DE3713922A1 - Stromfuehlertransformator - Google Patents

Stromfuehlertransformator

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DE3713922A1 DE19873713922 DE3713922A DE3713922A1 DE 3713922 A1 DE3713922 A1 DE 3713922A1 DE 19873713922 DE19873713922 DE 19873713922 DE 3713922 A DE3713922 A DE 3713922A DE 3713922 A1 DE3713922 A1 DE 3713922A1
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Description

Elektronische Auslöseeinheiten, die gegenwärtig in industriel­ len Schaltern mit Nennströmen von mehr als 150 Ampere und Welchselspannungen von mehr als 600 Volt verwendet werden, erfordern Stromfühlertransformatoren bzw. Stromwandler in ei­ ner Größe, die proportional zu dem Nennstrom des Schalters ist. Die US-PS 44 82 877 und der darin genannte Stand der Technik beschreiben einen industriellen Schalter mit gekap­ seltem Gehäuse mit einem Nennstrom im Bereich von 10 bis 150 Ampere und einer Wechselspannung von 120 bis 600 Volt. Bisher ist es wirtschaftlich nicht sinnvoll gewesen, eine elektronische Auslöseeinheit in Schaltern mit kleinerem Nenn­ strom zu verwenden, da räumliche Einschränkungen und die Kosten für die Stromwandler und die elektronische Schaltung diesem entgegenstanden. Die US-PS 45 89 052 beschreibt eine miniaturisierte elektronische Auslöseeinheit, bei der die elektronischen Komponenten auf einer gedruckten Schaltkarte implementiert sind und die als ein "Trip Chip" beschrieben ist. Die bekannte gedruckte Schaltkarte paßt gut in die Schalter für kleinere Nennströme als Austausch gegen die thermischen Magneteinheiten, wie sie gegenwärtig verwendet werden. In der Deutschen Patentanmeldung P 35 43 463 ist ein relativ billiger Stromfühlertransformator angegeben, der zur Verwendung in Schaltern mit kleinerem Nennstrom wirtschaft­ lich tragbar ist. Wenn Stromfühlertransformatoren in den vor­ genannten Schaltern mit gekapseltem Gehäuse für höhere Nenn­ ströme verwendet werden, müssen zusätzliche elektrische Ver­ bindungsmittel vorgesehen sein, um die Stromfühlertransforma­ toren mit der elektronischen Auslöseeinheit zu verbinden. Häu­ fig werden zur Verbindung Stecker oder ähnliche Verbindungs­ mittel verwendet, aber die sind schwierig zu handhaben in einer automatisierten Montageeinrichtung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftliche Anordnung zu schaffen zum mechanischen und elektrischen Verbinden von vorzugsweise drei Stromfühlertransformatoren mit einer ein Auslösechip tragenden gedruckten Schaltkarte in einem voll­ ständig automatisierten Montageverfahren, ohne daß irgendwel­ che zusätzlichen Verbindungsmittel erforderlich sind.

Erfindungsgemäß trägt eine gedruckte Schaltkarte, die eine elektronische Auslöseschaltung für industrielle, gekapselte Schalter enthält, gekerbte Verlängerungsstifte für einen Ein­ griff mit komplementären Rändern der gedruckten Schaltkarte, um die Schaltkarte in dem Schaltergehäuse fest anzubringen. Ein weiterer Zweck der Stifte in Zusammenarbeit mit den Nuten bzw. Schlitzen in der gedruckten Schaltkarte besteht darin, für eine Selbstausrichtung der elektrischen Steuerungen wäh­ rend des Montageverfahrens zu sorgen. Zusätzlich stellt die stabile Anordnung, die dadurch erhalten ist und die Strom­ transformatoren und die gedruckte Schaltkarte aufweist, sicher, daß die fluchtende Ausrichtung und die deshalb erhaltene gute elektrische Verbindung unter allen Betriebsbedingungen erhal­ ten bleibt. Die elektrische Verbindung mit den Stromfühler­ transformatoren wird automatisch erhalten durch das Einset­ zen von aufrechten elektrischen Federkontakten auf dem Strom­ fühlertransformator durch komplementäre Schlitze, die in der gedruckten Schaltkarte ausgebildet sind, um mit den metalli­ schen, stiftartigen Vorsprüngen auf der gedruckten Schaltkarte in Eingriff zu kommen, um den Stromtransformator mit der Aus­ löseschaltung elektrisch zu verbinden.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispie­ len näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf die gedruckte Schaltkarte gemäß der Erfindung in der isometri­ schen Verlängerung mit der erfindungsgemäßen Stromfühlertrans­ formatoranordnung.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Stromfühlertransfor­ mators, wie er mit der gedruckten Schaltkarte gemäß Fig. 1 verbunden ist.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den montierten Stromfühler­ transformator und der gedruckten Schaltkarte gemäß Fig. 2.

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung von drei derar­ tigen Stromfühlertransformatoren mit der gedruckten Schalt­ karte und isolierenden Zwischenschichten aus Kunststoff in isometrischer Verlängerung.

Fig. 1 zeigt einen Stromtransformator 10 mit einem Kern 11, der zwischen einer ebenen, mit einer Öffnung versehenen Frontplatte 15 und einer L-förmigen, mit einer Öffnung ver­ sehenen Rückplatte 16 angeordnet ist. Die Anordnung des Kerns um eine Mittelöffnung 14 herum bildet einen Spulenkörper 12 zum An­ ordnen einer Transformator-Sekundärwicklung 13.

Für gekapsel­ te Schalter mit den eingangs genannten kleineren Nennströmen wird ein Stromtransformator mit der Konfiguration verwendet, der in der vorgenannten Deutschen Patentanmeldung P 35 43 463 angegeben ist. Der Transformator ist mit einem einstückig ausgebildeten Ansatzstück 17 als Teil der L-för­ migen Rückplatte 16 versehen und trägt zwei gekerbte Stäbe bzw. Stifte 22, 23, die einstückig mit der Rückplatte aus­ gebildet sind, und zwei Federkontakte 18, 19, die in der oberen Fläche des Ansatzstückes 17 gehaltert sind und sich von dort nach oben erstrecken. Die Federkontakte 18, 19 sind in einem Abschnitt der oberen Fläche des Ansatzstückes für eine Halterung eingebettet und elektrisch mit der Sekundärwicklung durch Drähte 20, 21 verbunden. In den ge­ kerbten Stiften sind Nuten 24, 25 ausgebildet, um eine mit Schlitzen versehene gedruckte Schaltkarte 27 in der folgenden Weise aufzunehmen. Die Federkontakte 18, 19 werden durch rechtwinklige Öffnungen 29, 32 hindurch eingesetzt, die in der gedruckten Schaltkarte ausgebildet sind, und sie kommen mit einem entsprechenden Paar von Metallstiften 30, 33 in Verbindung, um für eine elektrische Verbindung zwischen der Sekundärwicklung und den elektronischen Komponenten zu sorgen, die auf der Schaltkarte angebracht sind, hier aber der Klar­ heit halber weggelassen sind. Zwei gegenüberliegende Schlit­ ze 28, 31 sind auf den Seitenkanten der gedruckten Schalt­ karte ausgebildet, um die gekerbten Stifte 22, 23 aufzuneh­ men, wobei die Stifte 22, 23 in die Schlitze 24, 25 der Schaltkarte einschnappen. Die gesamte L-förmige Rückplatte 16 ist aus einer ausgeformten Kunststoffzusammensetzung, wie beispielsweise Polystyrol, ausgebildet, die sowohl für Flexibilität als auch Festigkeit sorgt. Wenn derartige Strom­ fühlertransformatoren mit der miniaturisierten Auslöseschal­ tung verwendet werden, die in der vorgenannten US-PS 45 89 052 beschrieben ist, sind drei derartige Transformatoren erfor­ derlich, um den Effektivwert und auch den Spitzenwert des Stromes zu ermitteln. Die Schaltkarte 27 ist deshalb mit drei derartigen Stiftpaaren, drei Paaren rechtwinkliger Öffnungen und drei Paaren von Schlitzen versehen.

Fig. 2 zeigt den Stromfühlertransformator 10, wie er mit der gedruckten Schaltkarte 27 vereinigt ist, wobei die Federkon­ takte 18, 19 durch die rechtwinkligen Öffnungen 29, 32 hin­ durchragen und in einen guten elektrischen Kontakt mit den Stiften 30, 33 kommen. Ein Isolierkörper 35 der gedruckten Schaltkarte ist aus einer glasverstärkten Phenolzusammen­ setzung hergestellt, die ohne Verformung zwischen den Nuten 24, 25 in den gekerbten Stäben 22, 23 fest gehaltert ist. Die elektrische Verbindung zwischen den Stiften 30, 33, die von dem Körper 35 der gedruckten Schaltkarte ausgehen, mit den Kontaktfedern 18, 19 und die Halterung der gedruckten Schaltkarte in den gekerbten Stäben 22, 23 ist deutlicher in Fig. 3 gezeigt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, müssen dann, wenn drei derartige Stromfühlertransformatoren 10 A-10 C zusammengesetzt und in dem einen kleineren Nennstrom aufweisenden Schalter gemäß der US-PS 44 82 877 angebracht werden sollen, sowohl die ge­ druckte Schaltkarte 27 als auch die drei Stromfühlertransfor­ motoren elektrisch isoliert werden von den anderen elektri­ schen Komponenten in dem Schalter und sie müssen auch herme­ tisch gekapselt werden gegenüber dem Innenraum des Schalters, um eine Verunreinigung (Kontamination) irgendwelcher elektri­ scher Komponenten zu verhindern, die von den Stromfühlertrans­ formatoren und der Schaltkarte getragen werden. Für diese Isolierzwecke wird zunächst eine dicke, elastische Schicht 36 aus Polypropylen-Kunststoffmaterial mit ausgestanzten, recht­ winkligen Öffnungen 38 A-38 C über den Federkontakten 18 A-18 C, 19 A-19 C angebracht, bevor diese Kontaktfedern durch die rechtwinkligen Öffnungen 32 A-32 C, 29 A-29 C eingesetzt werden, die in der gedruckten Schaltkarte 27 ausgebildet sind. Die gekerbten Stäbe 23 A-23 C, 22 A-22 C werden dann über den ent­ sprechenden Schlitzen 31 A-31 C, 28 A-28 C angepaßt, bevor über der gesamten Anordnung eine Silikonschicht 38 mit einem darin ausgebildeten Längsschlitz 39 angeordnet wird. Die Stifte 30 A-30 C, 33 A-33 C ragen für einen elektrischen Zugang durch den horizontalen Schlitz 39 nahe dem Oberteil des ge­ kapselten Schalters, bevor der Schalterdeckel (nicht gezeigt) mit dem Schaltergehäuse (ebenfalls nicht gezeigt) montiert wird. Die vollständige Einrichtung in dem Schalter sorgt dann für eine Stromfühlerfunktion für die Komponenten der Auslöseeinheit, die auf der gedruckten Schaltkarte 27 getra­ gen sind, wobei eine gute elektrische Isolation durch die Kunststoffschicht 36 und ein guter Umgebungsschutz für die Komponenten der Schaltkarte durch die Silikonschicht 38 erreicht werden.

Claims (9)

1. Stromfühlertransformator für Schalter mit gekapseltem Gehäuse, gekennzeichnet durch:
einen Transformator-Spulenkörper (12) mit einer Frontplatte (15) und einer Rückplatte (16), die einen Transformatorkern (11) tragen,
eine Transformatorwicklung (13), die um den Transformator­ kern herum und zwischen der Frontplatte und der Rückplat­ te angeordnet ist,
zwei gekerbte Halterungsstäbe (22, 23), die von der Rückplatte ausgehen,
eine mit Öffnungen versehene, gedruckte Schaltkarte (27), die auf den gekerbten Stäben gehaltert ist, und zwei Federkontakte (18, 19), die elektrisch mit der Trans­ formatorwicklung verbunden sind und von der Rückplatte durch die mit Öffnungen versehene, gedruckte Schaltkarte in einen Kontakt mit einem entsprechenden Paar von Stiften (30, 33) ragen, die von der gedruckten Schaltkar­ te ausgehen und elektrisch mit der gedruckten Schaltkarte verbunden sind, zur Herstellung einer elektrischen Verbin­ dung zwischen der Transformatorwicklung und der gedruckten Schaltkarte.
2. Stromfühlertransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erste Schlitzmittel (24, 25) auf den gekerbten Stäben (22, 23) und zweite Schlitzmittel (28, 31) auf der gedruckten Schaltkarte vor­ gesehen sind, wobei die gekerbten Halterungsstäbe (22, 23) durch die zweiten Schlitzmittel hindurchführen und die ersten Schlitzmittel mit einem Rand der gedruckten Schalt­ karte in Eingriff bringbar sind.
3. Stromfühlertransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückplatte (16) des Transformators eine einstückig ausgebildete, L-förmige Struktur aufweist, die ein Ansatzstück (17) an dem einen Ende bildet.
4. Stromfühlertransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekerbten Halterungs­ stäbe (22, 23) einstückig in einer Deckfläche des Ansatz­ stückes (17) ausgebildet sind.
5. Stromfühlertransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkontakte (18, 19) an der Deckfläche des Ansatzstückes (17) befestigt sind.
6. Stromfühlertransformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkontakte (18, 19) eine Hakenform aufweisen.
7. Stromfühlertransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer gedruck­ ten Schaltkarte drei Transformatorspulen angebracht sind.
8. Stromfühlertransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschlitzte Dichtungsschicht (38) über einer Deckfläche der gedruck­ ten Schaltkarte angeordnet ist.
9. Stromfühlertransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffschicht (38) über einer Deckfläche des Spulenkörpers ange­ ordnet ist.
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