DE1588263A1

DE1588263A1 - Einstellbarer Stromausloeser

Info

Publication number: DE1588263A1
Application number: DE19671588263
Authority: DE
Inventors: Jencks Charles Louis; Kiesel George William
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-12-05
Filing date: 1967-11-30
Publication date: 1970-12-10
Also published as: US3391361A; ES347923A1; FR1553935A; GB1171239A

Description

Dipi.-lng. lofaT-y^is Dr.WbWtfeewuier > «w. Erbarf/Ziegler

PatenÄv-t Patentanwalt Patsn^nwalt

FranicfGrf/Μαΐη 1 6 Frankfurt/Ma in 1 6 Frankfurt Main 1

£& 301 i Taunusstr. 20 Postfach 3011 p£_{s}fach 3()11}

158826

771-41D-587 General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y.,USA

Einstellbarer Stromauslöser

Die Erfindung bezieht sich auf einstellbare Stromauslöser und im besonderen auf einstellbare Stromauslöser aur Verwendung in Stromunterbrechern, die den Stromunterbrecher: bei Auftreten bestimmter Stromzustände auslösen.

Wegen der verschiedenen unterschiedlichen Bedingungen, denen die Schalter Je nach Verwendung ausgesetzt sind, ist es erwünscht, daß die Stromunterbrecher Vorrichtungen aufweisen, die es gestatten, den Stromwert, der das Abfallen des Schalters und Ins-

OU98SO/0539

besondere das Auslösen auf elektro-magnet is ehern Wege verursacht, innerhalb vorgegebener Grenzen einzustellen. Daher weisen diese Stromunterbrecher üblicherweise Elnstellvorrich-¹tungen für die magnetische Auslösung auf, die von außen zugäng lich sind und zwischen zwei vorgegebenen Grenzwerten verstellt werden könne¹¹ »die durch die räumliche Ausgestaltung der Teile bestimmt sind. Eine Vorrichtung» die den Bau und die erste Ein stellung solcher von außen einstellbarer Auslöser vereinfacht, 1st in der US-Patentschrift 3 110 848 beschrieben. Wenn sich nach dem Zusammenbau des Stromauslösers herausstellt, daß der S obalter nicht bei Stromwerten entsprechend den beiden Endstellungen der äußeren Einstellvorrichtung ausgelöst wird, dann können die beiden Endstellungen bei einer Vorrichtung nach der erwähnten US-Patentschrift unabhängig voneinander reguliert werden. So 1st es beispielsweise allgemein üblich, bei der Herstellung solcher Stromunterbrecher den Auslöser einzubauen und Ihn dann zu prüfen, um festzustellen, bei welchem Stromwert die Auslösung erfolgt, wenn sich der SInstellgriff In einer Endstellung, beispielsweise der unteren Grenzstellung, befindet. Wenn die Auslösung nicht bei der Einstellung auf beispielsweise 300 % des Unterbrechernennstromes bei dem gewünschten Stromwert erfolgt, werden die Teile eingestellt; so wird beispielsweise der Luftspalt oder die Spannung der Ankervorspannfeder geändert, bis die Auslösung bei dem gewünschten Stromwert erfolgt. Danach wird der

009850/0539

Einstellgriff i . t.ie andere Endstelluns-,, beispielsweise die ober-e Grensstel:.,un</; bewegt, und der Stromunterbrecher wird nochmals geprüft, am festzustellen, bei welchem Stromwert die Auslösung erfolgt. Fenn festgestellt wird, daß die Auslösung nicht bei dem gewünschten Stronweri;, beispielsweise 500 % des Nennstromas > erfolgt, müssen weitere Einstellungen vorgenommen werden, bis die Auslösung bei dem gewünschten Stromwert erfolgt.

Bei Stromunterbrechern, die vor der US-Patentschrift 3 HO 8Ί8 bekannt waren, fand man, daß die^Endstellungen nicht unabhängig voneinander .waren. Man stellte allgemein fest, daß die Auslösung, nachdem man die notwendigen inneren Verstellungen bei der zweiten Einstellung, beispielsweise auf den oberen Grenzwert, vorgenommen hatte, bei der nun folgenden Einstellung nicht mehr bei dem zuvor eingestellten Stromwert erfolgte. Daher mußten,.wenn der Einstellgriff zum zweiten Mal auf dem unteren Grenzwert stand, weitere Einstellungen vorgenommen werden, die wiederum einen gewissen Einfluß auf die vorher eingestellte Auslösung bei dem oberen Grenzwert hatten. Es waren also wiederholte Einstellungen erforderlich, und gelegentlich mußten in bezug auf die gewünschten Einstellungen bei einem oder beiden Grenzwerten Kompromisse geschlossen werden.

In der US-Patentschrift 3 HO 84B wurde nun eine Vorrichtung vorgeschlagen, die es ermöglicht, die unteren und oberen Grena-

BAD

009850/0539

werte unabhängig voneinander einzustellen; das heißt, man konnte den Auslösestromwert, zu dem man vorher gelangt war, verändern, ohne daß der andere Grenzwert davon beeinflußt wurde. Anschließend

die
erschien US-Patentschrift 3 084 236, in der eine verbesserte unabhängige Verstellvorrichtung für die obere und untere Grenzstellung vorgeschlagen wurde.

Ziel der vorliegenden Erfindung 1st die Schaffung eines einstellbaren Stromauslösers mit einem zwischen vorgegebenen festen End-Stellungen bewegbaren Bauteil, wobei die oberen und unteren Grenzwerte, wie es bereits bekannt ist, unabhängig voneinander einstellbar sind, die aber raumsparender als bekannte Vorrichtungen aufgebaut «ein sollen.

Ein elektro-magnätischer Stromauslöser gemäß der Erfindung weist einen feststehenden Magneteisenkern mit einer Wicklung auf, sowie einen in bezug auf den Eisenkern bewegbar angeordneten Anker, der durch eine Vorspannfeder auf eine normalerweise nich angezogene Stellung vorgespannt wird. Ferner weist dieser Stromauslöser eine Vorrichtung zum Spannen der Feder auf, mit der der Anzugspunkt des Magnetankers verstellt wird. Diese Vorrichtung weist eine Verankerung für das Ende der Vorspannfeder auf,sowie eine Einstellvorrichtung für den Verankerungspunkt, einschließlich eines schwenkbar angelenkten Hebels. Die Stellung des schwenkbar angelenkten Hebels wird durch das Eingreifen der Rolle auf dem

009850/0S?9

Hebel in einer Noekenfläche einer Einstellvorrichtung bestimmt. Wenn die Einstellvorrichtung bewegt wird, wirkt ihre Noekenfläche so auf die Rolle ein, daß sich der Hebel, der die Verankerung der Vorspannfeder trägt, dreht. Dadurch wird die ursprüngliche Spannung oder Länge der Peder verändert. Erfindungsgemäß weist die Verstellvorrichtung einen zylindrischen Teil auf, dessen eine Stirnfläche spiralförmig ausgebildet ist und als Noekenfläche wirkt. Die Steigung der spiralförmigen Noekenfläche ändert Ihren Winkel zu dar Drehachse des zylindrischen Teiles entsprechend der Einstellung von dem unteren bis zum oberen Grenzwert.

Die Gesamtbewegung der Rolle, die durch eine volle Umdrehung der Einstellvorrichtunp; hervorgerufen wird, hängt von der radialen Entfernung der Rolle von der Drehachse der Einstellvorrichtung ab· Wenn sich die Rolle also nahe der Drehachse der Einstellvorrichtung befindet, verursacht eine volle Umdrehung eine sehr geringe Bewegung der Rolle. Wenn sich die Rolle jedoch außen am Rand der Noekenfläche befindet, verursacht eine volle Umdrehung der Einstellvorrichtung eine wesentlich größere Bewegung der Rolle.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein Teil der Nockenf.läöhe senkrecht zur Drehaohse der Einstellvorrichtung aigeordnat. Hei dieser Anordnung wird daher die Stellung der Rolle nicht verändert, wenn sie radial zu der Einstellvorrichtung bewegt

009850/0539

-β-

wird. Diese Einstellung ist daher unabhängig von einer radialen Verstellung; daher kann der Auslösestrom nun bei dieser Einstellung auf andere Weise eingestellt werden, beispielsweise durch Änderung der Länge eines Verbindungsstückes oder Verstellung des Luftspaltes. Die so erzielte Einstellung wird nicht von der Radialverstellung der Bolle beeinträchtigt. Daher kann dieses Verfahren benutzt werden, um den einen Grenzwert unabhängig von dem anderen Grenzwert zu verändern.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Stromauslösers für einen Stromunterbrecher , auf den die Erfindung angewendet worden ist=

Fig. 2 ist eine Draufsicht des Stromauslösers nach Fig. 1.

Fig. 3,ist eine perspektivische Ansicht der Einstellvorrichtung mit der Noekenflache des Stromauslösers nach Flg. 1.

Flg. 4, 5 und 6 sind Teilschnitte durch die Auslöser nach Flg. i und 2. Die Schnitte sind entlang der Linie k-k der Fig. 1 gelegt .

In den Figuren ist dargestellt, wie die Erfindung auf einen elektromagnetischen Auslöser angewendet werden kann. Dieser Auslöser weist zwei Seltenplatten 10 und 11 aus nichtmagnetischem

009850/0539

- - , —7—

aufs an denen die übrigen Teile montiert sind. Ein U-

Eisenkern 12 ist zwischen den Platten 10 und 11 beispielsweise durch Miete 13 befestigt und wird durch eine vereinfaehte' Wicklung 14 erregt. Die Vficklung lh besteht aus einem einzigen_a massiven Leiter, der durch den Eisenkern hindurchgeht ο Die dargestellte Ausftthrungsform der Erfindung ist für den Einsatz in Stromunterbrechern relativ hoher Nennströme, beispielsweise 2500 A, vorgesehen.

Ein Magnetanker 15 ist an einem Drehbolzen 16 zwischen den Seitenplatten 3.0 und 11 schwenkbar angelenkt und wird von einer Spannfeder 17 auf eine nicht angezogenen Normalstellung vorgespannt; diese Stellung ist durch einen auf den Seitenplatten 10 und 11 angeordneten Anschlägst!ft; 18 festgelegt. Der Magnetanker 15 weist eine Verlangerung 15A auf, auf der eine Einstelloder Kalibrier schraube 19 vorgesehen ist.

Ein Ende der Feder 17 ist mit dem Anker 15 verbunden und das andere Ende mit einem einstellbaren Ver-ankerungsteil 20, der Bieh darch einen heraufgebogenen Abschnitt einer Platte 21 hindureherstreekt, die Über einen Drehbolzen 22 schwenkbar an der Seitenplatte 10 angelenkt ist. Der Verankerungstell 20 ist über eine Einstellmutter 2OA verstellbar zu der Platte 21 angeordnet. Auf der Platte 21 ist ferner ein einstellbarer Stehbolzen 2k angeordnet, der einen scheibenförmigen Kopf 25 aufweist₉

I BAD 00 98 50/0539

der an einer Nockenfläche 48 einer zylindrischen Einstellvorrichtung Zf angreift. Der Stehbolzen 2.* greift in ein Gewinde eines zylindrischen Vorsprungs 21A ein, der starr auf der Platte 21 befestigt ist und sich durch eine entsprechend vergrößerte öffnung in der Seitenplatte 10 nach außen erstreckt. Durch eine Sicherungsmutter 27B wird die Stellung des Stehbolzens 24 in bezug auf den Vorsprung 21A festgelegt.

Die Einstellvorrichtung 27 vielst einen Flansch 28 auf, der mit ihr aus einem Stück hergestellt worden ist, und durch den sie zwischen den Bauteilen 29 und 30 drehbar gelagert 1st. Die Bauteile 29 und 30 sind an nach innen ragenden Flanschen 1OA und HA der Seitenplätten 10 und 11 beispielsweise verschraubt oder vernietet (3D·

Bei Drehung der Einstellvorrichtung 27 wirkt die Nockenfläche 48 auf den Kopf 25 des Stehbolzen* 24 ein, so daß sich die Platte 21 um ihren Drehbolzen 22 dreht. Dadurch wird die Spannung der Feder 17 verändert.

Wenn der Strom in der Wicklung 14 eine bestimmte Höhe erreicht, wird der Anker 15 vom Eisenkern 12 angezogen; dadurch greift die auf dem Anker 15 befestigte Kalibrierschraube 19 in einen Querträger 35 ein. Der Querträger 35 ist an einem Arm 36 schwenkbar

009850/0539

angelenkt, der koaxial zu dem Anker 15 an dem Drehbolzen 1.6 montiert ist. Der Arm 36 weist eine Verlängerung 36A auf, die Über den Querträger 35 herausragt. Das Ende der Verlängerung 36A greift an einem Vorsprung 37 einer Klinke 38 ein, die an einem Bolzen 39 schwenkbar angelenkt ist. Der Bolzen 39 ist feststehend in bezug auf die Seitenplatten 10 und 11. Die Klinke 38 ist durch eine Druckfeder Ho im Uhrzeigersinn vorgespannt; die Klinke 38 kann sich Jedoch nicht im Uhrzeigersinn drehen, denn ihre Bewegung wird durch einen Stift ¹Il begrenzt. Die Klinke 38 weist eine Raste ²12 auf, die mit einem Hebel 43 der Schaltvorrichtung des Stromunterbrechers in Verbindung steht. Wenn der Anker 15 von dem Eisenkern 12 angezogen wird, greift die Kalibrierschraube 19 an dem Querträger,35 an. Dadurch bewegt sich der Arm 36 um den Drehbolzen IB₉ und das Ende 36A des Armes 36 dreht die K linke 38 um ihren Drehbolzen 39 herum. So wird die Raste k2 der Klinke 38. von dem Hebel Ί3 weggezogen. Nun kann der Stromunterbrecher die Kontakte automatisch trennen. Die hierzu benötigten Vorrichtungen sind nicht dargestellt.

Der dargestellte Auslöser für einen Stromunterbrecher ist natürlich auch für Mehrphasen-Stromunterbrecher geeignet} in diesem Fall würde sich der Querträger 35 durch eine oder mehrere gleiehartige Auslöser "hindurch arstreeken, die entsprechend angeordnet® Arme 36 aufweisen würden, so daß die Anker die gemeinsam© Aufllösoatange «um Betätigen der Klinke 38 betätigen können»

BAD

. 009850/053 9

-ίο-

Aufbau der Einstellvorrichtung mit Nockenfläche

Die Einstellvorrichtung 27 weist einen Vorsprung 45 mit verringertem Durchmesser auf, der wiederum einen radial angeordneten Vorsprung 45A aufweist (siehe Fig. 2),- der mit der* Einstellvorrichtung 27 aus einem Stück gefertig worden ist. Der Vorsprung 45A wirkt mit einem nach innen gerichteten Vorsprung 29A des Bauteils 29 zusammen. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Vorsprünge ist der Drehbereich der Einstellvorrichtung 27 auf etwas weniger als 360°, beispielsweise 330°, begrenzt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der obere Grenzwert - von oben gesehen durch die maximale Drehung der Einstellvorrichtung 27 im Uhrzeigersinn bestimmt; d.h. die Stellung bei der Feder 17 die größte Spannkraftjfausübt und die größere Stromstärke zur Betätigung des Auslösers benötigt wird. Umgekehrt wird der untere Grenzwert, d.h. die Stellung,bei der die geringste Stromstärke zur magnetischen Betätigung benötigt wird, durch die maximale Drehung der Einstellvorrichtung 27 entgegen dem Uhrzeigersinn bestimmt.

Erfi'ndungs gemäß weist die Einstellvorrichtung 27 an einer Stirnfläche eine spiralförmige Nockenfläche *»8 auf. Die Noekenflache 48 weist ein Gebiet auf, das senkrecht zu der Drehachse der Einstellvorrichtung 27 angeordnet und mit. 48A bezeichnet ist. Die Nockenfläche 1st inabesonderejln Figuren 3 und U dargestellt. Ein

0098 50/05 3 9 ^:

weiteres Gebiet 48B der Nockenfläche verläuft in einem relativ steilen Winkel zu der Drehachse der Einstellvorrichtung 27, wie insbesondere in Fig* 5 dargestellt.

Arbeitsweise und Einstellung

Nachdem die Teile zusammengesetzt worden sind, wird die Einstellvorrichtung 27 auf den unteren Grenzwert eingestellt (siehe Pig. M) Bei dieser Stellung kann sich die Platte 21 um den maximalen Betrag entgegen dem Uhrzeigersinn drehen. Dadurch verkürzt sich die Feder 17 auf ihre geringste Länge. Dieses ist die Stellung, bei der die geringste Stromstärke benötigt wird, um den Anker durch den ELsenkern 12 anziehen zu lassen. Wenn die Bauteile sich in dieser Stellung befinden, wird der Auslöser geprüft, um festzustellen, welcher Sfcromwert für das Anziehen des Ankers 15 und für das Auslösen des Stromunterbrechers erforderlich 1st. Falls der erforderliche Stromwert von dem geforderten Sollwert abweicht ,muß die Spannung der Feder .17 verstellt werden. Zu diesem Zweck verstellt man den VerankerunKsteil 20 gegenüber der Platte 21, ohne die Stellung der Einstellvorrichtung 27 zu ändern.

Wenn die Vorrichtung so eingestellt worden 1st, daß sie bei Einstellung auf den unteren Grenzwert bei dem Sollwert auslöst, wird die Einstellvorrichtuni» 27 von dem unteren auf den oberen

Grenzwert verstellt. Nun drückt die Nockenfläche 18 den Kopf 25

009850/0539

1588283

des Stehbolzens 2k nach unten; dadurch dreht sich die Platte 21 im Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 22 herum, und der Verank erungsteil 20 wird nach links geschoben, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Auf diese Welse nimmt die Spannung der Feder zu. Die Bauteile befinden sich nun in der Stellung nach Fig. Nun wird der Auslöser noch einmal geprüft, um festzustellen, welche Stromstärke für die Auslösung bei der Einstellung auf den oberen Grenzwert tatsächlich erforderlich ist. FaIS die erforderliche Stromstärke--von dem geforderten Sollwert abweicht, wird der Stehbolzen 2U axial verschoben, so daß der Kopf 25 radial zu der Nockenfläche 48 der Einstellvorrichtung 27 verschoben wird. So 1st beispielsweise eine Einstellung des Stehbolzens 2% und seines Kopfes 25 in Flg. k und 5 gezeigt, wogegen Fig. 6 eine andere Einstellung dieser beiden Teile zeigt. Es sei bemerkt, daß diese Einstellung erfolgt, ohne daß die Stellung der Einstellvorrichtung 27 verändert wird, die auf den oberen Grenzwert eingestellt bleibt. Nachdem der obere Sollvrert eingestellt worden ist..., sind keine weiteren Einstellungen mehr erforderlich.

Wann die Teilenun wieder auf den unteren Grenzwert eingestellt werden, wie es in Flg. ft dargestellt ist, ist zu beobachten, &&& sich die Lage der Platte 21 und folglich die Länge der . Feder 17 gegenüber ihrer ersten Einstellung nicht geändert hat, bei der der Stehbolzen eine Lage einnahm,.die in der Fig. H in ausgezogenen Linien gezeigten Stellung gezeigt ist» Dieses

00^850/0539

gilt auch dann, wenn des· Stehbolzen möglicherweise radial bewegt worden ist, wie es in Fig. H in strichpunktierten Linien gezeigt ist. Diese Erscheinung ist auf die Tatsache zurückzuführen , daß die Nockenflache bei der Einstellung auf den unteren Grenzwert senkrecht zu der Drehachse der Einstellvorrichtung verläuft, und daß daher die radiale Bewegung des Kopfes 25 die Stellung der Platte 21 und somit die Länge der Feder 17 nicht beeinflußt. Um die radiale Bewegung des Kopfes 25 des Stehbolzens 2*1 zu erleichtern, ist die Kante des Kopfes 25 abgerundet.

Ein erheblicher Vorteil besteht darin, daß, nachdem die beschriebenen Einstellungen einmal erfolgt sind, keine weiteren Einstellungen innerhalb des Auslösers mehr erforderlich sind. Daher sollten die Teile zur Einstellung innerhalb des Auslesers dem Bedienungspersonal nicht zugänglich sein; sie sind in einem Süßeren Isoliergehäuse angeordnet, und nur der Teil 4*> der Einstellvorrichtung 27 ist von vorn zugänglich. Natürlich kann der Stromunterbrecher nach einer längeren Betriebsdauer nachgestellt werden, um anders gearteten' grundsätzlichen Anforderungen gerecht zu werden. Dazu Öffnet man das Gehäuse und stellt den Verankerungstell 20 und danach den Stehbolzen 24 neu ein.

009850/0539

Claims

Patentansprüche

1. Stromausloser mit einer einstellbaren elektro-magnetlachen Vorrichtung mit einem Magnetelsenkern und einem Magnetanker, der zwischen der angezogenen und der nicht-angezogenen Stellung bewegbar ist., mit einer Feder zum Vorspannen des Ankers in Öffnungsrichtung, deren eines Ende mit dem Anker verbunden

* ist, gekennzeichnet durch eine Platte (21), die mit dem anderen Ende der Feder verbunden ist und eine Rolle (25) trägt, weiterhin gekennzeichnet durch eine zylindrische Einstellvorrichtung (27), deren eine Stirnfläche als spiralförmige Nockenfläche (48-48B) ausgebildet ist, an der die Rolle (25) angreift und die Stellung der Platte (21) und damit die Vorspannung der Feder (17) bestimmt, und gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (24) zur Verschiebung der Rolle (25), derart, daß die Rolle (25) gegenüber der Wöckenflache radial verschiebbar

> ist.

2. Stromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Rolle (25) tragende Platte (21) einstellbar mit der Vorspannfeder (17) verbunden ist.

3. Stromauslösernnaeh Anspruch 2, dadurch ge kenn zeichnet , daß die Nockenfläche ein Gebiet aufweist, das senkrecht zu der Drehachse der Einstellvorrichtung (27) ver~

009850/0539

• .-.■" -15- ■

läuft_? so daß die Bolle (25) gegenüber der Einstellvorrichtung C27) ohne Änderung der Stellung der Platte (21) radial einstellbar-let« wodurch die Vorspannung der Feder (17) bei der zweiten Einstellung der Einstellvorrichtung auf einen Soll« wert * eingestellt werden kann, ohne daß die Einstellung der fedex» (17) in der ersten Stellung dadurch beeinflußt wird.

009850/0539

Leerseite