DE521554C - Schutzschalter - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft einen Schutzschalter, bei welchem jeder Elektromagnet auf mindestens zwei an seinem Magnetkörper schwenkbar gelagerte Anker einwirkt, von denen der eine bei Stromfluß jeder Größe ständig am Magnetkörper anliegt und beim Ausbleiben des Stromes sofort abfällt, während der andere mit von der Dauer oder Stärke der Magneterregung abhängiger und einstellbarer Verzögerung beim Überschreiten einer bestimmten Stromstärke angezogen wird. Die Anker sämtlicher Elektromagnete bewirken, und zwar jeder für sich bei ihrer Bewegung die Öffnung einer für alle Phasenkontakte gemeinsamen Schaltbrücke, bevor schädliche Ströme auf den zu schützenden Teil übertreten können.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der weiteren Ausgestaltung und Anordnung der Elektromagnete und der von ihnen beeinflußten elektromagnetischen Einrichtung zur Bewegung der Schaltbrücke. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, für die Elektromagnete eine handliche, das leichte Ein- und Ausbauen ermöglichende Form zu finden und gleichzeitig eine Einheitstype für alle in Frage kommenden Stromstärken zu schaffen. Hand in Hand damit geht das Bestreben, den Aufbau des ganzen Schalters zu vereinfachen und zu verbilligen.

Die Erfindung besteht zunächst darin, daß die Elektromagnete in Form von Patronen ausgebildet und hängend an einem Träger angeordnet sind, wobei oberhalb dieses Trägers der Elektromagnet zur Steuerung der Schaltbrücke liegt. Zwecks Erzielung einer hohen Kurzschlußfestigkeit der Spule dieses Elektromagneten besteht die Schaltbrücke aus zwei gleichen Teilen, die je auf einer Seite der Reihe der Elektromagnete liegen und mit je einem Anker verbunden sind, welche zu der gemeinsamen Spule mit auf beiden Seiten offenem Eisenkern gehören. Bei Erregung der Spule werden beide Anker gleichzeitig angezogen und die beiden Teile oder Hälften der Schaltbrücke gleichzeitig in die Schließstellung gebracht. Da der Eisenweg auf beiden Seiten offen ist, steht eine große Anziehungskraft zur Verfügung, so daß der Luftspalt größer und damit auch der Schaltweg länger gemacht werden kann. Der Stromverbrauch ist dabei überraschend gering, weil

wenig Kraft zum Verschwenken der Schaltbrückenteile notwendig ist. Bei den bisherigen Schutzschaltern dieser Art wurde die ganze Schaltbrücke angehoben, wodurch die Anziehungskraft und damit der Stromverbrauch erheblich große Werte besitzen mußte.

Die hängende Anordnung der patronenförmigen Elektromagnete ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung der Überstromanker und der Einrichtung zur Verstellung der auf sie einwirkenden Anzugskraft der zugehörigen Spule. Die Verstelleinrichtung kann nämlich in einfacher Weise aus einem in einem Schlitz verstellbaren _ und gegenüber einer Skala in der gewünschten Lage feststellbaren Vorsprung bestehen, auf welchen sich das freie Ende des unter der Spule gelagerten Schwenkankers auflegt. Je ao nach dem Abstand, den dieser Vorsprung von dem Drehpunkt des Schwenkankers besitzt, ist der Luftspalt kleiner oder größer.

Der Überstromanker und der Nennstromanker, also der mit Zeitverzögerung arbeitende Überstromanker, wirken auf -Stangen ein, die innerhalb der Patrone neben der Spule und in Richtung der Längsachse der Patrone entgegen Federwirkung verschiebbar gelagert sind. Diese Stangen wiederum wirken auf Schwenkschienen ein, welche die Schalter des Elektromagneten zur Bewegung der Schaltbrücke beeinflussen.

Zwecks Anpassung der Verstelleinrichtung für den mit Zeitverzögerung arbeitenden Überstromanker an die Patronenform des Elektromagneten, mit welchem nur einer der Elektromagnete ausgerüstet sein kann, wird gemäß der weiteren Erfindung folgende Einrichtung vorgesehen.

Im unteren Teil der Patrone ist ein zweckmäßig aus magnetisch nichtleitendem Baustoff bestehender Zylinder angeordnet, in welchem der als Kolben ausgebildete plattenförmige Nennstromanker frei beweglich gelagert ist. Der Zylinder kann als Ölbremse ausgebildet sein. Seitlich der Zylinder sind an einem Ende schwenkbar gelagerte Verlängerungen des Eisenkernes der Spule angeordnet, welche durch eine aufschraubbare Mutter mit konischer Außenfläche oder eine ähnliche Einrichtung in ihrem Abstand von der Außenwand des Zylinders einstellbar sind. Die Einstellung kann aber auch sowohl für den Überstromanker ,als auch für den Nennstromanker in der Weise bewirkt werden, daß einer der Längsstege des H-förmigen Kernes zweiteilig ausgebildet ist, so daß die Länge dieses Schenkels verändert werden kann.

In der Zeichnung· ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine Seitenansicht eines Schutzschalters gemäß der Erfindung.

Abb. 2 ist eine Draufsicht.

Abb. 3 ist ein Schnitt auf der Linie III-III gemäß Abb. 2.

Abb. 4 zeigt die Seitenansicht eines Elektromagneten ohne die Patronenkapsel.

Abb. 5 ist die gleiche Ansicht eines Elektromagneten mit Nennstromanker.

Abb. 6 ist eine Ansicht von unten auf die Einrichtung gemäß Abb. 4.

Abb. 7 ist eine Ansicht entsprechend Abb. 4 einer anderen Ausführungsform des Elektromagneten gemäß der Erfindung.

R, S, T sind die Anschlüsse an die einzelnen Phasenleitungen des Netzes; U,V, W sind die entsprechenden Anschlüsse für den zu schützenden Teil, etwa einen Motor. Den festen Kontakten 10, ii, welche durch die Schienen 12, 13 mit den Anschlüssen R, S, T bzw. U, V, W verbunden sind, entsprechen die beweglichen Kontakte 14, 15. Die Kontakte 14 sind andern gemeinsamen, aus Isolierstoff bestehenden Körper 16, die Kontakteis an dem Isolierkörper 17 befestigt. Diese Körper sind bei 18 bzw. 19 schwenkbar in dem Gestell 20 des Schalters gelagert. Auf der anderen Seite des Drehpunktes 18 sind Eisenkörper 21, 22 angeordnet, welche mit den Teilen 16 bzw. 17 verbunden sind. Die Eisenkörper 21 und 22 bilden die Anker des Elektromagneten 23, welcher einen auf beiden Seiten offenen Eisenkern 24 besitzt. Das eine Ende der Spule des Elektromagneten 23 ist durch die Leitung 25 mit der Phase S verbunden, während das andere Ende der Spule durch die Leitung 26 über den Schalter 27 mit der Leitung 28 verbunden ist, welche an die Phasenleitung/? angeschlossen ist. 10c

29 sind Federn, welche bestrebt sind, die Körper 16 und 17 in der in Abb. 3 dargestellten Lage zu halten. Jeder der Kontakte 14 und jeder der Kontakte 15 ist durch eine nicht dargestellte Leitung mit dem Anschluß 30 _lo; bzw. 31 der Elektromagnete 32 verbunden. Die Anschlüsse 30 und 31 bedeuten die Enden der Spulen dieser Elektromagnete.

Die Elektromagnete sind nun patronenförmig ausgestaltet und hängend an der aus ₁₁₍ Isolierstoff bestehenden Platte 33 befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels Bajonettverschluß. Zti diesem Zweck besitzt die Platte 33 Buchsen 34 mit Winkelschlitzen 35. Die Patronen besitzen zylindrische Ansätze 36, _lx welche in die Buchse 34 hineinpassen und seitliche Stifte 37 aufweisen. Durch Einsetzen der Ansätze 36 in die Buchse 3 4, so daß die Stifte 37 in den senkrechten Teil des WinkelschEtzes 35 eintreten, und durch Drehen _ia der Patrone erfolgt eine einfache und sichere Anbringung der Patrone. Zweckmäßig ist in

jeder Buchse eine Feder angeordnet, welche ein ungewünschtes Lockern des Bajonettverschlusses verhindert.

Der Innenausbau der patronenförmigen Elektromagnete ist in Abb. 4 bis 7 veranschaulicht. Jeder Elektromagnet besteht aus einem H-förmigen Eisenkern 39, welcher die Spule 40 trägt, deren Enden mit den Anschlüssen 41 und 42 verbunden sind.

Die Teile 41 und 42 stehen nach Zusammenbau der Patrone mit den Anschlüssen 30 und 31 (Abb. 3) in leitender Verbindung. An dem Eisenkern 39 sind oben und unten Messingplatten 43 und 44 befestigt. Die obere Messingplatte besitzt einen Stift 45, welcher zur Führung des hohlen zylindrischen Ansatzes 46 der aus magnetisch leitendem Baustoff bestehenden Scheibe 47 dient. 48 ist eine Feder, welche bestrebt ist, den Körper 46, 47 in der in Abb. 4 dargestellten Lage zu halten. Dieser Körper bildet den Nullstromank'er, also denjenigen, welcher bei Stromftuß jeder Größe durch die Spule 40 angezogen gehalten wird. Seitlich der Spule 40 ist eine Stange 49 in Richtung ihrer Längsachse entgegen der Wirkung der Feder 50 verschiebbar gelagert. 51 ist der Überstromanker, welcher bei 52 an der Platte 44 schwenkbar gelagert ist. Beim Anziehen dieses Ankers 51 trifft sein freies Ende 53 auf das untere Ende 54 der Stange 49, so daß diese ein gewisses Stück nach oben bewegt wird. Das Vorderende 53 des Ankers 51 ruht infolge der hängenden Anbringung der Patrone auf dem Stift 55 auf, welcher in dem Schlitz 56 einer Platte 57 verschiebbar gelagert ist. Die untere Fläche 58 der Platte 57 ist mit einer Skala versehen, wie Abb. 6 zeigt. Auf der Skala spielt der Zeiger 59. Mittels der Schraubenmutter 60 kann der Stift 55 in der gewünschten Stellung in dem Schlitz 56 festgeklemmt werden. Der Abstand 61 des Stiftes 55 von dem Drehpunkt 52 ist maßgebend für die Größe des Luftspaltes 62 und demnach für die Anziehungskraft, welche bewirkt, daß der Überstromanker 51 verschwenkt wird und die Stange 49, wie oben erwähnt, verschiebt. Diese ganzen Teile, mit Ausnahme der Platte 58, werden von dem aus Isolierstoff hergestellten Mantel der Patrone 32 umschlossen. Die Platte 58 bildet den Boden der Patrone. Aus der Patrone ragen die oberen Enden der Stange 49 und des Ansatzes 46 hervor. Die Ansätze 46 sämtlicher Elektromagnete stoßen gegen eine aus Isolierstoff bestehende, bei 63 schwenkbar gelagerte Platte 64 an. 65 ist eine bei 66 gelagerte gleiche Platte, mit welcher die Enden der Stange 49 sämtlicher Elektromagnete zusammenwirken. Die Schienen 64 und 65 wirken auf die beweglichen Teile des Schalters 27.

Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Mittels des Druckknopfschalters 70 kann der Stromkreis des Elektromagneten 23 geschlossen werden. Infolgedessen werden die Anker 21 und 22 schnell und plötzlich angezogen, so daß die Kontakte 10, 11, 14 und 15 der Schaltbrücke geschlossen werden. Dadurch erhalten die Spulen 40 der Elektromagnete 32 Strom und ziehen die Nullstromanker 47 entgegen der Wirkung der Feder 48 an. Infolgedessen nimmt die Schwenkplatte 64 die gleiche Lage ein wie die Schwenkplatteos. Sobald der Strom in einer Phase ausbleibt oder unter einen bestimmten Minimalbetrag fällt, wird der Nullstromanker 47 des dieser Phase zugeordneten Elektromagneten 23 losgelassen und durch die Feder 48 nach oben gepreßt. Hierbei stößt der Vorsprung 46 gegen die Schwenkplatte 64 an und verschwenkt diese in die in Abb. 3 dargestellte Lage. Hierdurch wird der Schalter 27 geöffnet und der Stromkreis der Spule 23 unterbrochen. Infolgedessen werden die Ankei'21 und 22 losgelassen und die Schaltbrückenteile 16 und 17 durch die Feder 29 in die in Abb. 3 dargestellte Lage verschwenkt, d. h. die Schaltbrücke wird geöffnet.

Das gleiche tritt ein, wenn der Strom in den Spulen 40 einen bestimmten Maximalbetrag übersteigt. Dieser Betrag richtet sich nach der Stellung des Zapfens 55. Er würde im Falle der Abb. 6 zwischen 40 und 50 Amp. liegen. Sobald dieser Betrag überschritten wird, wird der Anker 51 angezogen, wobei er auf das untere Ende 54 der Stange 49 trifft und diese nach oben verschiebt. Infolgedessen wird die Schiene 65 verschwenkt, welche dadurch ebenfalls den Schalter 27 öffnet, so daß die Spule 23 wiederum stromlos wird.

Einer der Elektromagnete 32 ist nun mit einem Nennstromanker versehen, welcher mit Zeitverzögerung angezogen wird. Die Einrichtung dieses Elektromagneten ist in Abb. 5 veranschaulicht. Der Aufbau ähnelt im wesentlichen der in Abb. 4 dargestellten Anordnung. Es ist aber an der Unterseite der Platte 44 ein mit Außengewinde 71 versehener Hohlzylinder 72 angeordnet. In demselben ist wie ein Kolben eine Platte 73 aus magnetisch leitendem Baustoff verschiebbar. Diese Platte bildet den Nennstromanker. Der Zylinder 72 kann vollkommen geschlossen und mit Öl gefüllt sein. Bei einer Bewegung des Kolbens 73 kann das Öl von der einen Seite des Kolbens auf die andere durch nicht dargestellte Durchbrechungen des Kolbens übertreten oder auch zwischen dem Kolbenrand und der Zylinderinnenfläche durchströmen. In dem oberen Ende des Kolbens ist ein beweglicher Zapfen 74 eingesetzt, welcher gegen einen He-

bei oder eine einseitig eingespannte federnde Schiene 75 anliegt. Das rechte freie Ende dieser Schiene stößt gegen eine Stange 76, welche in ihrer Anordnung und Wirkung der Stange 49 gemäß Abb. 4 entspricht.

Außen auf dem Zylinder 72 ist eine aus magnetisch nichtleitendem Baustoff bestehende Kappe "]j aufgeschraubt, welche eine konische Außenfläche 78 besitzt. Die senkrechten Schenkel des H-förmigen Eisenkernes 39 sind durch Teile 79 und 80 nach unten verlängert. Diese Teile sind bei 81 schwenkbar gelagert und werden mit Hilfe von Federn 82 gegen die konische Fläche 78 angepreßt. Die Teile 79 und 80 laufen nach unten spitz zu. Je "nachdem, ob die Mutter ~]j mehr oder weniger tief auf den Zylinder 72 aufgeschraubt ist, desto größer oder kleiner ist der Ltutspalt zwischen der an der Fläche 78 anliegenden. Fläche der Teile 79 und 80 Tand dem Außenrand der Platte 73. Auf diese Weise kann die den Kolben 72> bewegende Anziehungskraft auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Der Nennstromanker 73 wird bei geringen, aber lange andauernden Überströmen angezogen. Seine Bewegung wird durch eine Ölbremse oder in anderer Weise zeitlich verzögert. Am Ende seines Hubes trifft er auf den. Zapfen 74 und bewegt diesen, wodurch die Stange 76 nach oben verschoben wird und dabei die Schwenkschiene 65 dreht. Hierdurch wird wiederum der Schalter 27 geöffnet. Die Änderung der auf die Überstromanker ausgeübten Anziehungskraft läßt sich auch in anderer Weise bewirken, nämlich dadurch, daß der Luftspalt durch Verkürzung oder Verlängerung des einen. Schenkels des H-förmigen Eisenkörpers vergrößert oder verkleinert wird. In Abb. 7 ist dies schematisch veran- · schaulicht. Der eine Schenkel des Eisenkörpers ist bei 84 ausgeschnitten, so daß nur schmale Stege 85 bestehen bleiben. Auf dem Eisenkörper ist ein verschiebbares Eisenstück 86 angeordnet, welches in seiner untersten Stellung den ganzen Spalt 84 überbrückt.

Die oben beschriebene Ausgestaltung der patronenförmigen Elektromagnete kann auch für andere Schutzschalter Verwendung finden, ebenso wie auch die Ausgestaltung des Elektromagneten 23 in der Weise, daß er einen auf beiden Seiten offenen Eisenweg besitzt, nicht auf die Verwendung bei dem dargestellten Schalter beschränkt ist.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Schutzschalter nach Patent 460 437, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete in Form von Patronen ausgebildet und hängend angeordnet sind.
2. 2. Elektromagnet in Patronenform für Schutzschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromanker

   7-51 bzw. 73) auf eiae im Innern der Patrone seitlich der Spule und im Sinne der Patronenlängsachse verschiebbar angeordnete Stange (49,76) einwirken, während die Nullstromanker aus einer entgegen Federwirkung (48) anziehbaren, auf einem Mittekapfen (45) geführten Eisenplatte Γ47) bestehen, welche einen nach außen vorstehenden Ansatz (46) besitzt.
3. 3. Elektromagnet in Patronenform für Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Überstromankers (51) ein in einem Schlitz (56) verschiebbarer Vorsprung (55) angeordnet ist, gegen welchen sich das freie Ende C53) des schwenkbaren Ankers (51) unter Federwirkung oder infolge des Eigengewichts anlegt.
4. 4. Elektromagnet in Patronenform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nennstromanker aus einem in einem Zylinder (72) frei beweglichen, durch Flüssigkeit, z.B. Öl, gebremsten Kolben (73) besteht, welcher die magnetisch leitende Verbindung zwischen zwei seitlich des Zylinders angeordneten Verlängerungen (79, 80) des Eisenkernes (39) der Spule (40) bildet, wobei der Luftspalt zwischen dem Rand des Kolbens (73) und den Verlängerungen (79, 80) mindestens für eine derselben, veränderbar ist.
5. 5. Elektromagnet in Patronenform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlängerung oder beide (79, 80) schwenkbar sind und eine außen auf dem Zylinder (72) beispielsweise aufgeschraubte, aus magnetisch nichtleitendem Baustoff bestehende Mutter (77) vorgesehen ist, deren konische Außenfläche (78) den Abstand der in entgegengesetzter Richtung spitz zulaufenden Verlängerungsstücke (79, 80) von dem Rand des Kolbens (73) regelt.
6. 6. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbrücke aus zwei gleichartigen Teilen (14, 16, 18 bzw. 15, 17, 19) besteht, die je auf einer Seite der Elektromagnetenreihe (32) liegen und mit je einem Anker (21, 22) verbunden sind, welche zu einer gemeinsamen Spule (23) mit auf beiden Seiten offenem Eisenweg (24) gehören.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen