DE2649056A1

DE2649056A1 - Motorschutzschalter

Info

Publication number: DE2649056A1
Application number: DE19762649056
Authority: DE
Inventors: Paul G Slade; John A Wafer
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-05-12
Also published as: CH601932A5; GB1562107A; ES453160A1; BE848071A; DE2649056C2; FR2331908B1; SE409777B; US4025883A; SE7612104L; ZA766358B; CA1072164A; FR2331908A1; AU1923976A; BR7607473A

Description

PATBHTAirWAIT DIPL. ING. K. HOIiZEE FHIIiIFFtNB-WBItSEB-STBASSS 14

8900 AUGSBUBG

51Ö4M TELEX 533 208 ρώοΓϊ

Iv. 826

Augsbury, den 25- Oktober

Westinghouse Electric Corporation, t.estinghouse Buildin_o, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsj/lvania 15222,

V.St.A.

Motors chut zs ehalter

Die Erfindung betrifft einen Motorschutzschalter mit einem Isoliergehäuse und daran angeordneten netzseitigen und-motorseitigen Anschlüssen, weiter mit einer zwischen diesen Anschlüssen angeordneten Schaltkontaktanordnung, die pro Schalterpol feststehende Schaltkontakte und damit

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zusammenwirkende, mittels eines Schaltarms bewegliche Schaltkontakte aufweist, und mit Mitteln zur Schaltarmbetätigung zwecks öffnens oder Schließens der Schaltkontakte.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Motorschutzschalter zur Bedienung eines Motors und zum Schutz desselben bei allen möglichen Fehlerstromzuständen₀

Aus der US-PS 3 638 157 ist ein Kombinationsmotoranlasser bekannt, der innerhalb eines großen Bereiches von überstrom-, Fehlerstrom- und Kurzschlußzuständen Schutz bietet, indem ein thermisches Überlastrelais in Kombination mit einem Schütz zum Abschalten bei kleineren Überlastungen, einem Selbstschalter mit einstellbaren Auslösemitteln zum Abschalten bei schwachen bis starken Fehlerströmen, und strombegrenzenden Schmelzsicherungen zur Begrenzung und Unterbrechung von Kurzschlußströmen Anwendung findeto

Bei anderen herkömmlichen Kombinationsmotoranlassern ohne Einstellbarkeit der Auslösebedingungen wird auf einen Selbstschalter verzichtet und es findet statt dessen lediglich ein Handschalter Anwendung, mittels welchem der Motorstromkreis willkürlich' geöffnet und geschlossen werden kann.

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Sämtliche bei bekannten Kombinationsmotoranlassern der oben erwähnten Art verwendeten Schutzeinrichtungen stellen gesonderte Einheiten dar, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und derart miteinander verdrahtet sind, daß sie in Kombination miteinander die gewünschte Gesamtschutzfunktion übernehmen. Derartige, aus Einzeleinheiten zusammengesetzte Schaltgeräte erfordern nicht nur eine umfangreiche Verdrahtung der Einzeleinheiten beim Einbau in das gemeinsame Gehäuse, sondern sind auch verhältnismäßig groß und benötigen darüberhinaus eine ziemlich häufige Wartung, da bei den thermischen Überlastrelais die Heizleiter durchbrennen können und da strombegrenzende Schmelzsicherungen nach jedem Auslösen ersetzt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motorschutzschalter der eingangs dargelegten Art zu schaffen, der die eben erläuterten Nachteile nicht aufweist»

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher Motorschutzschalter gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein handbetätigbarer Trennschalter zwischen den netzseitigen Anschlüssen und der SchaItkontaktanOrdnung im Isoliergehäuse angeordnet ist und daß die genannten Mittel zur Schaltarmbetätigung eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, die

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in einen Auslösezustand schaltbar ist, in welchem sie eine Schaltarrabewegung im Sinne einer Kontaktöffnung hervorruft, weiter eine den durch den Motorschutzschalter fließenden Strom abfühlende Meßeinrichtung, die ein der gemessenen Stromstärke proportionales Ausgangssignal erzeugt, ferner eine auf dieses Ausgangssignal ansprechende Steuereinrichtung, welche, falls die gemessene Stromstärke einen ersten vorgegebenen Wert übersteigt, die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung in den Auslösezustand schaltet, and eine magnetische Auslösevorrichtung aufweisen, die ein mit Bezug auf jeden Schaltarm derart angeordnetes magnetisierbares Bauteil enthält, daß der bei einem Fehlerstrom, dessen Stärke einen oder oberhalb des ersten vorgegebenen Wertes gelegenen zweiten vorgegebenen Wert übersteigt, induzierte magnetische Pluß eine, eine Kontaktöffnungsbewegung,herbeiführende Schaltarmbetätigungskraft erzeugt.

Vorzugsweise weist die Meßeinrichtung des Motorschutzschalters in jedem Schalterpol einen Stromwandler auf und die das Ausgangssignal der Meßeinrichtung empfangende Steuereinrichtung ist eine Festkörperlogik-Baugruppe mit einer Festkörper-Überlastrelais- und -auslosesehaltung, beispielsweise der in der GB-PS 1 447 313 und der GB-PS 1 426 855 beschriebenen Art» Diese Steuerlogik macht die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Motorschutzschalters sehr flexibel,

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insbesondere beim Einsatz in automatischen und rechnergesteuerten Anlagen, wobei der Motorschutzschalter trotzdem nur sehr wenig Raum benötigt.

Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung kann ein Elektromagnet oder eine andere geeignete elektromechanische Vorrichtung sein, die zwischen zwei Betriebszuständen schaltbar ist und im erregten Zustand die Bewegung eines Betätigungselements aus einer eingezogenen Position in eine vorbewegte Position bewirkt und umgekehrt,, Die magnetische Auslösevorrichtung ist vorzugsweise nach Art eines sogenannten Schlitzmotors ausgebildet und dient als Kurzschlußschutz mit wirksamer Strombegrenzung, braucht jedoch im Gegensatz zu strombegrenzenden Schmelzsicherungen nicht nach jedem AuslöseVorgang ersetzt zu werden und hält gewöhnlich ebenso lange wie der Motorschutzschalter selbst,,

Der Motorschutzschalter nach der Erfindung stellt also ein integriertes und kompaktes Schaltgerät dar und erfüllt alle Schutzfunktionen, die zum Schutz eines Motors im Bereich von schwachen Überlastungen bis zu starken Kurzschlußströmen nötig sind, und enthält darüberhinaus einen Trennschalter, der die Trennung des Motorschutzschalters vom Wetz ermöglicht, so daß seine inneren Komponenten

gefahrlos überprüft, gewartet oder ausgetauscht werden können, ohne daß der Motorschutzschalter vollständig vom Wetz getrennt zu werden braucht.

Ferner kann der Motorschutzschalter durch Verwendung handbetätigbarer Ein-Aus-Schalter, beispielsweise von Druckknöpfen, die in den Erregungsstromkreis der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung geschaltet sind, zum normalen Ein- oder Ausschalten eines Motors verwendet werden, unabhängig von seiner Schutzfunktion.

Um den erfindungsgemäßen integrierten Motorschutzschalter noch anpassungsfähiger zu machen, ist sein Isoliergehäuse vorzugsweise unterteilt, wobei jeder Gehäuseabschnitt bestimmte der durch die netzseitigen und die motorseitigen Anschlüsse, die SchaltkontaktanOrdnung, die Mittel zur Schaltarmbetätigung und den Trennschalter gebildeten Schalterkomponenten derart aufnimmt, daß es mit den betreffenden Komponenten einen einheitlichen Baustein bildet« Die so gebildeten verschiedenen Schalterbausteine werden jeweils gesondert montiert und dann zu einer Anordnung zusammengesetzt, welche im wesentlichen keine weitere Verdrahtung benötigt und von welcher jeder beliebige Baustein zwecks überprüfung oder dergleichen einfach durch Lösen einiger weniger, die

Bausteine zusammenhaltender Schrauben herausgenommen werden kann, ohne daß Verdrahtungen und dergleichen gelöst zu werden brauchen.

Wo durch das Herausnehmen eines Bausteins die an das Netz angeschlossenen Trennschalterkontakte oder stromführende Teile eines benachbarten Bausteins freigelegt werden, ist vorzugsweise ein Verschluß vorgesehen, der sich beim Herausnehmen des betreffenden Bausteins in eine die betreffenden Trennschalterkontakte bzw. stromführenden Teile abdeckende Stellung bewegt»

Bei einer bevorzugten Ausfürhrungsform der Erfindung, bei welcher einige der Trennschalterkontakte in einem Gehäuseabschnitt und die anderen Trennschalterkontakte in einem benachbarten Gehäuseabschnitt gelegen sind, ist der Trennschalter so ausgebildet, daß er in geschlossenem Zustand diese beiden Gehäuseabsehnitte derart miteinander verriegelt, daß sie nicht voneinander trennbar sindo

Zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben, in welchen zeigen:

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Fig. 1 ein Blockdigramm eines Motorschutz

schalters nach der Erfindung,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch

den Motorschutzschalter,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der

Ebene III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt längs der

Ebene IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der

Linie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 eine Stirnansicht des Motorschutz

schalters,

Fig. 7 ein Schaltschema einer Steuer- und

Auslöseschaltung zur Erregung des Elektromagneten des Motorschutzschalters,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der

verschiedenen, auseinandergezogen

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dargestellten Bausteine des Motorschutz schalters ,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine andere

Ausführungsform eines Motorschutζ-schalters nach der Erfindung,

Fig, IO einen Querschnitt längs der

Linie X-X in Fig. 9,

Fig» 11 eine Draufsicht auf den in Fig„ 9

gezeigten Motorschutzschalter, und

Figo 12 eine Einzelheit des in Fig, 9 ge

zeigten Motorschutzschalters.

Der in den Fig. 1 bis 8 dargestellte integrierte Motorschutzschalter, der insgesamt mit 16 bezeichnet ist, weist gemäß der schematischen Darstellung in Fig_o 1 folgende Hauptfunktionsgruppen auf: Lichtbogenkammern 50, welche die Schaltkontakte und die Funkenlöscheinrichtungen des Motorschutz schalters beherbergen, einen Trennschalter 20 zum Trennen des Motorschutzschalters aus Sicherheitsgründen vom Netz, wenn seine Sehaltkontakte oder andere innere Funktions-

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teile überprüft, gewartet oder ausgetauscht werden, eine strombegrenzende Schaltarmauslösevorrichtung 60 zum schnellen öffnen der Sehaltkontaktej um den Strom bei starken Fehleroder Kurzschlußströmen zu begrenzen, eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 zum normalen Schließen und öffnen der Sehaltkontakte und zur Kontakttrennung bei über- oder Fehlerströmen, und eine Festkörper-Steuerlogik 40, welche die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung bei andauernden Überlastungen unterhalb eines gewissen Pegels mit einer Zeitverzögerung und bei höheren Überlastungen und Fehlerströmen über diesem Pegel augenblicklich in Tätigkeit setzt.

Der integrierte Motorschutzschalter 16 weist ein Gehäuse 17 aus Isoliermaterial, beispielsweise Polyesterglas auf, das derart unterteilt ist, daß einzelne Bausteine gebildet werden, die Funktionseinheiten bilden und lösbar zusammengehalten werden, wie nachstehend noch mehr im einzelnen erläutert wird. Die Erfindung ist sowohl bei einphasigen als auch bei mehrphasigen Motorschutzschaltern anwendbare Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Motorschutzschalter drei Phasen bzw. drei Schalterpole auf, von denen jeder einen netzseitigen Anschluß 21, einen motorseitigen Anschluß 43 und dazwischen Trennschalterkontakte 22 und 23 und eine SchaltkontaktanOrdnung mit Sehaltkontaktpaaren 51, und 53, 54 und einem Sehaltarm 61 zum öffnen und Schließen

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der SchaItkontakte sowie einen als Stromwandler 41 ausgebildeten Stromfühler aufweist.,

Im einzelnen weist der Trennschalter 20 feststehende, federklemmenartige Kontakte 22, bewegliche Kontaktzungen und einen Bedienungsmechanismus mit einem Handgriff 24 und einer diesen und die Kontaktzungen 23 tragenden Welle 27 auf, so daß die Kontaktzungen durch entsprechende Bewegung des Handgriffs 24 in oder außer Kontakt zwischen den federklemmenartigen Kontakten 22 gebracht werden können. Die Kontaktzunge 23 jedes Schalterpols ist über einen flexiblen Leiter mit einem L-förmigen Leiter 26 verbunden, welcher den Schaltkontakt 52 der dem betreffenden Schalterpol zugeordneten Schaltkontaktanordnung trägt₀ Diese Schaltkontaktanordnung weist außerdem einen auf einem weiteren L-förmigen Leiter 47 angeordneten zweiten feststehenden Schaltkontakt sowie einen beweglichen Schaltarm 61 auf, der zwei bewegliche Schaltkontakte 51 und 54 trägt, die durch Bewegung des Schaltarms 61 in oder außer Kontakt mit den beiden feststehenden Sehaltkontakten 52 und 53 bringbar sind₀ Der den feststehenden Schaltkontakt 53 tragende Leiter 47 ist über einen weiteren Leiter 42 mit einem Anschluß der Primärseite des zugehörigen Stromwandlers 41 verbunden, deren anderer Anschluß mit dem motorseitigen Anschluß 43 verbunden ist_o Die Schaltkontaktpaare 51» 52 und 53, 54 sind zusammen mit ihnen

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zugeordneten Stapeln 55 von Funkenlöschplatten in den in einem unteren Gehäuseabschnitt gebildeten Lichtbogenkammern angeordnet, die nach außen durch perforierte Platten 56 aus Glasmelamin oder dergleichen abgeschlossen sind, wie aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich ist₀

Die KontaktÖffnungsbewegung der Schaltarme wird mittels der Betätigungsvorrichtung 30 entweder willkürlich oder beim Auftreten von einen ersten Pegel übersteigenden überströmen automatisch herbeigeführt und kann außerdem beim Auftreten von einen zweiten, höheren Pegel übersteigenden überströmen, die im Bereich starker Fehlerströme oder im Kurzschlußstrombereich liegen, durch die strombegrenzende Auslösevorrichtung 60 herbeigeführt-werden. Die strombegrenzende Auslösevorrichtung 60 gehört einer Bauart an, die gewöhnlich als Magnetmotor oder Schlitzmotor bezeichnet wird und in einer beispielsweise in der GB-PS 1 412 705 näher beschriebenen Weise arbeitet. Grundsätzlich weist der Magnet- oder Schlitzmotor 60 ein magnetisierbares Bauteil bzw„ Joch 62 (siehe auch Figo 4) auf, in welchem für jeden Sehaltarm 61 jeweils ein Schlitz 68 gebildet ist, der an einem Ende (gemäß Fig. 2 an seinem oberen Ende) offen ist und den jeweils zugehörigen Schaltarm 61 beweglich aufnimmt_β Dadurch erzeugt ein den Schaltarm durchfließender Fehler- oder Kurζschlußstrom in dem magnetisierbaren Bauteil einen

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ausreichend großen magnetischen Fluß, um auf diesen Schaltarm eine, eine so schnelle Kontaktöffnungsbewegung herbeiführende Betätigungskraft auszuüben, daß der Fehleroder Kurζschlußstrom auf eine Stärke begrenzt wird, welche die an den Motorschutzschalter angeschlossene Anlage unbeschadet aushalten kann, bis die vollständige Unterbrechung des Kurzschlußstromes herbeigeführt worden ist. Die Ansprechcharakteristik des Schlitzmotors 60 ist durch die Breite jedes Schlitzes 68 und den Querschnitt des darin beweglichen Schaltarms bestimmte Am Boden des Schlitzes ist ein Puffer 66 aus Nylon oder ähnlichem Material vorgesehen, um den Aufschlag des schnell geöffneten Schaltarms zu dämpfen. Wenn der so bewegte Schaltarm die vollständig geöffnete Stellung erreicht, wird er mittels einer geeigneten, nicnt dargestellten Verriegelungsvorrichtung automatisch in dieser Offenstellung verriegelt. Wenn das Verriegelungselement, welches auf einem in Fig. 2 mit 143 bezeichneten Verriegelungshalter gelagert sein kann, nachfolgend im Sinne einer Freigabe des Schaltarms 61 betätigt wird, so wird der Schaltarm, der mit einem in einer Aussparung 64 des magnetisierbaren Bauteils gleitend verschiebliehen Führungszapfen 63 verbunden und mit diesem zusammen beweglich ist, mittels einer zwischen dem Führungszapfen 63 und dem Boden des SchaItergehäuses 17 angeordneten Druckfeder

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wieder in seine in Fig. 2 gezeigte Schließstellung zurückgebracht.

Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 dient zum Anlassen und Anhalten des Motors und zum Abschalten bei Überlastungen unterhalb des den Schlitzmotor 60 auslösenden Überlastpegels. Die dargestellte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 weist einen Elektromagneten 31 mit einem Anker 32 auf, der auf einen Nylonknopf oder dergleichen am Ende jedes einen Schaltarm tragenden Führungszapfens 63 wirkte Befindet sich der. Elektromagnet 31 in seinem einen Betriebszustand (beim dargestellten Ausführungsbeispiel im Erregungszustand), so zieht er den Anker 32 an und hält ihn dadurch von den Nylonknöpfen I30 der Führungszapfen 63 entfernte Beim Umschalten des Elektromagneten 31 in seinen anderen Betriebszustand (beim dargestellten Ausführungsbeispiel den Entregungszustand) wird der Anker freigegeben und mit Hilfe von Federn 34 (Figo 3) gegen die Nylonknöpfe I30 der Führungszapfen 63 gedrängt, so daß die Schaltarme 61 in Kontaktöffnungsstellungen bewegt werden, in welchen der Abstand zwischen den Schaltkontakten der Schaltkontaktpaare 51, 52 und 53, 54 vorzugsweise kleiner als der sich ergebende Abstand ist, wenn die Schaltarme aufgrund der Wirkung des Schlitzmotors 60 geöffnet werden«. Das Verhältnis der Abstände kann dabei beispielsweise 6,5 mm zu 25 mm betragen«

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Wenn der Elektromagnet 31 nachfolgend wieder in seinen Ursprungs zustand (beim dargestellten Ausführungsbeispiel in den Erregungszustand) zurückgeschaltet wird, so wird der Anker 32 wieder angezogen und läßt die Schaltarme unter der Wirkung der Federn 65 in ihre Schließstellungen zurückkehren. Die Gesamtkraft der Federn 65 ist selbstverständlich kleiner als die bei freigegebenem Anker auf die Führungszapfen 63 ausgeübte KontaktÖffnungskraft. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht und auch aus Fig, 3 ersichtlich ist, ist der Elektromagnet 31 den Schaltarmen aller Schalterpole gemeinsam zugeordnet und betätigt diese jeweils gleichzeitig.

Eine in Verbindung mit dem Elektromagneten 31 geeignete Steuerschaltung ist in Figo 7 gezeigt. Sie enthält einen normalerweise geöffneten "Starf'-Druckknopfschalter 80, einen normalerweise geschlossenen "Stop"-Druckknopfschalter und eine normalerweise geschlossenen Steuerschalter 83» die alle in Reihe mit der Spule des Elektromagneten 31 geschaltet sind. Die handbetätigbaren Druckknopfschalter und 82 können entweder am Installationsort des Motorschutzschalters oder an einer davon entfernten Steuertafel angeordnet sein.

Wenn der "Start"-Druckknopf 80 einen Augenblick niedergedrückt wird, so wird der Elektromagnet 31 erregt und

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zieht den Anker 32 an, wobei gleichzeitig ein Selbsthaltekontakt 8l geschlossen wird. Eine Entregung des Elektromagneten 31 und folglich eine Kontaktöffnungsbewegung der Schaltarme 61 findet statt, wenn entweder der handbetätigbare "Stop"-Druckknopf 82 gedrückt oder der Steuerschalter 83 geöffnet wird» Der Steuerschalter 83, der ein Pestkörperschalter, beispielsweise ein Triac, sein kann, wird durch die Steuerlogik 40 gesteuert, die eine Pestkörper-Auslöseschaltung enthält, welche den Steuerschalter 83 beim Auftreten einer ständigen überlastung in einem unteren Bereich zwischen dem oben erwähnten ersten und zweiten Stromstärkewert mit Verzögerung und beim Auftreten einer stärkeren überlastung oder eines Fehlerstroms in einem oberen Bereich zwischen den beiden Stromstärkewerten augenblicklich öffnet₀ Pur diesen Zweck geeignete Auslösescha.ltungen sind beispielsweise in der GB-PS 1 447 313 und der GB-PS 1 426 855 beschrieben.

Wie in den Pig. 5 und 6 gezeigt ist, sind die Pestkörper-Aus loseschaItung und möglicherweise auch der Steuerschalter 83, falls dieser in Pestkörpertechnik ausgeführt ist, in einem Pestkörperbaustein 45 enthalten, der beispielsweise mittels einer geeigneten Steckverbindung nahe den Stromwandlern 41, welche die durch die verschiedenen Schalterpole fließenden Ströme abfühlen und ein den gemessenen Stromstärken proportionales Ausgangssignal erzeugen, im

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Schaltergehäuse untergebracht ist. Das Ausgangssignal der Stromwandler 41 wird über eine auf einer Schaltungsplatte befindliche Gleichrichterbrücke der Festkörper-Auslöseschaltung zugeführt. Die Schaltungsplatte 44 ist gemäß Fig, in einem oberen Abschnitt des Schaltergehäuses unterhalb einer Deckelplatte 94 (Fig. 3 und 8) und oberhalb der Stromwandler 41 angeordnet, welch letztere in Aussparungen angeordnet sind, die ebenfalls im oberen Gehäuseabschnitt gebildet sind,, Die Bezugszahl 7Oin Fig. 5 bezeichnet in den Seitenwandteilen der oberen Gehäuseabschnitte gebildete Kästchen oder Halter zur Aufnahme von Hilfsschaltern oder Hilfskontaktsätzen, die nicht dargestellt sind.

Die in der Steuerlogik 40 enthaltene Festkörper-Auslöseschaltung kann einen derart bemessenen Auslösenennwert haben, daß die Schaltung auf Überlastungen und Fehlerströme von bis zum sechsfachen des Motornennstroms bei Vollast oder beispielsweise bis zu 1200 A anspricht, wobei oberhalb dieses Bereiches, beispielsweise bei Strömen von über 1200 A bis über 100 000 A der Schlitzmotor 60 wirksam wird_o Um die Auslösestromstärke der Festkörper-Auslöseschaltung veränderlich zu machen, kann diese ein austauschbares, nicht dargestelltes Abgleichelement wie beispielsweise einen Widerstands- oder Potentiometermodul mit Steckverbindung der in der US-PS 3 826 951 beschriebenen Art aufweisen,

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wobei dieser Widerstands- oder Potentionmetermodul ebenfalls gemäß der US-PS 3 826 951 oder der oben erwähnten GB-PS 1 426 in den Auslöseschaltkreis eingesetzt werden kann, so daß er gewünschtenfalls leicht gegen einen ähnlichen Modul mit anderem Auslösewert- austauschbar ist.

Nach jedem Auslösevorgang, der zu einer Kontaktöffnungsbewegung der Schaltarme 61 führt, müssen diese in ihre Schließstellungen rückgestellt werden, bevor ein Wiedereinschalten des oder der Motoren in dem betreffenden Motorsehaltkreis möglich ist. Um die Schaltarme rückstellen zu können, ist es zuerst notwendig, den Sehalter wieder zu schließen und den Anker 32 in seine eingezogene Stellung zurückzubringen.

Zum Gebrauch wird der Motorschutzschalter mittels nicht dargestellter Schrauben, die durch Schraubenlöcher (Fig. 4) in Bodenflanschen des Schaltergehäuses hindurchgeführt werden, in eine Steuertafel oder in einen Schaltschrank eingebaut. Wenn eine überprüfung, Wartung oder ein Austausch bestimmter Teile des Motorschutzschalters gewünscht oder notwenig sein sollte, so erleichtert die modulare Bauweise des Motorschutzschalters diese Arbeit wesentlich, wobei der Motorschutzschalter sogar eingebaut bleiben kann.

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Wie aus den Fig. 2 und 8 ersichtlich ist, weist der Motorschutzschalter einen Sockelbaustein auf, der einen unteren Gehäuseabschnitt mit dem Schlitzmotor 60, den aus en Sehaltarmen 61, den Führungszapfen 63 und den Federn 65 bestehenden SehaltarmanOrdnungen, den Funkenlöschplattenstapeln 55 und der Schaltarmverriegelungsvorrichtung (Verriegelungshalter 143 und nicht dargestellte Verriegelungselemente) umfaßt. Weiter weist der Motorschutzschalter einen Anschlußbaustein auf, der einen Stirnabschnitt bzw. eine Anschlußplatte des Gehäuses mit den netzseitigen Anschlüssen und den feststehenden, federklemmenartigen Kontakten 22 des Trennschalters umfaßt. Schließlich weist der Motorschutzschalter einen oberen Baustein auf, der einen oberen Gehäuseabschnitt und die beweglichen Teile 23_a 24 und 27 des Trennschalters, weiter die feststehenden Schaltkontakte 52, 53 niit den diesen zugeordneten Leitern 25_S 26, 42 und 47* den Anker 32 und die Federn 34, ferner die Stromwandler 4l, die, die Gleichrichterbrücke tragende Schaltungsplatte 44 und eine Deckelplatte 94 mit dem an deren Unterseite befestigten Elektromagneten 31 umfaßt.

Wie am besten in den Fig. 2, 3 und 8 gezeigt ist, ist der obere, den Hauptbaustein darstellende Baustein auf den Sockelbaustein aufgesetzt und an diesem mittels Haltern 90 und 91 lösbar befestigt, wobei die Halter jeweils

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als etwa Z-förmige Bügel ausgebildet sind, deren obere Enden jeweils über einen Oberkantenabschnitt des oberen Gehäuseabschnitts greifen, und deren untere Enden beispielsweise mittels Schrauben am jeweiligen ßodenflanscn des unteren Gehäuseabschnitts befestigt sind. Der Netzanschlußbaustein ist an einem Stirnende des Sockelbausteins auf diesen aufgesetzt und mittels im wesentlichen L-förrniger Halter (siehe besonders Fig. 8) an diesem befestigte Die L-förmigen Halter weisen jeweils an ihren langen Schenkeln mit komplementär ausgebildeten Bereichen des klemmleistenbildenden Teils des Netzanschlußbaustexns ineinandergreifende Teile auf und sind mit ihren kurzen Schenkeln beispielsweise mittels Schrauben am jeweils benachbarten Bodenflansch des Gehäuseabschnitts des Sockelbausteins befestigt₀ Die Deckelplatte 9^ mit dem daran befestigten Elektromagneten ist mittels geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise mittels Schrauben 92 und 93, abnehmbar am oberen Baustein befestigt.

Aus der obigen Beschreibung und aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die verschiedenen Bausteine so ausgebildet und zusammengebaut sind, daß durch einfaches Aufeinandersetzen dieser Bausteine der voll funktionsfähige Motorschutzschalter hergestellt wird, ohne daß eine zusätzliche

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Verdrahtung oder die Herstellung von weiteren, über diejenigen Verbindungen hinausgehende Verbindungen herzustellen sind, die anfänglieh beim Einbau des Festkörper-Steuermoduls 45 und beim Verbinden bzx*r. Zusammenstecken der Ausgänge der auf der Schaltungsplatte 44 befindlichen Gleichrichterbrücke mit den Eingängen des Steuermoduls 45 hergestellt werden. Um Zugang zu den Innenteilen des Motorschutzschalters zu erhalten, ist es lediglich erforderlich, zunächst den Trennschalter zu öffnen und dadurch den Motorschutzschalter vom Netz zu trennen und dann einfach die Halter zu lösen, die nach dem Abnehmen das Abheben der Deckplatte und/oder des oder der gewünschten Bausteine ermöglichen. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß beim Abnehmen des oberen Bausteins vom Sockelbaustein ein Verschluß 28 (Fig. 2) am Netzanschlußbaustein freigegeben wird, der sich unter der Wirkung einer Feder über die sonst freiliegenden federklemmenartigen Trennschalterkontakte 22 bewegt und einen Berührungsschutz bildet.

In den Fig. 9 bis 12 ist ein abgewandelter Motorschutzschalter dargestellt, bei welchem der btroinpfad in jedem Schalterpol von einem netzseitigen Ansenluß lül über einen nachstehend noch beschriebenen Trennschalter, einen Leiter 112, ein Schaltkontaktρaar 113, 114, einen beweglichen Schaltarm 115, ein weiteres Schaltkontaktpaar 116, 117, eine Verbindungsklemme 118 und die Primärseite eines Stromwandlers 119 zu

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einem motorseitigen Anschluß 120 verläuft. Der in Fig_o 12 im einzelnen gezeigte Trennschalter dient ebenso wie der . Trennschalter der erstbeschriebenen Ausführungsform zum Abtrennen des Motorschutzsehalters vom Netz und weist pro Schalterpol zwei im wesentlichen feststehende Kontakte und 108 auf, die an zwei im wesentlichen parallel mit Abstand nebeneinander verlaufenden Leitern 109 und 110 angeordnet sind_a und eine bewegliche Kontaktzunge 104 auf, die an einem flexiblen Verbindungsleiter 103 angeordnet ist. Dieser Verbindungsleiter 103 ist seinerseits über einen Leiter 102 mit dem jeweils zugeordneten netzseitigen Anschluß 101 verbunden» Die Kontaktzunge 104 weist eine Kontaktspitze 105 auf, die in und außer Kontakt zwischen den beiden im wesentlichen feststehenden Kontakten 107 und 108 bewegbar ist. Die Kontaktzungen 104 aller Schalterpole sind beispielsweise mittels Nieten an einem isolierenden Gleitstück 203 befestigt, das mit einem Betätigungshebel 106 auf einer drehbaren Welle in Wirkungsverbindung steht und mittels eines nicht dargestellten Handgriffs in der einen Richtung (gemäß Fig. 9 im Gegenuhrzeigersinn) so schwenkbar ist, daß das Gleitstück 203 im Sinne eins Einschiebens der Kontaktspitzen 105 aller Kontaktzungen 104 zwischen die Kontaktpaare 107, 108 verschoben wird, und in der entgegengesetzten Richtung schwenkbar ist, so daß das Gleitstück im Sinne eines Herausziehens der Kontaktspitzen 105 zwischen den Kontaktpaaren 107, 108 verschoben wird«,

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Der bei geschlossenem Trennschalter durch diesen fließende Strom wird in jedem Schalterpol in zwei jeweils durch einen der beiden etwa parallelen Leiter IO9 und 110 fließende Teilströme aufgeteilt, die gleiche Strömungsrichtungen aufweisen und folglich Magnetfelder erzeugen, welche die beiden Leiter 109 und 110 zueinander hinziehen. Dadurch wird zwiscnen den Kontakten 107, I08 und der Kontaktspitze 105 ein mit wachsender Stromstärke steigender Kontaktdruck erzeugt, so daß der Trennschalter trotz kleiner und kompakter Bauweise verhältnismäßig hohe Ströme ohne Gefahr der Kontaktverschweißung und übermäßiger Kontakterosion bewältigen kann_o Außerdem können die beiden Leiter I09 und 110 zueinander hin federbelastet sein.

Ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Trennschalters besteht in der mechanischen Verriegelung, die sich bei geschlossenem Trennschalter ergibt. Wie aus den Fig. 9 und 12 ersichtlich ist, ist die bewegliche Trennschalterkontaktanordnung, welche das Gleitstück 203 mit den daran befestigten Kontaktzungen 104 und den zugehörigen Betätigungsmechanismus umfaßt, in einem abnehmbaren Stirnabschnitt des Motorschutzschaltergehäuses angeordnet, während die Leiterpaare 109, HO mit den daran befindlichen feststehenden Kontakten 107, 108 bei 111 an dem jeweils zugehörigen

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Phasenleiter 112 befestigt sind, der in einem anderen Gehäuseabschnitt untergebracht ist. Der Eingriff der beweglichen Kontaktzungen 104 zwischen die zugehörigen feststehenden Kontakte 107, 108 verriegelt also die beiden Bausteine derart miteinander, daß eine Trennung dieser Bausteine verhindert wird, bis die beweglichen Kontaktzungen zwischen den feststehenden Kontakten 107, 108 herausgezogen worden sind und der Motorschutzschalter folglich vom Netz abgetrennt ist.

Gemäß Fig. 9 ist der Schaltarm 115 jedes Schalterpols beispielsweise mittels eines Einschraubknopfes 122 mit einem Pührungszapfen 121 ähnlich dem Führungszapfen 63 der ersten Ausführungsform verbunden, auf welchen eine Druckfeder 123 zur Erzeugung eines Kontaktdruckes zwischen den Schaltkontaktpaaren 113, 114 und 116, 117 im Schließzustand wirkt. Der Führungszapfen 121 ist mit einem Schaft 124 verbunden, der einen Anker 125 trägt. Der Anker 125 wirkt mit den Polschuhen einer Permanentmagnetanordnung 126, 127 zusammen, die der magnetischen Verriegelung des Schaltarms in der Schließstellung dient, bis·die Kontakte beim Auftreten eines abnormalen Stromzustandes geöffnet werden· Eine weitere, auf den Anker 125 wirkende Druckfeder 128 hält den Schaltarm, nachdem dieser in seine Offenstellung bewegt

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worden ist, in dieser Stellung. Jeder Schaltarm 115 verläuft beweglich in einem Schlitz, der in einem Magnetoder Schlitzmotor 130 ähnlich dem im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Schlitzmotor gebildet ist, und jeder Schlitz des Schlitzmotors ist an seinem Boden mit einem Puffer 129 aus Nylon oder ähnlichem Material zur Dämpfung der Aufschläge der Schaltarme bei der Kontaktöffnung versehene In den Lichtbogenkammern angordnete Stapel 131 und 132 von Funkenlöschplatten 139, 140 (Fig. 10) dienen zum Löschen der zwischen den Schaltkontaktpaaren 113₉ 114, und 116, 117 bei der Kontakttrennung gezogenen Lichtbogen_e

Die auf einem gemeinsamen Winkel 133 angeordneten Stromwandler 119 dienen zum Abfühlen des durch die drei Schalterpole fließenden Stromes und führen der Steuerlogik, die eine Festkörper-Auslöseschaltung enthält, in der oben in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Weise ein Ausgangssignal zu, wenn die gemessene Stromstärke einen gewissen Wert übersteigt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Festkörper-Steuermodul l4l, wie aus Fig. 10 hervorgeht, jedoch in einem Gehäuseabteil angeordnet, das an der Seite des Motorschutzschaltergehäuses angeordnet und normalerweise durch einen Deckel abgeschlossen ist (in Fig« 10 abgenommen, jedoch in Fig. 11 sichtbar)»

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Die durch die Pestkörper-Auslöseschaltung gesteuerte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung weist einen · Elektromagneten mit einem geschichteten Kern 137 und einer Wicklung I38 und einen Schwinghebelmechanismus auf, der aus einer über die Schaltarmknöpfe 122 sämtlicher Schalterpole verlaufenden Querstange 136 und einem mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden Anker 135 besteht. Solange die "Wicklung 138 erregt ist, wird der Anker 135 zum Kern 137 hin angezogen und die Querstange I36 wird deshalb von den Schaltarmknöpfen 122 entfernt gehalten. Eine Entregung der Wicklung I38 bewirkt die Freigabe des Ankers 135* so daß der Schwinghebelmechanismus unter der Wirkung von nicht dargestellten Federn um eine Achse 13^ herumschwenken kann (in Fig. 9 im Gegenuhrzeigersinn), so daß die Querstange gegen die Schaltarmknöpfe 122 bewegt wird und sämtliche Schaltarme II5 in ihre Offenstellungen drängt. Ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel werden die Schaltkontakte 113, 114 und II6, 117 weiter voneinander getrennt, wobei der Abstand etwa 25 mm beträgt, wenn die Kontaktöffnung durch den Schlitzmotor I30 herbeigeführt wird, als bei einer Kontaktöffnung durch die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, bei welcher nur ein Kontaktabstand von beispielsweise 6,5 mm herbeigeführt wird.

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Der in den Fig. 9 bis 12 dargestellte Hotorscnutzschalter ist wiederum in modularer Bauweise ausgeführt und vieist einen Hauptbaustein, der den Sockel und den Hauptabschnitt des Schaltergehäuses (mit Ausnahme der Gehäusestirnwände und eines Deckels), die magnetisierbaren Bauteile des Schlitzmotors 130, die beweglichen Schaltarmanordnungen 114, 116, 121 bis 125 und 12 8 , die zugehörigen magnetischen Verrriegelungsvorrichtungen 126, 127, die Funkenloschplatten 131» 132 und den Elektromagneten 137, 138 umfaßt, weiter einen Neztanschlußbaustein mit einer Gehäusestirnwand und den netzseitigen Anschlüssen 101 sowie den beweglichen Teilen I03 bis 106 und 203 des Trennschalters, ferner einen Lastanschlußbaustein mit der anderen Gehäusestirnwand und den motorseitigen Anschlüssen 120, den Stromwandlern und dem Schwinghebelmechanismus mit dem Anker 135 und der daran befestigten Querstange 136, und schließlich einen oberen Baustein auf, der einen Gehäusedeckel mit den feststehenden Sehaltkontakten 113» 117 und den feststehenden Teilen 107 bis 112 des Trennschalters umfaßt» Diese Bausteine werden einfach zusammengesetzt und können einzeln abgenommen werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

f Io Motorschutzschalter mit einem Isoliergehäuse und daran angeordneten netzseitigen und mot or se it ig en Anscnlüssen, weiter mit einer zwischen diesen Anschlüssen angeordneten Schaltkontaktanordnung, die pro Schalterpol feststehende Schaltkontakte und damit zusammenwirkende, mittels eines Schaltarms bewegliche Schaltkontakte aufweist, und mit Mitteln zur Schaltarmbetätigung zwecks öffnens oder Sehließens der Schaltkontakte, dadurch gekennzeichnet, daß ein handbetätigbarer Trennschalter (20) zwischen den netzseitigen Anschlüssen (21; 101) und der SchaItkontaktanordnung (51 bis 54; 113 bis 117) im Isoliergehäuse (17) angeordnet ist und daß die genannten Mittel zur Schaltarmbetätigung eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung (30), die in einen Auslösezustand schaltbar ist, in welchem sie eine Schaltarmbewegung im Sinne einer Kontaktöffnung hervorruft, weiter eine den durch den Motorschutzschalter fließenden Strom abfühlende Meßeinriohtung (41; 119), die ein der gemessenen Stromstärke proportionales Ausgangssignal erzeugt, ferner eine auf dieses Ausgangssignal ansprechende Steuereinrichtung (44, 45; l4l), welche, falls die gemessene Stromstärke einen ersten vorgegebenen Wert übersteigt, die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung in den Auslösezustand schaltet, und eine

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magnetische Auslösevorrichtung (6C, 130) aufweisen, die ein mit Bezug auf jeden Sehaltarm (61 j 115) derart angeordnetes magnetisierbares Bauteil enthält, daß der bei einem i''erilerstrom, dessen Stärke einen oberhalb des ersten vorgegebenen Wertes gelegenen zweiten vorgegebenen Wert übersteige, inuuzierte magnetiscne Fluß eine, eine riontaktöffnungsbewegung herbeiführende ScnaltarmbetätigungsKraft erzeugt.

2. Motorschutzschalter nach Anspruch I₉ aadurcn gekennzeichnet, daß jeder 3chaltarm (61, 115) ciurch einen in dem magnetisierbaren Bauteil gebildeten οcnlitζ nindurcnverläuft und in diesem beweglich ist.

3 ο i'Iotorschutzscnalter na cn Anspruch 1 oder 2, dadurcu gekennzeichnet, daß die feststehenden und die beweglichen Schaltkontakte (51 bis 5^; 113 bis 117) bei einer durch die magnetische Auslösevorrichtung (6Oj 130) hervorgerufenen Kontakttrennung weiter auseinanderbewegt werden als bei einer durch die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung (30, 135) hervorgerufenen Kontakttrennung.

4o Motorschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische ßetätigungs-

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vorrichtung (30)"ein Elektromagnet (31) ist und daß der genannte Aus löse zustand der Erregung zustand des Elektromagneten ist.

5. Motorschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (17) in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die lösbar miteinander verbunden sind und jeweils mit daran bzw. darin angeordneten Schalterkomponenten einen einheitlichen Baustein bilden_o

6ο Motorschutzschalter nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Baustein die netzseitigen Anschlüsse (21) und die netzseitigen Trennschalterkontakte (22) enthält, daß weiter ein zweiter, an den ersten Baustein angrenzender Baustein einen Teil (52, 53) der Schaltkontaktanordnung und die motorseitigen Trennschalterkontakte (23) enthält, daß ferner ein dritter Baustein, der an den ersten und zweiten Baustein angrenzt, den restlichen Teil (51, 5¹O der Schaltkontaktanordnung enthält, und daß der erste Baustein einen beweglichen, in eine die im ersten Baustein enthaltenen Trennschalterkontakte abdeckende Stellung vorgespannten Verschluß (28) aufweist, der, solange sich der zweite Baustein an seinem Platz befindet, in einer unwirksamen Stellung gehalten und beim Abnehmen des zweiten Bausteins

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vom ersten und dritten Baustein freigegeben wird_o

7. Motorschutzschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschalterkontakte pro Schalterpol zwei im wesentlichen feststehende, in einem Gehäuseabschnitt gehalterte Kontakte (22) und eine in einem anderen Gehäuseabschnitt gehalterte Kontaktzunge (23) aufweisen, welch letztere in und außer Kontakt zwischen den beiden im wesentlichen feststehenden Kontakten bringbar ist, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Kontaktzunge bei Kontakt mit den beiden feststehenden Kontakten die beiden, die Trennschalterkontakte enthaltenden Gehäuseabschnitte so miteinander verriegelt, daß sie nicht voneinander trennbar sind,

8. Motorschutzschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, im wesentlichen feststehenden Trennschalterkontakte (107, 108) an zueinander im wesentlichen parallel nebeneinander verlaufenden Leitern (109, 110) angeordnet sind, derart, daß ein durch diese Leiter fließender Strom Magnetfelder erzeugt, welche diese Leiter und die daran angeordneten Kontakte mit einer mit der Stromstärke zunehmenden Kraft zueinander hinziehen.

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9. Motorschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (41, il9) pro Schalterpol einen Stromwandler aufweist»

10. Motorschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Steuerlogik (45) mit einer Festkörper-Aus loseschaltung enthält, welche die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung (30), falls der gemessene Strom in einem unteren Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Wert liegt, mit Verzögerung und, falls die gemessene Stromstärke in einem oberen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Wert liegt, augenblicklich in den genannten Auslösezustand schaltet.

11. Motorschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung (30) mittels eines handbetätigbaren Schalters (80, 82) unabhängig von der Steuereinrichtung in den genannten Auslösezustand schaltbar ist.

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