DE3710520A1 - Fernantrieb fuer schutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fernantrieb mit Ein- und Austaster für handbetätigbare Schutzschalter mit Kipphebelan­ trieb und Freiauslösung durch einen kuppelbaren Magnetantrieb mit einer Umlenkung von translatorischer in rotatorische Be­ wegung.

Derartige Fernantriebe können beispielsweise nach Art eines Schutzschaltwerkes durch impulsweises Anspannunglegen des Magnetantriebes das Ein- und Ausschalten des Schutzschalters bewirken. Es können aber auch zwei Magnetantriebe vorgesehen werden, von denen der eine beim Anspannunglegen den Schutz­ schalter ein- und der andere beim Anspannunglegen den Schutz­ schalter wieder ausschaltet. Für beide Fernantriebe ist der Aufwand relativ hoch.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Fernantrieb der obengenannten Art zu schaffen, der auch bei relativ geringem Energieaufwand mit einfachen Bauteilen auskommt. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Magnetantrieb eine Anzugs- und eine Haltespule aufweist, wobei Anzugs- und Haltespule in Reihe mit einem Selbsthaltekontakt des Schutzschalters liegen und die Anzugsspule beim Einschalten magnetantriebswegabhängig abschaltbar ist. Um Beschädigungen des Schutzschalterantrie­ bes und auch ein sicheres Einschalten zu gewährleisten ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Anzugsspule eine Sanft­ startbeschaltung zugeschaltet ist. Hier kann die Kraftkurve des Magnetantriebes dem Kraftbedarf relativ gut angepaßt wer­ den. Als einfaches Mittel hat sich hier herausgestellt, wenn die Sanftstartbeschaltung aus einem von einem RC-Glied steu­ erbaren Feldeffekttransistor (FET) besteht. Um die Energie für das Eingeschaltethalten des Schutzschalters auf einem relativ geringen Niveau zu halten ist es weiterhin von Vor­ teil, wenn die durch die Haltespule erzeugte Haltekraft im wesentlichen der einer Rückstell- und Ausschaltfeder für Fernantrieb und Schutzschalter entspricht. Hierzu hat es sich weiterhin als von Vorteil erwiesen, wenn die Wirklinie der Rückstell- und Ausschaltfeder im eingeschalteten Zustand des Schutzschalters im wesentlichen in einer Totpunktlage liegt. Um beim Ausschaltvorgang vor Ort nicht die Kraft, die durch die Haltespule erzeugt ist, überwinden zu müssen ist es vor­ teilhaft, wenn zwischen Magnetantrieb und Handbetätigung ein elastisches Glied derart zwischengeschaltet ist, daß beim Ausschaltvorgang vor Ort von Hand vor der Ausschaltung der Selbsthaltekontakt geöffnet ist. Eine einfache konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Fernantriebes ergibt sich, wenn Fernantrieb und Schutzschalter als Module miteinander verbindbar und der Fernantrieb über eine der des Schutz­ schalters ähnliche Handhabe mit dieser mittels eines ver­ schiebbaren Mitnehmers kuppelbar ist. Um die Handhaben in der Aus-Stellung verriegeln zu können ist es weiterhin von Vor­ teil, wenn der Mitnehmer über einen verschiebbaren Riegel verriegelbar ist. Um zu verhindern, daß Anzugs- und/oder Hal­ tespule im verriegelten Zustand unnötigerweise an Spannung liegen ist es von Vorteil, wenn der Riegel mit einem Öffner zur Abschaltung der Anzugs- und Haltespule in verriegelter Stellung in Wirkverbindung steht. Um ein Aufheben der Ver­ oder Entriegelung durch beliebige Personen verhindern zu können ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Riegel durch ein Vorhängeschloß in ver- und entriegelnder Lage festsetzbar ist.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 Vorder-, Seitenansicht und Draufsicht auf den mit dem Schutzschalter miteinander verbundenen Fernan­ antrieb auf einer Normtragschiene aufgeschnappt, wobei Fig. 2 ohne den zugehörigen Riegel dargestellt ist.

Fig. 4 eine prinzipmäßige Darstellung des Fernantriebes in Aus-Stellung,

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 in Ein-Stellung, Fig. 6 das Überführen der Ein-Stellung nach Fig. 5 vor Ort von Hand in die Ausschaltstellung beim Öffnen des Selbst­ haltekontaktes,

Fig. 7 eine Gegenüberstellung der Kraftbedarfslinie des Schutz­ schalters in bezug auf die vom Magnetantrieb erzeugten Kennlinien,

Fig. 8 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung dieser Sanft­ startbedingung,

Fig. 9 eine Tabelle mit den Ver- und Entriegelungsmöglichkei­ ten des Antriebs in bezug auf den Schutzschalter bei mechanischer Kopplung bzw. Entkopplung.

Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, ist der Fernantrieb in einem dem Schutzschalter 1 entsprechenden Modul 2 angeordnet, die auf einer Normtragschiene gehalten über Schnappverbindung 4 mit­ einander verbunden werden können. Der Schutzschalter 1 ist mit den Energieklemmen 5 und Anschlußklemmen 6 für eingebaute Hilfsschalter ausgestattet, von denen einer Selbsthaltekontakt 7 ausgebildet ist. Der Schutzschalter 1 und das Modul 2 be­ sitzen Handhaben 8 bzw. 9, die über einen verschiebbaren Mit­ nehmer 10 miteinander kuppelbar sind. Ein im Gehäuse des Mo­ duls 2 verschiebbarer Riegel 11 kann in verriegelter Stellung in den Bewegungsbereich der Handhabe 9 bzw. des Mitnehmers 10 eingreifen. Eine Öffnung 12 dient zum Einhängen eines Vorhän­ geschlosses 13 in verriegelter Stellung. Die Verschiebungs­ blockierung übernimmt ein gehäusefester Ansatz 14. Anschluß­ klemmen 15 und 16 für den Fernantrieb dienen zur Energiezu­ führung. Die Verdrahtung von Ein- und Aus-Taster und Selbst­ haltekontakt 7 erfolgt außerhalb des Moduls 2.

Wie die Fig. 4 zeigt, beinhaltet der Fernantrieb ein Magnet­ system 17, das eine Anzugsspule 18 und eine Haltespule 19 beinhaltet. Der als Tauchanker ausgebildete Anker trägt das Bezugszeichen 20 und arbeitet mit der Polplatte 21 zusammen. Die Umwandlung der translatorischen Bewegung des Tauchankers 20 in eine rotatorische Bewegung erfolgt über ein Band 22, das mit dem Anker verbunden ist, und eine Umlenkwelle 23. Die Umlenkwelle arbeitet entgegen der Kraft einer Torsionsfeder 24, die als Rückstellfeder für den Fernantrieb und auch als Ausschaltfeder für den Schutzschalter 1 dient. Ein Stößel 25 ist mit der Umlenkwelle 23 gekoppelt, der seinerseits mit der Antriebswelle 26 über die Gelenkverbindung 27 in Verbindung steht. Die Antriebswelle 26 ist gehäusefest gelagert und en­ det in der Handhabe 9. Der Stößel 25 ist teleskopartig ausge­ bildet und wird von einer Stößelfeder 28 umgriffen, die eine elastische Kupplung zwischen Antriebswelle 26 und Umlenkwelle 23 herstellt. Ein an der Umlenkwelle 23 angeformter Nocken 29 dient zum Öffnen eines Öffnerkontaktes 30, der die Anzugsspu­ le nach einem gewissen Einschaltweg spannungslos macht. Dies erfolgt beim Übergang von der aus Fig. 4 in Fig. 5 ersichtli­ chen Lage des Antriebes. Beim Übergang von der aus Fig. 4 in Fig. 5 ersichtlichen Lage kommt der Antrieb in eine gewisse Totpunktlage, was die Wirkungslinien 31 und 32 ohne Erläu­ terung zeigen. Bei der Ausschaltung vor Ort von Hand muß die Antriebswelle 26 gegen die Kraft der Stößelfeder 28 solange in die Aus-Richtung gedrückt werden, bis der im Schutzschal­ ter integrierte Selbsthaltekontakt 7 geöffnet wird. Hierbei verliert der Magnetantrieb seine Kraft und die Rückstellfeder 24 bringt den Antrieb vollständig in die Aus-Stellung, siehe hierzu Fig. 6.

In Fig. 7 zeigt der Kurvenzug 33 die Kraftbedarfslinie des Schutzschalters. Um den Schutzschalter mit Sicherheit betäti­ gen zu können, wird im allgemeinen eine Antriebskennlinien, wie sie der gestrichelte Linienzug 34 darstellt, notwendig sein. Durch die Sanftstartbeschaltung gemäß Fig. 8 werden je­ doch mehrere Magnetkennlinien durchfahren, bis die Magnetkenn­ linie 35 eine Einschaltung des Schutzschalters bewirken kann, da sie oberhalb der Kraftbedarfskurve liegt, bis zum Zeitpunkt 36 der Schalter 30 des Antriebs geöffnet wird und somit die Sanftstartbeschaltung spannungslos gemacht wird. Die im Modul 2 untergebrachte Sanftstartbeschaltung besteht, wie Fig. 8 zeigt, aus zwei Brückengleichrichtern 37, 38, von denen der Gleichrichter 37 mit der Anzugsspule 18, zu der eine Freilauf­ diode 39 parallel geschaltet ist, und der Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors 40 in Reihe an Spannung liegt. Eine Zenerdiode 41 sorgt für eine konstante Spannung an der Reihenschaltung von einem Widerstand 42 mit einem Kondensator 43, sowie einem weiteren Widerstand 44, wobei der Verbin­ dungspunkt zwischen Widerstand 42 und Kondensator 43 am Gate des Feldeffekttransistors 40 liegt. In Reihe mit der Zener­ diode 41 liegt der Vorwiderstand 45 an den Gleichstromklemmen des Brückengleichrichters 37. Die Wechselstromausgänge der Brückengleichrichter 37 und 38 stehen über den Öffnerkontakt 46, der vom Riegel 11 betätigbar ist, mit der anderen Netzzu­ leitung über die Klemme 47 des Moduls 2 in elektrisch leiten­ der Verbindung. Die Klemme 48 des Moduls führt zu dem Öffner­ kontakt 30, und außerhalb die Reihenschaltung eines Ein- 49 und eines Aus-Tasters 50 an den anderen Netzpolen angeschal­ tet. Zum Ein-Taster 49 ist der Selbsthaltekontakt 7 des Schutzschalters parallel geschaltet. Zur Funktion der Sanft­ startbeschaltung ist folgendes auszuführen: Wird mit dem Ein- Taster 49 die Schaltung an Spannung gelegt, so hat der Feld­ effekttransistor 40 während des Anzugsvorgangs des Magnetsy­ stems die Funktion eines veränderlichen Gleichstromwiderstan­ des, der anfangs mit seinem hohen Widerstand nur einen klei­ nen Strom fließen läßt. Die Zenerdiode 41 gibt eine konstante Spannung vor. Durch das Verhältnis der Widerstände 42 und 44 wird am Gate-Eingang eine bestimmte Anfangsspannung vorgege­ ben. Die Widerstände 42 und 44 bestimmen mit dem Kondensator 43 eine Zeitkonstante, mit der die Spannung am Gate des Feldef­ fekttransistors 40 hochgesteuert wird. Der Anzugsvorgang wird in etwa 150 bis 200 ms durchgeführt. Das Resultat dieses ver­ zögerten Anzuges ist, daß das Magnetsystem im wesentlichen erschütterungsfrei durchzieht. Die hohe Ankergeschwindigkeit wird durch die erfindungsgemäße Schaltung vermieden.

In Fig. 9 sind die einzelnen Verriegelungsmöglichkeiten des Riegels und des Mitnehmers in bezug auf die Handhaben 8 und 9 dargestellt. Die oberen beiden Bilder stellen die Stellung von Riegel und Mitnehmer bei mechanischer Kopplung bzw. Ent­ kopplung beim Antrieb in Aus-Stellung dar, wobei eine mecha­ nische und elektrische Entriegelung vorgenommen werden kann. Hierbei ist der im Schutzschalter integrierte Hilfsschalter geschlossen. In der zweiten Reihe ist im linken Bild die me­ chanische und elektrische Verriegelung, d.h. Einbringen des Vorhängeschlosses, so daß der Mitnehmer 10 nicht mehr beweg­ bar ist, und der Hilfsschalter 46 ist geöffnet. Die mechani­ sche Entkoppelung und die mechanische und elektrische Verrie­ gelung, d.h. der Riegel in der rechten Stellung, ist nicht gleichzeitig möglich; denn in beiden darunterliegenden Stel­ lungen ist der Antrieb in Ein-Stellung, und der Riegel ist in einer derartigen Stellung, daß eine mechanische und elektri­ sche Entriegelung vorhanden ist. In Ein-Stellung des Fernan­ triebs erfolgt somit keine mechanische Verriegelung.

Claims (10)

1. Fernantrieb mit Ein- und Austaster für handbetätigbare Schutzschalter mit Kipphebelantrieb und Freiauslösung durch einen kuppelbaren Magnetantrieb mit einer Umlenkung von translatorischer in rotatorische Bewegung, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetantrieb (17) eine Anzugs- (18) und eine Haltespule (19) aufweist, wobei Anzugs- (18) und Haltespule (19) in Reihe mit einem Selbst­ haltekontakt (7) des Schutzschalters (1) liegen und die An­ zugsspule (18) beim Einschalten magnetantriebswegabhängig abschaltbar ist.

2. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anzugsspule (18) eine Sanftstart­ beschaltung zugeschaltet ist.

3. Fernantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sanftstartbeschaltung aus einem von einem RC-Glied (42-44) steuerbaren Feldeffekttransistor (FET) (40) besteht.

4. Fernantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Haltespule (19) erzeugte Haltekraft im wesentlichen der einer Rückstell- und Ausschaltfeder (24) für Fernantrieb und Schutzschalter (1) entspricht.

5. Fernantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wirklinie der Rück- und Ausschalt­ feder (24) im eingeschalteten Zustand des Schutzschalters (1) in einer Totpunktlage liegt.

6. Fernantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Magnetantrieb (17) und Handbetätigung (9) ein elastisches Glied (28) derart zwischengeschaltet ist, daß beim Ausschalt­ vorgang vor Ort von Hand vor der Ausschaltung der Selbsthalte­ kontakt (7) geöffnet ist.

7. Fernantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fern­ antrieb und Schutzschalter (1) als Module (1, 2) miteinander verbindbar und der Fernantrieb über eine der des Schutzschal­ ters (1) ähnliche Handhabe (9) mit dieser (8) mittels eines verschiebbaren Mitnehmers (10) kuppelbar ist.

8. Fernantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mitnehmer (10) über einen verschieb­ baren Riegel (11) verriegelbar ist.

9. Fernantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Riegel (11) mit einem Öffner (46) zur Abschaltung der Anzugs- (18) und Haltespule (19) in verrie­ gelter Stellung in Wirkverbindung steht.

10. Fernantrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (11) durch ein Vorhängeschloß (13) in verriegelnder Lage festsetzbar ist.