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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisches
Schaltgerät,
insbesondere einen Schütz,
mit einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung, welche ein bewegliches
Kontaktelement betätigt.
Das bewegliche Kontaktelement kann hierbei eine Überbrückungsstellung einnehmen, in
welcher ein Paar fester Kontakte verbunden sind und eine Trennstellung,
in welcher die festen Kontakte getrennt sind. Ein derartiges Schaltgerät ist beispielsweise
aus der
DE 197 16
380 C1 bekannt.
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Als fernbetätigbarer elektrischer Schalter wird
häufig
ein Schütz
verwendet. Zusätzlich
zum Schütz
dient in elektrischen Anlagen ein Hauptschalter oder Schaltgerät mit Trennereigenschaften
der Sicherstellung der Spannungsfreiheit, insbesondere bei Arbeiten
an der elektrischen Anlage. Anforderungen an Lastschalter und Trenner
sind beispielsweise in der Norm IEC 60947-3 sowie der Norm EN 60947 beschrieben.
Um die Anforderungen insbesondere dieser Normen zu erfüllen, ist
in der elektrischen Anlage zusätzlich
zum Schütz
ein separater Schalter vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit
geringem apparativem Aufwand eine sichere Abschaltung einer elektrischen
Anlage zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein elektromagnetisches Schaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Das Schaltgerät
weist einerseits eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung und
andererseits eine manuell betätigbare
Stellvorrichtung auf. Durch die elektromagnetische Antriebsvorrichtung
ist ein bewegliches Kontaktelement betätigbar, welches eine Überbrückungsstellung
und eine Trennstellung einnehmen kann, wobei hierbei ein Paar fester
Kontakte miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt ist. Die
manuell betätigbare Stellvorrichtung
ist schaltbar zwischen einer Betriebs-Position und einer Sicherungs-Position,
wobei ein mit dem beweglichen Kontaktelement zusammenwirkendes Stellelement
zwischen Betriebs- und Sicherungs-Position verlagerbar ist. In der
Betriebs-Position ist das bewegliche Kontaktelement mittels der
elektromagnetischen Antriebsvorrichtung zwischen Überbrückungsstellung
und Trennstellung schaltbar, d.h. die elektromagnetische Antriebsvorrichtung
sowie das bewegliche Kontaktelement sind in der Betriebs-Position
durch die manuell betätigbare
Stellvorrichtung nicht in ihren Schaltmöglichkeiten beeinflusst. In
der Sicherungs-Position ist dagegen das bewegliche Kontaktelement
in Trennstellung blockiert. Hierbei besteht zum einen die Möglichkeit,
das Stellelement der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung von der Betriebs-Position in die Sicherungs-Position
zu verlagern, wenn das bewegliche Kontaktelement bereits in Trennstellung
ist. In diesem Fall wird durch die Betätigung des manuell betätigbaren
Stellelementes die Schaltposition des beweglichen Kontaktelementes
nicht verändert,
sondern lediglich das bewegliche Kontaktelement in dessen Schaltstellung blockiert.
Zum anderen besteht auch die Möglichkeit, bei
in Überbrückungsstellung
befindlichem beweglichem Kontaktelement das Stellelement der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung von der Betriebs-Position in die Sicherungs-Position
zu verlagern. In diesem Fall wird durch die Verlagerung des manuell
betätigbaren
Stellelementes das bewegliche Kontaktelement von der Überbrückungsstellung
in die Trennstellung bewegt. Beim Schalten von der Betriebs-Position
in die Sicherungs-Position setzt sich somit die manuelle Betätigung gegenüber der
elektromagnetischen Betätigung
durch.
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Zusätzlich zur Sicherungs-Position
und zur Betriebs-Position ist das Stellelement der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung nach einer bevorzugten Weiterbildung dazu geeignet,
in einer Ein-Position das bewegliche Kontaktelement in Überbrückungsstellung
zu blockieren. Analog zur Sicherungs-Position ist somit auch in
Ein-Position die Wirkung der elektro magnetischen Antriebsvorrichtung
außer
Kraft gesetzt, wobei im Gegensatz hierzu die festen Kontakte mittels
des beweglichen Kontaktelementes überbrückt bleiben. Es besteht auch
die Möglichkeit, das
bewegliche Kontaktelement entgegen der Wirkung der elektromagnetischen
Antriebsvorrichtung von der Trennstellung in die Überbrückungsstellung zu
verlagern.
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Befindet sich das Stellelement der
manuell betätigbaren
Stellvorrichtung in Sicherungs-Position, so ist eine Stromzufuhr
zur elektromagnetischen Antriebsvorrichtung nicht sinnvoll. Durch
eine solche Stromzufuhr könnten
sogar Schäden
am elektromagnetischen Schaltgerät
verursacht werden. Um dies sicher zu verhindern, weist das elektromagnetische Schaltgerät vorzugsweise
einen Hilfsschalter auf, welcher, gekoppelt mit der manuell betätigbaren Stellvorrichtung,
in Sicherungs-Position
des Stellelementes die elektromagnetische Antriebsvorrichtung von
deren Energiezufuhr trennt. Vorzugsweise schaltet der Hilfsschalter
die Energiezufuhr zur elektromagnetischen Antriebsvorrichtung bereits
ab, bevor das bewegliche Kontaktelement mittels der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung von den festen Kontakten getrennt wird. Damit ist
eine leichtgängige
Bedienung der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung ohne Gefahr einer Beschädigung des elektromagnetischen Schaltgerätes ermöglicht.
In analoger Weise kann auch in der Ein-Position des Stellelementes
eine selbsttätige
Trennung der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung von deren Stromversorgung
vorgesehen sein.
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Eine günstige Geometrie der Kraftübertragung
zwischen der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung und dem beweglichen
Kontaktelement, sowie zwischen diesem und der manuell betätigbaren Stellvorrichtung
ist bevorzugt dadurch erreicht, dass die elektromagnetische Antriebsvorrichtung,
das bewegliche Kontaktelement sowie das manuell betätigbare
Stellelement von einer gemeinsamen Achse geschnitten werden, insbesondere
jeweils im Wesentlichen symmetrisch zu dieser Achse angeordnet sind. Das
manuell betätigbare
Stellelement ist vorzugs weise linear relativ zum beweglichen Kontaktelement verschiebbar.
Hierdurch ist eine besonders effektive Kraftübertragung zwischen der manuell
betätigbaren Stellvorrichtung
und dem wahlweise von dieser oder von der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung
betätigbaren
beweglichen Kontaktelement ermöglicht.
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Ein besonders montagefreundlicher
Aufbau des elektromagnetischen Schaltgerätes ist vorzugsweise dadurch
erreicht, dass das Schaltgerät
zusammengesetzt ist aus einem Grundgerät, welches die elektromagnetische
Antriebsvorrichtung sowie das bewegliche Kontaktelement und die
festen Kontakte umfasst, einerseits und der manuell betätigbaren Stellvorrichtung,
welche mechanisch an das Grundgerät angekoppelt ist, andererseits.
Das Grundgerät weist
vorzugsweise die gesamte Funktionalität eines Schützes auf und entspricht auch
in seinem konstruktiven Aufbau einem Schütz. Die manuell betätigbare Stellvorrichtung
ist vorzugsweise in konstruktiv einfacher und montagefreundlicher
Weise mittels einer Rastverbindung, welche nur zur einmaligen Montage vorgesehen
ist, mit dem Grundgerät
dauerhaft verbunden.
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Die Betätigung des Stellelementes der
manuell betätigbaren
Stellvorrichtung geschieht vorzugsweise mittels eines Drehschalters.
Alternativ sind auch andere handbetätigbare Elemente, beispielsweise
ein Kipphebel, verwendbar. Der Drehschalter bzw. der Kipphebel ist
vorzugsweise zumindest in der Sicherungs-Position mittels eines
Schlosses, beispielsweise eines Vorhangschlosses oder eines in die
Stellvorrichtung integrierten Schlosses blockierbar.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin,
dass auf konstruktiv einfache Weise die Funktionalität eines
Schützes
mit derjenigen eines Trenners, Lasttrenners, Sicherungslasttrenners,
Leistungsschalters mit Trennfunktion oder ähnlichen Gerätes in einem
einzigen elektromagnetischen Schaltgerät mit manueller Bedienmöglichkeit
integriert ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 ein
elektromagnetisches Schaltgerät mit
einer manuell betätigbaren
Stellvorrichtung in Sicherungs-Position,
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2a,b einen Drehschalter des
Schaltgerätes
nach 1 in Sicherungs-Position,
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3a,b einen Hilfsschalter des
Schaltgerätes
nach 1,
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4 das
elektromagnetische Schaltgerät mit
manuell betätigbarer
Stellvorrichtung in Betriebs-Position,
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5a,b den Drehschalter in Betriebs-Position,
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6 das
elektromagnetische Schaltgerät mit
manuell betätigbarer
Stellvorrichtung in Ein-Position, und
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7a,b den Drehschalter in Ein-Position.
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Einander entsprechende Teile sind
in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
in schematischem Querschnitt ein elektromagnetisches Schaltgerät, welches
aus einem Grundgerät 2 und
einer auf diesem aufgerasteten, manuell betätigbaren Stellvorrichtung 3 zusammengesetzt
ist, Das Grundgerät 2 hat
die Funktionalität
eines Schützes
und umfasst eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung 4,
ein durch dieses betätigbares
bewegliches Kontaktelement 5 sowie ein Paar mit diesem
zusammen wirkender fester Kontakte 6,7. Das bewegliche
Kontaktelement 5 weist einen Stößel 8 sowie eine innerhalb
dieses mittels einer Feder 9 eingespannte Kontaktbrücke 10 auf,
durch welche der Kontakt zwischen den festen Kontakten 6,7 herstellbar
ist. Die Kontaktbrücke 10 ist
durch die Feder 9 an eine Anlagefläche 11 des Stößels 8 gedrückt, wobei
beim Überbrücken der
festen Kontakte 6,7 mittels der Kontaktbrücke 10 diese
geringfügig von
der Anlagefläche 11 abheben
kann. In der Darstellung ist die Kontaktbrücke 10 von den festen
Kontakten 6,7 abgehoben. Das bewegliche Kontaktelement 5 befindet
sich in Trennstellung.
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Die Kontaktbrücke 10 kann abweichend
von der dargestellten Ausführungsform
auch in der Art eines Kipphebels ausgebildet sein. In diesem Fall
ist einer der festen Kontakte 6,7 permanent mit
der Kontaktbrücke 10,
beispielsweise mittels einer Gelenkverbindung, in Verbindung, oder
mit einem Teil der zumindest teilweise beweglichen Kontaktbrücke 10 identisch.
Eine elektrische Trennung ist in diesem Fall nur am jeweils anderen
festen Kontakt 6,7 vorgesehen.
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Die manuell betätigbare Stellvorrichtung 3 weist
ein etwa bolzenförmiges
Stellelement 12 auf, welches mechanisch mit dem Stößel 8 gekoppelt
ist. Das Stellelement 12 greift dabei an dessen dem Grundgerät 2 zugewandter
Seite mit einem verbreiterten Endstück 13 in eine unbeweglich
mit dem Stößel 8 verbundene
Hülse 14 ein
und ist somit zwangsgeführt
mit dem beweglichen Kontaktelement 5 verbunden. Das Endstück 13 ist
in der Hülse 14 um
einen Stellhub a verschiebbar. In der Darstellung oberhalb der Hülse 14 befindet
sich ein Drehschalter 15, welcher in Draufsicht bzw. in
einem weiteren, ausschnittsweisen schematischen Querschnitt in den 2a,2b dargestellt ist. In der Darstellung
nach den 1,2a,2b befindet sich die manuell betätigbare Stellvorrichtung 3 in
Sicherungs-Position. Der Drehschalter 15 ist auf noll gestellt,
der Stößel 8 ist
so weit wie möglich
nach oben, d.h. vom Grundgerät 2 weg gezogen.
Eine Betätigung
des Stößels 8 mittels
der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 ist, da der
Stößel 8 über die
Hülse 14 und
das Stellelement 12 blockiert ist, nicht möglich. Der
Drehschalter 15 ist mittels eines Schlosses 16 in
Form eines Vorhangschlosses gesichert.
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Die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 4,
der Stößel 8,
die Kontaktbrücke 10,
die Hülse 14 sowie
das Stellelement 12 und der Drehschalter 15 werden
von einer gemeinsamen Achse A geschnitten und sind im Querschnitt
im Wesentlichen symmetrisch zu dieser Achse A ausgebildet. Die Kraftübertragung
zwischen dem Stößel 8 und
der Kontaktbrücke 10 sowie
zwischen dieser und der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 erfolgt
damit im Wesentlichen linear längs
der Achse A.
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Um eine Zuführung von Strom zur elektromagnetischen
Antriebsvorrichtung 4 zu verhindern, ist ein Hilfsschalter 17 mit
einer einen beweglichen Kontakt 18 aufweisenden Schaltbrücke 19,
einem festen Kontakt 20 sowie einer die Schaltbrücke 19 mit
einer Kraft beaufschlagenden Druckfeder 21 vorgesehen. In
der dargestellten Sicherungs-Position, in welcher die festen Kontakte 6,7 getrennt
sind, ist der bewegliche Kontakt 18 gegen die Federkraft
der Druckfeder 21 durch einen mit dem Stellelement 12 verbundenen,
auf die Schaltbrücke 19 wirkenden
Mitnehmer 22 vom festen Kontakt 20 abgehoben.
Die elektrische Verbindung zwischen dem Hilfsschalter 17 und
der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 ist nicht dargestellt.
Die Funktion des Hilfsschalters 17 ist insbesondere anhand
der 3a,3b ersichtlich, wobei in 3b der Übersichtlichkeit halber die
Kontakte 18,20, die Schaltbrücke 19 sowie die Druckfeder 21 nicht
dargestellt sind.
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Die 4,5a, 5b zeigen das elektrische Schaltgerät 1 bzw.
den Drehschalter 15 in Betriebs-Position. Der Hilfsschalter 17 ist
hierbei geschlossen, d.h. die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 4 ist
elektrisch betätigbar.
Das manuell betätigbare
Stellelement 12 ist im Vergleich zur in 1 dargestellten Sicherungs-Position um
einen Stellhub a abgesenkt, d.h. in Richtung zum Grundgerät 2 verlagert.
Der Stellhub a ist hierbei der maximale Hub des Stößels 8,
um den dessen Endstück 13 innerhalb der
Hülse 14 bei
feststehender Hülse 14 verschiebbar
ist. Die Position der Hülse 14 in
der Betriebs-Position nach 2 ist
mit der Position der Hülse 14 in der
Sicherungs-Position nach 1 identisch.
In der Betriebs-Position ist jedoch eine Verlagerung des Stößels 8 und
damit auch der Kontaktbrücke 10 in Richtung
der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 möglich. Der
Plattenhub b, um welchen die Kontaktbrücke 10 in der in den 1 und 2 dargestellten Trennstellung von den
festen Kontakten 6,7 abgehoben ist, ist geringer
als der Stellhub a. Der Stößel 8 einschließlich der
Kontaktbrücke 10 ist
daher in Betriebsstellung der manuell betätigbaren Stellvorrichtung 2 wie
bei einem herkömmlichen Schütz mittels
der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 schaltbar.
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Die 6 und 7a,7b zeigen das elektrische Schaltgerät 1 mit
der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung 3 in Ein-Position. Beim Schalten des Drehschalters 15 von
der Sicherungs-Position „0" (2a,2b) über die
Betriebs-Position „B" ( 5a,5b)
in die Ein-Position „I" (7a,7b)
wird das Stellelement 12 jeweils verschoben, wobei dieses
in der dargestellten Ein-Position im Vergleich zur Betriebs-Position
(4) um einen Zusatzhub
c in Richtung des Grundgerätes 2 verlagert
ist. Die Kontaktbrücke 10 ist
in der die festen Kontakte 6,7 verbindenden Überbrückungsstellung
blockiert. Dabei ist die Kontaktbrücke 10 geringfügig von
der Anlagefläche 11 abgehoben,
so dass die Feder 9 im Vergleich zur Trennstellung (1,4), in welcher die Kontakte 6,7 getrennt
sind, etwas komprimiert ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Hilfsschalter 17 in Ein-Position der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung 3 geschlossen. Alternativ könnte jedoch
auch der Hilfsschalter 17 in Ein-Position selbsttätig geöffnet werden
oder ein wieterer, nicht dargestellter in Reihe mit dem Hilfsschalter 17 geschalteter
Schalter geöffnet
werden, so dass auch in Ein-Position
der manuell betätigbaren
Stellvorrichtung 3 die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 4 nicht
elektrisch betätigbar
ist.
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Sind die festen Kontakte 6,7 mit
der Kontaktbrücke 10 leicht
verschweißt,
so kann die leichte Verschweißung,
wie es die Norm IEC 60947-4-1 für
die Zuordnungsart 2 vorsieht, aufgebrochen werden. Ist dagegen
die Kontaktbrücke 10 mit
den festen Kontakten 6,7 fest verschweißt, so kann
die manuell betätigbare
Stellvorrichtung 3 nicht in die Sicherungs-Position gebracht
und damit auch nicht abgeschlossen werden. Umgekehrt bedeutet dies,
dass bei in Sicherungs-Position blockierter manuell betätigbarer
Stellvorrichtung 3 die Kontaktbrücke 10 zuverlässig von
den festen Kontakten 6,7 getrennt ist. Ein zusätzliches
Schaltgerät
mit Trennfunktion oder Hauptschaltereigenschaften ist daher nicht
erforderlich.