DE2646916A1

DE2646916A1 - Elektrischer leitungsschutzschalter fuer ueberstrom- und kurzschlusstromausloesung

Info

Publication number: DE2646916A1
Application number: DE19762646916
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing Grad Runtsch
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1976-10-18
Publication date: 1978-04-20
Also published as: IT1090040B; GB1559228A; FR2368139A1

Description

ί.ί-.ov'v^. Bovrni c- cir . /.κι 11 NGi r-cu-G

Marmh ei;«, 15.10.19 76 ZI/K/pA-rt/Hr

"Elektrischer Leitungsschutzschalter für· Überstrom- und

j I)Xe Erfindung betrifft einen elektrischen Leitungsschutz-

: schalter für Überstrom- und KurzccJiJu/j.stromau.slösung, mit Überstrop.nufO.ösor, der ein TlienTiobii'ietall aufweist, und Kurzschlußauslöser, welcher einen von einer Spule umgebenen Magnetkern und einen Magnetanker e.ufweist, welch letzterer auf einen Hebel zur Öffnung von Kontakten einwirkt.

Elektrische Leitungsschutzschalter der allgemein üblichen Art besitzen einen elektromagnetischen Auslöser und einen thermischen Auslöser, von denen der elektromagnetische Auslöser zur Auslösung bei Auftreten von Kurzschlußströmon und der thermische Auslöser bei Auftreten von sogenannten Über-ι strömen anspricht unö auf das Schaltschloß des Leitungsschutz-

j schalters zur öffnung der Kontakte einwirkt. Im allgemeinen besteht der elektromagnetische Auslöser aus einer Spule, einem von der Spule umfassten festen Hagnetkern und einem beweglichen Magnet; nker, der normalerweise als Tauchanker ausgebildet ist und im Falle eines Kurzschlußes in die Spule

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hineingezogen wird. Dal)ci löst, der Tauchanker d"> ο Verklinkung; er kann zusätzlich als sogenannter Schlaganker direkt auf das bewegliche Kontaktsxück einv;irken. Der thermische Überstroniauslöser besitzt im allgemeinen ein Birne Lall, welches bei Auftreten eines Überströme« ε j ch erwärmt und dabei en;·, biegt; wenn sich das Bimetall um einen bestimmten V'eg ausgebogen hat, greift. es an einer Verklinkungsstelle des Schaltschlosses an und ent- ; klinkt dieses, so daß der bewegliche Kontakt ausgeschaltet bzv.

j betätigt wird.

! Bei den nornalen handelnüblichcn Leitrirgsschu'U'.fichaltern wirken die beiden Auslöser, öcr magnetische Auslöser und der thermische Auslöser voneinander unabhängig.

Es ist ein Übcrstror;au,<Löser bekanntgeworden (OS 1 513 167), bei dem der thermische Auslöser und der elektromagnetische Auslöser miteinander praktisch eine Einheit bilden. Zu diesem Zwecke ist das Briinetrll zwiscnen einem l'jttgne-tkoiVj und einem Magnetanker angeordnet, dergestalt, daß bei Auftreten eines Kurzschlußstror.ies das Bimetall aufgrund seiner thc"XTf;JsiK^j-n Trägheit nicht anspricht, der bnweglicho Magnetanker jedoch von! Magnetkern angezogen wird und dabei ein Schaltschloß zur Öffnung der Kontakte entklinkt. ¥erai ein Überstrom auitritt, d-^r;«ii bewegt sich der Magnetkern aufgrund der Bewegung des Bimetalls vom Magnetanker weg.

Es ist weiterhin durch die- DT-OS 1 513 133 ein Übei\^f>trennschalter· bekanntgeworden, bei dem das Bimetall und der elektromagnetische Auslöser ebenfalls eine Einheit bilden, insofern, als do;r Tauch- ! anker durch das freie Ende des Bimetalls hindurchgreift.

ι Bei beiden ist jedoch aufgrund der besonderen A\Jsgestaltung eine gegenseitige Beeinflussung beider Auslöser nicht möglich.

Bei den bekannten Leitungsschutzschaltern mit Thermobimetall wird also die überstromauslösung allein durch die mechanische

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j Energie des Thermobimetalles geleistet. Da diese Energie von der Größe des verwendeten Bimetalls abhängt und aus Preissowie Platzgründen die Therroobimetnlle möglichst klein ausgeführt werden sollen, ergeben sich häufig Streun .-igen und ! Schwierigkeiten, insbesondere, venn die zur Entklinkung ; erforderliche Kraft sich aufgrund irgendwelcher Einflüsse

■ innerhalb der, Schaltschloßes ν (-rändert.

! Aufgabe der Erfindung ist es, den thermischen und elektroi

\ magnetischen Auslöser so miteinander zu kombinieren, daß für ^! die ther.Mi: ehe Überstroviauslosung eine höhere Energie zur

Verfügung gestellt v/ird, um entweder größere Kraftreserven zu I erzielen, oder eine weitere Verkleinerung ctes Bircetalles zu ¹ ermöglichen,

! Diese Aufgabe v/ird erfindungsgeuäß dadurch gelöst, daß der ι Ho gn et kern innc-rh:-.lb der Spule verschieblieh gelagert und ' mit dem Tht-rnobi^etall verbunden ist, derart, daß der Magnetkern vom x'iK-ruiobiüietall bei deinen Erwärmung und Verbiegung in Richtung zu.i Magnet':./.·.]'.er zur Verringerung des zwischen cle:u i-iagiietke r\u und dem Magnetanker befindlichen. Lu f hspc.ltes versohoben wii'ci.

Die ErfinCi'ijg macht den Gebrauch von der Tatsache, daß bei sich verkleinerndem Luftspalt der Ansnrechwei't, d.h. der

■ An.sprocbst-'-oin des llagnetauslüsrrs laufend herabgesetzt wird. Dies geschieht einfach dadiirch, daß aas Theri'iobimetall den festen Magnetkern in RicJitung zum bewegbaren Magnetenker verschiebt; hierdurch v/ird der Luftspalt verkleinert und dainit der Ansprechwert verringerb.

Die Wirkungsweise der Auslöseeinrichtung ist nun folgende: . Mcivci ein Strom fließt, der unterhalb des zulässigen Dauer-ι stromes des Gerätes liegt, dann erfolgt aufgrund der I Dirnensionierung des Auslösers auch bei Fließen des höchsten ¹ Dauerstromes und bei entsprechender Endausbiegung des Thermo-

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bimetalls koine Auslösung. Steigt der Strom jedoch über den vorgesehen cn Grenzwert, dann wird der Luftspalt, d.h. eier Abstand zwischen dem bewegbaren Magnotynker und den festen Magnetkern soweit verkleinert, daß der tatsächlich fließende Strom eine magnetische Anziehung des Magrietankers herbeiführt und damit das Schaltschloß, auf welches der Magnetanker einwirkt, entklinkt. Auf diese Veise wird erreicht, daß das Thermobimetall bei gleicher Größe und gleicher Temperatur höhere Kraftraserven durch eine Art "magnetische Verstärkung" erfährt, während umgekehrt dann, wenn ein erhöhter Kreft.bt-cJ.c.-.rf

! erforderlich ist, das Bimetall insgesamt verkleinert werden .

ί kenn« Im Falle eines KurzschluCes allexoings besitzt das Bimetall eine bestimmte thermische Trägheit, so daß der Magnetanker tatsächlich von dorn Bimetall festgehalten wird

! und der magnetische Auslöser als reiner lüir-zschlußauslöser j wirkt.

: Es besteht die Möglichkeit, den Magnetkern lediglich begrfcVi^t verschieblich auszubilden. Zu diesem Zwecke ist ciü ' Anschlag an der Führung des Magaotkerns vorgesehen« der el .-*.?. η ■ verhindert, daß bei überschreiten einer bestiinpri.en maximale). Ausbiegung der Luft spalt weiter verkleinert v/ird. Danit jedoch das Thermobimetall selbst nicht einer unnötig hohen Kraft ausgesetzt wird, kann man einen Freilauf zwischen xhermobimetall und Magnetkern erzielen; dies geschieht dadurch, daß am Magnetkern eine Verlängerung vorgesehen ist, welche durch eine Ausnehmung im Bimetall hindurchgreift, und daß die Länge der Verlängerung wenigstens zweimal der Dicke des BimetallIs entspricht, daß der Magnetkern federnd in Auslenkrichtung des Bimetalls mit einer Verdickung gegen das Bimetall gedruckt ist. Wenn das Thermobimetall sich nun nuslenkt, dann läuft aufgrund des Federdrucks der Magnetkern mit, solange, bis er gegen den Anschlag zum Anliegen kommt. Da die Verlängerung nun größer· ist als die Dicke des Bimetalls,

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kann sich da;: Bimetall noch weiter verbiegen, bevor es gegon die Übergangsflache zwischen Verlängerung und Magnetkern anliegt und so wieder direkt auf den Magnetkern einwirkt. Man kann nun die Verlängerung so lang machen, daß sich nach Anliegen Cos Magnetkerns das Thermobimetall sich bis Erreichen seiner maximalen Ausbiegung frei verbiegen kann.

Anhand der Zeichnung sollen zwei I-usiührungsbelspiele der Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführung des kombinierten thermischen- und magnetischen -Auslösers und

Fig. 2 eine zweite Ausgestaltung eines Auslösers gemäß der Fig. 1

Die Fig. 1 zeigt einen Auslösemechanismus, der in einen elektrischen J.eiturignsc-hutzßchaltor handelsüblicher Bauart eingesetzt werden kann, wobei man sich dies en ergänzend hinziuiucH^iken hat. Dieser bositzt beisp.i ausweise ein Schaltachloß und von d^-Cl·^^^ Scha]tschloß betätigte bewegbare Kontakte.

Der Mechanismus, der in der Fig. 1 mit der Bezugsziiier 11 in seiner GeKa.mtheJt bezeichnet ist, besitzt einen Bimetallträger 12 und ein daran befestigtes Thermobimetall 13, dessen freies Ende eine Ausnehmung 14 aufweist. Der Auslösemechanismus besitzt weiterhin eine Magüotanordnimg, bei. der ein Magnotkern 15 und ein bewegbarer Magnetanker 16» letzterer in Form eines Tauchankers, von einer mit einer Wicklung 18 versehenen Spife 17 umgeben sind. Die Spule 17 und die Wicklung 18 selbst s;i:od von einem Magnet joch 19 umgeben, dessen freie Schenkel und 21 je eine Ausnehmung 22 und 23 aufweisen, welche der Führung des Magnetkerns 15 und des Magnetankers 16 dienen. Der den Schenkel 20 des MagnetJoches 19 überragende Abschnitt des Magnetkerns 15 besitzt eine Verlängerung 24, deren Durchmesner

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kleiner ist als der des Magnetkerns und an deren freiem Ende eine Verdickung 25 vorgesehen ist. Die Verlängerung 24 greift durch die Ausnehmung 14 am Bimetall 13 hindurch. Der Magneten- : ker 16 besitzt ebenfalls eine Magnetankerver länger uiig 26, welche in einem tellerförmigen Abschnitt 27 endet, wobei diese Verlängerung 26 durch eine Ausnehmung 28 an einem Klinkenteil hindurchgreift; der Außendurchmesser des tellerförmigen Abschnittes 27 ist größer als der Durchmesser der Ausnehmung 20 des Klinkenteils 29. Das Kliiikeriteil 29 liegt unter dem Einfluß einer Zugfeder 30 an einem Klinkenhebel 31 an. '

Sofern im Falle eines Auftretens eines Überstroraes das Bimetall 13 zusammen mit. dem Magnetanker 15 in Pfeilricbtung A verschoben wird, verringert sich der Luftspalt L zwischen dem Magnetkern 15 und dem Magnetanker 16, wodurch hierbei der Ansprechstrcm des magnetischen Auslösers kontinuierlich verringert und somit die Ansprechempfindlichkeit kontinuierlich erhöht wird. Sobald der Strom einen gewissen Grenzwert übers dir eitet, zieht der bewegbare Magnetanker an und öffnet über den Abschnitt 27 die Verklinkung zwischen dem Klinkenteil 29 und dem Klinkenhebel 31·

Die Fig. 2 zeigt einen Magnetkern Ί5 mit einer Verlängerung 35* die gegenüber der Verlängerung 24 nach Fig. 1 etwa verdopp eltist« Der Magnetanker 16 ist mittels einar Feder 36 beaufschlagt, und zwar so, daß die Verdickung 25 immer gegen das Bimetall an- , gedrückt wird. Bei einer Verbiegung des Bimetalls bewegt sich der Magnetkern 15 unter dem Einfluß der Feder 36 mit, solange bis er gegen einen nicht weiter dargestellten Anschlag zum Anliegen kommt, so daß selbst bei weiterem Ausbiegen des Bimetalls der Luftspalt nunmehr konstant bleibt; das Bimetall kann sich dann noch solange weiter in Pfeilrichtung A verbiegen, bis es gegen die Fläche 15a anschlägt. Im allgemeinen wird das Bimetall aber so ausgelegt, daß dies letztere nicht der Fall ist.

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Selbstverständlich kann ein derartiger Auslöser auch als Klappenanker-Auslöser ausgebildet werden. In diesem Falle wird der Magnetkern 15 soweit verlängert, so daß er die Magnetspule fast ganz durchragt.

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Leerseife

Claims

'.- 1. Elektrischer Leitungpschutzschalter für Überstrom- und

j Kurzschluß?.;tromauslösung, mit einem Uberstromausl<5«er₅

^! der ein Thcrniobimetall aufweist, und eines« J\urzschlui3-

; auslöser, welcher einen von einer Spule u.mgebenen Magnetkern und einen ringnatanker aufweist, welch letzterer auf

■ einen Hebel zur Öffnung von Kontakten einwirkt, dadurch

;■ jSa9.1>.SDil££i£i]j ^].'ⁱl!SpjL ^c'^aft ^c-^er Magnetkern (iii) innerhalb der

: Spule verschieblicn gelagert und mit dem Therrnobimetall(i3)

verbunden ist, derart, daß der Magnetkern vom Thermobi·-

¹ metall bei dessen Erwärmung unu Verbiegung in Richtung

zum Magnetanker (16) zur Verringerung daß zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker befindlichen Luftspalten verschoben wird.

: 2. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadur-ch gekenn-■^! zeichnet, daß der Magnetkern (15) aus einem Schenkel (20)

eines die Spule (17) mit Wicklung (18) umgebenden Jochas(lS) herausrsgt und eine Verlängerung (24,35) aufweist, an der ^; das Thermobimetall (13) angebracht ist.

3. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ; gekennzeichnet, daß die Verlängerung (2h) einen geringe-¹ ren Durchmesser aufweist als der übrige Magnetkern (1-5)

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und an ihrem Ende eine Verdichtung (25) besitzt, daß das Thermobimetall (13) eine Ausnehmung (14) zur Aufnahme der Verlängerung (14,35) aufweist und zwischen Verdichtung und Magnetkern (15) befindlich ist, und daß die Länge der Verlängerung gleich oder größer ist als die Dicke des The rm ob in; et al 1 s (13).

A. LeitungKsehutzschalter nach einem der vorigen Absprücbü, j dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Verlängerung j (24,35) wenigstens '-weimal der Dicke des Theripobimc tails j

(13) entspricht;, daß der Magnetkern (15) federnd in Aus- !
j lenkrichtung des Thermobimetalls gegen das Ther-mobircet&U

gedrückt ist, und daß der Magnetkern (15) begrenzt verj schiebbar ist, wobei nach Erreichen eines Anschlages «ich ι das Thormobimetall frei weiter verbiegen kann.

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