-
Einpoliger Installationsselbstschalter der Sockeltype In der Schaltertechnik
ist bereits die Aufgabe bekannt, die Schalter mit einer Funkenlöschurig zu versehen
und außerdem noch eine Auslösevorrichtung anzubringen, die beim Auftreten von Kurzschlüssen
und Überströmen den Schalter zum Ausschalten bringt.
-
Zahlreiche Lösungen dieser Aufgabe sind bereits vorgeschlagen worden.
Z. B. hat man magnetische Funkenlöscher vorgesehen, die mit von Reihenschlußwicklungen
erregten Blasmagneten arbeiten und gegebenenfalls zum Zwecke einer selbsttätigen
Auslösung mit einem eine Verklinkung aufhebenden Auslösemagneten versehen sind.
-
Da bei derartigen, für größere Leistungen bemessenen Schaltern die
Auslösevorrichtungen häufig mit zu großer Zeitverzögerung arbeiten; hat man bereits
andere Schalter vorgeschlagen, bei denen ein nebenschlußerregter Haltemagnet mit
einer Gegenreihenschlußwicklung - verseben ist, durch welche beim Überschreiten
eines bestimmten Maximalstromes die Hemmkraft zum Verschwinden gebracht wird, worauf
mit Hilfe von Federn oder sonstigen Mitteln das Ausschalten des Schalters verhältnismäßig
verzögerungsfrei erfolgt.
-
Auch weitere Verbesserungen derartiger Schnellschalter sind bekanntgeworden,
bei denen die induktiven Einwirkungen des die Gegenreihenschlußwicklung durchfließenden
Stromes mit Hilfe eines Hilfstransformators beseitigt werden, dessen Primärwicklung
vom Schalterstrom durchflossen ist und dessen Sekundärwicklung mit der Erregerwicklung
des Haltemagneten und der diesen speisenden Stromquelle in Reihe geschaltet ist.
-
Die im vorstehenden erwähnten Schalteranordnungen haben sich nur für
größere Leistungen eingeführt, wo es auf die räumlichen Abmessungen der Schalter
nicht im besonderen Maße ankommt.
-
Ganz anders liegen dagegen die Verhältnisse bei Installationsselbstschaltern
der Sockeltype, wie sie in jüngerer Zeit häufig an Stelle von Sicherungen in Hausinstallationen
benutzt werden und die für eine Nennstromstärke von etwa o,5 bis 3o Amp. bemessen
sind.
-
Derartige Schalter müssen so kleine Abmessungen besitzen, daß sie
an Stelle von Sicherungen ohne weiteres auf Zählertafeln o,. dgl. angeordnet werden
können.
-
Abgesehen davon, daß also die räumlichen Abmessungen bei diesen Schaltern
sehr klein gehalten werden müssen, bereitet der Bau derartiger Schalter besondereSchwierigkeiten
deswegen, weil die Schalter für wesentlich größere Überlastungen und Kurzschlüsse
im Verhältnis zum Nennstrom gebaut werden
müssen, als dies bei den
üblichen Schaltern für größere Leistungen der Fäll ist.
-
Um nur anzudeuten, welche Schwierig keten bei der Entwicklung der
Installationsselbstschalter zu überwinden sind, sei darauf: hingewiesen, daß die
für die gewöhnlichen Niederspannungen bemessenen Schalter gemäß den verbindlichen
Prüfvorschriften mit Strömen vor: r 5oo Amp. bei 2j5 Volt Gleichstrorn oder 42o
Volt Wechselstrom geprüft werden müssen.
-
Diese Schwierigkeiten beim Bau von Iristallationsselbstschaltern der
Sockeltype haben es mit sich gebracht, daß die Entwicklung dieser Installationsselbstschalter
sich über mehrere Jahrzehnte erstreckt hat, ehe die vorhandenen Selbstschalter den
an sie zu stellenden Bedingungen entsprachen. Betrachtet man die Entwicklung der
genannten Installationsselbstschalter, so ergibt sich, daß diese Entwicklung weitgehend
unabhängig von der Entwicklung der übrigen Schalter für größere Leistungen erfolgt
ist. Der Gesichtspunkt, der vor allen Dingen beim Bau von Installationsselbstschältern
der Sockeltype die Entwicklung dieser Schalter entscheidend beeinflußte, war der
Zwang, den Raumbedarf der Sehalter so klein wie möglich zu machen. Unter diesem
Zwang hat es sich ergeben, daß es bei den bisher bekannten Installationsselbstschaltern
dieser Type zum leitenden Prinzip geworden ist, mit einer einzigen Wicklung auszukommen,
die gleichzeitig dazu dient, das Blasfeld für den Schalter zu erzeugen und den Auslöseanker
des Schalters zu betätigen, der dann in der Regel als Klappanker ausgebildet wird.
-
Man glaubte offenbar, daß es bei der Anwendung nur einer einzigen
Wicklung, welche gleichzeitig für die magnetische Funkenlöschung und die magnetische
Kurzschlußaüslösung der Schalter dient, möglich ist, besonders günstige Abmessungen
der Schalter zu erzielen.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis; daß das bisher
bei Installatioilsselbstschaltern angewendete Prinzip, für die magnetische Funkenlöschung
und für die magnetische Kurzschlußauslösung nur eine einzige Spüle zu verwenden,
keineswegs geeignet ist, den Bau von Schaltern mit besonders günstigen Abmessungen
zu ermöglichen und vor allein noch mit erheblichen Nachteilen verknüpft ist, die
im folgenden näher erläutert werden.
-
Zunächst ergibt sich bei Anwendung nur einer einzigen Wicklung zur
gleichzeitigen Erregung des Blasfeldes und des Auslösemagneten häufig der Nachteil,
daß der Anker des Auslösemagneten mit dem Blasfeld magnetisch in Reihe geschaltet
ist. Um in diesem Falle den Kraftfluß durch das Blasfeld, die Blasschenkel und den
Anker bzw. die Luftspalte hindurchzuleiten, sind verhältnismäßig sehr starke Magnetwicklungen
erforderlich, wenn das Blasfeld nicht zu schwach ausfallen soll. Infolgedessen ist
der Kupferaufwand verhältnismäßig groß.
-
Sehr unangenehm ist bei diesen Schaltern, daß bereits bei normalen
Betriebsverhältnissen, also bei normalem Ström, der Anker einer verhältnismäßig
großen magnetischen Zugkraft unterworfen ist, so daß besondere Mittel, Gegenkräfte
o@. dgl., vorgesehen werden müssen, die ein Ansprechen des Schalters bei Normalstrom
verhindern. Wird dem Anker selbst eine verhältnismäßig große Masse gegeben oder
ein Zusatzgewicht an ihm vorgesehen, so tritt wieder der Nachteil in Erscheinung,
daß das Ansprechen des Ankers mit erheblicher Verzögerung eintritt und daß große
Kräfte beim Auftreffen des Ankers auf das Auslösewerk auftreten, die eine mechanisch
sehr widerstandsfähige Konstruktion bedingen, falls nicht beim Auftreten kräftiger
Kurzschlüsse mechanische Beschädigungen in dem Schaltergetriebe auftreten sollen.
-
Wird der Auslöseanker parallel zu dem Blasfeld angeordnet, so ergibt
sich hierdurch eine Schwächung des Blasfeldes. Außerdem ist dabei ein Klappanker
erforderlich, bei dem sich erfahrungsgemäß niemals eine größere Ansprechgenauigkeit
erzielen läßt.
-
Ein weiterer Mangel der bekannten Installätionsselbstschalter mit
nur einer einzigen Wicklung besteht darin, daß die Kraft des Auslöseankers nicht
unabhängig von dem Blasfeld einreguliert werden kann, vielmehr ist bei den bekannten
Schaltern stets die Kraft des Auslöseankers von dem Blasfeld abhängig.
-
Ein weitererNachteil der bekannten Schalter besteht darin, daß die
Zeitkonstante des Blasfeldes, welches zugleich das Auslösefeld darstellt, infolge
der Abmessungen des magnetischen Kreises einen verhältnismäßig großen Wert besitzt.
Es ist zwar ein Installationsschalter mit besonderer magnetischer Blasung vorbeschrieben,
bei dem die federnde Kontaktzuführung als Blaswicklung ausgebildet ist und zugleich
die Blasbacken trägt, aber i in dieser Veröffentlichung ist auf die Beschaffenheit
des Auslösewerks nicht eingegangen.
-
Alle erwähnten Nachteile der bisher bekannten Installatiönsselbstschalter
der Sockeltype sind bei dein Gegenstande der Erfindung vermieden.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein einpoliger Installationsselb-stschalter
der Sockeltype mit einer magnetischen Schnellauslösevorrichtung für Kurzschlüsse
und einem davon getrennten magnetischen Funkenlöscber sowie mit einer
bei
länger andauernden, geringen überlastungen wirksam werdenden thermischen Auslösevorrichtung,
z. B. Bimetallfeder, mit dem Kennzeichen, daß der Auslösemagnet aus einem Solenoid
mit Tauchanker besteht.
-
Die Erfindung bietet u. a. folgende Vorteile Die Verwendung eines
zwar an sich bei Installationsüberstromschaltern bekannten Solenoids mit Tauchkern
bei Installationsselbstschaltern mit einem von dem Auslösemagnet getrennten Blasmagnet
ergibt eine ganz erhebliche Verkürzung der Auslösezeit bei Kurzschlüssen. Das Gesamtfeld
des Auslösesolenoids konzentriert sich auf den Tauchkern und streut nicht in das
Blasfeld und in die Umgebung desselben. Dadurch, daß der Tauchkern in unmittelbarer
Nähe der Solenoidwindungen liegt, wirkt bei Kurzschlüssen das volle Solenoidfeld
ungeschwächt auf den Tauchkern ein. Auch wird der Tauchkern wegen der unmittelbaren
Nachbarschaft der Solenoidwindtingen sofort vom Soleno-i.dfeld erfaßt. Im Gegensatz
zu bekannten Konstruktionen brauchen die auf den Auslöseanker einwirkenden Kraftlinien
nicht erst durch Eisenteile, die einer raschen Ausbreitung des Magnetfeldes einen
nicht vernachlässigbaren Widerstand entgegensetzen würden, zu dem Auslöseanker geleitet
zu werden.
-
Die Entwicklung von Schaltern gemäß der Erfindung hat ergeben, daß
sich die Summe der Amperewindungen für Blasfeld und Aüslöseinagnet etwa auf die
Hälfte der bei den bekannten Installationsschaltern erforderlichen Amperewindungen
verringern läßt. Blasfeld und Auslösemagnet können so bemessen werden, daß die Summe
der Amperewindungen in der Nähe von Zoo bis 25o liegt. Der Blasinagnet erhält dabei,
um ein größeres Blasfeld zu erzielen, eine größere Windungszahl, so daß er dreimal
soviel Amperewindungen aufweist wie der Auslösemagnet. Die außerordentlich kleine
Windungszahl der besonderen Auslösespule gestattet es, diese Spule mit so kleinen
Abmessungen auszuführen, daß ihre Zeitkonstante außerordentlich gering ist.
-
Es ist wichtig hervorzuheben, daß die geringe Windungszahl der Auslösespule
und damit überhaupt die Möglichkeit, eine besondere Auslösespule bei solchen Installationsselbstschaltern
anzuwenden, davon abhängig ist, daß für geringere Überlastungen eine thermische
Auslösevorrichtung vorgesehen ist und die magnetische Auslösevorrichtung nur für
das Auftreten von Kurzschlüssen bemessen ist, um in diesem Falle ein besonders schnelles
Auslösen zu erzielen.
-
Der Auslöseanker kann mit besonders geringer Masse ausgeführt werden,
so daß er schnell beschleunigt werden kann und Be-Schädigungen beim Anschlagen auf
das Schaltergetriebe ausgeschlossen sind.
-
Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand des in der Zeichnung
dargestellten Beispieles erläutert werden: Die Fig. i und 2 zeigen einen Sockelautomaten
in zwei verschiedenen Ansichten, die Fig. 3 zeigt einen Schalter in einer bestimmten,
von der Stellung der Fig. i abweichenden Betriebsstellung.
-
Die Fig. 4 und 5 zeigen besondere Einzelheiten.
-
Auf dem Sockel i sind der feststehende Schalterkontakt2@und der bewegliche
Schalterkontakt 3 mit der Feder 4 angebracht. In bekannter Weise ist die Schalterfeder
4 durch einen Gliederzug, der auch das Kniegelenk 5 enthält, mit dem. Handgriff
6 verbunden. Der Handgriff ist zwischen den Platinen 7 gelagert, die auch den Auslösemagnet
8 mit dem Anker 9 und den normalerweise von der Bimetallfeder io verklinkten, durch
die Feder ii in die Auslösestellung gedrängten Winkelhebel 12 tragen. Der Anker
9 des Auslösemagnets wird normalerweise durch die Schwerkraft in der gezeichneten
Stellung gehalten, in der er auf irgendeinem Anschlag aufruht. Er hat sehr kleine
Maße und besteht aus einem Kern aus nichtmagnetischem Material, z. B. Messing, und
einem verhältnismäßig dünnen Mantel aus magnetischem Material, z. B. Eisen. Seine
Magnetwicklung 8 hat verhältnismäßig wenig Windungen und kleine radiale und axiale
Abmessungen. Bei Normalstrom hat sie ungefähr 6o Amperewindungen.
-
Die Schalterkontakte 2, 3 sind von dem Blaskasten 13 aus feuerfestem
Material umgeben; der Blaskasten ist zwischen dieWangen 14 des Blasfeldmagnets mit
der Magnetwicklung 15 eingeschoben. Die Magnetwicklung und das Joch des Magnets
liegen auf der Rückseite des Sockels i, während die Wangen 14 durch die Sockelmasse
hindurch nach vorn geführt sind. Sie sind derart abgeschnitten, daß, von ganz geringen
Streufeldern abgesehen, das gesamte Magnetfeld auf wirksamste Weise für die Funkenlöschung
herangezogen ist. Die Wicklung 15 des Blasmagnets hat ungefähr dreimal soviel
Windungen als die Wicklung 8 des Auslösemagnets, also bei Normalstrom ungefähr i
8o Amperewindungen. Die Wicklungen 15 und 8 und die in an sich bekannter Weise U-förmige
Bimetallfeder io sind mit den Schalterkontakten 2, 3 in Reihe geschaltet, werden
also je von dem gesamten Stromdurchflossen. Die Verbindungsleitungen sind der Einfachheit
halber in der Hauptsache weggelassen, es sind jedoch die Anschlußklemmen 16, 17
des Schalters in Fig. 2, dargestellt. Sie bestehen aus Büchsenklemmen, die auf der
Vorderseite des Sockels i angebracht
sind. Ihre Höhlungen stehen
in der Hauptsache senkrecht zur Sockelebene und münden auf der Schalterrückseite
aus oder finden ihre Fortsetzung in einem auf der Rückseite ausmündenden Kanal des
Sockels. Diese Anordnung und Ausführungsart der Klemmen bietet den Vorteil, daß
der Schalter nach der Befestigung des Sockels von vorn angeschlossen werden kann,
wenn vorher die Anschlußdrähte durch die Höhlungen der Klemmen von rückwärts nach
vorn durchgesteckt sind. Die Klemmen sind nach dem Aufsetzen der durch 18 (Fig.
i) angedeuteten Schalterkappe abgedeckt; eine besondere Plombiervorrichtung ö. dgl.
wird dadurch erspart.
-
In der Fig. i ist der Schalter in der Ausschaltestellüng, in der Fig.3
in der Einschaltestellung, jedoch nach Ansprechen der Bimetällfeder io und Entklinkung
des Auslöseteils 12 kurz vor Beginn der Auslösung dargestellt. 5 (Fig. i und 3)
ist der bei der Auslösebew egung angegriffene Kniegelenkbolzen. Er wird entweder
beispielsweise bei Kurzschlüssen von dem Anker 9 (Fig. 3) des Auslösemagnets nach
oben eingeknickt oder von dem durch die Bimetällfeder io überwachten Auslöseteil
12. Nach dem Einknicken des Gelenkes wird unter Entspannung der Kontaktfeder q:,
auch bei festgehaltenem Handgriff 6, in bekannter Weise der Schalter geöffnet: Erfindungsgemäß
ist der Auslöseteil 1a stufenartig in Richtung der Auslösebewegung (von unten nach
oben gerichtet) abgesetzt. Die untere Stufe i2o dient zum Durchschlagen des Kniegelenkes
nach der Entklinkung des Teils 12 durch die Feder io. Die Fig. 3 zeigt den Teil
12 gerade in dem Zeitpunkt kurz vor dem Durchschlagen des Kniegelenkes. Die dem
Gliederzug zwischen den Teilen q. und 6 zunächstliegende zweite Stufe 121 ragt in
der verklinkten Stellung (Fig. i) bis in die unmittelbare Nähe des Schalt-Weges
.s des Kniegelenkes 5 heran.- In diese Stellung wird es 'bei der Öffnung des Schalters
durch den mit der Schaltfeder q. verbundenen Sporn i9, der den Lappen 122 des Teils
12 angreift, zurückgebracht. Sollte einmal die Bimetallfeder den zurückgebrachten
Auslöseteil 12 nicht sogleich verklinken, beispielsweise weil sie sich noch nicht
genügend abgekühlt hat, also noch die Stellung der Fig: 3 innehat, so kann der Schalter
durch den Handgriff 6 .'nicht geschlossen werden, denn bei Beginn der Schließbewegung
dringtdie Stufe 121 in den Einschalteweg s des Kniegelenkes 5 und bringt dies nach
oben zum .Einknicken. Die Stufe 121 kann aber auch so ausgeführt werden, daß sie
den Einschalteweg s absperrt. Nur besteht dann die Gefahr, daß das Bedienungspersonal
mit Gewalt den Schalter schließen will und dadurch das Schaltergetriebe beschädigen
kann.
-
Damit einerseits der ganze Gliederzug zwischen denn Handgriff 6 und
der Schaltfeder q. und dem Auslöseteil 1ä aus Metall ausgeführt werden kann, andererseits
die Getriebeteile sämtlich in den Platinen 7 gelagert werden können; ist zwischen
der Bimetällfeder io und dem Auslöseteil iz an der verklinkten Stelle ein Isolierkörper
ioo, zweckmäßig aus hitzebeständigem Material eingeschaltet. Er verhütet, däß der
Schalterstrom statt über die Magnetwicklungen seinen Weg von der Bimetallfeder io
über das Schaltergetriebe unmittelbar zu dem Kontakt 3 nimmt, und verhütet ferner
eine Wärmeleitung von der Bimetallfeder io nach dem Schaltergetriebe.
-
Besonders vorteilhafte Formen des Isolierkörpers sind in Fig. ¢ und
5 dargestellt. Er besteht hier aus einem Isolierblättchen, das entweder an der Feder
io (Fig. q.) öder an dem Auslöseteil 12 (Fig. 5) angenietet oder angeschraubt ist.