-
Elektromagnetische Schnellauslösevorrichtung für Uberstromschalter,
insbesondere Kleinselbstschalter Bei dem Bau von Kleinselbstschaltern kommt es besonders
darauf an, Bauelemente vorzusehen, die kleineAbmessungen aufweisen, ohne die Schaltleistung
des Kleinselbstschalters zu vermindern. Bekanntlich besitzen Installationsselbstschalter
Schaltschloß, Lichtbogenkammer und Spule.
-
Da die Lichtbogenkammer ein möglichst großes Volumen haben muß und
die Schaltmechanik einen bestimmten Raum einnimmt, ist eine Lösung zu finden, bei
der der Spulenraum wesentlich verkleinert wird, ohne die Schaltleistung zu verringern.
-
Dies ist schwierig, da von der Spulengröße die Durchflutung sowie
der Schaltweg der Schaltmechanik abhängen.
-
Zur Abschaltung größter Kurzschlüsse ist bei kleinen Schalterabmessungen
eine besonders schnelle Abschaltung erforderlich, die eine Begrenzung des abzuschaltenden
Kurzschlußstromes bewirkt.
-
Die gestellten Anforderungen konnten nicht immer erfüllt werden. Die
mechanische Abschaltung erfolgt durch eine hammerartige Schlagwirkung auf die Auslöseorgane.
Dieser Schlag tritt bei den bekannten Kleinselbstschaltern nach einer längeren Leerlaufstrecke
des Magnetkerns ein. Die Leerlaufstrecke bedingt einen größeren Auslöseweg und größeren
Spulenraum.
-
Es sind bereits Spulenausführungen bekanntgeworden, bei denen der
Arbeitshub des Magnetkerns durch dessen Anordnung unterhalb der Magnetspule gleichgerichtet
ist mit der Ausrückbewegung der Schaltstange, wobei der Magnetkern direkt auf ein
Gelenkglied des Mechanismus einwirkt und die kinetische Energie des Magnetkerns
die Abschaltgeschwindigkeit erhöht.
-
Weiterhin sind Ausführungen bekannt, bei denen der Magnetkern der
Spule mit einer Gewindebohrung versehen ist, in welcher sich eine Stellschraube
mit einem über die Spule hinausragenden Führungsschaft befindet, auf dem der Magnetkern
derart gleitet, daß seine Endstellungen bei Verstellen der Stellschraube unverändert
bleiben.
-
Eine weitere bekannte elektromagnetische Auslösevorrichtung für Überstromschalter
besteht aus einem völlig geschlossenen Gehäuse, das sich mit einem magnetischen
Anker bewegt und eine Flüssigkeit sowie ein magnetisierbaresKernelement enthält,
das so ausgebildet ist, daß es während der Auslösebewegung des erwähnten Gehäuses
durch magnetische Kräfte festgehalten wird. Sie umfaßt weiterhin ein Verzögerungselement,
welches sich mit dem erwähnten Gehäuse bewegt und durch eine axiale Öffnung in dem
erwähnten Kernelement hindurchgeht, um dadurch die Menge der durch die erwähnte
Öffnung strömenden Flüssigkeit zu verändern. Die Kurzschlußabschaltung erfolgt auch
hier über einen Luftspalt, welcher zwischen einem Magnetanker und einem Kernelement
liegt. Bei diesen bekannten elektromagnetischen Auslösevorrichtungen wird der Luftspalt
zwischen dem Magnetpol und dem Magnetkern oder Magnetanker und Kernelement durch
die Länge des Weges des Schaltelements (Schaltstange oder Kernelement) bestimmt,
welchen dieses von Anfang bis Ende während des Abschaltvorganges zurücklegen muß.
-
Diese Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß der Abstand der
Magnetpole aus Gründen der Funktionssicherheit mindest gleich groß oder größer sein
muß, als der erforderliche Auslöseweg der Schaltstange oder des Kernelements. Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, den Luftspalt bei Beginn der magnetischen Auslösung
so klein wie möglich zu halten. Diese Forderung kann aber nur dann erfüllt werden,
wenn der Gegenpol beweglich angeordnet wird.
-
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zusätzlich
zum Tauchanker im Innern der Spule ein ferromagnetischer, flacher Metallzylinder
nahezu in der Mitte der Spule auf einem ringförmigen Ansatz der inneren Spulenkörperwandung
aufliegt und in entgegengesetzter Richtung beweglich gelagert ist und daß die beiden
sich gegenüberliegenden ebenen Stirnseiten des Metallzylinders und des Tauchankers
durch einen flachen zylindrischen Luftspalt derart getrennt sind, daß dessen Breite
kleiner ist als die Länge des Weges, den -die Schaltstange während einer Kurzschlußabschaltung
zurücklegt. Hierbei ist zweckmäßig der ferromagnetische Metallzylinder mittels einer
Druckfeder, die zwischen der unteren Seite der Blaskammer und der oberen Stirnseite
des Metallzylinders liegt, stoßdämpfend gehalten. Die mit dem Tauchanker in Verbindung
stehende Schaltstange für die Schaltmechanik ist konzentrisch oder exzentrisch
durch
den beweglichen Metallzylinder innerhalb der Druckfeder hindurchgeführt.
-
Durchfließt ein I-Curzschlußstrom gefährlicher Größe die normalerweise
vom Nennstrom durchflossene Spule, so haben infolge verschiedener Polaritäten der
ferromagnetische Metallzylinder sowie der Tauchanker das Bestreben, sich gegenseitig
schlagartig anzuziehen. Da jedoch der bewegliche Metallzylinder entgegen der Anzugsrichtung
durch eine Auflage im Spulenkörper festgehalten ist, erfolgt der Anzug des Tauchankers
durch den als Gegenpol wirkenden Metallzylinder über die Länge des Luftspaltes,
dessen Breite kleiner ist als die Länge des Weges, den die Schaltstange während
einer Kurzschlußabschaltung zurücklegt.
-
Die Auslösung der Verklinkung des Schaltmechanismus soll im Moment
der Berührung beider sich gegenüberliegenden, ebenen Stirnseiten des Metallzylinders
und des Tauchankers erfolgen, da in diesem die größte magnetische Kraft über die
Schaltstange voll auf die Verklinkungsmechanik einwirken kann.
-
In bekannter Weise wird die weitere Betätigung des Schaltmechanismus
nach erfolgter Entklinkung durch besondere Kraftspeicherfedern vorgenommen. Der
ferromagnetische Metallzylinder, Tauchanker und die Schaltstange legen nach erfolgter
Entklinkung den restlichen Weg, welcher mehr oder weniger durch Toleranzen bestimmt
sein kann, gemeinsam zurück. Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel
gemäß schematischer Darstellungen weiter erläutert.
-
Abb. 1 zeigt die beschriebene Schnellauslösevorrichtung für Überstromschalter
im Schnitt durch den Spulenkörper im Betriebszustand; Abb. 2 zeigt die beschriebene
Schnellauslösevorrichtung für Überstromschalter im Schnitt durch,den Spulenkörper
im Moment der Auslösung; Abb. 3 zeigt eine Draufsicht des Spulenkörpers.
-
In Abb. 1 stellt 1 einen vorzugsweise aus Preßstoff gefertigten Spulenkörper
dar, der eine Spulenwicklung 2 trägt.
-
Ein in bekannter Weise angeordneter Tauchanker 3 liegt in einer zylindrischen
Aussparung 4 im unteren Teil des Spulenkörpers 1 und wird mittels Druckfeder 5 gehalten.
Oberhalb des Tauchankers 3 ist in einer vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Aussparung
6 der bewegliche Metallzylinder 7 so angeordnet, daß er auf einem ringförmigen Ansatz
8 der inneren Spulenkörperwandung aufliegt und in entgegengesetzter Richtung beweglich
gelagert ist. Durch die Druckfeder 9; welche an der unteren Seite der Blaskammer
10 und an der oberen Stirnseite des Metallzylinders 7 anliegt, wird dieser in unveränderlicher
Lage stoßdämpfend gehalten. Der Luftspalt 11 liegt zwischen den beiden Stirnseiten
des Tauchankers 3 und des Metallzylinders 7 und ist in seiner Breite kleiner als
die Länge des Weges, den die Schaltstange 13 während einer Kurzschlußabschaltung
zurücklegt.
-
Die Schaltstange 13 kann mit dem Tauchanker 3 verbunden oder auf ihm
abgestützt sein. Sie wird durch den Metallzylinder 7 konzentrisch oder exzentrisch
geführt.
-
Die Entklinkung des Schaltmechanismus erfolgt durch die Schaltstange
13 über den Verklinkungshebel 14. Es besteht auch die Möglichkeit, die Verklinkung
direkt durch den Magnetpol ? auszulösen.
-
Durch die beschriebene elektromagnetische Schnellauslösevorrichtung
ist auch bei kleinster Spulenhöhe eine sichere und schnelle Abschaltung größerer
Kurzschlußströme möglich.