DE3732256A1 - Elektromagnetischer ausloeser eines niederspannungs-schaltgeraetes - Google Patents
Elektromagnetischer ausloeser eines niederspannungs-schaltgeraetesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Auslöser eines
Niederspannungs-Schaltgerätes mit einem magnetisierbaren Kern
und einer diesen mit wenigstens einer Windung umschließenden
Spule als Bestandteil der Strombahn des Schaltgerätes.
Elektromagnetische Auslöser dieser Art sind in einer Reihe
unterschiedlicher Ausführungsformen bekannt. Die Ausgestaltung
ihrer durch den Leiter gebildeten Wicklung hängt dabei von dem
Nennstrom und dem hiermit in Beziehung stehenden Kurzschluß
strom ab, bei dem die Auslösung des Schaltgerätes erfolgen soll.
Es hat sich erwiesen, daß die elektromagnetischen Auslöser für
Schaltgeräte mit höherem Nennstrom oftmals eine einfachere
Gestaltung aufweisen können als die Auslöser für Schaltgeräte
mit niedrigem Nennstrom. Dies hängt damit zusammen, daß es bei
ausreichend hohem Strom genügt, einen gestreckten Leiter mit
einem beispielsweisem U-förmig gestalteten Eisenjoch zu ver
sehen, um mittels eines den Polflächen des Joches gegenüber
stehenden Klappanker eine zur Lösung der mechanischen Ver
klinkung des Schaltgerätes ausreichende Kraft zu gewinnen. Bei
einem niedrigen Kurzschlußstrom ist es dagegen erforderlich, in
die Strombahnen des Schaltgerätes Spulen mit mehreren Windungen
einzufügen, um die gleiche oder ähnlich große Kraft zur Aus
lösung zu erzeugen.
Es ist üblich, Spulen für die elektromagnetischen Auslöser der
vorstehend erläuterten Art als gesonderte Bauteile herzustellen,
die dann beim Zusammenbau des Schaltgerätes als Baugruppe
montiert werden. Zur Herstellung der Spulen wird lackierter
oder blanker Profildraht mit rechteckigem oder quadratischem
Querschnitt benutzt, wie dies beispielsweise der US-A-34 02 377,
US-A-45 84 545, EP-A-02 08 176 und der DE-A-28 27 677 zu ent
nehmen ist. Die Herstellung solcher Spulen erfolgt auf Wickel
maschinen, wie man sie auch für andere Spulen der Elektrotechnik
einsetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektromagne
tischen Auslöser soweit zu vereinfachen, daß die Anwendung
einer Wickelmaschine entbehrlich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der
Leiter ein mehrdrähtiger isolierter Leiter ist und daß die
Windungen in einem eine radiale Abstützung bildenden Hüllkörper
angeordnet sind.
Solche im allgemeinen als Litze bezeichneten Leiter haben die
Eigenschaft einer geringen Biegesteifigkeit und lassen sich
daher sowohl von Hand als auch maschinell zur Bildung einer
Spule um einen Kern oder Spulenkörper mit geringem Kraftauf
wand herumlegen. Eine solche, aus einem flexiblen Leiter ge
bildete Spule wird im allgemeinen, sofern nicht eine nennens
werte Vorspannung beim Wickeln angewandt wird, eine geringere
mechanische Festigkeit gegenüber der aufgrund von Kurzschluß
strömen zu erwartenden elektrodynamischen Beanspruchung auf
weisen. Durch den Hüllkörper können die auftretenden, radial
nach außen wirkenden Kräfte jedoch auf einfache Weise abge
fangen werden. Damit ist sichergestellt, daß weder die Spule
selbst noch angrenzende Bauteile des Schaltgerätes beschädigt
werden können.
Der Hüllkörper kann durch eine Ausnehmung eines Trägers des
Auslösers des Schaltgerätes gebildet sein. Die radiale Ab
stützung entsteht in diesem Fall durch das Einsetzen der Spule
in die Ausnehmung.
Ferner kann der Hüllkörper als gesondertes Schutzrohr ausge
bildet sein. Diese Ausführungsform ist besonders für den Fall
geeignet, daß der Elektromagnet des Auslösers als vormontierte
Baugruppe in ein Schaltgerät eingebaut werden soll.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dar
gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Niederspannungs-
Leistungsschalter in Kompaktbauart (MCCB) mit einem elektro
magnetischen Auslöser.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Beispiele für Spulen, die zur Ver
wendung in elektromagnetischen Auslösern vorgesehen sind.
Die Fig. 4 zeigt als Einzelheit einen Schnitt durch einen
Leiter, der zur Bildung der Spule eines Elektromagneten vorge
sehen ist.
In der Schnittdarstellung gemäß der Fig. 1 sind als Bestand
teil eines Niederspannungs-Leistungsschalters 1 ein Gehäuse
unterteil 2 und ein Gehäuseoberteil 3 gezeigt. Das Gehäuse
unterteil 2 enthält die Strombahn des Leistungsschalter 1, die
ausgehend von einer Anschlußvorrichtung 4 folgende Teile um
faßt:
Feststehendes Schaltstück 5, bewegbarer Schalthebel 6, bieg sames Stromband 7, Klemmstück 10, Elektromagnet 11, Anschluß winkel 12 und Anschlußvorrichtung 13. Der Elektromagnet 11 ist wesentlicher Bestandteil eines als Ganzes mit 8 bezeichneten Auslösers.
Feststehendes Schaltstück 5, bewegbarer Schalthebel 6, bieg sames Stromband 7, Klemmstück 10, Elektromagnet 11, Anschluß winkel 12 und Anschlußvorrichtung 13. Der Elektromagnet 11 ist wesentlicher Bestandteil eines als Ganzes mit 8 bezeichneten Auslösers.
Der Elektromagnet 11 wirkt mit einem Klappanker 14 zusammen,
der schneidenartig in einer Vertiefung 15 schwenkbar gelagert
ist und an seinem freien Ende mit einer Auslösewelle 16 zu
sammenwirkt. Die Auslösewelle 16 beeinflußt in bekannter Weise
die Verklinkung eines Schaltschlosses, das zur Vereinfachung
der zeichnerischen Darstellung in der Fig. 1 fortgelassen
ist. Verklinkbare Schaltschlösse sind in zahlreichen Aus
führungen bekannt, so daß im vorliegenden Zusammenhang davon
abgesehen werden kann, Einzelheiten eines solchen Schalt
schlosses darzustellen und zu erläutern.
Im folgenden werden Einzelheiten des Elektromagneten 11 und
seiner Anordnung in dem Leistungsschalter 1 erläutert.
Wie die Fig. 1 zeigt, besitzt der Elektromagnet 11 einen
U-förmigen Eisenkern 20 mit Polflächen 21, mit denen der Klapp
anker 14 zusammenwirkt. Auf dem Eisenkern 20 befindet sich eine
Spule 22, die aus mehreren Windungen einer isolierten Litzen
leitung gebildet ist. Zwischen den Windungen der Spule 22 und
dem Eisenkern 20 kann eine zusätzliche Kernisolierung 23
vorgesehen sein.
Die Spule 22 ist dadurch gebildet, daß ein Abschnitt eines
biegsamen, isolierten Leiters geeigneter Länge unmittelbar,
d. h. von Hand oder mittels eines entsprechenden Manipulators
oder Roboters, um den Eisenkern 20 herumgelegt wird. Dieser
Vorgang ist ohne eine sonst übliche Wickelmaschine einfach
ausführbar, weil die Litzenleitung nur eine geringe Biege
steifigkeit besitzt und somit die Windungen dicht an dem
Eisenkern 20 anliegend und aufeinanderfolgend aufgebracht
werden können. Hierbei ist es wesentlich, daß auch die an
schließenden Teile der Strombahn des Leistungsschalters 1 be
reits mit dem Litzenleiter in Verbindung stehen können. In
dem gezeigten Beispiel kann daher bei der Herstellung der
Spule 22 von einer Baugruppe ausgegangen werden, die einen
Litzenleiter geeigneter Länge und mit diesem an den Enden ver
bundene weitere Teile umfaßt, insbesondere das Klemmstück 10
und den Anschlußwinkel 12.
Eine ausreichende Festigkeit gegenüber der elektrodynamischen
Beanspruchung durch Kurzschlußströme erhält der Elektromagnet
11 durch seinen Einbau in eine passende Ausnehmung 25 eines
Isolierkörpers 26, der als Träger des elektromagnetischen
Auslösers des Leistungsschalters 1 ausgebildet ist. Der
Träger 26 läßt sich als Block in dem Gehäuseunterteil 2
montieren. Es ist aber auch möglich, den Leistungsschalter 1 so
auszugestalten, daß die Ausnehmung 25 in dem Gehäuseunterteil 2
selbst vorgesehen ist. Auf der dem Klappanker 14 zugewandten
Seite ist die Ausnehmung 25 durch ein Verschlußstück 27 abge
schlossen, damit auch hier ein guter Schutz gegen eine Be
schädigung der Spule 22 gewährleistet ist.
Die in der Fig. 2 gezeigte Spule 30 besteht gleichfalls aus
einem isolierten, biegsamen Litzenleiter, der auf einen Spulen
körper 31 aufgewickelt ist. Eine zentrale Öffnung 32 des
Spulenkörpers 31 dient zur Aufnahme eines Eisenkernes. Die
Spule 30 wird in radialer Richtung durch einen im Durchmesser
angepaßten Hüllkörper in Gestalt eines Rohrabschnittes 33 ab
gestützt. Durch einen Pfeil 34 ist in der Fig. 2 die Richtung
angedeutet, in welcher der Rohrabschnitt 33 über die Spule 30
geschoben wird. Für den Durchtritt der Enden der Spule 30 ist
der Rohrabschnitt 33 an seiner vorderen Stirnseite mit einer
Ausnehmung 35 versehen. Der Rohrabschnitt 33 kann beispiels
weise aus einem Isoliermaterial bestehen. Nach dem Einfügen
eines Eisenkernes in die Öffnung 32 des Spulenkörpers 31 und
dem Anbringen von Polschuhen entsteht damit ein Elektromagnet,
der in gleicher Weise wie der in der Fig. 1 gezeigte Elek
tromagnet 11 mit einem Klappanker zusammenwirken kann. Wird
dagegen anstelle eines aus Isolierwerkstoff bestehenden Rohr
abschnittes 33 ein solcher aus magnetisierbarem Werkstoff,
insbesondere einem weichmagnetischem Eisenblech gewählt, so
kann, gleichfalls nach dem Einfügen eines Eisenkernes in die
Öffnung 32, das eine Ende dieses Eisenkernes in Verbindung mit
einer Stirnfläche des Rohrabschnittes 33 als Polfläche benutzt
werden. Diese Anordnung eignet sich für lineare Auslösebe
wegungen. Ferner kann die Spule 30 mit einem als Tauchanker
dienenden bewegbaren Eisenkern versehen werden, um eine
Auslösebewegung für ein Schaltgerät zu erzeugen.
Da es die Biegsamkeit eines isolierten Litzenleiters gestattet,
auch von der Kreiszylinderform eines Wickelkernes abweichende
Querschnitte dicht anliegend und fest ohne Zuhilfenahme einer
Wickelmaschine zu bewickeln, können auf diese Weise auch
Elektromagnete mit einer rechteckigen oder quadratischen Bau
form hergestellt werden. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig. 3,
bei dem zur Abstützung einer entsprechend geformten Spule ein
Rohrabschnitt 36 mit quadratischem Querschnitt gewählt ist.
An einem Ende dieses Rohrabschnittes befindet sich ein steg
artiger Ansatz 37 mit Befestigungslöchern 40. Auch eine solche
Spule ist zur Bildung eines elektromagnetischen Auslösers vor
teilhaft einsetzbar.
In der Fig. 4 ist ein kurzer Abschnitt eines mehrdrähtigen
isolierten Leiters gezeigt, wie er für die Zwecke der Erfindung
geeignet ist. Der Leiter 41 weist eine Anzahl dünner Kupfer
drähte 42 auf, wie sie zur Herstellung der erforderlichen
Leiterquerschnittes benötigt werden. Hierdurch ist trotz eines
beträchtlichen Gesamtquerschnittes eine gute Biegsamkeit ge
währleistet. Ein Isoliermantel 43 umschließt die Leiter 42
und vermag gleichzeitig die Aufgabe einer Kernisolation als
auch der Windungsisolation zu erfüllen. Wie bereits erwähnt,
kann jedoch eine zusätzliche Kernisolation vorgesehen sein.
Für den Isoliermantel 43 eignen sich insbesondere isolierende
Kunststoffe mit guter Wärmebeständigkeit, da die Spule des
elektromagnetischen Auslösers in einem Niederspannungs-
Leistungsschalter Bestandteil der Strombahn ist und demzufolge
mit einer nennenswerten Erwärmung zu rechnen ist. Zur Ver
bindung von Abschnitten der Leitung 41 mit weiterführenden
Bauteilen der Strombahn eines Leistungsschalters entsprechend
der Fig. 1 eignet sich insbesondere das Preßschweißen, bei
dem die Wärmeanwendung im wesentlichen auf die Schweißstelle
beschränkt bleibt und deshalb eine Beschädigung des Isolier
mantels 43 nicht zu befürchten ist.
Claims (3)
1. Elektromagnetischer Auslöser (8) eines Niederspannungs-
Schaltgerätes (1) mit einem magnetisierbaren Kern (20) und
einer diesen mit wenigstens einer Windung umschließenden Spule
(22) als Bestandteil der Strombahn des Schaltgerätes (1),
dadurch gekennzeichnet, daß der
Leiter ein mehrdrähtiger isolierter Leiter (41) ist und daß
die Windungen in einem eine radiale Abstützung bildenden
Hüllkörper (26; 33; 36) angeordnet sind.
2. Auslöser nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hüllkörper durch eine
Ausnehmung (25) eines Trägers (26) des Auslösers des Schalt
gerätes (1) gebildet ist.
3. Auslöser nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hüllkörper als ge
sondertes Schutzrohr (33; 36) ausgebildet ist.
Priority Applications (3)
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