DE29511457U1

DE29511457U1 - Strombegrenzender Schutzschalter

Info

Publication number: DE29511457U1
Application number: DE29511457U
Authority: DE
Original assignee: Kloeckner Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1995-07-15
Filing date: 1995-07-15
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2005-07-16

Description

Klöckner-Moeller Gmbf| ;.. : : .* : *. :.. 10.07.1995

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Beschreibung Strombegrenzender Schutzschalter

Die Erfindung betrifft strombegrenzende Schutzschalter, insbesondere Leistungsschalter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung dient insbesondere zur selektiven Abschaltung von Kurzschlußströmen in verzweigten Netzen.

Aus den DE-OS 14 63 311 und DE-OS 14 63 312 ist ein derartiger Schutzschalter bekannt, dessen Kontaktsystem sich unter der elektrodynamischen Wirkung eines Kurzschlußstromes strombegrenzend öffnet, wobei der Kontaktarm mit dem beweglichen Kontaktstück unabhängig von der Stellung des Schaltschlosses ist und infolge einer elektrodynamischen Abstoßung vom unbeweglichen Kontakt die Entklinkung des Schaltschlosses durch einen um einen mittleren festen Drehpunkt gelagerten Kupplungshebel bewirkt, an 0 dem einerseits der fliegend gelagerte Kontaktarm und anderseits ein magnetischer Schnellstauslöser angreift. Der Nachteil dieses Standes der Technik besteht darin, daß die Entklinkung des Schaltschlosses immer mittelbar über den Kupplungshebel erfolgt. Aus der DE-AS 12 38 994 ist weiterhin ein Schutzschalter bekannt, dessen Kontaktarm drehbar an einem Kontaktträger gelagert ist, der seinerseits mittels einer unter der Wirkung einer beim Schließen des Kontaktsystems gespannten Feder stehenden Schaltwelle in Einschalt- oder Ausschaltrichtung verstellt wird, welche Schaltwelle durch ein Schaltschloß in der Einschaltstellung 0 verrastet ist, wobei diese Verrastung durch einen dem Kontaktsystem zugeordneten Auslösehebel gelöst wird, der wegen der gegen Null gehenden Resultierenden der in dem Kontaktsystem selbst wirkenden Kräfte, d.h. elektrodynamische Abstoßungskraft abzüglich Kontaktdruckkraft, eine das Schaltschloß entklinkende Bewegung ausführt. Nachteilig ist die toleranzabhängige und schwie-

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rig vorzunehmende Abstimmung zwischen der Abstoßungs- und der Federkraft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen strombegrenzenden Schutzschalter anzugeben, der neben den üblichen Schutzfunktionen auch eine zuverlässige und einfach auszuführende selektive Abschaltungfunktion bei Kurzschlußströmen erfüllt.

Ausgehend von einem strombegrenzenden Schutzschalter der eingangs genannten Art wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch das Zusammenwirken des federbelasteten Auslösehebels mit der Steuerkurve des Kontaktarmes wird in einfacher und robuster Weise eine elektrodynamische Entklinkung des Schaltschlosses bewirkt, wobei keine Wirkverbindung zwischen den elektrodynamischen und anderen, insbesondere elektromagnetischen oder elektrothermischen Auslösemitteln besteht. Mit dieser elektrodynamisch bewirkten Entklinkung ist der Schutzschalter in hervorragender Weise zum selektiven Abschalten bei Kurzschlüssen in verzweigten Netzen geeignet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Bewegt sich der Auslösehebel zum Entklinken in die Wirkungsrichtung seiner Andrückfeder, wird die zur Entklinkung benötigte Kraft allein von der Andrückfeder aufgebracht, d.h. die elektodynamische Abstoßungskraft muß um diesen Kraftbedarf nicht vergrößert werden. Diese positive Wirkung ergibt sich insbesondere dann, wenn der besondere Kurvenabschnitt näher zur Schwenkachse liegt als die übrigen Abschnitte der Steuerkurve. Zweckmäßig ist die Ausbildung des Auslösehebels als einarmiger Hebel mit einer Ausbildung zum reibungsarmen Zusammenwirken mit der Steuerkurve des Kontaktarmes. Die Verwendung eines lose gelagerten Auslösestößels zwischen Auslösehebel und Verklinkungseinrichtung gestattet die optimale Anpassung der elektrodynamischen Entklinkung an die konstruktiven Gegebenheiten des Schutzschalters.

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Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, aus dem weitere Einzelheiten und Vorteile zu ersehen sind, näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Figur 1: einen erfindungsgemäßen Schutzschalter im eingeschalteten Zustand in Schnittansicht längs einer Poleinheit unter vereinfachender Weglassung derjenigen Komponenten, die zur Erläuterung der elektrodynamischen Entklinkung nicht erforderlich sind;
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Figur 2: den Schutzschalter zu Beginn der elektrodynamischen Entklinkung infolge eines Kurzschlußstromes durch die Poleinheit.

Das in einem Formgehäuse 1 angeordnete Kontaktsystem 2 nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem feststehenden Kontakt 4 mit einem feststehenden Kontaktstück 6 und einem beweglichen Kontaktarm 8 mit einem beweglichen Kontaktstück 7. Der Kontaktarm 8 ist in einer über alle Poleinheiten des Schutzschalters durchgehenden Schaltwelle 10 in einer Schwenkachse 12 gelagert. Unterhalb der Schwenkachse 12 sind zu beiden Seiten des Kontaktarmes 8 zwei schraubenförmige, auf Zug beanspruchte Kontaktdruckfedern 14 angeordnet, die an jeweils einem am Kontaktarm 8 bzw. an der Schaltwelle 10 befestigten Stift 16 bzw. 17 angreifen. Der Kontaktarm 8 ist mit bzw. gegen den Uhrzeigersinn beim Aus- bzw. beim Einschalten des Schutzschalters mit der Schaltwelle 10 verschwenkbar, die ihrerseits über Schwenkhebel 18 und 19 in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Betätigungsmechanismus, der als wesentliche Bestandteile ein Schaltschloß und einen Betätigungshebel enthält, in Verbindung steht. Beim Ausschalten stützt sich der Kontaktarm 8 mit Stützflächen 20 unter Wirkung der Kontaktdruckfedern 14 gegen entsprechende Stützflächen 21 der Schaltwelle 10. Ebenfalls nicht dargestellt sind elektrothermische und elektromagnetische Auslöseeinheiten oder eine elektronische Auslöseeinheit, die in bekannter Weise beim Auftreten eines Überlaststromes oder eines Kurzschlußstromes lang-, kurz- bzw. unverzögert auf eine Auslösewelle 22 einer

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Verklinkungseinrichtung wirken. Beim Auslösen wird die Auslösewelle 22 um eine Lagerachse 24 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch über das bisher verklinkte Schaltschloß die Schaltwelle 10 mit den Kontaktarmen 8 öffnend, d.h. im Uhrzeigersinn verschwenkt wird.

Schwenkachsenseitig ist der Kontaktarm 8 mit einer äußeren Steuerkurve 2 6 versehen. Unterhalb des Kontaktarmes 8 ist ein einarmiger Auslösehebel 28 schwenkbar um eine Hebelachse 3 0 gelagert. Eine sich gegen das Formgehäuse 1 abstützende schraubenförmige, auf Druck beanspruchte Andrückfeder 32 beaufschlagt das freie Ende 34 des Auslösehebels 28 in der Weise, daß dieser mit einer im mittleren Bereich angeordneten stiftartigen Ausbildung 35 an der Steuerkurve 26 anliegt. Die Berührung zwischen der Steuerkurve 2 6 und der Ausbildung 3 5 ist durch Wahl geeigneter Materialien und Oberflächen möglichst reibungsarm zu gestalten. Zwischen dem freien Ende 34 des Auslösehebels 28 und einer Nase

3 6 der Auslösewelle 22 ist ein Auslösestößel 38 längsverschieblich gelagert. Bei der in Fig. 1 dargestellten relativen Lage zwischen dem Kontaktarm 8 und der Schaltwelle 10, d.h. im eingeschalteten, aber auch im ausgeschalteten sowie im über die vorgenannten Auslöser bewirkten ausgelösten Zustand des Kontaktsystems 2, liegt der Auslösestößel 38 mit einem Ende 40 lose auf dem freien Ende 34 des Auslösehebels 2 8 auf und steht mit seinem anderen Ende 41 in kraftloser Verbindung mit der Nase 3 6 der Auslösewelle 22, so daß in diesen Fällen keine entklinkende Verschwenkung der Auslösewelle 22 durch den Auslösestößel 38 erfolgen kann.

Wenn über das Kontaktsystem 2 ein sehr hoher Kurzschlußstrom zu fließen beginnt, bildet sich zwischen dem feststehenden Kontakt

4 und dem Kontaktarm 8 ein starkes elektromagnetisches Kraftfeld aus, dessen relativ starke elektrodynamische Kräfte den Kontaktarm 8 entgegen der Wirkung der Kontaktdruckfedern 14 um seine Schwenkachse 12 von dem feststehenden Kontakt 4 fortgeschleudern, wobei die Schaltwelle 10 vorerst in ihre Lage verbleibt (siehe Fig. 2). Zwischen den elektrodynamisch sich öffnenden

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Kontaktstücken 6, 7 bildet sich ein den Kurzschlußstrom begrenzender Lichtbogen aus. Die Steuerkurve 26 weist einen besonderen Kurvenabschnitt 42 auf, der einen kleineren Kurvenradius bezüglich der Schwenkachse 12 als die übrigen Abschnitte aufweist. Der besondere Kurvenabschnitt 42 beginnt an einer Kante 44, hat einen im wesentlichen geraden Verlauf und befindet sich am gegenüber dem beweglichen Kontaktstück 7 liegenden Teil des Kontaktarmes 8. Beim elektrodynamischen Hochschleudern des Kontaktarmes 8 gerät die Ausbildung 35 des Auslösehebels 28 durch die Einwirkung der Andrückfeder 32 in Berührung mit dem besonderen Kurvenabschnitt 42. Allein durch die Andrückfeder 32 beaufschlagt, erfährt der Auslösehebel 28 eine wesentliche Verschwenkung um seine Hebelachse 3 0 im Gegenuhrzeigersinn. Infolge dieser schnellen Bewegung wird durch das freie Ende 34 des Auslösehebeis 28 das Ende 40 des Auslösestößels 38 beaufschlagt, dessen anderes Ende 41 unmittelbar darauf durch Beaufschlagung ihrer Nase 3 6 die Auslösewelle 2 2 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, was zu einer Auslösung des Schaltschlosses führt. Die weitere elektrodynamisch bewirkte Bewegung des Kontaktarmes 8 wird durch das Anschlagen seiner Anschlagfläche 46 an einen Anschlag 48 der Schaltwelle 10 gestoppt. Die Auslösung des Schaltschlosses bewirkt wiederum ein Verschwenken der Schaltwelle 10 im Uhrzeigersinn. Durch diese elektrodynamische Auslösung werden alle Kontaktsysteme des Schutzschalters bleibend geöffnet.

Durch die geometrische Auslegung des Kontaktsystems 2 und die Auswahl der Federkonstanten für die Kontaktdruckfedern 14 läßt sich der Stromwert für die elektrodynamische Auslösung in weitem Bereich festlegen. Mit derartigen Schutzschaltern, deren Kon-0 taktsysteme für unterschiedliche elektrodynamische Ansprechwerte ausgelegt sind, läßt sich durch Anordnung in verschiedenen Verzweigungsebenen eines Netzwerkes ein hervorragender selektiver Kurzschlußschutz erreichen.

Claims

Klöckner-Moeller GmbH5 :.. ; : .* : ::.. 10.07.1995 ::·:::'": J &ogr; 367 gm Schutzansprüche

1. Strombegrenzender Schutzschalter, enthaltend ein Kontaktsystem (2) pro zu schützenden Pol mit einem durch elektrodynamische Stromkräfte von einem feststehenden Kontakt (4) entgegen Kontaktdruckmitteln (14) abzustoßenden Kontaktarm (8) , der mit seiner Schwenkachse (12) in einer Schaltwelle (10) gelagert ist, über einen Betätigungsmechanismus mit Schaltschloß in und außer leitende Verbindung mit dem feststehenden Kontakt (4) bringbar ist und über einen federbelasteten Auslösehebel (28) beim Auftreten einer elektrodynamischen Abstoßung in entklinkende Wirkverbindung mit dem Schaltschloß tritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösehebel (28) unter Einwirkung einer Andrückfeder (32) an einer Steuerkurve (26) des Kontaktarmes (8) anliegt, die einen besonderen Kurvenabschnitt (42) aufweist, der bei elektrodyna-0 misch abgestoßenem Kontaktarm (8) die Bewegung des Auslösehebels (28) zur Entklinkung des Schaltschlosses bewirkt.

2. Strombegrenzender Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besondere Kurvenabschnitt (42) so ausgebildet ist, daß die Bewegung des Auslösehebels (28) zur Entklinkung in Wirkungsrichtung der Andrückfeder (32) verläuft.

3. Strombegrenzender Schutzschalter nach Anspruch 2, dadurch

0 gekennzeichnet, daß der besondere Kurvenabschnitt (42) einen kleineren Kurvenradius als die übrigen Abschnitte der Steuerkurve (26) bezüglich der Schwenkachse (12) aufweist.

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4. Strombegrenzender Schutzschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösehebel (28) in einer ortsfesten Hebelachse (30) schwenkbar gelagert ist, in Abstand von der Hebelachse (30) durch die Andrückfeder

(32) beaufschlagt ist und eine Ausbildung (35) zur reibungsarmen Wirkverbindung mit der Steuerkurve (26) aufweist.

5. Strombegrenzender Schutzschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (34) des Auslösehebels (28) mit dem einen Ende (40) eines Auslösestößels (38) in loser Verbindung steht, dessen anderes Ende (41) mit der Verklinkungseinrichtung (22) des Schaltschlosses in loser Verbindung steht.