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in- oder mehrvoliger stromberenzender Leistungsschalter Die Erfindung
betrifft einen ein- oder mehrpoligen strombegrenzenden Leistungsschalter mit einen
aus Haupt- und Abreißschaltstücken bestehenden Kontaktsystem, bei dem das bewegliche
Hauptschaltstück und das bewegliche Abreißschaltstück in einem starren Schaltstückträger
vereinigt sind. Der Schaltstückträger ist hierbei mittels einer Kontaktkraftfeder,
die die Kontaktkraft für beide bewegliche Schaltstücke alfbringt, am Schalthebel
abgestützt. Der Träger der beweglichen Schaltstücke bildet mit dem Trager der festen
Schaltstücke eine der Kontaktkraftfeder entgegenwirkende Leiterschleife.
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Bekannte Schalter dieser Art besitzen infolge der bei Überstrom auftretenden
Kontaktkraftverringerung einen kritischen Bereich, der zu Verschweißung der Schaltstücke
führt.
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Bei einer bekanntgewordenen Ausführung hat man deshalb einen Schnellstauslöser
vorgesehen, der die Schalterauslösung in diesen kritischen Bereich vornimmt. Da
aber dieser den Schalter schon in dem Augenblick abschalten muß, in ciem die Kontaktkraftverringerung
an den Hauptschaltstücken kritische Werte annimmt, ist man wegen des bis zur Auslösung
eintretenden Zeitverziigs gezwungen, die Kontaktkraft heraufzusetzen, um eine
Überschneidung
der Auslösung und des Eintritts der kritischen Kontaktkraftverringerung zu vermeiden.
In Kauf genommen werden muß hierbei eine schlechtere Strombegrenzung.
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Der direkte Eingriff des Scineilstauslösers in das Kontaktsystem ist
deshalb wegen der Verringerung des Zeitverzugs von Vorteil.
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Bekannt geworden sind diesbezüglich Ausführungen bei Schaltern kleinerer
Nennströme, die auf getrennte Haupt- und hbreißschaltstücke verzichten können. Hierbei
wird das bewegliche Schaltstück bereits kurz vor Lintritt des kritischen Kontaktkraftbereiches
aus seiner geschlossenen Scaaltstellung herausgeschlagen.
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Derartige Magnete müssen materialintensiv gebaut werden, da sie gegen
die volle Kontaktkraft arbeiten und insbesondere bei doppelunterbrechenden Scialtstücken
gegen die gesamte Schaltstückmasse schlagen müssen.
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Für Schalter mit größeren Nennstromstärken ist dieses Prinzip nicht
mehr anwendbar. Außerdem würde bei einer Schaltanordnung mit Haupt- und Abreißschaltstücken,
auf die man bei größeren Nennstromstärken nicht verzichten kann, eine komplizierte
Einrichtung zum Herausschlagen des Haupt- und Abreißschaltstückes nacheinander erforderlich
sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter mit Haupt-
und Abreißschaltstücken mit einem Schlaganker zu versehen, der in Verbindung mit
der elektrodynamischen Schalteröffnung eine wesentliche Strombegrenzung bei kleinen
Baumaßen erreicht.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß eine Leiterschleife in
der Anordnung der Schaltstücke vorgesehen ist, deren eleltrodynamische Kraftwirkung
erst im VerlauSe des Abschaltvorganges freigesetzt wird, indem der das bewegliche
Haupt- und das bewegliche Abreißschaltstück tragende Schaltstückträger an seinem
dem beweglichen Hauptschaltstück zuQewandten Ende eine Verlangerung aufweist und
ein an sich bekannter in der 3trombahn liegender
Solenoid-Tauchanker
direkt oder über einen Übertragungshebel derart an der Verlangerung des Schaltstückträgers
angreift, daß das bewegliche Hauptschaltstück entgegen der einwirkenden Teilkraft
der Kontaktkraftfeder (bei voraus bestimmtem Uberstrom) abhebt und daß der Ansprechwert
des Solenoid-Tauchankers mit den am Kontaktsystem wirksamen ab stoßenden elektrodynamischen
Kräf ton derart abgestimmt ist, daß die bei abgehobenem Hauptschaltstück wirksam
werdende Schleifenkraft dbr zu den Abreißschaltstücken führenden Strombahnen zusainnen
mit den Stromengekräften die restliche der Offnung entgegenwirkende Teilkraft der
Kontaktkraftfeder überwiegt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird durch den Tauchanker oder durch
den von ihm bewegten Übertragungshebel im Anfang der Bewegung die Verriegelung des
Schaltschlosses gelöst.
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Es ist bereits ein Schalter mit Haupt- und Abreißschaltstücken bekanntgeworden,
bei dem das bewegliche Naupt- und das bewegliche Abreißschaltstück auf einem gemeinsamen
Schaltstückträger angeordnet sind. Der Schaltstückträger ist zum ecke der Kontaktkraftverstärkung
und zur Vermeidung ungewollter Schaltstückabhebung als zweiarmiger Hebel ausbebildet,
dessen Drehpunkt zwischen Haupt- und Abreißschaltstück liegt. An diesem Drehpunkt
greift eine Verklinkung des Schaltstückträgers an, die durch die Schwenkbewegung
desselben gelost wird. Neiterhin ist ein vom Hauptstrom erregter Elektromagnet vorgesenen,
der über eine Hebelübersetzung auf den Schaltstückträger einwirkt und hierbei den
Schaltstückträger derart verschwenkt, daß eine Kontaktkraftverstärkung an den Abreißschaltstücken
hervorgerufen und die Verklinkung des Schaltstückträgers gelöst wird.
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Der Elektromagnet hat hierbei große Kräfte aufzubringen und muß dementsprechend
groß dimensioniert werden, aa die Stro:tengekräfte und ein Teil der Schleifenkräfte
der Auslösekraft des Elektromagneten entgegengerichtet sind. Da aoer die Stroenge-
bzw. Schleifenkräfte eine quadratische Abhängigkeit von der Stromstärke @aben, während
beim Elektromagneten der Kraftzuwachs tber den Strom höchstens proportional bzw.
bei größeren
Strömen geringer als proportional ist, ist ersichtlich,
daß eine Zuordnung der beiden Kräfte nur in einem geringen Strombereich vorgenommen
werden kann und namentlich bei größeren Stromstärken ein derartiges Prinzip für
die beabsichtigte Kompensation der kontaktabhebenden Kräfte nicht anwendbar ist
und sich aus demselben Grunde auch nicht für strombegrenzende ieistungsschalter
im Sinne der Erfindung eignet.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind darin zu sehen,
daß ein kritisches Gebiet, in dem die Abbebekräfte zur Verschweißung, aber nicht
zur Kontaktöffnung führen, vermieden wird. Die Abhebung des Hauptschaltstückes erfolgt
in jedem Falle schlagartig, anschließend die des Abreißschaltstückes ebenfalls,
da durch die Einschaltung der Leiterschleife ein plötzlicher, großer Wraftzuwachs
eintritt. Die dazu erfordert lichen Mittel sind konstruktiv wenig aufwendig, Der
Solenoid-Tauchanker dienst lediglich zum Anlüften bzw. Abheben des beweglichen Hauptschaltstückes.
Er braucht somit nur gegen eine Teillast der Kontaktkraftfeder zu arbeiten und deshalb
nur für diese Kraftwirkung ausgelegt z@ werden, da nach Abhebung des beweglichen
Hauptschaltstückes die weitere Abhebung des beweglichen Vorkontaktstückes durch
die abstoßende Schleifenwirkung zusammen mit der Stromengekraft beschleunigt erfolgt.
Die Beanspruchung des Kontaktsystens durch Schlagwirkung ist ebenfalls gering. Daraus
folgt weiterhin eine Ausführung der Konstruktionsteile mit kleinen Massen und damit
Lrößere Beschleunigung und letztlich eine bessere Strombegrenzung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Schalters mit Haupt-
-d Abreißkontakt nach der Erfindung beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1: den geschlossenen Schalter Fig. 2: den schalter
bei abgehobenem Hauptschaltstück Das Kontaktsystem besteht aus dem Trager 1 aes
festen Hauptschaltstückes 2 und des festen Abreißschaltstückes 3 sowie dem Schaltstückträger
4 mit dem seweglichen Hauptschaltstück 2' und
dem beweglichen Abreißschaltstück
3'. Der Träger 1 der festen Schaltstücke bildet mit dem Schaltstückträger 4 der
beweglichen Scnaltstücke eine Leiterschleife. Der Schaltstückträger 4 ist im Schalthebel
5 beweglich gelagert und gegen diesen durch die Kontaktkraftfeder 6, die die Kontaktkraft
für Haupt- und AbreiB-schaltstücke erzeugt, abgestützt. Weiterhin besitzt der Schaltstückträger
4 an dem den Hauptschaltstücken 2,2' zugewandten Ende eine Verlängerung 7. Dem Kontaktsystem
ist ein Solenoid-Tauchanker zugeordnet, bestehend aus der Solenoid-Spule 8 und dem
Anker 9. Der Anker 9 wirkt auf einen doppelarmigen £bertragungs hebel 10, der einerseits
auf die Auslösewelle 11 eines nicht dargestellten Schaltschlosses und andererseits
auf die Verlängerung 7 des Schaltstückträgers 4 schlägt. Der Strom fließt im geschlossenen
Zustand des Schalters vom oberen Anschluß 12 über die Hauptschaltstücke 2,2', zum
flexiblen Band 13. hin Zweigstrom geht hierbei über die Abreißschaltstücke 3,3.
Vom flexiblen Band 13 gelangt der Strom über die Solenoidspule 8 zum unteren Anschluß
14.
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Nachfolgend sei die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schalters
beschrieben. Bei einem vorausbestimmten überstrom wird der Anker 9 in die Solenoidspule
8 hineingezogen. Der Cbertragungshebel 10 schlagt gegen die Verlangerung 7 des Schaltstücktragers,
wodurch das bewegliche Hauptschaltstück 2' entgegen der Teilkraft der Kontaktkraftfeder
6 abgehoben wird. Der Stromfluß erfolgt jetzt nur noch über die Abreißschaltstücke
3,3', die infolge der dadurch wirksam werdenden abstoßenden Schleifenwirkung der
zu den Abreißschaltstücken führenden parallelen Strombahnen und der Stromengekräfte
an den Abreißschaltstücken beschleunigt getrennt werden. Der Ansprechwert des Solenoid-Tauchankers
ist so ausgelegt, daß bei Anlüften der Hauptschaltstücke die Schleifenwirkung plus
ßtromengekraft an den Abreißschaltst;ücken die verbleibende Teilkraft der Kontaktkraftfeder
eindeutig überwiegt. Ein kritischer Überstrombereich ist somit nicht möglich.
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Während der Anfangsbewegung des Ankers 9 löst der Ubertragungshebel
10 bereits die Verklinkung des Schaltschlosses über die Auslösewelle 11, so daß
der Schalthebel 5 ohne Verzögerung Ln seine Ausschaltstellung geht.