DE2337058A1

DE2337058A1 - Selbstschalter

Info

Publication number: DE2337058A1
Application number: DE19732337058
Authority: DE
Inventors: James P Ellsworth
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-07-31
Filing date: 1973-07-20
Publication date: 1974-02-14
Also published as: AT322030B; ES417369A1; CH554598A; GB1435544A; ZA734873B; US3796980A; AU5832873A

Description

Westinghouse Electric Corporation Erlangen,

Pittsburgh, Pennsylvania, USA Werner-von-Siemens-Str.

Mein Zeichen:

VPA 72/8410 No/Rat

Selbstschalter

Die Erfindung betrifft einen auswechselbaren Selbstschalter, bei dem ein thermischer und ein magnetischer überstromauslöser auf ein Schaltschloß zur Betätigung eines zu einem Festkontakt beweglichen Schaltkontaktes über eine Klinke einwirkt.

Bei Selbstschaltern können extreme Überströme, oberhalb der berücksichtigten Stromstärke von überströmen, zu einer bleibenden Beschädigung des thermischen überstromauslösers führen. Solche überstromauslöser, die in der Regel ein Bimetallteil enthalten, können dann in ihrem Ansprechverhalten wesentlich gestört sein.

Um zumindest sicherzustellen, daß der Selbstschalter extreme Überströme abschalten kann, ist es bekannt, in Reihe zum thermischen Überstromauslöser eine auswechselbare Sicherung im Selbstschalter anzuordnen (US-PS 2 843 702). Ein solcher Schalter kann zwar auch bei extremen überströmen abschalten; es läßt sich Jedoch der Nachteil nicht beheben, daß beim weiteren Betrieb mit ausgewechselter Sicherung der thermische Auslöser Schäden aufweisen kann, die in der Praxis nicht erkennbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Schalter so zu verbessern, daß er zwar bei extremen Überströmen sicher abschaltet, jedoch auch der Gefahr begegnet, daß ein funktionsgestörter Selbstschalter betrieben werden kann, ohne den Schaden festzustellen.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, daß eine in Reihe zum thermischen Überstrom-

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auslöser angeordnete Sicherung auf einen Ansprechwert im Bereich der den thermischen Uberstromauslöser schädigenden Stromstärke abgestimmt und im Gehäuse des Selbstschalters so angeordnet ist, daß sie ohne Zerstörung des Schaltergehäuses nicht zugänglich ist. Die Sicherung kann also so abgestimmt sein, daß sie anspricht, bevor der Selbstschalter geschädigt ist, was dann eine einfache Überholung im Werk erlaubt, oder so, daß sie erst anspricht, wenn der Selbstschalter - das Bimetall - in aller Regel bereits geschädigt ist. Diese Konzeption kann man als Wegwerfschalter bezeichnen.

Es kann für die Fertigung günstig sein, das Gehäuse des Selbstschalters als zweiteiliges Kunststoffgehäuse auszubilden, das Jedoch von Haltemitteln zusammengehalten ist, die sich in der Praxis ohne Zerstörung des Gehäuses nicht entfernen lassen. Als solche Haltemittel eignen sich beispielsweise Nieten. Eine gegen unbefugte Reparaturversuche besonders sichere Ausbildung des Selbstschalters besteht darin, daß die Sicherung als Schmelzlotsicherung ausgebildet ist, die in einem im Gehäuse angeformten Formteil eingebettet ist.

Bei nicht zu hohen Sicherheitsanforderungen kann man den Selbstschalter in vielen Fällen länger verwenden, wenn die Sicherung auf einen Ansprechwert knapp oberhalb der den thermischen Auslöser schädigenden Stromstärke abgestimmt ist. Bei Stromstärken, die den Selbstschalter stärker ale nach einem statistisch zugestandenen Maß schädigen, spricht dann wieder die Sicherung an. Die Sicherung kann auch ein einfacher Draht aus geeignetem Material sein, dessen Schmelzpunkt beim gewünschten Ansprechwert liegt. Der Draht kann insbesondere eine Kerbstelle oder Verjüngungsstelle aufweisen.

Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausfuhrungsbeispiels weiter erläutert werden:

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Ir Figur 1 ist der Selbstschalter im Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I nach Figur 2 wiedergegeben.

In Fii^ur *. iet der Schalter in Seitenansicht dargestellt.

In Figur 3 ist eine Einzelheit wiedergegeben, die nach einem Schnitt entlang III-III nach Figur 1 zu sehen ist.

Der Seibatschalter in der Ansicht nach Figur 1 weist ein schalenfönnlges Gehäuseteil 7 und eine Abdeckplatte 9 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Kunststoff, auf. Die GfchSuseteile sind durch Nieten 11 - Figur 2 - zusammengehe ιΛ<?η, die sich durch öffnungen 13 im Gehäuse erstrecken. Di.r Selbstschalter des AusfUhrungsbeispiels weist einen Festkontakt 15 und einen Schaltkontakt 17, ein Schaltschloß 19 soviR einen Auslöser 21 und tine Löschkammer 25 auf.

Der Festkontakt 15 ist auf dem ortsfesten Kontaktarm 22 befestigt, der als Teil des Anschlusses 23 im Gehäuse gehalten ist. Der zweite Anschluß, eine Anschlußschraube 31, führt über die Leiterschiene 29 zum Auslöser 21.

Der bewegliche Kontakt 17 ist auf einem an seinem freien Ende U-förmig ausgebildeten Kontaktarm 33 aufgebracht, dessen Schenkel 35 in Ausnehmungen ir: rialtebügel 37 des Verbindungsstückes 39 aus Isoliermaterial gehalten ist. Das Verbindungsstück 39 ist durch angefo xate Zapf: ι 41 , die in entsprechende Ausnehmungen in den Gehäuseteilen 7 und 9 eingreifen, beweglich gelagert. Die Sprungfeder 43 greift unter Zug an der Basis der U-förmigen Ausnehmung des Kontaktarmes 33 und in der Klinke 45 ein, die mittels eines Zapfens 47 in den Gehäuseteilen 7 und 9 beweglich gehalten ist.

Das Verbindungsstück 39 ist am Handbetätigungsorgan 49, das sich durch die öffnung 51 in der GehMuseschale 7 erstreckt,

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angeformt. Das Verbindungeteil 39, bzw. das Handbetätigungsorgan 49, kann - wie dargestellt - eine bogenförmige Abdeckung 53 aufweisen, um die Ausnehmung 51 in der Gehäuseschale 7 abzudecken. Der Kontaktarm 33 ist über den flexiblen Leiter 55, beispielsweise aus geflochtener Litze, mit dem Auslöser 21 verbunden.

Der Kontaktarm 33 kann durch das Handbetätigungsorgan 49 betätigt werden: Schaltet man das Handbetätigungsorgan 49 im Uhrzeigersinn, so rückt das Verbindungsstück 39 entsprechend nach links und überschreitet die Wirkungslinie der Feder 43, weswegen der Kontaktarm 33 ruckartig geöffnet wird und der Selbstschalter sich in der Stellung "aus" befindet.

Zum Schließen der Kontakte von Hand wird das Handbetätigungeorgan 49 entgegen dem Uhrzeigersinn nach links gestellt, wodurch das Verbindungsstück 39 nach rechte rückt und die Wirkungelinie der Feder nach rechte überschreitet, wodurch der Kontaktarm 33 von der Feder in die Einschaltstellung des Selbstschalters gezogen wird.

Selbsttätig öffnet der Schalter nach einer bestimmten Zeit der Beanspruchung durch überstrom unterhalb eines vorgesehenen Wertes und plötzlich öffnet er bei überströmen oberhalb eines vorgegebenen Wertes, ausgelöst durch den thermischen Auslöser. Der Selbstschalter öffnet auch plötzlich bei Kurzschlußströmen, ausgelöst durch den magnetlechen Auslöser. Wenn einer der Auslöser anspricht, wird die Klinke 45 freigegeben, wodurch die Feder 43 die Klinke im Uhrzeigersinn um ihren Drehpunkt 47 bewegt. Dadurch wird die Wirkungslinie der Feder 43 überschritten, weshalb der Kontaktarm 33 in den geöffneten Schaltzustand überführt wird. Die Bewegung der Klinke 45 wird durch eine an der Gehäuseschale 7 angeformten Anschlag 57 begrenzt.

Der Auslöser besteht aus einem thermischen Auslöser mit Bimetallteil 59 - rechts oben -, das von der Leiterschiene 29

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gehalten ist. Am freien Ende des Bimetalls ist der bewegliche Leiter 61 angeschlossen. Der Auslöser 21 weist einen Auslösebtigel 63 auf, der durch .seitliche VorsprUnge in Ausnehmungen 67 - Figur 3 - in den Gehäusewänden 7 und 9 drehbar gelagert ist. Der AuslösebUgel 63 erstreckt sich in Längsrichtung des Bimetallstückes 59 und hat eine Ausnehmung 69, in die die Klinke 45 mit ihrem Klinkenende 71 einrastet. Eine verhältnismäßig weiche Feder 73 wird zwischen ihrem Sitz 75 im schalenförmigen Gehäuseteil 7 und zwischen der Führungsnase 77 des AuslösebUgels gehalten. Die Feder 73 liegt dem Drehpunkt des AuslösebUgels 63 näher als einem U-förmig umgebogenen Ende 65, weshalb schon kleine Magnetkräfte den Gegendruck der Feder 73 überwinden können und den Schalter selbsttätig auslösen. Ein Anschlag 79 bestimmt die Ruhelage des Auslösebügels 63.

Am U-förmig umgebogenen Ende 65 des Auslösebügels 63 befindet sich eine zum Hauptverlauf des Auslösebügels etwa senkrechte Strecke 81 und «in in Richtung des Hauptverlaufs zurückgebogenes aufstehendes Ende 83» das sich mit dem Ende des Bimetallstückes 59 überlappt.

Der Auslöser 21 enthält auch einen elektromagnetischen über-.Stromauslöser 85, der im wesentlichen aus dem auf dem Bimetallstück 59 aufgebrachten kanalförmigen Teil 85 aus magnetischem Material besteht. Bei Betriebsströmen, die über das Bimetallstück 59 fließen, kann das Teil 65 nicht soweit erregt werden, um den AuslösebUgel 63 anzuziehen. Bei Überströmen oberhalb der üblichen Betriebsströme, jedoch unterhalb eines vorgegebenen Wertes, beispielsweise 1000% des Betriebsstromes (normal rated current), wird das Teil 85 soweit erregt, daß es den Auslösebügel 63 zum Bometallstück 59 anzieht, wodurch der Schalter in der zuvor beschriebenen Weise ausgelöst wird". Um Stromübergang vom Bimetallstück 59 über das Teil 85 zu vermeiden, ist eine Isolierschicht 87 vorgesehen.

Gemäß der Erfindung ist der Selbstschalter mit einer Sicherung

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89» beispielsweise einer Schmelzlotsicherung, versehen, die einen Schmelzleiter 91 aufweist, der so bemessen ist, daß er bei überströmen unterhalb einer vorgegebenen Grenze nicht anspricht. Der Schmelzleiter 91 1st in Reihe mit den beweglichen Leitern 55 und 61 geschaltet und zwischen am Gehäuse angeformten Wänden 93 gehalten. Es ist gUnstig, die Wände 93 einen U-förmigen Kanal 95 bilden zu lassen. Der Kanal 95 ist mit Sand 97 ausgefüllt. Es ist gUnstig, die Wände 93 rundum auszubilden, so daß die Sicherung in einem im Gehäuse angeformten Formteil eingebettet ist. Nachdem die Sicherung bei überströmen oberhalb des Ansprechwertes der Sicherung angesprochen hat, ist dann ein Auswechseln oder Reparieren der Sicherung ohne das Schaltergehäuse zu zerstören unmöglich.

Die Sicherung 89 liegt im Strompfad zwischen dem beweglichen Leiter 55 und dem Biraetallstück 59 in Reihe zum thermischen Auslöser. Der Strompfad verläuft vom Anschluß 23 über Leiterbügel 22, die Kontaktstücke 15 und 17, den Kontaktarm 33, den beweglichen Leiter 55, die Sicherung 89, den beweglichen Leiter 61, über das Bimetallstück 59 sowie die Leiterschiene 29 zum Anschluß 31. Die Schmelzsicherung 89 ist so abgestimmt, daß der Schalter schnell genug ist, unterhalb eines als Kurzschlußstrom festgelegten Wertes zu öffnen. Oberhalb dieses Wertes spricht die Sicherung an und unterbricht den Stromkreis. Um eine doppelte Stromunterbrechung zu erzielen, ist es günstig, den magnetischen Auslöser mit seinem wesentlichen Teil 85 so auszulegen, daß der Schalter beim Ansprechen der Sicherung zusätzlich auslöst.

Die erfindungsgemäß eingebaute Sicherung führt zu einem Schalter, der die Vorteile eines Selbstschalters und einer Sicherung vereinigt. Hiergegen fallen die geringfügig erhöhten Kosten nicht ins Gewicht. Wesentlich ist auch, daß klar erkennbar ist, wenn das Bimetallstück 59 funktionsuntüchtig geworden ist, da man in der Praxis andernfalls schwer feststellen kann, wann das Bimetallstück in seinem Auslenkungsverhalten

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beeinträchtigt ist.

Venn bein Selbstschalter nach der Erfindung die Sicherung angesprochen hat und entsprechend das BinetallstUck in seiner Funktionstüchtigkeit infolge extremer überströme beeinträchtigt ist, muß der Selbstschalter ausgewechselt werden, wodurch sichergestellt ist, daß er durch einen neuen Schalter ersetzt wird, der auch bei kleinen überströmen sicher abschaltet.

Mittels der Stellschraube 99 in der Bohrung 101 im Kopfstück der Leiterschiene 29» das in einer Gehäuseausnehmung 103 gehalten ist, kann der Ansprechwert des Auslösers eingestellt werden. Das innere Ende der Stellschraube 99 greift auf ein oberes durchgekröpftes Ende der Leiterschiene 29 «in, wodurch daβ daran montierte BimetallatUck 59 in seiner Ruhelage eingestellt wird. Ein Schraubenzieher kann durch eine äußere öffnung 105 im Gehäuse der Stellschraube 99 eingeführt werden, wodurch sich der fertig montierte Schalter bei verschlossenem Gehäuse einstellen läßt. Um jegliches unbefugtes Basteln am Schalter zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, das Gehäuse einstückig zu versiegeln.

Bei niedrigen überströmen unterhalb eines vorgegebenen Wertes, beispielsweise beim Zehnfachen des Nennstromes (normal rated current), wird das Bimetallstück 59 aufgeheizt und nach rechts ausgebogen, bis es mit dem BUgelstück 33 des AuslösebUgels 63 in Berührung kommt und diesen nach rechts mitnimmt, wodurch die Klinke U5 an ihrer Rastnase 71 freikommt und die Schaltkontakte öffnet.

Bei überströmen oberhalb des beschriebenen vorgegebenen Wertes, beispielsweise bei einem überstrom, der 100096 des Nennstromes beträgt, oder bei gewählten höheren Strömen oder allgemein bei Kurzschlußströmen, wird der elektromagnetische Auslöser erregt und der Auslösebügel 63 vom Teil 85 auf dem Bimetallstück 59

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angezogen, wodurch die Rattnaee 71 dt· Klinkenhebels 45 gleichfalls freigesetzt wird. Diese Auslösung tritt unabhängig vom Verhalten des BimetallstUckes 59 ein, das die Charakteristik des thermischen Auslösers bestimmt. Hinsichtlich des Auslöseverhaltens des magnetischen Auslösers wirkt das BimetallstUck 59 vergleichsweise steif.

Nachdem der Schalter durch Selbstauslösung geöffnet hat, kann er von Hand dadurch wieder eingeschaltet werden, daß man zunächst das Handbetätigungsorgan 49 Im Uhrzeigersinn in die Position "offen" und anschließend la Gegenuhrzeigersinn in die Position "geschlossen" bewegt. Führt man das Handbetätigungsorgan in die Position "offen" bzw. "ein", so greift der Haltebtigel 37 am Verbindungsstück 39 des Handbetätigungsorgans 49 an Nasen 107 der Klinke 45 an und drückt sie um den Drehpunkt 47 im Oegenuhrzeigersinn soweit hoch, bis die Rastnase 71 der Klinke 45 im Haltebügel 63 einrastet.

Man kann die Sicherung auch so abstimmen, daß sie erst bei bestierten Stromstärken oberhalb der das BimetallstUck schädigenden Stromstärke anspricht, um den Schalter wirtschaftlich innerhalb zulässiger Sicherheitsgrenzen in seinem Schaltvermögen auszuschöpfen. Es kann dann zwar im Einzelfall vorkommen, daß das Bimetallstück geschädigt wird, ohne daß diese Schädigung in der Praxis bemerkbar ist, aber bei gefährlichen überströmen ist das weitere Abschaltverhalten durch die Sicherung gewährleistet.

5 Patentansprüche 3 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

Auswechselbarer Selbstschalter, bei dem ein thermischer und ein magnetischer Uberstromauslöser auf ein Schaltschloß zur Betätigung eines zu einem Festkontakt beweglichen Schaltkontakts über eine Klinke einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Reihe zum thermischen Uberstromauslöser angeordnete Sicherung auf einen Ansprechwert im Bereich der den thermischen Uberstromauslöser schädigenden Stromstärke abgestimmt ist und im Gehäuse des Selbstschalters so angeordnet ist, daß sie ohne Zerstörung des Schaltergehäuses unzugänglich ist.
2. Selbstschalter, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweiteiliges Kunststoffgehäuse, das von zerstörungsfrei nicht entfernbaren Haltemitteln zusammengehalten ist.
3. Selbstschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Nieten als Haltemittel.
4. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung als Schmelzlotsicherung ausgebildet ist, die in einem im Gehäuse angeformten Formteil eingebettet ist.
5. Selbstschalter nach Anspruch 1, dahingehend abgeändert, daß die Sicherung ein einfacher Draht aus geeignetem Material ist, dessen Schmelzpunkt bei einem Wert der den thermischen Auslöser schädigenden Stromstärke liegt.

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