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Schutzschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter Die Erfindung
betrifft einen Schutzschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit einem Seibstauslöser
zum Entklinken eines Schaltschlosses, durch welches ein beweglicher Kontaktteil
von einem ihm zugeordneten Gegenkontaktteil trennbar ist.
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Ein derartiger Schutzschalter ist beispielsweise aus der deutschen
Auslegeschrift 4 192 730 bekannt. Der Selbstauslöser ist dort ein elektromagnetischer
Auslöser mit einem 'auchanker, der beim Fließen eines Kurzschlußstromes gegen die
wirkung einer Rückstellfeder in die Erregerspule des elektromagnetischen Auslösers
hineingezogen wird und hierbei ein Schaltschloß entklinkt, so daß der bewegliche
Kontaktteil unter Eirnirkung einer Schaltfeder von einem gehäusefesten Gegenkontaktteil
getrennt und der Stromkreis unterbrochen wird.
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Gegenüber dem TauchanIer ist am beweglichen Kontaktteil ein Ferromagnet
angeordnet, der vom Tauchanker im Falle eines Kurzschlußstromes zusätzlich angezogen
wird. Durch diesen Ferromagneten wird jedoch keine besonders fiir hohe Kurzschlußströme
ausrei hende Verkürzung des Ausschaltverzuges des Schdiæschalters erzielt, da im
aus dem Magnetkern der Erregerspule und dem Perromagneten am beweglichen Kontaktteil
gebildeten Magnetkreis ganz erhebliche Luftspalte vorhanden sind, so daß keine besonders
ins Gewicht fallende Magnetkraft auf den Ferromagneten des beweglichen Kontaktteils
ausgeübt und dieses bewegliche Kontaktteil durch die Magnetkraft kaum beschleunigt
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschalter mit
erheblich verkürztem Ausschaltverzug zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schutzschalter der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegerilontaktteil
ebenfalls beweglich, vorzugsweise drehbar, und durch Einwirken eines Selbstauslösers
vom beweglichen Kontaktteil entfernbar ist.
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Dies bewirkt, daß beim Fließen eines Kurzschlußstromes beide Kontaktteile
unter Verkürzung des Ausschaltveruges voneinander fortgerissen werden. Durch die
damit verbundene hohe Öffnungsgeschwindigkeit der beiden FLontaktteile baut sich
die Lichtbogenspannung zwischen diesen beiden Kontaktteilen sehr schnell auf, so
daß die Lichtbogendauer verkürzt wird und damit die Dauer des den Schutzschalter
im Auslösefall durch fließenden Stromes stark verringert ist.
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Vorteilhafterweise ist ein elektromagnetischer Selbstauslöser vorgesehen
mit einem Entklinkungsanker zum Einwirken auf das Schaltschloß und einem weiteren
Anker zum Einwirken auf den Geger'kontaktteil. Geringe Luftspalte in den Magnetkreisen
der beiden Anker und damit einen besonders kleinen Ausschaltverzug bewirkende große
Magnetkräfte ergeben sich, wenn tür jeden der beiden Anker ein bOsondertes Magnetjoch
vorgesehen ist.
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Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung a-n einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert: Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Leitungsschutzschalter
in Einschaltstellung.
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Figur 2 zeigt ein Einzelteil des Leitungsschutzschalters nach Figur
1.
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Figur 3 gibt die Freiauslösestellung dieses Beitungsschutz schalters
wieder.
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Figur 4 zeigt die Ausschaltstellung des 1eitungsschutzschalters nach
Figur 1.
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Der Beitungsschutzschalter nach Figur 1 weist einSchaltergehause 2
auf, welches vorteilhaft aus glasfaserverstärktem Kunststoff, beispielsweise Polykarbonat,
besteht. Dieses Sclaltergehäuse 2 ist an einer zur Zeichenebene parallelen Seite
mit einer z.B.. aus Hartpapier bestehenden Abdeckplatte 2a verschließbar.
Diese
Abdeckplatte 2a kann an Nietzapfen 2b durch Vernieten am Schaltergehäuse 2 befestigt
werden.
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An einer Stirnwand des Schaltergehäuses 2 ist ein von außen bedienbarer-Kipphebel
3 angeordnet. Dieser Kipphebel 3 ist auf einer zur Zeichenebene senkrechten Achse
4 um diese Achse 4 drehbar angebracht. Die Achse 4 ist an der Innenseite der zur
Zeichenebene parallelen Seitenwand 5 des Schaltergehäuses 2 angespritzt. Der Kipphebel
3 ist mit einer sich an der Achse 4 abstützenden Rückstellfeder 6 versehen, die
den Kipphebel 3 aus der in Figur 1 dargestellten Einschaltstellung in die Ausschaltstellung
nach Figur 4 zu drehen sucht.
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Zur Erzielung einer geringen Binbautiefe des BeitllSngsschutzschalters
sind im Schaltergehäuse 2 keine Lichtbogenlöschkammer 7, ein elektromagnetischer
Auslöser 8 und ein aus Bimetall bestehender thermischer Auslöser 9 nebeneinander
in einer Reihe längs der der Stirnwand mit dem Kipphebel 3 gegenüberliegenden Stirnwand
10 des Schaltergehäuses 2 angeordnet.
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Die LichtbogeKlöscEçammer 7 besteht aus mehreren parallel zu der Innenfläche
der Stirnwand 10 mit Abstand voneinander nebeneinander arlgeordneten Löschblechen
7a, 7b und 7c, die dem elektromagnetischen Auslöser 8 mit ihren Kanten gegenüberliegen.
Ein Löschblech 7c der beiden äußeren Löschbleche 7a und 7c ist mit der außen am
Schaltergehäuse 2 angebrachten Anschlußklemme 11 elektrisch leitend verbunden.
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Der elektromagnetische Auslöser 8 weist eine Erregerspule mit einem
langgestreckten, zur Stirnwand 10 und zu den Löschblechen 7a bis 7c parallelen Magnetkern
8a und einer Wicklung 8b auf. liese Wicklung 8b besteht günstigerweise aus anodisch
ox.ydiertela Aluminiumband, dessen Oberfläche durch die Oxydschicht isoliert ist
und welches in mehreren übereinanderliegenden Lagen auf den Magnetkern 8a aufgewickelt
ist.
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Der elektromagnetische Auslöser 8 weist zwei Magnetjoche 8c und Ad
auf. Jedes der Magnetjoche 8c und 8d ist an einem anderen
Ende
des Magnetkernes 8a befestigt. Das Magnetjoch 8d ist »ron dem Ende des Magnetkerns
8, an dem es befestigt ist, durch eine Isolierstoffhülse 8e elektrisch isoliert.
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Äm Magnetjoch 8c ist als Entklinkungsanker ein flacher Klappanker
8f schneidenförmig gelagert, der sich flächig gegenüber der Polfläche an dem Ende
des Magnetkernes 8a befindet, an dem das Magnetjoch 8d angebracht ist. Dieser Klappanker
8f ist mit einer Rückstellfeder 8g versehen, die mit einem Ende an einer Fahne Sh
des Magnetjochs 8c eingehängt ist. Diese Fahne 8h ist zum Justieren der Rückstellfeder
8g mittels einer von außen durch die Durchführung 12 im Schaltergehäuse 2 geführten,
nicht dargestellten Spindel hochkant in Richtung des Magnetkernes 8a verbiegbar.
Die Rückstellfeder 8g sucht einen Arm 8i des Entklinkungsankers 8f gegen den Arm
13a einer als Entklinkungsorgan dienenden Halbwelle 13 zu pressen. Die Halbwelle
13 ist senkrecht zur Zeichenebene an der Seitenwand 5 des Schaltergehäuses 2 angebracht
und um eine Senkrechte zu dieser Seitenwand 5 drehbar. Der Arm 13a der Halbwelle
13 befindet sich zwischen dem Arm 8i des Entklinkungsankers 8f und dem freien Ende
dieses Entklinkungsanders 8f.
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Am zweiten Magnetjoch 8d des elektromagnetischen Auslösers 8 ist in
einer Gabelung ein weiterer Klappanker 8k um eine Senkrechte zur Zeichenebene und
zur Seitenwand 5 des Schaltergehauses 2 drehbar gelagert. Dieser Klappanker 8k ist
mit einer an einer Ferne des Magnetjochs 8d befestigten Rückstellfeder 8n versehen,
die den Klappanker 8k gegen die zur Zeichenebene senkrechte Rippe 14 an der Innenseite
der Stirnwand 10 zu drehen sucht. Dieser Klappanker 8k ist mit einem Gegenkontaktteil
8m zu einem einzigen Teil zusammengefaßt, Der Klappanker 8k 7nit dein Gegenkontaktteil
8m befindet sich zur Verringerung der Einbautiefe des Schaltergehäuses 2 zwischen
der Lichtbogenlöschkammer 7 und dem elektromagnetischen Auslöser 8 gegenüber der
Polfläche an dem Ende des Magnetkernes 8a, an dem das Magnetjoch 8c angebracht ist.
Dieses Magnetfoch 8c ist mittels einer elektrisch leitender @@@thogenl@@f@@ @@@e
17 mit dem unmittelbar an der Innenseite der Stirnwand 10 befindlichen
Blech
7a der Lichtbogenkammer 7 elektrisch leitend verbunden Das Schaltsehloß des erfindungsgemäßen
Leitungsschutzschalters weist zum Erzielen einer geringen Einbautiefe eine langgestreckte
Klinke 16 auf, die mit einem beweglichen Kontaktteil 17 zu einem einzigen Teil zusammengefaßt
ist Die Draufsicht auf diese Klinke 16 mit dem beweglichen Kontaktteil 17 ist in
Igr 2 dargestellt. Dieses Kontaktteil 17 ist durch eine litze 18 iait einer Anschlußklemme
11 am Gehäuse 2 des Beitungsschutzschalters elektrisch leitend verbunden. Die Klinke
16 stützt sich im in Figur 1 dargestellten Einschaltzustand des Leitungsschutzschalters
auf der einen Seite an der Halbwelle 13 und mit der Kontaktfläche des beweglichen
Kontaktteiles 17 auf der Kontaktfläche des Gegenkontaktteiles 8m und auf der anderen
Seite am innerhalb des Schaltergehäuses 2 befindlichen Arm 3a des Kipphebels 3 abO
Dieser Arm 3a besteht aus zwei senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 gesehen mit
Abstand nebeneinander angeordneten, zur Zeichenebene parallelen Teilen. Eine an
der Innenfläche der Seitenwand 5 befestigte Schaltfeder 28 sucht die Klinke 16 mit
dem Ende, an dem sich der bewegliche Kontaktteil 17 befindet, in Richtung auf den
Kipphebel 3 gegen eine Rippe 19 an der Innenfläche einer zur Seitenwand 5 und zur
Stirnwand 10 senkrechten Wand des Schaltergehäuses 2 zu pressen. Hierbei wird ein
Abgleiten der Klinke 16 von der Halbwelle 13 durch zwei nebeneinander an der Klinke
16 an Ende mit dem beweglichen Schalkontaktteil 17 angebrachten, in zur Drehachse
des Kipphebels 3 senkrechten Ebenenliegenden Fahnen 20 verhindert, die mit ihren
kreisbogenförmig konvex gewölbten Kanten 21 an der Rippe 19 anliegen. Radiusmittelpunkt
der gewölbten Kanten 21 ist das an der Halblfelle 13 anliegende Ende der Klinke
16G Der zweiteilige Arm 3a liegt mit seiner ebenfalle kreisbogenförmigen konvexen
Anlagekants 3b an zwei quergeriffelten Stellen 22 der Klinke 16 an. Der Rad.iusmittell)unkt
der Anlagekante 3b liegt auf der zur Zeichenebene der Pigur 1 senkrechten Mittel
linie der Achse 4. Aufgrund der Einwirkung der Schaltfeder 28 und der Rückstellfeder
wird der Kipphebel 3 durch die Reibungskräfte
an seiner Anlagestelle
an der Klinke 16 entgegen zur Wirkung der Rückstellfeder 6, die diesen Kipphebel
3 im Uhrzeigersinn zu drehen sucht, in der Einschaltstellung gewalten.
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Ein als thermischer Auslöser dienender Bimetallstreifen 9 ist an einer
Fahne 8n des Magnetjochs 8c so angebracht, daß sich der Entklinkungsanker 8f zwischen
dem Arm 13a der Halbwelle 13 und dem Bimetallstreifen 9 befindet. Auch die Fahne
8n ist zum Justieren des Bimetallstreifens 9 von außen mittels einer durch eine
nicht erkennbare Durchführung im Schaltergehäuse 2 in Richtung des Magnetkernes
8 eingeführten Spindel hochkant verbiegbar. Der Bimetallstreifen 8 ist durch eine
Litze 23 mit einer weiteren, außen am Schaltergehäuse befindlichen Anschlußklemme
24 elektrisch leitend verbunden. Ferner ist der Klappanker 8k über eine Litze 25
mit dem einen Anschluß der Wicklung Sb des elektromagnetischen Auslösers 8 elektrisch
leitend verbunden. Der andere Anschluß der Viicklung Bb liegt unter Herstellung
einer elektrisch leitenden Verbindung an der Mantelfläche des Magnetkernes 8a an.
Der Stromweg zwischen den beiden Anschlußklemmen 11 und 24 verläuft daher im Einschaltzustand
des Leitungsschutzschalters gemaß Figur 1 über die Litze 23, den Bimetallstreifen
9, die Fahne 8n, das Magnetjoch 8c, den Magnetkern 8a, die Wicklung Cb, dde Litze
25, den Klappanker 8k, den Gegenkontaktteil 8m, den beweglichen Kontaitteil 17 und
die Litze 18.
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bas Magnetjoch 8c für den Entklinkungsanker Sf ist vorteilhafterweise
bei einer geringeren magnetischen Erregung magnetisch abgesättigt als das Magnetjoch
8d für den Klappanker 5k mit den Gegenkontaktteil 8m. Hierzu kann das Magnetjoch
8c aus dem gleichen magnetischen Material wie das Magnetjoch od ½stehen jedoch is-t
der Querschnitt des Magnetjochs 8c geringer als der des Magnetjochs 8d. Dies bewirkt,
daß nur der Entklinkungsanker 8f unter Entklinkung der Klinge 16, nicht jedoch der
Klappanker 8k anspricht, wenn der Leitungsschutzschalter von einem Strom von beisp.elsweise
dreifacher Mennstromstärke durchflossen wird. Wird hingegen der Leitungsschutzschalter
von
einem Strom von beispielsweise 20facher Nennstromstärke (Kurzschlußstrom) durchflossen,
so spricht nicht nur der Entklinkungsanker 8f, sondern auch der ELlappanker 8k an
und beschleunigt den Gegenkontaktteil 8m, der sich vom beweglichen Kontaktteil 17
fortbewegt. Je höher der den Leitungsschlutzschalter durchfließende Strom ist, desto
schneller werden daher die Kontaktflächen der beiden Kontaktteile 8m und 17 voneinander
getrennt.
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In der Einschal-tstellung nach Pigur 1 sucht die Rückstellfeder 8g
des Entklinkungsankers 8f die Halbwelle 13 über die Arme 8i und 13a entgegen der
Uhrzeigerrichtung zu drehen. Dies wird durch die Klinke 16 verhindert, an deren
Ende der Arm 13b der Halbwelle 13 anliegt. Wird der Leitungsschlutzschalter von
einem genügend großen Strom durchflossen, so wird der Entklinkungsanker Bf entweder
vom Magnetkern 8a angezogen oder vom Bimetallstreifen 9 auf den Magnetkern 8a zu
bewegt. Hierbei dreht der Entklinkungsanker 8f die Halbwelle 13 im Elrzeigersinn,
so daß die Klinke 16 von der lIalbwelle 13 abgLeitet und unter Trennung der Kontalctflächen
des beweglichen Kontaktteiles 17 und des Gegenkontaktteils 8m die in Figur 3 dargestellte
Freiauslösestellung einnimmt, in der sie mit dem Ende, an dem sich der bewegliche
Kontaktteil 17 befindet, an der Rippe 19 anliegt. Die zweite Anlagestelle der Klinke
16.
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in dieser Freiauslösestellung ist die Anlagekante 3b des ein teiligen
Armes 3a des Kipphebels 3. Die Schaltfeder 28 ist in der Freisauslösestellung weitgehend
entspannt, so daß die Rückstellfeder 6 die Reibungskräfte an der knlagestelle der
Klinke 16 an der Anlagekante 3b überwinden kann. Der Kipphebel 3 wird also von der
Rückstellfeder 6 im Uhrzeigersinn in die in Pigur 4 dargestellte Ausschaltstellung
gedreht. Hierbei dreht sich auch die Klinke 16 um ihre Anlagestelle an der Rippe-19
entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre in Figur 4 dargestellte Ausschaltstellung, zu
in der die Kontaktflächen des beweglichen Kontalftteils 17 und des Gegenkontaktteils
8m voneinander getrennt sind und in der sich das in der Einschaltstellung nach Figur
1 an der Halbwelle 13 anliegende Ende der Klinke 16 an einer Rippe 26a innen an
der mit dem Kipphebel 3 versehenen
Stirnwand 26 anliegt. Beim Kurzschlußstrom
wird auch der Klappanker 8k uom Magnetkern 8a algezogei- und die Trennung der Kontaktflächen
des beweglichen Kentaktteils 17 und des Gegenkontaktteils 8m beschleunigt.
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Zum Einschalten des Leitungsschutzschalters nach der Figur 4 wird
der Kipphebel 3 um die Achse 4 entgegen dem Uhrzeiger gedreht und der Leitungsschutzschalter
in die in Figur 1 dargestellt Einschaltstellung gebracht. Hierbei stützt sich das
eine Ende der Klinke 16 an der Halbwelle 13 ab, während das andere Ende mit dem
beweglichen Ixontal:tteil 17 entgegen der Wirkung der Schaltfeder 18 und geführt
durch die an der Rippe 19 anliegenden Anlagekanten 21 der Fahnen 20 in einer zur
Drehachse des Kipphebels 3 senkrechten Ebene auf den Gegenkontaktteil 8m zu bewegt
wird.
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Der leitungsschutzschalter kann ohne weiteres auch durch Drehen des
Kipphebels 3 um die Achse 4 in Uhrzeigerrichtung in die in Figur 4 dargestellte
Ausschaltstellung gebracht werden.
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Der Klappanker 8k kann gegenüber dem Gegenkontaktteil 8m vorteilhafterweise
einen Vorlauf besitzen, so daß der Gegenkentaktteil 8m beim Ansprechen des Ankers
8k durch die in diesem Anker 8k gespeicherte kinetische Energie noch zusätzliclJ
beschleunigt wird.
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9 Patentansprüche 4 Piguren