DE2522211B2 - Strombegrenzer - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Strombegrenzer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Strombegrenzer ist durch die DE-AS 87 722 bekannt. Dieser Strombegrenzer ist mit einem Schloß kombiniert, das mittels eines elektromagnet!- sehen Auslösers oder eines Bimetallauslösers geöffnet oder geschlossen werden kann. Um nach einem Aufspringen des Strombegrenzers den schwenkbaren Kontaktarm wieder zu schließen, muß von Hand ein Steuerhebel betätigt werden, der die Wippe wieder in die erste Wippenstellung zurückdrückt Außerdem bedarf es zur Erzeugung der Antriebskraft, die die Wippe aus ihrer ersten in die zweite Stellung schwenken läßt, einer zusätzlichen Feder, die unabhängig von der ersten Feder ist

Außerdem ist durch die DE-AS 1117 719 ein Selbstschalter bekannt dessen Auslösung infolge eines Überstromes durch ein Bimetallelement erfolgt Außerdem kann dieser Selbstschalter auch mittels eines Elektromagneten zur sofortigen Auslösung gebracht werden. Ehe der Selbstschalter nach einer automatischen Auslösung wieder eingeschaltet werden kann, muß man den Mechanismus von Hand wieder einstellen und verklinken.

Schließlich ist noch durch die DE-AS 16 38 154 ein vergleichbarer Strombegrenzer bekannt geworden. Bei ihm erfolgt das Abheben in zwei Stufen, um mit relativ kleinen elektrodynamischen Abstoßkräften auszukommen. Die Auslösung erfolgt über einen schwenkbaren Hilfshebel, der unter der Wirkung einer Feder steht die beim Auslösevorgang umschnappt

Hiervon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Strombegrenzer, insbesondere einen Kurzschlußstrombegrenzer zu bauen, der bei einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand ohne manuelle Einwirkung automatisch wieder in die Geschlossenstellung umschnappt und insbesondere auf die bisher notwendigen Verriegelungsvorrichtungen in der Offenstellung und auf besondere Schließmechanismen verzichtet Schließlich sollen die Auslösewerte für die Abschaltstromstärke gut reproduzierbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Funktion des Strombegrenzers vollkommen automatisch ist und keines manuellen Eingriffes zum Zurückschalten bedarf. Ferner vermindert sich der Hcrsteüungsaufwand, da man mit weniger beweglichen Teilen und Lagerungen hierfür auskommt.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird die Spule des Elektromagneten durch die Kontaktarmteile gebildet. Die Merkmale des Anspruches 3 führen zu einer besonders kompakten Anordnung der Kontaktarme und der Wippe.

Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 bieten die Möglichkeit einen eventuell entstandenen Lichtbogen mit Sicherheit zu löschen und den Kontaktstücken genügend Abkühlzeit zur Verfügung zu stellen oder den Stroiiibegrenzer an die Abschaltcharakteristik eines angebauten Abschalters anzupassen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Strombegrenzers,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des Strombegrenzers mit auseinandergerückten Einzelteilen,

Fig.3 die Funktionsweise des Strombegrenzers gemäß den F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine Einzelheit zur Verhinderung eventuellen Zurückprallens des beweglichen Kontaktarmes und

Fig.5 die Kombination des Strombegrenzers mit einem Abschalter.

Der Strombegrenzer trägt einen festen Kontaktarm 1 und einen beweglichen Kontaktarm 2, an deren freien Enden jeweils das eigentliche Kontaktstück 3 bzw. 4 sitzt In der Geschlossenstellung (Fig. 1) verlaufen die

Kontaktarme 1 und 2 auf einem Gutteil ihrer Länge parallel und nahe zueinander, und das Kontaktstück 4 wird durch eine Zugfeder 5, die mit ihrem einen Ende an einem Einhängepunkt 6 hinter dem Kontaktstück 4 auf den Kontaktarm 2 einwirkt, gegen das andere Kontaktstück 3 gedrückt Der Kontaktarm 2 ist etwa bogenförmig gewölbt und wird durch einen Längsschlitz 7 hindurch von der Zugfeder 5 durchquert Das andere Ende der Zugfeder 5 ist in einem Zapfen 8 eingehängt, der seinerseits mit einer U-förmigen Wippe 9 verbunden ist Diese Wippe umgibt die beiden Kontaktanne 1 und 2 zumindest teilweise. Dadurch verläuft der dem Einhängepunkt 6 benachbarte Teil der Feder 5 im konkaven Bereich des Kontaktarmes 2, während der dem Zapfen 8 benachbarte Teil auf der konvexen Seite des Kontaktarmes liegt

An seinem dem Kontaktstück 4 entgegengesetzten Ende trägt der Kontaktarm 2 zwei seitlich vorstehende Schultern 10 und 11, über die er sich an zwei Aussparungen 12 bzw. 13 abstützt Diese Aussparungen sind in zwei nach oben vorstehenden Laschen 14 bzw. 15 eines Sockels 16 angebracht Der Kontaktarm 2 ist also um eine Achse X-X, die durch die Berührungslinie der Schultern 10,11 mit den Aussparungen 12,13 definiert ist und senkrecht zur Zeichnungsebene von F i g. 1 verläuft, schwenkbar gelagert

Die beiden Schenkel der U-förmigen Wippe 9 weisen zwei in ihrer Ebene verlaufende, parallele Verlängerungen 17 und 18 von etwa dreieckiger Gestalt auf. Diese Verlängerungen tragen abgerundete Enden 19 bzw. 20, die in Anlage kommen mit gewölbten Ausnehmungen 21 und 22, die ihrerseits in nach oben ragende Laschen 23 und 24 des Sockels 16 eingearbeitet sind. Auf diese Weise ist die Wippe 9 um die Achse Y- Y, die durch die Beriihrpunkte der Enden 19 und 20 in den Ausnehmungen 21 bzw. 22 definiert ist verschwenkbar. Die Achse Y- Yverläuft parallel zur Achse X-X und zu dem Zapfen 8, der die beiden Schenkel der Wippe 9 verbindet Dieser Zapfen 8 sitzt in dem den Enden 19 und 20 entgegengesetzten Bereich der Wippenschenkel.

Außerdem trägt die Wippe 9 eine Magnetplatte 25, die die Wippe über dreieckige Fenster 26, die in den Schenkeln der Wippe nahe der Basis angeordnet sind, durchquert Auf diese Weise kann die Magnetplatte 25 stets in paralleler Lage zu dem Nachbarbereich des festen Kontaktarmes 1 verbleiben. In diesem Nachbarbereich des Kontaktarmes 1 ist ein Elektromagnet 27 angeordnet, der aus einem den festen Kontaktarm teilweise umschließenden Teil besteht. Die Magnetplatte 25 fungiert ah Betätigungsglied dieses Elektromagne- so ten.

Die Verlängerungen 17 und 18 in der Wippe 9 einerseits und der Kontaktarm 2 andererseits kreuzen sich; und in der Geschlossenstellung gemäß F i g. 1 ist die Zugfeder 5 bestrebt, den Kontaktarm 2 und die Wippe 9 aufeinander zu zu bewegen und so das Kontaktstück 4 gegen das Kontaktstück 3 zu drücken. Dabei wird die Wippe 9 in ihrer nach oben geklappten Stellung gehalten und die Magnetplatte 25 verbleibt oberhalb des Elektromagneten 27. Die Wirkungslinie 8—8 der Feder 5 weist in dieser Stellung einen gewissen Abstand von der Achse X-X auf. Erreicht nun der die Kontaktarme 1 und 2 durchfließende Strom einen bestimmten Schwellwert, so wächst die Neigung des Kontaktarmes 2, vom Kontaktarm 1 abgestoßen zu werden, während die Magnetplatte 25 vom Elektromagneten 27 angezogen wird. Schwingt nun der Kontaktarm 2 um die Achse X-X in Richtung des Pfeiles F₂ (Fig.3), so wird die Wippe 9 um die Achse Y-Y in Richtung des Pfeiles F_t verschwenkt Dadurch gelangt der Zapfen 8 in die Position 8', und die Anpreßwirkung der Feder auf den Kontaktarm 2 nimmt ab.

Dieser Bewegungsablauf vollzieht sich augenblicklich, bis der Kontaktarm 2 an einem Anschlag 28 des Sockels 16 angelangt ist Der Schalter hat dann seine maximale Offenstellung erreicht; der Anlenkpunkt 6 der Zugfeder nimmt die Position 6' ein. Zum Erreichen dieser Position mußte die neue Wirkungslinie 8'~6' die Achse X-X überschreiten, nicht jedoch die Achse Y-Y; dadurch wird der bewegliche Kontaktarm 2 in der Offenstellung gehalten, während die Wippe 9 weiterhin in Anlage am Elektromagneten bleibt

Je nach der Größe des Kurzschiußstromes erfolgt zunächst die Schwenkbewegung der Wippe 9, bevor der Kontaktarm 2 abhebt oder umgekehrt In beiden Fällen wird die Anpreßwirkung der Feder 5 auf den Kontaktarm 2 herabgesetzt, sobald dieser abzuheben beginnt, wodurch die Abhebebewegung beschleunigt wird. Außerdem wird sie bei einem wohldefinierten Stromschwellwert ausgelöst

Nach dem öffnen des Kontaktarmes 2 fließt noch ein abnehmender Strom im Kontaktarm 1. Folglich wird die Magnetplatte 25 in der Position 25' gehalten, also in Anlage mit dem Elektromagneten 27. Zugleich hält die in ihrer Position 8'—6' befindliche Feder 5 den Kontaktarm 2 in der Offenstellung. Das Zurückschnappen ist aufgrund der Wirkungslinie 8'—6' der Feder 5 bezüglich der Achse Y- Y erschwert und die Wippe 9 wird erst dann in ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt, wenn der Strom einen recht geringen Wert erreicht hat. Dabei ist die Geschwindigkeit des Zurückschnappens niedrig. Der Punkt 8' gelangt dabei wieder in die Position 8 und die neue, verschobene Wirkungslinie 8—6' der Feder gestattet das Zuschnappen des Kontaktarmes 2, der entgegen der Pfeilrichtung von F₂ verschwenkt wird, so daß der Strombegrenzer wieder seine in F i g. 1 gezeigte ursprüngliche Stellung einnimmt.

Der Kontaktarm 2 wird also mit einer gewissen Verzögerung geschlossen — einer Verzögerung, die auf dem den Kontaktarm 1 durchfließenden Strom beruht und ausreicht, um einen eventuell entstandenen Lichtbogen zu löschen und die Kontaktstücke 3 und 4 wieder abzukühlen. Dabei besteht noch die Möglichkeit, das Zurückschnappen des Kontaktarmes 2 durch an sich bekannte Mittel weiter zu verzögern, beispielsweise durch einen Dämpfungszylinder oder durch einen Saugnapf 29 (vergl. F i g. 5), der an der Wippe 9 oder am beweglichen Kontaktarm 2 angeordnet ist.

Bei dem Strombegrenzer gemäß den F i g. 1 und 2 sind die Aussparungen 12 und 13 eng ausgebildet, um die Drehachse X-X genau zu fixieren. 3ei gewissen Anwendungsfällen, insbesondere wenn ein Zurückprallen des Kontaktarmes zu befürchten ist, kann es stattdessen zweckmäßig sein, in den Laschen 14 und 15 großzügiger abgerundete Aussparungen 30 zum Abstützen der Schultern 10 und 11 vorzusehen (vergl. F i g. 4). Zugleich kann es vorteilhaft sein, eine Stützkante 31 für den Kontaktarm 2 vorzusehen. Dadurch müssen beim Zurückschnappen des Kontaktarmes 2 dessen Schultern 10 und 11 unter Reibung über den Grund der Aussparung 30 hinweggleiten, so daß das erwähnte Zurückschnappen gehemmt und das Verbleiben des Kontaktarmes 2 am Anschlag 28 begünstigt wird.

Wie bereits weiter oben erwähnt, ist der beschriebene Strombegrenzer besonders zum Anbau an bereits

bekannte Abschalter geeignet, um deren Abschaltschwelle zu erhöhen. Selbstverständlich ist es dabei notwendig, den Abschalter und den Strombegrenzer in ihrem charakteristischen Größen, beispielsweise ihrer Stärke und ihrer Trägheit u. dgl., aufeinander anzupassen. So darf beispielsweise der bewegliche Kontaktarm des Strombegrenzers nur dann zurückschnappen, wenn der Abschalter selbst geöffnet ist, damit die Unterbrechung des zu schützenden Stromkreises sichergestellt ist Dies wird durch die oben beschriebene Verzögerung beim Zurückschnappen erreicht.

Fig.5 zeigt einen Abschalter 32 der bekannten Bauart. Er ist mit einem erfindungsgemäßen Strombegrenzer kombiniert, der in einem Gehäuse 33 untergebracht ist, das an den Abschalter 32 angefügt ist und eine Anschlußklemme 34 zum Anschließen eines äußeren Stromkreises aufweist. Der feste Kontaktarm 2 ragt aus dem Gehäuse 33 hervor und kann in nicht näher dargestellter Weise in Reihenschaltung mit einem beweglichen Kontaktstück des Abschalters verbunden sein, dessen festes Kontaktstück an die andere Klemme des äußeren Stromkreises gelegt ist. Dadurch sind die beiden Kontaktpaare des Abschalters 32 und des Strombegrenzers 33 in Serie geschaltet

Selbstverständlich ist an jedes Kontaktpaar des Abschalters ein erfindungsgemäßer Strombegrenzer des oben beschriebenen Typs angeschlossen. Die verschiedenen Strombegrenzer, die einem Abschalter zugeordnet sind, können also in einem einzigen Gehäuse, das an den Abschalter angefügt ist, untergebracht werden.

Man erhält somit einen Strombegrenzer, der sich durch zuverlässige automatische Funktion und durch günstige Herstellungskosten auszeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprache:

1. Strombegrenzer mit mindestens einem unter der Wirkung elektrodynamischer Abstoßkräfte stehenden, um eine ortsfeste erste Achse schwenkbaren Kontaktarm, mit einer um eine ortsfeste, parallel zur ersten Achse angeordneten, zweiten Achse schwenkbar gelagerten Wippe und mit einer zwischen der Wippe und dem beweglichen Kontaktarm gespannten Feder, durch die in der Schließstellung des Begrenzers das Kontaktstück des beweglichen Kontaktarmes in einer ersten Wippenstellung mit einer bestimmten Kraft an das Kontaktstück des festen Kontaktarmes gedrückt ist, und mit einem is über einen Kontaktarm gespeisten Elektromagneten, durch den die Verschwenkung der Wippe in ihre zweite Stellung auslösbar ist, wodurch der bewegliche Kontaktarm vom festen Kontaktarm abhebbar und in der Offenstellung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste zweite Achse (Y- Y) der Wippe (9) derart positioniert ist, daß die Feder (5) unabhängig von der Stellung der Wippe (9) oder des beweglichen Kontkaktarmes (2) stets in Richtung auf die erste Stellung der Wippe (9) auf diese einwirkbar ist und daß durch eine mit der Wippe (9) verbundene Magnetplatte (25) des mit dem festen Kontaktarm (1) in Reihe geschalteten Elektromagneten (27) bei Oberschreiten eines bestimmten Stromes die Wippe (9) mit gleichzeitigern Abheben des beweglichen Kontaktarmes (2) von dem festen Kontaktarm (1) in ihre zweite Stellung gedrückt ist und daß nach Unterschreiten des bestimmten Stromes die Wippe (9) unter der Wirkung der Feder (5) in ihre erste Stellung und js damit der bewegliche Kontaktarm (2) in seine Schließstellung zurückgedrückt ist

2. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS der Elektromagnet (27) aus einem den festen Kontaktarm (1) teilweise umschließenden Teil besteht

3. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontaktarm (2) gewölbt ist und die ihn belastende Feder (5) mit einem Teil auf der konvexen und mit einem anderen Teil auf der konkaven Seite des Kontaktarmes (2) verläuft und daß die Längserstreckung des beweglichen Kontaktarmes (2) und der Wippe (9) sich kreuzen.

4. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch so cekfinn^ftichns* daß der bewegliche Kontsktsrin ^2^ an seiner Lagerstelle (10, U, 12, 13) gegen ein Zurückschnappen desselben gedämpft ist

5. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließbewegung des beweglichen Kontaktarmes (2) durch Dämpfer, Stoßdämpfer oder Saugnäpfe (29) verzögerbar ist