DE69406334T2

DE69406334T2 - Schaltgerät

Info

Publication number: DE69406334T2
Application number: DE69406334T
Authority: DE
Inventors: Gilles Baurand; Pierre Duchemin; Dominique Leglaye
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2014-03-23
Also published as: CA2119839A1; EP0617449B1; DE69406334D1; EP0617449A1; JPH07312133A; US5534832A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem Kontaktträger, der mit einer Kontaktbrücke ausgerüstet ist, die mit festen Kontakten zusammenwirkt und von einem Elektromagneten oder einem Schloßmechanismus betätigt werden kann.
Verschiedene Schaltgeräte (Schütze, Schaitschütze, Überstromsahalter) weisen die vorstehend definierte Anordnung auf. Die Leistungspole umfassen jeweils zwei feste Kontakte, die an Anschlußklemmen und an einer Brücke mit mobilen Kontakten angeschlossen sind, die in geschlossener Position eine Brücke zwischen diesen festen Kontakten bildet. Jede Kontaktbrücke ist auf einem Kontaktträger montiert.
Die Schaltschütze gewährleisten die Funktionen eines Überlastschalters, eines Schützes und eines Wärmeschutzrelais anhand der gleichen Leistungspole. Jede Kontaktbrücke kann von einem Elektromagneten (Schützfunktion), von einem Schlagstift (Kurzschluß- Schutz), von einem auf das Schloß wirkenden, thermischen und/oder magnetischen Schutzmodul (Schutzfunktion gegen Überlasten, Phasenungleichgewichte und Überstöme), betätigt werden.
Bei bestimmten Schaltschützen, wie beispielsweise demjenigen des Patents EP - 0 309 923, sind die Kontakte eines jeden Leistungspols in einem Isoliereinsatz angeordnet, der die Isolation zwischen den Polen gewährleistet und die Abschaltkammer bildet. Jeder Kontaktträger ist einer die Kontakte schließenden Druckfeder ausgesetzt. Um die Kontakte zu öffnen, muß der Elektromagnet der Kraft der Druckf eder entgegenwirken.
Ziel dieser Erfindung ist es, ein Schaltgerät zu liefern, bei dem die auf die mobilen Kontakte wirkenden Poldruckfedern auf dem Kontaktträger mitgeführt werden. Aufgrund des Nichtvorhandenseins der gegen den Boden des Einsatzes drückenden Druckfeder, können die Geräte große Kaliber und vorteilhafte Motorisierungen aufweisen. Die Einsätze können leicht und ohne Abkabelung ersetzt werden. Die Abschaltgeschwindigkeit kann kontrolliert werden. Die Auslegung dieses Geräts ist für verschiedene Versionen geeignet: Schütze, Schaltschütze, Überstromschalter.
Erfindungsgemäß ist das Gerät dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern zwischen der Kontaktbrücke und dem Kontaktüräger montiert sind, und daß ein Betätigungsmechanismus, der entweder vom Elektromagneten oder vom Schloßmechanismus betätigt werden kann, auf ein Antriebsorgan des Kontaktträgers wirkt und damit den unabhängigen Betrieb als Schütz oder als Überlastschalter ermöglicht.
Nach einem Merkmal ist die Kontaktbrücke in einem eine Abschaltkammer bildenden Einsatz montiert, wobei dieser Einsatz eine Antriebskurbel der Kontaktbrücke aufweist, die sich außerhalb des besagten Einsatzes erstreckt und über den Betätigungsmechanismus an die mobilen Teile des Elektromagneten angeschlossen ist.
Nach einem Merkmal ist die Antriebskurbel mechanisch mit einem Kniegelenk verbunden, und die mobilen Teile des Elektromagneten wirken auf die Achse des Kniegelenks.
Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert, unter Bezugnahme auf als Beispiel dienende
Ausgestaltung und auf die beigefügten Zeichnungen, auf denen:
- die Figur 1 ein Schema des im erfindungsgemäßen Gerät verwendeten Einsatzes ist;
- die Figur 2 ein Schema einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schützes ist;
- die Figur 3 ein Schema einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schützes ist;
- die Figur 4 ein Schema einer dritten Ausgestaltung des erfindungsemäßen Schützes ist;
- die Figur 5 ein Schnitt nach V-V der Figur 4 ist;
- die Figuren 6, 7, 8 die Funktion des Schützes der Figuren 4 und 5 darstellen;
- die Figur 9 ein Schema eines erfindungsgemäßen Schaltschützes ist;
- die Figur 10 ein Schema des Schaltschützes ist, in einer Position, in der das Schloß gespannt ist und die Spule des Elektromagneten unter Spannung steht, was das Schließen der Pole bewirkt (Schütz-Funktion);
- die Figur 11 ein Schema des Schaltschützes ist, in einer Position, in der das Schloß gespannt ist und die Spule des Elektromagneten außer Spannung steht, was das Öffnen der Pole bewirkt (Schütz-Funktion);
- die Figur 12 ein Schema des Schaltschützes ist, in einer Position, in der das Schloß entriegelt ist, was das Öffnen der Pole bewirkt (Überlastschalter- Funktion);
- die Figur 13 ein Schema des Schaltschützes ist, in einer Position, in der das Schloß entriegelt ist, die Pole geöffnet sind und der Elektromagnet geöffnet ist.
- die Figur 14 ein Schema des Schaltschützes während der Rückstellung ist, wobei der Elektromagnet geöffnet bleibt.
Das auf den Zeichnungen dargestellte Gerät umfaßt mehrere Doppelschalt-Leistungspole. Auf den Figuren 2, 3 und 9 ist ein einziger Pol dargestellt.
Jeder Leistungspol umfaßt einerseits einen Satz von festen Kontakten 13 und 14, die jeweils an zwei Anschlußklemmen 16 und 18 angeschlossen sind, und andererseits eine mobile Kontaktbrücke 11 mit Kontaktplättchen, die mit den festen Kontakten 131 und 132 so zusammenwirkt, daß der Stromdurchlauf zwischen den Klemmen hergestellt oder unterbrochen wird. Es handelt sich also um eine Doppelschaltung. Die beiden Klemmen sind beispielsweise Schraubklemmen, die den Anschluß von Stromleitern ermöglichen.
Die Kontaktbrücke 11 ist auf einem Kontaktträger 12 montiert, der aus einem isolierenden Werkstoff besteht und um eine Schwenkachse 15 herum rotationsgeführt ist. Der mittlere Teil der Kontaktbrücke 11 ist derart in einer Aufnahme des Kontaktträgers 12 angeordnet, daß er sich in Bezug auf diesen Kontaktträger drehen kann, wobei die relative Drehbewegung von Anschlägen begrenzt wird. Zwischen der Kontaktbrücke 11 und dem Kontaktträger 12 sind Federn 19 montiert, um den Druck der Kontakte herzustellen.
Der drehbare Kontaktträger 12 ist mit einer Antriebskurbel 17 bestückt, deren Rotation vom Elektromagneten 4 über einen Bewegungswechselmechanismus 2 angetrieben wird.
Die Kontakte eines jeden Leistungspols befinden sich in einem isolierenden Einsatz 1, der die Isolierung zwischen Polen gewährleistet und die Abschaltkammer bildet. Die einzelnen Einsätze 1 sind nebeneinander in einem Gehäuse 3 angeordnet und festgehalten, in dem der Blektromagnet 4 für die Betätigung der Kontakte untergebracht ist.
Jeder Einsatz 1 umfaßt einen Außenmantel 14 aus geformten Kunststoff. Er enthält die Kontaktbrücke 11 und den Kontaktträger 12, der so geführt wird, daß er sich um eine Schwenkachse 15 herum dreht, zwischen der geöffneten Position der Kontakte und der geschlossenen Position der Kontakte. Der Kontaktträger 12 durchquert eine Seite des Mantels und ist mit der Antriebskurbel 17 verbunden. Die Schwenkachse 15 befindet sich etwa in gleichem Abstand zu den beiden mobilen Kontakten, während sich die Kontaktbrücke auf beiden Seiten dieser Schwenkachse erstreckt. Die einzelnen Kurbeln 17 verlaufen parallel und werden von den mobilen Teilen des Elektromagneten betätigt. Die Einsätze 1 enthalten Entionisierungsflügel.
Das Gehäuse ermöglicht die Montage des Schützes entweder auf einer Schiene, dank einer Aussparung mit Einhängemitteln, oder auf einer Platine, dank seitlicher Ränder, in denen Befestigungslöcher vorgesehen sind.
Der die Verschiebung der mobilen Kontakte steuernde Elektromagnet 4 besteht aus einem festen Magnetkreis 41, einem mobilen Magnetkreis 42, der translationsversetzt werden kann (geradlinig), und einer Spule 43. Die Spule 43 ist mit Versorgungsklemmen ausgestattet, die außerhalb des Gehäuses zugänglich sind. Eine dem Elektromagneten zugeordnete Rückstellfeder 44 dient dazu, den mobilen Magnetkreis 42 wieder in Öffnungsstellung der Kontakte zu versetzen.
Bei dem auf Figur 2 dargestellten Schütz ist jede Antriebskurbel 17 eines polrotativen Kontaktträgers mit einem Festpunkt 221 verbunden, und zwar über ein Kniegelenk, das aus zwei Pleuelstangen 21 und 22 besteht, die um eine Gelenkachse 23 herum miteinander verbunden sind. Die Pleuelstange 22 ist am Festpunkt 221 gelagert, während die Pleuelstange 21 mit der Antriebskurbel 17 gekoppelt ist, über eine demontierbare, um eine Achse 171 herum gelagerte Verbindung. Die Achse 23 des Kniegelenks ist mit den mobilen Teilen des Elektromagneten verbunden. Das Verschieben der mobilen Teile des Elektromagneten bewirkt das Drehen der Kurbel 17.
Bei dem auf Figur 3 dargestellten Schütz ist jede Antriebskurbel 17 eines polrotativen Kontaktträgers über ein Gelenk mit einer Pleuelstange 28 verbunden, die drehbar um eine feste Achse 281 herum gelagert ist, und deren Drehung von den mobilen Teilen des Elektromagneten gesteuert wird. Die Lagerung der Pleuelstange 28 und des Hebels 17 erfolgt um eine Achse 171 herum und ist demontierbar. Die mobilen Teile des Elektromagneten sind über eine Gelenkverbindung 23 mit der drehenden Pleuelstange 28 verbunden.
Bei dem auf den Figuren 4 und 5 dargestellten Schütz ist jede Antriebskurbel 17 über eine demontierbare Gelenkverbindung 171 mit einer Verbindungspleuelstange 24 verbunden, die von den mobilen Teilen des Elektromagneten angetrieben wird. Die Gelenkverbindung 171 zwischen der Kurbel 17 und der Verbindungspleuelstange 24 weist zylindrische, hakenähnliche Tragflächen auf, die eine einfache Demontage ermöglichen. Die Gelenkverbindung zwischen der Pleuelstange 24 und den mobilen Teilen ist kugelgelenkartig und besteht aus einem Käfig 29, der über die orthogonalen Gelenkachsen 27 und 45 jeweils mit der Pleuelstange 24 und dem mobilen Magnetkreis 12 des Elektromagneten verbunden ist. Eine Feder wirkt derartig auf die Pleuelstange 24, daß die Gelenkauflageflächen dieser Pleuelstange gegen die gemeinsamen Gelenkauflageflächen der Kurbel 17 drücken.
Nachstehend wird die Funktion des Schützes nach Figuren 4 und 5 beschrieben, unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 8.
In der auf Figur 6 dargestellten Öffnungsposition ist der Mantel des Elektromagneten unter der Wirkung der diesem Elektromagneten zugeordneten Feder von Zylinderkopf entfernt. Die Kontaktbrücken der einzelnen Einsätze befinden sich in Öffnungsposition.
Die Erregung der Spule des Elektromagneten bewirkt das Anziehen des mobilen Magnetkreises nach unten und damit die Translation der Verbindungspleuelstange 24 und die Rotation der Kurbeln 17. Die Kontakte jeder Brücke 11 drücken gegen die an den Anschlußklemmen angeschlossenen festen Kontakte (Figur 7). Die in den Einsätzen angeordneten Federn wirken so, daß die mobilen Kontakte gegen die festen Kontakte gedrückt werden (Figur 8).
Das auf Figur 9 dargestellte Schaltschütz weist ein im Gehäuse angeordnetes Schloß 5 auf. Die Antriebskurbel 17 eines jeden polrotativen Kontaktträgers 12 ist über ein Kniegelenk mit dem Schloß 5 verbunden, das aus zwei Pleuelstangeen 21 und 22 besteht, die um eine Gelenkachse 23 herum miteinander verbunden sind. Die Pleuelstange 22 ist mechanisch an das Schloß 5 gekoppelt, während die Pleuelstange 21 an die Antriebskurbel 17 gekoppelt ist. Die Antriebskurbel 17 des rotativen Kontaktträgers ist andererseits mechanisch mit dem mobilen Magnetkreis 42 des Elektromagneten verbunden. Zu diesem Zweck ist die Kniegelenkachse 23 mechanisch mit dem mobilen Magnetkreis 42 des Elektromagneten verbunden, und zwar über gelenkige und gleitende Verbindung 25 und einer Verbindungspleuelstange 24. Diese Verbindungspleuelstange 24 ist einerseits über die gelenkige und gleitende Verbindung 25 mit der Achse 23 und andererseits mit dem mobilen Mantel 42 verbunden. Sie ist translationsgeführt.
Die Kniegelenk-Pleuelstange 21 ist in 26 an die Kurbel 17 angelenkt. Die Kniegelenk-Pleuelstange 22 ist mit dem sie versetzenden Schloß 5 verbunden. Die Verbindung 26 zwischen der Pleuelstange 26 und der Kurbel 17 ist demontierbar.
Die gelenkige und gleitende Verbindung 25 besteht aus einer in der Verbindungspleuelstange 24 vorgesehenen Gleitbahn 25, in der die Achse 23 des Kniegelenks gleitet. Diese Gleitbahn weist eine offene Form auf, um das Freisetzen der Achse 23 und des das Schloß 5 und den Mechanismus 2 tragenden Blocks bei einer Demontage zu ermöglichen.
Die gelenkige und gleitende Verbindung 25 ist ausgelegt, um der Achse 23 keinen Freiheitsgrad zu lassen, um eine Schütz-Funktion zu ermöglichen, und um der Achse 23 einen Freiheitsgrad zu lassen, die eine Überlastschalter-Funktion ermöglicht.
Die Gleitbahn 25 ist vorzugsweise offen, um das Freisetzen der Achse 23 und demzufolge die Demontage zu ermöglichen.
Das Schaltschütz der Figur 9 umfaßt ein magnetisches und thermisches Schutzmodul 6, das auf jedem Strompfad mit einer magnetischen Schnellauslösevorrichtung ausgerüstet ist, die den Schutz gegen hohe Überströme gewährleisten soll, und auf jedem Strompfad mit einer thermischen Vorrichtung, die den Schutz gegen Überlasten und das Ungleichgewicht der Phasen gewährleisten soll. Wenn das Schutzmodul eine Überlast oder einen Überstrom auf einem Strompfad entdeckt, wirkt es über das Schloß 5 auf den Kontaktträger.
Alle Handbetriebs- oder Auslösebefehle laufen über das Schloß 5, das mechanisch auf den Kontakt wirkt, der mit der Spule 43 des Elektromagneten in Serie geschaltet ist. Das Schloß 5 kann manuell mittels eines Steuerknopfs 51 oder automatisch durch Befehle vom Schutzmodul 6 betätigt werden. Die einzelnen Zustände des Mechanismus werden von der Position des Steuerknopfs 51 materialisiert.
Nachstehend wird die Funktion des Schaltschützes beschrieben.
Auf den Figuren 10 und 11 ist das Schloß 5 gespannt. Wenn die Spule 43 angespeist wird, ist der Elektromagnet 4 geschlossen und versetzt das Kniegelenk 21-22 in die ausgefahrene Position (Figur 10). Das Kniegelenk bewirkt das Drehen der Antriebskurbel 17 und der zugeordneten Kontaktbrücke 11, so daß sich die Pole schließen. Die im Kontaktträger 12 angeordneten Druckf edern wirken so, daß sich die Brücke 11 gegen die festen Kontakte drückt.
Wenn die Spule nicht bzw. nicht mehr angespeist wird, versetzen der mobile Magnetkreis 42 und die Verbindungspleuelstange 24 das Kniegelenk 21-22 in die gefaltete Position. Das Falten des Kniegelenks 21-22 bewirkt das Drehen der Kontaktbrücke 11 und das Öffnen der Pole (Figur 11). Dieses Öffnen erfolgt durch Eingriff auf den Steuerkreis der Spule, was die normale Funktion eines Schützes ist. Im Fall dieser Figuren 10 und 11 befindet sich das Schloß in gespannter Position und die Verbindung zwischen der gleitenden Verbindung 25 und der Achse 23 ist positiv.
Ab der geschlossenen Polposition, die auf der Figur 10 dargestellt wird, kann die Öffnung entweder wie im vorstehend genannten Fall oder nach einem Kurzschluß oder einer Überlast erfolgen. In diesem Fall entriegelt sich das Schloß 5 (Figur 12) und verschiebt die Kniegelenkeinheit 21-22. Ihre Verschiebung bewirkt das Drehen des Kontaktträgers 11, und die Pole öffnen sich. Ab dieser Position wird die Spule nicht mehr angespeist, und der Elektromagnet öffnet sich (Figur 13). Das Öffnen des Elektromagneten hat keinen Einfluß auf die Kontakte, da zwischen der gleitenden Verbindung 25 und der Achse 23 keine positive Verbindung mehr besteht.
Die Pleuelstangen 21-22, die das Kniegelenk bilden, haben in ausgefahrener Position unterschiedliche relative Positionen, je nach gewünschter Kraft und Geschwindigkeit des Kontakts, je nach Geschwindigkeit des Elektromagneten.
Für die Rückstellung betätigt der Bediener den Knopf 51, wodurch das Kniegelenk 22-21 gefaltet wird. Der Elektromagnet bleibt geöffnet.
Zum Auswechseln der Einsätze 1, koppelt man die Pleuelstange 21 und den Hebel 17 durch Kippen der Pleuelstange 21 ab. Der das Schloß 5 und das Kniegelenk 21-22 enthaltende Block kann dann freigesetzt werden. Danach kann man die Einsätze 1 leicht auswechseln.
Bei allen Ausgestaltungen ermöglichen die demontierbaren Verbindungen zwischen den Hebeln 17 und dem Bewegungswechselmechanismus die Demontage und das Auswechseln der Einsätze 1. Weiters können die in den Einsätzen angeordneten Leiterabschnitte von den zu den Klemmen 16 und 18 führenden Leiterabschnitten getrennt werden.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann man sich selbstverständlich Varianten und Detail- Vervollkommnungen vorstellen, und ebenfalls die Verwendung von gleichwertigen Mitteln in Betracht ziehen.
Im Falle einer Überstromversion wird dem Schütz ein thermisches Schutzmodul hinzugefügt.
Die Einsätze 1 können an der Rückseite, der Vorderseite oder der Seitenwand des Geräts angeordnet werden. Die Hebelarme können angepaßt werden.

Claims

1. Schaltgerät mit mindestens einem Leistungpol, bestehend aus einem Kontaktträger (12), der mit einer Kontaktbrücke (11) ausgerüstet ist, die mit festen Kontakten (13, 14) zusammenwirkt und von einem Elektromagneten (4) oder einem Schloßmechanismus (5) betätigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß Druckfedern (19) zwischen der Kontaktbrücke (11) und dem Kontaktträger (12) montiert sind, und daß ein Betätigungsmechanismus (21, 22, 23, 24, 25), der entweder vom Elektromagneten (4) oder vom Schloßmechanismus (5) betatigt werden kann, auf ein Antriebsorgan (17) des Kontaktträgers wirkt und damit den unabhängigen Betrieb als Schütz oder als Überlastschalter ermöglicht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (11) auf einem Einsatz (1) montiert ist und eine Abschaltkammer bildet.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz (2) eine Antriebskurbel (17) der Kontaktbrücke aufweist, die sich außerhalb des Mantels des besagten Einsatzes erstreckt und über den Betätigungsmechanismus (2) an die mobilen Teile des Elektromagneten angeschlossen ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskurbel (17) mechanisch mit einem Kniegelenk (21-22) verbunden ist, und daß die mobilen Teile (42) des Elektromagneten auf die Achse des Kniegelenks (23) wirken.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kniegelenk-Pleuelstangen (21-22) um einen Festpunkt (221) herum gelagert ist.

6. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebskurbel (17) eines rotativen Kontaktträgers über ein Gelenk mit einer drehbar um eine feste Achse (281) herum montierte Pleuelstange (28) verbunden ist, deren Drehung vom Elektromagneten gesteuert wird.

7. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Verbindungspleuelstange (24) aufweist, die über eine erste Gelenkverbindung (27, 45) mit den mobilen Teilen des Elektromagneten und über eine zweite Gelenkverbindung (171) mit der Antriebskurbel (17) eines jeden Einsatzes (1) verbunden ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gelenkverbindung (171) demontierbarer Art ist.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel (21-22) umfaßt, um den Kontaktträger (11) und ein Schloß (5) mechanisch zu verkoppeln, und Mittel (24), um den besagten Kontaktträger (11) mechanisch und unabhängig an die mobilen Teile des Elektromagneten anzukoppeln.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (11) über ein Kniegelenk (21-22) mechanisch mit dem Schloß (5) verbunden ist, und daß die mobilen Teile des Elektromagneten auf die Kniegelenkachse (23) wirken, und zwar über eine gelenkige und gleitende Verbindung (25), die unabhängige Funktionen als Schütz oder Überlastschalter gestattet.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß die gleitende Verbindung (25) aus einer in der Verbindungspleuelstange (24) vorgesehenen Gleitbahn (25) besteht, in der die Kniegelenkachse (23) gleitet.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahn (25) offen ist, um die Demontage zu ermöglichen.

13. Gerät nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Schutzmodul (6) umfaßt.