DE943479C - Elektromagnetischer Ausloeser fuer Selbstschalter, insbesondere fuer Beruehrungs-Schutzschalter - Google Patents

Elektromagnetischer Ausloeser fuer Selbstschalter, insbesondere fuer Beruehrungs-Schutzschalter

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DE943479C
DE943479C DEB28031A DEB0028031A DE943479C DE 943479 C DE943479 C DE 943479C DE B28031 A DEB28031 A DE B28031A DE B0028031 A DEB0028031 A DE B0028031A DE 943479 C DE943479 C DE 943479C
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DE
Germany
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electromagnetic release
armature
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spring
switch
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DEB28031A
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English (en)
Inventor
Wilhelm Becker
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Berker GmbH and Co KG
Albrecht Jung GmbH and Co KG
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Berker GmbH and Co KG
Albrecht Jung GmbH and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • H01H71/321Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
    • H01H71/322Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with plunger type armature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)

Description

  • Elektromagnetischer Auslöser für Selbstschalter, insbesondere für Berührungs-Schutzschalter Zur Betätigung automatischer Schalter, die gegen gefährliche Berührungsspannungen schützen, z. B. Fehlerstrom-Schutzschalter, die nach dem Summenstromprinzip arbeiten, sind elektromagnetische Auslöser erforderlich, die mit sehr geringer Steuerenergie exakt auslösen müssen. Die Steuerenergie ergibt sich daraus, daß der Fehlerstrom durch einen Ringkernwandler eliminiert wird, der sämtliche stromführenden Leiter umfaßt. Diese Leiter führen den Nennstrom des Verbrauchers, so daß es sich wegen der großen Leiterquerschnitte empfiehlt, mit einem einzigen Jochdurchgang auszukommen, um noch praktisch brauchbare Abmessungen des Wandlers zu erhalten. Bei einem solchen Wandler ist es von Wichtigkeit, daß die Durchgangsöffnung möglichst klein ist, damit die Eisenlänge in Richtung des magnetischen Feldes klein bleibt und damit Verluste der Magnetisierung durch die geometrische Stromdifferenz, die dem Fehlerstrom entspricht, vermieden werden. Aber selbst bei der Anwendung von ferromagnetischen Legierungen mit höchsterreichbarer Anfangspermeabilität sind die Leistungen, die man einem Wandler von brauchbaren Ab- messungen entnehmen kann, immer noch viel zu gering, um elektromagnetische Auslöser üblicher Bauart damit betätigen zu können, sie liegen etwa ein bis zwei Größenordnungen darunter. Es ist bekanntgeworden, in solchen Fällen durch Zwischenschalten eines hochempfindlichen Relais die Auslöseempfindlichkeit des Schalters zu steigern. Dieses Prinzip kann-bei-.einphasigen Anlagen ohne weiteres angewandt werden, bei mehrphasigen Anlagen führt eine Unterbrechung des Phasenleiters, von dem das Relais gespeist wird, zum Versagen des Gerätes. Zwar kann man diese Spannungsabhängigkeit durch Umschaltkontakte, die die Relaiswicklung nacheinander an die verschiedenen Phasenleiter legen, beseitigen, nimmt aber damit in Kauf, daß die mechanisch und elektrisch umständliche Umschaltung eine Quelle von Störmöglichkeiten darstellt.
  • Es sind noch verschiedene andere Vorschläge bekanntgeworden, bei denen ein Anker entweder durch einen permanenten Magneten oder durch ein bei einer vorhergehenden Magnetisierung eines Elektromagneten verbleibendes remanentes Feld festgehalten wird. Durch den Fehlerstrom wird das Feld so weit geschwächt, daß der unter Federdruck stehende Anker abfällt und den Schalter auslöst. Diesem Verfahren haftet der Mangel an, daß selbst bei sorgfältigster Ausführung der Polflächen die Haltekraft des Magneten starken Schwankungen ausgesetzt ist und daher keine genauen Auslösewerte zu erzielen sind.
  • Gegenstand dieser Erfindung ist ein elektromagnetischer Auslöser, der die obengenannten Nachteile vermeidet, indem er bei sehr kleiner Auslöseenergie starke mechanische Kräfte freigibt und sich daher besonders zum direkten Auslösen von Fehlerstrom,-Schutzschaltern nachdem Summenstromprinzip eignet, ohne auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt zu sein. Ein mit der Auslösefeder belasteter Hauptanker wird von einem permanenten Magneten festgehalten. Erfindungsgemäß schließt ein zweiter Anker, der von dem Steuerstrom beein flußt wird, beim Überschreiten eines bestimmten, einstellbaren Wertes des Steuerstromes einen magnetischen Nebenschluß zu dem Hauptanker, so daß dessen Feld geschwächt und der Hauptanker freigegeben wird, wobei dieser unmittelbar oder über ein passendes Gestänge einen Schalter betätigt. Der auslösende Schalter- bringt den Hauptanker wieder zur Anlage und spannt dessen Feder, ebenso bringt er den Nebenanker wieder in seine Ausgangsstellung. Zweckmäßig und im Sinne dieser Erfindung wird der Nebenanker mit seiner Feder so bemessen, daß er mit der Frequenz des Steuerstromes in mechanischer Resonanz arbeitet. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslösers für einen Berührungs-Schutzschalter wird dieser Steuerstrom durch den- Fehlerstrom dargestellt.
  • Eine besonders zweckmäßige Bauart stellt das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel dar. Ein ringförmiger, radial magnetisierter, permanenter Magnet i sitzt auf dem durchbohrten Kern 2 und wird von dem topfförmigen Mantel 3 umschlossen. Auf dem Kern 2 sitzt ebenfalls innerhalb des Mantels 3 eine Spule q. mit den Enden 5, die auf den Spulenkörper aufgewickelt ist. Innerhalb des Kernes 2 ist ein Stift 7 axial verschiebbar gelagert. Der Stift 7 besitzt einen Bund 8 und einen Sprengring 9, zwischen denen der Hauptanker io ein geringes axiales Spiel hat. Letzterer wird von einer Blattfeder i i gegen den Sprengring 9 gedrückt. Der Sprengring kann sich bei einer axialen Verschiebung des Stiftes 7 'in einer ringförmigen Nut 1q. des Kernes 2 bewegen.
  • Der Hauptanker io hat an seinem Umfang einen ringförmigen Bund ioa, auf dem die Druckfeder 1.2 zentriert und abgestützt ist. Das Widerlager des anderen Federendes bildet der Ring 13, der mittels Gewindes auf dem Mantel 3 verstellbar ist.
  • Auf der dem Hauptanker io abgekehrten Seite hat der Mantel 3 eine ringförmige Verengung 15, die den Kern 2 in einem gewissen Abstand konzentrisch umgibt, wobei eine ringförmige Polfläche 3" entsteht. Dieser Polfläche 3a und der in gleicher Ebene liegenden Polfläche 2" des Kernes 2 steht der scheibenförmige Nebenanker 16 in geringem Abstand gegenüber, der frei schwebend zwischen den Druckfedern 17a, 17b angeordnet ist. Der Nebenanker 16 besitzt auf jeder Seite einen Bund 6a, 16b, der zur Aufnahme des einen Endes der Federn 17a, i7b dient.
  • Am entgegengesetzten Ende arbeitet der scheibenförmige Hauptanker io mit der Polfläche2b des Kernes :2 und der ringförmigen Polfläche 3b des Mantels 3 zusammen. Der Ring 13, in dem das ganze System gelagert ist, sitzt fest in einem Gehäuse 18, das durch die Deckel i9 und 22 verschlossen.ist. Durch eine Bohrung des Deckels i9 ragt das eine Ende 7b des Stiftes nach außen. Auf der Innenseite des Deckels i9 erweitert sich die Bohrung 2o zu einer ringförmigen Nut 2i, die dazu bestimmt ist, den Bund 8 bei einer axialen Verschiebung des Stiftes 7 aufzunehmen. Der Deckel i9 ist durch ein Gewinde an dem Gehäuse 18 befestigt. Ebenso ist der Deckel 22, der das Widerlager für die Federn 17" 17b bildet, in das Gehäuse 18 eingeschraubt, wodurch eine feinfühlige Verstellung der Lage des Nebenankers 16 möglich ist.
  • Unterhalb des Stiftendes 7b deuten Pfeile 23, 24 die Richtung einer Verschiebung des Stiftes 7 an, während 25 einen von dem Stift zu betätigenden Schalter darstellt.
  • In der Zeichnung ist der elektromagnetischeAuslöser im Ruhezustand dargestellt. Hierbei liegt der Hauptanker iö unter der Wirkung des permanenten Magneten i an den Polflächen 2b, 3b an, während der Nebenanker 16 sich in einem gewissen Abstand von den Polflächen 2a, 3" befindet, der von der Kraft der Federn 17a; 17b und der Stärke des Nebenschlußfeldes abhängt.
  • Wenn nun ein Steuerstrom (Fehlerstrom) durch die Spule q. fließt, so wird der Nebenanker 16 angezogen, der sich an die Polflächen 2a, 3a legt und einen magnetischen Nebenschluß für das permanente Magnetfeld bildet, so daß der durch den Hauptanker xo fließende Hauptfluß geschwächt wird. Diese Feldschwächung genügt, um den Hauptanker io unter Wirkung der Feder 1.2 zum Abfallen zu bringen, wobei der mit dem Hauptanker verbundene Stift 7 in Richtung des Pfeiles 23 bewegt wird und einer. symbolisch dargestellten Schalter 25 ausschaltet. Da dieses Abfallen des Hauptankers io plötzlich und mit großer Kraft geschieht, so können unmittelbar auch schwerste Schalter einwandfrei betätigt werden.
  • Solche Schalter werden stets als verklinkte Schalter gebaut, so daß nur ein geringer Hub zu ihrer Auslösung notwendig ist. Der restliche Weg des Schalthebels wird dazu benutzt, um den elektromagnetischen Auslöser wieder in die Ausgangslage zu bringen. Dies geschieht dadurch, daß der Schalter mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Hebels auf das Stiftende 7b drückt und dieses in Richtung des Pfeiles 24 bewegt. Dabei wird der Hauptanker io mitgenommen und zur Anlage an die Polflächen 2b, 3b gebracht. Bei dieser Bewegung drückt sich die Blattfeder i i etwas durch, so daß das Stiftende 7, sich um einen geringen Betrag über die die Polflächen 2a, 3" begrenzende Ebene erhebt und dabei den Nebenanker 16 von den Polflächen 2a, 3a abdrückt. Wird der Schalter wieder eingeschaltet, so federt die Blattfeder i i zurück und nimmt das Stiftende 7a bis hinter die Polflächen 2a, 3a mit. Ein weiteres Verschieben des Stiftes 7 wird durch den Sprengring 9 verhindert, der sich an den Hauptanker io anlegt. Der elektromagnetische Auslöser ist damit wieder in Betriebsstellung, da der Nebenanker 16 jederzeit der Wirkung eines Steuerstromes folgen und den Hauptanker io auslösen kann.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetischer Auslöser für Selbstschalter, insbesondere für Berührungs-Schutzschalter, bei dem ein durch eine Feder belasteter Hauptanker von einem permanenten Magneten festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebenanker (16), der von dem Steuerstrom beeinflußt wird, beim Überschreiten eines bestimmten einstellbaren Wertes des Steuerstromes einen magnetischen Nebenschluß zu dem Hauptanker (io) schließt und diesen durch Feldschwächung zum Abfallen bringt, wobei dessen Abfallbewegung einen Schalter (25) betätigt.
  2. 2. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das den Hauptanker (io) anziehende permanente Magnetfeld durch eine auf den Hauptanker in entgegengesetzter Richtung wirkende, in ihrer Federkraft einstellbare Druckfeder (12) nahezu kompensiert wird.
  3. 3. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenanker (16) durch Federn (17a, 17b) frei schwebend vor den Polflächen (2",3") gehalten wird, solange -diese nur unter der Wirkung des permanenten Magnetfeldes stehen. q..
  4. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenanker (16) den magnetischen Nebenschluß unter dem Einfluß des Steuerstromes schließt, indem er mit seiner Stirnfläche den Luftspalt zwischen den Polflächen (2a, 30 überbrückt.
  5. 5. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (7) durch die Ausschaltbewegung des Schalters (25) den Hauptanker (io) entgegen der Wirkung der Feder. (12) zur Anlage an die Polflächen (2b, 3b) bringt.
  6. 6. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anlage des Hauptankers (io) an die Polflächen (2b, 3b) ein weiteres axiales Verschieben des Stiftes (7) unter Durchbiegung der Feder (i i) ein Abheben des Nebenankers (16) mittels des über die Polflächen (2a, 3..) sich erhebenden freien Endes (7a) bewirkt.
  7. 7. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Wiedereinschaltung des Schalters (25) der Stift (7) durch Entspannung der Feder (ii) bis unterhalb der Ebene der Polflächen (2a, 3a) zurückgeführt wird. B. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des schwingenden Systems (16, 17a, 17b) des Nebenankers (16) auf die Frequenz des steuernden Wechselstromes abgestimmt ist.
DEB28031A 1953-10-22 1953-10-23 Elektromagnetischer Ausloeser fuer Selbstschalter, insbesondere fuer Beruehrungs-Schutzschalter Expired DE943479C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3528470A1 (de) * 1985-08-08 1987-02-19 Bbc Brown Boveri & Cie Fehlerstromschutzausloeser
FR2685976A1 (fr) * 1992-01-07 1993-07-09 Telemecanique Mecanisme pour appareil interrupteur de courant.
WO2014202761A1 (de) * 2013-06-20 2014-12-24 Rhefor Gbr (Vertreten Durch Den Geschäftsführenden Gesellschafter Arno Mecklenburg) Selbsthaltemagnet mit besonders kleiner elektrischer auslöseleistung

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