DE1788148B2 - Strombegrenzungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strombegrenlungsschalter mit zwei beweglichen, von Kontaktarmen getragenen zusammenwirkenden Kontaktitücken, wobei der eine Kontaktarm durch einen Handhebel in Offen- und Schließstellung überführbar ist, mit einer im Schalter angeordneten stromführenden Leiterschleife, die bei plötzlich auftretenden, starken Überströmen infolge elektrodynamischer Kräfte sich aufweitet und die Öffnungsbewegung der Kontaktstücke hervorruft, und mit einer am anderen Kontaktarm angreifenden Feder.

Ein derartiger Strombegrenzungsschalter ist bekannt aus der FR-PS 14 55 834. Bei diesem bekannten Strombegrenzungsschalter können sich beide Kontaktarme voneinander wegbewegen, wobei der untere Kontaktarm dies unter unmittelbarer Einwirkung elektrodynamischer Kräfte tut und, solange diese anhalten, in einer Offensteilung gehalten wird. Die mi! diesem Kontaktarm verbundene Feder zieht dieser sofort nach Aussetzen der elektrodynamischer Öffnungskräfte wieder in die Schließstellung zurück dann hat jedoch der Gegenkontaktarm schon ausgelöst und hält den Schalter weiter offen. Dieser Gegenkontaktarm kann über eine Schaltwippe in Offen- unc

ίο Schließstellung überführt werden, wobei auf ihr neben einer Bimetallauslösung auch eine elektromagnetische Auslösung einwirkt, die zu seiner Offenstellung führt, wenn Überströme auftreten.

Bei diesem bekannten Strombegrenzungsschalter bei dem der elektrodynamisch beeinflußbare Kontaktarm ständig unter einer in Schließstellung wirkenden Federspannung steht, kann bei nur schwacher Überströmen ein Vibrieren des Schalters und eir ständiges öffnen und Schließen der Kontaktstücke dann auftreten, wenn die Auslösung des anderer Kontaktarms noch nicht in Tätigkeit getreten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer Strombegrenzungsschalter zu schaffen, dessen beide Kontaktarme bei plötzlich auftretenden starken Strö-

»5 men als Folge der dabei entstehenden elektrodynamischen Kräfte voneinander entfernt und in stabile Offenstellung überführt werden und von Hand au; nacheinander wieder in ihre Schließstellungen überführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung au; von einem Strombegrenzungsschalter der eingang; genannten, bekannten Art und besteht darin, daß die Feder als Ubertotpunktfeder ausgebildet ist und dei andere Kontaktarm über ein Zwischenstück einerseiti mit einem Auslösemechanismus für den einen KontaKtarm und andererseits mit dem denselben betätigenden Handhebel in Wirkverbindung bringbar ist.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß beide di< Kontaktstücke tragenden Kontaktarme so lange ir ihrer auf eine elektrodynamische öffnung zurückzu führenden maximalen Offenstellung gehalten werden bis von Hand eingegriffen wird, wobei zunächst durcl Betätigung des Handhebels eier eine Kontaktarm ir die Schließstellung überführt wird, woraufhin danr der andere Kontaktarm durch Heranführen an der zuerst bewegten Kontaktarm ebenfalls in die Schließ stellung überführt wird. Wesentlich ist dabei, daf kein abruptes Auslösen und Aufeinanderprallen de Kontaktstücke beim Schließvorgang erfolgt, was so fort zu Prellungen der Kontakte führen würde, in übrigen bei gegebenenfalls noch bestehendem Kurz Schluß eine Zerstörung des Schalters bewirkei könnte, sondern daß die Kontaktstückannäheruni gezielt und sukzessive erfolgt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge genstand der Unteransprüche und in diesen nieder gelegt. Im folgenden werden an Hand der Figurei Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbei spiels der Erfindung im einzelnen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine Schnittdarstellung durch den Strom begrenzungsschalter. wobei in gestrichelter Darstel lung die Position der Kontaktarme nach einem clek trodynamischen Öffnungsvorgang gezeigt ist,

l· i g. 2 eine Ansicht des Schalters nach Fi g. 1 voi unlen, wobei drei nebeneinander angeordnete Schalt einhtiten dargestellt sind, und

Fig. 3 den Betätigungsmechanismus des Schalter

nach Fig. 1, ebenfalls teilweise in einer Schnittdarstellung.

Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellt Strombegrenzungsschalter eignet sich insbesondere: auch als Mehrfachschalter, wobei in einem Gehäuse mehrere Systeme nebeneinander angeordnet sind, wie dies insbesondere aus der Ansicht der F i g. 2 ersichtlich ist.

Der in F i g. 1 gezeigte Strombegrenzungsschalter 208 umfiiSt einen Gehäuseteil 212 aus Isoliermaterial, der einen Lichtbogenschacht 214 mit FaserstofTauskleidung sowie mehrere eiserne, mit V-Nuten versehene Lichtbogenlöschplatten 216 einschließt. Ein erster beweglicher Kontaktarm 218 ist in durchgezogenen Linien in Schließstellung dargestellt und wird in dieser Stellung durch eine Welle 220 gehalten, die ebenfalls in F i g. 3 von der anderen Seite dargestellt ist. Die Welle 220 ist vorzugsweise sämtlichen nebeneinander angeordneten Schaltersystemen gemeinsam und ist gegenüber dem Kontaktarm 218, den sie trägt, isoliert. Ein ebenfalls beweglicher Kontaktarm 222 sitzt auf einem Drehzapfen 224, der jeweils jedem Schaltersystem einzeln zugeordnet ist. Der Kontaktarm 222 wird durch eine Ubertotpunktfeder 226 in Schließstellung vorgespannt, so daß die Kontaktstücke 228 und 230 in fester Druckberührung miteinander stehen. Zwischen beiden Kontaktarmen ist eine Trennwand 232 aus Isoliermaterial angeordnet, die vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse 212 ausgeführt ist. Die Ubertotpunktfeder 226 ist auf einem Metallstreifen 227 geführt. Das eine Ende der Feder drückt gegen eine Scheibe 227«, die am Streifen 227 befestigt ist. Das andere Ende der Ubertotpunktfeder 226 legt sich gegen einen Arm 229. Der Metallstreifen 227 gleitet lose in einem Schlitz im Arm 229. Das andere Ende des Metallstreifens 227 wird in eine Kerbe 223 des Kontaktarms 222 gedrückt. In der Schließstellung der Kontaktstücke 228 und 230 wirkt die Ubertotpunktfeder 226 auf dem Metallstreifen 227 entlang einer Linie, die oberhalb des Drehzapfens 224 verläuft. Auf diese Weise erzeugt die Ubertotpunktfeder 226 einen festen Kontaktdruck. In Fig. 1 sowie in Fig. 3, linker Hand, ist noch eine eine Stromüberlastung ibfühlende Anordnung 210 dargestellt, was in üblicher Weise durch eine Bimetallauslösung, der wirkungsmäßig noch eine elektromagnetische Auslösung mittels eines Ankers 243 parallel geschaltet ist, erfolgt. Wesentlich ist dabei lediglich, daß bei einer Überstromauslösung die Auslösewelle 240 in Fig. 3 oben entgegen dem Uhrzeigersinn betätigt wird, so daß über die weiteren, von der Drehbewegung betätigten und im einzelnen nicht erläuterten Hebelmechanismcn schließlich die Freigabe einer Sperrnase an einem Sperrglied 280 erfolgt, hervorgerufen durch das Abgleiten einer Sperre 292, wodurch es dem Kontaktarm 218. wie weiter unten noch genauer erläutert wird, ermöglicht wird, in eine Offenstellung zu gelangen.

Der Stromnuß durch den in F i g. 1 dargestellten Strombegrenzungsschalter verläuft, ausgehend von einer Eingangsklemme 204, übet einen leiter 236 bis zu einem biegsamen Leiter 248 und zu den Kontaktarmen 218 und 222 und anschließend über einen weiteren biegsamen Leiter 249 zur gegenüberliegenden Klemme 202. Beim Auftreten eines plötzlichen Kurzschlußstromes stellt die Stromschleife, die sieh über den Kontaktarm 218, die Kontaktstücke 228 und 230 sowie den Kontaktarm 222 erstreckt, eine elektrodynamische Schleife dar, die bestrebt ist, den Kontaktarm 222 im Uhrzeigersinn um seinen Drehzapfen 224 zu verschwenken. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kontaktarm 218 noch mechanisch durch den linker Hand der Fig. 3 dargestellten und im einzelnen nicht näher erläuterten Verriegelungsmechanismus in Schließstellung gehalten. Die Kraft der Ubertotpunktfeder 226 wird jedoch durch die elektrodynamische Kraft überwunden, und der Kontaktarm 222 bewegt sich in die strichpunktiert gezeichnete Stellung. Wenn dies eintritt, ändert sich auch die Wirkungslinie der Ubertotpunktfeder 226, die zu einem bestimmten Zeitpunkt über den Drehzapfen 224 verläuft, so daß eine unstabile Mittelstellung erreicht wird. Zwar wächst vom Beginn dieser Bewegung bis zur Mittelstellung der Federdruck der Ubertotpunktfeder 226 noch an, die effektive Kraft der Feder in Kontaktschließrichtung nimmt jedoch ab und wird zu NuJi, wenn der Metallstreifen 227 entlang der Linie durch den Drehzapfen 224 gerichtet ist. Die Trägheit des bewegten Kontaktarmes 222 und ein Restbetrag an elektrodynamischer Kraft führen die Ubertotpunktfeder 226 über die erwähnte Mittelstellung hinaus. Anschließend drückt die Ubertotpunktfeder den Kontaktarm 222 weiter nach rechts, bis die Öffnungsbewegung an einem Anschlag 260 endet. Die dadurch erreichte Stellung stellt eine zweite stabile Lage des Kontaktarmes 222 dar.

Die Öffnung des Kontaktarmes 218 kann nun einmal durch Bimetallauslösung oder durch elektromagnetische Auslösung bei Drehung der Auslösewelle 240 bewirkt werden, erfolgt jedoch auf jeden Fall auf Grund einer mechanischen Auslösekettc, die ihren Anfang in der Öffnungsbewegung des anderen, zweiten Kontaktarmes 222 hat. Hierauf wird im folgenden genauer eingegangen. Wie Fig. 1 zeigt, weist jeder auf elektrodynamischem Wege zu öffnende Kontaktarm 222 einen Vorsprung 222 a im unteren Teil auf, der auf eine Platte 250 aus Isoliermaterial, die in F i g. 2 genauer dargestellt ist, einwirkt. Die Platte 250 ist dabei auf an ortsfesten Wellen gelagerten Rollen 256 frei gleitbar und zwischen E\vei ebenen Flächen 262 und 264 geführt.

Die Platte 250 besitzt einen Schlitz 250«, der einen Vorsprung 206 λ eines Handhebels 206 ft, wie in F i g. 3 gezeigt, aufnimmt.

Wird mindestens einer der Kontaktarme 222 des in F i g. 2 gezeigten Schaltersystems durch elektrodynamische Kräfte im Uhrzeigersinn gedreht, dann wirkt sein Vorsprung 222(2, wie in Fig. 2 gezeigt, auf die Platte 250 ein und verschiebt diese in die strichpunktiert gezeichnete Lage, wobei die Vorspannung einet Feder 254 überwunden wird.

Diese Verschiebung der Platte 250 bewirkt aul Grund eines Vorsprur.ges 250 b an der Platte die Drehbewegung eines Hebels 252, der in Fig. 2 vor unten dargestellt ist und auf den gleichen Auslösemechanismus einwirkt, wie die Auslösewelle 240, se daß auf jeden Fall eine Überführung auch des erster Kontaktarmes 218 in die gestrichelt gezeichnet! Offenstellung in F i g. 1 erfolgt. Durch diese Aus lösung wird auch der Vorsprung 206 a des Hand hebeis 206 b in die in F i g. 2 gezeigte, mittlere Stel lung »'/<■. gebracht, die anzeigt, daß der Schalle durch eine automatische Auslöseaktion geöffne wurde, da sich diese Position zwischen dem vollstän ditzcn Öffnungszustand »O« und dem Schließzustani «/<· befindet.

Es ist schon weiter vorn erwähnt worden, daß bei einmal begonnener Öffnungsbewegung des Kontaktarmes 222 zwar die Druckwirkung der Übertotpunktfeder 226 noch anwächst, jedoch das auf sie zurückgehende Gegendrehmoment abnimmt, so daß aus diesem Grund die Bewegung des Kontaktarmes 222, sobald sie einmal begonnen hat, irreversibel ist und das Kontaktstück 230 erst dann abgestoppt wird, wenn der Kontaktarm die zweite, durch den Anschlag 260 bestimmte Gleichgewichtsstellung erreicht hat. Da die Platte 250 sämtlichen der in F i g. 2 dargestellten drei Schaltersystemen bzw. auch noch mehreren, wenn dies gewünscht ist, gemeinsam ist, bewirkt die Verdrehung auch nur eines einzigen Kontaktarmes 222 auf Grund einer elektrodynamischen Kraft das öffnen sämtlicher übrigen Kontaktstücke 228, so daß das gesamte, aus mehreren Strombegrenzungsschaltern der in F i g. 1 gezeigten Ar« aufgebaute System öffnet.

Solange auch nur ein einziger Kontaktarm 222 in der geöffneten Stellung befindlich ist, was durch die gestrichelt angedeutete Linienführung der Platte 250 in F i g. 2 gezeigt ist, ist es unmöglich, daß der Hebel 252 zurückgestellt wird, so daß auch eine erneute Verriegelung zur Bewirkung einer Überführung der Kontaktarme 218 in die Schließstellung nicht möglich ist. Um den gesamten Strombegrenzungsschalter wieder in die Schließstellung zu überführen, ist es also zunächst notwendig, den Kontaktarm 222 wieder in die in F i g. 1 mit durchgezogenen Linien gezeichnete Schließstellung zu überführen. Dies geschieht dadurch, daß der Handhebel 206b in Fig. 3 nach links bewegt wird, so daß sein unterer Vorsprung 206 α in dieser Figur nach rechts bzw. in der F i g. 2 nach oben in die Offenslellung »O« des Strombegrenzungsschalters überführt wird. Dadurch wird gleichzeitig die Platte 250 in F i g. 2 wieder nach oben mitgenommen, der Hebel 252 kommt von der Vorderkante der Platte frei, und der Vorsprung 222 α des Kontaktarmes 222 wird so bewegt, daß die Ubertotpunktstellung des Kontaktarmes 222 am Anschlag 260 überwunden wird und die Übertotpunktfeder 226 den Kontaktarm 222 wieder in seine Schließstellung überführt und dort hält.

Der erfindungsgemäße Strombegrenzungsschalter kann also nur dann geschlossen werden, wenn zunächst der Kontaktarm 222 in seine Schließstellung zurückgeführt ist, da nur dann der die Verriegelungsstellung auch für den Kontaktarm 218 verhindernde Hebel 252 ebenfalls freigegeben ist.

Die Zurückstellung auch des bzw. der Kontaktarme 218 erfolgt dann durch den in F i g. 3 genauer gezeigten Betätigungsmechanismus, auf den im folgenden noch eingegangen wird. Dabei ist zu beachten, daß die F i g. 3 den Mechanismus in Offenstellung des Schalters zeigt.

Der schon erwähnte Handhebel 206 b besitzt einen festen Drehzapfen 265, der in einem metallischen Rahmen 266 befestigt ist. Der Handhebel 206 b wirkt auf eine Schwinge 268 und betätigt auf diese Weise einen sekundären Betätigungshebel 270, der in einem Lager auf der Welle 220 frei drehbar angeordnet ist. Der Betätigungshebel 270 betätigt jedoch die Welle 220 nicht direkt.

Ein an der Welle 220 befestigter Schwinghebel ist an einem Kniehcbelteil 274 angelenkt. Ein weiterer KniehebeHcil 276 ist mit dem ersten Knichebelteil gelenkig verbunden und bildet so einen Kniehebel 274, 276 aus. Am Gelenkpunkt ist weiterhin eine Rolle 278 vorgesehen. Das obere Ende des Kniehebelteils 276 ist an dem schon erwähnten Sperrglied 280 angelenkt, welches einen festen Drehzapfen 282 im Rahmen besitzt. Eine weitere Übertotpunktfeder 284 ist an einem Zapfen 286 am Handhebel 206 b eingehakt. Die Übertotpunktfeder 284 spannt das Knie des Kniehebels 274, 276 nach oben vor. Die Gelenkverbindung ist in der normalen Offenstellung des

ίο Schalters dargestellt. Um den Schalter zu schließen, wird der Handhebel 206 b nunmehr nach rechts bewegt, nachdem er anfangs zur Schließung des Kontaktarmes 222 nach links bewegt wurde. Beim nach rechts Bewegen erreicht ein Keil 270« des sekundären Betätigungshebels 270 die Rolle 278 und stößt sie in eine solche Richtung, daß der Kniehebel 274, 276 gestreckt wird, wodurch der fest mit der Welle 220 verbundene Schwinghebel 272 die Welle 220 und den an ihr befestigten Kontaktarm 218 allmählich in Schließrichtung führt. Während der Bewegung des Handhebels 206 ft verändert die Übertotpunktfeder 284 allmählich ihre Wirkungslinie, bis die Linie einen oberen Drehzapfen 288 des Kniehebels überschreitet. Nach Überschreitung dieses Punktes wird das Kniegelenk durch die Ubertotpunklfeder 284 zu einer plötzlichen Bewegung veranlaßt, wobei die Rolle 278 sich vom Keil 270 α löst. Die Kontaktstücke 228 an den Kontaktarmen 218, wenn es sich um mehrere handelt, legen sich somit plötzlich gegen die Kontaktstücke 230 an. Diese allmähliche Bewegung der Kontaktarme 218 über den größten Teil des Schließhubes hinweg, gefolgt von einer plötzlichen kurzzeitigen Bewegung, um den Schließhub zu beenden, vermeidet ein Zurückprellen der Kontaktstücke voneinander.

Wie schon weiter vorn erläutert, ist der Vorsprung 206 a, wie F i g. 3 zeigt, Teil des Handhebels 206 b. Wenn sich der obere Teil des Handhebels 206 ft nach rechts bewegt, um den Schalter zu schließen, bewegt sich der Vorsprung 206 α frei im Schlitz 250 a, wie in Fig. 2 gezeigt, und die Platte 250 verschiebt sich nicht. Wenn später irgendeiner der Kontaktarme 222 auf elektrodynamischem Wege öffnet, wird, wie ebenfalls schon erwähnt, die Platte 250 in Fig. 3 nach links verschoben und schlägt am Hebel 252 an, dei dann über weitere Übertragungselemente die Sperre 292 löst, so daß die Nase des Sperrgliedes 280 fre wird und dieses im Uhrzeigersinn verschwenkei kann. Dadurch streckt sich der Kniehebel, und aucl der Kontaktarm 218, wie ersichtlich, geht in di Offens'.cllung.

In diesem Zusammenhang ist noch zu beachter daß bei der anfänglichen Führung des Handhebel 206 ft nach links, um den Kontaktarm 222, wie be schrieben, in die Schließstellung zu bringen, gleicr zeitig ein Zapfen 294 auf das Sperrglied 280 in de Weise einwirkt, daß dieses um seinen Gelenkpunl 282 wieder nach unten gedruckt wird und eine Ras nase sich unter die Sperre 292 legt, so daß die Arn tierung erfolgt, die dann auch die Schließbewegur des Kontaktarmes 218 ermöglicht. Solange also di Kontaktarm 222 bzw. bei einem mehrstufigen Syste irgendeiner der Kontaktarme 222 in Offcnstellui vcrbicibt, dienen die Platte 250 und der Hebel 2f dazu, eine Wiederverriegclung des Schalters zu ve hindern, so daß ein gefährlicher Betriebszustand ve mieden wird.

Zur Rückstellung des Kontaktarmes 222 ist es al lediglich erforderlich, den Handhebel 206 b zunäcl

in solcher Richtung (in F i g. 3 nach links) zu bewegen, daß der Sperrmechanismus zurückgestellt wird, weil bei dieser Bewegung der Vorsprung 206 a des Handhebels die Platte 250 in Rückstellrichtung der Kontaktarme 222 antreibt.

Es ist bemerkenswert, daß diese Anordnung eine Rückstellung der Kontaktarme 222 erlaubt, ohne daß dabei in irgendeiner Weise der maximale Öffnungszustand der Kontaktarme 218, der in F i g. 1 punktiert dargestellt ist, gestört bzw. geändert wird. Die Platte

250 wirkt daher als mechanische Kupplung mit dem automatischen Auslösemechanismus des Schalters. Sie ist wichtig, weil sie ein öffnen sämtlicher Kontaktstücke 228 im Falle eines Kurzschlusses gewährleistet und dann, wenn eine Anker- oder Bimetallauslösung nicht erfolgt, die einzige automatische Steuerung für die Auslösung der Öffnungsbewegung auch der Kontaktstücke 228 darstellt, wenn eines oder mehrere dei Knntaktstücke 230 auf elektrodynamischem Wege geöffnet haben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

509 585

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Strombegrenzungsschalter mit zwei beweglichen, von Kontaktarmen getragenen, zusammenwirkenden Kontaktstücken, wobei der eine Kontaktarm durch einen Handhebel in Offen- und Schließstellung überführbar ist, mit einer im Schalter angeordneten stromführenden Leiterschleife, die bei plötzlich auftretenden, starken Überströmen infolge elektrodynamischer Kräfte sich aufweitet und die Öffnungsbewegung der Kontaktstücke hervorruft, und mit einer, am anderen Kontaktarm angreifenden Feder, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Ubertotpunktfeder (226) ausgebildet ist und der andere Kontaktarm (222) über ein Zwischenstück (Platte 250) einerseits mit einem Auslösemechanismus (252, 292, 280, 284) für den einen Kontaktarm (218) und andererseits mit dem denselben betätigenden Handhebel (206 b) in Wirkverbindung bringbar ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück als verschiebbar im Schaltergehäuse geführte Platte (250) ausgebildet ist, an deren einer Kantenfläche ein Vorsprung (222 a) d;s anderen Kontaktarmes (222) angreift.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (250) von einem Vorsprung (206 a) des etwa mittig im Schaltergehäuse gelagerten Handhebels (206 b) antreibbar ist, der in einen Schlitz (250 a) der Platte eingreift.

4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einer weiteren Randfläche der Platte (250) ein drehbar gelagerter Hebel (252) so antreibbar ist, daß ein die Schließstellung des einen Kontaktarmes (218) ermöglichender Verriegelungsmechanismus (Sperre 292, Sperrglied 280) nur dann in Verriegelungsstellung bringbar ist, wenn durch Verschiebung der Platte (250) der andere Kontaktarm (222) in seine Schließstellung überführt ist.

5. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Platte (250) von Rollen (256) geführt und von einer Feder (254) in die Schließstellung des anderen Kontaktarmes (222) vorgespannt ist.