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Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Auslöser,
insbesondere für einen Kleinleistungsschalter mit niedrigem Nennstrom, mit
einem Elektromagneten, der einen Schlagbolzen sowie
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- eine Erregerspule, die koaxial auf einem rohrförmigen Isolierstoff-
Spulenkörper montiert ist, in dessem Inneren ein unter Einhaltung
eines Luftspalts mit einem feststehenden ferromagnetischen Kern
zusammenwirkender beweglicher ferromagnetischer Kern gleitend
gelagert ist,
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- eine Auslösestange, deren erstes Ende mit dem beweglichen Kern
verbunden ist, und deren zweites Ende den genannten Schlagbolzen
trägt,
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- und ein Joch zur Rückführung des magnetischen Flusses umfaßt, das
ein erstes, als Tragkörper für die Baueinheit aus Spule und Kernen
dienendes ferromagnetisches Teil aufweist, dessen Boden als ein der
angrenzenden Lichtbogenlöschkammer zugeordnetes
Lichtbogenführungshorn ausgebildet ist.
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Ein Kleinleistungsschalter mit niedrigem Nennstrom, von z.B. unter 3
A, umfaßt einen, einem Heizelement zugeordneten thermischen
Bimetallauslöser sowie einen elektromagnetischen Auslöser mit einer
mehrere Dutzend Windungen tragenden Auslösespule. Bei Auftreten eines
Kurzschlußstroms arbeitet der Leistungsschalter aufgrund der durch
die Spule und das Heizelement gebildeten Impedanz des Pols
strombegrenzend. Der Wert dieser Impedanz kann einige Ohm betragen,
wodurch der Kurzschlußstrom auf etwa 100 A begrenzt wird. Diese
Strombegrenzungswirkung geht zu Lasten einer effektiven Beblasung
des Lichtbogens in Richtung der Lichtbogenlöschkammer. Dies führt
zu einem stationären Verharren des Lichtbogens auf den Kontakten.
Andererseits besteht aufgrund der hohen Amperewindungszahl der
Spule trotz des Vorhandenseins des ersten ferromagnetischen Teils
des Jochs die Gefahr einer Sättigung des Elektromagneten.
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Um den Elektromagneten bildet sich ein starkes magnetisches
Streufeld aus, wodurch die Beblasung des Lichtbogens nicht in Richtung
der Lichtbogenlöschkammer erfolgt. Der Anfangslichtbogen breitet
sich daher in Richtung des Montageabteils des Schaltmechanismus'
aus. Bei mehrpoligen Leistungsschaltern besteht die Gefahr eines
Lichtbogenübersprungs zwischen zwei Polen, der die
Abschalteigenschaften des Schalters beeinträchtigen kann.
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Die in den Druckschriften DE-A-2.138.381 und FR-A-2.592.738
beschriebenen elektromagnetischen Auslöser umfassen jeweils ein
zweiteiliges Joch, das jedoch die Spule nur teilweise umgibt. Die
magnetische Abschirmung ist dadurch nicht optimal, und es besteht weiterhin
der Gefahr, daß es bei einem Leistungsschalter mit niedrigem
Nennstrom im Kurzschlußfall zur Ausbildung eines magnetischen
Streufelds kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines
elektromagnetischen Auslösers so verbessern, um ein einwandfreie s Arbeiten
eines Leistungsschalters mit niedrigem Nennstrom zu gewährleisten.
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Der erfindungsgemäße Auslöser ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Joch ein zweites ferromagnetisches Teil umfaßt, welches auf dem
ersten entsprechend geformten Teil befestigt ist, um eine allseitig
geschlossene und die Baueinheit aus Spule und Kernen umgebende
vollständige Abschirmung zu bilden und so bei Erfassung eines
Kurzschlußstroms durch den elektromagnetischen Auslöser die
magnetische Sättigung des genannten Elektromagneten zu verzögern, daß der
Boden des ersten ferromagnetischen Teils zwei parallel angeordnete
Seitenbügel aufweist, die in Axialrichtung der Spule versetzt
hintereinander angeordnet sind und sich senkrecht zur Wand des Gehäuses
erstrecken, und daß das zweite ferromagnetische Teil aus einem U-
förmig gebogenen Blech mit einer parallel zum
Lichtbogenführungshorn des ersten Teils angeordneten Platte und zwei, gegen die sich
gegenüberliegenden Innenwände des Gehäuses gepreßten Querflügel
besteht, wobei durch Zusammenbau der beiden Teile des Jochs ein die
genannte Spule umgebender Rechteckquader gebildet wird.
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Die Ergänzung des Jochs mit dem zweiten ferromagnetischen Teil
bewirkt eine Verringerung der Rückflußreluktanz des magnetischen
Flusses, wodurch der magnetische Sättigungspunkt verschoben wird.
Die magnetischen Feldlinien verlaufen vollständig durch die Eisenteile
des magnetischen Kreises, so daß es zu keinerlei Ausbildung eines
magnetischen Streufelds außerhalb des Auslösers kommt.
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Dieser ungesättigte Zustand des Elektromagneten bleibt während der
normalen Ausbreitung des Lichtbogens in Richtung der
Lichtbogenlöschkammer aufrechterhalten, in der dann durch die entionisierende
Wirkung der Löschbleche die Löschung des Lichtbogens erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter
Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen:
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- Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht eines
Leistungsschalters mit erfindungsgemäßem Auslöser;
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- Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des
elektromagnetischen Auslösers;
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- Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III aus Fig. 1.
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Die Figuren zeigen den Pol eines Kleinleistungsschalters 10 für
niedrige Nennströme, insbesondere im Bereich einiger Ampere, in einem
Isolierstoffgehäuse 12, das eine Lichtbogenlöschkammer 14, einen
feststehenden Kontakt 16, einen beweglichen Kontakt 18, der auf
einem über einen Schaltmechanismus 22 betätigten Kontaktarm 20
befestigt ist, einen auf Kurzschlußströme ansprechenden
elektromagnetischen Auslöser 24 mit Schlagbolzen 26, einen auf Überlastströme
ansprechenden thermischen Auslöser 28 sowie einen handbetätigten
Schaltknebel 30 umschließt.
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Der Schaltmechanismus 22 ist in der französischen Patentschrift FR-
2.616.583 des gleichen Anmelders detailliert beschrieben, es kann
jedoch selbstverständlich auch jede andere Bauart eines solchen
Schaltmechanismus' verwendet werden. Der Schaltmechanismus 22 wird
manuell über den Schaltknebel 30 sowie automatisch über die beiden
Auslöser 28, 44 betätigt.
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Die Lichtbogenlöschkammer 14 besteht aus einem Paket
übereinandergeschichteter Entionisierungs-Löschbleche, die in Bezug auf Fig. 1
in Höhenrichtung gesehen durch ein oberes LichtbogenFührungshorn
32 und ein unteres Lichtbogenführungshorn 34 begrenzt werden.
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Der vordere Bereich des unteren Lichtbogenführungshorns 34 ist als
Schleife 36 ausgebildet, deren der Lichtbogenlöschkammer 14
abgewandtes Ende 38 als Trägerelement für den Fuß 41 des Bimetalls 40
des thermischen Auslösers 28 dient. Zur Erfassung kleiner
Überlastströme im Bereich von beispielsweise weniger als 2 A ist um das
Bimetall 40 ein Heizelement 42 gewickelt. Der Fuß 41 des Bimetalls 40
ist über einen Leiter 44 elektrisch mit einer der Klemmen (nicht
dargestellt) und das entgegengesetzte Ende des Heizelements 42 über ein
flexibles Leitungsband 46 elektrisch mit dem Kontaktarm 20
verbunden.
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Der elektromagnetische Auslöser 24 nimmt den gesamten, über der
Lichtbogenlöschkammer 14 angeordneten Breitenabschnitt des
Gehäuses 12 ein und umfaßt einen Elektromagneten mit beweglichem Kern
48, dessen Ansprechwert beispielsweise entsprechend der Druckschrift
EP-A-378.030 des gleichen Anmelders eingestellt werden kann. Eine
zylindrische Erregerspule 50 ist koaxial auf einem rohrförmigen
Isolierstoff-Spulenkörper 52 montiert, in dessem Inneren ein mit einem
feststehenden Kern 54 zusammenwirkender beweglicher Kern 48
verschoben werden kann. Eine Auslösestange 56 durchragt eine in den
feststehenden Kern 54 axial eingebrachte Bohrung 58 und ist z.B.
durch Aufschnappen mit einem Zapfen 57 des beweglichen Kerns 48
verbunden. Das dem Zapfen 57 abgewandte Ende der Auslösestange
56 ist als Schlagbolzen 26 ausgebildet, der mit dem Auslösehebel des
Schaltmechanismus' 22 zusammenwirkt, um die Entriegelung der
Verklinkung und damit die automatische Öffnung der Polkontakte 16, 18
zu gewährleisten. Die beiden Kerne bestehen aus einem
ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl.
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Die Baueinheit aus Spule 52 und Kernen 48, 54 wird im Innern eines
aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Jochs 60
montiert, das eine vollständige Abschirmung des elektromagnetischen
Auslösers 24 gewährleistet.
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Das Joch 60 ist durch Zusammenbau von zwei aufeinander
abgestimmten U-förmigen Teilen 62, 64 gebildet. Das erste, untere Teil 62 dient
als Stützkörper Für die Baueinheit aus Spule 52 und Kernen 48, 54
und umfaßt zwei parallel zueinander angeordnete Seitenbügel 66, 68,
die mit einem Boden verbunden sind, welcher gleichzeitig das obere
Lichtbogenführungshorn 32 der Lichtbogenlöschkammer 14 darstellt.
Die Seitenbügel 66, 68 sind in Axialrichtung des Spulenkörpers 52
gesehen versetzt hintereinander angeordnet und erstrecken sich
rechtwinklig zum Lichtbogenführungshorn 32. An einem Teilabschnitt des
Übergangs zwischen dem Lichtbogenführungshorn 32 und dem
Seitenbügel 68 ist eine hervorstehende Fahne 70 ausgebildet, an die der
feststehende Kontakt 16 angelötet werden kann. Der feststehende
Kern 54 ist mit dem auf der Seite der Fahne 70 angeordneten
Seitenbügel 68 fest verbunden, während sich der bewegliche Kern 48
senkrecht zum gegenüberliegenden Seitenbügel 66 geradlinig verschiebt.
Das eine Ende 72 der Spule 50 ist mit dem Seitenbügel 68 verlötet,
der elektrisch mit dem feststehenden Kontakt 16 verbunden ist. Das
andere Ende 74 der Spule 50 ist elektrisch mit einer Klemme (nicht
dargestellt) des Gehäuses 12 verbunden, die gegenüber der dem
Anschlußleiter 44 des thermischen Auslösers 28 zugeordneten Klemme
angeordnet ist.
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Das zweite, obere Teil 64 des Jochs 60 umfaßt ein U-förmig
gebogenes Blech mit einer Platte 76, die sich parallel zum
Lichtbogenführungshorn 32 erstreckt, wobei zwischen Blech und Führungshorn die
Spule 50 montiert ist. Die Platte 76 geht in zwei Querflügel 78, 80
über, die gegen die einander gegenüberliegenden Innenwände des
Gehäuses 12 gepreßt sind und mit ihren Enden auf den sich
gegenüberliegenden Längsrändern des Lichtbogenführungshorns 32 aufliegen.
Die Breite der Querflügel 78, 80 und der Platte 76 des zweiten Teils
64 entspricht dem axialen Abstand zwischen den beiden Seitenbügeln
66, 68 des ersten Teils 62.
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Durch die Kombination des zweiten Teils 64 mit dem zugehörigen
ersten Teil 62 entsteht ein allseitig geschlossenes ferromagnetisches
Joch 60, das eine vollständige Abschirmung des elektromagnetischen
Auslösers 24 ermöglicht.
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Durch Verwendung des zweiten Teils 64 Für das Joch 60 kann der
Rückflußquerschnitt des magnetischen Kreises erhöht werden,
wodurch gleichzeitig der magnetische Rückflußwiderstand sinkt.
Dadurch wird bei Auftreten eines Kurzschlußstroms im Pol der
Sättigungspunkt des magnetischen Kreises des Auslöser 24
hinausgeschoben. Das gesamte Magnetfeld verläuft durch die Eisenteile des
Magnetkreises, bis der Lichtbogen durch die Wirkung der Rückstromgase
in Richtung der Lichtbogenlöschkammer 14 geblasen wird. Da
außerhalb des elektromagnetischen Auslösers 24 kein magnetisches
Streufeld vorhanden ist, kommt es zu keinerlei Veränderung der
Blasrichtung, so daß insbesondere keine Beblasung in Richtung des Abteils
des Schaltmechanismus erfolgt. Bei mehrpoligen Schaltern wird auf
diese Weise jegliche Überschlagszündung zwischen zwei
aneinandergrenzenden Polen verhindert.
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Die Form und der Aufbau des Abschirmungsjochs 60 können
selbstverständlich verändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der
Erfindung verlassen würde.