DE1438949A1

DE1438949A1 - Sicherheits-Selbstschalter fuer elektrische Stromkreise

Info

Publication number: DE1438949A1
Application number: DE19641438949
Authority: DE
Inventors: Barone Salvatore Augusto
Original assignee: BARONE SALVATORE AUGUSTO
Current assignee: BARONE SALVATORE AUGUSTO
Priority date: 1963-11-25
Filing date: 1964-11-21
Publication date: 1968-11-21
Also published as: US3284596A; GB1078413A; CH409096A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheits-Selbstschalter, der dazu bestimmt ist, in elektrische Stromkreise zur Verwirklichung einer selbsttätigen Schutz trennung des Stromkreises in S'alle plötzlich eintretender Kurzschlüsse oder Kontakte zwischen dem unter Spannung stehenden Pol und der Erde oder der Hasse eines Elektrogerätes oder ganz allgemein zum Schütze gegen sog. Kontaktspannungen eingeschaltet zu v/erden.

Während des Betriebes elektrischer Geräte und elektrischer Haschinen ereignen sich häufig unangenehme Zwischenfälle und sogar schwere Unfälle infolge Auftretens von Kontaktspannungen, beispielsweise

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wenn bei schadhafter Isolierung oder zufolge einer Beschädigung das Gehäuse oder die Masse des elektrischen Nutzgerätes mit der unter Spannung stehenden jtolarität des Speisestromkreises elektrisch leitende Verbindung erhält. In solchen Fällen -weisen z.L. die äußeren Metallteile des Gerätes gegenüber der Erde eine irotentialdifferenz auf, und es können durch die dann auftretenden Entladeerscheinungen Personen Schaden erleiden, die mit den Metallteilen in Berührung koimnen. Eine Erdung des Gehäuses oder der Metallteile ist manchmal nicht durchführbar und der danit erreichbare Schutz ist nicht immer ausreichend.

Durch die Erfindung ist ein Sicherheits-Selbstschälter für elektrische Stromkreise geschaffen worden, der einen vollkommenen Schutz gewährleistet. Der Sicherheits-Selbstschalter nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch wenigstens ein Kontaktpaar, von dem zumindest der eine Kontakt an einem beweglichen Träger angeordnet ist und unter SinfluB einer Buckstellkraft steht, die ihn spontan vom Gegenkontakt in einem genügenden Ausmaß trennt, um das Öffnen eines über die beiden Kontakte führenden Stromkreises zu gewährleisten, durch ein bewegliches Element, das der Bückstellkraft des beweglichen Kontaktes entgegenwirkt und ihn zum .Anliegen am Gegenkontakt bringt, durch ein zwischen

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dem beweglichen Element und einem Festpunkt gespanntes Zugorgan, dessen Metallzusammensetzung und Querschnitt derart sind, daß es beim Durchgang eines schwachen Stromes schmilzt, aber im unversehrten Zustand das bewegliche Element in der Stellung sicher festhält, in der die Kontakte gegenseitige Berührung haben und der Stromkreis geschlossen ist, sovie durch Mittel zur elektrisch leitenden Verbindung des Zugorganes mit der Masse oder dem Metallgehäuse des Elektrogerätes bzv. dem NuI1-Leiterj beim Auftreten einer Potentialdifferenz zwischen dem Leiter und der Masse schmilzt das Zugorgan und es wird zerstört, wodurch das bewegliche Element freigegeben und dem von ihm in die Kontaktstellung vorgeschobenen beweglichen Kontakt gestattet wird, sich augenblicklich vom Gegenkontakt zu trennen und somit den das Elektrogerät speisenden Stromkreis zu öffnen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die schaubildliche Draufsicht auf die Stirnseite des Sicherheits-Selbstschalters nach erfolgter Selbstauslösung und

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Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung bei geschlossenem Stromkreis und regulärem Betrieb eines elektrischen Wutζgerätes.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sicherheits-Selbstschalter zwischen dem Netz E, bestehend aus einem Leiter 10, der den Hauptleiter bildet, und dem Null-Leiter 11 zwischengeschaltet. Das Nutzgerät, beispielsweise eine Ferkzeugmaschine, ein Haushaltsgerät od. dgl. ist in der Zeichnung schematisch angedeutet und mit U bezeichnet, während die ebenfalls schematisch angedeutete Masse, im allgemeinen das metalIne Gehäuse des Nutzgerätes, mit C bezeichnet ist.

Die Bestandteile des Sicherheits-Selbstschalters können auf einer Grundplatte 12 aus Isoliermaterial montiert oder in einem Schutzkasten od. dgl. untergebracht werden. Zu diesen Bestandteilen gehören Klemmen Ij und 14 für den Anschluß an die Netzleiter 10 bzw. 11, Klemmen 15 und 16 für den Anschluß der Netzleiter an die Polaritäten des Nutzgerätes U und eine dritte Ausgangsklemme 17, die an die Masse oder an das Gehäuse C des Nutzgerätes angeschlossen werden kann.

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Die Klemmen Ik und 16 können zur Gewährleistung des Schlusses eines der Stromkreispole untereinander dauernd durch einen Leiter 10 verbunden sein. Die andere iolarität hingegen ist unter den Kontakten 19 und 20, die beispielsweise aus xiontaktplättchen aus Platin oder einem anderen elektrisch gut leitenden Metall bestehen und gegen die von den Absehaltüberströmen herrührenden Entladefunken beständig sind, an die Klemmen 15 bzw. 15 durch federnde blattförmige Träger 21 bzw. £2 oder andere geeignete Mittel elektrisch angeschlossen. Die blattförmigen Träger 21,22 bewirken, da3 wenigstens einer der genannten Kontakte, beispielsweise der Kontakt 19, beweglich ist und dazu neigt, sich spontan vom Gegenkontakt 20 um eine Strecke ύ (s. Fig. 1) abzuheben, die ausreicht, das öffnen des Stromkreises zwischen den Klemmen 15 und 15 zuverlässig herbeizuführen. Die Rückstelltendenz des Kontaktes 19 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß sein Träger 21 aus einem elastischen Stahlblatt gefertigt ist, das bis in die Stellung der Fi^. 2 elastisch deformierbar ist, jedoch augenblicklich in die Stellung der Fig. 1 zurückkehrt, sobald es nicht von einer 'iuiJeren Kraft beeinflußt wird.

Der Sicherheits-oelbstsehalter kann vorteilhaft durch ein weiteres Sicherungsorgan, beispielsweise durch einen Schmelzleiter 25

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vervollständigt werden, der vor dem Kontaktpaar 19,20 zwischen den Klemmen Ij? und 15 angeordnet ist, von dem das Gerät U speisenden Strom durchflossen wird und so geeicht ist, daß er bei einer vorbestimmten Überlastung schmilzt.

Der Träger 21 des beweglichen Kontaktes 19, nämlich das Stahlblatt, wird durch einen aus Isoliermaterial hergestellten Druckkörper 24 in !Richtung des !"feiles A der 3?ig. 2 aus seiner entspannten Stellung vorgeschoben. Der Druckkörper 24 sitzt an dem einen Arm eines um den Zapfen 26 schwenkbaren doppelarmigen Hebels 25, an dessen anderem Arm das Endteil 27 eines Schmelzdrahtes 28 verankert ist. Bas entgegengesetzte Bndteil 29 des ßchmelzdrahtes 28 ist an einen Festpunkt festgelegt. Das Endteil 27 steht mit der Masse C des Nutzgerätes U und das Endteil 29 mit dem Null-Leiter des das Nutzgerät speisenden Stromkreises in elektrisch leitender Verbindung.

So kann beispielsweise das Endteil 27 an die Klemme 17 über den aus Metall gefertigten Hebel 25, den Zapfen 26 und eine

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Leitplatte 30 an die Masse C des Nutzgerütes und das andere Endteil 29 an den Leiter 18 durch ein an ihn angebrachtes metallnes Winkelstück 3* elektrisch leitend angeschlossen werden. Um das Anbringen und das Austauschen des Schmelzdrahtes zu erleichtern, können die beiden Bndteile 27,29 ösenförinig gestaltet oder in anderer geeigneter Weise verdickt ausgebildet werden, während das freie Ende des Hebels 25 und das Winkelstück Jl zum raschen Einführen und Befestigen der Endteile 27,29 des Zugorganes ipeJmiiiJjnwt

gabelförmig
durch Einschnitte/gestaltet sein können.

Der Schmelzdraht besteht aus Metall oder einer Metallegierung·. Er muß einen Querschnitt und einen βχιβζχίischen Widerstand haben, die gewährleisten, daß er im Betrieb (Eontaktstellung gemäß Fig. 2) das aus dem Hebel 25 und dem Druckkörper 24 bestehende bewegliche Element mit dem für das feste Gegeneinanderliegen des Kontaktes 19 und des Gegenkontaktes 20 notwendigen Anpreßdruck in der Kontaktgabestellung festhält. Der Draht 28 muß aber so beschaffen sein, daß er schmilzt und zerstört wird, wenn er von einem schwachen Strom, der bedeutend geringer ist als der gegen Unfälle vorgeschriebene Sicherheitswert,durchflossen wird.

Bei normalem Funktionieren der Anlage besteht, wenn die stromdurchflossenen Teile im Nutzgerät U gegenüber dem Gerätegehäuse C

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ordnungsmäßig isoliert sind, keine Potentialdifferenz zwischen dem Null-Leiter und der Brde. Daher wird der Schmelzdraht 28 vom Strom nicht durchflossen. In diesem Falle bleibt der Stromkreis geschlossen, da die Kontakte I9 und 20 eng aneinander liegen.

Sobald jedoch unvorhergesehene Kontaktspannungen, beispielsweise infolge fehlerhafter Isolierung, in Erscheinung treten, die eine elektrische Verbindung zwischen den Klemmen 16 und I7 herstellen, wie dies in Fig. 1 schematisch mit X angedeutet ist, ergibt sich an den beiden Endteilen 27,29 des Schmelzdrahtes 28 eine Potentialdifferenz, die das Schmelzen und den Bruch des Schmelzdrahtes bewirkt. Der Hebel 25 bleibt jetzt nicht mehr in seiner in Fig. 2 dargestellten, erzwungenen Stellung, sondern er wird frei und gestattet dem beweglichen Kontakt I9, sich in Sichtung des Pfeiles B der Fig. 1 vom Gegenkontakt 20 abzuheben, womit der Stromkreis zwischen den Klemmen I3 und 15 geöffnet wird.

Vorstehende Erläuterungen lassen erkennen, daß der Sicherheits-Selbstschalter nach der Erfindung in vom vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichenden Ausführungen hergestellt werden kann. So kann beispielsweise der bewegliche Kontakt I9 statt

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durch eine Blattfeder durch andere elastische Mittel in die den Stromkreis öffnende Stellung gebracht werden. Auch das an den Schmelzdraht 28 gebundene bewegliche Element 2J kann in anderer Weise ausgebildet sein, es muJB aber in jedem Falle die Fähigkeit haben, das Schließen des Stromkreises zu gewährleisten, solange die Unversehrheit des Drahies 28 erhalten bleibt. Das Kontakt sy st ein kann in iac t-aral IeI schaltung zum Phasenleiter angeordnet werden, oder es können zwei Kontakt-Systeme zur Stroinkreisöffnung beiden Leitern parallel geschaltet und beide K^ntaktsysteme in der Schließstellung durch einen oder durch zwei zwischen dem Null-Leiter und dem Gehäuse des zu schützenden Gerätes angebrachte Schmelzdrähte festgehalten werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί 1.JSicherheits-Selbstschalter für elektrische Stromkreise mit wenigstens einem Kontaktpaar, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der eine Eontakt(l9) an einem beweglichen Träger (21) angeordnet ist und unter Einfluß einer Biickstellkraft steht, die ihn spontan vom Gegenkontakt (20) in einem genügenden Ausmaß trennt, um das öffnen eines über die beiden Kontakte führenden Stromkreises zu gewährleisten, daß der Itückstellkraft des beweglichen Kontaktes (19) ein bewegliches Element (25) entgegenwirkt, welches den beweglichen Kontakt (19) zum Anliegen am Gegenkontakt bringt, das zwischen dem beweglichen Element (25) und einem Festpunkt ein metallnes Zugorgan (28) gespannt ist, dessen Zusammensetzung und Querschnitt derart sind, daß es beim Durchgang eines schwachen Stromes schmilzt, aber im unversehrten Zustand das bewegliche Element in der Stellung festhält, in der die Kontakte (l9,20) gegeneinander liegen und der Stromkreis geschlossen ist, daß Mittel (26,30, I7 bzw. 3I und 13) zur elektrisch leitenden Verbindung des Zugorganes (28) mit der Masse oder dem Metallgehäuse (C) des Elektrogerätes (u)

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bzw. mit dem Hull-Leiter (ll) des Stromkreises (E) vorgesehen sind, so daß beim Auftreten einer Potentialdifferenz zwischen dem Leiter und der Masse das Zugorgan (28) schmilzt und zerstört wird, wodurch das bewegliche Element (25) freigegeben und dem beweglichen Kontakt (19) gestattet wird, sich augenblicklich vom Gegenkontakt (20) zu trennen und somit das öffnen des das Elektrogerät speisenden Stromkreises zu bewirken.

2. Sicherheits-Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (19) an einem elastisch verformbaren Element (beispielsweise einer Blattfeder 21) angeordnet ist, das, wenn es nicht von einer äußeren Kraft beansprucht ist, in die Ausgangsstellung (Fig. l) zurückgeht und in dieser Stellung bleibt, in der ein genügend großer gegenseitiger Abstand der beiden Kontakte (l9,20) gesichert ist, und das unter der Einwirkung einer äußeren Kraft in solchem Ausmaß elastisch deformierbar ist, wie es zur Gewährleistung eines festen Gegeneinanderliegens der beiden Kontakte (19,20) erforderlich ist.

3. Sicherheits-Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem beweglichen Kontakt (19) entgegenwirkende bewegliche Element (25) aus einem zweiarmigen, um einen Zapfen (26) schwenkbaren Hebel besteht, der an einem Ende ein mit dem beweglichen Kontakt

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zusammenwirkendes Druckstiick (24) trägt und am entgegengesetzten Ende eine Stelle zur Verankerung des beim Durchgang eines schwachen Stromes schmelzenden Zugorganes (28) aufweist,

4. Sicherheits-Selbstschalter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (25) aus Metall hergestellt und an eine Klemme (l?) zur elektrisch leitenden Verbindung des Schmelzdrahtes (28) mit der Masse oder dem Gehäuse des elektrischen Nutzgerätes angeschlossen ist„

5. Sicherheits-Selbstschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hinter dem Stromkreis-Phasenleiter (1O) eingeschalteten Schmelzdraht (23), der so ausgebildet und geeicht ist, dail er beim Durchgang eines Überlaststromes schmilzt.

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