DE3523059A1

DE3523059A1 - Schutzschalter

Info

Publication number: DE3523059A1
Application number: DE19853523059
Authority: DE
Inventors: Oscar Vila Puerto La Cruz Masot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1986-04-03
Also published as: CA1232945A; ATA251385A; BR8501881A; NO853451L; IN161315B; GB2165094B; AU568227B2; SE8504399L; NL8502552A; CH668502A5; AU4769385A; BE903295A; PT80744B; SE458731B; PL255513A1; DK432885D0; PT80744A; EG17230A; FI853466L; FR2570873A1

Description

Schutzschalter

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die herkömmlichen Schutzschalter werden normalerweise entweder einzeln oder in Gruppen von nebeneinander angeordneten Einheiten eingebaut. Die Einheiten weisen oft einen Hebel auf, der von dem Schalter bzw. von einer Anzahl von in einem Gehäuse angeordneten Schaltern vorsteht. In beiden Fällen sind dem Hebel zwei Endstellungen (EIN bzw. AUS) und eine mittlere Zwischenstellung (Überlast) zugeordnet. Wenn der an den Schalter angeschlossene Stromkreis überlastet ist, fällt der Schalter ab, wodurch der Hebel aus der EIN-Stelllung in die Abfall-Stellung gelangt und den durch den Stromkreis fliessenden Strom unterbricht. Falls ein solcher Schalter in Gruppen eingebaut ist, wie dies üblicherweise der Fall ist, so ist es schwierig festzustellen, bei welchem Schalter der Hebel die Abfall-Stellung einnimmt, insbesondere deshalb, weil sich die meisten Schalter in Kellerräumen oder sonstigen schlecht beleuchteten Räumen befinden. Auch dann, wenn sich die Schalter an einem gut beleuchteten Ort befinden, ist es oft schwierig, den speziellen Schalter, der abgefallen ist, zu bestimmen. Dies ist aber selbstverständlich sehr wichtig, da bei einem durch Überlast bedingten Abfall des Schalters die Ursache der Überlast zuerst gefunden werden muß, bevor der Schalter durch Betätigung des Hebels wieder durchgeschaltet wird. Hierzu muß der Hebel zunächst in die Ausstellung gebracht werden, um die Verstellung in die EIN-Stellung zu ermöglichen.

Aus der US-PS 40 56 816 ist bereits ein beleuchteter Schalter mit einer LED-Diode bekannt, die anzeigt, wenn der Schalter wegen Überlast abgefallen ist. Diese Diode ist parallel zum Hauptstromkreis des Schalters in einem Stromkreis mit einem Widerstand angeordnet, der mit der LED-Diode in Serie geschaltet ist. Dieser Schalter ist aber dadurch nachteilig, daß die Maximalspannung, der er ausgesetzt werden kann, begrenzt ist. Die im öffentlichen Netz auftretenden Spannungsstoße sowie die im Prüflaboratorien zur Nachahmung der öffentlichen Versorgungsbedingungen künstlich verursachten Spannungsstöße setzen voraus, daß solche Geräte Stoß-Spannungen bis 1500 Volt vertragen, bevor sie ausgeschaltet werden. Unter diesen Ausschaltbedingungen wird jede im Schalter wirkende Hochspannung in Serie zur Belastung der LED-Diode und dem Widerstand zugeführt, der seinerseits zur Spannungsreduzierung dient. Da die Impendanz der LED-Diode und des Widerstands meistens im Bereich von 25 000 Ohm liegt, tritt jeder Spannungsstoß während der Halbperiode, während der die LED-Diode leitend ist, an dem Widerstand auf, da diese Impendanz mehrfach größer ist als diejenige der Last.

Darüber hinaus muß der Widerstand dieses Schalters eine Belastbarkeit von mehreren Watt aufweisen, und zwar infolge seiner Wärmeabgabe in einer Umgebung ohne Ventilation und ohne Wärmeableitungskanäle zur Außenseite des Schalters. Ferner muß der Widerstand genügend lang sein, um dem Spannungsgradienten widerstehen zu können, der entlang des Widerstandes auftritt. Infolge der sehr beschränkten Raumverhälnisse im Schalter ist es absolut unmöglich', einen solchen Widerstand im Schalter unterzubringen, und die üblicherweise verwendeten Widerstände werden durch die hohe Erwärmung zerstört, und/oder es tritt ein Kurzschluß auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutz-

schalter der eingangbezeichneten Gattung so auszubilden, daß alle angegebenen Probleme überwunden sind.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.

Der erfindungsgemäße Schalter verwendet als Element, das der LED-Diode in Serie vorgeschaltet ist, einen Kondensator. Der Anzeigekreis ist parallel zum Hauptstromkreis des Schalters angeordnet. Bei Überlast-Abfall bewegt sich der bewegbare Kontakt von dem ortsfesten Kontakt unter Wirkung des thermoelektrischen oder magnetischen Auslöseorgans weg. Auf diese Weise wird die Last vom Versorgungsnetz abgeschaltet. Gleichzeitig wird der parallel zum Hauptstromkreis des Schalters angelegte Stromkreis mit dem Kondensator und der LED-Diode zwischen dem Netzanschluß und der Last eingeschaltet. In diesem Moment leuchtet die LED-Anzeige auf, so daß leicht fest gestellt werden kann, welcher der Schalter einer Schaltergruppe überlastet worden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter ins einzelne gehend erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schalter mit Anzeigeeinrichtung, und zwar sowohl in der EIN- als auch in der AUS-Stellung,

Fig. 2 denselben Schalter in Überlast/Abfall-Stellung,

Fig. 3 den Schaltplan des Schalters der Fig. 1 sowohl in der EIN- als auch in der AUS-Stellung,

Fig. 4 den Schaltplan des Schalters der Fig. 1 in dessen Abfall-Stellung nach Fig. 2,

FIg. 5 den Schaltplan einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters wiederum in der EIN- und in der AUS-Stellung und

Fig. 6 den Schaltplan des Schalters nach Fig. 5 in der Abfall-Stellung desselben.

In Fig. 1 und 2 ist ein thermoelektrisch betätigbarer Schalter mit einem Gehäuse 10 aus Isoliermaterial dargestellt, dessen Vorderwand zur Darstellung der inneren Teile in der Zeichnung weggelasen ist und ebenso wie die übrigen Gehäuseteile aus isolierendem Kunststoff bestehen kann. Durch einen Teil 12 des Gehäuses 10 erstreckt sich ein Schalthebel 14, der in Fig. 1 in der EIN-Stellung voll und in der AUS-Stellung bei 14' strichtliert dargestellt ist. Fig. 2 zeigt den Schalthebel in der Abfall-Stellung bei 14 BP.

Bei der Anordnung des Schalters auf einer Verteilerplatte, häufig in einem dunklen, schlecht beleuchteten Raum, wird eine Eingangsklemme 18, die mit einem ortsfesten Kontakt 16 ausgestattet ist, mit der zugehörigen Leitung verbunden. Ein bewegbarer Kontakt 20 als Gegenstück zu dem ortsfesten Kontakt 16 ist an einem Kontakthalter 22 vorgesehen.

Ein Auslösearm 24 ist innerhalb des Gehäuses 10 an einem Ansatz 26 schenkbar befestigt, und zwar schwenkbar zwischen der EIN-Stellung gemäß Fig. 1 und der Abfall-Stellung gemäß Fig. 2. Eine Exzenter-Zugfeder 28 ist mit ihrem einen Ende an den Kontakthalter 22 und mit ihrem anderen Ende an dem Auslösearm 24 angesetzt. Der Schalthebel 14, der Kontakthalter 22 und die Zugfeder 28 bilden eine Kniehebel- oder Exzenter-Einrichtung als Mechanismus zur Verstellung des bewegbaren Kontakts 20 in Richtung auf den ortsfesten Kontakt 16, wenn sich die Zugfeder 28 auf der einen Seite eines Drehpunkts 30 befindet, und zur Verstellung des bewegbaren Kontakts 20 in die offene Stellung, wenn sich die Zugfeder 28 auf der anderen Seite des Drehpunkts 30 befindet, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

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Innerhalb des Gehäuses 10 ist eine Lastanschluß-Verbinddungsschraube 32 zum Anschließen des Schalters an einen Lastkreis vorgesehen. Die Verbindungsschraube 32 ist in eine Leiste 34 eingeschraubt, die im Gehäuse 10 bei 36 eingenietet oder eingeschraubt ist.

Ein wärmeempfindlicher Sperrhebel 38 ist über eine biegsame Leitung 40, typischerweise aus geflochtenem Kupferdraht, mit dem bewegbaren Kontakt 20 des Kontakthalters 22 verbunden. Dieser wärmeempfindIiehe Sperrhebel 38 ist im allgemeinen ein hakenförmig gestaltetes thermostatisches Bimetallelement mit mindestens zwei Metallschichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, damit sich das Element mit steigender Temperatur verbiegt. Das eine Ende der flexiblen Leitung 40 ist direkt an das eine Ende des bimetallischen Sperrhebels 38 und das andere Ende an den Kontakthalter 22 angeschlossen. Das andere Ende des bimetallischen Sperrhebels 38 ist über die Leiste 34 an die Lastanschlußschraube 32 angeschlossen.

Eine Leuchtdiode (LED) 50 ist im Schaltkreis parallel zum Hauptschalter des Schutzschalters zwischen der Eingangsklemme 18 und der Lastanschlußschraube 32 vorgesehen. Eine isolierte Leitung 42 ist am einen Ende an den rückwärtigen Teil der Eingangsklemme 18 und ihrem anderen Ende an einen strombegrenzenden Kondensator 44 angeschlossen. Dieser Kondensator 44 ist seinerseits über eine Leitung 46 an die eine Seite 48 der Leuchtdiode 50 angeschlossen, die gut sichtbar in der Gehäuserwand 12 eingelassen ist. Die zweite Seite der Leuchtdiode 50 ist über eine Leitung 52 mit einem Arm 54 mit dort angesetztem Kontakt 56 verbunden. Dieser Kontakt 56 sorgt für einen elektrischen Anschluß an den Auslösearm 24, wenn dieser in die in Fig. 2 dargestellte Stellung 24' abgefallen ist. Der Strom fließt dann über den Auslösearm

' ORIGINAL INSPECTED

24* zu dem die Stellung 22' einnehmenden Kontakthalter 22. Weiter fließt der Strom dann vom Kontakthalter 22 über die Leitung 40 zu dem bimetallischen Sperrhebel 38 und somit über die Leiste 34 zur Lastanschlußschraube 32, an der die Last normalerweise angeschlossen.

Der Schutzschalter arbeitet zum Öffnen und Schließen der Kontakte und auch zum Abfallen unter Überlast in herkömmlicher Weise. Die Bauweise eines herkömmlichen Schutzschalters, deren Einhaltung für die vorliegende Erfindung allerdings nicht Bedingung ist, ist beispielsweise aus der US-PS 39 30 211 bekannt. Unter normalen Bedingungen hält beispielsweise das hakenförmige Glied am Ende des wärmeempfindlichen Sperrhebels 38 den Auslösearm 24 vom Kontakt 56 entfernt. Bei Überlast biegt sich jedoch der wärmeempfindliche Sperrhebel 38 wegen seines bimetallischen Aufbaus nach außen, wodurch der Auslösearm 24 freigegeben wird und den Kontakt 56 berührt .

Die Fig. 5 und 6 zeigen Schaltpläne der Betriebsweise eines magnetischen Schutzschalters, der in vielerlei Hinsicht dem thermoelektrisehen Schutzschalter der Fig. 1 bis 4 ähnlich ist. Folglich werden in Verbindung mit den Fig. 5 und 6 die gleichen Bezugszeichen wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 verwendet. Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist ein Anker 60 vorgesehen, der sich durch eine Magnetspule 62 hindurch erstreckt. Dieser Anker 60 und die Magnetspule 62 dienen als Ersatz für den Auslösearm 24 und das bimetallische Sperrelement 38 gemäß Darstellung in den Fig. 1 bis 4. Der Anker 60 verbindet den Kontakthalter 22 elektrisch mit einem Kontakt 64, nachdem der Lastkreis abgefallen ist. Der Anker 60 schließt dann den Stromkreis über den Kontakt 56 an die Leitung 52 und die Leuchtdiode 50 an. Bei Auftritt einer Überlast zieht der Anker 60 den Kontakthalter 22 an, um den bewegbaren Kontakt 20

von dem ortsfesten Kontakt 16 wegzubewegen; gleichzeitig bewegt der Kontakt 64 in die Schließstellung hinsichtlich des Kontakts 56, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Bewegung bewirkt, daß der Strom von der Eingangsklemme 18 über die Leitung 42 und den Kondensator 44 zu der Leitung 46 und der Leuchtdiode 50 fließt. Folglich wird die Leuchtdiode 50 aktiviert und im Leuchtzustand gehalten. Der Strom fließt dann weiter über den Anker 60, den Kontakthalter 22 und die Magnetspule 62 und die Leitung 66 zur Lastanschlußschraube 32.

Während des Betriebs betätigt der Schalthebel 14 den Kontakthalter 22, um den Stromkreis über den ortsfesten Kontakt 16 und die Eingangsklemme 18 zu schließen oder zu unterbrechen. Bei Auftrit einer Überlast in dem in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Stromkreis wird der Stromkreis vom ortsfesten Kontakt 16 zu dem Kontakt 20 des Kontakthalters 22 unterbrochen, und zwar durch die Bewegung des bimetallischen Sperrhebels 38 und des Auslösearms 24, der sich in die Stellung 24' bewegt. Durch diese Bewegung wird der Stromkreis von der Leitung 52 über einen Kontakt träger arm 54 und den Kontakt 56 geschlossen, wodurch der parallele Schaltkreis, der die Leuchtdiode 50 enthält, geschlossen wird, die ihrerseits beleuchtet bleibt, bis der Schalthebel 14 betätigt wird, um den Schutzschalter wieder anzuschließen. In ähnlicher Weise wird bei Überlast bei dem magnetischen Schutzschalter der Fig. 5 und 6 der Stromkreis durch die Spule 52 unterbrochen, die den Anker 60 bewegt, um den Lastkreis zwischen dem ortsfesten Kontakt 16 und dem bewegbaren Kontakt 20 zu unterbrechen. Durch diese Bewegung wird der Stromkreis zwischen dem Ankerkontakt 64 und dem Diodenkontakt 56 geschlossen, um die Leuchtdiode 50 zu aktivieren und sie beleuchtet zu halten, bis der Schalthebel 14 zum Schließen des Schutzschalters betätigt wird.

Sowohl bei dem thermoelektrisch betätigten Schutzschalter gemäß Fig. 1 bis 4 als auch bei dem magnetischen Schutzschalter gemäß Fig. 5 und 6 besitzt der strombegrenzende Kondensator 44 bei Überlast im allgemeinen eine Impedanz vielfach größer als die Impendanz der Last. Daher fließt der größte Teil der Wechselstromspannung über den mit dem Kondensator 44 ausgestatteten parallelen Anzeigekreis. Da ein Kondensator und nicht ein Widerstand als strombegrenzende Einrichtung verwendet wird, treten keine Probleme durch Wärmeentwicklung auf. Zusätzlich muß der Kondensator eine hohe dielektrische Durchschlagspannung besitzen, wie dies beispielsweise bei keramischen Kondensatoren der Fall ist.

Selbsverständlich sind viele Veränderungen und Modifikationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So ist es beispielsweise möglich, daß der Schutzschalter, der mit dem parallelen Anzeigekreis verwendet wird, nicht notwendigerweise der dargestellte und vorstehend beschriebene Schutzschalter sein muß und daß verschiedene ähnlich gestaltete und betriebene Schutzschalter verwendet werden können. Obwohl vorstehend als Beleuchtungsmittel für den Anzeigekreis eine Leuchtdiode angegeben ist, können auch andere Beleuchtungseinrichtungen wie beispielsweise Flüssigkristalle oder elektrophoretische Anzeigemittel verwendet werden. Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf einen einzigen Schutzschalter beschrieben worden ist, besteht dennoch die Möglichkeit, eine Reihe solcher Seite an Seite anordneter Schutzschalter mit Beleuchtungseinrichtungen zu verwenden, die einzeln mit jedem Schutzschalter in Verbindung stehen, das ganze ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANWÄLTE - 3bz3059 r DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER R.F. MEYER-ROXLAU DIPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING. 8000 MÜNCHEN 80 LUCILE-GRAHN-STRASSE TELEFON: (0 89) 47 29 47 TELEX: 5Z4624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT 27". Juni 1985 M/Sb Oscar Vila Masot Doral Beach, Compejo Turistico "El Morro" Puerto La Cruz, Venezuela Pat e ntansprüche

1. Schutzschalter mit einem an eine Eingangsklemme angeschlossen ersten ortsfesten Kontakt, mit einem an einem schwenkbaren Kontakthalter angeordneten bewegbaren Kontakt, der durch die Schwenkung des Kontakthalters gegenüber dem ortsfesten Kontakt aus einer AUS-in eine EIN-Stellung und umgekehrt bewegbar ist, mit einem Lastanschluß, der im normalen Betrieb über das geschlossene Kontaktpaar mit der Eingangskleinme verbunden ist und der bei Überlast vom ortsfesten Kontakt der Eingangsklemme getrennt wird, mit einem mit dem Lastanschluß verbundenen Überlast-Sensor, der mit einem Auslöseorgan zusammenwirkt, das bei Überlast den normalen, von der Eingangsklemme zum Lastanschluß führenden Stormkreis unterbricht, mit einem zweiten ortsfesten Kontakt, mit dem das Auslöseorgan bei Überlast infolge seiner Auslösung durch den Überlast-

Sensor zusammenwirkt, sowie mit einem Überlast-Anzeigekreis parallel zu dem normalen von der Eingangsklemme zum Lastanschluß führenden Stromkreis und in Serie mit dem zweiten ortsfesten Kontakt sowie dem Auslöseorgan, wobei in den Überlast-Anzeigekreis ein Leuchtorgan eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Überlast-Anzeigekreis (42, 46, 52) in Serie zu dessen Leuchtorgan (50) eine Strombegrenzungseinheit (44) eingesetzt ist.

2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinheit ein Kondensator (44) ist.

3. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlast-Sensor ein wärmeempfindliches Bimetallelement (38) ist.

4. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlast-Sensor magnetisch wirkend ausgebildet ist.