DE3049365A1

DE3049365A1 - Statische ausloeseeinheit und ausloeseverriegelung fuer einen ausschalter

Info

Publication number: DE3049365A1
Application number: DE19803049365
Authority: DE
Inventors: Eric Wolfgang Wolcott Conn. Bayer; Edward August Simsbury Conn. Palmisano
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1981-09-24
Also published as: IT1134905B; FR2478367B1; IT8026975A0; FR2478367A1; GB2071915A; GB2071915B

Description

Dr. rer. not Horst Schüler " ⁶⁰⁰° Frankfurt/MaiiKU ,Μ««_ςι 98ο

PATENTANWALT Kaiserslroöe 41

Telefon (0611)235555 Telex: 04-16769 mapat d Poitscheck-Kontoi 282420-602 Frankfurl-M.

Bankkonto: 225/0389 »■»- "* Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

Anwaltsakte: 858O-41PR-6O70/41PR-61 30

GENERAL ELECTRIC COMPANY Schenectady,. N.Y., USA

Statische Auslöseeinheit und Äuslöseverriegelung für einen

Ausschalter

Die Erfindung bezieht sich auf industrielle Selbstausschalter mit Formgehäuse (d.h. gepreßtem oder gespritztem Gehäuse) und betrifft insbesondere diejenigen Ausschalter, die statische oder Festkorperauslöseeinheiten statt der traditionellen thermischen/magnetischen Auslöseeinheiten haben.

Elektronische Festkörperauslöseeinheiten werden in zunehmendem Maße in industrielle Ausschalter statt der traditionellen thermischen und magnetischen Auslöseeinheiten eingebaut, ■ " um eine Stromkreisunterbrechung bei einem anomalen Stromzustand in einem geschützten Belastungskreis automatisch einzuleiten. Die zunehmende Popularität von statischen Auslöseeinheiten ist weitgehend auf die diesen eigene Vielseitigkeit und ziemlich genaue Wiederholbarkeit von ausgewählten Auslösezeit-Ansprechkenndaten zurückzuführen. Das heißt, die statische Auslöseeinheit eines Ausschalters kann so ausgelegt werden, daß sie einen breiten Bereich von durch den Benutzer gewählten Ansprechkenndaten berücksichtigt, die so berechnet sind, daß sich eine äußerst wiederholbare Auslösezeitkurve ergibt, statt sie für eine besondere Belastung genau maßzuschneidern, so daß das volle Ausmaß des tiberstromschutzes erreicht wird, der von leichter Überbelastung

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bis zu Verhältnissen starken Kurzschlusses reicht. Ein weiteres attraktives Merkmal von statischen Auslöseeinheiten besteht darin, daß sie leicht und wirtschaftlich ergänzt werden können, um einen Belastungskreis auc vor einer Störung durch Erdschluß zu schützen. Tatsächlich bietet die extreme Vielseitigkeit von modernen statischen Auslöseeinheiten einem potentiellen Benutzer eines industriellen Ausschalters zahlreiche Wahlmöglichkeiten, d.h. Funktionen.

Die Erfindung schafft eine Auslöseverriegelung, die das physikalische Vorhandensein sowohl einer auswechselbaren statischen Auslösevorrichtung als auch eines Auslöseelektromagneten innerhalb des Formgehäuses eines industriellen Ausschalters garantiert, bevor das Schließen der Ausschalterkontakte erfolgen kann. Die Auslöseverriegelung gewährleistet außerdem, daß die erforderliche elektrische Verbindung zwischen der Auslöseeinheit und dem Elektromagneten hergestellt wird, bevor der Ausschalter in Betrieb genommen werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine statische Auslöseeinheit geschaffen, die eine derart kompakte Größe hat, daß sie körperlich in industrielle Ausschalter mit Formgehäuse kleinerer Rahmengrößen eingebaut werden kann, ohne daß die Gehäuseabmessungen vergrößert werden. Das heißt, die statische Auslöseeinheit nach der Erfindung kann in das Formgehäuse eines Ausschalters eingebaut werden, das dieselbe körperliche Größe wie ein Gehäuse hat, das eine traditionelle thermische/magnetische Auslöseeinheit aufnimmt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines industriel len Ausschalters mit Formgehäuse, der mit der Auslöseverriegelung nach der Erfindung ver-

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sehen ist,

IUv

Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise weggebrochen den Ausschalter von Fig. 1,

Fig. 3 in Vorderansicht und teilweise weggebrochen den Ausschalter von Fig. 1,

Fig. 4 in auseinandergezogener Darstellung die aus dem Ausschalter von Fig. 1 herausgenommene statische Auslöseeinheit,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Betätigungsorgans der Auslöseverriegelung, das in dem Ausschalter von Fig. 1 als Verriegelungsschnittstelle zwischen einem Ausschalterrastmechanismus, einem Auslöseelektromagneten und der statischen Auslöseeinheit benutzt wird,

Fig. 6 eine Vorderansicht des Rastmechanismus, der in dem Ausschalter von Fig. 1 benutzt wird,

Fig. 7 eine Schnittansicht des Rastmechanismus nach der Linie 7-7 von Fig. 6 in dessen eingerastetem oder nicht^ausgelöstem Zustand,

Fig. 8 eine Schnittansicht des Rastmechanismus nach

der Linie 7-7 von Fig. 6 in dessen nichteingerastetem oder ausgelöstem Zustand,

Fig. 9 in auseinandergezogener Darstellung eine perspektivische Teilansicht des Rastmechanismus von Fig. 6, die die Einrastverhinderungs- oder Auslöseverriegelungsteile desselben zeigt,

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Fig. 10 eine Ansicht der rechten Seite des teilweise weggebrochenen Rastmechanismus von Fig. 6 in dessen Zustand, in welchem die Einrastung verhindert wird,

Fig. 11 eine Teilansicht der rechten Seite des Rastmechanismus von Fig. 6 in dessen eingerastetem oder nichtausgelostem Zustand und

Fig. 12 eine Teilansicht der rechten Seite des Rastmechanismus von Fig. 6 in dem Zustand nach dem Ansprechen desselben.

Ein dreipoliger Ausschalter mit statischer Auslösevorrichtung, der in Fig. 1 insgesamt mit 20 bezeichnet ist, hat ein Formgehäuse, das aus einem Unterteil 22 und einem Deckel 24 besteht, welche durch geeignete Vorrichtungen, wie beispielsweise Schrauben 25, lösbar aneinander befestigt sind. Ein Betätigungsgriff 26 ragt aus einer mittig angeordneten Öffnung 24a in der Deckelvorderwand hervor, damit der Ausschalter zwischen seinem offenen und seinem geschlossenen Zustand manuell betätigt werden kann. An dem unteren oder Belastungsende des Ausschalters ist ein quer angeordnetes, langgestrecktes Fenster 24b in dem Deckel vorgesehen, welches die obere Stirnfläche einer statischen Auslöseeinheit freigibt, die insgesamt mit 28 bezeichnet ist. Eine Fensterscheibe 30, die normalerweise mittels Schrauben 31 befestigt ist und das Fenster 24b verschließt, wird abgenommen, um Steuerknöpfe 3 2 zum Einstellen der Ansprechkenndaten der statischen Auslöseeinheit zugänglich zu machen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 enthält der innere Stromkreis für jeden Ausschalterpol in Reihe eine Leitungsfahne 34, die in elektrischer Verbindung an dem äußeren Ende eines Leitungsbandes 35 befestigt ist, an dessen innerem Ende ein stationärer Kontakt 36 befestigt ist. Ein beweglicher Arm 37

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trägt an seinem freien Ende einen beweglichen Kontakt 38, der mit dem feststehenden Kontakt 36 in Berührung bringbar ist, um Strom über den Arm und ein flexibles Flechtband 39 zu einem leitenden Block 40 zu leiten. Ein Belastungsband 41, das die Form eines auf dem Kopf stehenden U hat, überlappt mit seinem inneren Endteil den Block 40 und mit seinem äußeren Endteil den äußeren Endteil eines metallischen Tragblockes 42, der auf dem Boden 22a des Unterteils 22 mittels Schrauben 42a befestigt ist. Der innere Endteil des Belastungsbandes ist in elektrischer Verbindung mit dem Block 40 durch eine Schraube 43 festgeklemmt, welche in die Gewindebohrung eines Einsatzes 43a eingeschraubt ist, der in dem Boden 22a des Unterteils verankert ist. Eine oder mehrere Schrauben 44 sind in Gewindelöcher in dem Tragblock 42 eingeschraubt, um eine Belastungsfahne 45 in elektrischer Verbindung mit dem äußeren Endteil des Belastungsbandes 41 festzuklemmen, wodurch die innere Reihenschaltung für einen Ausschalterpol vervollständigt: wird.

Die oben erwähnten Teile wiederholen sich in jedem Ausschalterpol, so daß in der dargestellten Ausführungsform drei parallele, elektrisch getrennte Ausschalterpolkreiss vorhanden sind. Die drei beweglichen Kontaktarme 37 sind durch eine Querschiene 46 mechanisch miteinander gekuppelt, damit ihnen eine aufeinander abgestimmte Bewegung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung durch eine geeignete Betätigungsvorrichtung gegeben werden kann, beispielsweise durch eine Kipphebelvorrichtung mit Federantrieb, wie sie aus der US-PS 3 O53 954 bekannt ist. Diese Betätigungsvorrichtung enthält eine Wiege oder einen Auslöser 47, der durch einen Rastmechanismus, welcher in Fig. 2 insgesamt mit 48 bezeichnet ist, in einer rückgestellten oder nichtausgelösten Stellung gehalten wird, so daß das Schließen der Ausschalterkontakte durch den Handgriff 26 erfolgen kann. Gemäß Fig. 3 enthält der Rastmechanismus eine in Querrichtung langgestreckte Auslöseschiene 50, auf die der Kolben oder

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Tauchkern 52a eines Auslöseelektromagneten 52 schlägt, wenn dessen Spule unter der Steuerung der statischen Auslöseeinheit 28 infolge des automatischen Einleitens einer Auslösefunktion auf einen anomalen Phasenstromzustand hin einen Stromimpuls empfängt. Der Auslösestoß des Tauchkerns 52a ruft eine Schwenkbewegung der Auslöseschiene hervor, durch die der Rastmechanismus 48 so eingestellt wird, daß die Wiege 47 freigegeben wird, woraufhin die Ausschalterbetätigungsvorrichtungsfedern (nicht gezeigt) gelöst werden und die beweglichen Kontaktarme 38 abrupt in ihre Stellung offenen Stromkreises schwenken. Das Auslösen des Ausschalters kann auch manuell veranlaßt werden, indem ein Auslösedruckknopf 54 niedergedrückt wird, der durch den Deckel gehaltert ist, wie es in den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist. Die untere konische Spitze des Druckknopfes berührt die Auslöseschiene 50, um deren Schwenkbewegung hervorzurufen, die zum Einleiten der Auslösung erforderlich ist.

Gemäß Fig. 4 sind die Belastungsbänder 41 in den drei Ausschalterpolen Teile der statischen Auslöseeinheitbaugruppe, weshalb die elektrischen Verbindungen, die durch die Schrauben 43 und 44 in Fig. 2 bewirkt werden, auch zum formschlüssigen Befestigen der Auslöseeinheit in dem Unterteil 22 des Ausschalterformgehäuses dienen. Tatsächlich ist jedes Belastungsband Teil einer gesonderten Stromwandlerunterbaugruppe, die in Fig. 4 insgesamt mit 56 bezeichnet ist und einen insgesamt rechteckigen Magnetkern 58 enthält, der sein zugeordnetes Belastungsband umschließt und seinerseits an Stellen oberhalb und unterhalb des Belastungsbandes durch zwei Spulen 60 umschlossen ist. Jede Spule trägt eine mehrere Windungen aufweisende Wicklung 62, wobei die Leiden Wicklungen elektrisch in Reihe geschaltet sind, um eine einzige Stromwandlersekundärwicklung mit der gewünschten Windungszahl zu bilden. Jedes Belastungsband stellt eine Primärwicklung mit einer Windung dar, die den Phasenstrom für den Ausschalterpol führt, in den sie elektrisch eingeschaltet ist.

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Die Stromwandlerunterbaugruppen sind Teil eines Stromwandlerbausteins, der in Fig. 4 insgesamt mit 64 bezeichnet ist. Dieser Baustein enthält ein offenes, rechteckiges Traggebilde oder Gehäuse 66, das aus isolierendem Kunststoff gepreßt oder gespritzt ist. Die Stromwandlerunterbaugruppen 56 sind in die offene Unterseite des Gehäuses 66 nebeneinander eingesetzt und werden durch Schrauben 67 festgehalten, welche sich durch Löcher 41a in den Belastungsbändern erstrecken und in vorgeformte Löcher (nicht gezeigt) in der Gehäusewand eingeschraubt sind. Auf einer Umfangsleiste (nicht gezeigt) , die durch Aussparen der oberen Ränder der Gehäuseseitenwände gebildet ist, sitzt eine eine gedruckte Schaltung tragende Leiterplatte 68, die Anschlußpunkte oder -flecken hat, an die die Enden der drei StromwandlerSekundärwicklungen 62 elektrisch angeschlossen sind. Diese Leiterplatte kann außerdem mit Leiterbahnen und Bauelementen versehen sein, die an ihrer Unterseite befestigt sind, um eine überspannungsschutzschaltung vorzusehen, die automatisch gefährlich hohe Sekundärspannungswerte, die in den Sekundärwicklungen 62 induziert werden, vernichtet. Als zusätzliches Merkmal ist das Gehäuse mit zwei sich nach hinten erstreckenden Vorsprüngen 66a versehen, welche Anschlußstreifen 69 aufweisen, die zackenförmige innere Enden 69a haben, welche mit den Leiterplattenanschlußpunkten starr verlötet sind. Die äußeren Enden der Anschlußstreifen 69 sind mit Flachkopfanschlußschrauben 70 versehen, die den elektrischen Anschluß der Enden der Sekundärwicklung eines externen Nulleiter-Stromwandlers (nicht gezeigt) an die Leiterplatte 68 erleichtern, wenn die statische Auslöseeinheit so ausgelegt wird, daß sie einen Schutz vor einer Störung durch Erdschluß für eine dreiphasige Belastungsschaltung mit einem Nulleiter bildet. Diese Anschlußschrauben dienen außerdem zum Festhalten der Leiterplatte. Die Anschlußstreifen 69 sind durch den Deckel 24 verdeckt, wenn dieser an dem Unterteil 22 befestigt ist, um es zu verschließen. In dem Gehäuse 66 sind Trennwände und nach unten vorstehende Barrieren 66b angeformt, die zur Pha-

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sentrennung zwischen benachbarten Stromwandlerunterbaugruppen 56 dienen.

Vervollständigt wird die statische Auslöseeinheitbaugruppe durch einen Programmierbaustein, der in Fig. 4 insgesamt mit 72 bezeichnet ist. Dieser Baustein weist ein flaches, rechteckiges Traggebilde oder Gehäuse 74 auf, das aus Isolierkunststoff gepreßt oder gespritzt ist. Die offene Unterseite dieses Gehäuses nimmt eine weitere gedruckte Leiterplatte 76 auf, die Leiterbahnen, diskrete Bauelemente, als integrierte Schaltungen ausgebildete Chips usw., trägt, die die Signalverarbeitungsschaltung bilden, welche die verschiedenen verlangten Schaltungsschutzfunktionen erfüllt. Die obere Wand des Gehäuses 74 ist mit geeigneten Löchern 74a versehen, welche den vorstehenden Teil der Steuerwellen von verschiedenen Schaltern 77 aufnehmen, die auf der Leiterplatte 76 befestigt sind. Die freiliegenden oberen Enden dieser Wellen tragen die Steuerknöpfe 32, die in Fig. 1 dargestellt sind. Außerdem trägt die Leiterplatte 76 mehrere nach unten vorstehende Stifte 78, die von Buchsen 79 aufgenommen werden, wenn der Programmierbaustein 72 auf den Stromwandlerbaustein 64 aufgesetzt wird. Die Ströme, die in den verschiedenen Stromwandlersekundärwicklungen 62 durch die Phasenströme erzeugt werden, welche durch die Belastungsbänder 41 fließen, werden durch die Leiterplatte 68 und die zusammengesteckten Stifte 78 und Buchsen 79 zu der Leiterplatte 76 des Programmierbausteins geleitet. Diese Sekundärströme bilden Steuerströme für die elektronischen Schaltungen des Programmierbausteins sowie Signale, die die Phasenstromgrößen angeben, welche durch die elektronischen Schaltungen des Programmierbausteins verarbeitet werden, um festzustellen, ob und wann eine Auslösefunktion einzuleiten ist. Der Programmierbaustein und der Stromwandlerbaustein werden mittels Schrauben 80 zusammengehalten, die durch Durchgangslöcher in dem Programmierbausteingehäuse 74 hindurchgeführt und in vorgeformte Bohrungen in dem Stromwandlerbausteingehäuse 66 eingeschraubt werden. An dem letzt-

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genannten Gehäuse ist ein nach oben vorstehender Ansatz 66c angeformt, der nach dem Zusammenbau der beiden Bausteine in einer Kerbe 74b sitzt, welche in dem Programmierbausteingehäuse 74 gebildet ist. Die ebene obere Fläche dieses Vorsprunges ist mit der oberen Fläche des Gehäuses 74 bündig und erhält ein in Fig. 1 sichtbares Etikett 32a, welches einen Stromnennwert für die Stromwandler angibt, der durch deren Windungsverhältnis festgelegt wird. Dieser Stromnennwert entspricht dem Dauerstromnennwert des Ausschalters und legt den Stromgrößenfaktor fest, auf den die einstellbaren Programmierstromwerte geeicht werden.

Die Beschreibung bis hierher zeigt, daß durch den bausteinartigen Aufbau der statischen Auslöseeinheit 28 in Form von getrennten Programmier- und Stromwandlerbausteinen, die selbst leicht austauschbar sind, Einsparungen an Fertigungsund Lagerkosten erzielt werden. Ein Ausschalter kann daher im wesentlichen auf Betriebsauftragsbasis wirtschaftlich hergestellt werden, indem der Stromwandlerbaustein, der den vom Kunden angegebenen Stromnennwert hat, und der Programmierbaustein, der die angegebenen Funktionsfähigkeiten hat, vom Lager genommen und zu einer statischen Auslöseeinheit zusammengebaut werden, die dann in das Ausschalterformgehäuse eingebaut wird. Tatsächlich können diese Arbeiten in verschiedenen Verteilerbetrieben statt in einem einzigen Herstellungsbetrieb ausgeführt werden. Darüber hinaus können die Stromwandlerbausteine ausgetauscht werden, um einen besonderen Ausschalterdauerstromnennwert innerhalb der Grenzen seiner Rahmengröße zu ändern. Programmierbausteine können ausgetauscht werden, um Funktionen hinzuzufügen oder Funktionen wegzunehmen, wie beispielsweise der Schutz vor Störungen gegen Erdschluß, Kurzeitansprechen und Verzögerung, Störungsanzeige, usw. Außerdem werden auch Einsparungen beim Service im Feld erzielt, da aller Wahrscheinlichkeit nach nur einer der beiden Auslöseeinheitbausteine ausgetauscht zu werden braucht, um irgendein Ausloseeinheitfeldproblem zu beseitigen.

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Die Anschlüsse der Spule des in Fig. 3 gezeigten Auslöseelektromagneten 52 sind Cb-*r Drähte 82 mit einem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Verbindungsstöpsel 84 verbunden. Dieser Verbindungsstöpsel ist in einer Fassung oder Buchse 74c verschiebbar aufgenommen, die in das Programmierbausteingehäuse 74 eingeformt ist. Die Drähte 82 endigen in gesonderten Buchren, welche mit zwei nach oben vorstehenden Verbindungsstiften 86, die auf der Programmierbausteinschaltungsplatte 76 angebracht sind, in elektrischen Kontakt gebracht werden, wenn der Verbindungsstöpsel in die Fassung 7 4c eingeschoben wird. Der Auslöseelektromagnet wird auf diese Weise mit dem Programmierbaustein verdrahtet und ist bereit, eine Auslösefunktion einzuleiten, wenn ein Auslösesignalimpuls durch die elektronischen Schaltungen des Programmierbausteins erzeugt wird. Der Verbindungsstöpsel 84 wird in seiner Position in der Aussparung 74c durch einen federnden Haken 88 (Fig. 5) lösbar festgehalten, welcher in dem Programmierbausteingehäuse 74 angeformt ist.

Zum Erleichtern der paßgerechten Befestigung des Auslöseelektromagneten in einem äußeren Pol des Ausschalters ist ein Stift 90 (Fig. 4) in ein Loch eingepreßt, das in dem Belastungsband 41 dieses Ausschalterpols vorgesehen ist. Ein Winkel 91 (Fig. 3), der den Auslöseelektromagneten trägt, ist mit einem nach unten vorstehenden Flansch 92 versehen (Fig. 4), der ein Loch 92a hat, in das der Stift 90 eingeführt wird, um das freie Ende des Tauchkerns 52a in seiner Position gegenüber der Auslöseschiene 50 festzuhalten. Eine Schraube 93 (Fig. 3), die durch ein Loch in einem seitlich abgebogenen Flansch 91a des Winkels 91 vorsteht und in das Ausschalterunterteil eingeschraubt ist, dient zum Festlegen der Betriebsstellung des Auslöseelektromagneten. Gemäß Fig. kann das andere Außenpolbelastungsband ebenfalls mit einem Stift 90 versehen sein, der dazu dient, die Lage eines Nebenschlußauslöse''· oder Unterspannungsauslöseelektromagnetzubehörs (nicht gezeigt) in diesem Ausschalterpol auf die-

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selbe Weise wie den Auslöseelektromagneten 52 in dem anderen Außenpol festzulegen. Der Zubehörelektromagnettauchkern würde ebenfalls auf die Auslöseschiene 50 einwirken, um den Ausschalter auszulösen.

Der Rastmechanismus 48> der in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, wird nun in Verbindung mit den Fig. 6 bis 12 ausführlicher beschrieben. Der Rastmechanismus enthält einen Tragrahmen (Fig. 6, 9 und 10), welcher eine Rückwand 100a, einander gegenüberliegende Seitenwände 100b sowie eine untere Wand 100c hat. Schrauben 102, die sich durch Löcher in der Rückwand erstrecken, sind in Gewindelöcher 103 (Fig. 4) eingeschraubt, die in dem Mittelpo3belastungsband 41 vorgesehen sind. Außerdem erstreckt sich die Schraube 43, die die elektrische Verbindung zwischen dem Mittelpolbelastungsband 41 und dem leitenden Mittelpolblock 40 herstellt, durch ein Loch in der unteren Wand des Rahmens, wodurch der Rastmechanismus in dem Mittelpolgebiet des Ausschalters sicher festgehalten wird. Eine primäre Rastklinke 104 ist durch einen Querstift 106 drehbar und verschiebbar gehaltert* welcher an den Rahmenseitenwänden 100b befestigt ist. Torsionsfedern 108 spannen die primäre Rastklinke in der Darstellung in den Fig. 7 und 8 sowohl nach rechts als auch im Uhrzeigersinn in die Stellung vor, in der sie die Spitze der Wiege 47 (Fig. 2) einrastbar berührt, um die Ausschalterbetätigungsvorrichtung in ihrem Rückstellzustand zu halten. Einem Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn, das auf die primäre Rastklinke durch die Federn der Betätigungsvorrichtung ausgeübt wird_f wirkt normalerweise ein Rollenstift 110 entgegen, der an einer sekundären Rastklinke 112 angebracht ist, die durch einen Stift 113 drehbar befestigt ist, welcher durch den Rastmechanismusrahmen 100 gehaltert ist. Dem sich ergebenden Drehmoment, das im Gegenuhrzeigersinn auf die sekundäre Rastklinke 112 ausgeübt wird, wirkt normalerweise ein Querraststift 114 entgegen, welcher zwischen den Rahmenseitenwänden drehbar befestigt ist. Gemäß Fig. 7 berührt die obere Spitze 112a der sekundä-

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ren Rastklinke normalerweise den Umfang des Raststiftes an einer longitudinalen Stelle/ die in einer Linie mit einer in diesem gebildeten Nut 114a ist. Es ist somit zu erkennen, daß, wenn der Raststift im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, die Spitze 112a der sekundären Rastklinke den Raststiftumfang verläßt und sich in den durch die Nut 114a gebildeten Raum hineinbewegt. Die sekundäre Rastklinke wird so entriegelt und kann sich frei im Gegenuhrzeigersinn drehen. Das Entriegelungshemmnis, das der Rollenstift 110 der sekundären Rastklinke für die primäre Rastklinke darstellt, wird so beseitigt, so daß die primäre Rastklinke für eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn freigegeben wird. Die Wiege 47 wird auf diese Weise gelöst, damit sie in Fig. 2 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, und der Ausschalter wird ausgelöst, damit die Ausschalterkontakte abrupt getrennt werden.

Die Auslöseschiene 50 ist an einem Bügel 120 befestigt, der an seinen Enden mittels Schrauben 122 drehbar befestigt ist, welche in die Rahmenseitenwände 10Ob eingeschraubt sind, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Dieser Bügel, der auch in den Fig. 9 bis 12 sichtbar ist, wird durch eine Torsionsfeder 124 im Gegenuhrzeigersinn in eine Ruhestellung vorgespannt, die durch die Anlage eines oben an dem Bügel befestigten Lappens 126 an einem Anschlag 127 (Fig. 6 und 11), der durch den Rahmen 100 gehaltert ist, festgelegt wird. Außerdem ist an dem Bügel 120 ein nach unten vorstehender Auslöselappen 128 befestigt (Fig. 9, 11 und 12), der gegenüber dem oberen Ende eines Auslösestiftes 130 angeordnet ist, welcher durch den Raststift 114 neben seinem rechten Ende in Fig. 6 radial befestigt ist.

Vorstehende Beschreibung zeigt, daß, wenn die Auslöseelektromagnetspule durch ein durch den Programmierbaustein erzeugtes Auslösesignal gepulst wird, sein Tauchkern 52a (Fig. 3) herausspringt und einen Auslösestoß auf die Auslöseschiene 50 aus-

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übt. In den Fig.11 und 12 wird daher der Bügel 120 im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch der Auslöselappen 128 nach rechts geschwenkt wird und das obere Ende des Auslösestiftes 130 erfaßt und ein Inkrement einer im Uhrzeigersinn gerichteten Drehung des Raststiftes 114 bewirkt, die ausreicht, um die sekundäre Rastklinke 112 (Fig. 7 und 8) zu entriegeln und den Ausschalter auszulösen.

Es ist zu erkennen, daß, wenn der Ausschalter 20 ohne eingesetzten Programmierbaustein 72 oder Auslöseelektromagnet in Betrieb genommen werden sollte, dessen Fähigkeit, irgendeine Form eines Schaltungsschutzes auszuüben, nicht vorhanden wäre. Bei NichtVorhandensein des Programmierbausteins ist keine Einrichtung zum Verarbeiten der Stromwandlersekundärsignale vorhanden. Andererseits ist bei Nichtvorhandensein des Auslöseelektromagneten oder ohne elektrische Verbindung desselben mit den elektronischen Schaltungen des Programmierbausteines keine Einrichtung vorhanden, die auf vom Programmierbaustein erzeugte Auslösesignale hin tätig werden könnte. Zum Schutz vor den potentiell gefährlichen Folgen eines ungewollten Weglassens dieser Bausteine ist ein Ausloseverriegelungshebel 134 auf einer Büchse 10Od drehbar gelagert, die durch die rechte Rahmenseitenwand 100b gehaltert ist, wie es am besten in Fig. 9 zu erkennen ist. Eine Torsionsfeder 136, die durch einen Stift 138 gehaltert ist, welcher an der rechten Rahmenseitenwand befestigt ist, ist mit einem Ende 136a an dem unteren Ende des Auslösestiftes 130 festgehakt und wirkt mit ihrem anderen Ende 136b auf das untere Ende des Auslöseverriegelungshebels 134 ein, wie es am besten in den Fig. 11 und 12 zu erkennen ist. Auf das obere Ende des Auslöseverriegelungshebels wirkt eine Nase 140 ein, die an dem Körper des Verbindungsstöpsels 84 (Fig. 5) angeformt ist. Wenn entweder der Programmierbaustein oder der Auslöseelektromagnet oder beide nicht eingebaut sind oder wenn sie beide eingebaut sind, aber die Verbindungsstöpselverdrahtung des Auslöseelektromagneten mit den elektronischen

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¹ ¹HSPt=CJ₅₀

Schaltungen des Programmierbausteins nicht hergestellt worden ist, ist jedoch die Nase 140 offenbar nicht vorhanden. Dieser Fall ist in Fig. 10 gezeigt. Die Feder 136 dreht den Auslöseverriegelungshebel 134 im Uhrzeigersinn, und diese Bewegung wird auf den Raststift 114 durch Anlage einer Nabenschulter 134a des Verriegelungshebels an dem Auslösestift 130 übertragen. Der Raststift wird daher winkelmäßig auf seine Auslösestellung ausgerichtet, die in Fig. 8 gezeigt ist. Infolgedessen sind alle Hemmnisse gegen eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn der primären Rastklinke 104 beseitigt, und diese ist nicht in der Lage, die Wiege 47 in ihrer Rückstellposition zu halten. Somit kann die Ausschalterbetätigungsvorrichtung nicht zurückgestellt werden, was eine Voraussetzung für das spätere Schließen der Ausschalterkontakte wäre.

Wenn andererseits der Verbindungsstöpsel 84 voll in die in dem Programmierbausteingehäuse 74 vorgesehene Aussparung 74c eingeführt wird, um den Auslöseelektromagneten mit den elektronischen Schaltungen des Programmierbausteins elektrisch zu verbinden, werden die in den Fig. 11 und 12 gezeigten Bedingungen erreicht. Die Nase 140 des Verbindungsstöpsels berührt dann die obere Spitze des Auslöseverriegelungshebels, um diesen Hebel im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Diese Bewegung wird durch die Feder 136 auf den Raststift 114 übertragen, der dann im Gegenuhrzeigersinn in seine rastende Winkelstellung gedreht wird, die in Fig. 7 gezeigt ist. Die Spitze 112a der sekundären Rastklinke 112 berührt dann den Raststiftumfang und ermöglicht der primären Rastklinke, die Wiege in ihrer zurückgestellten Position zu halten, wenn die Ausschalterbetätigungsvorrichtung durch den Handgriff 26 manuell zurückgestellt wird.

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Claims

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PATENTANWALT 304936 5 Kaiserstraße 41

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GENERAL ELECTRIC COMPANY Schenectady, N.Y., USA

Ansprüche :

Auslöseverriegelung für einen industriellen Ausschalter mit Formgehäuse, mit einem Rastmechanismus zum lösbaren Festhalten einer Betätigungsvorrichtung für die beweglichen Ausschalterkontakte in ihrem rückgestellten Zustand, was zum späteren Ausschalterkontaktschließen erforderlich ist, mit einer statischen Auslöseeinheit, die an dem Ausschalterformgehäuse lösbar befestigt ist, und mit einem Auslöseelektromagneten, der in dem Ausschalterformgehäuse in einer Stellung lösbar befestigt ist, in der er einen Auslösevorgang des Rastmechanismus durch Lösen der Ausschalterbetätigungsvorrichtung aus deren Rückstellzustand bewirkt und dadurch eine abrupte Ausschalterkontaktöffnung erzeugt, gekennzeichnet durch:

A) eine elektrische Buchse (74c), die an der Auslöseeinheit (28) angebracht ist und elektrisch in die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung der Auslöseeinheit geschaltet ist,

B) einen Stecker (84), der den elektrischen Anschluß der Erregerspule des Auslöseelektromagneten (52) bildet und in die Buchse eingeführt ist, um die Erregerspule elektrisch in die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung zu schalten,

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C) ein Auslöseverriegelungsteil (134), das in dem Rastmechar.ismus (4 8) enthalten und normalerweise zu einer EinrastVerhinderungsposition hin vorgespannt ist, in welcher es den Rastmechanismus daran hindert, die Ausschalterbetätigungsvorrichtung (47) in ihrem Rückstellzustand festzuhalten, und

D) ein Auslöseverriegelungsbetätigungsorgan (140), das an dem Stecker angebracht ist und sich bei in die Buchse eingeführtem Stecker in einer Position befindet, in welcher es das Auslöseverriegelungsteil berührt und dasselbe aus seiner Einrastverhinderungsposition verdrängt und dadurch dem Rastmechanismus ermöglicht, die Ausschalterbetätigungsvorrichtung in ihrer Rückstellposition festzuhalten.
2. Verriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseverriegelungsbetätigungsorgan (140) aus einem Vorsprung besteht, der an dem Körper des Steckers (84) gebildet ist.
3. Verriegelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (74c) als Steckdose ausgebildet ist, die in einem Teil eines Gehäuses (74) der statischen Auslöseeinheit (28) ausgespart ist.
4. Verriegelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (74c) eine Arretiervorrichtung (88) aufweist, die an dem Gehäuseteil (74) der Auslöseeinheit (28) angeformt ist und den Stecker (84), in den sie einfaßt, lösbar in der Buchse festhält.
5. Verriegelung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseverriegelungsteil (134) durch den Rastmechanismus (48) so gehaltert ist, daß es eine Drehbewegung in seine und aus seiner Einrastverhinderungsposition ausführen kann, wobei das Teil mit einem Rastelement (114)

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des Rastmechanismus so gekuppelt ist, daß das Rastelement in eine Auslöseherbeiführpositicn gedrängt wird, wenn es in seine Einrastverhinderungsposition hia.yorgespannt ist, und daß Federmittel (124, 136) vorgesehen sind, die das Auslöseverriegelungsteil zu seiner Einrastverhinderungsposition hin und das Rastelement aus seiner Auslöseherbeiführposition heraus zu einer Einrastposition hin vorspannen, die dem Rastmechanismus ermöglicht, die Ausschalterbetätigungsvorrichtung in dem Rückstellzustand festzuhalten, wenn das Auslöseverriegelungsbetätigungsorgan (140) das Auslöseverriegelungsteil aus seiner Einrastverhinderungsposition verdrängt.
6. Mehrpolige statische Auslöseeinheit, die so aufgebaut ist, daß sie in dem Formgehäuse eines mehrpoligen industriellen Ausschalters lösbar befestigt werden kann, gekennzeichnet durch:

A) einen ersten Baustein (64) mit

1) einer ersten Tragvorrichtung (66),

2) einer gesonderten Stromwandlerunterbaugruppe (56) für jeden Ausschalterpol, die an der ersten Tragvorrichtung befestigt ist und ein Belastungsband (41) zur elektrischen Reihenschaltung in ihrem zugeordneten Ausschalterpolkreis, einen das Belastungsband umschliessenden Magnetkern (58) und eine mit mehreren Windungen versehene Sekundärwicklung (62) aufweist, die um den Kern gewickelt ist, und

3) mehreren ersten elektrischen Verbindern (79), die an dem ersten Baustein angebracht sind und mit denen die Anschlüsse von sämtlichen Sekundärwicklungen gesondert elektrisch verbunden sind, und

B) einen zweiten Baustein (72) mit

1) einer zweiten Tragvorrichtung (74),

2) einer Leiterplatte (76), die an der Tragvorrichtung befestigt ist und ihrerseits eine elektronische Signalverarbeitungsschaltungsanordnung trägt, und

3) mehreren zweiten elektrischen Verbindern (78),.die mit der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung elek-

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trisch verbunden und durch den zweiten Baustein in derartigen Positionen abgestützt sind, daß sie mit den ersten Verbindern (75) einzeln zusammenpassen und daher die Sekundärwicklungen elektrisch in die Signalverar-Deitungsschaltungsanordnung einschalten, wenn die zweite Tragvorrichtung und die erste Tragvorrichtung aneinander befestigt sind.
7. Auslöseeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Baustein (64) eine weitere Leiterplatte (68) aufweist, die an der ersten Tragvorrichtung (66) befestigt ist und an der die ersten elektrischen Verbinder (69) befestigt sind.
8. Auslöseeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elektrischen Verbinder (78) an der Leiterplatte (76) des zweiten Bausteins (72) befestigt sind.
9. Auslöseeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tragvorrichtung (74) auf der Oberseite der ersten Tragvorrichtung (66) befestigt ist.
10. Auslöseeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung wenigstens ein Bauteil (77) enthält, welches ein manuell einstellbares Element (32) zum Verändern seiner elektrischen Parameter hat und durch ein Fenster (24b) zugänglich ist, welches in dem Deckelteil (24) des Formgehäuses (22, 24) des Ausschalters

(20) vorgesehen ist.
11. Auslöseeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tragvorrichtung (74) eine ebene, ein Btikett tragende Fläche aufweist, die durch das Deckelfenster (24b) hindurch sichtbar ist, und daß die erste Tragvorrichtung (66) einen Vorsprung (66c) aufweist, der sich nach oben erstreckt, um eine zweite, ein Etikett (32a) tragende Fläche so darzu-

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bieten, daß sie zusammen mit der ein Etikett tragenden Fläche der zweiten Tragvorrichtung sichtbar ist.
12. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandlerunterbaugruppen (56) teilweise in der offenen Unterseite der ersten Tragvorrichtung (66) nebeneinander unterhalb der weiteren Leiterplatte (68) angeordnet sind.
13. Auslöseeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, ■^/Ä daß die erste Tragvorrichtung (66) nach unten vorstehende Barrieren (66b) aufweist, die zwischen benachbarten Stromwandlerbaugruppen (56) angeordnet sind, um die Phasen voneinander zu isolieren.
14. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Baustein (64) elektrische Anschlüsse (69,70) aufweist, die mit der weiteren Leiterplatte (68) elektrisch verbunden und durch die erste Tragvorrichtung (66) so abgestützt sind, daß sie von außerhalb der Auslöseeinheit (28) her zugänglich sind, wobei diese Anschlüsse das elektrische Einschalten eines Stromfühlers außerhalb des Formgehäuses (22, 24) des Ausschalters (20) in die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung über die zusammengefügten ersten und zweiten Verbinder (78, 79) erleichtern.
15. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste oder der zweite Baustein (64, 72) weitere elektrische Verbinder hat, die mit der Signalverarbeitungssschaltungsanordung elektrisch verbunden und von außen her zugänglich sind, um die elektrische Verbindung mit der Erregerspule eines die Auslösung einleitenden Elektromagneten (52) des Ausschalters (20) zu erleichtern.

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16. Auslöseeinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tragvorrichtung (74) eine Vorrichtung (74c) aufweist, die eine Steckerbuchse bildet, in die ein Stecker (84), der den elektrischen Anschluß der Erregerspule des Auslöseelektromagneten (52) bildet, in Verbindung mit dem Herstellen der elektrischen Verbindung der Erregerspule des Auslöseelektromagneten mit den weiteren Verbindern, die durch die Leiterplatte (76) gehaltert sind, eingeführt wird.
17. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Baustein (64) mit Vorrichtungen

(90) versehen ist, die das Festlegen der Befestigungsposition eines die Auslösung des Ausschalters einleitenden Elektromagneten (52) in dem Formgehäuse (22, 24) des Ausschalters (20) unterstützen, wobei die Erregerspule des Auslöseelektromagneten in die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung geschaltet ist.
18. Auslöseeinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Baustein (64) mit Vorrichtungen versehen ist, mittels welchen an ihm ein Ausschalterrastmechanismus (48) in Auslösebetätigungsbeziehung zu dem Auslöseelektromagneten (52) befestigbar ist.
19. Auslöseeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tragvorrichtung (74) eine Vorrichtung (74c) aufweist, die eine Buchse bildet, in die ein Stecker (84), der den elektrischen Anschluß der Erregerspule des Auslöseelektromagneten (52) bildet, einführbar ist, um die Erregerspule elektrisch in die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung einzuschalten.

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