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Kompaktleistungsschalter Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen
Kompaktleistungsschalter, mit einer eine Auslöseklinke betätigenden Auslösewippe
zur Auslösung des Schalters bei Überschreiten festgelegter Stromparameter in zumindest
einer Phase, wobei diese Stromparameter der einzelnen Phasen bei der Herstellung
des Schalters festlegbar sind.
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Derartige Kompaktleistungsschalter sind am Markt erhältlich, es sei
beispielsweise auf den Schalter des Typs FB der Firma Westinghouse, Pittsburgh,
USA, verwiesen.
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Ein ganz ähnlicher Schalter wird auch von der Firma Merlin & Gerin,
Grenoble, Frankreich, unter der Typenbezeichnung F 100 vertrieben. Die bekannten
Kompaktleistungsschalter ermöglichen eine mehrpolige Trennung nicht nur von Hand,
sondern auch aufgrund von Überschreiten bestimmter Stromparameter, wodurch zum einen
ein Schutz gegen Über last und zum anderen gegen Kurzschlüsse erreicht wird. Der
Schutz gegen Überlast erfolgt mittels thermischer Auslöseeinrichtungen, während
der Kurzschlußschutz mittels magnetischer Auslösung erfolgt.
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Sowohl die magnetische als auch die thermische Auslösung erfolgt über
eine an den Schaltmechanismus angreifende Auslöseklinke, die wiederum von einem
Ansatz an einer Auslösewippe betätigt wird. Die Auslösewippe ist längs den einzelnen
Phasenanschlüssen des Schalters drehbar angeordnet, und zwar in der Weise, daß die
thermischen bzw. magnetischen Auslöseeinrichtungen zugehörige Wippenansätze betätigen
können.
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Die thermische Auslösung erfolgt üblicherweise mittels eines vom Strom
durchflossenen Bimetallstreifens oder mittels eines Bimetallstreifens, der mit einem
stromdurchflossenen Leiter in Verbindung steht, wobei die Erwärmung durch den Stromfluß
eine Verbiegung des Bimetallstreifens bewirkt, dessen Ende dann bei einem bestimmten
Erwärmungsgrad und damit bei einer bestimmten Durchbiegung den Wippenansatz erreicht
und dann die Wippe verschwenkt, bis der Schalter auslöst und abschaltet.
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Kurzschlußströme erzeugen im Bereich eines Klappankers ein ausreichend
starkes Magnetfeld, um diesen gegen Federkraft gelagerten Klappanker zum Anziehen
zu bringen, wobei mittels eines am Klappanker befestigten Hebels wiederum die Auslösewippe
in Eingriff genommen, verschwenkt und damit der Schalter ausgelöst und zum Abschalten
gebracht wird.
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Beim Westinghouse-Schalter ist die Federkraft, die die Klappanker
beim Anziehen überwinden muß, werkseitig fest eingestellt, d. h., der Anwender kann
diese Federkraft nicht verändern.
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Das gleiche gilt für die Einstellung der Bimetallstreifen beim Westinghouse-Sc}1alter,
während der Merlin-Gerin-Schalter eine Einstellbarkeit durch den Verwender vorsieht,
die für jede Phase getrennt erfolgen muß.
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Nachteilig bei den bekannten Schaltern ist, daß eine Änderung der
auslösenden Stron1parameter entweder gar nicht vorgenommen werden kann, oder in
umständlicher Weise für jede Phase getrennt erfolgen muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, mit der
die Stromparameter für alle Phasen gleichzeitig verstellt werden können, so daß
der Schalter ohne große Umstände von einem ennbereich auf einen anderen Nennbereich
umstellbar ist.
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Eine Teilaufgabe liegt noch darin, die Kurzschlußauslöseparameter
für jede Phase einzeln einstellbar zu machen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen zwischen Auslösewippe
und Auslöseklinke angeordneten, mit der Wippe beweglichen Klinkenhebel gelöst, dessen
Abstand zur Auslöseklinke einstellbar ist.
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Dadurch wird es möglich, für alle Phasen gleichzeitig die Stromparametereinstellung
zu ändern und so den Schalter hinsichtlich seiner Nennstromauslösung an die Anwenderverhältnisse
anzupassen.
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Insbesondere wird dadurch möglich, den Schalter sehr genau auf die
Nennstromaufnahme des Gerätes einzustellen, das durch den Schalter ein- und ausgeschaltet
werden soll.
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Um hinsichtlich des Kurzschlußstromes eine Einzeleinstellung der Phasen
zu ermöglichen, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der
die Auslosewippe über einen an einem für jede Phase vorgesehenen Klappanker befestigten
Auslösehebel betätigbar ist, und bei der der Klappanker gegen Federkraft durch ein
vom Phasenstrom erzeugtes Magnetfeld angezogen werden kann, die Aufgabe dadurch
gelöst, daß die am Klappanker angreifende Federkraft mittels einer von außen zugänglichen
Einstellschraube eingestellt werden kann.
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Diese Anordnung ist dann von besonderem Vorteil, wenn beispielsweise
verhältnismäßig hohe Einschaltstromstöße auftreten, die ohne die Einstellbarkeit
den Leistungsschalter bereits zum Auslösen bringen könnten, ohne daß dies tatsächlich
erforderlich wäre.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Teildraufsicht auf einen Leistungsschalter zur
Darstellung der Auslösewippe dieses Leistungsschalters mit der Einstelleinrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig.
1 dargestellten Anordnung; Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Anordnung der Fig.
1 in Richtung der Pfeile III-III; Fig. 4 eine Draufsicht ähnlich der Fig. 1 auf
eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 5 eine Schnittansicht durch
die in Fig. 4 dargestellte Anordnung längs der Pfeile V-V.
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Fig. 1 zeigt im Ausschnitt in einer Draufsicht den Wippenteil eines
Kompaktleistungsschalters üblicher Art, der jedoch mit den erfindungsgemäßen Merkmalen
versehen ist. Mit dickgezeichneten Linien ist eine Auslösewippe 10 dargestellt,
die in zwei Lagerstücken 12 schwenkbar gehalten ist. Die Lagerstücke 12 sind in
dem Schaltergehäuse 14 starr befestigt oder auch mit diesem einstückig.
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Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, wird ein unteres hebelartiges Ende
16 der Auslösewippe 10 von einer Einstellschraube 18 in Eingriff genommen, wenn
sich der Bimetallstreifen 20, der an seinem oberen Ende die Einstellschraube 18
trägt, aufgrund einer Erwärmung in Richtung auf das Ende 16 verbiegt. Der Bimetallstreifen
erwärmt sich beispielsweise dadurch, daß über einen Anschluß 22 der Phasenstrom
durch ihn hindurch geleitet wird.
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nie Schraube 18 ist werkseitig einstellbar, um Ungenauigkeiten der
Montage sowie auch Streuungen der Bimetallstreifen auszugleichen und sicherzustellen,
daß bei allen Phasen bei einer bestimmten Strowbelastung und damit Erwärmung die
Wippe 10 von den Einstellschrauben 18 gleich weit ausgelenkt wird. Nach Fertigstellung
des Schalters wird die Schraube 18 durch Lack oder ähnliche Einrichtungen blockiert,
so daß der Benutzer die Einstellung nicht mehr verändern kann.
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Statt der dargestellten einfachen Einstellschraube 18 könnte auch
eine selbstblockierende Einstellschraube vorgesehen sein, die es auch ermöglichen
würde, nach der Herstellung des Schalters die Einstellung zu verändern. Nachteilig
ist allerdings, daß diese Einstellung für jede Phase getrennt vorzunehmen wäre,
und zudem durch recht aufwendige Konstruktionen dafür Sorge getragen werden müßte,
daß die Änderung bei allen Phasen in gleichem Ausmaß erfolgt. Dazu wäre erforderlich,
jede einzelne Einstellschraube mit einer geeichten Skala zu versehen. Diese Lösung
ist in dem bekannten Merlin-Gerin-Schalter verwirklicht.
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Um diese Nachteile zu vermeiden und eine Konstruktion zu schaffen,
die wesentlich einfacher herzustellen und auch zu bedienen ist, ist erfindungsgemäß
ein Klinkenhebel 24 vorgesehen, der anstelle der Auslösewippe selbst mit der Klinke
26 in Eingriff tritt und dadurch die Auslösung des Leistungsschalters bewirkt.
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Der Auslösemechanismus arbeitet in der Weise, daß - siehe dazu rig.
1 und 3 - bei eine über den Anschluß 22 und dann durch den Eimetallstreifen 20 fließenden
Strom sich dieser erwärmt und aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der
beiden metalle, die den Bimetallstreifen ausmachen, dieser sich in der Weise verbiegt,
daß das linke Ende der Schraube 18 sich in Richtung auf das Wippenende 16 zu bewegt.
Sobald die Schraube das Ende 16 erreicht hat, dreht sich die Wippe 10 bei einer
weiteren Bimetallstreifenverbiegung um die Lagerachse 28 in Uhrzeigerrichtung. Mit
der Verschwenkung der Auslösewippe 10 verschwenkt sich auch der Klinkenhebel 24,
bis ein Ansatz 30
der Auslöseklinke 26, der durch eine Feder 32
gegen das Ende 34 des Klinkenhebels 24 gedrückt wird, freikommt, so daß sich die
Auslöseklinke 26 um eine Achse 36 aufgrund der Kraft der Feder 32 in Gegenuhrzeigerrichtung
drehen kann, wodurch ein Stift 38 aus einem Bügel 40 herausschwenken und diesen
freigeben kann.
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Durch die Freigabe dieses Bügels 40 wird eine unter Vorspannung stehende
Abschalteinrichtung in Tätigkeit gesetzt, die die Auslösung des Leistungsschalters
bewirkt.
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Um nun für alle Phasen gleichzeitig eine Änderung des Stromparameters
vornehmen zu können, bei dem die Auslösung des Leistungsschalters erfolgt, ist zwischen
der Auslösewippe 10 und dem Klinkenhebel 24, die beide auf der gleichen Achse 28
gelagert sind, eine Einstelleinrichtung 42 vorgesehen, die es ermöglicht, die Winkeleinstellung
zwischen Auslösewippe 10 und Klinkenhebel 24 zu verstellen. Diese Einstelleinrichtung
besteht aus einer Schraube 44 mit einem Kopf 46, der auf seiner Unterseite eine
Nockenfläche 48 aufweist. Das untere Teil der Schraube 44 ist in einer Bohrung innerhalb
der Auslösewippe 10 drehbar gelagert.
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An der Nockenfläche 48 des Schraubenkopfes 46 liegt ein in einer Schneide
auslaufendes Endstück 50 des Klinkenhebels 24 an, und zwar aufgrund einer Federkraft,
die durch eine Druckfeder 52 erzeugt wird, die zwischen Auslösewippe 10 und Klinkenhebel
24 in geeigneter Weise angeordnet ist.
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Die Schraube 44 kann durch einen Schraubenschlitz 54 mittels eines
Schraubenziehers verdreht werden, wodurch die Schneide 50 auf der Nockenfläche entlanggleitet
und sich der Abstand zwischen Klinkenhebel 24 und Auslösewippe 10 und damit auch
ihre Winkelausrichtung ändert. Wird der Abstand größer, muß die Wippe 10 von dem
Bimetallstreifen 20 und der darauf befindlichen Schraube 18 um ein größeres Stück
ausgelenkt werden, bevor der Ansatz 30 der Auslöseklinke 26 von dem Ende 34 des
Klinkenhebels 24 freigegeben und der Leistungsschalter damit ausgelöst wird.
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In diesem Falle ist der zum Auslösen erforderliche Strom ftir
alle
drei Phasen höher.
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Eine Verstellung der Schraube 44 bewirkt also eine gleichzeitige und
gleich große Verstellung des Stromparameters für alle vorhandenen Phasen.
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Um eine ungewollte Verstellung der Schraube 44 zu verhindern, können
bekannte Maßnahmen vorgesehen sein, z. B. eine Preßlagerung oder auch eine Riffelung
der Nockenfläche 48, so daß zwischen der Nockenfläche 48 und der Schneide 50 eine
so große Reibung entsteht, daß eine ungewollte Verstellung bei Betätigung des Leistungsschalters
nicht auftritt.
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Fig. 4 zeigt in einer Ansicht, die ähnlich der der Fig. 1 ist, eine
weitere Ausführungsform der Erfindung, während Fig. 5 eine Schnittansicht längs
der Pfeile V-V der Fig. 4 ist.
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Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform dient dazu, auch
eine Einstellung der Kurzschlußstromparameter vornehmen zu können.
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Im Gegensatz zu der in den Fig. 1 bis 3 geschilderten Ausführungsform
erfolgt bei der hier dargestellten Ausführungsform die Auslösung nicht durch thermische
Einwirkung, sondern durch magnetische Kraft.
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Dazu wird der Phasenstrom durch einen Leiter 60 hindurch geführt,
um den ein U-förmiger Bügel 62 aus ferromagnetischem Material herumgelegt ist. In
der Nähe der Schenkel dieses Eisenbügels 62 befindet sich ein Klappanker 64, der
an seinem Ende 66 im Schaltergehäuse 14 schwenkbar gelagert ist. Ein Ansatz 68 des
Klappankers wirkt wiederum auf das Ende 16 der Auslösewippe 10 ein, wenn der Klappanker
64 aus seiner in Fig. 5 in durchgezogenen Linien dargestellten Ruhestellung durch
einen Kurzschlußstrom zum Eisenbügel 62 hingezogen wird, wodurch sich der Klappanker
64 um die Lagerung 66 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. Der Ansatz 68 drückt während
dieser Drehbewegung das Ende 16 der Auslösewippe
10 nach links,
wodurch in ähnlicher Weise, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, der Leistungsschalter
ausgelöst wird.
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Das Anziehen des Klappankers 64 durch den Bügel 62 erfolgt gegen die
Kraft einer Feder 70, die den Klappanker 64 in Ruhestellung gegen einen Anschlag
70 anliegen läßt. Um den Strom einstellen zu können, wobei der Klappanker 64 gegen
die Kraft der Feder 70 angezogen wird, ist eine Schraube 72 vorgesehen, die es eröglicht,
die Vorspannung der Feder 70 zu verändern. Wird die Schraube aus ihrer Mutterlagerung
74 herausgedreht, spannt sich die Feder 70, wodurch der zur Auslösung erforderliche
Kurzschlußstrom erhöht wird. Beim Hereindrehen der Schraube erniedrigt sich entsprechend
der auslösende Kurzschlußstrom.
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Ähnlich wie bei der thermischen Einstellung kann auch hier eine Einstellung
werkseitig erfolgen und dann die Schraube 72 durch Lack oder ähnliche Einrichtungen
festgelegt werden, während der Verwender selbst eine gemeinsame Einstellung sämtlicher
Phasenkurzschlußströme durch die bereits im Zusammenhang mit den Fig.
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1 bis 3 geschilderte Einstellschraube 46 vornimmt. Dadurch ist gewährleistet,
daß einerseits vom Werk aus alle drei Phasen auf gleiche Parameter eingestellt werden,
andererseits aber der Verwender in der Lage ist, den Auslösenennwert des Leistungsschalters
als solchen mit einfachen Mitteln zu verändern.
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Alternativ wäre auch denkbar, dem Verwender die Möglichkeit zu geben,
die Kurzschlußströme der einzelnen Phasen unabhängig voneinander einzustellen. Dazu
müßten entsprechende Vorkehrungen hinsichtlich der Schraube 72 vorgesehen sein,
damit diese sich nicht ungewollt verstellt. Außerdem wäre eine entsprechende Markierung
zweckmäßig, um die jeweils eingestellten Kurzschlußströme kenntlich zu machen.