DE69417810T2

DE69417810T2 - Elektrischer Lastschalter

Info

Publication number: DE69417810T2
Application number: DE69417810T
Authority: DE
Inventors: Dante Johannesburg Transvaal Province Bagalini; Danny Johannesburg Transvaal Province Hadary; Alan Graham Kempton Park Transvaal Province Sugden
Original assignee: Circuit Breakers Ind Ltd
Current assignee: Circuit Breakers Ind Ltd
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2014-02-19
Also published as: EP0633590B1; DE69417810D1; JPH0729477A; ATE179023T1; EP0633590A1; CN1098551A; US5343178A; CN1041469C; ZA94923B

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromüberwachungseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 basierend auf der US- A-3 337 824.
Erfindungsgemäß wird eine Stromüberwachungseinheit gemäß Patentanspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Bevorzugte Merkmale dieses Aspekts der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angeführt.
Ein Trennschalter, der die Einheit gemäß der Erfindung enthält, ist in Patentanspruch 7 angegeben.
Bevorzugte Merkmale dieses Trennschalters sind in den Patentansprüchen 8 bis 9 enthalten.
Das Rohr wird vom zweiten Polschuh in Richtung auf seine erste Position weggedrückt. Dies kann über eine weitere Feder oder mit Hilfe des Auslöseelementes des Trennschalters erreicht werden. Das Auslöseelement steht in Kontakt mit dem ersten Polschuh und wird so unter Druck gesetzt, daß es das Rohr vom zweiten Polschuh wegdrückt.
Die Einheit kann des weiteren einen Wicklungsträger enthalten, um den die Wicklung gewickelt ist und in dem das Rohr gleitet. Die den magnetischen Kreis bildende Einrichtung kann dann einen O-förmigen magnetischen Rahmen umfassen, von dem der zweite Polschuh einen Teil bildet.
Das Verzögerungsströmungsmittel kann in flüssiger Form vorliegen.
Der erste Polschuh kann zweckmässigerweise dazu benutzt werden, das Rohr in einer hermetisch abgedichteten Weise zu verschließen.
Die Bewegung des Rohres in einer Richtung wird vom zweiten Polschuh begrenzt. Die Bewegung des Rohres in der anderen Richtung kann zweckmässigerweise dadurch begrenzt werden, daß der Polschuh ausreichend groß ausgebildet ist, so daß er mit dem Wicklungsträger in Eingriff steht.
Das Rohr kann innerhalb des Wicklungsträgers mit niedriger Reibung gelagert sein, so daß die Gleitbewegung des Rohres im Wicklungsträger erleichtert wird.
Wie dem Fachmann bekannt ist, wurde bislang bei Trennschaltern ein Anker verwendet, der vom Polschuh angezogen wurde, wobei die Bewegung des Ankers den Schaltmechanismus des Trennschalters auslöste. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Einheit fällt der Anker weg, und es wird eine größere Kraft zur Verschiebung einer Auslösekomponente des Trennschalters zur Verfügung gestellt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hiervon zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Stromüberwachungseinheit gemäß der Erfindung zusammen mit einem Teil des Auslösemechanismus eines Trennschalters in ihrer normalen Betriebsstellung; und
Fig. 2 die Einheit und den Teil des Auslösemechanismus in einer Überlastauslösestellung.
Die Figuren zeigen allgemein einen Teil eines Trennschalters. Der Trennschalter umfasst eine Stromüberwachungseinheit 12 und einen Auslösemechanismus 14 (der teilweise gezeigt ist).
Die Stromüberwachungseinheit 12 umfasst eine Wicklung 16, ein gleitend in der Wicklung 16 montiertes Rohr 18, einen gleitend im Rohr 18 angeordneten Kern 20, einen am Rohr 18 montierten ersten Polschuh 22 und eine einen magnetischen Kreis bildende Einrichtung in der Form eines O-förmigen magnetischen Rahmens 24 mit einem zweiten Polschuh 26, der zum ersten Polschuh 22 ausgerichtet ist.
Das Rohr 18 besteht aus nicht-magnetischem Material, wie Messing oder Kunststoff, während der Kern 20 aus magnetischem Material besteht.
Der Rahmen 24 hat einen zylindrischen Körper 24.1, der an einem Ende durch eine Kappe 24.2 geschlossen ist, die den zweiten Polschuh 26 bildet. Im Körper 24.1 befindet sich ein Stopfen 24.3, der einen runden Vorsprung 24.4 besitzt, der in Richtung der Kappe 24.2 weist. Der runde Vorsprung 24.4 hat eine mittlere Öffnung 34.
Die Wicklung 16 ist um einen Wicklungsträger 30 gewickelt, der vom runden Vorsprung 24.4 getragen wird. Der Wicklungsträger 30 besteht aus Kunststoff.
Das Rohr 18 ist gleitend in einem vom runden Vorsprung 24.4 und vom Wicklungsträger 30 gebildeten Kanal gelagert. Es ist länger als der Wicklungsträger 30, so daß ein erstes Ende 18.1 durch den Stopfen 24.3 vorsteht und ein zweites gegenüberliegendes Ende 18.2 über den Wicklungsträger 30 hinaus vorsteht. Das Rohr 18 ist an seinem Ende 18.1 über eine Endwand 31 geschlossen. Das andere Ende 18.2 ist durch den ersten Polschuh 22 geschlossen, der hermetisch mit der Öffnung des Rohres 18 abgedichtet ist, um dieses zu verschließen. Der erste Polschuh 22 ist ausreichend groß, so daß er mit einem Endflansch 30.1 des Wicklungsträgers 30 in Eingriff steht und auf diese Weise die Bewegung des Rohres 18 in den Wicklungsträger 30 begrenzt. Das Rohr 18 wird an seinem Ende 18.1 vom runden Vorsprung 24.4 und an seinem anderen Ende 18.2 über eine innere Rippe 30.2 in der Bohrung des Wicklungsträgers 30 mit niedriger Reibung gelagert.
Der Kern 20 ist im Rohr 18 angeordnet. Er ist kürzer als das Rohr 18 und geringfügig kleiner, so daß er im Rohr gleiten kann. Der Kern 20 wird mit Hilfe einer Feder 46, die zwischen dem Kern 20 und dem ersten Polschuh 22 angeordnet ist, in Richtung auf das Ende 18.1 des Rohres 18 gedrückt. Das Rohr 18 enthält ferner eine Dämpfungsflüssigkeit (nicht gezeigt), die eine geeignete Viskosität besitzt.
Die Bewegung des Rohres 18 aus dem Wicklungsträger 30 heraus wird vom zweiten Polschuh 26 begrenzt. Somit ist das Rohr 18 zwischen einer ersten Position, in der der erste Polschuh 22 mit dem Endflansch 30.1 des Wicklungsträgers 30 in Kontakt steht (wie in Fig. 1 gezeigt ist), und einer zweiten Position, in der der erste Polschuh 22 mit dem zweiten Polschuh 26 in Kontakt steht (wie in Fig. 2 gezeigt), bewegbar.
Der Auslösemechanismus 14 umfasst einen Auslösehebel 36, der um eine Schwenkachse 37 schwenkbar montiert ist und an einem Ende einen Anschlag 38 aufweist, der mit einer komplementär ausgebildeten Schulter 41 an einem schwenkbaren Betätigungselement 40 in Eingriff bringbar ist. Das andere Ende des Hebels 36 ist mit einem Stift 42 versehen, der sich durch den zweiten Polschuh 26 über eine darin ausgebildete Öffnung 44 erstreckt. Der Stift 42 steht mit dem ersten Polschuh 22 in Eingriff. Eine Druckfeder 39 setzt den Hebel 36 im Uhrzeigersinn unter Druck und drückt auf diese Weise den ersten Polschuh 22 und das Rohr 18 in den Wicklungsträger 30 hinein. Wenn sich das Rohr 18 in seiner ersten Position befindet, nimmt der Hebel 36 eine solche Stellung ein, daß der Anschlag 38 mit der Schulter 41 in Eingriff steht. Wenn sich das Rohr 18 in seiner zweiten Position befindet, verschiebt der erste Polschuh 22 den Stift 42 und den Hebel 36 in eine Position, in der das Element 40 freigegeben ist (wie in Fig. 2 gezeigt), so daß der Auslösemechanismus den Trennschalter auslösen kann.
Der Fachmann weiß, daß im Betrieb die Wicklung 16 den Laststrom des Trennschalters führt. Wenn die Wicklung 16 von einem Strom unterhalb des Nennstromes des Trennschalters durchflossen wird, wird auf den Kern 20 und den ersten Polschuh 22 keine ausreichend große magnetische Kraft ausgeübt, um sie gegen die Wirkung der Feder 46 und die vom Hebel 36 ausgeübte Kraft zu verschieben. Unter moderaten Überlastbedingungen bewegt sich der Kern 20 in Richtung auf den ersten Polschuh 22 mit einer Geschwindigkeit, die durch die Größe des Stromes und die Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit festgelegt wird. Wenn der Spalt zwischen dem Kern 20 und dem ersten Polschuh 22 vollständig geschlossen ist, wird der erste Polschuh 22 zum zweiten Polschuh 26 mit einer Kraft angezogen, die ausreicht, um den Auslösehebel 36 zu verschieben, wodurch der Trennschalter mit einer zeitlichen Verzögerung ausgelöst wird.
In einer Kurzschlußsituation ist die den ersten Polschuh 22 an den zweiten Polschuh 26 anziehende Kraft groß genug, um den Auslösehebel zu verschieben, und zwar sogar bevor der Kern 20 mit dem Schließen beginnt, wodurch eine sofortige Auslösung des Trennschalters 10 verursacht wird.
Der vorstehend beschriebene und dargestellte Trennschalter 10 benötigt keinen schwenkbaren Anker. Dies erleichtert die Herstellung des Trennschalters und führt somit zu einer Kostensenkung desselben. Des weiteren stellt der Trennschalter 10 eine größere elektromagnetische Auslösekraft bei gleichem Strom zur Verfügung als Vorrichtungen des Standes der Technik, die von einem Schwenkanker Gebrauch machen.

Claims

1. Stromüberwachungseinheit (12), die umfasst

ein Rohr (18), das aus einem nicht-magnetischen Material besteht, ein erstes und ein zweites Ende (18-1, 18-2) aufweist und so gleitend montiert ist, daß es zwischen einer ersten und zweiten Position bewegbar ist;

eine Wicklung (16) um das Rohr (18) herum, die ein erstes und zweites Ende besitzt, wobei ein erstes Ende der Wicklung (16) benachbart zum ersten Ende (18-1) des Rohres (18) und das zweite Ende der Wicklung (16) benachbart zum zweiten Ende (18-2) des Rohres (18) angeordnet sind;

einen Kern (20) innerhalb des Rohres (18), der aus magnetischem Material besteht und gleitend im Rohr (18) angeordnet ist;

ein verzögerungsströmungsmittel, das im Rohr (18) an geordnet ist, um die Bewegung des Kernes (20) zu verzögern;

eine Kernfeder (46) im Rohr (18), die den Kern (20) in Richtung auf das erste Ende (18-1) des Rohres (18) drückt;

einen ersten Polschuh (22), der am Rohr (18) am zweiten Ende (18-2) desselben montiert ist;

eine einen magnetischen Kreis bildende Einrichtung (24), die einen magnetischen Kreis um die Wicklung (16) herum bildet und einen zweiten Polschuh (26) besitzt, der zum ersten Polschuh (22) ausgerichtet und relativ zum ersten Polschuh (22) derart angeordnet ist, daß der erste Polschuh (22) bei einer Bewegung des Rohres (18) zwischen seiner ersten und zweiten Position in Kontakt mit dem zweiten Polschuh (26) aus diesem Kontakt heraus bewegbar ist; und

eine Einrichtung (36, 42, 39), die das Rohr (18) in Richtung auf seine erste Position drückt;

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Ende der Wicklung (16) und dem zweiten Polschuh (26) ein Spalt vorhanden ist und daß der erste Polschuh (22) zwischen dem zweiten Ende der Wicklung (16) und dem zweiten Polschuh (26) angeordnet ist, wenn sich das Rohr (18) in seiner ersten und zweiten Position befindet.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wicklungsträger (30) aufweist, daß die Wicklung (16) vom Wicklungsträger (30) getragen wird und daß das Rohr (18) hierin gleiten kann.

3. Einheit nach Anspruch 1, bei der das Rohr (18) kreiszylindrisch und der erste Polschuh (22) kreisförmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Polschuh (22) einen größeren Durchmesser als das Rohr (18) besitzt.

4. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den magnetischen Kreis bildende Einrichtung einen magnetischen Rahmen (24) umfaßt, von dem der zweite Polschuh (26) einen Teil bildet.

5. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) hermetisch abgedichtet ist.

6. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Polschuh (22) ausreichend groß ist, um mit dem Wicklungsträger (30) in Eingriff zu treten und die Bewegung des Rohres (18) vom zweiten Polschuh (26) weg zu begrenzen.

7. Trennschalter, der umfaßt:

einen Auslösemechanismus (14) mit einem Auslöseelement (36);

dadurch gekennzeichnet, daß er eine Stromüberwachungseinheit (12) nach Anspruch 1 aufweist, wobei das Auslöseelement (36) vom Rohr (18) bei einer Bewegung desselben aus seiner ersten Position in seine zweite Position verschoben wird.

8. Trennschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Polschuh (22) mit dem Auslöseelement (36) in Eingriff steht.

9. Trennschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Polschuh (26) eine Öffnung (44) aufweist und daß sich das Auslöseelement hierdurch erstreckt.