DE3105774A1

DE3105774A1 - Leistungsschalter mit vergroesserter kontakttrennung

Info

Publication number: DE3105774A1
Application number: DE19813105774
Authority: DE
Inventors: Kouhei Fujiwara; Setsuo Hosogai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-02-19
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1981-12-17
Also published as: JPS56122246U; DE3105774C2; US4346356A; KR840001395Y1; KR830001043U

Description

PAT E N TAN WAETB DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1974) - DIPL-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DI PI.· IN G. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STßRNHAUS) ■ D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

34 620 p/hl

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,
Tokyo / Japan

Leistungsschalter mit vergrößerter Kontakttrennung

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Leistungsschalter mit einem Kipphebelmechanismus, bei dem der Trennabstand zwischen einem beweglichen Kontakt und einem stationären Kontakt für automatischen Betrieb bei abnormalen Strombelastungen größer ist als bei manuellem Betrieb.

Leistungsschalter, die einen Kipphebelmechanismus verwenden, sind in industriellen, kommerziellen und Wohnumgebungen weit verbreitet, um die Energieverteilungsausrüstung gegen Beschädigung durch stromliche überbelastung, Kurzschlußströme und andere abnormale elektrische Bedingungen bekannter Art zu schützen. Ein herkömmlicher Leistungsschalter dieser Art ist in Figur 1 dargestellt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen isolierenden Deckel. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen isolierenden Grundkörper als Gehäuse für einen dreiphasigen oder dreipoligen Leistungsschalter in Verbindung mit dem Deckel. Schließlich bezeichnet das Bezugszeichen 3 stationä-

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re Leiter, welche bei allen Polen verwendet werden, jedoch nur einer ist dargestellt. Jeder Pol hat einen stationären Kontakt 4 am linken Endabschnitt. Die anderen Enden der stationären Leiter 3 werden als Verbindungsanschlüsse für Außenleitungen verwendet. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine bewegliche Kontaktanordnung, die für jeden Pol vorgesehen ist und besteht aus einem beweglichen Kontakt 6, der dem stationären Kontakt 4 gegenüberliegt. Weiterhin umfaßt diese Anordnung einen beweglichen Kontaktarm 7, der an einer üblichen Stange 8 zum gleichzeitigen öffnen und Schließen aller Kontakte befestigt ist. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Bogenausloschkammer, die für jeden Pol vorgesehen ist und die korrespondierenden stationären und beweglichen Kontakte 4 und 6 umschließen. Ein Kipphebelmechanismus 10 umfaßt einen ersten Hebel 11 und einen zweiten Hebel 12 und ist mit dem Zentrum eines der drei Pole verbunden. Eines der Enden des ersten Hebels 11 ist schwenkbar mit dem Mittelabschnitt eines L-förmigen Winkelhebels 13 mittels einer Achse 14 verbunden. Das andere Ende ist an einem der Enden des zweiten Hebels 12 angelenkt. Das andere Ende des Hebels 12 ist am Mittelabschnitt des beweglichen Kontaktarmes 7 schwenkbar angeschlossen. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Schaltknopf für das manuelle öffnen und Schließen des Leistungsschalters oder Unterbrechers. Ein Ende einer Betätigungsfeder 17 steht mit dem Schaltknopf 16 in Verbindung. Das andere Ende der Feder ist an der Welle 15 des Kipphebelmechanismus 10 angeschlossen. Die Feder 17 wird expandiert und steht in der geschlossenen Stellung des beweglichen Kontaktes 6 unter Spannung. Die Bezugszeichen 18 und 19 bezeichnen einen thermischen Auslösemechanismus bzw. einen magnetischen Auslösemechanismus, welche beide dazu bestimmt sind, eine Auslösestange 22 um einen Drehzapfen 22A bei ihrer Wirkung im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Die Auslösestange 22 wird durch eine thermisch induzierte Biegewirkung eines Bimetallstreifens 20 des thermischen Auslösemechanismus 18 gedreht, wenn der Stromfluß durch den Streifen sich auf ein überstromniveau erhöht, oder durch das magnetische Anziehen eines

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beweglichen Auslösejochs 21, wenn der momentane Strom auf ein extrem hohes Niveau ansteigt/ d.h. beim Vorliegen eines KurζSchlußstromes. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen federvorgespannten Riegel/ dessen eines Ende 23A mit einem Abschnitt der Auslösestange 22 im Eingriff steht/ d.h. mit einem Ende 21A des beweglichen Auslösejochs 21. Das andere Ende 23B wird mit einem Ende 13A des Winkelhebels 23 im Eingriff gehalten, und zwar sowohl während des geschlossenen und von Hand geöffneten Zustands des beweglichen Kontaktes 6.

Wenn der Schaltknopf 16 nach unten in die geschlossene Stellung gezogen wird, d.h. wenn der Winkelhebel 13 mit dem Riegel 23 im Eingriff steht/ wird die Welle 15 nach rechts bewegt und der Kipphebelmechanismus 10 streckt sich bzw. wird ausgezogen. Die weitere Bewegung der Welle 15 wird begrenzt/ wenn sie am Winkelhebel 13 anstößt/ zu welcher Zeit der bewegliche Kontakt 6 den stationären Kontakt 4 berührt hat, und zwar in Übereinstimmung mit der Ausziehwirkung bzw. Spreizwirkung bzw. Streckwirkung des Kipphebelmechanismus.

Wenn der Schaltknopf 16 in die offene Stellung gezogen wird, d.h. in Fig. 1 nach links, wird der Kipphebelmechanismus 10 um die Welle 15 gedreht. Dies führt zu einem Hochziehen des beweglichen Kontaktarmes 7, wodurch dieser im Gegenuhrzeigersinn um und mit der Stange 8 gedreht wird, um die Kontakte 4, 6 zu öffnen. Solch eine Drehung wird durch den Arm 7 begrenzt, in dem dieser gegen die Achse 24 des Winkelhebels 13 stößt. Dies wird allgemein als erster Anschlag bezeichnet.

Wenn ein überstrom oder eine vorübergehende Spitze im Kreis auftritt, wird der Kontakt zwischen dem Winkelhebel 13 und dem Riegel 23 unterbrochen, der gelöste Winkelhebel dreht im Uhrzeigersinn um die Achse 24 und seine Drehung wird begrenzt, indem er gegen die stationäre Achse 24 stößt, was als zweiter Anschlag bezeichnet wird. Bei dieser automatischen öffnungs-

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aktion, wenn die den Winkelhebel 13 mit dem oberen Hebel 11 verbindende Achse 14 die Aktionslinie der Feder 17 infolge des Loslassens des Winkelhebels durch den Riegel 23 kreuzt, wird der Kipphebelmechanismus 10 durch die Rückstellkraft der ausgezogenen Feder um de Welle 15 verdreht. Das Abbiegen des Kipphebelmechanismus verursacht eine Gegenuhrzeigersinn-Drehung des beweglichen Kontaktarmes 7 und der Stange 8, wodurch die Kontakte 4,6 jeden Pols gleichzeitig geöffnet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen bekannten Leistungsschalter dahingehend zu verbessern, daß das automatische öffnen des Schalters so erfolgt, daß den dabei herrschenden abnormalen Stromverhältnissen Rechnung getragen wird.

Um hinsichtlich dieser Aufgabenlösung den bekannten Schalter zu verbessern, ist es wünschenswert, daß der erste Anschlag, d.h. die Achse 24 an einer höheren Lage innerhalb des Gehäuses positioniert wird, um die Stromunterbrechungskapazität durch Verlängerung der Trennung oder des Bogenabstandes zwischen dem geöffneten und dem stationären Kontakt 6 bzw. 4 zu vergrößeren. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß eine höhere Lage des ersten Anschlags 24 die Drehung des Kontaktarmes 7 um einen größeren Winkel erlaubt, d.h. einen größeren Bewegungshub des Kontaktes 6. Dies würde ebenso in einem kleineren Winkel θ zwischen den gegeneinander abgebogenen oberen und unteren Hebeln 11, 12 resultieren, wenn die Kontakte offen' sind. Dies würde das Wiederschließen der Kontakte erheblich erschweren. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, würde ein größerer Auslenkwinkel des Schaltknopfes 16 erforderlich sein, so daß die Mittellinie der Feder 17 während der "Drehung des Schaltknopfes um die Welle 15 im Uhrzeigersinn in die geschlossene Lage über die Achse 14 passieren konnte.

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Ebenso wäre eine größere Kraft hinsichtlich der Feder 17 erforderlich.

Derartige Kompensationsmodifxkationen sind jedoch infolge der begrenzten Größe des Leistungsschaltergehäuses schwierig.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen neuen und verbesserten Leistungsschalter gelöst, bei dem der Trennabstand der Kontakte beim automatischen Auslösen, d.h. beim automatischen öffnen des Schalters vergrößert wird, ohne die Federstärke und/oder den Betätigungshub des Schaltknopfes zu vergrößern. Hierzu ist die Lage der Winkelhebelwelle im Gehäuse des Leistungsschalters angehoben, um eine größere Drehung des beweglichen Kontaktarmes und damit einen vergrößerten Trennabstand zwischen dem stationären und beweglichen Kontakt zu ermöglichen. Zugleich wird ein dritter Anschlag oder eine Anschlagplatte vorgesehen, um die Abbiegung des Kipphebelmechanismus zu begrenzen und dadurch zu verhindern, daß der Winkel zwischen den Hebeln unter einen relativ großen Wert abnimmt. Dies ermöglicht das Schließen der Schaltkontakte mit einem normalen Schaltknopfhub ohne Vergrößerung der Federkraft, welche andererseits eine erhöhte Schließkraft erfordern würde.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Leistungsschalter ,

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Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Leistungsschalter entsprechend der Erfindung,

Fig. 3 eine Teilansicht mit der Darstellung des Leistungsschalters gemäß der Erfindung mit geschlossenen Kontakten/

Fig. 4 eine Teilansicht mit der Darstellung des Leistungsschalters gemäß der Erfindung mit manuell geöffneten Kontakten und

Fig. 5 eine Teilansicht mit der Darstellung des Leistungsschalters mit automatisch geöffneten Kontakten.

Unter Bezugnahme auf Figuren 2 bis 5 kennzeichnet sich die Erfindung aus durch das Vorsehen eines dritten Anschlags und durch Anordnung der Winkelhebelachse in eine höhere Lage,, wodurch der Abstand zwischen der Schwenkachse und dem Kontaktarm 7 größer wird als in Figur 1.

Der dritte Anschlag 26 besteht aus einer flachen Metallplatte und ist nahezu auf demselben Niveau angeordnet wie die Achse 24. Die anderen Komponenten des Leistungsschalters entsprechend Figur 2 sind auf'dieselbe Art und Weise konstruiert und .angeordnet wie in Figur 1.

Beim Betrieb des Leistungsschalters gemäß der Erfindung ist die Konfiguration der Elemente entsprechend der Darstellung in Fig. 3, wenn der stationäre Kontakt 4 und der bewegliche Kontakt 6 sich in der geschlossenen Lage befinden. Wenn der Schalter mittels des Knopfs 16 manuell geöffnet wird, erfolgt die Betriebsweise des Kipphebelmechanismus 10 auf dieselbe Weise wie beim herkömmlichen Schalter. Konsequenterweise bewegt sich die Welle 15 im Uhrzeigersinn um die Achse 14 und zwar unter Bildung eines Winkels θ zwischen den

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Hebeln 11 und 12 von weniger als 180°, wenn die voreilende Kante 1OA des Hebelmechanismus in der Nähe der Gelenkverbindung gegen den dritten Anschlag 26 stößt, was auftritt, bevor der Kontaktarm 7 die Achse 24 erreicht. Wie aus Figur 4 deutlich ist, hat die Welle 15 ihre Drehung im Uhrzeigersinn um die Achse 14 beschränkt, wodurch der Winkel θ relativ groß bleibt. Wenn entsprechend der Schaltknopf 16 nach rechts bewegt wird, um die Kontakte 4 und 6 zu schließen, gelangt die Mittellinie der Feder 17 schnell und leicht über die Achse mit nur einem kurzen Betätigungshub des Knopfes, unter Aufbringung nur einer geringen Kraft.

Bei solch einer manuellen Betätigung des dritten Anschlages in Form einer Platte ruht die voreilende Kante 10A fester auf als wenn ein Stift als Anschlag verwendet wurde. In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, daß der dritte Anschlag einen relativ breiten oder weiten Oberflächenbereich hat, so daß die Kante 10A immer exakt in ihrer Bewegung begrenzt wird. Da der Kontaktarm 7 während der Handbetätigung nicht gegen die Achse 24 stößt, wird der Eingriff zwischen dem Winkelhebel 13 und dem Riegel 23 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 nicht zerstört, wodurch die Berührung zwischen dem Winkelhebel und dem Riegel fest aufrechterhalten wird. Wenn andererseits eine Stromüberbelastung, ein Kurzschlußstrom oder ein anderer abnormer elektrischer Zustand auftritt, wird der Winkelhebel 13 durch den Auslösemechanismus und den Kipphebelmechanismus 10 gelöst, welcher auf dieselbe Weise funktioniert wie der herkömmliche Schalter. Bei einem solchen automatischen Betrieb dreht der Kontaktarm 7 in Richtuhg entgegen dem Uhrzeigersinn bis er gegen die Achse 24 stößt. Dementsprechend wird der bewegliche Kontakt 6 vom stationären Kontakt 4 durch einen größeren Abstand getrennt (siehe Fig. 5}, als wenn der Schalter manuelle geöffnet wird. Bei einem solchen automatischen Betrieb ist die Größe

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des zu unterbrechenden Stromes beträchtlich größer als beim Handbetrieb. Daher ist es wünschenswert/ daß der Trennabstand zwischen dem beweglichen und stationären Kontakt beim automatischen Lösen größer ist als beim Handbetrieb.

Wenn der Leistungsschalter wieder geschlossen wird, wird der Winkelhebel 13 durch den Schaltknopf 16 im Gegenuhrzeigersinn, gedreht, woraufhin der Winkelhebel wieder in Eingriff mit dem Riegel 23 gerät und die voreilende Kante 1OA des Kipphebelmechanismus gegen den dritten Anschlag 26 stößt, um so die Bewegung der Welle 15 im Uhrzeigersinn auf dieselbe Weise wie beim Handbetrieb zu begrenzen.

Bei dem automatischen Modus kann das Schließen der Kontakte 4,6 leicht durchgeführt werden, wie dies für den Handbetrieb zuvor erläutert wurde. Mit der Konstruktion dieser Erfindung ist es so möglich, den Trennabstand zwischen dem beweglichen Kontakt und dem stationären Kontakt zu erhöhen, ohne die Kraft der Feder 17 zu erhöhen oder den Betätigungshub oder -ausschlag des Knopfes 16 zu vergrößeren.

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Claims

2. SZ#/f

PAT E N TAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) . DIPl.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELUSTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MDNCHEN 81 · TELEFON (08?) 911087 . TELEX 05-29019 (PATHE)

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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,
Tokyo / Japan

Leistungsschalter mit vergrößerter Kontakttrennung

Patentansprüche

[ 1J Leistungsschalter mit einem stationären Kontakt (4), einer beweglichen Kontaktanordnung (5) mit einem beweglichen Kontaktarm (7) und einem beweglichen Kontakt (6), der vom stationären Kontakt trennbar ist, mit einem Kipphebe lmechanismus (10), umfassend einen ersten Hebel (11), einen zweiten Hebel (12) und eine Feder (17), wobei ein Ende des zweiten Hebels verschwenkbar mit dem ersten Hebel verbunden ist und wobei das andere Ende des zweiten Hebels mit dem beweglichen Kontaktarm verbunden ist, mit einem Lösemechanismus (23) , betreibbar in Abhängigkeit von einem

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abnormalen Stromfluß, mit einem mit dem ersten Hebel verbundenen Winkelhebel (13), welcher mit dem Lösemechanismus im Eingriff steht, wenn die Kontakte geschlossen werden und durch das federinduzierte Verdrehen des Kipphebelmechanismus drehbar ist, um die Kontakte zu trennen, wenn der Winkelhebel vom Auslösemechanismus gelöst ist, und mit einem mit der Feder verbundenen Schaltknopf (16) zum manuellen öffnen und Schließen der Kontakte, .gekennzeichnet durch Mittel zum Vergrößern des TrennabStandes zwischen den Kontakten während des automatischen Betriebes durch den Auslösemechanismus im Gegensatz zum manuellen Betrieb durch den Schaltknopf.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vergrößeren des TrennabStandes einen festen Anschlag (26) umfassen, mit dem der Grad der Drehung zwischen dem ersten und zweiten Hebel (11, 12) während der manuellen Kontakttrennung begrenzbar ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel (13) auf einer Achse (24) drehbar ist, gegen, den der bewegliche Kontaktarm (7) während der automatischen Kontakttrennung anstößt, jedoch während der manuellen Kontakttrennung im Abstand von dieser Achse verbleibt, und daß die Achse dann weiter vom Kontaktarm entfernt liegt als beim Stand der Technik, wenn die Kontakte geschlossen werden.

4. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlag (26) innerhalb eines Raumes angeordnet ist, der vom beweglichen Kontaktarm (7), dem ersten Hebel (11), dem zweiten Hebel (12) und dem Winkelhebel (13) umgeben ist.

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5. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlag (26) der Schwenkverbindung zwischen dem ersten Hebel (1:1) und dem zweiten Hebel (12) gegenüberliegend angeordnet ist.

6. Schalter nach Anspruch 2 oder 3/ dadurch gekennzeichnet / daß der Anschlag (26) eine Anschlagfläche hat,"gegen die der schwenkbar angeschlossene Abschnitt des ersten Hebels (11) und des zweiten Hebels (12) anstößt, um dadurch die Schwenkbewegung zwischen den Hebeln zu begrenzen.

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