DE1117719B - Selbstschalter zum Abschalten von UEberstroemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Selbstschalter zum Abschalten von Überströmen, bei dem vor dem Abschalten von Kurzschlußströmen strombegrenzende Mittel in den Stromkreis eingeschaltet werden.

Es ist bekannt, in Reihenschaltung mit elektrischen Schaltern Mittel vorzusehen, durch die beim Auftreten großer Kurzschlußströme, denen die Schaltleistung des Schalters nicht gewachsen wäre, mittels in Reihe mit dem Selbstschalter liegender, bei Auftreten von Überströmen über dem Abschaltnennstrom des Selbstschalters selbsttätig geöffneter zusätzlicher Schaltstellen Widerstände in den Stromkreis eingeschaltet werden, um den abzuschaltenden Strom zu begrenzen. Die Erfindung besteht darin, daß der zwischen den Kontakten der zusätzlichen Schaltstelle bei ihrer Betätigung gezogene Lichtbogen in an sich bekannter Weise selbst zur Begrenzung des Kurzschlußstromes dient und der zusätzlichen Schaltstelle eine Lichtbogensteuervorrichtung zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens bis zur Öffnung des Selbstschalters zugeordnet ist.

Es ist zwar bekannt, bei einem handbetätigten Schalter zur Unterbrechung hochgespannter Ströme zwei in Reihe liegende Schaltstellen vorzusehen, von denen die eine unter öl schaltet und die andere vorher einen Lichtbogen zieht, durch den der Strom während des Schaltens geschwächt wird. Die beiden Schaltstellen sind bei diesem bekannten Schalter starr miteinander gekuppelt, so daß die den Lichtbogen ziehende Schaltstelle bei jedem Schaltvorgang in Tätigkeit gesetzt wird. Diese zusätzliche Schaltstelle spricht also bei jedem Schaltvorgang unabhängig von der Schaltleistung an, während bei einem Selbstschalter gemäß der Erfindung die zusätzliche Schaltstelle unabhängig von den Hauptkontakten des Selbstschalters ist und nur dann, z. B. durch elektromagnetische Auslösevorrichtung, in Tätigkeit gesetzt wird, wenn Überströme über dem Abschaltnennstrom des Selbstschalters oder Kurzschlußströme auftreten.

Die Erfindung wird am besten aus nachstehender, ins einzelne gehender Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden. Es ist

Fig. 1 ein senkrechter Schnitt eines Selbstschalters nach der Erfindung,

Fig. 2 ein senkrechter Schnitt, der die Auslösevorrichtung des Selbstschalters zeigt,

Fig. 3 eine Draufsicht, die die Strombegrenzungsvorrichtung zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, der Strombegrenzungsvorrichtung,

Fig. 5 eine Draufsicht einer Abänderung der Strombegrenzungsvorrichtung und

Selbstschalter zum Abschalten von
Überströmen

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 10. Dezember 1957

Hiller D. Dorfman und Robert H. Flick,

Beaver, Pa. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 6 eine Ansicht, teils im Schnitt, des in Fig. 5 gezeigten Strombegrenzers.

Gemäß Fig. 1 besteht der Selbstschalter aus einer Grundplatte 11 und einem Deckel 13, beide aus Isolierpreßstoff, einem feststehenden Kontakt 15, einem beweglichen Kontakt 17, einem Antriebsmechanismus 19 und einer Auslösevorrichtung 21. Der Selbstschalter ist dreipolig und mit einem Satz von feststehenden und beweglichen Kontakten in jeder Abteilung des aus Grundplatte 11 und Deckel 13 bestehenden Gehäuses versehen.

Jeder der feststehenden Kontakte 15 ist unverrückbar auf dem inneren Ende eines leitenden Bandes 23 befestigt, dessen anderes Ende an einem Endstück 24 befestigt ist, und der bewegliche Kontakt 17 für jeden Pol ist auf einem Kontaktarm 25 angebracht, der seinerseits von einem beweglichen Schalterarm 27 gehalten wird. Die beweglichen Schalterarme 27 sind fest auf einer Kupplungsstange 29 befestigt, die für alle Pole des Ausschalters gemeinsam ist. Der Antriebsmechanismus 19 und die beweglichen Schalterarme 27 werden von einem Rahmen 31 getragen, der fest mit der Grundplatte 11 des Gehäuses verbunden ist.

Der Antriebsmechanismus 19 besteht aus einem Gestell 33, das drehbar von dem Rahmen 31 getragen wird und mit dem Schalterarm 27 für den mittleren

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Pol durch ein aus den Gliedern 35 und 37 bestehen- oberes, freies Ende zum Eingriff mit einer Einstell-

des Kniegelenk verbunden ist. Die Gelenkglieder 35 schraube 79, die sich in einem Vorsprung der Aus-

und 37 sind durch einen Stift 39 am Kniegelenkdreh- lösestange 67 befindet, und dreht die Auslösestange

punkt drehbar miteinander verbunden. Das Glied 35 in Uhrzeigerrichtung. Dies bringt die Auslösung des

ist mit dem Gestell 33 durch einen Drehbolzen 41 5 Klinkenmechanismus 77 durch die Klinke 75 zustande,

und das Glied 37 ist mit dem beweglichen Schalter- was wiederum das Gestell 33 auslöst,

teil 27 für den mittleren Pol durch einen Drehbolzen Der Selbstschalter wird auch in Auswirkung von

43 drehbar verbunden. übermäßigen Fehlerströmen oder Kurzschlußströmen

Das Kniegelenk 35, 37 wird von Hand betätigt, um vermittels des Auslöseelektromagneten 81 (Fig. 2) zur die Kontakte vermittels eines etwa U-förmigen An- io sofortigen Auslösung gebracht. Der Auslösemagnet triebshebels 45 zu öffnen und zu schließen, der dreh- 81 besteht aus einem festen Magnetjoch 83, das von bar auf dem Rahmen 31 befestigt ist und dessen einem auf den Nieten 71 montierten Bügel 85 geGriff 47 durch eine öffnung 49 im Deckel 13 heraus- halten wird, und aus einem beweglichen Anker 87, ragt. Eine Antriebsdruckfeder 51 ist zwischen dem der auf einem Ende einer in einer Verlängerung 91 Kniegelenkbolzen 39 und dem äußeren Teil des Be- 15 des Bügels 85 verschiebbar gelagerten Auslösestange tätigungshebels 45 unter Spannung befestigt. 89 befestigt ist. Die Auslösestange 89 wird zusammen

Die Kontakte 15 und 17 werden von Hand durch mit dem Anker 87 durch eine Druckfeder 93 nach

Bewegen des Griffes 47 in die »Aus«-Stellung geöffnet, oben gedruckt, und an ihrem oberen Ende ist die

was durch die Druckfeder das Zusammenklappen des Auslösestange 89 mit einem Kopf 95 zum Eingriff

Kniegelenkes 35, 37 und die Ausschaltbewegung der ao mit und zur Betätigung der Auslösestange 67 versehen.

Schalterarme 27 für alle Pole bewirkt. Wenn eine Überlast über einen vorherbestimmten

Die Kontakte werden durch die umgekehrte Be- Wert von z. B. 1000 % des normalen Nennstromes

wegung des Griffes 47 von der »Aus«-Stellung in die oder ein Kurzschlußstrom auftritt, wird die elektro-

»Ein«-Stellung geschlossen. Während dieser Bewe- magnetische Auslösevorrichtung 81 erregt und zieht

gung richtet die Feder 51 das Kniegelenk 35, 37 35 den Anker 87 an, wodurch der Kopf 95 der Stange

gerade und schließt die Kontakte mit einer Schnapp- 89 mit der Auslösestange 67 zum Eingriff kommt und

bewegung. sie in Uhrzeigerrichtung dreht, um eine sofortige

Der Selbstschalter wird durch das Wirken der Aus- Öffnung des Ausschalters zu bewirken,
lösevorrichtung 21 geöffnet, die das Gestell 33 löst. Ehe der Selbstschalter nach einer automatischen Wenn das Gestell 33 gelöst ist, wirkt die Feder 51 30 Auslösung wieder eingeschaltet werden kann, muß über das Kniegelenk 35 und dreht das Gestell 33 in man den Mechanismus wieder einstellen und wieder Gegenuhrzeigerrichtung, um den Stift 41 auf die linke verklinken. Dies wird durch Bewegen des Griffes 47 Seite der Kraftrichtung der Feder 51 zu bringen. Dies in die »Aus«-Stellung erreicht. Während dieser Beverursacht ein Zusammenklappen des Kniegelenkes wegung kommt ein Vorsprung 97 auf dem Antriebs-35, 37 und ein Bewegen der Schalterarme 27 in die 35 hebel 45 mit dem Gestell 33 zum Eingriff und bewegt »Aus«-Stellung. es zurück in die normale verklinkte Stellung. Danach

Die Auslösevorrichtung 21 besteht aus einer wird der Ausschalter in der vorher beschriebenen

Grundplatte 53 (Fig. 1 und 2), die auf einem U-för- Weise geschlossen.

migen Bügel 55 befestigt ist, der wiederum vermittels Strombegrenzende Mittel sind bei jedem Pol des

Schrauben 57 auf der Grandplatte U des Ausschalters 40 Selbstschalters vorgesehen, die bei sehr hohen Strö-

fest montiert ist. Ein abgedichteter Deckel 59 ist vor- men den Strom begrenzen, den der Selbstschalter zu

gesehen, um die Auslösevorrichtung abzuschließen. unterbrechen hat, wodurch die Schaltleistung des

Die Schrauben 57 dienen auch dazu, auf der Grund- Selbstschalters erhöht wird.

platte 11 ein Ende eines Leiters 61 zu befestigen, Der allgemein bei 101 (Fig. 1, 3 und 4) gezeigte

dessen anderes Ende in geeigneter Weise mit einem 45 Strombegrenzer wird zwischen in Abstand angeord-

Endstück 63 (Fig. 1) verbunden ist. Das innere Ende neten Platten 103 gehalten und besitzt einen fest-

des Leiters 61 ist mit dem beweglichen Kontakt 25 stehenden, auf dem inneren Ende eines Leiters 107

durch einen biegsamen Leiter 65 verbunden. Auf der montierten Kontakt 105. Der Leiter 107 wird zwischen

Grandplatte 53 der Auslösevorrichtung ist eine Aus- den Platten 103 durch seitliche Vorsprünge 109, die

lösestange 67 durch nicht gezeigte Mittel drehbar 50 in gegenüberliegende Aussparungen in den Platten

angeordnet, die sich über alle Pole des Ausschalters hineinragen, gehalten. Der Leiter 107 ragt durch die

erstreckt. anliegende Endwand der Grundplatte 11 des Selbst-

Der Leiter 61 rechts der Grundplatte 53 (Fig. 2) schalters heraus und endigt in einem Klemmenstück

der Auslösevorrichtung bildet eine Schleife 69, an 111. Ein beweglicher Kontakt 113 ist auf einem Ende

deren rechtem Schenkel vermittels Nieten 71 ein 55 eines beweglichen U-förmigen Schalterarmes 115

Bimetallelement 73 befestigt ist, das sich nach oben montiert, dessen anderes Ende in Kerben drehbar

neben die Auslösestange 67 erstreckt. Der Schenkel gelagert ist, die in einem Schenkel 117 eines Winkel-

der Schleife 69, an dem das Bimetallelement 73 be- Stückes 119 aus magnetischem Material vorgesehen

festigt ist, bildet einen Heizkörper zur Erwärmung sind, das einen Teil eines Elektromagneten 120 bildet,

des Endes des daran befestigten Bimetallelementes 73 60 Der andere Schenkel 121 des Winkelstückes 119 ist

durch Wärmeleitung. Die Auslösestange 67 ist mit mit seitlichen Ansätzen 123 versehen, die in Ausspa-

einer Klinke 75 versehen, die normalerweise mit rangen in den Platten 103 hineinragen, um den Teil

einem Klinkenmechanismus, allgemein bei 77 gezeigt, 119 zu halten. Auf dem Schenkel 121 ist ein Magnet-

im Eingriff steht und ihn in Betriebsstellungen hält, kern 125 befestigt, der, durch ein Isolierrohr 129

wobei das Gestell 33 auslösbar zurückgehalten wird. 65 isoliert, eine Erregerspule 127 trägt. Ein Ende der

Wenn das Bimetallelement in Auswirkung eines Spule ist an einem Endstück starr befestigt, das mit

Uberstromes um einen vorherbestimmten Betrag er- dem Endstück 24 verbunden ist, an dem das Ende

hitzt wird, biegt es sich nach rechts und bringt sein des Leiters 23 befestigt ist. Das andere Ende der

Spule 127 ist vermittels eines biegsamen Leiters 133 mit dem beweglichen Schalterarm 115 verbunden. Ein Anker 135 ist an dem Schalterarm 115 befestigt, und eine Feder 137 hält den Schalterarm in der normalen eingeschalteten Stellung. Eine Lichtbogensteuervorrichtung 138, bestehend aus einer Vielzahl von geschlitzten Platten 139, ist für die Steuerung des zwischen den Kontakten 105 und 113 gezogenen Lichtbogens vorgesehen.

Der Strombegrenzer spricht nicht auf Ströme an, die weit unterhalb der Abschaltleistung des Selbstschalters liegen. Bei Fehlerströmen bei oder in der Nähe der Abschaltleistung des Ausschalters arbeitet der Elektromagnet 120 des Strombegrenzers 101 mit hoher Geschwindigkeit, um die Kontakte 105 und 113 zu öffnen, ehe die Kontakte 15 und 17 des Ausschalters sich trennen. Wenn die Kontakte 105 und 113 des Strombegrenzers 101 sich trennen, wird ein Lichtbogen in der Lichtbogensteuervorrichtung 138 gezogen. In der Vorrichtung 138 wird der Lichtbogen nicht sofort gelöscht, sondern er bleibt stehen, wodurch ein hoher Widerstand in den Ausschalter eingeschaltet und dadurch der vom Ausschalter zu unterbrechende Strom verringert wird. Daher wird die Schaltleistung des Selbstschalters sehr erhöht.

Nachdem der Strom durch das öffnen der Ausschalterkontakte unterbrochen worden ist und der Elektromagnet 120 des Strombegrenzers entregt ist, bewirkt die Feder 137 das Schließen der Kontakte 105 und 113.

Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine Abänderung des in Fig. 4 gezeigten Strombegrenzers, dessen Aufbauteile im allgemeinen in gleicher Weise wirken wie soeben beschrieben, der aber offen bleibt, nachdem er angesprochen hat, und von Hand wieder eingestellt werden muß.

Der feststehende Kontakt 105 der Ausführungsform nach Fig. 6 ist auf einem Leiter 141 angebracht, der ein aus einem Stück mit ihm bestehendes Endstück 143 besitzt, das mit dem Endstück 24 verbunden ist, mit dem der Leiter 23 (Fig. 1) verbunden ist. Die Spule des Elektromagneten 120 ist mit einem Endstück 145 und durch den biegsamen Leiter mit dem beweglichen Schalterarm 115 verbunden. Eine Druckfeder 147 ist unter Spannung zwischen dem Federstift 149 auf dem Schenkel 117 des Magnetteiles 119 und einem herausgepreßten Teil 151 des Schalterarmes 115 eingesetzt. Ein Wiedereinstellstößel 153 kann in einem Stütz- und Führungsstück 155 gleiten, das zwischen den Seitenplatten 103 befestigt ist, und besitzt ein Fingerstück 157, das durch eine Öffnung im Deckel 13 des Gehäuses herausragt, um eine Wiedereinstellung der Vorrichtung von Hand zu ermöglichen.

Die Arbeitsweise der in Fig. 6 gezeigten Strombegrenzer entspricht der des in Fig. 4 gezeigten mit der Ausnahme, daß, wenn der Schaltarm 115 in Auswirkung von übermäßigen Fehlerströmen in die

Ausschaltstellung geht, die Kraftrichtung der Druckfeder 147 nach oberhalb des Drehpunktes des Schalterarmes wechselt und damit den Schalterarm in der »Aus«-Stellung hält, nachdem der Strom durch das Öffnen der Schalterkontakte unterbrochen ist. Die Vorrichtung wird durch Einwärtsdrücken des Fingerstückes 157 wiedereingestellt, was den Schalterarm in die Einschaltstellung bewegt und hierbei die Kraftrichtung der Durchdrückfeder 147 nach unterhalb des Drehpunktes des Schalterarmes 115 bewegt, wo sie den Schalterarm in der Einschaltstellung gedrückt hält.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbstschalter zum Abschalten von Überströmen, bei dem vor dem Abschalten von Kurzschlußströmen strombegrenzende Mittel in den Stromkreis eingeschaltet werden, mit einer in Reihe mit dem Selbstschalter liegenden, beim Auftreten von Überströmen über dem Abschaltnennstrom des Selbstschalters selbsttätig geöffneten zusätzlichen Schaltstelle, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Kontakten der zusätzlichen Schaltstelle bei ihrer Betätigung gezogene Lichtbogen in an sich bekannter Weise selbst zur Begrenzung des Kurzschlußstromes dient und der zusätzlichen Schaltstelle eine Lichtbogensteuervorrichtung zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens bis zur Öffnung des Selbstschalters zugeordnet ist

2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogensteuervorrichtung aus einer Mehrzahl senkrecht zu dem Lichtbogen stehender geschützter Platten besteht.

3. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den beweglichen Kontakt der zusätzlichen Schaltstelle betätigende Schaltarm auf dem Anker eines zweiten Überstrommagneten befestigt ist, dessen Wicklung von dem zu schaltenden Strom durchflossen ist und der so bemessen ist, daß er bei Strömen in der Nähe oder über dem Abschaltnennstrom des Selbstschalters die zusätzliche Schaltstelle öffnet.

4. Selbstschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Schaltarm durch eine Feder in geschlossener Stellung gehalten wird.

5. Selbstschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schaltstelle als Schnappschalter ausgebildet ist und nach Ansprechen von Hand wieder in die geschlossene Stellung gebracht werden muß.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 146 308;
schweizerische Patentschrift Nr. 142363;
USA.-Patentschrift Nr. 2 788 421.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 109 740/426 11.