DE1282149B - Strombegrenzender ein- oder mehrpoliger Selbstschalter mit Vor- und Hauptkontaktstuecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-68/01

Nummer: 1282 149

Aktenzeichen: P 12 82 149.7-32 (V 28482)

Anmeldetag: 15. Mai 1965

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen strombegrenzenden ein- oder mehrpoligen Selbstschalter mit Vor- und Hauptkontaktstücken, bei dem sich die Kontaktstücke unter der elektrodynamischen Wirkung des Kurzschlußstromes öffnen und dessen Hauptkontakthebel, der mit dem Träger der festen Kontaktstücke eine enge Stromschleife bildet, entgegen der Kontaktkraftfeder schwenkbar angeordnet ist und bei dem Hauptkontakthebel und Schalthebel um dieselbe Achse schwenkbar gelagert sind und der Schalthebel die durch den Hauptkontakthebel lösbare Verklinkung des Kontaktsystems sowie den Angriffspunkt für die Kontaktkraftfeder aufweist.

Derartige Anordnungen sind an sich die vorteilhaftesten für strombegrenzende Selbstschalter, da hierbei mit einfachen Mitteln die elektrodynamische Kraftwirkung für den Ausschaltvorgang benutzt wird und die Entklinkung des Kontaktsystems unter Umgehung der verhältnismäßig trägen Schalterfreiauslösung durchgeführt wird.

Bei einem bekannten derartigen strombegrenzenden Selbstschalter besteht das elektrodynamische System zur Schalterbetätigung aus zwei über Vor- und Hauptkontaktstücke hintereinandergeschalteten Leiterschleifen mit drei parallel verlaufenden Schleifenschenkeln. Dabei ist der mittlere Schleifenschenkel in Vor- und Hauptkontakthebel unterteilt (deutsche Auslegeschrift 1 127 453).

Die elektrodynamische Kraftwirkung der vor den festen Kontaktstücken angeordneten ersten Schleife dient hierbei zur Kontaktdruckverstärkung und die der zweiten Schleife führt die Öffnung des als dritten Schenkel ausgebildeten beweglichen Hauptkontakthebels herbei, der hierbei eine das bewegliche Vorkontaktstück in seiner Lage haltende Sperre freigibt. Diese Anordnung ist jedoch auf Grund der drei Schleifenschenkel recht aufwendig und bedingt ein großes Bauvolumen des Schalters. Bei dieser Anordnung kann das bewegliche Vorkontaktstück erst nach Lösen der Sperre durch den Hauptkontakthebel abheben. Dabei tritt die endgültige Kontaktstücköffnung und damit die für die Kurzschlußstrombegrenzung wesentliche Lichtbogenbildung erst nach Entspannen der Kontaktkraftfeder des Vorkontaktstückes ein. Hierdurch wird jedoch die Eigenzeit des Schalters in einem der Strombegrenzung entgegenwirkenden Ausmaß verlängert.

Es ist weiterhin gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 148 313 ein strombegrenzender Schnellschalter mit Vor- und Hauptkontaktstücken bekanntgeworden, bei dem ebenfalls zwei Leiterschleifen wirksam werden. Im Gegensatz zur vorgenannten Strombegrenzender ein- oder mehrpoliger
Selbstschalter mit Vor- und
Hauptkontaktstücken

Anmelder:

VEB Elektro-Apparate-Werke Berlin-Treptow,

Berlin, Hoffmannstr. 15/26

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Günter Burkhard,

Berlin-Baumschulenweg;

Herbert Boxleidner, Berlin-Wilhelmsruh

Anordnung sind bei diesem Schalter der bewegliche Hauptkontakthebel und der Träger des Vorkontakthebels im gemeinsamen Schleifenscheitelpunkt angelenkt und Hauptkontakthebel und der am Träger schwenkbar angelenkte Vorkontakthebel stehen unter der Wirkung von getrennten Kontaktkraftfedern. Bei dieser Anordnung ist zwar die Ausschaltverzögerung, die durch das Lösen der Sperre eintritt, vermieden, ansonsten weist aber auch diese Anordnung ein großes Bauvolumen und eine Ausschaltverzögerung durch das erforderliche Entspannen der Kontaktkraftfeder des Vorkontaktstückes auf.

Um diesen Ausschaltverzug zu vermeiden und die Strombegrenzung wirksamer zu gestalten, ist man bei einer anderen bekannten Anordnung dazu übergegangen, unter Beibehaltung der elektrodynamischen Öffnung des Hauptkontaktstückes entgegen der Kontaktkraftfeder und gleichzeitiger Entriegelung der Einschaltstellung durch dieses auch das Vorkontaktstück elektrodynamisch vornehmlich durch die Stromengekräfte öffnen zu lassen. Hierbei sind Haupt- und Vorkontakthebel räumlich übereinander angeordnet. Der Vorkontakthebel ist dabei an einem gesonderten mit dem Hauptkontakthebel in Verbindung stehenden Kontaktträger angelenkt. Die Kontaktkraft für den Vorkontakthebel wird durch eine weitere sich am Kontaktträger abstützende Kontaktkraftfeder hervorgerufen. Weiterhin besitzt diese Anordnung einen sehr schnell arbeitenden magnetischen Auslöser, der in dem Bereich, bei dem die elektrodynamischen Kräfte des Kurzschluß- oder Überstromes nicht zur

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Der Mitnehmer des Hauptkontakthebels dient im geöffneten Zustand des Schalters als Widerlager für den Vorkontakthebel.

Der erfindungsgemäße Selbstschalter erreicht eine weitgehende Strombegrenzung, da der Hauptkontakthebel mit seinem Mitnehmer infolge seiner bei der beschleunigten Ausschaltbewegung gewonnenen kinetischen Energie mit großer Geschwindigkeit auf den Vorkontakthebel trifft und diesen ohne Verzögerung

reicht, deren Öffnung bis zur Entklinkung des Schalthebels zu bewirken, die Vorkontaktstücke vor dem Verschweißen geschützt sind.

Zur Erzeugung des Kontaktdruckes sowohl für den Hauptkontakthebel als auch für den Vorkontakthebel ist nur eine Kontaktkraftfeder erforderlich. Außerdem ist die Bauhöhe einer derartigen Anordnung gering, da der Vorkontakthebel im wesentlichen

endgültigen Kontaktstücköffnung ausreichen und auf Grund der Verringerung der Kontaktkraft am Vorkontakthebel die Gefahr des Verschweißens der Kontaktstücke besteht, anspricht und die Kontakte über ein Hebelsystem aufdrückt (französische Patentschrift 1 350 385).

Diese Anordnung ist jedoch auf Grund des erforderlichen zusätzlichen, elektromagnetischen Schnellauslösers mit seinem Hebelsystem für den kritischen
Strombereich als recht aufwendig anzusehen. Die io aufschlägt. Eine vorteilhafte Verstärkung der Konräumliche Anordnung des Vor- und Hauptkontakt- taktkraft am Vorkontaktstück tritt vor dem Aufhebels übereinander bedingt außerdem eine verhält- schlagen zusätzlich ein, da die zwischen dem Vornismäßig große Bauhöhe des Schalters. Auch bei kontakthebel und dem Hauptkontakthebel bzw. dieser Anordnung erfolgt die Mitnahme des Vor- zwischen dem sich gleitend am Vorkontakthebel abkontakthebels erst, nachdem sich die Kontaktkraft- 15 stützenden zweiarmigen Hebel und dem Hauptkonfeder des Vorkontakthebels entspannt hat und der takthebel angeordnete Kontaktkraftfeder bei der Durchdruckweg durchlaufen ist. Diese Ausschaltver- Öffnungsbewegung des Hauptkontakthebels zusamzögerung ist jedoch in keinem Falle für strombegren- mengedrückt wird. Damit wird erreicht, daß beim zend öffnende Schalter vertretbar. Auftreten eines kleinen Kurzschlußstromes, dessen

Die durch das Entspannen der Kontaktkraftfeder 20 Wert zwar genügt, um eine kurzzeitige Abhebung der hervorgerufene Kontaktkraftverringerung bei noch Hauptkontaktstücke hervorzurufen, jedoch nicht ausnicht gezogenem Lichtbogen ist in jedem Falle schädlich, da sie das Verschweißen der Vorkontaktstücke,
die im Kurzschlußfall gerade in dieser Ausschaltphase bereits unter der abhebenden Wirkung der 35
Stromengekräfte stehen, nicht aufhält, sondern im
Gegenteil außerordentlich begünstigt.

Der Erfindung liegt bei einem Selbstschalter der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, dem

unter Schleifenwirkung stehenden, die Verklinkung 30 neben dem Hauptkontakthebel angeordnet ist, lediglösenden Hauptkontakthebel, den beweglichen Vor- lieh das eigentliche Vorkontaktstück überragt den kontakthebel und die Kontaktkraftfeder so zuzuord- Hauptkontakthebel.

nen, daß die im kritischen Bereich der Kontaktkraft- Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsverringerung am Vorkontakthebel bei zur vollstän- beispielen näher erläutert werden. In den Zeichnundigen öffnung noch nicht ausreichenden Strömen 35 gen zeigt

bestehende Funktionsunsicherheit vermieden wird F i g. 1 den Schalter nach der ersten Ausführungs

form im eingeschalteten Zustand mit gesperrtem Schalthebel,

F i g. 2 den Schalter nach F i g. 1 im geöffneten Zustand mit entsperrtem Schalthebel,

F i g. 3 den Schalter nach F i g. 1 im einschaltbereiten Zustand,

F i g. 4 den Schalter nach der zweiten Ausführungsform im eingeschalteten Zustand mit gesperrtem stück trägt und dessen anderer Hebelarm als Wider- 45 Schalthebel.

lager für die sich am Hauptkontakthebel abstützende Der mit der Anschlußschiene 1 verbundene Trä-

Kontaktkraftfeder dient, und daß der Hauptkontakt- ger 2 des festen Hauptkontaktstückes 3 und_ des festen hebel einen den Vorkontakthebel nach Lösen der Vorkontaktstückes 4 bildet mit dem um die Achse 6 Verklinkung aufschlagenden Mitnehmer aufweist. schwenkbar gelagerten Hauptkontakthebel 5, der

Diese Aufgabe wird ferner in einer zweiten Aus- 50 einen Mitnehmer 7 aufweist, eine enge Stromschleife, führungsform erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Die Achse 6 ist als Teil eines Kontaktgelenkes

im Hauptkontakthebel der Vorkontakthebel schwenk- ausgebildet, das die elektrische Verbindung vom bar gelagert und im Schalthebel ein zweiarmiger Hauptkontakthebel 5 zur anderen Anschlußschiene Hebel drehbeweglich gelagert ist, dessen einer Hebel- 25 herstellt. Um die Achse 6 sind weiterhin der arm als Widerlager für die sich am Hauptkontakt- 55 Schalthebel 8 und der Stützhebel 18 schwenkbar anhebel abstützende Kontaktkraftfeder dient und dessen geordnet. Die Ein- und Ausschaltbewegung des

Schalthebels 8 und damit des gesamten Schalters erfolgt im normalen Betrieb von der Schaltwelle 21 aus über die Isolierlasche 20. Letztere ist nicht direkt am Schalthebel 8 angelenkt, sondern am Stützhebel 18, der sich bei der Einschaltbewegung an einer Halbwelle 17 abstützt, die im Schalthebel 8 drehbar gelagert ist und über einen Hebel 14 durch eine Zugfeder 15 einschaltbereit gegen einen Anschlag 16 gezogen wird. Schalthebel 8 und Stützhebel 18 sind hierbei durch eine Rückzugfeder 19 kraftschlüssig verbunden. Ein am Hauptkontakthebel 5 angeordneter Auslösestift 13 steht dem an der Halbwelle 17

und daß bei geringer Bauhöhe des Schalters eine möglichst große Beschleunigung des elektrodynamisch öffnenden Kontaktsystems und somit eine größtmögliche Strombegrenzung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Schalthebel der Vorkontakthebel als zweiarmiger Hebel ausgebildet und drehbeweglich gelagert ist, dessen einer Hebelarm das Vorkontakt-

anderer Hebelarm sich gleitend am Vorkontakthebel abstützt, und daß der Hauptkontakthebel einen den Vorkontakthebel nach Lösen der Verklinkung aufschlagenden Mitnehmer aufweist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Schalthebel einen Anschlag auf, gegen den der im Ausschaltsinne beschleunigte Hauptkontakthebel nach Lösen der Verklinkung und Aufschlagen des Vorkontakthebels schlägt.

Hierdurch wird der Schalthebel und damit das gesamte bewegliche Kontaktsystem endgültig in die Ausschaltstellung überführt.

angeordneten Hebel 14 in einem vorausbestimmten Abstand α derart gegenüber, daß bereits bei geringer Öffnungsbewegung des Hauptkontakthebels 5 die Halbwelle 17 im Uhrzeigersinn verdreht und damit die Verklinkung gelöst wird. Statt dieser Verklinkung kann jede beliebige Sperre mit kleiner Verzugszeit vorgesehen werden.

Bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung (F i g. 1 bis 3) ist im oberen Teil des Schalthebels 8 neben dem Hauptkontakthebel 5 der als zweiarmiger Hebel ausgebildete Vorkontakthebel 9 um die Achse 10 schwenkbar angeordnet. Er stützt sich über die Kontaktkraftfeder 12 am Hauptkontakthebel 5 ab und ist mit diesem durch das flexible Band 11 elektrisch leitend verbunden. Der am Hauptkontakthebel 5 angeordnete Mitnehmer 7 weist vom Vorkontakthebel 9 einen vorausbestimmten Abstand b auf. Durch entsprechend gewählte Hebelübersetzungen des zweiarmigen Vorkontakthebels 9 können Vor- und Hauptkontaktkraft sowie der Ansprechwert des Schalters bestimmt werden.

Im Gegensatz zur ersten Variante ist bei der anderen möglichen Ausführungsform (F i g. 4) der Vorkontakthebel 9 im Hauptkontakthebel 5 schwenkbar gelagert, und im Schalthebel 8 ist ein zweiarmiger Hebel 26 drehbeweglich gelagert, der sich mit einem Hebelarm gleitend am Vorkontakthebel 9 abstützt. Der andere Hebelarm dient als Widerlager für die sich am Hauptkontakthebel 5 abstützende Kontaktkraftfeder 12. Auch bei dieser Anordnung weist der am Hauptkontakthebel 5 angeordnete Mitnehmer 7 vom Vorkontakthebel 9 einen vorausbestimmten Abstand b auf, und durch entsprechend gewählte Hebelübersetzungen des zweiarmigen Hebels 26 sowie des Angriffspunktes dieses Hebels am Vorkontakthebel 9 können Vor- und Hauptkontaktkraft sowie der Ansprechwert des Schalters bestimmt werden.

Beim Auftreten eines Kurzschlußstromes öffnet zunächst der Haupkontakthebel 5 elektrodynamisch, da auf ihn außer den an der Stromengestelle der Kontaktstücke auftretenden Kräften noch die wesentlichen Kräfte der Stromschleife wirken. Durch die Öffnungsbewegung des Hauptkontakthebels 5 wird gleichzeitig die Kontaktkraftfeder 12 zusammengedrückt und somit die Kontaktkraft an den Vorkontaktstücken verstärkt und den elektrodynamischen Kräften der Stromengestelle zumindest im kritischen Bereich entgegengewirkt. Mit der Öffnungsbewegung des Hauptkontakthebels 5 wird gleichzeitig über den Auslösestift 13 der im Abstand α von diesem angeordnete Hebel 14 und damit die Halbwelle 17 verdreht. Die den Schalthebel 8 und über ihn das ganze bewegliche Kontaktsystem in seiner Einschaltlage haltende Verklinkung wird dadurch gelöst, so daß der Schalthebel 8 durch die am Stützhebel 18 befestigte Zugfeder 19 in die Ausschaltstellung entsprechend F i g. 2 gezogen werden kann. Inzwischen trifft der Mitnehmer 7 des Hauptkontakthebels 5 auf den Vorkontakthebel 9 und schlägt ihn auf. Durch entsprechende Festlegung der Abstände α und b kann der Zeitpunkt des Lösens der Verklinkung bereits vor Auf treffen des Mitnehmers 7 auf den Vorkontakthebel 9 gelegt werden. Zur weiteren Beschleunigung des Schalthebels 8 im Ausschaltsinne weist dieser einen Anschlag 22 auf, der einen derartigen Abstand c vom Hauptkontakthebel 5 besitzt, daß dieser erst nach Aufschlagen des Vorkontakthebels 9 und Entklinkung der Halbwelle 10 auf den Anschlag 22 trifft und den Schalthebel im Ausschaltsinne beschleunigt. Eine mit dem Schalthebel 8 gekuppelte nicht dargestellte Auslöseeinrichtung hebt bei seiner Ausschaltbewegung eine die Schaltwelle in der Einschaltstellung haltende und ebenfalls nicht dargestellte Verklinkung der Schaltwelle 21 auf, wodurch diese den Stützhebel 18 über die Isolierlasche 20 in die Ausschaltstellung zurückführt. Die Halbwelle 17 wird hierbei freigegeben und von der Zugfeder 15 wieder in die Ursprungsstellung zurückgedreht. In dieser wieder einschaltbereiten Stellung nach F i g. 3 ist der Hauptkontakthebel 5 durch einen in einem Langloch 23 des Schalthebels 8 geführten Bolzen 24 in einschaltbereiter Lage gehalten. Die einschaltbereite Stellung des Vorkontakthebels 9 ist durch den Mitnehmer 7 des Hauptkontakthebels gegeben, gegen den sich der Vorkontakthebel 9 während des Einschaltvorganges abstützt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Strombegrenzender ein- oder mehrpoliger Selbstschalter mit Vor- und Hauptkonktaktstükken, bei dem sich die Kontaktstücke unter der elektrodynamischen Wirkung des Kurzschlußstromes öffnen und dessen Hauptkontakthebel, der mit dem Träger der festen Kontaktstücke eine enge Stromschleife bildet, entgegen der Kontaktkraftfeder schwenkbar angeordnet ist und bei dem Hauptkontakthebel und Schalthebel um dieselbe Achse schwenkbar gelagert sind und der Schalthebel die durch den Hauptkontakthebel lösbare Verklinkung des Kontaktsystems sowie den Angriffspunkt für die Kontaktkraftfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Schalthebel (8) der Vorkontakthebel (9) als zweiarmiger Hebel ausgebildet und drehbeweglich gelagert ist, dessen einer Hebelarm das Vorkontaktstück trägt und dessen anderer Hebelarm als Widerlager für die sich am Hauptkontakthebel (5) abstützende Kontaktkraftfeder (12) dient, und daß der Hauptkontakthebel (5) einen den Vorkontakthebel (9) nach Lösen der Verklinkung aufschlagenden Mitnehmer (7) aufweist (F i g. 1 bis 3).

2. Strombegrenzender ein- oder mehrpoliger Selbstschalter mit Vor- und Hauptkontaktstücken, bei dem sich die Kontaktstücke unter der elektrodynamischen Wirkung des Kurzschlußstromes öffnen und dessen Hauptkontakthebel, der mit dem Träger der festen Kontaktstücke eine enge Stromschleife bildet, entgegen der Kontaktkraftfeder schwenkbar angeordnet ist und bei dem Hauptkontakthebel und Schalthebel um dieselbe Achse schwenkbar gelagert sind und der Schalthebel die durch den Hauptkontakthebel lösbare Verklinkung des Kontaktsystems sowie den Angriffspunkt für die Kontaktkraftfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptkontakthebel (5) der Vorkontakthebel (9) schwenkbar gelagert und im Schalthebel (8) ein zweiarmiger Hebel (26) drehbeweglich gelagert ist, dessen einer Hebelarm als Widerlager für die sich am Hauptkontakthebel (5) abstützende Kontaktkraftfeder (12) dient und dessen anderer Hebelarm sich gleitend am Vorkontakthebel (9) abstützt, und daß der Hauptkontakthebel (5) einen den Vorkontakthebel nach Lösen der Verklinkung aufschlagenden Mitnehmer (7) aufweist (F i g. 4).

3. Selbstschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (8) einen Anschlag (22) aufweist, gegen den der im Ausschaltsinne beschleunigte Hauptkontakthebel (5) nach Lösen der Verklinkung und Aufschlagen des Vorkontakthebels (9) schlägt.

4. Selbstschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (7) des

Hauptkontakthebels (5) als Widerlager für den Vorkontakthebel (9) im geöffneten Zustand des Schalters dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1127453, 313;
französische Patentschrift Nr. 1350 385.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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