DE69217040T2 - Strombegrenzender selbstschalter - Google Patents
Strombegrenzender selbstschalterInfo
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Description
- Strombegrenzende Leistungsschalter sind in der bisherigen Technik gut bekannt. Beispiele solcher Leistungsschalter sind in US Patent Nr. 3,943,316, 3,943,472, 3,943,473, 3,944,953, 3,946,346, 4,612,430 und 4,618,751 dargelegt, die auf denselben Patentinhaber wie die vorliegende Anmeldung übertragen wurden, und die hiermit als Referenz eingegliedert werden. Grundsätzlich umfaßt ein strombegrenzender Leistungsschalter eine Basis und eine Abdeckung, einen Festkontakt, einen beweglichen Kontakt, der an einem drehbaren Plättchen angebracht ist, eine Lichtbogenunterbrechungskammer, einen Betriebsmechanismus zum Öffnen und Schließen der Kontakte und eine Auslöseeinheit, die den Betriebsmechanismus auslöst wenn eine vorherbestimmte Strommenge überschritten wird.
- Vor der vorliegenden Erfindung waren strombegrenzende Leistungsschalter in Preßstoffgehäusen große, arbeitsintensive und bauteilintensive Geräte, deren Leistung auf verschiedenen Gebieten begrenzt war. Diese Leistungsschalter sind mit Anordnungen beweglicher Kontakte ausgestattet, die mit Betriebsmechanismen gekoppelt sind, die den Schaltkreis bei Kurzschlüssen eines hohen Niveaus öffnen. Dies wird durch den Einsatz von Auslösebauteilen, die auf Temperatur reagieren, magnetischen Auslösebauteilen und Parallelleiter der Art, bei der Teile auseinandergeblasen werden, in dieser Reihenfolge erreicht.
- Daher besteht ein Bedarf an verbesserten Leistungsschalterkonstruktionen, die weniger Teile benötigen, leichter zusammenzustellen sind und in ihrer Ausführung kompakt sind.
- Strombegrenzende Leistungsschalter benötigen eine Ausführung eines einzigen Plättchens, das niedrig an Masse ist, und somit ordnet der Leistungsschalter seinen Widerstand dem Begrenzer zu. Dies stellt insofern äußerste Ansprüche an den thermischen Teil der Auslöseeinheit, daß er schnell reagieren muß, um den Begrenzer vor dem Ausbrennen zu schützen und nur einen relativ kleinen Prozentsatz des gesamten Widerstandes des Leistungsschalters in Anspruch nehmen darf, so daß der Gesamtwiderstand des Leistungsschalters minimalisiert wird. Einige Leistungsschalter der vorherigen Technik setzen Stromwandler ein, um diese Aufgabe zu bewältigen. Diese Weise ist kostspieliger, benötigt mehr Teile und ktnnte für Gleichstromanwendungen ungeeignet sein. Einige strombegrenzende Leistungsschalter der bisherigen Technik benutzen die Weise eines konventionellen Bimetalls (thermisch), jedoch ist der gesamte Widerstand des Leistungsschalters wesentlich höher.
- Thermomagnetische Leistungsschalter unterbrechen Strom, der durch einen Stromkreis fließt, welcher einen vorherbestimmten Wert übersteigt. Allgemein bestimmt der thermische Teil der Auslöseeinheit des Leistungsschalters wann ein Überlastzustand besteht und "löst" dann den Leistungsschalter aus&sub1; während der magnetische Teil veranlaßt, daß der Leistungsschalter ausgelöst wird, wenn ein Kurzschluß erkannt wird. Bei einigen Anwendungen ist es notwendig, daß die Kontakte des Leistungsschalters für eine kurze Zeitspanne geschlossen bleiben, während ein hohes Stromniveau besteht, so wie während des ersten Anlassens bestimmter Gerätetypen (z.B. elektrische Motoren). Dieser (kurze) Anlaßstrom wird allgemein Einschaltstoßstrom genannt. Verschiedene Gerätetypen benötigen verschiedene Stärken von Einschaltstoßstrom. Es ist daher wünschenswert, daß man imstande ist, das Niveau, auf welchem der Leistungsschalter ausgelöst wird, einzustellen, so daß es während des Anlassens dieses Gerätes nicht zu einer unerwünschten Auslösung kommt. Der magnetische Teil kann so eingestellt werden, daß der Leistungsschalter auf einem besonders hohen Stromniveau ausgelöst wird, was allgemein das magnetische Auslöseniveau genannt wird, weil die Auslöseeinheit einen Magnetflußstromkreis einsetzt, um das Niveau des über den Strompfad fließenden Stroms zu bestimmen. Eine der am häufigsten eingesetzten Methoden zur Einstellung des magnetischen Ausloseniveaus ist, die magnetische Auslösestärke, die benötigt wird, um den Leistungsschalter auszulösen, einzustellen. Der Strompfad wird durch die Mitte eines Jochs geleitet, das einen Anker in seiner unmittelbaren Nähe hat. Ein Feder/Schraubbausatz ist an einem Ende mit dem Anker und am anderen Ende mit dem Auslösemechanismus verbunden. Wenn Strom über den Strompfad fließt, wird im Joch ein Magnetflußstrom erzeugt, was eine magnetische Kraft schafft, die den Anker auf das Joch zu zieht. Je größer der Strom, um so größer die magnetische Kraft, und um so mehr bewegt sich der Anker auf das Joch zu. Bei einem vorherbestimmten Stromniveau hat sich der Anker weit genug bewegt, um den Leistungsschalter auszulösen. Die Federkraft in dem Feder-/Schraubbausatz dient dazu, der magnetischen Kraft entgegenzuwirken. Das vorherbestimmte Stromniveau wird festgelegt, indem man die Federkraft durch Veränderung der Länge des Feder-/Schraubbausatzes variiert. Die Länge des Feder-/Schraubbausatzes kann dadurch variiert werden, daß man die Schraube weiter in die Feder hinein- oder aus der Feder herausschraubt. In der bisherigen Technik beteiligt die magnetische Adjustierschraube alle aktiven Spulen der Feder, was unter anderem auch Eichfehler verursacht. Das zum Einsatz der Feder benötigte Drehmoment erhöht sich dramatisch mit der Anzahl der beteiligten Spulen und resultiert darin daß die Feder durch Aufwicklung bis zur Grenze gespannt ist, wenn eine bestimmte Nenngrenze an Spulen beteiligt wurde. Es kommt dazu, daß sich, da die Federleistung eine Funktion der Anzahl von aktiven Spulen ist, bei Einsatz weiterer Spulen die Federleistung der Feder erhöht und Fehler in der Genauigkeit des hoch-niedrig-magnetischen Justierbereichs der Auslöseeinheit verursacht. US-A- 4,491,814 beschreibt einen Leistungsschalter, der einen Kontaktöffnungs- und -schließmechanismus besitzt, welcher eine Druckfeder beinhaltet, die in eine Richtung funktioniert, um die Kontakte zu schließen und ebenfalls umgekehrt funktioniert, um den Vorgang der Kontaktöffnung zu unterstützen. US-A-3,930,213 beschreibt einen Leistungsschalter mit Motor, der eine federbetriebene Sperrenanordnung beinhaltet.
- Nach der Erfindung wird ein Leistungstrenner geschaffen, der folgendes umfaßt: ein Preßstoffgehäuse, zwei trennbare Kontakte innerhalb des genannten Gehäuses, ein Betriebsmechanismus innerhalb des genannten Gehäuses zum Trennen und Schließen der genannten trennbaren Kontakte jeweils in eine OFFEN und GESCHLOSSEN Position; charakterisiert durch einen Träger, der schwenkbar an dem genannten Gehäuse montiert ist; eine U-förmige Rollensperre, die schwenkbar auf ein Ende des genannten Trägers montiert ist; eine Hauptsperre, die schwenkbar innerhalb des genannten Gehäuses montiert ist, wobei die genannte Hauptsperre eine Sperrenoberfläche besitzt, um mit der genannten Rollensperre zu kooperieren, wobei die genannte Hauptsperre mit der genannten Rollensperre kooperiert, indem sie den genannten Betriebsmechanismus in einer GESCHLOSSEN-Position hält; und eine Auslöseeinheit zum Erfassen eines Stromflusses durch die genannten zwei trennbaren Kontakte, die folgendes umfaßt: eine Bewegungseinrichtung, um die genannte Hauptsperre von der genannten Rollensperre wegzubewegen und es dem genannten Betriebsmechanismus zu ermöglichen, die genannten zwei trennbaren Kontakte zu trennen, wenn der genannte Strom eine vorherbestimmte Höhe übersteigt; einen Rahmen, der so angepaßt wurde, daß er einen Auslösequerträger aufnimmt, der mit der genannten Bewegungseinrichtung zusammenwirkt, um die genannte Kontakttrennung zu ermöglichen, wobei der genannte Auslösequerträger und der genannte Rahmen so strukturiert wurden, daß sie bei einer vorherbestimmten Auslegung dieser ineinander eingreifen, worin der genannte Auslösequerträger und der genannte Rahmen sich verriegeln; ein Gehäuse, das die genannte Auslöseeinheit umgibt, und das mit einem Federschlitz in der Nähe des einen Endes des Auslösequerträgers und einer Druckfeder, die sich innerhalb des genannten Federschlitzes befindet, um das Ende des genannten Auslösequerträgers herum versehen ist, wobei die genannte Druckfeder zwischen dem genannten auslöseeinheitsgehäuse und einem Querträgeranschlag, der sich auf dem genannten Auslösequerträger befindet, zusammengedrückt wird und den genannten Auslösequerträger zwingt, im wesentlichen horizontal zu gleiten.
- Dieser strombegrenzende Leistungsschalter im Preßstoffgehäuse ist imstande, 200,000 Amp von elektrischem Fehlerstrom bei 240 und 480 Volt und 100,000 Amp von elektrischem Fehlerstrom bei 600 Volt zu unterbrechen. Diese hohe Leistungsfähigkeit wird einzig durch Einsatz von zwei Kontakten erreicht, die den Strom unter normalen Bedingungen weiterleiten und den Stromkreis unter abnormalen Bedingungen öffnen.
- Unter Kurzschlußbedingungen eines hohen Niveaus erhöht ein beschichteter, umspritzter Magnet die erzeugten Kräfte, indem der Strom durch parallele Leiter in entgegengesetzte Richtungen fließt, um die Kontakte zu trennen.
- Die Zwecke der Erfindung beinhalten folgendes: Top- Down-Zusammenbau, reduzierte Teilezahl, Verguß und Isolierung (eliminiert Vulkanisierung bei Raumtemperatur [RTV]), Produktennachidentifizierung, modulare Bauart und Konstruktion (für zukünftige Modifikationen, um kleine Modifikationen an bestehenden Modulen vorzunehmen, um sie den Ansprüchen der Kunden anzupassen, Additions- oder Subtraktionsmodule, um sie den Ansprüchen der Kunden anzupassen, Modul herausnehmen, modifizieren, wieder einsetzen und einen ganz anderen Leistungsschalter erhalten).
- Figur 1 ist eine Perspektivitätsansicht eines dreipoligen, strombegrenzenden Leistungsschalters, der nach der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde;
- Figur 2 ist eine Perspektivitätsansicht in auseinandergezogener Anordnung der Unterbaugruppen des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 3 ist eine Längsschnittansicht des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1, die generell entlang der Linie 3-3 von Figur 1 verläuft und einen mittleren Pol dieser mit den Teilen in einer EIN ('ON')-Position zeigt;
- Figur 4 ist eine vergrößerte Perspektivitätsansicht in auseinandergezogener Anordnung eines Bausatzes der Auslöseeinheit des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 5 ist eine Querschnittsansicht der im strombegrenzenden Leistungsschalter von Figur 1 eingesetzten Auslöseeinheit, die generell entlang der Linie 5-5 von Figur 2 läuft;
- Figur 6 ist eine vergrößerte Perspektivitätsansicht in auseinandergezogener Anordnung der Teile, die in den Unterbrechersektor eines jeden Pols des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1 passen;
- Figur 7 ist eine Querschnittsansicht der Teile, die in den Unterbrechersektor eines jeden Pols des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1 passen, welche generell entlang der Linie 7-7 von Figur 2 verläuft;
- Figur 8 ist eine vergrößerte Perspektivitätsansicht in auseinandergezogener Anordnung eines Bausatzes des Betriebsmechanismus des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figuren 9, 9a-9c sind Querschnittsansichten des Betriebsmechanismus des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1, die generell entlang der Linie 9-9 von Figur 2 verlaufen;
- Figur 10 ist ein Übersichtsplan der Auslöseeinheit des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1 mit abgenommener Abdeckung;
- Figuren 11 und 12 sind Perspektivitätsansichten des Plättchenbausatzes jedes Pols des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 13 ist eine Perspektivitätsansicht des Bimetallbausatzes des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 14 ist eine Perspektivitätsansicht in auseinandergezogener Anordnung eines Teils des Auslösequerstabes des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 15 ist eine Übersicht der Draufsicht auf den Klemmbackenbausatz des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 16 ist eine Übersicht der Seitenansicht auf den Klemmbackenbausatz des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 17 ist eine Übersicht der Draufsicht auf ein Zubehörteil des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1;
- Figur 18 ist eine Querschnittsansicht eines Zubehörs des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1, die generell entlang der Linie 18-18 von Figur 17 verläuft;
- Figur 19 ist eine Übersicht der Draufsicht auf die Platte eines Betätigungselements des Zubehörs von Figur 18 des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1; und
- Figur 20 ist eine Perspektivitätsansicht eines Zubehörbausatzes des strombegrenzenden Leistungsschalters von Figur 1.
- Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, zusammen mit anderen und weiteren Vorteilen und Fähigkeiten dieser, bezieht man sich auf die folgende Offenbarung und die anhängenden Ansprüche in Verbindung mit den oben beschriebenen Zeichnungen.
- Zu Zwecken der Beispielgebung wird die Erfindung in bezug auf einen dreipoligen Leistungsschalter dargestellt und beschrieben, obwohl die verschiedenen Aspekte der Erfindung genauso auf Leistungsschalter mit einer anderen Anzahl von Polen zutrifft. Der dreipolige Leistungsschalter, der nach den Ausführungen der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde, wird in den Figuren gezeigt, die ein Gehäuse, einen Unterbrecherbausatz, einen Betriebsmechanismus, eine Auslöseeinheit, Verbinder und Zubehör, die im Betrieb installiert werden können, haben. Die vorher genannten Unterbaugruppen werden hierin nachfolgend beschrieben. Der vorher genannte Leistungsschalter wurde für Top-down- Zusammenstellung konstruiert, wobei alle Teile in die Basis des Leistungsschalters von oben her eingeführt werden und mittels Schrauben, die in die Basis eingeformte Einsatzstücke mit Gewinde eingeschraubt und an der Basis befestigt werden, womit die Arbeitskosten reduziert werden.
- Bezugnehmend auf Figur 1 wird hier ein Leistungsschalter 10 gezeigt, der eine Basis 12, eine Abdeckung 14, eine Ummantelung 11, eine Trimmabdeckung 16, eine Zugangsabdeckung 17, ein Schlüsselschild 15 und einen Bedienungsgriff 18 besitzt, was vorzugsweise alles aus geformtem Isoliermaterial hergestellt ist.
- Wenn wir uns jetzt auf Figur 2 beziehen, so ist dort die vorgeformte Plastikbasis 12 dargestellt, in die alle Komponenten des Leistungsschalters von oben her eingeführt wurden und die mehrere getrennte Kammern hat, welche eine Unterbrechungskammer 45 und eine Betriebsmechanismuskammer 48 beinhalten, die darin eingeformt wurden. Nachdem alle Leistungsschalterbauteile in die Basis 12 von oben her eingeführt wurden, wird die Abdeckung 14 an der Basis 12 mit Schrauben, die von oben her eingeführt werden, befestigt. Alle Teile, die außerhalb des Leistungsschalters liegen, werden von oben mit Haltevorrichtung, wie Schrauben, die in die Einführungen 146 mit Gewinde, welche in Teilbefestigungsstellen, die in die Basis 12 eingeformt wurden, geschraubt werden, befestigt. Basis 12 hat darin integrierte T-Schlitze 23, um die Ummantelungsmontagestreifen 21 aufzunehmen, die so geformt sind, daß sie gut in die T-Schlitze 23 passen.
- Die Abdeckung 14 hält die Leistungsschalterbauteile in der Basis 12 und wird von obenher mit Einsatz von Schrauben, die denen von 148 ähnlich sind, festgehalten. Die Abdeckung 14 besitzt ebenfalls Zubehörtaschen 152 für Zubehör, das darin installiert werden kann, einen Schwenkpunkt für den Bedienungsgriff 18 und beinhaltet Auslaßöffnungen (nicht gezeigt, auf dem Boden der Abdeckung 14 befindlich). Die Auslaßöffnungen sind rechteckige Öffnungen von denen drei Seiten von Öffnungen in der Abdeckung gebildet werden und die vierte Seite von der Basis 12 gebildet wird, wenn die Basis 12 und die Abdeckung 14 aneinander befestigt werden. Die Dichtung zwischen der Basis 12 und der Abdeckung 14 sitzt gut mit allen internen Teilen und eliminiert damit den Einsatz von Dichtmassen wie bei RTV. Schnappvorrichtungen 150, so wie die in U.S. Pat. Nr. 5,005,880, die dem Patentinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, und welche hiermit als Referenz einbezogen wird, werden in der Abdeckung 14 befestigt, um eine Methode zu schaffen, mit der im Betrieb installierbares Zubehör in dem Leistungsschalter befestigt werden kann. Reihenklemmen (nicht gezeigt) sind andere Teile, die auf der Abdeckung 14 befestigt werden. Eine Zusätzliche Funktion der Abdeckung 14 ist die Schaffung einer oberen Decke für die Unterbrechungs- und die Lichtbogenkammer.
- Nachdem die Abdeckung 14 an der Basis 12 befestigt wurde, wird dann die Ummantelung 11 installiert, indem sie über das aus Basis und Abdeckung bestehenden Bauteil gestülpt und mit Ummantelungsschrauben 25, die durch Löcher in der Ummantelung passen und bequemerweise in die Ummantelungsstreifenlöcher 27 auf den Ummantelungsmontagestreifen 21 einschrauben, festgehalten wird. Die Ummantelung 11 ist ein vorgeformtes thermoplastisches Teil, das es dem Leistungsschalter ermöglicht, mit I-förmigen Schalttafeln, wie in U.S. Pat. Nr. 3,346,777 für Leonard et al beschrieben und mit "Elektrischer Leistungsschalter mit dazugehöriger Montageeinrichtung" betitelt, zu arbeiten, die dem Patentinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und hiermit als Referenz einbezogen wird. Die Ummantelung schützt die I-förmigen Klemmen vor Mißbrauch und schafft elektrische Durchlüftungs- und Oberflächenzwischenräume.
- Der Bedienungsgriff 18 hat einen integrierten inneren Bogenschulterteil 41, an dem ein mehrfarbiger Statusanzeiger 43 zum Anzeigen des Betriebsstatuses des Leistungsschalters befestigt ist. Nachdem der Bedienungsgriff in der Abdeckung 14 zusammengebaut wurde, wird das Schlüsselschild 15 an der Abdeckung 14 installiert, um den Bedienungsgriff 18 zu positionieren und festzuhalten und um den Bedienungsgriff 18 herum abzudichten. Das Schlüsselschild 15 hat eine Statussichtöffnung 31 (Figur 1) in sich, um die Position des mehrfarbigen Statusanzeigers zu beobachten und den Status des Leistungsschalters zu bestimmen.
- Die Trimmabdeckung 16 wird an der Abdeckung 14 befestigt, nachdem die Ausltseeinheit 80 im Leistungsschalter installiert wurde. Eine Frontplattenaufkleber wird über der Trimmabdeckung 16 angebracht, um die Schrauben zu verdecken und zu verhindern, daß unbefugte Eingriffe in den Leistungsschalter gemacht werden. Die Zugangsabdeckung 17 wird an der Abdeckung 14 befestigt nachdem das Zubehör, was im Betrieb installiert werden kann, in die Zubehörtaschen 152 in der Abdeckung 14 installiert wurde. Die Trimmabdeckung 16 kann, nachdem der Leistungsschalter die Fabrik verlassen hat, nicht mehr abgenommen werden, wogegen die Zugangsabdeckung im Betrieb noch abgenommen werden kann.
- Es werden zwei aus Plastik gepreßte Betätigungselemente 182 für das Zubehör, eins an jedem äußeren Pol, dargestellt, von denen jedes um zwei Schwenkpunkte 184 in der Basis 12 herum rotiert und von der Abdeckung 14 festgehalten wird. Die Betätigungselemente 182 für das Zubehör setzen das Zubehör in Betrieb und eliminieren den Druck vom Inneren des Leistungsschalters auf die Zubehrtaschen 152, indem sie das Loch (nicht gezeigt) in der Abdeckung 14 abdichten. Die Abdeckung 154 mit der Einsteckvorrichtung greift in die Auslaßöffnungen, die geschaffen wurden, als die Abdeckung 14 mit der Basis 12 abgedichtet wurde, ein und schafft eine genaue Anpassung, um Abgase zu steuern und zu verhindern, daß der Lichtbogen Kontakt damit oder mit der umliegenden Erde bekommt.
- Zwei zum Auslösen zu drückende Betätigungselemente 186 werden pro Leistungsschalter bereitgestellt und befinden sich an jedem äußeren Pol, wobei sich jeder in einem Schwenkpunkt 187 in der Abdeckung 14 befindet und um diesen dreht und mit der Trimmabdeckung 16 festgehalten wird. Eins der Betriebselemente, die zum Auslösen gedrückt werden müssen, liegt für den Gebraucher durch die Zugangsöffnung 188 zum Drücken des Auslösers in der Zugangsabdeckung 17 frei, um eine manuelle Funktion zum Drücken des Auslösers zu schaffen, damit der Gebraucher des Leistungsschalters die Auslösefunktion manuell durchführen kann. Das manuelle, zum Auslösen zu drückende Betatigungselement ist ein Zubehörinterface, das ein Auslösesignal vom Zubehör an die Auslösefunktion des Leistungsschalters weiterleitet und eine Rücksetzfunktion für den Zubehörtyp der Unterspannungsauslöser schafft. Im Betrieb installierbares Zubehör hat eine Wechselwirkung mit dem zum Auslösen zu drückenden Betätigungselement 186, indem es den Auslösequerträger 84 (in der Auslöseeinheit, Figur 4) veranlaßt, den Leistungsschalter auszulösen. Das zum Auslösen zu drückende Betätigungselement 186 schafft eine Rücksetzung des Unterspannungsrelais, indem der Auslösequerträger 84 (Figur 4) auf das zum Auslösen zu drückende Betätigungselement drückt, was wiederum das Unterspannungsrelaismodul zurücksetzt.
- Nehmen wir nun auf Figuren 3, 6 und 7 bezug, so ist dort ein Unterbrecherbausatz gezeigt, der aus einem Plättchen 20, einem Plättchenstop 32, einem beweglichen Kontakt 26, einem Festkontakt 28, einem Lichtbogenläufer 30, einem umspritzten Magneten 34, einer Löschblechanordnung 36, einer Prallblechanordnung 38, einer Kammerauskleidung 40 und einem Strompfad 42 besteht.
- Der Strompfad 42 ist so dargestellt, daß er am Boden der Basis 12 entlangläuft und dann generell U-förmig gebogen um den Bodenteil des umspritzten Magneten 34, an dem ein Festkontakt mittels einer gut bekannten Befestigungsmethode angebracht ist. Der Isolator 190 befindet sich zwischen dem Strompfad 42 und dem umspritzten Magneten 34. Ein Lichtbogenläufer 30 ist zwischen dem umspritzten Magneten 34 und dem Strompfad 42 befestigt. Der Lichtbogenläufer 30 wird zur Zeit des Zusammenbaus automatisch elektrisch mit dem Strompfad 42 ohne jede Hartlötung oder Schweißung verbunden und benötigt daher keine zusätzlichen Befestigungen, um diese elektrische Verbindung zu bewirken. Ein T-förmiger Isolator 191 wird über dem Strompfad 42 und generell neben dem Festkontakt 28 plaziert.
- Die Kammertrennwand 44 ist mit einer Plättchenöffnung 46 (in Figur 2 gezeigt) dargestellt, durch welche das Plättchen 20 hervorsteht. Der bewegliche Kontakt 26 wurde an dem Plättchen 20 mit einem gut bekannten Befestigungsverfahren angebracht. Der bewegliche Kontakt 26 schließt mit dem Festkontakt 28, welcher am oberen Teil des Strompfades 42 angebracht ist, Kontakt, wenn der Leistungsschalter in der EIN/GESCHLOSSEN('ON/CLOSED')-Position steht.
- Die Unterbrecherkammer 45 (Figur 2) beinhaltet den umspritzten Magneten 34, die Bauteile der Löschblechanordnung 35 und Prallblechanordnung 38, wobei diese speziellen Bauteile in näheren Einzelheiten in US Pat. Nr. 4,618,751 beschrieben sind, welches auf den Patentinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und hiermit als Referenz einbezogen wird. Ein Teil, der den Bedarf von RTV eliminiert, RTV die zur Abdichtung des im vorher genannten Patents '751 beschriebenen Leistungsschalters benötigt wurde, wird hiernach beschrieben. Die Kammerauskleidung 40 wird direkt nach unten in die Unterbrecherkammer 45 eingeführt, nachdem die Anschlußklemme und der umspritzte Magnet 34 installiert wurden und versicherte damit eine gut abgedichtete Paßform dort, wo die Anschlußklemme die Endwand des Leistungsschalters durchdringt. Eine Löschblechanordnung 36 wird dann in die Unterbrecherkammer eingeführt und danach eine in einem Stück gepreßte Prallblechanordnung 38, die hinter der Löschblechanordnung 36 nach unten eingeschoben wird. Alle vorher genannten Teile werden in die Basis 12 von oben her eingeführt.
- Der umspritzte Magnet 34 umfaßt eine Vielzahl von Stahlplatten, die zusammen gruppiert und mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt sind. Der umspritzte Magnet 34 umgibt körperlich das Plättchen 20, den Plättchenstop 32, den Festkontakt 28 und den beweglichen Kontakt 26, einen Teil des Strompfades 42 und den Lichtbogenläufer 30. Der umspritzte Magnet 34 erhöht die magnetische Abstoßungskraft zwischen dem beweglichen und dem Festkontakt erheblich, um deren Trennung schnell zu beschleunigen, indem er die erzeugten magnetischen Felder auf die Fehlerbedingung eines Kurzschlusses von hohem Niveau konzentriert.
- In Figuren 6 und 7 wird der Isolator 35 zwischen der Löschblechanordnung 36 und dem umspritzten Magneten 34 plaziert. Der Isolator 33 wird zwischen dem umspritzten Magneten 34 und der Kammertrennwand 44 (Figur 2) plaziert. Die Seiteneinsätze 39 und der Bodeneinsatz 37 werden in den umspritzten Magneten eingeführt, wobei der Bodeneinsatz 37 mit Kerben versehen ist, die in Riegelteile auf den Seiteneinsätzen 39 einrasten, um die Einsätze fest miteinander innerhalb des umspritzten Magneten 34 zu verbinden. Die Seiteneinsätze 39 werden vor der Einführung des Bodeneinsatzes 37 in den umspritzten Magneten 34 eingeführt und werden zwischen Einkerbungen in der thermoplastischen Isolierung, die um den umspritzten Magneten 34 gespritzt wurde, positioniert. Diese Einkerbungen befinden sich auf der oberen Innenwand der Öffnung im umspritzten Magneten 34. Die Seiten- und Bodeneinsätze schützen die thermoplastische Isolierung auf der Innenseite des umspritzten Magneten indem sie während der Kontakttrennung ein Trenngas produzieren. Das Trenngas verursacht einen Druck, der den Lichtbogen, der während der Kontakttrennung erzeugt wird, von dem beweglichen Kontakt 26 und dem Festkontakt 28 (Figur 3) wegdrückt und in die Löschblech- und Prallblechanordnung 36 und 38 in dieser Reihenfolge hineindrückt.
- Bezugnehmend auf Figur 8, 9, 9a-9c, 11 und 12 ist hier der Betriebsmechanismus, generell mit 50 bezeichnet, gezeigt, einschließlich zwei oberer Kippverbindungen 52, zwei unterer Kippverbindungen 54, zwei identischer Glockenkurbeln 56, eines Gestells 58, einer Hauptsperre 62, einer Rollensperre 64, zwei identischer Zugfedern 66 als gestrichelte Linien gezeigt), eines Plättchenfängers 68, eines Plättchenträgers 70, eines Querträgers 76 (in Figur 2 gezeigt) und einer Torsionsfeder 72, der zwischen zwei Mechanismusseiten 53 (nur eine Seite ist in Figur 9 gezeigt) positioniert ist.
- Die oberen Enden der oberen Kippverbindungen 52 sind mittels Schwenkzapfen 78 drehbar mit dem Gestell 58 verbunden. Die unteren Teile der oberen Kippverbindungen 52 sind mittels Kippspindel 79 drehbar mit dem oberen Teil der unteren Kippverbindungen 54 verbunden. Kippspindel 79 hat Schulterteile an den Enden, die in die Kanten der dreieckig geformten Verbindungsöffnungen in den Rahmenseiten des Mechanismus 53 eingreifen. Die unteren Teile der unteren Kippverbindungen 54 sind drehbar mit den unteren Enden der wie ein Bumerang geformten Glockenkurbeln 56 an Schwenkzapfen 55 verbunden, welcher an der entsprechenden Glockenkurbel befestigt ist. An den oberen Enden der Glockenkurbeln 56 sind Nockenstifte 59 befestigt, die mit einem Antriebsspindelschlitz 67 der Glockenkurbeln in den Rahmenseiten 53 des Mechanismus kooperieren und in einen Positionierschlitz 71 im Plättchenträger 70 eingreifen. Die Mitte der Glockenkurbeln 56 ist drehbar auf einen Fängerschwenkzapfen 51 montiert, der an den Rahmenseiten des Mechanismus befestigt ist.
- Das Gestell 58 dreht sich an einem Ende um einen Gestellschwenkzapfen 60, der an den Rahmenseiten 53 des Mechanismus befestigt ist, und am anderen Ende ist eine allgemein U-förmige Rollensperre 64 daran angebracht. Die Rollensperre 64 überspannt das Gestell 58 und rastet in die Hauptsperre 62 ein, wenn sich der Leistungsschalter in der EIN('ON') und NICHT AUSGELÖST('NON-TRIPPED')- Position befindet. Die Mitte der Hauptsperre 62 ist mittels Hauptsperrenschwenkzapfen 75 drehbar an die Rahmenseiten 53 des Mechanismus montiert. Die Hauptsperre 52 beinhaltet eine darin geformte Sperrenoberfläche 63 an einem Ende, um in die Rollensperre 64 einzugreifen und eine darauf geformte Klinkenfläche 65 am entgegengesetzten Ende, die mit dem Hammer der Auslöseeinheit 86 (Figur 5) zusammenarbeitet.
- Zwei Griffarme 61, die generell in einem parallelen Verhältnis zueinander stehen, sind an der Griffspindel 77, welche an den Rahmenseiten 53 des Mechanismus befestigt ist, befestigt und drehen sich um diese. Das eine Ende von zwei Zugfedern 66 ist an der Rückstellspindel 140 befestigt und hat Enden, die in Griffarmschlitze 142 (in Figur 8 gezeigt) eingeführt werden; das gegenüberliegende Ende der zwei Zugfedern ist an der Kippspindel 79 befestigt. Die Rückstellspindel 140 hat eine Einkerbung, um während eines Rücksetzvorganges auf der oberen Oberfläche des Trägers zu gleiten.
- Ein Plättchenquerträger 76 ist mit dem Plättchenträger 70 aller drei Pole verbunden, um dafür zu sorgen, daß sich alle drei Plättchenträger 70 simultan in Reaktion auf das Öffnen und Schließen des Betriebsmechanismuses 50 bewegen.
- Wenn sich der Bedienungsgriff 18 in der EIN/GESCHLOSSEN('ON/CLOSED')-Position befindet, befinden sich die Teile des Betriebsmechanismus 50 in den in Figur 9a gezeigten Positionen. Die obere und untere Verbindung, je 52 und 54, befindet sich, wie gezeigt, in der Position über dem Zentrum und hat Zugfedern 66, die auf die Kippspindel 79 einen Zug nach oben ausüben. Die Federkraft, die auf die Kippspindel 79 ausgeübt wird, wird durch die oberen Kippverbindungen 58 an den Träger 58 weitergeleitet und zwingt die Rollensperre 64, in eine Sperroberfläche 63 einzugreifen und den Betriebsmechanismus in der EIN/GESCHLOSSEN('ON/CLOSED')- Position zu halten.
- Figur 9c zeigt den Betriebsmechanismus 50 in einer AUSGELÖST('TRIPPED')-Position. Wenn die Auslöseeinheit 80 einen Überstrom oder einen Fehlerzustand erfaßt, löst sie den Hammer 86 (in Figur 5 gezeigt) aus, der wiederum auf die Klinkenfläche 65 auf der Hauptsperre 62 schlägt, wobei die Hauptsperre 62 um den Hauptsperrenschwenkzapfen gedreht wird, was dazu führt, daß sich die Sperrenoberfläche 63 von der Rollensperre 64 wegbewegt. Die Zugkraft von den Zugfedern 66 zwingt den Träger 58 nach oben zu schwingen und dabei die oberen Kippverbindungen 52 nach oben zu ziehen und die Kippspindel 79 in die Position der Verbindungsöffnung 73, wie in Figur 9b gezeigt, zu befördern. Als ein Ergebnis biegen sich die oberen Kippverbindungen 52 und die unteren Kippverbindungen 54 an ihrem gemeinsamen Punkt an Kippspindel 79, was darin resultiert, daß die oberen Kippverbindungen 52 die unteren Kippverbindungen 54 nach oben ziehen, was wiederum die Glockenkurbeln 56 um den Fängerschwenkzapfen 51 dreht. Das obere Ende der Glockenkurbeln 56 bewegt sich in die Position im Antriebsspindelschlitz der Glockenkurbel 67, wie in Figur 9 gezeigt, und zwingt den Plättchenträger 70, sich um den Plättchenzapfen 74 zu drehen und den beweglichen und den Festkontakt zu trennen.
- Figur 9a zeigt den Betriebsmechanismus wenn der Bedienungsgriff in der AUS('OFF')-Position steht. Figur 9b zeigt den Betriebsmechanismus wenn ein DURCH KÜHLGAS AUSEINANDERGEBLASEN('BLOW-OPEN')-Zustand auftritt. Beim Auftreten eines extrem hohen Fehlerstromes veranlaßt die Strombegrenzungsfunktion, daß der Leistungsschalter sich öffnet, ehe der Mechanismus genügend Zeit hat sich einzuschalten. Der durch das Plättchen 20 fließende Strom fließt generell parallel und in die entgegengesetzte Richtung von dem Strom, der durch den angrenzenden Teil von Strompfad 42 fließt. Wenn der durch den Leistungsschalter fließende Strom ein bestimmtes Niveau erreicht, veranlaßt die elektromagnetische Kraft, die durch den durch das Plättchen fließenden Strom und den in Strompfad 42 in entgegengesetzter Richtung fließenden Strom geschaffen wird, daß die Kontakte AUSEINANDERGEBLASEN werden, wie in Figur 9d gezeigt. Die elektromagnetische Kraft wird wesentlich dadurch erhöht, daß der umspritzte Magnet 34 (Figur 3) die Kontakte und einen Teil des entgegengesetzten Strompfades vollständig umgibt und es so dem Leistungsschalter ermöglicht, den Strom sehr schnell zu unterbrechen.
- Ein Lichtbogen wird zwischen dem beweglichen Kontakt 26 und dem Festkontakt 28 gezogen wenn die Kontakte AUSEINANDERGEBLASEN werden. Das Plättchen 20 wird vom Plättchenfänger 68 offen gehalten, so daß der Betriebsmechanismus 50 des Leistungsschalters Zeit hat, den Plättchenquerträger 76 zu heben, um das Plättchen 20 offen zu halten.
- Eine Torsionsfeder 72 ist mittels Zapfen um Fängerschwenkzapfen 51 herum montiert, und ein Ende ist gegen den Mechanismusanschluß 57 positioniert, und das andere Ende wird gezwungen, in den Plättchenfänger 68 einzugreifen, um den Plättchenfänger im Uhrzeigersinn auf das Plättchen 20 zu zu bewegen. Das Plättchen 20 ist am Plättchenträger 70 befestigt und dreht sich um Plättchenzapfen 74. Plättchenfänger 68 hat eine Fängernase 69, die ein offenes Plättchen fängt, wenn der Mechanismus sich nicht früh genug öffnet. Der Plättchenfänger 68 hält das Plättchen in einer offenen Position bis der Mechanismus reagiert, indem er die oberen und unteren Kippverbindungen 52 und 54 des Mechanismus öffnet.
- Es wird nun das Verfahren erläutert, das eingesetzt wird, um das AUSEINANDERGEBLASENE Plättchen zu "fangen". Wenn sich das Plättchen 20 in der GESCHLOSSEN('CLOSED')- Position (Figur 9a) befindet, drückt die Torsionsfeder 72 die Fängernase 69 gegen die Mikrospitze 24 des Plättchens Wenn das Plättchen sich aufgrund der direkten elektromagnetischen Abstoßung zu öffnen beginnt, fängt der Fänger 68 an, sich zu drehen, sobald das Plättchen 20 und die Mikrospitze 24 des Plättchens sich in Drehbewegung um den Plättchenzapfen 74 bewegen. Während des AUSEINANDERBLAS-Vorganges bleibt der Plättchenträger 70 unbeweglich stehen. Wenn die Mikrospitze des Plättchens 24 die Fängernase 69 passiert, dreht sich der Fänger 68 weiterhin um den Fängerschwenkzapfen 51 bis die Fängernase 69 die Mikrospitze des Plättchens 24 überlappt und damit verhindert, daß das Plättchen 20 in seine GESCHLOSSEN('CLOSED')-Position zurückkehrt Um das Plättchen 20 loszulassen und in sein normales Verhältnis mit dem Plättchenträger 70 zurückkehren zu lassen, erfaßt die Auslöseeinheit 80 des Leistungsschalters den Fehler, der die Auslösung der AUSEINANDERBLASUNG erzeugt. Wenn die Auslöseeinheit 80 den Betriebsmechanismus 50 "AUSLÖST"('TRIPS'), bewegen sich die oberen und unteren Kippverbindungen, um die Glockenkurbel 56, die den Plättchenträger 70 dreht bis der Riegelteil des Plättchenträgers 70a auf die obere Oberfläche 68a des Fängers 68 schlägt und den Fänger 68 veranlaßt, sich von der Mikrospitze 24 des Plättchens wegzudrehen bis die Überlappung zwischen Fängernase 69 und Mikrospitze 24 des Plättchens vermindert ist, zu drehen. Dann wird das Plättchen mittels der Plättchenfeder 156 dazu bewegt, in das normale Verhältnis mit dem Plättchenträger 70 zurückzukehren.
- Beziehen wir uns nun auf Figuren 4, 5 und 10, so ist dort eine Auslöseeinheit 80 gezeigt, die von einem Auslöseeinheitgehäuse 116 aus Preßplastik umschlossen wird, welches eine Abdeckung 118 besitzt und ein U- förmiges Joch 90, einen Ankerbausatz 93, eine Ankerführung 98, einen Auslösequerträger 84, eine Auslöseeinheitsperre 85 (siehe Figur 5), einen Hammer 86 und ein Bimetall 92 beinhaltet.
- Die magnetischen Justier- und Auslösequerträger, je 82 und 84, haben identische Stahlachsen, die sich durch ihre Zentren erstrecken, welche bestimmte Abschnitte haben, die zu einem "D"-Querschnitt 83 gefräst wurden.
- Die Rahmenseiten 106 und 107 der Auslöseeinheit besitzen Querträgerhalteschlitze 81 welche eine untere ringförmige Öffnung 108 haben, deren Durchmesser größer ist als die Breite ihrer jeweiligen Schlitze. Der Durchmesser der Stahlachse der Querträger ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Schlitzöffnung, jedoch größer als die Schlitzbreite. Daher ermöglichen die "D"- Querschnittsabschitte 83 eine Einführung der magnetischen Justier- und Auslösequerträger in die Querträgerhalteschlitze 81 nur in bestimmten Ausrichtungen. Diese Ausrichtungen können unmöglich nach der kompletten Zusammenstellung der Auslöseeinheit 80 dupliziert werden, daher sind die Teile selbstsperrend. Druckfeder 110 (in Figur 4 gezeigt) befindet sich innerhalb eines Federschlitzes 112, umgibt darin das Ende 111 des Auslösequerträgers und liegt zwischen dem Auslöseeinheitgehäuse 116 und dem Querträgeranschlag 114. Nachdem der Auslösequerträger 84 in den Querträgerhalteschlitzen 81 installiert wurde, zwingt die Druckfeder 110 den Auslösequerträger 84, sich horizontal zu verschieben, so daß der "D"-Querschnittsabschnitt 83 vom Querträgerhalteschlitz 81 weg verlagert wird, was den Auslösequerträger 84 festklemmt.
- Es wird nun der magnetische Teil der Auslöseeinheit 80 erläutert. Der Strompfad 88 der Auslöseeinheit wird von einem U-förmigen metallischen Joch 90 umgeben. Ein Ankerbausatz 93 ist in unmittelbarer Nähe neben dem Joch 90 lokalisiert und beinhaltet eine Ankerwelle 97, die durch die Öffnung 109 in die Ankerführung 98 reicht und mit Einsatz eine bekannten Niet- oder Stiftverbindung an einer Ankerplatte 94 befestigt wird. Die Ankerführung 98 besitzt Riegelteile 100 und 101, die in die Gehäuseschlitze 102 und 103 in dieser Reihenfolge gleiten. Gehäuseschlitz 102 ist von einer solchen Größe, daß er den Ankerriegelteil 100 aufnehmen kann und Gehäuseschlitz 103 ist von einer solchen Größe, daß er den Ankerriegelteil 101 aufnehmen kann. Ankerriegelteile 100 und 101 sind von verschiedener Größe, so daß der Ankerbausatz 93 nicht falsch installiert werden kann. Der Ankerbausatz 93 beinhaltet ebenfalls einen magnetischen Justierbausatz, welcher eine magnetische Justierschraube 95 und eine Ankerfeder 96 beinhaltet. Ankerfederhaken 99 wird mit der Ankerplatte 94 verankert indem er mit der Öffnung 120 und der V-förmigen Kerbe 122 kooperiert. Der Kopf 124 der magnetischen Justierschraube greift in den magnetischen Justierquerträger 82 ein, indem er durch den Schlitz 126 gleitet und wird dann durch die Federkraft der magnetischen Justierschraube 95 nach unten in den Hohlraum 192 (Figur 14) gedrückt. Zusätzlich hat die magnetische Justierschraube 95 Prägungen 193 (Figur 14) in 90 Grad Abständen, die in Ausbuchtungen 194 (Figur 14) eingreifen, um so feststehende Justierinkremente zu schaffen und die Notwendigkeit von Verriegelungsvorrichtungen zu eliminieren. Die magnetische Justierschraube 95 greift in drei nicht aktive Windungen 96a der Ankerfeder 96 ein, die ausschließlich dazu reserviert ist, die magnetische Adjustierschraube 95 in Eingriff zu bringen und nicht dem Zweck der Hinzufügung von Kraft dienen. Das Problem der Federspannungsgrenze, das in der bisherigen Technik existiert, wird dadurch gelöst, daß, ungeachtet der Position der Adjustierschraube, nur die nicht aktiven Windungen in Eingriff gebracht werden, weil keine zusätzlichen Federwindungen in Eingriff gebracht werden können. Die Ankerfeder 96 ist so gewunden, daß die aktiven Windungen 96b einen inneren Durchmesser haben, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser der magnetischen Adjustierschraube 95, wodurch die magnetische Adjustierschraube 95 nie die aktiven Windungen der Feder berührt und auf die Federleistung dieser keine Wirkung hat. Die Federkraft bleibt beim Eingreifen der magnetischen Adjustierschraube in die Ankerfeder oder beim Sich-lösen linear. Daher wird sich die magnetische Kraft, die benötigt wird, um den Leistungsschalter auszulösen linear verändern, wenn die magnetische Adjustierschraube in die nicht aktiven Windungen der Ankerfeder eingreift und sich löst. Deshalb löst die lineare Reaktion die Probleme der bisherigen Technik indem sie eine zuverlässige Eicheinrichtung schafft.
- Beziehen wir uns jetzt auf Figur 2 und 4, so ist dort der Abschnitt der Auslöseeinheit für gespeicherte Energie mit einem Auslöseeinheitsrahmen 104, einem Hammer 86, einer Auslösesperre 85, einem Sperrenschwenkzapfen 130 und einer Hauptdruckfeder 128 der Auslöseeinheit gezeigt. Auslöseeinheitsrahmen 104 ist an der Außenseite des Auslöseeinheitsgehäuses 116 befestigt, in dem es eine Auslöseeinheitsrahmenöffnung 105 gibt von der sich Montierriegelteil 129 weg erstreckt und in das Auslöseeinheitsgehäuse 116 hinein. Der Hammer 86 ist mittels Hammerschwenkzapfen 135 drehbar zwischen den Hammerbefestigungsriegeln (nicht gezeigt) befestigt. Die Hauptdruckfeder der Auslöseeinheit, die sich zwischen dem Hammer 86 und dem Auslöseeinheitsrahmen 104 befindet, zwingt den Hammer 86 in einer Drehrichtung vom Auslöseeinheitsrahmen 104 weg in die AUSGELÖST('TRIPPED')-Position. Die Auslösesperre 85, die tropfenförmig ist und eine Öffnung 137 besitzt, ist zwischen den Wänden 131 des Hammers 86 befestigt, indem der Sperrenschwenkzapfen 130 durch die Öffnung 137 passiert und an den Hammerwänden 131 festmacht. Der Sperrenschwenkzapfen 130 ist ein einteiliges Teil, das so gefräst wurde, daß es verschiedene Durchmesser hat. Auslösesperre 85 dreht sich um den Sperrenschwenkzapfen 130 während Sperrenoberfläche 129 in den Sperrenzapfen 123 eingreift, um den Hammer 86 in einer gesperrten Position zu halten. Die Torsionsfeder 134 der Auslösesperre ist um den Sperrenschwenkzapfen 130 herum positioniert und hat einen Haken an jedem Ende, der in Montierriegelteil 127 an einem Ende und in die Auslösesperre 85 am anderen Ende eingreift, um die Auslösesperre 85 in eine gesperrte Position zu bringen. Die Torsionsfeder 133 des Rücksetzarmes ist um den Sperrenschwenkzapfen 130 plaziert und greift an einem Ende in den Auslöserahmen 104 ein und hakt sich am anderen Ende in den Rücksetzarm 136 ein, wobei der Rücksetzarm 136 sich um den Sperrenschwenkzapfen 130 dreht.
- Es wird nun die Theorie des Auslöseeinheitsbetriebes für den magnetischen Teil besprochen. Wenn Strom durch den Strompfad 88 der Auslöseeinheit fließt, wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der durch den magnetischen Schaltkreis, der ein Joch 90 und eine Ankerplatte 94 umfaßt, fließt und eine magnetische Kraft erzeugt, die die Ankerplatte 94 auf das Joch 90 zu zieht. Die magnetische Kraft wirkt der Zugkraft der Ankerfeder 96 entgegen und zieht den Ankerbausatz 93 auf das Joch 90 zu. Wenn sich der durch den Strompfad fließende Strom erhöht, erhöht sich auch die magnetische Kraft und veranlaßt den Ankerbausatz 93, sich näher zum magnetischen Joch zu bewegen, und zwingt den Ankerwellenhaken 97a mit dem Auslösequerträger kontakt zu schließen und ihn damit zu veranlassen, sich zu drehen. Wenn der Strom einen vorherbestimmten Wert übersteigt, ist die elektromagnetische Kraft so groß, daß der Ankerbausatz 93 den Riegelteil 125 des Auslösequerstabs in die Auslösesperre 85 dreht. Die Auslösesperre 85 dreht sich dann und bewegt die Sperrenoberfläche 129 von dem Sperrenzapfen 123 weg und setzt die Hauptdruckfeder 128 der Auslöseeinheit frei, die den Hammer 86 zwingt, sich um den Hammerschwenkzapfen 135 zu drehen und veranlaßt dabei den Hammer, auf die Klinkenfläche 65 (Figur 9a) der Hauptsperre zu schlagen.
- Die magnetische Auslösereichweite der Auslöseeinheit wird durch Drehen des magnetischen Justierknopfes 121 variiert. Diese Bewegung wird über ein wendelförmiges Ende des Justierknopfes in eine Drehbewegung des magnetischen Justierquerträgers übersetzt. Diese Drehung verlängert, bzw. verkürzt die Ankerfedern und justiert die Vorspannungskraft des Bausatzes (z.B. längere Federn = höheres magnetisches Auslöseniveau). Der magnetische Justierknopf 121 hat Einbuchtungen 119, die mit der Rückhaltefeder 196, die in die Abdeckung der Auslöseeinheit eingeführt ist, kooperieren, um digitale, taktile Justierungen des magnetischen Auslösestromniveaus zu schaffen und aufrecht zu erhalten. Es wird nun der thermische Teil der Auslöseeinheit erläutert. Durch Einsatz eines parallelen Strompfades durch die Auslöseeinheit wird ein Teil des Stroms abgespalten, um das Bimetall direkt zu erhitzen, während der andere Teil dazu benutzt wird, das Bimetall indirekt zu erhitzen. Wie in Figur 13 gezeigt, ist das Hauptbauelement des thermischen Teils ein generell L-förmiges Bimetall 92, dessen Fußteil mit Riegeln 89 an dem Strompfad 88 befestigt ist. Der verlängerte Teil des Bimetalls erstreckt sich auf den Auslösequerträger 84 zu und in seiner unmittelbaren Nähe. Eine Eichschraube 91 passiert durch die Öffnung mit Gewinde im verlängerten Teil. Von einem paralleler Strompfad durch die Auslöseeinheit wird Gebrauch gemacht, indem ein Teil des Stroms abgespalten wird, um das Bimetall direkt zu erhitzen und der verbleibende Teil eingesetzt wird, um das Bimetall indirekt zu erhitzen. Auf diese Weise kann das Bimetall mit derselben schnellen dynamischen Reaktion reagieren wie ein direkt erhitztes Bimetall und dennoch einen unerwünschten Widerstand unterbinden, der in einem Leistungsschalter größeren Ausmaßes nicht toleriert werden kann. Der Strom wird nicht wie in anderen im Nebenschluß geschalteten Bimetallen nur durch den Teil der größten Aktivität des Bimetalls geleitet und optimiert daher den Bimetallausgang für den geringsten Widerstandsanstieg. Wenn Strom durch den Strompfad 88 der Auslöseeinheit und den Basisteil 87 des Bimetalls fließt, wird das Bimetall erhitzt und biegt sich im Verhältnis zu der erzeugten Hitzemenge. Wenn eine vorherbestimmte Strommenge für länger als eine vorherbestimmte Zeitspanne überschritten wird, greift die Eichschraube 91 in den Auslösequerträger 84 ein und zwingt diesen, sich zu drehen und die Auslösesperre 85 zu lösen, wie schon vorher erläutert.
- Zusätzlich zur Schaffung von Überstromerfassung stellt die Auslöseeinheit ebenfalls das im Betrieb installierbare Zubehör und Abnehmerinterface für den manuellen Auslösebetrieb zur Verfügung. Das Spannungsauslösungs- und Unterspannungsauslösungszubehör übermittelt seine Auslösesignale über das zum Auslösen zu drückende Betätigungselement 186 (Figur 2) direkt an den Auslösequerträger 84 und veranlassen diesen, sich in einer ähnlichen Weise zu drehen wie bei einem magnetischen oder thermischen Überstrom. Das Ergebnis ist, daß ein Auslösesignal an den Betriebsmechanismus 50 (Figur 9) des Leistungsschalters über den Hammer 86 der Auslöseeinheit und die Hauptsperre 62 (Figur 9) geschickt wird. Zusätzlich dazu schafft, da Unterspannungsgeräte typischerweise nicht selbstrücksetzend sind, der Rücksetzarm 136, indem er mit dem Griffarm 61 (Figur 9) des Betriebsmechanismuses kooperiert, der Auslöseeinheitsquerträger 84 und das zum Auslösen zu drückende Betätigungselement 186 die Rücksetzbewegung/energie für solche Geräte. Typischerweise wird diese Energie/Bewegung entweder von den Plättchen/dem Querträger oder dem Betriebsgriffarm direkt abgeleitet. Dieses System einzusetzen hat die Vorteile, daß es von Natur aus "außer Kontakt" bleibt und es den Zubehörtaschen 152 (Figur 2) ermöglicht, universal zu sein (d.h. zuzulassen, daß Schalter, Spannungsauslöser und Unterspannungsregler ('UVR') an jedem oder beiden Polen eingesetzt werden können).
- Wie in Figuren 15 und 16 gezeigt, ist dort ein Klemmbackenverbinder 160 aus zwei identischen Hälften 162 gezeigt, in den Klemmbackenmontierlöcher 159 und eine Vielzahl von Fingern 161 integriert sind. Die Klemmbackenhälften 162 sind verbunden, indem man einen Vorsprung 163 des Backenmaterials in die Umgebung der Backenmontierschraubenlöcher 159 integriert. Dieses Material wird anschließend festgestanzt, um beide Backenhälften zu befestigen. Vor dem Feststanzen der Backenhälften werden Reservefedern 158 in die Stanzverbindung eingebracht. Nach dem Stanzvorgang ziehen die Reservefedern die Vielzahl von Fingern zusammen.
- Die Klemmbacken werden an den Anschlußklemmen der Unterbrecher befestigt, indem zwei hochstarke Befestigungen mit Sicherheitsdichtungen pro Phase eingesetzt werden. Die Anordnung der Klemmbacken in Abständen, die der I-Form Anwendung entsprechen, wird durch Einsatz von Kupfervorsprüngen erreicht, die auf die genaue Länge der Abstände des I-Form Buses geschnitten wurden. Es wird an keiner Anschlußklemme ein Abstandshalter benotigt, da sie so konstruiert wurde, daß sie in der richtigen Höhe für diese Phase liegt.
- Da die Anschlußklemmen des Unterbrechers nur Löcher zur Einhaltung des Abstandes haben (dies war beabsichtigt, es schafft die richtige Flexibilität in Voraussicht auf verschiedene Verbindungssysteme), werden die Backenbefestigungen mit Anschlußeinlageklemmen befestigt. Diese Vorrichtungen schnappen an jedem Ende des Unterbrechers ein wenn Gewinde benotigt werden (I- Form-, Bus- und Quetschverbinderanwendungen). Dieses Gerät schnappt beim Zusammenbau mit den Klemmen des Unterbrechers zusammen. Wenn es am Unterbrecher montiert ist, kann es sich selbst plazieren und kann nur mit Werkzeugen entfernt werden. Dies diente dazu, um die unweigerlich falsche Zusammenstellung der Klemme während der Verbinderzusammenstellung zu verhindern.
- Das Zubehör setzt das Einschnappcharakteristikum, wie von U.S. Patent Nr. 5,005,880 beschrieben, welches auf den Patentinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und hierbei als Referenz einbezogen wird, ein, um es im Leistungsschalter zu befestigen.
- Figuren 17-19 zeigen einen Hilfsschalter, der ein Zubehörgehäuse 164, eine Zubehörabdeckung 166, Reihenklemmen 168, eine Schalttafel 170, eine Betätigungselementplatte 172, Schalter 174 und einen Tauchkern 176 umfaßt. Die Hilfsschalterbauteile werden in das Zubehörgehäuse 164 eingebaut, und eine Zubehörabdeckung 166 wird dann an der Basis befestigt. Das eine Ende des Tauchkerns 176 erstreckt sich durch die Öffnung 178 und greift in das zum Auslösen zu drückende Betätigungselement 186 (Figur 2) ein, während das andere Ende in die Betätigungselementplatte 172 eingreift. Die Betätigungselementplatte 172 ist schwenkbar mit dem Zubehörgehäuse 164 an einem Ende verbunden und hat drei Finger 173a, 173b, 173c (Figur 15) der Betätigungselementplatte an dem anderen Ende, die die Schalter 174 betätigen, indem sie Schalterbetätigungselemente 175 einschalten. Es können bis zu drei Schalter auf Schalttafel 170 montiert werden, die sie elektrisch mit den jeweiligen Reihenklemmen 168, welche ebenfalls auf der Schalttafel 170 montiert sind, verbindet. Es können leicht Drähte an den Reihenklemmen angeschlossen werden, damit man über externe Geräte den Status des Leistungsschalters bestimmen kann. Der Einsatz der Reihenklemmen 168 eliminiert die Notwendigkeit, individuelle Drähte an das Schalterbetätigungselement zu löten. Klinke 180 an der Außenseite des Zubehörgehäuses 164 "schnappt" in eine Schnappvorrichtung 150 (Figur 2) an der Abdeckung 14 (Figur 2) des Leistungsschalters ein, ähnlich wie es U.S. Patent Nr. 5,005,880 beschreibt. Die Schraube 179 befestigt das Zubehör noch mehr an der Abdeckung 14 des Leistungsschalters.
- Der Hilfsschalter wird vom Plättchenquerträger 76 (Figur 2) und vom Zubehörbetätigungselement 182 betätigt, wenn sich der Leistungsschalter in der EIN('ON')-Position befindet. In dieser Position wird der Tauchkern 176 nach oben in die Betätigungselementplatte 172 gezwungen und dreht die Finger 173a, 173b, 173c der Betätigungselementplatte in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung in die Schalterbetätigungselemente 175 hinein und betätigt so die Schalter 174. Wenn sich der Leistungsschalter in der AUS('OFF')-Position befindet, dreht sich der Querträger 76 aus seiner Position heraus und gestattet es dem Betätigungselement 182 des Zubehörs, sich herunterzulassen, was es dem Tauchkern 176 gestattet, die Betätigungselementplatte 172 loszulassen, womit den Fingern der Betätigungselementplatte gestattet wird, alle der Schalter 174 loszulassen.
- Wenn wir uns jetzt Figur 20 zuwenden, so ist hier eine weitere Ausführung des Zubehörs gezeigt. Der Schaltund Klingelalarm besteht aus einer vorgeformten thermoplastischen Basis 201, die aus G.E. Lexan 141 besteht, welche in eine vorgeformte Abdeckung 202, die aus demselben Material besteht, zusammengebaut wird. Im Schalterbausatz sind weiterhin in Reihenfolge des Zusammenbaus die untere Betatigungselementfeder 204, die Betätigungselementplatte 205, die aus Rynit 555 gemacht wurde, der Tauchkern 206 des thermoplastischen Betätigungselements, der aus Rynit 55 gemacht wurde, die thermoplastische Unterstützungsplatte 208, die obere Tauchkernrückkehrfeder 207, das Betätigungselement 209 des thermoplastischen Klingelalarms, das mit Federstahlbetätigungselement 210 zusammengebaut wurde und verschiedene Kombinationen von Schalttafelbausätzen 214 und 215 des Anschlußschalters mit zwei Anschlußschalterbausätzen lokalisiert, das ist das Maximum, das innerhalb des Modulgehäuses möglich ist. Die Installation der alternativen Zubehörausführung wird nun erläutert. Hilfsschalter- und Klingelalarmmodul können in einer von zwei Zubehörtaschen, die in der Leistungsschalterabdeckung lokalisiert sind, installiert werden. Das Modul wird durch eine Rippe 222 an beiden Seiten des Moduls und Positionierungsklinken 223, die sich am Tauchkerngehäusering 224 befinden, in Position geführt. Diese Merkmale passen sich den Merkmalen 225 und 226 der Zubehörtasche 221 an. Wenn das Modul an seinen Platz geführt wird, kontaktiert Schnappteil 227 am Boden des Moduls die "selbstabdichtende Schnappvorrichtung" 203 (in U.S. Patent Nr. 5,005,880 beschrieben, welches dem Patentinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und hiermit als Referenz integriert wird), die schon in der Einschnapptasche 217 installiert wurde, ehe der Leistungsschalter die Fabrik verläßt. Mit einem geringen nach unten gehenden Druck schnappt das Einschnappteil in die Einschnappvorrichtung ein, und das Modul wird sicher festgehalten. Dies gestattet es dem Modul, an zwei Punkten in der Zubehörtasche anzuschließen. Erst gestattet es dem Betatigungslement 209 des Klingelalarms in das Betätigungselement 211 des PTT (zum Auslösen zu drücken)-Zubehörauslösers, am Anschlußpunkt 228 einzugreifen. Der Betatigungspunkt wird benutzt, um einen "ausgelösten Unterbrecherzustand" zu erfassen und zweitens gestattet es dem Tauchkern 206 am Ende des Betätigungselements, am Plättchenquerträger am Anschlußpunkt 216 anzuschließen. Dieser Betätigungselementpunkt wird benutzt, um einen "Unterbrecher EIN('ON')-Zustand" zu erfassen.
- Es wird nun ein alternativer Hilfsschalter erläutert. Der Hilfsschalter wird vom Plättchenquerträger betätigt wenn sich der Leistungsschalter in einer EIN/GESCHLOSSEN('ON/CLOSED')-Position befindet. In dieser Position wird der Tauchkern 206 des Betätigungselements nach oben gezwungen und in dieser Gleitbewegung durch eine vorgeformte Gleitachse 229 an der Modulabdeckung 202 geführt. In dieser Position wird die Tauchkernrückkehrfeder 207 zwischen der Modulabdeckung 202 und dem Federsitzelement im oberen Teil des Tauchkerns 206 des Betätigungselements zusammengedrückt Wenn die Feder 207 zusammengedrückt wird, gestattet dies der Feder 204 des unteren Betätigungselements, die Betätigungselementplatte 205 zu zwingen, auf den Hauptkörper des Tauchkerns 206 des Betätigungselements zu gleiten und alle Mikroschalter in jeder Kombination, die innerhalb des Moduls installiert ist, zu betätigen. Die Mikroschalter 218 sind auf eine gedruckte Leiterplatte 234 montiert und gelötet, die sie direkt mit drei Drahtreihenklemmen 214 verbindet, die ebenfalls auf die gedruckte Leiterplatte montiert und gelötet sind. Jeder Mikroschalter ist mit seiner eigenen Reihenklemme über Leiterzüge auf der gedruckten Leiterplatte verbunden. Diese Leiterplattenbausätze werden von in Modulbasis 201 eingeformten Leisten und von Halteplatte 208 getragen.
- Sie werden von der Modulabdeckung 202, die sicher an der Modulbasis mit der Hilfe von eingeformten Einschnappteilen 219 und 220 an fünf Stellen befestigt ist, sicher im Modul gehalten.
- Wenn sich der Leistungsschalter in einer AUS/OFFEN('OFF/OPEN')-Position befindet, schwingt der Plättchenquerträger aus seiner Position heraus und gestattet es dem Tauchkern 206 sich abzulösen. Wenn der Tauchkern erst einmal abgelöst ist, überwindet die obere Tauchkemfeder 207 die von der Feder 204 des Betätigungselements erzeugte Kraft und setzt die Betätigungselementsplatte 205 in ihre normale Position zurück, wobei alle Mikroschalter auf den Leiterplattenbausätzen ausgeschaltet werden.
- Es wird nun ein Klingelalarm erläutert. Der Klingelalarm wird betätigt, wenn der Leistungsschalter ausgelöst ist, und sein Zweck ist, einen ausgelösten Zustand im Leistungsschalter anzugeben. Der Klingelalarmschalter 209 wird installiert, indem man den anschließenden Betatigungselementteil des Schalters 230 durch die Öffnung 231, die in die Modulbasis 201 eingeformt wurde, einführt. Wenn das Betätigungselement erst einmal durch die Modulwand eingeführt wurde, kann das sich drehende Zapfenstrukturelement 233, das in den Schalter eingeformt wurde, in das Schwenkstrukturelement 212, das in die Modulbasis 201 eingeformt wurde, eingeschnappt werden. Wenn der Leiterplattenbausatz 234 des Anschlußschalters erst einmal installiert ist, wird der Klingelalarmschalter 209 durch Blattfeder 213, die mit Nieten in einer Mikroschalterposition direkt über dem Klingelalarmschalter 209 montiert wurde, nach vorne gezwungen und zwingt so den Klingelalarmschalter nach vorne. Der Mikroschalter wird betatigt, wenn der Leistungsschalter zurückgesetzt wird und das PTT- Betätigungselement der Zubehörauslösung zurückgezwungen wird und sich an das Schalterinterface 230 des Klingelalarms anschließt. Dies veranlaßt das Federstahlbetätigungselement 210, den Mikroschalter einzuschalten. Wenn der Leistungsschalter ausgelöst ist, zwingt die Blattfeder 213 den Klingelalarmschalter 209 nach vorne gegen Anschläge in der Modulbasis 201 und löst dabei den Mikroschalter, der den Klingelalarmschaltkreis steuert, aus.
- Obwohl hier gezeigt und beschrieben wurde was zur Zeit als die bevorzugten Ausführungen der Erfindung betrachtet wird, wird es für jene, die in dieser Technik bewandert sind, offensichtlich sein, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen hieran vorgenommen werden können, ohne von der in den anhängenden Patentansprüchen definierten Ausführung der Erfindung abzuweichen.
Claims (5)
1. Ein Leistungstrenner, der folgendes umfaßt:
ein Preßstoffgehäuse (12, 14);
zwei trennbare Kontakte (26, 28) innerhalb des
genannten Gehäuses (12, 14); einen Betriebsmechanismus
innerhalb des genannten Gehäuses (12, 14) zum Trennen und
Schließen der genannten trennbaren Kontakte (26, 28)
jeweils in eine OFFENe- und GESCHLOSSENe-Position; und
durch folgendes charakterisiert:
einen Träger (58), der schwenkbar an dem genannten
Gehäuse (12, 14) angebracht ist; eine U-förmige
Rollensperre (64), die schwenkbar an einem Ende des
genannten Trägers (58) angebracht ist;
eine Hauptsperre (62), die schwenkbar innerhalb des
genannten Gehäuses angebracht ist, wobei die genannte
Hauptsperre (62) eine Sperrenoberfläche (63) zur
Zusammenarbeit mit der genannten Rollensperre (64)
besitzt, und wobei die genannte Hauptsperre (62) mit der
genannten Rollensperre (64) kooperiert, um den genannten
Betriebsmechanismus (50) in einer GESCHLOSSENEN Position
zu halten; und eine Auslöseeinheit (80), die einen
Stromfluß durch die genannten zwei trennbaren Kontakte
(26, 28) erfaßt, und welche folgendes umfaßt:
eine Bewegungseinrichtung (86), um die genannte
Hauptsperre (62) von der genannten Rollensperre (64)
wegzubewegen und es dem Betriebsmechanismus (50) zu
ermöglichen, die genannten zwei trennbaren Kontakte (26,
28) zu trennen, wenn der genannte Strom eine
vorherbestimmte Höhe überschreitet;
einen Rahmen (104), der so angepaßt wurde, daß er
den Auslösequerträger (84) aufnimmt, welcher mit der
genannten Bewegungseinrichtung (86) zusammenwirkt, um die
genannte Kontakttrennung zu ermöglichen, wobei der
genannte Auslösequerträger (84) und der genannte Rahmen
(104) so strukturiert wurden, daß sie ineinander
eingreifen wenn sie sich in einer vorherbestimmten
Auslegung befinden, wobei der
genannte Auslösequerträger (84) und der genannte Rahmen
(104) miteinander verriegelt werden; ein Gehäuse (116),
das die genannte Auslöseeinheit (80) umgibt und einen
Federschlitz (112) besitzt, der sich in der Nähe eines
Endes des genannten Auslösequerträgers (84) befindet; und
eine Druckfeder (110), die das Ende des genannten
Auslösequerträgers (84) umgibt und sich in dem genannten
Federschlitz (112) befindet, wobei die genannte
Druckfeder (110) zwischen dem genannten
Ausloseeinheitsgehäuse (116) und einem
Querträgeranschlag, der sich auf dem genannten
Auslösequerträger befindet, zusammengedrückt ist und den
genannten Auslösequerträger (84) dazu zwingt, im
wesentlichen waagerecht zu gleiten.
2. Ein Leistungstrenner wie nach Anspruch 1,
dadurch charakterisiert, daß die genannte Einrichtung zum
Bewegen der genannten Hauptsperre (62) einen Hammer (86)
der Auslöseeinheit beinhaltet, der schwenkbar an dem
genannten Auslöseeinheitsrahmen (104) befestigt ist.
3. Ein Leistungstrenner wie nach Anspruch 1 oder
2, dadurch charakterisiert, daß der genannte Rahmen (104)
weiterhin folgendes umfaßt:
zwei sich gegenüberliegende Seiten (106, 107), wobei
die genannten zwei sich gegenüberliegenden Seiten (106,
107) jede einen Querträgerhalteschlitz (81) mit der
Breite dieses besitzen;
jeder der genannten Querträgerhalteschlitze (81)
besitzt eine runde Bodenschlitzöffnung (108), die sich im
wesentlichen daneben befindet, wobei die genannte runde
Bodenschlitzöffnung (108) einen Durchmesser hat, der
größer ist als die Breite jedes genannten
Querträgerhalteschlitzes (81); und
daß der genannte Auslösequerträger (84), der in
jeder der genannten runden Schlitzöffnungen (108)
angeordnet ist, die genannte Bewegungseinrichtung (86)
schwenkt, wobei der genannte Auslösequerträger (84) einen
Durchmesser hat, der im wesentlichen größer ist als die
Breite des Querträgerhalteschlitzes (81), jedoch kleiner
als der Durchmesser der runden Bodenschlitzöffnung (108),
wobei der genannte Querträger (84) eine "D"-förmige
Querschnittsfläche (83) besitzt, die jedem genannten
Querträgerhalteschlitz (81)entspricht, und die sich in
unmittelbarer Nähe jedes genannten
Querträgerhalteschlitzes (81) befindet, wobei es die
genannte "D"-förmige Querschnittsfläche (83) dem
genannten Auslösequerträger (84) ermöglicht, in jeden
genannten Querträgerhalteschlitz (81) nur in einer
vorherbestimmten Ausrichtung eingeführt zu werden.
4. Ein Leistungstrenner wie nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß
(i) eine Feder (96) folgendes besitzt:
ein erstes Ende zum Eingreifen in einen Teil
innerhalb der genannten Auslöseeinheit (80);
eine Vielzahl von aktiven Spulen (96b), die sich
neben dem genannten ersten Ende befinden und einen ersten
Durchmesser besitzen, wobei die genannten Spulen (96b)
eine regelbare Vorspannungskraft anwenden, welche
dementsprechend ein vorherbestimmtes Stromniveau regelt,
auf welchem die genannte Auslöseeinheit (80) die
Unterbrechung des über einen Strompfad in den
Unterbrecher fließenden Stromes einleitet, und ein
zweites Ende, das mindestens eine nicht aktive Spule
(96a) mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als
der genannte erste Durchmesser, besitzt; und
(ii) eine Regeleinrichtung (95), um eine lineare
Adjustierung des vorherbestimmten Stromniveaus
zuzulassen, indem nur die genannte nicht aktive Spule
(96a) der genannten Feder (96) in Einsatz gebracht wird,
ohne auf die genannten aktiven Spulen (96b) einzuwirken.
5. Ein Leistungstrenner wie nach Anspruch 4,
dadurch charakterisiert, daß die genannte
Regeleinrichtung zur Ausführung einer linearen
Adjustierung aus einem Halter mit Gewinde besteht, wie
z.B. eine Schraube (95), und daß die Vorspannungskraft,
die durch die genannten aktiven Spulen (96b) angewandt
wird, regelbar ist, indem der genannte Halter mit Gewinde
(95) weiter in die nicht aktive Spule (96a) hinein oder
herausgeschraubt wird und die genannte Feder (96)
veranlaßt länger oder kürzer zu werden und damit die
angewandte Vorspannungskraft ändert und dementsprechend
das vorherbestimmte Stromniveau regelt.
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