DE19629960A1 - Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter mit einem ein Bimetall aufweisenden thermischen Auslöser.

Leitungsschutzschalter zum Schutz gegen thermische Überlast und auch gegen Kurz­ schluß sind prinzipiell gleich aufgebaut. Sie sind mit einem Magnetauslöser für den Kurzschlußschutz und einem thermischen Auslöser in Form eines Thermobimetalls ge­ gen Überlast ausgerüstet.

Die Thermobimetalle für derartige Überstromauslöser sind als Bimetallstreifen ausge­ bildet, die einseitig eingespannt sind und durch Stromfluß erwärmt werden. Dabei kann der Bimetallstreifen vom Strom durchflossen sein; er kann eine Heizwicklung tragen oder auch von der Spule des magnetischen Auslösers erwärmt werden. Üblicherweise sind die Bimetalle so ausgebildet, daß sie sich bei Erhöhung des Stromdurchflusses sich um so weiter ausbiegen.

Bei einer bekannten Anordnung wird der thermische Auslöser durch eine Bimetall­ schnappschneibe realisiert, die von der Spule des Magnetauslösers beheizt wird, siehe DE-PS 36 37 275. Ähnliche Bimetall-Schnappelemente sind in den DE 38 00 582 C2 oder der DE 42 24 046 A1 beschrieben.

Wenn das Thermobimetall direkt von Strom durchflossen wird, ist die Verlustleistung des Schalters höher. Bei der Schnappscheibenanordnung besteht das Problem, daß der Gesamthub des Schnappelementes relativ gering ist, beispielsweise 0,8 mm be­ trägt; daher muß mit geringen Toleranzen gefertigt werden, was einen hohen ferti­ gungstechnischen Aufwand mit sich bringt. Wenn man zwei Schnappscheiben vor­ sieht, dann erhält man höhere Teilezahl.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen thermischen Auslöser zu schaffen, bei dem eine größere Wegreserve bei der Auslösung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bimetall, das bei Er­ wärmung zusätzlich eine Schnappbewegung ausführt, einseitig eingespannt ist, so daß sein freies Ende nach Ausführung der Schnappbewegung bei weiterer Erwärmung weiter ausbiegbar ist.

Derartige Bimetallstreifen, die eine Schnappbewegung ausführen können, sind an sich bekannt und veröffentlicht in Handbuch Firma Rau, Pforzheim, "Thermobimetalle- Grundlagen, Berechnung, Gestaltung, Auswahl", 1989, Seiten 118 bis 123.

Dieses Bimetall ist mit seinem einen, ortsfesten Ende eingespannt und wenn es durch Stromerhöhung oder Temperaturerhöhung erwärmt wird, schnappt bei Erreichen der Schnapptemperatur das Bimetall in eine zweite Lage um und bei weiterer Erwärmung erfolgt eine weitere kontinuierliche Ausbiegung des anderen Endes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bimetall am Jochschenkel eines elek­ tromagnetischen Auslösers befestigt und verläuft dabei parallel zu diesem Jochschen­ kel und parallel zur Spulenachse, so daß es durch die Temperaturerhöhung der Spule erwärmt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bimetall im Ruhezustand über eine elektrisch leitende Brücke im Bereich zwischen den Enden mit dem Jochschenkel me­ chanisch verbunden, so daß der Strom zumindest am Anfang auch über einen Teilbe­ reich des Bimetalls fließt, so daß bis zum Umschnappen des Elementes ein Teilstrom durch das Bimetall hindurchfließt, so daß das Bimetall schneller aufgeheizt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Brücke durch einen Zapfen am Joch­ schenkel und/oder am Bimetall gebildet.

Die besonderen Vorteile dieses Bimetalls mit Schnappfunktion bestehen darin, daß beim Erreichen der Schnapptemperatur ein definierter Ansprechwert vorhanden ist. Da das Bimetall nach dem Umschnappen noch eine weitere kontinuierliche Ausbiegung ausführt, ist die Wegreserve auch vergrößert. Darüberhinaus erhält man eine höhere Auslösekraft als bei einem konventionellen Bimetall, welches keine Schnappfunktion aufweist; die direkte Beheizung bzw. die indirekte Beheizung ist dann auch durch den Anschlag, d. h. durch die Brücke einstellbar.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 je eine schematische Darstellung dreier Auslösers für Überstrom und Kurzschlußstrom, und

Fig. 4 die Weg-Temperaturkurve des Thermobimetalls, das bei Fig. 1 ver­ wendet wird.

Ein Auslöser, der in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, besitzt einen elektromagnetischen Auslöser 11 und einen thermischen Auslöser 12. Der elek­ tromagnetische Auslöser besitzt ein L-förmiges Joch 13, mit einem ersten Schenkel 14, auf dem ein Spulenkörper 15 senkrecht dazu aufgesetzt ist, der einen Magnetanker und einen Kern (beide nicht dargestellt) umgibt. Um den Spulenkörper 15 herumgewic­ kelt ist eine Spule 16, deren eines Ende mit dem Schenkel 14 verbunden ist. Das an­ dere Ende 17 der Spule 16 geht innerhalb des Installationsgerätes, in dem der Auslö­ ser eingesetzt ist, zu weiteren Komponenten weiter. Das Joch 13 besitzt einen zweiten Schenkel 18, der senkrecht zu dem Schenkel 14 verläuft und parallel zu der Spu­ lenachse bzw. zur Achse des Spulenkörpers 15. Der Schenkel 18 ist dabei etwa so lang wie der Spulenkörper 15. An der Außenfläche im Bereich des freien Endes ist das Ende 19 des Thermobimetalls 12 befestigt, welches im Bereich der Befestigungsstelle eine Abkröpfung 20 aufweist, so daß das Thermobimetall in bestimmtem Abstand zu der Außenfläche des Schenkels 18 und parallel dazu verläuft. Ein flexibler Leiter 21 ist mit dem freien Ende des Schenkels 18 verbunden, so daß der Strom über den flexiblen Leiter 21, den Schenkel 18, den Schenkel 14, die Spule 16 hin zum anderen Spulen­ ende 17 fließen kann. Im Bereich zwischen den beiden Enden des Thermobimetalls 12 und den Enden des Schenkels 18 befindet sich ein Zapfen 22, gegen den das Ther­ mobimetall 12 anliegt, so daß dadurch eine Brücke gebildet wird, über die Strom flie­ ßen kann, so daß der Strom aufgeteilt wird durch einen Teilfluß durch den Schenkel 18 und durch das Thermobimetall 12 bis hin zur Brücke 22.

Das Thermobimetall 12 ist ein solches mit einer Schnappfunktion; die Fig. 4 zeigt das Weg-Temperaturdiagramm mit einem Kurvenverlauf 23 des freien Endes 24 des Ther­ mobimetalls 12. Bei ansteigender Temperatur bewegt sich das freie Ende 24 gemäß einem ersten Abschnitt 25 leicht; sobald die Schnapptemperatur T_s erreicht wird, schnappt das Bimetall 12 um, so daß sich der Weg, den das freie Ende 24 zurücklegt, plötzlich vergrößert; und nach Umschnappen biegt sich das Thermobimetall gemäß dem Kurvenbereich 27 weiter aus, so daß nach dem Umschnappen ein Zusatzweg Δs erreichbar ist. Der Kurvenbereich, der die Schnappbewegung andeutet, besitzt die Be­ zugsziffer 26.

Zwei weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Fig. 2 und 3. In Fig. 2 ist das Thermobimetall 12 im Knickpunkt des L-förmigen Joches befestigt. Es verläuft außerhalb des senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkels 14 und parallel zu diesem, wobei an der Außenseite des Jochschenkels 14 die Brücke 22 an­ geformt ist. Da die übrigen Merkmale an sich der Ausführung nach der Fig. 1 gleichen, sind auch die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet worden.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist das Thermo­ bimetall 12 am freien Ende des parallel zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkels 18 befestigt; es springt von dem Jochschenkel 18 in die gleiche Richtung vor wie der Jochschenkel 14, so daß das Thermobimetall 12 zusammen mit dem Joch 13 eine U-Form bildet, in der die Spule 16 angeordnet ist.

Claims (6)

1. Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, mit einem einen Bimetallstreifen aufweisenden thermi­ schen Auslöser, dadurch gekennzeichnet daß der Bimetallstreifen (12), der bei Er­ wärmung eine zusätzliche Schnappbewegung ausführt, einseitig eingespannt ist, so daß sein freies Ende (24) nach Ausführung der Schnappbewegung bei weiterer Er­ wärmung weiter ausbiegbar ist.

2. Überstromauslöser nach Anspruch 1, mit einem elektromagnetischen Auslö­ ser für Kurzschlußstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (12) am Jochschenkel (18) des elektromagnetischen Auslösers (11) befestigt ist.

3. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Joch­ schenkel (18) die Spule überdeckt und parallel zur Spulenachse verläuft, und daß der Bimetallstreifen (12) mit einem Ende (19) am freien Ende des Jochschenkels (18) be­ festigt ist.

4. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bime­ tallstreifen (12) mit einem Ende (19) im Knickpunkt des L-förmigen Joches (13) befe­ stigt ist und senkrecht zur Spulenachse außerhalb des Joches (13) parallel zu dem senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkel (14) in die gleiche Richtung wie dieser verläuft.

5. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bime­ tallstreifen (12) mit einem Ende (19) am freien Ende des parallel zur Spulenachse ver­ laufenden Jochschenkels (18) befestigt ist und senkrecht dazu und zur Spulenachse in gleiche Richtung wie der senkrecht zur Spulenachse verlaufende Jochschenkel (14) verläuft.

6. Auslöser nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Thermobimetallstreifen (12) und der Außenfläche des Jochschenkels (18) eine Brücke (22) durch einen Zapfen am Jochschenkel und/oder am Bimetallstrei­ fen (12) gebildet ist, so daß ein Teilstrom auch durch den Thermobimetallstreifen (12) fließen kann.