-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen einpoligen
Überlastschalter mit hohem Abschaltvermögen. Genauer
bezieht sie sich auf eine Vervollkommnung, die auf eine
herkömmliche Überlastschalterstruktur angewendet wird und
auf eine wesentliche Verbesserung des Abschaltvermögens
mittels einer besonderen Konfiguration der
Bogenleitungsbleche, die sich in den Unterbrechungskammern dieser
Strukturen befinden, zielt.
-
Die elektrische Schaltung, die in dem isolierenden
Gehäuse der von der Erfindung betrachteten Überlastschalter
angeordnet ist, enthält zwischen zwei
Verbindungsanschlüssen ein Thermobimetall, eine magnetische
Überlastschaltereinheit, zwei bewegliche Kontakte in Form einer
Gabel, die mit zwei festen Kontakten zusammenwirken, die
an den beiden Seiten einer isolierenden mittleren
Trennwand angeordnet sind, welche zwei Volumina begrenzt, die
jeweils eine Unterbrechungskammer oder
Bogenlöschungskammer, die einem festen Kontakt zugeordnet ist, aufnehmen.
-
Solche Überlastschalter sind bereits seit langem bekannt
und beispielsweise in dem französischen Patent,
eingereicht unter der Nr. FR 91 04229 im Namen der
vorliegenden Anmelderin, beschrieben. Sie sind dazu vorgesehen,
einen Schutz vor Kurzschlüssen oder
Intensitätsüberlastungen durch Auslösen der Einheit mit magnetischer
Unterbrechung bzw. infolge der thermischen Verformung des
ursprünglichen Bimetalls sicherzustellen. Das
Vorhandensein von zwei Kontakten in Serie ermöglicht eine erste
Erhöhung des Abschaltvermögens der Vorrichtung und ist
beispielsweise in dem Dokument EP-A-05397, das den
nächsten Stand der Technik beschreibt, ebenfalls offenbart.
-
Die beiden Bogenunterbrechungskammern, die sich beider
seits der mittleren isolierenden Trennwand befinden,
enthalten Bogenleitungsbleche, die einen Weg bilden, der
von den beweglichen Kontakten ausgeht und unter dem
Deionisationsstapel ankommt. Sie dienen dazu, den Bogen
zu führen, der beim Öffnen der Kontakte entsteht, um ihn
zur Mitte der Löschungskammer in Deionisierungsstapel zu
leiten, wo er gelöscht wird.
-
Wenn sich die beweglichen Kontakte von den festen
Kontakten entfernen, ist zwischen ihnen während einer kurzen
Zeitperiode ein Bogen vorhanden, der den Kreis schließt.
Wegen der Schleifenwirkung, die bestrebt ist, den Kreis
zu öffnen, damit er einen größeren magnetischen Fluß
einschließt, wechselt der Bogen sehr schnell zum
benachbarten Bogenleitungsblech, der dann ebenfalls in den
Kreis eintritt. Genau zu diesem Zeitpunkt befindet sich
der Bogen zwischen dem festen Kontakt und diesem
letzteren.
-
Die Öffnung aufgrund der Schleifenwirkung führt ihn in
die Abfolge der Deionisierungsbleche, in der er gelöscht
wird, wenn seine Spannung die Spannung des Gitters
übersteigt. In Wirklichkeit ist die Vergrößerungsbewegung der
Stromschleife durch elektrodynamische Abstoßungskräfte
bedingt, denen der virtuelle Leiter unterworfen ist, den
der elektrische Bogen bildet. Diese Kräfte sind zum
Quadrat des Werts, den der Strom im Kreis annimmt,
proportional.
-
Um nun das Abschaltvermögen zu erhöhen, besteht eines der
Mittel darin, die Überleitungsgeschwindigkeit des Bogens
zu erhöhen. Daraus ergibt sich die Idee, die
Konfiguration der Stromschleife zu modifizieren, damit der in der
Schleife betrachtete Strom zunimmt, so daß der Wert der
resultierenden Abstoßungskraft, die auf den Bogen
ausgeübt wird, angehoben wird.
-
Das Bogenleitungsblech bildet in der Löschungskammer das
für eine solche Modifikation am besten geeignete Element,
insbesondere wegen seiner Positionierung im Gehäuse und
seiner strukturellen Einfachheit. Deshalb wird die
Erhöhung des Abschaltvermögens im Rahmen der Erfindung durch
eine Neukonfiguration des Bogenlöschungsblechs erzielt,
die die Erhöhung des Werts des in diesem Sektor der
Schleife betrachteten Stroms ermöglicht, um die
resultierende Abstoßungskraft zu schaffen.
-
Die Verwendung dieses Blechs zu diesem Zweck ist jedoch
nicht vollständig neu. Es sind nämlich einpolige
Überlastschalter bekannt, die eine einzige
Unterbrechungskammer umfassen, die ein doppeltes Bogenleitungsblech
enthält, das den Weg zwischen dem beweglichen Kontakt und
der Abfolge von Deionisierungsblechen bildet, um so den
Wert des betrachteten Stroms auf diesem Weg im
wesentlichen zu verdoppeln. Dieses Blech weißt eine Konfiguration
auf, gemäß der es parallel und wenigstens längs der Bahn
neben sich selbst zurückgeführt ist.
-
Im vorliegenden Fall stellt sich das Problem für
Überlastschalter mit zwei Kontakten in Serie und folglich mit
zwei nebeneinanderliegenden Bogenunterbrechungs kammern.
Die Verdoppelung des Kreises der Bogenleitungsbleche auf
zwei besondere Teilstücke erfordert eine sehr spezielle
Konfiguration der Bleche, um so mehr als der innerhalb
eines standardisierten Modulgehäuses verfügbare Raum sehr
begrenzt ist. Deshalb ist die Installation eines
doppelten Bogenleitungsblechs innerhalb eines solchen
Überlastschalters mit zwei Bogenunterbrechungskammern, die
nebeneinander beiderseits der mittleren Trennwand angeordnet
sind, vollkommen neu, wobei sie ohne wesentliche
Modifikationen
der anderen Komponenten und ohne wesentliche
Verringerung des Raums für ihre Installation erfolgt.
-
Dies ist das erste von der Erfindung nach Anspruch 1
erreichte Ziel.
-
Selbstverständlich ist es notwendig, daß die zwei
parallelen Abschnitte des Bogenleitungsblechs Ströme in der
gleichen Richtung und im gleichen Richtungssinn
transportieren, damit sich ihre Einflüsse ergänzen und die
Intensität der abstoßenden Kraft erhöhen.
-
Wenn der elektrische Bogen diese Bleche erreicht,
wechselt er vom beweglichen Kontakt. Da die beiden
beweglichen Kontakte am Ende einer Gabel in Serie angeordnet
sind, bewegt sich der Strom von einem zum anderen. Der
Richtungssinn des Stroms in den beiden Bögen ist daher
ebenso wie in den beiden Schleifen entgegensetzt. Daher
muß wenigstens ein geometrisches Teil entworfen werden,
das die Verdoppelung jedes Leitungsblechs unter
Berücksichtigung des Stromrichtungssinns ermöglicht. Jede
Unterbrechungskammer enthält dann ein primäres
Leitungsblech und ein sekundäres Leitungsblech, die einen Strom
im selben Richtungssinn transportieren.
-
Damit das Blech, mit der die Verdoppelung verwirklicht
wird, einen im richtigen Richtungssinn umlaufenden Strom
enthält, besteht eine mögliche Konfiguration darin, eine
transversale Schleife zu bewerkstelligen, d. h. eine
Schleife, die von einer Unterbrechungskammer zu anderen
verläuft. Mit anderen Worten, das primäre Leitungsblech
einer der Kammern wird zum sekundären Leitungsblech der
anderen und umgekehrt.
-
Aus Gründen der Fertigung und insbesondere wegen der
Berücksichtigung der Montageprinzipien, die in der
Forderung
einer minimalen Anzahl von Montageachsen für die
Teile und in der Möglichkeit bestehen, im voraus
hergestellte Untereinheiten zu konstruieren, wird diese
Schleife vorzugsweise aus zwei verschiedenen Teilen
verwirklicht, die einen ausreichend hohen, jedoch nicht
vollständigen Symmetriegrad aufweisen. Diese zwei Teile
können miteinander in einer Kontaktzone verschachtelt
sein, was ermöglicht, die vorgesehene Schleife auf Höhe
der Bogenleitungsbleche mit zwei verdoppelten Abschnitten
auszubilden.
-
Sie sind an die äußere Form der mittleren Wand angepaßt
und können im voraus gleichzeitig mit anderen Teilen
(z. B. jenen, die die Unterbrechungskammer bilden) in der
Weise montiert werden, daß eine für die Montage bereite
Untereinheit erzeugt wird.
-
Diese beiden Teile sind jeweils für sich aus einem
sogenannten primären Hauptblech mit der gleichen Form wie die
miteinander vereinigten Bogenleitungsbleche aufgebaut,
das mit einem äquivalenten, parallelen, sogenannten
sekundären Blech verbunden ist, bei dem derjenige
Abschnitt des primären Blechs entfernt ist, der mit der
Fußplatte des Gehäuses in Kontakt ist. Dieses sekundäre
Blech wird in einem Abstand angeordnet, so daß es nach
der Montage in der Bogenunterbrechungskammer hinter dem
primären Blech dieser sekundären Kammer und mit geringem
Abstand von diesem in bezug auf den elektrischen Bogen
positioniert ist.
-
Zwei zur Fußplatte parallele transversale Bleche
vervollständigen diese Teile, die dünner als die primären und
die sekundären Bleche sind, weil sie sich in der Nähe
ihrer homologen Abschnitte des anderen Teils befinden,
mit denen sie virtuell vollständige transversale Bleche
bilden. Indessen verbinden nur die auf Höhe der
beweglichen
Kontakte positionierten transversalen Bleche wirk
lich die beiden primären und sekundären Bleche jedes
Teils. Sie enthalten Vorsprünge, die ihre gegenseitige
Verzahnung und die Festlegung des Abstands zwischen dem
primären Blech und dem sekundären Blech in jeder Kammer
ermöglichen.
-
Die zwei transversalen Bleche, die zur Fußplatte des
Gehäuses benachbart sind, verbinden nicht die beiden
Leitungsbleche desselben Teils miteinander, sondern
stellen den Kontakt mit dem anderen Teil in der Weise
sicher, daß sie eine Schleife schließen.
-
In einem überraschenderen Bild besitzt eines der Teile im
wesentlichen die Form eines p, während das andere die
Form eines q besitzt, wobei im unteren Schnittpunkt mit
dem Schaft nicht geschlossene, rechtwinklige Bäuche
vorhanden sind. Der Schaft bildet das primäre
Leitungsblech, während das zum Schaft parallele Blech das
sekundäre Blech ist.
-
Um auf der Bahn des elektrischen Bogens kein Hindernis
anzuordnen und gemäß einem sekundären, jedoch
vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Kontaktpillen in die
Bleche, die sie tragen, eingelassen.
-
Ein Überlastschalter gemäß den Merkmalen der vorliegenden
Erfindung, d. h. ein Überlastschalter, der mit einer
transversalen Schleife versehen ist, die die
Bogenleitungsbleche in den Unterbrechungskammern verdoppelt,
ermöglicht in Kombination mit einem Paar von in Serie
geschalteten beweglichen Kontakten, daß eine wesentlich
höhere Nennabschaltleistung als bei einem einzigen
Bogenleitungsblech pro Unterbrechungskammer erhalten wird.
-
Nun wird die Erfindung im einzelnen mit Bezug auf die
beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
-
- Fig. 1 die möglichen Bahnen des Stroms im
Überlastschalterkreis darstellt,
-
- Fig. 2 die zwei Teile der Erfindung zeigt, die
voneinander getrennt sind,
-
- Fig. 3 diese im ineinander verschachtelten Zustand
zeigt,
-
- die Fig. 4 und 5 die Montage der Gesamtheit der
beiden Teile an der mittleren Trennwand zeigen und
-
- Fig. 6 eine Seitenansicht des Überlastschalters ohne
zweite Halbschale des Gehäuses ist.
-
Alle diese Figuren zeigen ein mögliches Beispiel der
transversalen Schleife für die Verdoppelung der
Bogenleitungsbleche gemäß der Erfindung, wobei das Beispiel nicht
als begrenzend angesehen werden darf.
-
In Fig. 1 ist der Richtungssinn des Stroms und sein Weg
bei in Betrieb befindlicher Vorrichtung durch eine
doppelte, unterbrochene schwarze Linie (1) gezeigt. Während
der Dauer, in der die Bögen vorhanden sind, ist die Bahn
zwischen den beiden Enden (4, 5) der Gabel umgeknickt und
durch doppelte Strichpunktlinien (2) gezeigt.
-
Der Strom fließt von einem Verbindungsanschluß (6) zum
nächsten (7), wobei er durch das Bimetall (8), die Gabel
(3), die die beiden Kontakte (A, B) verbindet, und durch
die Magnetspule (9) fließt.
-
Wenn sich die beweglichen Kontakte von den festen
Kontakten (bei A, B) entfernen, fließt der Strom durch die
geschlossene Schleife über den Bogen; die Schleife
umschließt eine maximale Fläche, wenn sich der Bogen im
Deionisierungsstapel (10, 11) befindet, wie durch die
Doppelstrichpunktlinie (2) gezeigt ist. Der Richtungssinn
des Stroms ist durch die in der Bahn gezeigten Pfeile
gegeben.
-
Die transversale Schleife (C) erscheint in dieser Figur
besonders deutlich. Wenn ihre Bahn ausgehend von dem mit
(10) bezeichneten Deionisierungsstapel verfolgt wird,
wird festgestellt, daß der Strom durch das primäre
Leitungsblech (20) der den Stapel (10) zugeordneten
Unterbrechungskammer verläuft, das (nicht gezeigte) Gehäuse
durchquert, sich dann im sekundären Leitungsblech (21)
der anderen Unterbrechungskammer wiederfindet, in die
transversale Schleife zurückkehrt, um vom sekundären
Blech (22) der ersten Kammer getragen zu werden und dann
seine Bahn durch das primäre Leitungsblech (23) der
sekundären Kammer beendet, welche die
Deionisierungsabfolge (11) enthält.
-
Von einer Kammer zur nächsten ist eine Verzahnung der
transversalen Bleche vorhanden, die auf Höhe der Kontakte
(A, B) angeordnet sind, wie bereits erwähnt worden ist,
um die Verbindung zwischen dem primären Blech und dem
sekundären Blech sowohl in dem einen als auch im anderen
Richtungssinn zu verwirklichen.
-
Fig. 2 veranschaulicht eine mögliche Konfiguration der
Teile (P&sub1; P&sub2;), die die transversale Schleife bildet. P&sub1;
besitzt die Form eines q, während P&sub2; die Form eines p
annimmt. Außer den primären und sekundären
Leitungsblechen (20, 21, 22, 23) wird auf die Formen der
transversalen Bleche hingewiesen, die ermöglichen, die Verzahnung
auf Höhe der oberen Bleche (24, 25) zu verwirklichen und
die Schleife auf Höhe der unteren Bleche (26, 27) zu
schließen. Das versetzte Ende (27) ermöglicht einen
ebenen Kontakt mit dem rechten Ende (26).
-
Fig. 3 zeigt die Montage der Teile P&sub1; und P&sub2;, die an
dieser transversalen Schleife anstoßen, mit denen jede
Unterbrechungskammer eines primären Leitungsblechs (20,
23) und eines sekundären Leitungsblechs (21, 22) versehen
ist. In jeder Kammer sind die beiden zugehörigen Bleche
im wesentlichen parallel, wobei die beiden homologen
Bleche von einer Kammer zur nächsten wenigstens für eines
ihrer geradlinigen Teilstücke in derselben Ebene liegen.
-
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Montage der transversalen
Schleife am mittleren Teil (30), das zugleich dazu dient,
die magnetische Gesamtheit (nicht gezeigt) zu
unterstützen und die Volumina der Bogenunterbrechungskammern zu
begrenzen. Die zur Fußplatte der primären Bleche (20, 23)
parallelen Teile bilden den unteren Teil der
Unterbrechungskammern, die in den Hohlräumen (31, 32)
untergebracht sind.
-
Fig. 6 hat zum Ziel, die primären und sekundären Bleche
(23, 21) von der Seite zu zeigen, welche im
Überlastschalter gemäß der Erfindung angebracht sind. Dieser
enthält in an sich bekannter Weise ein isolierendes
Gehäuse (40), das mit einer Fußplatte (41) versehen ist,
die dazu vorgesehen ist, mit einer genormten Schiene
zusammenzuwirken, und die den bereits erwähnten
elektrischen Kreis enthält: zwischen den beiden Anschlüssen (6,
7) ein Bimetall (8), das mit dem Verbindungsanschluß (6)
durch eine leitende Beflechtung (42) verbunden ist, eine
Gabel, die die beiden beweglichen Kontakte (A) enthält,
eine Einheit (9) mit magnetischer Unterbrechung, die mit
dem Verbindungsanschluß (7) verbunden ist, und zwei
Bogenunterbrechungskammern (31, 32), die beiderseits der
in den Fig. 4 und 5 gezeigten mittleren Trennwand (30)
angeordnet sind.
-
Das primäre Blech (23) und das sekundäre Blech (21) sind
längs ihrer schrägen Bahn parallel und gering
beabstandet, wobei auf dieser Länge der Strom für die durch den
elektrischen Bogen erzeugte Schleife doppelt so groß ist,
weil er in diesen beiden Blechen (21, 23) den gleichen
Richtungssinn hat. Folglich ist die Kraft, die auf den
Bogen wirkt, welcher seinerseits bestrebt ist, die von
ihm umschlossene Fläche zu erhöhen und sie daher zum
Deionisierungsstapel (11) abzustoßen, deutlich größer als
jene, die im Fall eines einfachen Leitungsblechs wirken
würde. Der Bogen bewegt sich schneller zum Stapel,
wodurch eine schnellere Löschung in der
Unterbrechungskammer und eine Erhöhung des Abschaltvermögens des
Überlastschalters ermöglicht werden.
-
Die Zeit, die zwischen der Entstehung und der Löschung
des Bogens verstreicht, kann in drei Perioden unterteilt
werden: die Schaltzeit zwischen dem Kontakt und dem
Leitungsblech, die Migrationszeit und die
Unterbrechungszeit; falls Maßnahmen wie etwa die Einlassung der
Kontaktpillen auf die Verbesserung der ersten Zeit zielen,
zielt die Erfindung ihrerseits vor allem auf die
Verringerung der Migrationszeit, indem sie die
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Bogens erhöht.