreht die bewegliche Kernkonstruktion mit Hilfe des Stiftes 507 und des Armes 511 den Hebel 513 entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung um seinen Drehpunkt 515. Diese Tätigkeit verursacht das Zusammenklappen des Kniegelenkes 553 bis 557 und verringert die wirksame Kraft der Federn 541', die der Betätigung des Hebels 513 Widerstand entgegensetzen.

Nachdem der Stromkreis unterbrochen worden ist und die Wicklung 477 entregt ist, wird die bewegliche Kernkonstruktion zu ihrer normalen Stellung durch die Schwerkraft, unterstützt durch die Federn 541', zurückgeführt. Zur selben Zeit veranlaßt die Feder 487 ein öffnen des Absperrventils 493; die Flüssigkeit fließt in den Raum unterhalb der Kerns 485 und schiebt den Kern nach oben in seine Ausgangsstellung.

Das Verhalten der Auslösevorrichtung in Auswirkung von Überlastströmen im Zwischenbereich, d. h. zwischen 300 und 1000% des normalen Nennstromes, ist etwas anders. Wird die Wicklung 477 durch einen Überlaststrom im Zwischenbereich erregt, so wird der Anker 501 mit genügender Kraft angezogen, um die Feder 503 zu überwinden. Dies würde eine so gut wie sofortige Auslösung ergeben, wenn der Anker 501 nicht anderweitig zurückgehalten würde. Es ist erwünscht, daß die Zeitverzögerung, die bei mittleren Überlastströmen vorgesehen ist, viel kürzer ist als bei Überlasiströmen im niedrigen Bereich der Werte, aber größer ist als bei sofortiger Auslösung. Zu diesem Zweck wird der Anker 501 durch die mechanische Hemmvorrichtung zurückgehalten. Beginnt der Anker 501 sich nach oben zu bewegen, so veranlaßt er durch den Stift 507 eine Drehung des Hebels 511 im Gegen-

sinn des Uhrzeigers. Der Hebel 511 dreht durch die Feder 525 den mit einem Segment versehenen Hebel 513 in die gleiche Richtung; dieser dreht das Ritzel 531 und das Sperrad 535 im Uhrzeigersinn unter der Kontrolle der Massenglieder 537 bis 541, die die Aufwärtsbewegung des Ankers 501 verlangsamen.

Die Erregung der Auslösevorrichtung in Auswirkung von Überlastströmen im Zwischenbereich genügt nicht, den Kern 485 relativ zu dem Magnetjoch zu verschieben. Dies würde eine verhältnismäßig lange Zeitverzögerung in Auswirkung von Überlastströmen im Zwischenbereich bewirken. Aus diesem Grund sind andere Mittel vorgesehen, das geschlossene Gehäuse in Auslöserichtung zu betätigen. Zu diesen Mitteln gehören der Hebel 513 und eine Rolle 567 (Fig. 10), die auf einem Stift im gegabelten Ende des Armes 511 des Hebels 513 montiert ist. Wird der Hebel 513 durch die Aufwärtsbewegung des Ankers 501 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn bewegt, so kommt die Rolle 567 zum Eingriff mit dem unteren Ende des Zylinders 499 und bewegt das geschlossene Gehäuse 481 mit ihm nach oben. Das Maß der Aufwärtsbewegung des Gehäuses ist ungefähr gleich der Hälfte derjenigen des Ankers 501 und schließt allmählich den Luftspalt zwischen dem oberen Ende des Ankers 501 und dem unteren Ende des Kerns 485. Dies gewährleistet, daß die Vorrichtung nicht dazu kommt, den Ausschalter auszulösen, bis nicht das Sperrad 535 freikommt vom Massenglied 537, das, wie aus Fig. 9 ersichtlich, nur an einem Teil seines Umfangs Zähne hat.

Die bewegliche Kernkonstruktion und die Zeitverzögerungsvorrichtung werden nach einem Vorgang des Auslösens mit einer Kurzzeitverzögerung durch das Gewicht derbeweglichenKernkonstruktion und die Federn 541' in ihre normalen Stellungen zurückgeführt.

Wenn ein Überlaststrom von z.B. 1000% oder mehr des normalen Nennstromes oder ein Kurzschlußstrom auftritt, wirkt die gesamte bewegliche Kernkonstruktion als Anker eines Relais und bewirkt die sofortige Auslösung des Schalters. Bei diesem Zustand im Stromkreis betätigt die bewegliche Kernkonstruktion den Hebel 513, streckt aber die Feder 525, ohne die Hemmvorrichtung zu betätigen. Die bewegliche Kernkonstruktion wird nach einem Sofortauslösevorgang durch die Federn 525 und 541' mit Unterstützung durch das Gewicht der Kernkonstruktion in ihre normale Stellung zurückgeführt.

Wie früher auseinandergesetzt, ist es erwünscht, die Kurzzeitverzögerungseinrichtung außer Betrieb zu setzen während eines Einschaltvorganges, wenn der Schalter eingelegt wird bei einem Überlaststrom im Zwischenbereich oder einem Kurzschlußstrom, um den Sofortauslösemitteln zu gestatten, den Schalter auszulösen. Dies wird bewirkt durch Loslösen des Sperrades 535 von der Trägheitsvorrichtung 537 während des Einschaltvorgangs und bis der Schalter vollständig eingeschaltet und verklinkt ist.

Wie aus Fig. 8 zu ersehen, ragt ein Ende der Welle 533, auf der das Sperrad 535 montiert ist, heraus durch die benachbarte Seite des Rahmens 517 und ist in einem waagerechten Schlitz 569 (in Fig. 9 strichpunktiert dargestellt) montiert. Das Ende der Welle 533 ragt auch durch einen winkelförmigen Schlitz 571 in einem Arm 573 eines Winkelhebels 575, der sich drehen kann um einen Stift 577 im Rahmen 517. Der andere Arm 579 des Winkelhebels hat eine Fahne, die eine senkrechte Stange 583 umgibt, an der ein U-förmiger Teil 585 am oberen Ende befestigt ist. Das freie Ende eines Armes 587, angeschweißt oder sonstwie in

Claims

1 gegeigneter Weise an einen Schenkel des Schalterarmes 43 befestigt, ist durch einen Drehstift 589 drehbar befestigt mit dem U-förmigen Teil 585. Die Stange 583 ist mit dem U-förmigen Teil 585 verschraubt und wird durch eine Gegenmutter 591 an ihren Platz festgehalten. Eine Feder 593 liegt zwischen der Gegenmutter 591 und einer Federauflage 595, die auf der Fahne 581 des Winkelhebels 575 ruht. Eine zweite Feder 597 liegt zwischen der unteren Seite der Fahne 581 und einer Federauflage 599, die auf einer Mutter 601 sitzt, die auf das untere Ende der Stange 583 aufgeschraubt ist. Ein Anschlagstift 603, der im Rahmen 517 montiert ist, ist vorgesehen, um die Auslösebewegung des Winkelhebels 575 zu begrenzen. Befindet sich der Schalter in der Einschaltstellung, so wird die Stange 583 in ihrer angehobenen Stellung gehalten, wie dies Fig. 8 zeigt. In dieser Stellung hält die Feder 597 den Winkelhebel 575 im Uhrzeigersinn zusammengedrückt und hält dabei das Ende 568 der Welle gegen das innere Ende des Schlitzes 569. In dieser Stellung der Welle 533 wird das Sperrad 535 mit dem Trägheitselement 537 im Eingriff gehalten und macht dabei die Kurzzeitverzögerungsvorrichtung wirksam für den Fall, daß der Schalter in Auswirkung eines Überlaststromes im Zwischenbereich ausgelöst werden sollte, während der Schalter sich in der Einschaltstellung befindet. Wird der Schalter entweder von Hand oder durch die Betätigung der Auslösevorrichtung ausgeschaltet, so wird der Schalterarm 43 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn (Fig. 8) bewegt, um die Schalterkontakte voneinander zu trennen, und diese Bewegung des Schalterarmes und des Armes 587 senkt die Stange 583. Sobald die Stange sich abwärts bewegt, bewegt sie durch die Feder 593 den Winkelhebel 575 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn (Fig. 8) und das Ende 568 der Welle 533 nach rechts (Fig. 8 und 9), wobei die Bewegung des Winkelhebels 575 und infolgedessen die Bewegung des Wellenendes 568 begrenzt ist durch das Auftreffen der Wand des Schlitzes 571 auf den Anschlagstift 603. Eine weitere Abwärtsbewegung der Stange 583 drückt die Feder 593 zusammen. Diese Bewegung des Endes 568 der Welle 533 genügt, um das Sperrad 535 vom Trägheitselement 537 zu lösen und eine sofortige Betätigung der Kernkonstruktion während des nachfolgenden Einschaltvorganges zu gestatten. Falls ungefähr zur Zeit, wenn die Lichtbogenkontakte sich bei einem Einschaltvorgang berühren, ein Überlaststrom auf der Leitung vorhanden ist, entweder in dem Zwischenbereich oder in dem Kurzschlußbereich, so wird die Stange 583 (Fig. 8) sich nicht genügend weit aufwärts bewegt haben, um die Feder 597 in ausreichendem Maße zusammenzudrücken, um den Winkelhebel 575 zu bewegen und das Sperrad 535 wieder mit dem Trägheitselement 537 zum Eingriff zu bringen. Infolgedessen wird die Kernkonstruktion ohne die Hemmung der Kurzzeitverzögerungsvorriehtung die sofortige Auslösung des Schalters bewirken. Berühren sich die Lichtbogenkontakte bei einem Einschaltvorgang und herrscht kein Überlaststrom auf der Leitung im Zwischenbereich der Überlastwerte oder darüber, so wird der Ausschalter sich in eine völlig eingeschaltete und verklinkte Stellung bewegen; dadurch bewegt sich der Winkelhebel 575 und bringt das Sperrad 535 mit dem Trägheitsglied 537 wieder zum Eingriff, so daß der Schalter in der Einschaltstellung auslösen wird, und zwar mit Kurzzeitverzögerung in Auswirkung von Überlastströmen im Zwischenbereich. Die eben beschriebene Vorrichtung behindert in keiner Weise das Arbeiten des Larigzeitvefzögerungselementes in Auswirkung von Überlastströmen von geringerem Wert zusätzlich zur Kurzzeitverzögerungs- und Sofortauslösung, wenn der Schalter sich in der Einschaltstellung befindet. Fig. 11 der Zeichnung zeigt schematisch die Zeit-Strom-Charakteristik der in Fig. 1 bis 7 einschließlich gezeigten Auslösevorrichtung, wenn der Schalter sich in der eingeschalteten und verklinkten Stellung befindet. Für alle Stellungen des Schalters außer der verklinkten Stellung ist die Zeit-Strom-Charakteristik veranschaulicht durch die Linien A-Cj die während einer Einschaltbewegung bei allen Stromwerten oberhalb der Ansprecheinstellung des Ankers eine sofortige Auslösung gestattet. Die Linie A-B-D veranschaulicht die Zeit-Strom-Charakteristik der Auslösevorrichtung, die in Fig. 8, und 10 gezeigt ist, wenn der Schalter sich in der eingeschalteten und verklinkten Stellung befindet. Die Zeit-Strom-Charakteristik für alle Stellungen des Ausschalters außer für die eingeschaltete und verklinkte Stellung wird wiederum gezeigt durch die Linien A-C, die dem Ausschalter gestatten, bei einer Einschaltbewegung bei allen Stromwerten oberhalb der Ansprecheinstellung des Kurzzeitverzögerungsmechanismus sofort auszulösen (Fig. 9). Das Element der Sofortauslösung hat beim Schalter nach der Erfindung den Vorrang bei allen Stromwerten oberhalb der Ansprecheinstellung des Kurzzeitverzögerungselementes, aber auch nur während eines Einschaltvorgangs des Schalters. Die Langzeitverzögerungselemente dagegen können in allen Stellungen des Schalters frei arbeiten. Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit verzögerter Überstrom- und kurzverzögerter Kurzschlußauslösung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die selbsttätig in Abhängigkeit von der Stellung der Schalterkontakte die Zeit-Strom-Kennlinien der einzelnen Verzögerungseinrichtungen der Auslöser verändert oder die Wirkung der Verzögerungseinrichtung zeitweilig vollständig aufhebt.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung nur kurzzeitig wirkt und nach dieser kurzen Zeit die Auslöser mit den eingestellten Verzögerungszeiten selbsttätig wieder wirksam werden läßt.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche unverzögerte Schnellauslösung, die nur während des Einschaltvorgangs wirksam wird.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungs- oder Verzögerungsmittel eine oder mehrere Membranen dienen, die in Kammern unter dem Einfluß des Druckes einer Flüssigkeit oder eines Gases (Luft) stehen.

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ventilsteuerung zum Füllen und Entleeren der Kammern für die Membran.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigung in Abhängigkeit von der Größe der Überströme selbsttätig erfolgt.

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzzeitverzögerungseinrichtung während des Einschaltvorgangs

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