DE2119901A1

DE2119901A1 - Uberstromschalter mit verzögerter Auslosung

Info

Publication number: DE2119901A1
Application number: DE19712119901
Authority: DE
Inventors: Isami Seto Yoshino Akira Asahi Setone, (Japan) P H02h 9 02
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-04-27
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE2119901B2; GB1345783A; FR2086398A1; FR2086398B1; DE2119901C3; CA944795A; US3689855A

Description

PATENTANWALT

DR. HEINRICH HERMELINK

B MtoJw· 60, Apollowag 9, TeL 57 2743 .

Heue Rufnummer 172743 München, ' den *2. Apfl/ J971

27/016

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD., Osaka, Japan

Überstromschalter mit verzögerter Auslösung

Die Erfindung betrifft einen Überstromschalter mit verzöger- ^ ter Auslösung.

Transformatoren und andere Elektrogeräte erlauben im allgemeinen einen kurzzeitigen Überstrom von I5OO bis 3OOO °/o des Nennstroms im Einschaltzeitpunkt« Die üblichen Überstromschalter haben aber eine sehr kurze Auslösezeit, so daß der. Schaltmagnet durch solche Einschaltstromstöße bereits anspricht und den Klappanker betätigt, bevor der an sich unschädliche EinschaltStromstoß wieder verschwindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überstromschalter mit verzögerter Auslösung zu schaffen, der von kurzzeitigen EinsehaltStromstößen nicht betätigt wird, aber sicher auslöst, wenn im Betrieb ein Überstrom auftritt.

-2-Dr.Hk/Du.

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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß in der Mittelachse des Spulenkörpers des Schaltmagneten ein Zylinder aus unmagnetischem Material angeordnet, in dem ein Tauchkolben aus magnetischem Werkstoff, der sich über eine Feder gegen den ebenfalls aus magnetischem Werkstoff bestehenden Zylinderkopf abstützt, hydraulisch gedämpft verschiebbar ist; ferner sind mit dem Joch des Schaltmagneten verbundene magnetische Streuglieder in geringerem Abstand vom Zylinderkopf als der Klappanker angeordnet.

Dank dieser Anordnung ist kurz nach dem Einschalten des Uberstromschalters der Streufluß so stark, daß auch bei einem kräftigen Einschaltstromstoß die Anziehungskraft auf den Klappanker nicht ausreicht, um diesen anzuziehen. Wenn aber nach einiger Zeit der Tauchkolben in den Spulenkörper hineingezogen wurde, schließt sich der magnetische Hauptkreis und ein nachfolgender Überstrom bringt den Klappanker zum Anziehen, wodurch der Überstromschalter ausgelöst wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

Fig. 1 A ein Längsschnitt und

Fig. 1 B ein Querschnitt des Schaltmagneten.des erfindungsgemäßen Uberstromschalters,

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Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des ganzen Überstromschalters,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild desselben

und
Fig. h bis 6 grafische Darstellungen zur Erläuterung der

Arbeitsweise der Erfindung.

Es soll zunächst die Konstruktion des Schaltmagneten an Hand der Fig. IA und IB erläutert werden, wobei Fig. IB ein
Schnitt-längs der Linie I - I¹ in Fig. IA ist.

Die Spule 1 des Schaltmagneten ist auf einen Spulenkörper 2 aus Isoliermaterial gewickelt, in dessen Mittelachse ein
Zylinder 3 aus unmagnetischem Werkstoff (z. B. Messing) angeordnet ist. Ein Tauchkolben k ist in dem mit einer Ölfüllung versehenen Zylinder 3 verschiebbar angeordnet. Der Zylinder 3 ist mit einem Zylinderkopf 5 aus magnetischem Werkstoff verschlossen. Eine Druckfeder 6 ist zwischen den Zylinderkopf 5 und die mit einem Ansatz versehene Stirnseite
des Tauchkolbens k eingefügt. Der Spulenkörper 2 ist an einem L-förmigen Joch 7 befestigt, das einen oberen Flansch 9 und einen Seitenflansch 8 aufweist; letzteres wird vom Zylinder 3 durchdrungen. Am horizontalen Flansch 9 sind nach oben
abgebogene Lappen 10 zur Befestigung des Schaltmagneten am

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Gehäuse des Überstromschalters angeordnet.

Beiderseits des Zylinderkopfes 5 sind magnetische Streuglieder 11 und II¹ in die Stirnseite des Spulenkörpers 2 eingelassen. Die oberen Enden dieser Streuglieder sind mit dem Joch 7 verbunden. Ein Klappanker 12 ist vor dem Zylinderkopf 5 angeordnet und am Gehäuse 14 (Fig. 2) des Überstromschalters mittels einer Achse 15 gelagert. Eine weitere Druckfeder 13 befindet sich zwischen dem Klappanker 12 und der Stirnseite 8 des Spulenkörpers.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Überstromschalters mit dem Schaltmagneten nach Fig. IA und IB. Mit dem Klappanker 12 ist eine Klinke 16 verbunden, die dem rechten Ende einer Schwenkplatte 17 gegenübersteht. Das linke Ende der Schwenkplatte 17 steht in Eingriff mit einem auf und ab verschiebbaren Schieber 18. An einem unteren Fortsatz 19 des Schiebers 18 ist das bewegliche Kontaktstück 20 verschiebbar angebracht. Es wirkt mit einem am Gehäuse lh befestigten Kontaktstück 21 zusammen. Zwischen den Kontaktstücken 20 und 21 befindet sich eine Druckfeder 22. Der Einschaltdruckknopf 23 ist über einen Lenker 2k mit Hilfe von Achsen 27 und 26 mit der Schwenkplatte 17 verbunden. Zur Auslösung des Überstromschalters von Hand dient ein Auslösedruckknopf 25· Wird der Einschaltdruckknopf 23 niedergedrückt, so verschiebt sich die untere Achse 26 in einem Schlitz 26' des

-5-

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Gehäuses Ik nach unten. Das rechte Ende der Schwenkplatte 17 kommt in Eingriff mit dem oberen Ende der Klinke l6 und das linke Ende drückt den Schieber 18 nach unten, bis die Kontaktstücke 20 und 21 in Anlage kommen. In dieser Stellung hat sich die Verbindungsachse 27 zwischen dem Druckknopf 23 und dem Lenker Zk längs eines L-förmigen Schlitzes 27' im Gehäuse Ik ebenfalls nach unten bewegt und ist im horizontalen Teil dieses Schlitzes nach der Seite ausgewichen, wodurch die Kontakte im einen Schaltzustand gesperrt bleiben. Wenn der Klappanker 12 durch einen länger dauernden Überstrom in der Spule 1 in Pfeilrichtung angezogen wird, dreht sich sein Oberteil im Uhrzeigersinn und nimmt die Klinke l6 mit, wodurch die Schwenkplatte 17 von dem oberen Ende der Klinke freikommt. Infolgedessen wird das bewegliche Kontaktstück 20 von der Feder 22 nach oben gedrückt, so daß der Strom unterbrochen wird. Statt durch die magnetische Anziehungskraft kann der Klappanker auch durch den Auslöseknopf 25 verschwenkt werden.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der Anordnung im einzelnen beschrieben.

Solange der Tauchkolben k einen großen Abstand vom Zylinderkopf 5 hat, ist der Kraftfluß zwischen dem Tauchkolben und dem Zylinderkopf gering, weil von den Streugliedern 11 und

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11' ein starker Streufluß erzeugt wird, weshalb die Anziehungskraft für den Klappanker 12 im Luftspalt g stark herabgesetzt ist. Aus diesem Grunde wird der Anker auch bei kurzzeitigen starken Überströmen nicht angezogen.

Fließt dagegen ein langer anhaltender Überstrom durch die Spule 1, so wird der Tauchkolben k in den Zylinder 3 hineingezogen und sein Fortsatz kommt in Berührung mit dem Zylinderkopf 5· Dadurch wird der magnetische Kreis weitgehend geschlossen und die Anziehungskraft auf den Klappanker 12 im Luftspalt g unterscheidet sich nicht mehr wesentlich von der Anziehungskraft eines Elektromagneten mit massivem Eisenkern, wenn dafür gesorgt wird, daß der Streufluß zwischen Tauchkolben 4 und Joch 7 und die Sättigung des Eisenkerns so klein wie möglich gemacht werden. Der von den Streugliedern 11 und 11' hervorgerufene Streufluß kann in diesem Falle weitgehend unberücksichtigt bleiben. Wenn also der durch die Spule 1 fließende Überstrom einen stationären Zustand annimmt, wird der Anker 12 angezogen und löst die Kontaktöffnung aus.

Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild des beschriebenen Schaltmagneten. Die hier verwendeten Bezugszeichen haben folgende Bedeutung;

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F=von der Wicklung 1 aufgebrachte magnetomotorische Kraft Rp= magnetische Reluktanz des Tauchkolbens und des Zylinderkopfes

Re= magnetische Reluktanz der Streuglieder Ra= magnetische Reluktanz des Ankerluftspaltes r= magnetische Reluktanz des Jochs, des Tauchkolbens und ihres Verbindungsstücks.

Wenn Rp durch Verschiebung des Tauchkolbens zu Null wird,

ergibt sich f = F - r (6b. + 6e) .
a

Mit der Einführung von Re wird f nur um den Ausdruck r./6e verringert; wenn man also r klein hält, unterscheidet sich

f für geringes Rp kaum von dem Fall, in welchem Re nicht a

vorhanden ist. D. h., daß im stationären Zustand, in welchem der Tauchkolben den Zylinderkopf berührt, f unabhängig von Re bestimmt ist und der Anker normal vom Überstrom betätigt wird.

Befindet sich dagegen der Tauchkolben in seiner linken Endstellung in Fig. IA, so ist Rp groß und der magnetische Serienwiderstand wird im wesentlichen durch Rp bestimmt. Die Anziehungskraft f wird deshalb um das Glied /Se.Rp geschwächt, so daß sie wesentlich kleiner wird, als wenn Re nicht vorhanden wäre. In diesem Falle rührt also die Schwä-

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chung der Anziehungskraft hauptsächlich von Re her und der Anker wird durch Überstrom nicht betätigt, so daß die Kontakte geschlossen bleiben.

Fig. k zeigt die Änderung des Ankerflusses /ia in Abhängigkeit von der Stellung des Tauchkolbens, d. h. dem Abstand zwischen Tauchkolben und Zylinderkopf, und zwar bezieht sich Kurve A auf eine Anordnung ohne Streuglieder und Kurve B auf die Anordnung mit Streugliedern.

Fig· 5 zeigt die Änderung der Anziehungskraft auf den Anker in Gramm, d. h. der magnetomotorischen Kraft f , in Abhängigkeit vom Ankerluftspalt, d. h. dem Abstand g zwischen Klappanker und Zylinderkopf. Die Kurven C und D gelten für den Fall, daß der Tauchkolben den Zylinderkopf berührt, ohne und mit Streugliedern, während die Kurven E und F sich auf einen Abstand von IO mm zwischen Tauchkolben und Zylinderkopf ohne und mit Streugliedern beziehen.

In Fig. 6 ist in Abzissenrichtung die Tauchkolbenstellung (Abstand zwischen Tauchkolben und Zylinderkopf in Millimeter) aufgetragen, während in Ordinatenrichtung der Multiplikationsfaktor angegeben ist, mit dem der Nenn-Auslösestrom vervielfacht werden muß, um diejenige Überstromstärke zu erhalten,bei welcher der Überstromschalter anspricht.

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Kurve G bezieht sich auf den Fall ohne Streuglieder und Kurve H auf den Fall mit Streugliedern.

Wie aus diesen Kurven hervorgeht, verträgt der Überstromschalter dank der Streuglieder einen erheblich größeren kurzzeitigen EinschaltStromstoß, als ohne diese Streuglieder. Erst wenn die Dauer des Überstromes länger als die eingestellte Verzögerung des Tauchkolbens ist, spricht der Schalter auf den Nenn-Überstrom an.

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Claims

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD., Osaka, Japan

Ansprüche

(1.1 TJberstromschalter mit verzögerter Auslösung, dadurch gev—/

kennzeichnet, daß in der Mittelachse des Spulenkörpers (2) des Schaltmagneten ein Zylinder (3) aus unmagnetischem Material angeordnet ist, in dem ein Tauchkolben (k) aus magnetischem Werkstoff, der sich über eine Feder (6) gegen den ebenfalls aus magnetischem Werkstoff bestehenden Zylinderkopf (5) abstützt, hydraulisch gedämpft verschiebbar ist, und daß mit dem Joch (7) des Schaltmagneten verbundene magnetische Streuglieder (ll, 11·) in geringerem Abstand vom Zylinderkopf (5) als der Klappanker (l2) angeordnet sind.
2. Überstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuglieder (ll, H¹) beiderseits des Zylinderkopfes (5) in eine Stirnfläche des Spulenkörpers (2) eingelassen sind.

Dr.Hk/Du.

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3. Überstromsehalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf zwischen dem Klappanker (l2) und den Streugliedern (ll, 11') angeordnet ist.

km Überstromschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (7) und der Zylinder (3) unmittelbar miteinander verbunden sind.

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