DE1538544C - Elektromagnetischer Auslöser mit Zeitverzögerung für Überstromschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Auslöser mit Zeitverzögerung für Überstromschalter mit einem auf einem magnetisierbaren Rahmen befestigten, von einer Spule umgebenen rohrförmigen Körper, dessen oberes Ende ein Polstück trägt, mit einem in diesem Körper gegen die Kraft einer Feder und einer Bremsflüssigkeit in Richtung auf das Polstück beweglichen Kern, mit einem gegen die Kraft einer Feder gegen das Polstück anziehbaren Anker und mit einem magnetisierbaren Nebenschlußstück.

Bei einem derartigen aus der französischen Patentschrift 1 072 669 bekannten Auslöser ist das Nebenschlußstück einstückig mit dem Polstück ausgebildet und der Rahmen gegenüber dem Nebenschlußstück weist noch einen Ansatz auf. Der dadurch zwischen dem Nebenschlußstück und dem Ansatz entstehende Luftspalt kann mit einer magnetisierbaren Platte überbrückt werden. Ist die Platte weit genug entfernt von dem Nebenschlußstück und dem Ansatz, beeinflußt sie das Auslöseverhalten des Auslösers nicht, der zwei Auslösezeitpunkte hat. Der erste Auslösepunkt wird mit einer Zeitverzögerung erreicht und durch die Größe des magnetischen Feldes zur Betätigung des Ankers bestimmt, wenn der Kern gegen das Polstück bewegt worden ist.

Im zweiten oder augenblicklichen Auslösepunkt (Kurzschlußauslösung) spricht der Auslöser ohne eine Zeitverzögerung an. Die Kurzschlußauslösung wird durch die Größe des magnetischen Feldes bestimmt, das den Anker auf Grund eines Überstromes betätigt, wenn der Kern am weitesten vom Polstück entfernt ist. Bringt man bei diesem bekannten Auslöser die magnetisierbare Platte in die Nähe des Nebenschlußstückes und des Ansatzes, so wird ein Teil des magnetischen Flusses über das Nebenschlußstück, die Platte und den Ansatz nebengeschlossen.

Dabei hängt die Größe des Nebenschlusses von der Stellung der Platte in bezug auf das Nebenschlußstück und den Ansatz ab. Durch diesen Nebenschluß des magnetischen Flusses werden sowohl der erste als auch der zweite Auslösezeitpunkt verändert, d. h.

ίο eine Veränderung des einen Auslösezeitpunktes bewirkt auch eine Veränderung des anderen Auslösezeitpunktes.

Aus der USA.-Patentschrift 2 360 922 sowie den deutschen Patentschriften 739 210 und 914 648 sind ebenfalls Auslöser mit zeitverzögerter Uberstromauslösung und Kurzschlußauslösung bekannt. Bei allen diesen Auslösern können die während deren Herstellung eingestellten Auslösepunkte später nicht mehr verändert werden, wie es jedoch beim Auslöser nach der französischen Patentschrift 1 072 669 der Fall ist.

Bei den bekannten Auslösern wird das Verhältnis zwischen den Auslösezeitpunkten im wesentlichen durch den Luftspalt zwischen dem Kern und dem Anker sowie durch die den Kern vorspannende Feder und durch die Bremsflüssigkeit festgelegt, so daß eine Änderung des einen Auslösezeitpunktes zugleich den anderen Auslösezeitpunkt beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Auslöser zu schaffen, bei dem die Kurzschlußauslösung unabhängig von der zeitverzögerten Überstromauslösung veränderbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem elektromagnetischen Auslöser der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Nebenschlußstück axial in einem Abstand und isoliert von dem Polstück angeordnet ist und mit dem Rahmen und dem Kern einen magnetischen Nebenschluß bildet.

Der Auslöser nach der Erfindung bietet gegenüber den bekannten Auslösern den Vorteil, daß mit ihm elektrische Geräte geschützt werden können, bei denen z. B. wegen eines sehr hohen Einschaltstromes das Verhältnis zwischen den beiden Auslösezeitpunkten wesentlich größer ist als das mit den bekannten Auslösern erreichte.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Nebenschlußstück zwischen dem Polstück und der Spule angeordnet.

Zweckmäßigerweise kann weiter zwischen dem Polstück und dem Nebenschlußstück ein Isolierring liegen.

Es hat sich auch bewährt, das magnetisierbare Nebenschlußstück zur Bildung eines Luftspaltes zu schlitzen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines elektromagnetischen Auslösers nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Auslöser nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Teilansicht des Auslösers nach der Linie 5-5 in F i g. 2,

F i g. 4 eine Teilansicht des Auslösers nach der Linie 4-4 in F i g. 1.

In F i g. 1 ist ein elektromagnetischer Auslöser 20 auf einer isolierten Grundplatte 24 dargestellt. Oberhalb des elektromagnetischen Auslösers 20 ist ein

Schalter 26 mit trennbaren Kontaktstücken (nicht dargestellt) angeordnet, der durch einen hin und her bewegbaren Stift 28 geschaltet werden kann. Der Stift 28 wird mit einem Finger 30 betätigt, welcher an einem Anker 27 aus magnetisierbarem Werkstoff befestigt ist.

Der elektromagnetische Auslöser umfaßt ferner einen L-förmigen Rahmen 40 aus magnetisierbarem Material. Der waagerechte Schenkel 41 des L-förmigen Rahmens 40 ist an einer Tragplatte 42 befestigt, die an der Grundplatte 24 aufgeschraubt ist. Der Schenkel 41 kann an die vorzugsweise aus unmagnetischem Material bestehende Tragplatte 42 angelötet sein. Ein rohrförmiger Körper 46 erstreckt sich durch ein Loch in dem Schenkel 41 des L-förmigen Rahmens 40 und durch die Tragplatte 42, wobei der Körper 46 vorzugsweise aus nichtmagnetisierbarem Material besteht und einen beweglichen Kern 48 aus magnetisierbarem Material enthält, welcher gegen das untere Ende (F i g. 2) des Körpers 46 durch eine Feder 50 gedrückt wird. Das untere Ende des Körpers 46 ist mit einer Kappe 51, und das obere Ende mit einem abgesetzten Polstück 52 (F i g. 2) verschlossen. Das Polstück 52 besteht aus magnetisierbarem Material. Vorzugsweise ist der Körper 46 an den Schenkel 41 angelötet oder in anderer Weise daran befestigt, und sein unteres Ende erstreckt sich in eine Ausnehmung in der Grundplatte 24. Ein Teil der Länge des Körpers 46 ist (F i g. 2) von einer elektrischen Spule 56 umgeben, welche von den anderen Teilen durch eine Isolierhülse 58 elektrisch getrennt ist, welche auf dem Schenkel 41 ruhen kann. Die gegenüberliegenden Enden der Spule sind an Klemmen 63 auf der Grundplatte 24 angeschlossen.

Nach F i g. 2 erstrecken sich der Körper 46 und das Polstück 52 nach außen über die Spule 56 hinaus, d. h. die obere Fläche 59 der Isolierhülse 58 ist axial getrennt von der unteren Fläche 60 des Polstücks 52. Die Fläche 60 erstreckt sich auch radial nach außen von dem Körper 46. Ein Nebenschlußstück 70 aus magnetisierbarem Material, z. B. kaltgewalztem Stahl, ist zwischen der oberen Fläche 59 und der unteren Fläche 60 angeordnet. Das Nebenschlußstück 70 kann gegenüberliegende Enden 71 (F i g. 3) haben, welche einen Luftspalt 72 bilden, der dem Ring eine C-förmige Gestalt gibt. Der Innendurchmesser des Nebenschlußstücks 70 ist größer als der äußere Durchmesser des Körpers 46, aber etwa gleich dem Außendurchmesser des Polstücks 52, und das Nebenschlußstück 70 kann dünner sein als der Raum zwischen den Flächen 59 und 60, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Um das Nebenschlußstück 70 von dem Polstück 52 fern zu halten, ist ein abgesetzter Isolierring 75 zwischen ihnen angebracht, wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist.

Der senkrechte Schenkel 76 des Rahmens 40 ist mit gebogenen voneinander entfernten Ohren 77 versehen, welche als Lager für einen Bolzen 78 dienende Löcher haben. Der Anker 27 hat ebenfalls gebogene voneinander entfernte Ohren 81, durch welche der Bolzen 78 sich erstreckt. Der Bolzen 78 wird in einer Stellung durch eine Feder 80 gehalten, welche dicht um ein Ende des Bolzens 78 gewickelt ist und gekreuzte Enden besitzt, die durch die Breite von einem der Ohren 77 auseinander gehalten werden. Eine weitere Feder 82 ist auf dem anderen Ende des Bolzens 78 angebracht. Ein Ende der Feder 82 ist in einem Schlitz im Bolzen 78 angeordnet und das andere Ende im Eingriff mit dem Finger 30, um den Anker 27 von dem Polstück 52 weg zu drücken. Somit kann durch Drehen des Bolzens 78 in seinen Lagern gegen die Kraft der Feder 80 der Druck der Feder 82 auf den Anker 27 geändert werden.

Um den Schalter 26 oberhalb des Ankers und in Lage für den Finger 30 zur Betätigung des Stiftes 28 zu tragen, ist der Schalter 26 an L-förmigen Platten 90, 91 angeschraubt, die ihrerseits an einem aufwärtsstehenden Teil 92 befestigt sind, welches selbst mit seinem unteren Ende an der Grundplatte 24 fest angebracht ist.

Der Schalter 26 hat Klemmen 97 zu seinem Anschluß an den zu kontrollierenden Stromkreis.

Wenn die Spule 56 von einem Strom durchflossen wird, dessen Stärke unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, nimmt der Anker 27 infolge der Kraft seiner Feder die dargestellte Lage ein, und der Finger 30 ist daher außer Eingriff mit dem Stift 28 (F i g. 2).

ao In diesem Zustand wird die Bewegung des Ankers 27 und des Fingers 30 durch das Anliegen einer Verlängerung 94 des Fingers 30 am senkrechten Schenkel 76 des Rahmens 40 begrenzt.

In F i g. 2 ist der Kern 48 in seiner untersten Stellung dargestellt, in der er gegen die Kappe 51 gedrückt wird, wobei der Luftspalt 100 zwischen dem Polstück 52 und dem Kern 48 seine größte Ausdehnung hat. Vorzugsweise ist der Kern 48 so lang, daß er sich in dieser Stellung zu etwa dreiviertel der Länge der Spule 56 in diese hinein erstreckt. Wenn durch die Spule 56 ein Strom mit vorbestimmter Stärke fließt, bewegt sich der Kern 48 nach oben gegen die Kraft der Feder 50 und gegen die Wirkung einer Bremsflüssigkeit in dem Körper 46, wodurch der Luftspalt 100 zwischen dem Polstück und dem Kern verringert wird, bis der Kern 48 sich in eine Stellung bewegt hat, in welcher dieser Luftspalt klein genug ist, um eine ausreichende magnetische Kraft auf dem Anker 27 zu dessen Verstellen entgegen der Kraft der Feder 82 zu erzeugen, wodurch der Finger 30 mit dem Stift 28 in Eingriff kommt und den Schalter 26 mit einer durch die Bremsflüssigkeit bewirkten Verzögerung betätigt.

Fließt durch die Spule 56 ein Strom, dessen Stärke gleich oder größer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, der wesentlich über dem Wert der vorstehend genannten ersten Sromstärke liegt, wird der Anker 27 augenblicklich von dem Polstück 52 angezogen und daher der Stift 28 durch den Finger 30 ohne eine durch die Bremsflüssigkeit bewirkte Verzögerung betätigt. Dieser zweite vorbestimmte Stromstärkewert wäre beim Fehlen des Nebenschlußstückes 70 wesentlich niedriger.

Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung des Nebenschlußstückes 70 bildet der Kern 48 eine Grenze von zwei Luftspalten, und zwar einen ersten kreisförmigen Luftspalt 100 mit dem Polstück 52 und einen zweiten ringförmigen Luftspalt 102 mit dem Nebenschlußstück 70. Der magnetische Fluß im ersten Luftspalt 100 wird durch den magnetischen Fluß in dem Luftspalt 102 verringert, wie es graphisch in F i g. 2 veranschaulicht ist. Somit sind zwei Magnetkreise definiert. Der erste Magnetkreis wird von dem Kern 48, dem ersten Luftspalt 100, dem Polstück 52, einem dritten Luftspalt 104 zwischen dem Polstück 52 und dem Anker 27, dem Anker 27, einem vierten Luftspalt 106 zwischen dem Anker 27 und dem Rahmen 40, dem Rahmen 40 sowie einem fünften

Luftspalt 108 zwischen dem Rahmen 40 und dem Kern 48 gebildet.

Der zweite oder Nebenschlußmagnetkreis besteht aus dem Kern 48, dem zweiten Luftspalt 102, dem Nebenschlußstück 70, einem sechsten Luftspalt 110 zwischen dem Nebenschlußstück 70 und dem Rahmen 40, dem Rahmen 40 und dem fünften Luftspalt 108. Wie in F i g. 2 und 3 gezeigt, wird der Luftspalt 110 vergrößert, indem vom Nebenschlußstück 70 gegenüber dem senkrechten Schenkel 76 des Rahmens 40 ein Segment entfernt wird, um eine gerade Fläche 120 zu erhalten, welche gegenüber und parallel zur Vorderseite des Schenkels 76 liegt.

Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die Luftspalte 108 und 110 klein sind im Verhältnis zu den Luftspalten 100 und 102, wenn der Kern 48 in seiner untersten Stellung gegen die Kappe 51 gedrückt ist. Wird der Kern 48 durch den magnetischen Fluß in eine nicht gezeigte Stellung, in welcher die vordere Fläche des Kerns 48 die unterste Fläche des Polstücks 52 berühren kann, angehoben, wird der Luftspalt 100 auf sein Minimum verringert oder im wesentlichen beseitigt. Der Luftspalt 102 wird dabei ebenfalls auf seinen Kleinstwert verringert.

Die Kraft der Feder 82 auf den Anker 27 wird bei dem an das Polstück 52 anliegenden Kern 48 so eingestellt, daß der Anker 27 bei einer Stromstärke, die dem ersten Wert entspricht, auslöst, d. h. ausreichend gegen das Polstück 52 hin gedreht wird, um zum Auslösen des Schalters 26 mit dem Stift 28 in Eingriff zu kommen. Angenommen der Kern 48 und der Anker 27 seien in der Stellung nach F i g. 2 und durch die Spule 56 fließt ein Strom von einer Stärke, die zwischen dem ersten und zweiten Wert liegt, dann wird der Anker 27 mit einer von der Größe des Stroms abhängigen Verzögerung ausgelöst. Bei Strömen mit Stärken von oder nahe des zweiten Wertes ist der durch die Spule 56 in dem Luftspalt 104 erzeugte magnetische Fluß groß genug, um den Anker

ίο 27 im wesentlichen augenblicklich zu verstellen, ohne daß eine merkliche Bewegung des Kerns 48 zu dem Polstück 52 hin erfolgt ist. Es wurde gefunden, daß die zweite, die Kurzschlußstromstärke, bei Verwendung des Nebenschlußstücks 70 bedeutend größer ist als bei gleichen oder ähnlichen Geräten ohne Nebenschlußstück 70. Somit können durch die Spule 56 bebedingt durch das Nebenschlußstück 70 und dessen erfindungsgemäßer Anordnung Stromstöße fließen, die wesentlich größer als bei ähnlichen Geräten ohne Nebenschlußstück sind, ohne den Anker 27 mit dem Finger 30 auszulösen.

Für eine gegebene Spule 56 ist bei der Erfindung das Verhältnis des erforderlichen Stroms zur Überwindung der Kraft der Feder 82 auf den Anker 27, wenn der Luftspalt 100 sein Maximum hat, zu dem erforderlichen Strom zum Überwinden der gleichen Federkraft, wenn der Luftspalt 100 sein Minimum hat, wesentlich höher als das entsprechende Verhältnis für ein gleiches oder ähnliches Gerät, welches das Nebenschlußstück 70 nicht aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Auslöser mit Zeitverzögerung für Überstromschalter mit einem auf einem magnetisierbaren Rahmen befestigten, von einer Spule umgebenen rohrförmigen Körper, dessen oberes Ende ein Polstück trägt, mit einem in diesem Körper gegen die Kraft einer Feder und einer Bremsflüssigkeit in Richtung auf das Polstück beweglichen Kern, mit einem gegen die Kraft einer Feder gegen das Polstück anziehbaren Anker und mit einem magnetisierbaren Nebenschlußstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenschlußstück (70) axial in einem Abstand und isoliert von dem Polstück (52) angeordnet ist und mit dem Rahmen (40) und dem Kern (48) einen magnetischen Nebenschluß bildet.

2. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenschlußstück (70) zwischen dem Polstück (52) und der Spule (56) angeordnet ist.

3. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Polstück (52) und dem Nebenschlußstück (70) ein Isolierring (75) liegt.

4. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Nebenanschlußstück (70) zur Bildung eines Luftspaltes (72) geschlitzt ist.