DE1933576C2 - Strombegrenzungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strombegrenzungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches i.

Ein aus FR-PS 13 16 904 bekannter derartiger Schalter benötigt zur Kippung seiner beweglichen Kontaktträger im elastischen Sperrbereich sowie zur Entsperrung unter Überstrom einen gesonderten Spezialauslöscr. Außerdem benötigt bei diesem Schalter die elektrodynamische Kompensation der Hauptkontakte einen doppelten Hauptstromkreis mit zwei parallelen Zweigen, die von Teilströmen im gleichen Sinne durchflossen werden.

Ein weiterhin aus AT-PS 2 32 575 bekannter Strombegrenzungsschalter benötigt zu seiner öffnung ebenfalls einen gesonderten Spezialauslöser. Schließlich ist er nicht mit einer elektrodynamischen Kompensation versehen. Außerdem sind im normalen Schließzustand dieses Schalters sowohl die Funkenlöschkontaktstücke als auch die Hauptkontaktstücke geschlossen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Strombegrenzungsschalter der eingangs genannten Art mit einem automatischen, freien und momentanen Übergang vom kompensierten Bereich zum Bereich mit Selbstöffnung ohne Verwendung

h5 von Spezialauslösern und ohne Notwendigkeit der Zweiteilung der Hauptkontaktstücke zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Solange bei dem erfindungsgemäßen Strombegrenzungsschalter der Überstrom einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, wird der feste Kontaktträger trotz seines vorangegangenen Kippens wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt. Während des Kippens bzw. in ausgekippter Lage hat sich weder der Kontaktdruck noch die Wirksamkeit der Kompensation verändert. Oberschreitet hingegen der Oberstrom den vorbestimmten Grenzwert, so erfolgt ein ultraschnelles Auslösen des Schalters allein auf Grund der elektrodynamischtii Kräfte des Überstromes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten Kontaktvorrichtung mit elektrodynamischer Kompensation in ihrer normalen Schließstellung,

Fig.2 die gleiche Kontaktvorrichtung zu Beginn ihrer öffnung unter Einwirkung elektrodynamischer Kräfte,

Fig. 3 die Kontaktvorrichtung der Fi g. 1 und 2 nach Eingreifen des Auslösers,

F i g. 4 schematisch einen erfindungsgemäßen Schalter in seiner normalen Schließstellung,

Fig.5 den erfindungsgemäßen Schalter bei der Entriegelung,

Fig.6 den Schalter der Fig.4 und 5 gerade nach seiner Entriegelung in dem Augenblick, in dem sich die Funkenlöschkontaktstücke berühren, um sich unmittelbar darauf zu trennen und einen Lichtbogen zu ziehen,

F i g. 7 den erfindungsgemäßen Schalter am Ende des durch die elektrodynamischen Kräfte hervorgerufenen Öffnungsvorganges,

F i g. 8 den erfindungsgemäßen Schalter am Ende des Öffnungsvorganges nach der Betätigung des nicht dargestellten Auslösers,

Fig.9—13 einen erfindungsgemäßen kompensierten Strombegrenzungsschalter, wobei diese Figuren jeweils den F i g. 4 bis 8 entsprechen, und die F i g. 14 bis 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel, dessen verschiedene Stellungen denen der F i g. 4 bis 7 entsprechen.

Gemäß den Fig. 1 bis 3, die eine bekannte Kontaktvorrichtung darstellen, ist ein beweglicher kontakttragender Arm IO durch seinen Ansatz 12 mit einer Anschlußschiene 14 mittels eines biegsamen oder geflochtenen, eine Schleife bildenden Leiters 16 verbunden. Der obere Teil des Armes 10 trägt ein Hauptkontaktstück 18 und darüber ein Funkenlöschkontaktstück 20, die jeweils mit dem festen Hauptkontaktstück 22 und dem auf einem festen Kontaktträger 25 so angeordneten Funkenlöschkontaktstück 24 zusammenarbeiten, wobei der Kontaktträger 25 mit der anderen Anschlußschiene 26 verbunden ist. Der Arm 10 ist mittels einer Lasche 27 auf einer Achse 28 einer Stütze 30 schwenkbar gelagert, die um eine feste Achse 32 schwenken kann. Die Achse 28 ist zwischen dem Absatz 12 und dem oberen Teil des kontakttragenden Armes 10 angeordnet, und eine Kontaktdruckfeder 33 wirkt auf den Ansatz 12, wobei sie sich an einem festen Teil 35 abstützt. Die öffnungs- und Schließsteuerung der Kontaktstücke erfolgt durch eine rotierende Schaltwelle 34, deren Kurbel 36 bei 37 an einem isolierenden Schaltarm 38 angelenkt ist, dessen anderes Ende bei 39 mit einem Arm 40 der Stütze 30 gelenkig verbunden ist.

In der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung der _b5 Hauptkontaktstücke 18, 22 sind die Stütze 30 und die Achse 28 durch die Teile 36 bis 40 gesperrt, und die Druckfeder 33 schwenkt den Arm 10 um die Achse 28, wobei das bewegliche Hauptkontaktstück 18 gegen das feste Hauptkontaktstück 22 gedrückt wird. Die Funkenlöschkontaktstücke 20,24 sind getrennt, und das Ganze ist so angeordnet, daß die elektrodynamischen Abstoßungskräfte der Hauptkontakistücke 18, 22 durch die infolge der Schleife des biegsamen Leiters 16 erzeugten elektrodynamischen Kräfte kompensiert werden. Diese Kompensation gewährleistet einen genügend großen Kontaktdruck für alle möglichen Stromwerte.

Die öffnung der Kontaktstücke erfolgt durch eine Drehung der Schaltwelle 34 entgegen dem Uhrzeigersinne, die durch irgendeine nicht dargestellte Auslösevorrichtung verursacht wird, welche die Verschiebung der Achsen 37,39 und 28 erlaubt und dadurch die Stütze 30 entsperrt Unter der Einwirkung der Kräfte, die auf sie durch den Arm 10 ausgeübt werden, z. B. die Resultante der elektrodynamischen Abstoßungskräfte der Kontaktstücke und der Schleife und die Kraft der Druckfeder 33, verlagert sich die Achse 28, wobei sie den Arm 10 freigibt, der sich dann um das Hautkontaktstück 22 dreht, bis die Funkenlöschkontaktstücke 20,24 (siehe F i g. 2) in Kontakt miteinander kommen und sich die Hauptkontaktstücke trennen. Die Kompensationswirkung ist wegen der räumlichen Stellung der Funkenlöschkontaktstücke beseitigt, und der Arm 10 wird dann plötzlich in die in Fig.3 dargestellte Ausschaltstellung zurückgestoßen.

In den folgenden Figuren werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die Teile, die gleich oder ähnlich denen in F i g. 1 dargestellten sind, zu bezeichnen. Diese Teile werden im folgenden nicht mehr im einzelnen beschrieben.

Gemäß den ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Fig.4 bis 13 ist der elektrische Stromkreis des Poles identisch mit jenem der F i g. 1 bis 3, wobei auch die Befestigung des kontakttragenden Armes 10 durch eine Achse 28 an einer auf einer Achse 32 schwenkbar gelagerten Stütze 30 erfolgt. Die Stütze 30 besitzt einen Arm 46, dessen Ende mit einer Sperre zusammenarbeitet, die im gewählten Beispiel aus zwei Rollen 48 und 50 besteht, die mit einem Anschlag 52 des Armes 46 zusammenarbeiten. Die Rolle 48 wird vom Ende des Armes 46 getragen und die Rolle 50 am Ende eines Hebels 54, der auf der Achse 39 am Ende des Schaltarmcs 38 schwenkbar gelagert ist. Zwischen die Achsen 39 und 32 ist ein Kniegelenk eingefügt, das zwei Hebel 60, 62 aufweist, die bei 58 gelenkig miteinander verbunden sind und deren gegenüberliegende Enden jeweils auf den Achsen 39 und 32 schwenkbar gelagert sind. Eine elastische Kraft einer Druckfeder 64, die sich mit ihren Enden an einer Lasche 66 des Hebels 62 und an dem Hebel 60 abstützt, versucht, das Kniegelenk zu entfalten. Das Ende eines mit dem Hebel 54 der Sperre starr verbundenen Auslösestabes 70 ist in geringem Abstand gegenüber der Lasche 66 des Hebels 62 so angeordnet, daß bei einer Biegung des Kniegelenkes 58 mit den Hebeln 60, 62 entgegen der Kraft der Druckfeder 64 es an der Lasche 66 anschlägt und durch diese betätigt wird, welche die Unterbrechung der aus den beiden Rollen 50, 48 bestehenden Sperre durch Drehung des Hebels 54 um die Achse 39 entgegen dem Uhrzeigersinne bewirkt und damit die Entsperrung der Stütze 30 und das Auslösen des Poles. Ein Langloch 72 des Hebels 54 (siehe F i g. 9) begrenzt den Ausschlag des Hebels 54 der Sperre in beiden Richtungen in bezug auf die ihn durchquerende Achse 58. Ein mit dem Arm 30 starr verbundener Anschlag 31 begrenzt das Schwenken des Armes 10 um die Achse 28, und ein auf dem festen

Flansch 73 vorgesehener fester Anschlag 71 nimmt eine Rolle 28' der Achse 28 am Ende der Bewegung auf (siehe Pig. 12 und 13).

Die Kontaktvorrichtung nach den F i g. 4 bis 8 b/w. 4 br. 13 arbeitet folgendermaßen.

In der in den ' i g. 4 und 9 dargestellten geschlossenen und gesperrter! /ellung werden die Stütze 30 und der Arm 46 durch cie elektrodynamischen Kräfte, die durch die Achse 28 übertragen werden, im Uhrzeigersinne um die Achse 32 zu schwenken versucht. Diese Kräfte werden ebenfalls durch die aus den Rollen 48, 50 bestehende Sperre und den Hebel 54 auf die Achse 39 übertragen, deren Verschiebung durch Schwenkung des Armes 38 durch das elastische Kniegelenk 60,58,62,66, 64 entgegenwirkt.

Die Stütze 30 und die Achse 2S werden auf diese Weise gesperrt, wobei die Kontakte durch die Wirkung der durch den biegsamen Leiter 16 gebildeten Schleife wie im Beispiel der F i g. 1 kompensiert werden. Auf die Feder 64 des elastischen Kniegelenkes 58 wird ein Druck ausgeübt, der proportional den von der Achse 28 auf die Stütze 30 übertragenen Kräften ist.

Bei einem Überstrom oder Kurzschlußstrom werden die gegen den Arm 10 gerichteten elektrodynamischen Kräfte größer, ebenso auch die Reaktion auf die Achse 28 und damit auf die Feder 64, die nachgibt, indem sie ein Durchbiegen des Kniegelenkes 62,60 bis zum Anschlag des Auslösestabes 70 und der Lasche 66 bewirkt, und von diesem Augenblick an beginnt der Auslösestab 70 den Hebel 54 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen zu lassen, und zwar zunächst so weit, bis die Mittellinien der Achsen 39,48 und 50 miteinander fluchten.

Die leichte Schwenkung der Stütze 30 und die schwache Verlagerung der Achse 28 nach rechts, die in den Figuren dargestellt ist, schließt ein Umkippen des Armes 10 entgegen dem Uhrzeigersinne ein, wodurch der Abstand der Funkenlöschkontaktstücke 20, 24 verringert wird, ohne daß diese jedoch in Kontakt miteinander kommen, wobei die Hauptkontakte als Drehachse dienen, ohne sich zu trennen.

Wenn der Überstrom nicht einen der Lage der Bauteile gemäß den Fig.5 und 10 entsprechenden vorbestimmten Grenzwert überschreitet oder wenn dieser Überstrom vor dem eigentlichen Auslösen verschwindet, werden die verschiedenen Bauteile automatisch in ihre ursprüngliche Lage der F i g. 4 und 9 unter Einwirkung der verschiedenen elastischen Kräfte, insbesondere einer Zugfeder 74, zurückgeführt, die den Hebel 54 in Richtung auf den Arm 66 zurückholt. Der Kontaktdruck wird während dieser ganzen Periode nicht verringert

Wenn der Überstrom rünim—ü. stöSt die Lasche 66 des Kniegelenkes gegen den Auslösestab 70 und kuppelt die Rolle 48 von der Rolle 50 ab (siehe F i g. 6 und 11). Die Stütze 30 ist dann vollständig freigegeben und kippt um, wobei die öffnung des Schalters durch Inkontaktkommen der Funkenlöschkontaktstücke 20, 24 und Trennung der Hauptkontaktstücke 18,22 mit Unterbrechung der elektrodynamischen Kompensation und schneller Trennung der Funkenlöschkontaktstücke erfolgt (siehe F i g. 7 und 12). Diese öffnung wird durch die elektrodynamischen Abstoßkräfte zwischen den Kontakten wirksam erhalten, wobei die Kompensation jetzt vollkommen beseitigt ist, und durch die Kontaktdruckfeder 33, da die Achse 28 freigegeben wurde. Die Rolle 28' der Achse 28 kommt in Eingriff mit dem Anschlag 71 und der Arm 10 in Eingriff mit dem Anschlag 31.

ί Der durch das Anschlagen des linken Endes des Langloches 72 an der Achse 58 gesperrte Hebel 54 kann am finde seiner Bewegung die Auslösung des üblichen automatischen Öffnungsmechanismus, (der aus einem nicht dargestellten Auslöser bestehen kann,) aller Pole

κι bewirken, indem er die Drehung der Schaltwelle 34 auf entsprechende Weise hervorruft. Dadurch ergibt sich eine Verlagerung des Schaltarmes 38, der durch die leder 74 den Hebel 54 in die Sperrstelliing zurückführt und von neuem zum Schalten bereit ist (siehe F i g. 8 und 13). Während der vom Schallarm 38 gesteuerten Schließiätigkcit stellen der Sperrhebe! 54, der Arm 46 und das Kniegelenk 60, 62 praktisch ein dem kontakttragenden Arm 10 in Schließstellung führendes starres Ganzes dar. Das ist auch bei einer normalen Öffnungstätigkeit der Fall (von Hand oder durch Auslöser), in deren Verlauf die Bauteile aus der in F i g. 4 und 9 dargestellten Lage in die der F i g. 8 und 13 durch Verlagerung des Schaltarmes 38 ohne Unterbrechung der Sperre 48,50 geführt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den F i g. 14 bis 17 dargestellt, in denen man beim Pol die Stütze 30 wie auch die Schaltwelle 34 wiederfindet. Der verbindende Schaltarm 38 der F i g. 4 bis 8 ist mit der Achse 39 durch einen ein hohles Gehäuse 76 aufweisenden Sperrmechanismus verbunden, dessen Gehäuse 76 mit dem Stab 38 starr verbunden ist und eine Abstufung 78 bildet, die in einen Hohlraum 80 führt. Eine Druckfeder 82 wird so geführt, daß sie sich in der Verlängerung eines Stabes 84 befindet, der auf der Achse 39 gelenkig gelagert ist. Ein Führungsgehäuse 86 der Druckfeder 82 weist eine mit einem Anschlag 90 zusammenarbeitende Führungsschiene 88 auf. Die Druckfeder 82 stützt sich einerseits an dem Stab 84 und andererseits an einem Riegel 92 ab. In Schließstellung (siehe Fig. 14) stützt sich der Riegel 92 an der Abstufung 78 ab. Das Zusammendrücken der Druckfeder 82 und die Annäherung der Bauteile 38. 84 bringen die Führungsschiene 88 in Berührung mit dem Anschlag 90, wobei eine Weiterführung der Bewegung unter Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte ein Umkippen der Druckfeder 82 in bezug auf das Gehäuse 76 bewirkt, was im gegebenen Augenblick die Entriegelung des Riegels 92 und der Abstufung 78 und die öffnung des Poles hervorruft wobei sich der Riegel 92 in den

so Hohlraum 80 verlagert

Es ist leicht ersichtlich, daß die Wirkungsweise des Schahers nach den Fig. !4 bis 17 gleich der des Schalters nach den F i g. 4 bis 13 ist Um der Auslösung zu folgen, muß man die F i g. 14 bis 17 mit den F i g. 4 bis

8 enuprechend vergleichen. Die Auslösung aller Pole (d.h. jener, die sich nicht individuell auslösen) des Schalters (von dem ein einziger Pol in den Figuren dargestellt ist), hervorgerufen durch die Drehung der Kurbel 36 entgegen dem Uhrzeigersinne, führt den

eo Riegel 92 vor die Abstufung 78 zurück, nachdem sie ein gewisses Zusammendrücken der Druckfeder 82 bewirkt hat, die sich während der Auslösung dank der linken Wand des Gehäuses 76 ausgedehnt hat, die sich auf das linke Ende der Druckfeder 82 stützte.

Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Strombegrenzungsschalter

— mit einem ortsfest auf einem festen Kontaktkörper (25) hintereinander angeordneten Hauptkontaktstück (22) und Funkenlöschkontaktstück (24),

—die mit auf einem beweglichen, durch elektrodynamische Kompensationskraft und durch eine Feder (33) in Kontaktschließrichtung beaufschlagten Kontraktträger (10) angeordneten Gegenkontaktstücken (18, 20) zusammenwirken,

—wobei die Resultante der Kompensationskraft und des Druckes der Feder (33) bei Schalteröffnung eine \bstoßungskraft zwischen den Kontaktträgern (10, 25) erzeugt und

—mit einer den beweglichen Kontraktträger (10) in Schalterschließstellung derart federnd nachgiebig sperrenden Sperrvorrichtung (48, 50; 92, 76), daß sie in Sperrstellung bei anschwellender Kompensationskraft dem beweglichen Kontaktträger (10) eine leichte, seiner Öffnungsbewegung entgegengerichtete Kippbewegung ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet,

—daß der bewegliche Kontaktträger (10) als doppelarmiger, in seinem mittleren Abschnitt gelagerter Hebel ausgebildet ist und an seinem Kontaktende hintereinander angeordnet das Hauptkontaktstück (18) und das Funkenlöschkontaktstück (20) trägt, während an seinem Ansatzende (12) die Feder (33) und die Kompensationskraft angreifen, und

—daß das Lager (28) des Hebels auf einer auf der Seite des festen Kontaktträgers (35) neben dem beweglichen Kontaktträger (10) angeordneten und auf der den Kontaktstücken (18, 20, 22, 24) abgewandten Seite des Hebellagers (28) in dessen Schwenkrichtung ortsfest (Achse 32) schwenkbar gelagerten Stütze (30) angeordnet ist,

—die durch die Kippbewegung des beweglichen Kontaktkörpers (10) aus ihrer der Schalterschließstellung zugeordneten Ausgangsstellung die Sperrvorrichtung (48, 50 ;92, 76) entsperrend auslenkbar ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippbewegung des beweglichen Kontaktträgers (10) um das Hauptkontaktstück (22) des festen Kontaktträgers (25) und die Entsperrung zur Störung der elektrodynamischen Kompensation vor der Kontaktgabe der Funkenlöschkontaktstücke (24,20) erfolgen.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, als mehrpoliger Trennschalter mit einem allen Polen gemeinsamen und diese gleichzeitig auslösenden Auslöser, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole unabhängig von der Funktion des Auslösers individuell allein unter Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte auslösbar sind.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter Einfluß elektrodynamischer Kräfte erfolgende Entsperrung eines Poles die

Auslösung der anderen Pole des Trennschalters bewirkt

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (48, 50; 92, 76) jedes auf elektrodynamischem Wege entsperrten Poles am Ende des Auslösevorganges selbsttätig in ihre Sperrausgangsstellung rückgeführt ist

6. Schalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Entsperrung auf elektrodynamischem Wege von dem beweglichen Kontaktträger (10) eines Poles eingenommene Öffnungsstellung die gleiche ist wie die eines infolge der Einwirkung des Auslösers geöffneten beweglichen Kontaktträgers (10).

7. Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (48, 50 ; 92, 76) mit einer gegen eine Auslenkung der Stütze (30) wirksamen Feder (64, 82) versehen ist, deren eines Ende mit einem die Entsperrung bewirkenden Anschlag (66 ; 88,90) fest verbunden ist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (64) die Schenkel eines Kniegelenks (60, 62) in deren Spreizrichtung beaufschlagt, wobei die Schenkel mit ihren Freienden jeweils einerseits auf einer ortsfesten Achse (32) und andererseits auf einer Achse (39) schwenkbar gelagert sind, deren Lage durch eine Schaltwelle (34) des Schalters bestimmt ist und auf der ein von dem Anschlag (66) gesteuerter und die Sperre (50) tragender Hebel (54) schwenkbar gelagert ist.

9. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag eine die Entsperrung hervorrufende Führungsschiene (88) bildet.