DE60000200T2 - Magnetic assembly for an electrical device with a limited width - Google Patents
Magnetic assembly for an electrical device with a limited widthInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Unterbaueinheit für ein modulares elektrisches Gerät des Typs Schaltautomat, das die Unterbrechung der Leitung bei einem plötzlichen Überstrom ermöglicht, sowie die damit versehenen Geräte.The present invention relates to a magnetic subassembly for a modular electrical device of the circuit breaker type, which enables the line to be interrupted in the event of a sudden overcurrent, and to the devices provided with it.
Derzeit umfassen Leitungsschutz-Schaltautomaten im allgemeinen in einem modularen Gehäuse aus Kunststoffschalen eine Schaltung, die zwischen zwei Anschlüssen verläuft und ein thermisch auslösendes Bimetall für den Schutz der Leitungen gegen Überlastungen, einen festen Kontakt und einen beweglichen Kontakt sowie zwischen einem Anschluß und einem festen Kontakt eine elektromagnetische Schaltautomatvorrichtung oder einen magnetischen Auslöser umfaßt.Currently, circuit breakers generally comprise, in a modular housing made of plastic shells, a circuit running between two terminals and comprising a thermally triggered bimetal for protecting the lines against overloads, a fixed contact and a moving contact, and an electromagnetic circuit breaker device or a magnetic release between a terminal and a fixed contact.
Dieser letztere umfaßt im wesentlichen eine Spule mit einem beweglichen Kern, dem ein Schlagbolzen zugeordnet ist, der bei einem Überstrom die Unterbrechung durch Trennung des beweglichen Kontakts und des festen Kontakts mittels eines mechanischen Schlosses, mit dem der bewegliche Kontakt fest verbunden ist und das unter der Wirkung des Schlagbolzens kippen kann, sicherstellt.The latter essentially comprises a coil with a moving core, to which is associated a striker which, in the event of an overcurrent, ensures interruption by separating the moving contact and the fixed contact by means of a mechanical lock to which the moving contact is firmly connected and which can tilt under the action of the striker.
In den meisten Fällen umfaßt der Auslöser genauer eine Induktionsspule, die longitudinal in einem Magnetjoch angebracht ist und den beweglichen Kern, dem der Schlagbolzen zugeordnet ist, sowie einen festen Kern umgibt, wobei eine zwischen den Kernen angeordnete Rückstellfeder den Aufbau vervollständigt. Diese Feder ermöglicht insbesondere die Rückstellung des beweglichen Kerns in die Ruhestellung und des Schlagbolzens in die inaktive Stellung, d. h. in einen Abstand von dem mechanischen Schloß, das die Öffnung der Kontakte durch Kippen des beweglichen Kontakts bewirkt.In most cases, the trigger comprises more precisely an induction coil mounted longitudinally in a magnetic yoke and surrounding the moving core to which the firing pin is associated and a fixed core, a return spring arranged between the cores completing the structure. This spring enables in particular the moving core to be returned to the rest position and the firing pin to the inactive position, i.e. at a distance from the mechanical lock which causes the opening of the contacts by tilting the moving contact.
Das Joch ist aus einem Blech aus einem magnetischen Werkstoff gebildet, das die Spule umgibt, um die Linien der erzeugten Felder zu lenken, wenn die Spule von einem Strom durchflossen wird. Beiderseits der Spule in axialer Richtung besitzt das Joch herkömmlicherweise einander gegenüber befindliche Seitenflächen, wovon eine mit dem festen Kern versehen ist und auf deren Höhe Elemente angeordnet sind, die im allgemeinen an der magnetischen Unterbaueinheit befestigt sind, d. h. einer der Anschlüsse des Schaltautomaten und der feste Kontakt.The yoke is made of a sheet of magnetic material which surrounds the coil in order to direct the lines of the fields generated when a current flows through the coil. On either side of the coil in the axial direction, the yoke conventionally has opposite lateral faces, one of which is provided with the fixed core and at the level of which are arranged elements which are generally fixed to the magnetic sub-assembly, i.e. one of the terminals of the circuit breaker and the fixed contact.
In den herkömmlichen Konfigurationen, die eben beschrieben wurden, besitzt die Spule im allgemeinen die Form eines räumlichen und folglich im wesentlichen zylindrischen Solenoids, dessen axiale und transversale Abmessungen abhängig von den Nennwerten oder für denselben Nennwert sogar von einem Exemplar zum nächsten unterschiedlich sind, wobei eine Abmessungsstreuung bei der Herstellung der Spulen nicht ausgeschlossen werden kann. Für einen gegebenen Nennwert ist es indessen notwendig, einen gegebenen Kupferquerschnitt und einen gegebenen Hohlquerschnitt aufrechtzuerhalten.In the conventional configurations just described, the coil generally has the shape of a three-dimensional and therefore essentially cylindrical solenoid, the axial and transverse dimensions of which vary depending on the ratings or even from one specimen to another for the same rating, it being impossible to exclude dimensional variation during the manufacture of the coils. However, for a given rating, it is necessary to maintain a given copper cross-section and a given hollow cross-section.
Die Solenoide nehmen tatsächlich fast die gesamte Breite eines einfachen modularen Geräts ein, d. h. sie erstrecken sich transversal im wesentlichen von einer Schale des Gehäuses zur anderen.The solenoids actually occupy almost the entire width of a simple modular device, i.e. they extend transversely essentially from one shell of the housing to the other.
Bei der ständigen Suche nach einer Optimierung der Integration der Bauelemente in die modularen Leitungsschutzgeräte haben die Spulen stets ein Element gebildet, das einen im Vergleich zum Innenvolumen großen Raum einnimmt, von dem angenommen wird, daß er nur schwer verringert werden kann.In the constant search for an optimisation of the integration of the components in the modular line protection devices, the coils have always constituted an element that occupies a large space compared to the internal volume, which is considered to be difficult to reduce.
Wenn das Gerätegehäuse ein verringertes Volumen einnimmt, das jenem entspricht, das üblicherweise Halbmodul genannt wird und eine Breite von 8,9 mm besitzt, können die obengenannten üblichen Konfigurationen von magnetischen Solenoid-Auslösern nicht verwendet werden, weil die Breite von Halbmodul-Gehäuse auf die Hälfte verringert ist.If the device housing occupies a reduced volume that which is commonly called half-module and has a width of 8.9 mm, the above-mentioned common configurations of magnetic solenoid actuators cannot be used because the width of half-module housing is reduced to half.
In einer technischen Lösung, die insbesondere in dem Dokument DE-A-45 76 73 beschrieben ist, wird statt einer solenoidförmigen Spule eine ebene Spule mit einem Durchmesser verwendet, der viel größer als ihre axiale Abmessung ist, so daß die Spule dann in ein Gehäuse eingeführt werden kann, das der obengenannten Halbmodul-Norm gehorcht.In a technical solution, described in particular in document DE-A-45 76 73, instead of a solenoid-shaped coil, a flat coil with a diameter much larger than its axial dimension is used, so that the coil can then be inserted into a housing complying with the half-module standard mentioned above.
Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine besondere Konfiguration vorzuschlagen, die an Halbmodule angepaßt werden kann und auf einer Spule mit ebenem Verlauf gemäß der Lehre des obengenannten Dokuments basiert.One of the objects of the present invention is to propose a particular configuration adaptable to half modules and based on a coil with a planar path according to the teaching of the above-mentioned document.
Die verwendete Struktur ist mit einem Magnetkreis versehen, der einen festen Abschnitt und einen beweglichen Abschnitt umfaßt, deren relative Anordnung eine wesentliche Erhöhung der Nutzkraft des die Auslösung hervorrufenden Elements ermöglicht.The structure used is provided with a magnetic circuit comprising a fixed section and a movable section, the relative arrangement of which allows a significant increase in the effective force of the element causing the release.
Die magnetische Unterbaueinheit ist herkömmlicherweise genauer aus einer Induktionsspule gebildet, die in einem Magnetjoch angebracht ist, das mit einer Vorrichtung zum Auslösen des Schlosses versehen ist, um den beweglichen Kontakt vom festen Kontakt zu trennen, und eine ebene Konfiguration mit einer spiralförmigen Spule mit wenigstens einer Wicklungsschicht aufweist, die mit einem U-förmigen Magnetjoch zusammenwirkt, das einen Kern, der längs der Achse der Spule verläuft, und zwei Schenkel, die sich radial in Richtung zum Umfang der Spule erstrecken, umfaßt, wobei die freie Kante wenigstens eines der Schenkel von einem Anker, der den Magnetkreis schließt, durch einen Luftspalt getrennt ist, wobei der Anker in bezug auf die Schenkel beweglich ist und das Schloß betätigen kann, um es bei einem Überstrom auszulösen, und durch Rückstellmittel gesteuert wird, die ihn bei Abwesenheit eines Überstroms in einen Abstand zum Schloß zurückstellen.The magnetic subassembly is conventionally more precisely constituted by an induction coil mounted in a magnetic yoke provided with a lock release device to separate the movable contact from the fixed contact and having a planar configuration with a spiral coil with at least one winding layer cooperating with a U-shaped magnetic yoke comprising a core extending along the axis of the coil and two legs extending radially towards the circumference of the coil, the free edge of at least one of the legs being guided by an armature closing the magnetic circuit through a air gap, the armature being movable with respect to the legs and capable of actuating the lock to release it in the event of an overcurrent, and being controlled by return means which return it to a distance from the lock in the absence of an overcurrent.
Die vorgeschlagene Konfiguration impliziert nicht nur eine besondere Struktur der Spule, sondern außerdem eine Geometrie des Magnetkreises, der durch das an diese Struktur angepaßte Joch geschaffen wird. Es ist anzumerken, daß der bewegliche Abschnitt des Kreises dazu vorgesehen ist, direkt, also ohne ein dazwischen befindliches Teil, mit dem Schloß zusammenzuwirken, was die Struktur einerseits und die Montage andererseits erheblich vereinfacht.The proposed configuration implies not only a particular structure of the coil, but also a geometry of the magnetic circuit created by the yoke adapted to this structure. It should be noted that the movable part of the circuit is designed to interact directly with the lock, i.e. without any intermediate part, which considerably simplifies the structure on the one hand and the assembly on the other.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht indessen in einer Möglichkeit der Optimierung, die durch Umordnen der beiden Funktionen der magnetischen Auslösung infolge eines Überstroms und des thermischen Auslösens infolge eine Überlast erhalten wird.The main object of the invention, however, is to provide a possibility of optimization obtained by rearranging the two functions of magnetic tripping due to an overcurrent and thermal tripping due to an overload.
Hierzu ist der bewegliche Anker gemäß der Erfindung ein Bimetall, das sich unter der Wirkung der Wärme, die durch einen Überstrom hervorgerufen wird, verformt.For this purpose, the movable armature according to the invention is a bimetal which deforms under the effect of the heat caused by an overcurrent.
Für bestimmte Nennwerte sind die Enden des Ankers direkt einerseits mit einem der Anschlüsse des elektrischen Geräts und andererseits mit der spiralförmigen Spule elektrisch verbunden.For certain ratings, the ends of the armature are directly electrically connected on the one hand to one of the terminals of the electrical device and on the other hand to the spiral coil.
In diesem Fall empfiehlt es sich, für den Anker einen Werkstoff mit Eigenschaften zu verwenden, die an die beiden funktionalen Aspekte angepaßt sind, weil er dann einerseits als Teil eines Magnetkreises und andererseits als Plättchen, das unter der Wirkung einer Temperaturerhöhung verformbar ist, eingesetzt wird.In this case, it is advisable to use a material for the armature with properties that are adapted to the two functional aspects, because it will then be used on the one hand as part of a magnetic circuit and on the other hand as a plate that can be deformed under the effect of an increase in temperature.
Gemäß einer Variante, die insbesondere an andere Nennwerte angepaßt ist, ist der bewegliche Anker ein Bimetall, das sich unter der Wirkung der Wärme, die durch die Spule erzeugt wird, verformt, wobei das Bimetall dann nicht mehr mit der elektrischen Schaltung des Geräts verbunden ist.According to a variant particularly adapted to other ratings, the movable armature is a bimetal which deforms under the effect of the heat generated by the coil, the bimetal then no longer being connected to the electrical circuit of the device.
In diesem Fall ist es möglich, auf einen vom Bimetall verschiedenen Anker zurückzugreifen, der in seinem geradlinigen Abschnitt befestigt und so angeordnet ist, daß er mit dem festen Magnetkreis zusammenwirken kann, wobei der Anker die magnetischen Leistungen des Bimetalls gegebenenfalls verbessern kann.In this case, it is possible to use an armature other than the bimetal, fixed in its rectilinear section and arranged so as to be able to interact with the fixed magnetic circuit, the armature being able to improve, if necessary, the magnetic performance of the bimetal.
Gemäß einer möglichen Konfiguration kann der Kern des Magnetjochs aus übereinandergestapelten Blechen gebildet sein, um die Foucault-Ströme zu begrenzen, wobei die Schenkel einen ebenen Verlauf haben. Um die Herstellung zu vereinfachen, kann indessen eine Variante mit massivem Kern zum Einsatz kommen.According to one possible configuration, the core of the magnetic yoke can be made of sheets stacked on top of each other to limit the Foucault currents, with the legs having a flat course. However, to simplify manufacturing, a variant with a solid core can be used.
Die Schenkel sind nämlich an zwei Enden an dem Kern befestigt, woraus sich die U-Konfiguration ergibt, die in Wirklichkeit nur den festen Abschnitt des Magnetkreises betrifft.The legs are in fact attached to the core at two ends, resulting in the U-configuration, which in reality only concerns the fixed section of the magnetic circuit.
Damit zwischen dem Anker und dem Auslöseschloß eine mechanische Zusammenwirkung in Form der Ausübung einer Kraft erfolgen kann, ist wenigstens ein Abschnitt des Ankers in der Nähe eines Auslösearms des Schlosses angeordnet, wobei der Arm durch den Abschnitt betätigt wird, wenn sich der Anker wenigstens einem der Schenkel des Magnetjochs unter der Wirkung der Erhöhung des Flusses in den Magnetkreis annähert.In order to enable mechanical interaction in the form of the exertion of a force to take place between the armature and the release lock, at least one portion of the armature is arranged near a release arm of the lock, the arm being actuated by the portion when the armature approaches at least one of the legs of the magnetic yoke under the effect of increasing the flux in the magnetic circuit.
Das Schloß ist somit in bezug auf den Anker in der Weise angeordnet, daß es mit ihm in Kontakt treten kann, wenn sich dieser letztere verlagert, d. h. in der Weise, daß ein Teil des Arms die Bahn der Ankerverschiebung kreuzt.The lock is thus arranged in relation to the anchor in such a way that it can come into contact with it when the latter is displaced, ie in such a way that a part of the arm crosses the path of the anchor displacement.
Vorzugsweise und insbesondere für die Berücksichtigung der obengenannten ebenen Konfiguration weist der Anker in Wirklichkeit die Form eines Plättchens mit einer Breite auf, die im wesentlichen gleich dem Abstand ist, der die beiden Schenkel des Jochs trennt. Weiterhin ist vorzugsweise wenigstens ein Abschnitt des Auslösearms des Schlosses zwischen den Schenkeln angeordnet.Preferably, and in particular to take into account the above-mentioned planar configuration, the armature is in fact in the form of a plate with a width substantially equal to the distance separating the two legs of the yoke. Furthermore, preferably at least a portion of the release arm of the lock is arranged between the legs.
Die Wirkungszone befindet sich dann am freien Ende des Ankers, was keinerlei Modifikation/Hinzufügung in Breitenrichtung impliziert.The effective zone is then located at the free end of the anchor, which does not imply any modification/addition in the width direction.
Gemäß einer vorteilhaften Struktur ist der Anker rotatorisch um eine zur Achse der spiralförmigen Spule parallele Achse beweglich, wobei die Achse sich in der Nähe des Endes wenigstens eines der Schenkel außerhalb des U-förmigen Magnetjochs befindet.According to an advantageous structure, the armature is rotatably movable about an axis parallel to the axis of the spiral coil, the axis being located near the end of at least one of the legs outside the U-shaped magnetic yoke.
Mit anderen Worten, der bewegliche Abschnitt des permeablen Magnetkreises wird zu einer Drehbewegung angetrieben, was sich als besonders geeignet erweist, weil entsprechend der Position der Drehachse und der Geometrie des Ankers eine Verringerung des durchschnittlichen Luftspalts in Betracht gezogen werden kann und dennoch der gleiche Nutzhub für den Anker oder mehr oder weniger für seinen aktiven Abschnitt beibehalten werden kann: Unter Berücksichtigung der herkömmlichen Spezifikationen eines Magnetkreises ist die Nutzkraft dann wesentlich erhöht.In other words, the moving part of the permeable magnetic circuit is driven to rotate, which turns out to be particularly suitable because, depending on the position of the axis of rotation and the geometry of the armature, a reduction in the average air gap can be considered while still maintaining the same useful stroke for the armature or more or less for its active part: taking into account the conventional specifications of a magnetic circuit, the useful force is then significantly increased.
Gemäß einer Möglichkeit ist der bewegliche Anker gekrümmt, wobei die Drehachse auf Höhe der Krümmung, die zwei geradlinige Abschnitte des Ankers trennt, angeordnet ist, wobei einer der Abschnitte in der Weise angeordnet ist, daß er den geschlossenen Magnetkreis des U-förmigen Jochs schließt und zu wenigstens einem der Schenkel des Jochs einen Luftspalt aufweist.According to one possibility, the movable armature is curved, the axis of rotation being arranged at the level of the curvature separating two rectilinear sections of the armature, one of the sections being arranged in such a way that it closes the closed magnetic circuit of the U-shaped yoke closes and has an air gap to at least one of the legs of the yoke.
In diesem Fall ist die Krümmung insbesondere nützlich, um eine geeignete Länge für das thermische Bimetall beizubehalten, die in einem modularen Gehäuse schwer unterzubringen gewesen wäre. Darüber hinaus kann, wie später genauer deutlich wird, das Teilstück, das in dem Magnetkreis nicht direkt verwendet wird, für die Einstellung des Bimetalls dienen.In this case, the curvature is particularly useful for maintaining a suitable length for the thermal bimetal, which would have been difficult to accommodate in a modular housing. In addition, as will be explained in more detail later, the portion not directly used in the magnetic circuit can be used for adjusting the bimetal.
Vorzugsweise bestehen die Rückstellmittel, die dem beweglichen Anker zugeordnet sind, aus einer Torsionsfeder, die in der Krümmung, die die beiden Abschnitte mit geradlinigem Verlauf des Ankers trennt, angeordnet ist und wovon eines der Enden an diesem letzteren befestigt ist und das andere Ende mit dem Gehäuse des elektrischen Geräts verbunden ist. Diese Mittel zielen darauf, dem Anker eine stabile Ruhestellung zu verleihen, wenn er nicht unter der Wirkung einer Überlast oder eine Kurzschlusses verlagert ist. Es ist anzumerken, daß der Luftspalt des Magnetkreises dann, wenn sich der Anker durch Verformung des Bimetalls verlagert, kleiner wird und hier eine synergetische Wirkung am Ende des Hubs haben kann, die die Leistungen des Systems der Erfindung verbessert.Preferably, the return means associated with the movable armature consist of a torsion spring arranged in the curve separating the two straight sections of the armature, one of the ends of which is fixed to the latter and the other end is connected to the casing of the electrical device. These means aim to give the armature a stable rest position when it is not displaced under the effect of an overload or a short circuit. It should be noted that when the armature displaces due to deformation of the bimetal, the air gap of the magnetic circuit becomes smaller and can have a synergistic effect at the end of the stroke, improving the performance of the system of the invention.
Die Kopplung der magnetischen und thermischen Funktionen und das Vorhandensein einer günstigen drehbaren Konfiguration, vor allem deshalb, weil sie sich auf die Größe des Luftspalts auswirkt, tragen erheblich zur Wirksamkeit der Unterbaueinheit der Erfindung bei.The coupling of the magnetic and thermal functions and the presence of a favorable rotatable configuration, especially since it affects the size of the air gap, contribute significantly to the effectiveness of the subassembly of the invention.
Dies findet außerdem auf elektrische Geräte des Typs Schaltautomat Anwendung, die als Halbmodule dimensioniert sind und die mit magnetischen Unterbaueinheiten wie oben beschrieben ausgerüstet sind.This also applies to electrical devices of the switchgear type which are dimensioned as half modules and which are equipped with magnetic substructure units as described above.
Die Erfindung wird nun genauer insbesondere mit Bezug auf die im Anhang beigefügten Figuren beschrieben, worin:The invention will now be described in more detail with particular reference to the figures annexed to the invention, in which:
- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Unterbaueinheit gemäß der Erfindung ist, die in einem elektrischen Leitungsschutz-Halbmodul- Gerät angeordnet ist;- Figure 1 is a perspective view of a magnetic subassembly according to the invention arranged in a half-module electrical line protection device;
- die Fig. 2a bis 2c funktionale Schemata sind, die die relative Position des festen Abschnitts und des beweglichen Abschnitts des Magnetkreises bei einer Überlast oder bei einem Kurzschluß zeigen;- Figures 2a to 2c are functional diagrams showing the relative position of the fixed section and the movable section of the magnetic circuit in the event of an overload or short circuit;
- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der elektrischen Schaltung zeigt, auf die die Erfindung angewendet wird;- Fig. 3 shows a perspective view of the electrical circuit to which the invention is applied;
- Fig. 4 eine perspektivische Ansicht relativer Anordnungen der elektrischen Schaltung und des Magnetkreises ist; und- Fig. 4 is a perspective view of relative arrangements of the electrical circuit and the magnetic circuit; and
- Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht des gesamten Halbmodul- Geräts der Erfindung ist.- Fig. 5 is an exploded perspective view of the entire half-modular device of the invention.
In Fig. 1 ist das Gehäuse (B) des elektrischen Geräts durchsichtig dargestellt und aller seiner üblichen Komponenten mit Ausnahme der magnetischen Unterbaueinheit entledigt. Diese umfaßt eine spiralförmige Spule (1), einen festen Magnetkreisabschnitt, der aus einem Kern (2) und zwei parallelen Schenkeln (3) mit ebenem Verlauf gebildet ist, und einen gekrümmten beweglichen Anker (4), im vorliegenden Fall ein Bimetall.In Fig. 1, the housing (B) of the electrical device is shown transparent and stripped of all its usual components with the exception of the magnetic sub-assembly. This comprises a spiral coil (1), a fixed magnetic circuit section formed by a core (2) and two parallel legs (3) with a flat course, and a curved movable armature (4), in this case a bimetal.
Die Breite des Magnetjochs, die beispielsweise auf Höhe der parallelen Schenkel (3) gemessen werden kann, ist derart, daß diese magnetische Unterbaueinheit in die Halbmodul-Schutzvorrichtungen einschiebbar ist.The width of the magnetic yoke, which can be measured for example at the level of the parallel legs (3), is such that this magnetic sub-assembly can be inserted into the half-module protection devices.
Der Anker (4) ist rotatorisch um eine Achse beweglich, die sich in dem gekrümmten Teil befindet (siehe weiter unten). Im Normalbetrieb ist die Relativposition zwischen Anker (4) und den Schenkeln (3) des festen Kreises so, wie sie in Fig. 2a gezeigt ist: in diesem Fall, der offensichtlich sehr schematisch dargestellt ist, ist der zu dem Magnetkreis gehörende Abschnitt (4a) des Ankers (4) nicht verlagert, wobei zwischen einem der Schenkel (3) und dem Abschnitt (4a) ein Nennluftspalt vorhanden ist.The armature (4) is rotatably movable about an axis located in the curved part (see below). In normal operation, the relative position between the armature (4) and the legs (3) of the fixed circuit is as shown in Fig. 2a: in this case, which is obviously very schematic, the section (4a) of the armature (4) belonging to the magnetic circuit is not displaced, there being a nominal air gap between one of the legs (3) and the section (4a).
Der zweite Abschnitt (4b), der sich auf der anderen Seite der Krümmung befindet, ist selbstverständlich ebenfalls unbeweglich. Eine Rückstellfeder (5) stellt den beweglichen Anker (4) in die Normalbetriebstellung zurück, wenn keine Überlast oder kein Überstrom vorhanden ist. Ein Einstellorgan (6) des Bimetalls (4) wirkt mit dem Teil (4b) zusammen, insbesondere um seine Empfindlichkeit einzustellen. Dieses Organ (6) ist vorzugsweise eine einfache Schraube, die sich auf der Stirnfläche des Abschnitts 4b abstützt und als Einstellanschlag dient.The second section (4b), located on the other side of the bend, is of course also immobile. A return spring (5) returns the movable armature (4) to the normal operating position when there is no overload or overcurrent. An adjusting member (6) of the bimetal (4) cooperates with the part (4b), in particular to adjust its sensitivity. This member (6) is preferably a simple screw which rests on the face of section 4b and serves as an adjustment stop.
Der Pfeif (7) bezeichnet den mit dem Schloß (in dieser Figur nicht gezeigt) fest verbundenen Auslösearm. In Fig. 2a befindet sich der Abschnitt (4a) in einem Abstand von diesem Arm (7), da der Betrieb normal ist.The whistle (7) indicates the release arm fixed to the lock (not shown in this figure). In Fig. 2a, the section (4a) is at a distance from this arm (7) because it is in normal operation.
Hingegen erfolgt in den Fig. 2b und 2c eine Auslösung durch Kontakt zwischen dem Abschnitt (4a) des Ankers (4) und dem Arm (7). Der in Fig. 2b gezeigte Fall ist jener einer Überlast: Das Bimetall (4) erwärmt sich und der Anker (4) verlagert sich durch Verformung des Abschnitts (4a), der mit dem Organ (7) in Kontakt gelangt und folglich die Unterbrechung hervorruft.On the other hand, in Fig. 2b and 2c, tripping occurs due to contact between the section (4a) of the armature (4) and the arm (7). The case shown in Fig. 2b is that of an overload: the bimetal (4) heats up and the armature (4) is displaced by deformation of the section (4a), which comes into contact with the member (7) and consequently causes the interruption.
In Fig. 2c ruft die Erhöhung des Flusses in dem Magnetkreis unter der Wirkung eines Kurzschlusses die Drehung des Ankers (4) und daher der Abschnitte (4a, 4b) um die Achse (A) hervor. Dies hat dieselbe Wirkung: Das Schloß kippt und der elektrische Kontakt wird geöffnet.In Fig. 2c, the increase of the flux in the magnetic circuit under the effect of a short circuit causes the rotation of the armature (4) and therefore of the sections (4a, 4b) around the axis (A). This has the same effect: the lock tilts and the electrical contact is opened.
Die beiden Elemente der Erfindung, die in Fig. 3 erkennbar sind, sind die spiralförmige Spule (1) und der Anker (4), der im vorliegenden Fall die Rolle des Bimetalls spielt. Die elektrische Schaltung eines Schaltautomaten, der als Beispiel für eine modulare Leitungsschutz-Vorrichtung verwendet wird, verläuft zwischen zwei Anschlüssen (8, 9), in denen äußere Leiter der Leitung befestigt sind. Diese Anschlüsse (8, 9) und allgemeiner die Elemente der Schaltung, die für die Erfindung nicht spezifisch sind, sind wohlbekannt und bilden keinen Gegenstand einer genauen Beschreibung.The two elements of the invention that can be seen in Fig. 3 are the spiral coil (1) and the armature (4), which in this case plays the role of the bimetal. The electrical circuit of an automatic switch, used as an example of a modular line protection device, runs between two terminals (8, 9) in which external conductors of the line are fixed. These terminals (8, 9) and, more generally, the elements of the circuit that are not specific to the invention are well known and do not constitute the subject of a detailed description.
Der Anschluß (9) ist über eine Leiterlitze (10) mit dem Anker/Bimetall (4) auf Höhe seines Abschnitts (4b), der im wesentlichen einem der Enden des Bimetalls (4) entspricht, verbunden. Das andere Ende ist ebenfalls über eine Leiterlitze (11) mit einem der Enden der Spule (1) verbunden. Der feste Kontakt (12), der durch ein Lichtbogenleitblech (14) verlängert ist, ist mit dem anderen Ende der Spule (1) fest verbunden. Die beschriebene Konfiguration veranschaulicht einen Fall, in dem die Erwärmung des Bimetalls (4) direkt erfolgt.The terminal (9) is connected by a stranded conductor (10) to the armature/bimetal (4) at the level of its section (4b) which corresponds essentially to one of the ends of the bimetal (4). The other end is also connected by a stranded conductor (11) to one of the ends of the coil (1). The fixed contact (12), which is extended by an arc guide plate (14), is fixed to the other end of the coil (1). The configuration described illustrates a case in which the heating of the bimetal (4) takes place directly.
Der bewegliche Kontakt (13), der mit einem (nicht gezeigten) Auslöseschloß fest verbunden ist, ist mittels einer elastischen Litze (15) mit einem Leiterblech (16) elektrisch verbunden, das einerseits mit dem zweiten Anschluß (8) und andererseits mit einem zweiten Lichtbogenleitblech (17) verbunden ist.The movable contact (13), which is firmly connected to a release lock (not shown), is electrically connected by means of an elastic strand (15) to a conductor plate (16) which is connected on the one hand to the second connection (8) and on the other hand to a second arc guide plate (17).
Bei einer Überlast verformt sich das Bimetall (4), jedoch erhöht die Spule (1), die ebenfalls von einem Strom durchflossen wird, der höher als jener ist, der im Normalbetrieb fließt, den Fluß in dem Magnetkreis und erzeugt eine synergetische Wirkung zusammen mit der Verformung, um die Unterbrechung der Kontakte (12, 13) sicherzustellen.In case of overload, the bimetal (4) deforms, but the coil (1), which is also traversed by a current higher than that which flows in normal operation, increases the flux in the magnetic circuit and creates a synergistic effect together with the deformation to interrupt the of the contacts (12, 13).
Bei einem Kurzschluß hat das Bimetall (4) nicht die Zeit, sich zu erwärmen, wobei der Fluß in dem Magnetkreis (siehe Fig. 2c) das Bimetall um die Achse (A) schwenkt und die Kippung des beweglichen Kontakts (13) bewirkt.In the event of a short circuit, the bimetal (4) does not have time to heat up, whereby the flux in the magnetic circuit (see Fig. 2c) pivots the bimetal around the axis (A) and causes the tilting of the movable contact (13).
Die gleichen Elemente wie in Fig. 3 sind in Fig. 4 gezeigt, zusammen mit dem festen Teil des Magnetkreises, d. h. mit dem Kern (2) und den Schenkeln (3), zwischen denen die Spule (1) gewickelt ist.The same elements as in Fig. 3 are shown in Fig. 4, together with the fixed part of the magnetic circuit, i.e. with the core (2) and the legs (3) between which the coil (1) is wound.
Bleche (18, 19) mit ebenem Verlauf sind zur Unterseite und zu den Seiten der Schenkel (3) verlängert, wobei sie jedoch von diesen letzteren getrennt sind. Sie haben insbesondere die Aufgabe, das Magnetfeld für eine weitere Funktion der Führung und Auslöschung des elektrischen Lichtbogens, der beim Öffnen der Kontakte erzeugt wird, zu lenken, was jedoch keinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Darüber hinaus ermöglichen in der Kontaktzone diese Bleche (18, 19) eine Erhöhung der Öffnungsgeschwindigkeit der Kontakte (12, 13), wobei sie eine magnetische Wirkung schaffen, die gleich jener ist, die auf den elektrischen Lichtbogen wirkt, der zum Zeitpunkt des Öffnens erzeugt wird.Sheets (18, 19) with a flat profile are extended to the bottom and sides of the legs (3), but are separated from the latter. They have the particular task of directing the magnetic field for a further function of guiding and extinguishing the electric arc generated when the contacts open, which does not, however, form the subject of the present invention. Furthermore, in the contact zone, these sheets (18, 19) make it possible to increase the opening speed of the contacts (12, 13), creating a magnetic effect equal to that which acts on the electric arc generated at the time of opening.
Dies magnetische Wirkung wirkt auf den beweglichen Kontakt, der gewissermaßen in ähnlicher Weise wie der Lichtbogen durch magnetische Rückwirkung "ausgelöscht" wird. Die Bleche (18, 19) steigen übrigens bis zur Drehachse an, so daß die Kontakte (12, 13) und insbesondere der bewegliche Kontakt (13) sich vollständig im Magnetfeld befinden.This magnetic effect acts on the moving contact, which is in a way "extinguished" by magnetic reaction in a similar way to the arc. The sheets (18, 19) rise up to the axis of rotation, so that the contacts (12, 13) and in particular the moving contact (13) are completely in the magnetic field.
In Fig. 5 sind sämtliche Bauelemente des Schaltautomaten gezeigt, wobei die meisten von ihnen sich in einer der Halbschalen (20), die das Gehäuse (B) bilden, untergebracht sind, wobei die andere Halbschale (21) hier als ein Verschlußdeckel des Gehäuses (13) ausgebildet ist. Die obengenannten Bleche (18, 19) sind übrigens auf Höhe der Halbschalen (20, 21) erkennbar.In Fig. 5 all components of the switching device are shown, most of them being housed in one of the half-shells (20) forming the housing (B), the other half-shell (21) being used here as a Cover of the housing (13). The above-mentioned metal sheets (18, 19) can be seen at the level of the half-shells (20, 21).
So umfaßt dieser Schaltautomat wie im herkömmlichen Fall einen Bedienungshebel (22), der insbesondere über einem Schwingarm (23) mit einem Drehschloß verbunden ist (24), mit dem der bewegliche Kontakt (13) fest verbunden ist. Dieses Schloß (24), das mit Hilfe von Rückstellmitteln kippen kann, umfaßt einen Arm (7) oder einen Vorsprung, der, wenn er vom Anker (4) während seiner Verlagerung berührt wird, diesen zum Kippen bringt.Thus, as in the conventional case, this automatic switch comprises an operating lever (22) connected, in particular via a swing arm (23), to a rotary lock (24) to which the moving contact (13) is firmly connected. This lock (24), which can tilt by means of return means, comprises an arm (7) or a projection which, when it is touched by the armature (4) during its displacement, causes the latter to tilt.
Die Halbschale (20) enthält einen ersten Schenkel (3), den Kern (1) des Magnetkreises, von dem hier gut gezeigt ist, daß er aus einem Stapel von Blechen gebildet ist, sowie den festen Kontakt (12). Im unteren Teil ermöglichen Deionisierungsbleche (27, 28) die Auslöschung des elektrischen Lichtbogens, der beim Öffnen der Kontakte (12, 13) entsteht.The half-shell (20) contains a first leg (3), the core (1) of the magnetic circuit, which is clearly shown here to be made up of a stack of sheets, and the fixed contact (12). In the lower part, deionization sheets (27, 28) allow the extinction of the electric arc that occurs when the contacts (12, 13) open.
Weiterhin ist auf diesen Elementen eine isolierende Zwischenwand (25) angeordnet, die insbesondere die Isolierung der Spule vom Magnetkern (1) und vom ersten Schenkel (3) ermöglicht.Furthermore, an insulating intermediate wall (25) is arranged on these elements, which in particular enables the insulation of the coil from the magnetic core (1) and from the first leg (3).
Ein zweites Isolierelement (26) ist zwischen der Spule (1) und dem zweiten Schenkel (3) des festen Magnetkreises angeordnet. Die zweite Halbschale (21) wird anschließend geschlossen, so daß das Produkt somit zusammengefügt ist.A second insulating element (26) is arranged between the coil (1) and the second leg (3) of the fixed magnetic circuit. The second half-shell (21) is then closed so that the product is thus assembled.
Die Beschreibung der Erfindung, die oben gegeben worden ist, dient als Beispiel und kann nicht als die Erfindung beschränkend angesehen werden. Diese umfaßt vielmehr alle Abwandlungen hinsichtlich Form, Konfiguration und dergleichen, die im Bereich des Wissens des Fachmanns liegen, ohne vom Umfang der Erfindung, der in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.The description of the invention given above is by way of example only and should not be considered as limiting the invention. Rather, it includes all modifications in form, configuration and the like that are within the knowledge of the person skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined in the claims.
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