DE1588676B2

DE1588676B2 - OVERCURRENT SELF-SWITCH

Info

Publication number: DE1588676B2
Application number: DE19671588676
Authority: DE
Inventors: Yasuo Tokio Kasahara
Original assignee: Shimada, Shoichi, Tokio
Priority date: 1966-02-05
Filing date: 1967-02-03
Publication date: 1972-06-22
Also published as: FR1510415A; GB1182351A; CH455918A; US3453566A; SE338603B; NL6701676A; DE1588676A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überstromselbstschalter mit einem Haltemagneten und einem mit einem beweglichen Kontaktstück verbundenen Anker sowie mit einer in Öffnungsrichtung des beweglichen Kontaktstücks vorgespannten Feder.The invention relates to an overcurrent circuit breaker with a holding magnet and a connected to a movable contact piece armature and with one in the opening direction of the movable Contact piece pretensioned spring.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 216 410 ist ein Selbstschalter bekannt, bei dem der Anker aus einem thermomagnetischen Werkstoff besteht, der bei Erwärmung mittels eines besonderen Heizwiderstandes seine Magnetisierbarkeit verliert, wodurch der Schalter durch die Einwirkung einer Feder öffnet. Ein derartiger Schalter ist insbesondere wegen der erforderlichen Aufheizzeit des Ankers verhältnismäßig träge. Für Fälle, in denen plötzlich hohe Kurzschlußströme auftreten können, kann ein derartiger Schalter wegen seiner Trägheit schwere Schäden nicht ausschließen.From the German Auslegeschrift 1 216 410 an automatic switch is known in which the armature consists of a thermomagnetic material is made, which when heated by means of a special heating resistor loses its magnetizability, whereby the switch opens by the action of a spring. One of those The switch is relatively sluggish, in particular because of the required heating-up time for the armature. For cases in which high short-circuit currents can suddenly occur, such a switch can because of its indolence do not exclude serious damage.

Aus der deutschen Patentschrift 958 219 ist ein anderer magnetischer Selbstschalter bekannt, bei dem eine laststromdurchflossene Hauptstromspule das Magnetfeld eines Haltemagneten schwächt. Dieser Schalter arbeitet erheblich schneller als der vorgenannte thermisch auslösende Schalter, erfordert jedoch einen relativ hohen konstruktiven Aufwand; zudem neigt er in dem Falle, daß als Haltemagnet ein Dauermagnet verwendet wird, zu einer dauernden Entmagnetisierung des Haltemagneten durch das entgegengerichtete, vom Laststrom in der Spule erzeugte Magnetfeld, dessen maximale Größe nicht genau vorherbestimmbar ist, weil sie von der Stärke des Uberstroms abhängt. Außerdem ist mit einem derartigen Schalter keine verzögerte Auslösung bei lange andauernden Überströmen möglich, die kleiner sind als der Auslösestrom.From the German patent specification 958 219 another magnetic circuit breaker is known in which a main current coil through which a load current flows weakens the magnetic field of a holding magnet. This Switch works much faster than the aforementioned thermal trip switch, but requires a relatively high design effort; in addition, it tends to act as a holding magnet Permanent magnet is used, for a permanent demagnetization of the holding magnet by the opposing, Magnetic field generated by the load current in the coil, the maximum size of which cannot be precisely determined in advance is because it depends on the strength of the overcurrent. In addition, with such a Switches no delayed tripping possible with long-lasting overcurrents that are smaller than the tripping current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schnellauslösenden, im Aufbau einfachen und funktionssicheren Überstromselbstschalter zu schaffen.The invention is based on the object of providing a quick release, simple structure and functionally reliable To create overcurrent circuit breakers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Überstromselbstschalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der von dem Haltemagneten gehaltene Anker als langgestrecktes, laststromdurchflossenes elektrisches Leiterstück ausgebildet ist.According to the invention, this object is achieved in an overcurrent circuit breaker of the type mentioned at the beginning solved in that the armature held by the holding magnet as an elongated, load current-carrying electrical conductor piece is formed.

Eine derartige Konstruktion gewährleistet ein außerordentlich schnelles Abschalten von hohen Überströmen, da die Schwächung des vom Haltemagneten ausgehenden magnetischen, den Anker anziehenden Feldes verzögerungsfrei erfolgt und die beweglichen Teile nur eine sehr geringe Trägheit aufweisen. Eine Entmagnetisierung des Haltemagneten wird dabei vermieden, so daß die Lebensdauer eines derartigen Schalters sehr hoch ist. Weiterhin ist ein derartiger Schalter für Gleich- oder Wechselstrom geeignet, auf die Polarisierung des HaltemagnetenSuch a construction ensures an extremely fast shutdown of high Overcurrent, as the weakening of the magnetic emanating from the holding magnet attracts the armature Field takes place without delay and the moving parts have very little inertia. A demagnetization of the holding magnet is avoided, so that the service life of a such a switch is very high. Such a switch is also suitable for direct or alternating current, on the polarization of the holding magnet

ίο kommt es dabei nicht an. Ferner löst ein derartiger Schalter vorteilhafterweise auch bei geringeren Überströmen mit einer vorbestimmbaren, von der Wärmeableitung aus dem stromdurchflossenen Anker abhängigen Verzögerung aus. Vorteilhafterweise ist der Haltemagnet schwenkbar angeordnet und wirkt mit einem Rückstellglied zusammen. Auf diese Weise ist es möglich, das durch Überstrom geöffnete Kontaktstück wieder zu schließen; der Schalter kann dann auch als normaler Ein-Aus-Schalter betrieben werden. ίο it doesn't matter. Furthermore, one of these triggers Switch advantageously even with low overcurrents with a predeterminable heat dissipation from the current-carrying armature-dependent delay. Advantageously, the Holding magnet pivotably arranged and cooperates with a restoring member. That way is it is possible to close the contact piece opened by overcurrent again; the switch can then can also be operated as a normal on-off switch.

Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn gleichzeitig der Anker schwenkbar gelagert ist und das bewegliche Kontaktstück·trägt. Diese Bauform zeichnet <( sich durch besondere Einfachheit und gleichzeitig hohe Schaltgeschwindigkeit aus, da die bewegte Masse beim Abschalten sehr gering ist.It is particularly useful here if the armature is pivotably mounted at the same time and carries the movable contact piece. This design is characterized by particular simplicity and at the same high switching speed of <(since the moving mass is very low when switched off.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigtTwo preferred embodiments of the subject matter of the invention are shown in FIGS. 1 and 2 of the Drawing shown and explained in more detail below. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Schalter gemäß der Erfindung,F i g. 1 shows a longitudinal section through a switch according to the invention,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Schalters gemäß der Erfindung.F i g. 2 shows a longitudinal section through a second embodiment of a switch according to the invention.

Der in Fig. 1 dargestellte Schalter weist ein aus Bodenplatte 1 und Deckel 2 bestehendes Gehäuse auf. In dem Gehäuse ist ein Paar von Kontaktstükken 6 und 7 untergebracht, von denen das eine Kontaktstück 7 feststehend und das andere Kontaktstück 6 beweglich ist. Die beiden Kontaktstücke 6 und 7 sind mit von außen zugänglichen, am Gehäuse fest angebrachten Anschlußklemmen 11 und 12 elektrisch verbunden. Mittels eines Gelenkstücks 4 ist im Gehäuse ferner ein Haltemagnet M schwenkbar gelagert. Ein an ihm angebrachter Stift 3 stützt sich gegen einen in einer Führung 3 b am Gehäuse verschiebba-The switch shown in FIG. 1 has a housing consisting of a base plate 1 and a cover 2. In the housing, a pair of contact pieces 6 and 7 is accommodated, of which one contact piece 7 is fixed and the other contact piece 6 is movable. The two contact pieces 6 and 7 are electrically connected to terminals 11 and 12 which are accessible from the outside and are firmly attached to the housing. A holding magnet M is also pivotably mounted in the housing by means of a joint piece 4. A pin 3 attached to it is supported against a displaceable in a guide 3 b on the housing

' ■ ren, als Rückstellglied dienenden Knopf 3 a ab und hält damit den Haltemagneten M in einer ersten, angehobenen Stellung. Durch den Haltemagneten M wird ein an einem Gelenkstück 4 α unterhalb des Haltemagneten M in gleicher Drehrichtung schwenkbarer Anker 14, der zugleich als Kontaktarm für das bewegliche Kontaktstück 6 ausgebildet ist, entgegen der Vorspannung einer am Anker 14 angreifenden Feder 8 angezogen und in einer ersten oberen Stellung festgehalten.'■ ren, serving as a reset button 3 a and thus holds the holding magnet M in a first, raised position. By the holding magnet M , an armature 14, which can be pivoted in the same direction of rotation and is also designed as a contact arm for the movable contact piece 6, is attracted against the bias of a spring 8 acting on the armature 14 and in a first upper one at a joint piece 4 α below the holding magnet M Position held.

Der Haltemagnet besteht vorzugsweise aus einer Al-Ni-Co-Legierung oder aus Bariumferrit, der Anker aus einem magnetischen Werkstoff der zugleich elektrisch gut leitend ist. Um die im laststromdurchflossenen Anker 14 auftretenden Verluste möglichst klein zu halten, kann der Anker auch beispielsweise zweischichtig aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff wie Kupfer und einem magnetischen Werkstoff wie Weicheisen oder Ferrit bestehen.The holding magnet is preferably made of an Al-Ni-Co alloy or of barium ferrite, the armature Made of a magnetic material that is also a good electrical conductor. To the in the load current flowing through The armature can also, for example, to keep losses occurring as small as possible two-layer made of a material that conducts electricity well, such as copper, and a magnetic one Material such as soft iron or ferrite exist.

Die Wirkungsweise des Schalters ist wie folgt: Es sei zunächst angenommen, daß sich der Schalter in geschlossenem Zustand, wie in F i g. 1 dargestellt, be-The mode of operation of the switch is as follows: It is initially assumed that the switch is in closed state, as in FIG. 1 shown, loading

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findet. Durch den Haltemagneten M wird der Anker Weise verändert, d. h. seine Magnetisierbarkeit ge-14 angezogen und in seiner oberen Stellung gehalten, schwächt bzw. oberhalb der Curietemperatur überweil die Anziehungskraft des Haltemagneten M grö- haupt zum Verschwinden gebracht. Die Verzögeßer ist als die entgegengerichtete Federvorspannung rungsdauer hängt dabei neben den gewählten Werkder Feder 8; hierdurch liegen die Kontaktstücke 6 5 stoffen und Abmessungen der einzelnen Teile des und 7 aneinander an, und der Stromkreis zwischen Schalters von der Stärke des durch den Anker 14 flieden beiden Anschlußklemmen 11 und 12 ist geschlos- ßenden Stroms und der Wärmeableitung ab.
sen. Mittels des Knopfes 3 a kann der erfindungsge-finds. The armature is changed by the holding magnet M , ie its magnetizability is attracted and held in its upper position, weakens or, above the Curie temperature, the force of attraction of the holding magnet M largely disappears. The delay is greater than the opposite spring preload duration depends on the selected work of the spring 8; As a result, the contact pieces 6, 5 materials and dimensions of the individual parts of the and 7 are in contact with one another, and the circuit between the switch depends on the strength of the two terminals 11 and 12 flowing through the armature 14 and the current and the heat dissipation are closed.
sen. By means of the button 3 a , the invention

Ein durch den geschlossenen Stromkreis und damit mäße Überstromselbstschalter auch wie ein normalerA through the closed circuit and thus an overcurrent circuit breaker like a normal one

auch durch den Anker 14 fließender elektrischer io Schalter betätigt, also aus- und eingeschaltet werden,also operated by the armature 14 flowing electrical io switch, i.e. switched off and on,

Strom baut um sich ein ringförmiges Magnetfeld auf, indem der Knopf 3 α zum Ausschalten aus seiner er-Electricity builds up a ring-shaped magnetic field around it when the button 3 α is switched off from its original

das sich den vom Haltemagneten M ausgehenden sten — in F i g. 1 linken — in seine zweite — inthe most of the holding magnet M going out - in F i g. 1 left - in its second - in

Magnetfeld überlagert und die Magnetisierungsrich- F i g. 1 rechte — Stellung geschoben wird,Superimposed magnetic field and the magnetization direction F i g. 1 right - position is pushed,

tung im Anker 14 ändert. Wenn der Laststrom hier- Ein anderer Überstromselbstschalter gemäß derdevice in the anchor 14 changes. If the load current here- Another overcurrent circuit breaker according to the

bei einen durch die Koerzitivkraft des Haltemagneten 15 Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt. In einem aus Bo-in one by the coercive force of the holding magnet 15 invention is shown in FIG. 2 shown. In one from Bo-

sowie die Abmessung und Anordnung der einzelnen denplatte 1 und Deckel 2 bestehenden Gehäuse istas well as the dimensions and arrangement of the individual denplatte 1 and cover 2 existing housing

Teile des Schalters bestimmten Schwellwert über- ein Paar von Kontaktstücken 6 und 7 angeordnet, dieParts of the switch certain threshold value via a pair of contact pieces 6 and 7 arranged, the

schreitet, wird die vom Haltemagneten M auf den mit von außen zugänglichen Anschlußklemmen 11steps, the from the holding magnet M on the externally accessible terminals 11

Anker 14 wirkende Anziehungskraft kleiner als die und 12 elektrisch verbunden sind. Das beweglicheArmature 14 acting attractive force is smaller than that and 12 are electrically connected. The movable one

Vorspannkraft der Feder 8, und der Anker 14 wird 20 Kontaktstück 6 sitzt dabei an einem, in öffnungsrich-Biasing force of the spring 8, and the armature 14 becomes 20 contact piece 6 sits on a, in the opening direction

durch die Feder 8 vom Haltemagneten M weg in tung des Kontaktstückes vorgespannten federndenby the spring 8 from the holding magnet M away in the direction of the contact piece biased resilient

seine zweite, den Schalter offenhaltende Stellung ge- Kontaktarm 8, der mittels eines Leiterstücks 29 mitits second position, which keeps the switch open, is contact arm 8, which is connected to it by means of a conductor section 29

zogen, die in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist. Ob- dem an der Bodenplatte 1 fest angebrachten Ankerdrew that in Fig. 1 is shown in dashed lines. Above the anchor firmly attached to the base plate 1

wohl jetzt im geöffneten Zustand des Schalters kein .14 eines Haltemagneten M verbunden ist, welcherprobably now in the open state of the switch no .14 of a holding magnet M is connected, which

Strom mehr durch den Anker 14 fließen und damit 25 wiederum über ein weiteres elektrisches LeiterstückCurrent flow more through the armature 14 and thus 25 in turn via a further electrical conductor piece

das Magnetfeld des Haltemagneten M stören kann, 30 an die eine Anschlußklemme 12 gelegt ist. Derthe magnetic field of the holding magnet M can interfere, 30 to which a terminal 12 is placed. Of the

verbleibt der Anker in seiner zweiten Stellung, weil Haltemagnet M ist mittels eines Hebelarms 31 inthe armature remains in its second position because the holding magnet M is by means of a lever arm 31 in

die Anziehung des Haltemagneten in dieser Stellung einem Gelenkstück 4 schwenkbar am Gehäuse gela-the attraction of the holding magnet in this position is mounted on a joint piece 4 pivotable on the housing

wegen des größeren Abstandes zwischen dem Halte- gert. Mittels einer am Gehäuse schwenkbar gelager-because of the greater distance between the holder. By means of a pivoting bearing on the housing

magneten und dem Anker 14 kleiner ist als die entge- 30 ten Hebelbrücke, bestehend aus den Hebeln 16, 15,magnets and the armature 14 is smaller than the opposite lever bridge, consisting of the levers 16, 15,

gengerichtete Kraft der Feder. S, von denen der eine Hebel 16 mit dem den Halte-directional force of the spring. S, of which one lever 16 with the holding

Um den Schalter wieder zu schließen bzw. ihn magnet M tragenden Hebelarm 31 verbunden ist und rückzustellen, kann der als Rückstellglied dienende der andere Hebel 5 sich mittels eines Kugeldrückers Knopf 3 α in der Führung 3 b des Gehäuses derart — 5 a gegen das bewegliche Kontaktstück 6 abstützt, in der Zeichnung nach rechts — verschoben werden, 35 wird durch den am Anker 14 anliegenden Haltemadaß dadurch der Haltemagnet M aus seiner ersten in gneten M das bewegliche Kontaktstück 6 gegen das eine zweite Stellung (in F i g. 1 gestrichelt dargestellt) feststehende Kontaktstück 7 gedrückt,
schwenkt. Dabei nähert er sich dem Anker 14 so Das selbsttätige Öffnen des Schalters erfolgt in weit, daß die magnetische Anziehungskraft die Feder- ähnlicher Weise wie beim Schalter nach Fig. 1: kraft überwiegt. Der Knopf 3 a kann nun wieder in 4° Wenn ein Strom durch den geschlossenen Schalter seine erste Stellung — in F i g. 1 nach links — ge- und damit auch durch den Anker 14 fließt, wird das schoben werden und nimmt dabei über den Stift 3 vom Haltemagneten M ausgehende Magnetfeld durch den Haltemagneten M und damit auch den von die- das den Strompfad ringförmig umgebende Magnetsem angezogenen Anker 14 in dessen erste Stellung feld überlagert, so daß sich die Magnetisierungsrichmit, wodurch der Schalter wieder geschlossen wird. 45 tung im Anker 14 ändert und die Anziehungskraft Wenn der den zu hohen Strom, der durch den Schal- zwischen dem Haltemagneten M und dem Anker verter fließt, verursachende Fehler nicht behoben ist, ringert. Wird dabei die Anziehungskraft kleiner als öffnet der bei wieder geschlossenen Kontaktstücken die Vorspannkraft des federnden Kontaktarmes 8, so fließende Strom den Schalter in der vorbeschriebenen öffnet der Schalter selbsttätig und verbleibt in geöff-Art sofort wieder. 50 netem Zustand, weil wegen des beim öffnen vergrö-In order to close the switch again or to reset it, the lever arm 31 carrying magnet M is connected and reset, the other lever 5 serving as a resetting member can move by means of a ball pusher button 3 α in the guide 3 b of the housing in such a way - 5 a against the movable contact piece 6 is supported, in the drawing to the right - are shifted, 35 is by the holding measure lying on the armature 14, the holding magnet M from its first in gneten M the movable contact piece 6 against the one second position (shown in FIG. 1 in dashed lines) fixed contact piece 7 pressed,
pivots. In doing so, it approaches the armature 14 in such a way. The automatic opening of the switch takes place to such an extent that the magnetic force of attraction outweighs the spring force, similar to that of the switch according to FIG. 1. The button 3 a can now again in 4 °. When a current through the closed switch its first position - in F i g. 1 to the left - charged and thus also flows through the armature 14, which will be inserted and takes up about the pin 3 with the holding magnet M outgoing magnetic field through the holding magnet M and thus the of diesel which the current path annularly surrounds Magnetsem attracted armature 14 field superimposed in its first position, so that the magnetization rich with, whereby the switch is closed again. 45 device in the armature 14 changes and the force of attraction if the fault causing the excessive current that flows through the switching between the holding magnet M and the armature verter is not eliminated, reduces. If the force of attraction is smaller than that when the contact pieces are closed again, the biasing force of the resilient contact arm 8 opens, the current flowing the switch in the above-described manner opens the switch automatically and remains in the open-type mode immediately. 50 good condition, because due to the enlarged opening

Bei einem Laststrom, der größer ist als der vorge- Berten Abstands zwischen dem Haltemagneten M sehene Maximal-Dauerlaststrom, jedoch für eine so- und dem Anker 14 die Anziehungskraft zwischen diefortige Auslösung des Schalters nicht ausreicht, er- sen beiden für ein selbsttätiges Schließen des Schalfolgt eine Auslösung des Schalters mit einer bestimm- ters nicht ausreicht. Der Schalter kann aber durch ten Verzögerung, die durch die eintretende Erwär- 55 Niederdrücken eines am Hebel 15 der Hebelbrücke mung des Ankers verursacht wird. Hierbei werden angreifenden Knopfes 22 von Hand wieder geschlosdessen magnetische Eigenschaften in reversibler sen werden.With a load current that is greater than the predetermined distance between the holding magnet M see maximum continuous load current, but for such and the armature 14 the force of attraction between the instantaneous triggering of the switch is not sufficient, both are required for automatic closing of the If triggering the switch with a certain one is not sufficient. However, the switch can be delayed by the occurrence of a heating 55 depression of the armature on the lever 15 of the lever bridge. Here, the attacking button 22 is closed again by hand, its magnetic properties in reversible sen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Overcurrent circuit breaker with a holding magnet and one with a movable contact piece connected armature and biased in the opening direction of the contact piece Spring, characterized in that the armature held by the holding magnet (M) (14) is designed as an elongated electrical conductor piece through which a load current flows.

2. Overcurrent circuit breaker according to claim 1, characterized in that the holding magnet (M) is pivotably arranged and cooperates with a restoring member (button 3a; button 22).

3. Overcurrent circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the armature (14) is pivotably mounted and carries the movable contact piece (6).