DE969147C - Mechanische Ausloeseverzoegerungseinrichtung fuer elektrische Schaltgeraete - Google Patents

Description

Bei den bisher bekannten Ausführungen von elektromagnetischen Unterspannungs- und Überstromauslösern und ähnlichen elektrischen Schaltgeräten mit Zeitverzögerung erfordert die Betätigung des mechanischen Verzögerungsgliedes einen vom abfallenden Magnetanker zu liefernden verhältnismäßig großen Kraftbedarf. Das bedeutet für die Magnetspule einen großen VA-Verbrauch. Soll der VA-Verbrauch der Magnetspule verringert werden, so sind sehr leichtgängige Verzögerungsglieder zu verwenden, die sich dann aber nicht für rauhe Betriebsbedingungen eignen, wie sie beispielsweise bei starker Verschmutzung und großen, plötzlich auftretenden Temperaturschwankungen vorliegen. Außerdem ergeben sich aus der Abhängigkeit der Zugkraft von Magnetankerhub und von der Erregungsspannung erhebliche konstruktive Schwierigkeiten hinsichtlich . der Einhaltung der Verzögerungszeiten.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Sie bezieht sich ganz allgemein auf eine mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung für elektrische Schaltgeräte mit einem Elektromagneten, der der Einwirkung einer Größe unterliegt, die auf die Einhaltung eines Sollwertes durch Ankerabfall zu überwachen ist, insbesondere für Unterspannungsauslöser. Gemäß der Erfindung steuert der Anker des Elektromagneten ein das eigentliche Schalt-

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gerät mittelbar oder unmittelbar betätigendes Zeitlaufwerk, das einen von der zu überwachenden Größe unabhängig ablaufenden Antrieb besitzt. Damit sind die obenerwähnten Nachteile infolge des sehr geringen Kraftbedarfs für die Steuerung des Zeitlaufwerks vermieden. Nun ist schon ein Spannungsrückgangszeitrelais zum Schutz elektrischer Anlagen bekanntgeworden, das bei Absinken der Betriebsspannung auf einen vorher eingestellten Wert anspricht und nach einer Verzögerungszeit einen Kontakt schließt. Dieses Spannungsrückgangsrelais arbeitet mit einem Ferrarislaufwerk, dessen Triebmoment bei normaler Spannung einen Auslösearm entgegen der Wirkung seines Eigengewichts oder einer besonderen Feder in der Ruhelage hält und mit dem Erreichen des Ansprechwertes eines Spannungsabfallrelais eine solche Schwächung erfährt, daß es die Auslösebewegung des Auslösearmes nicht mehr aufhalten kann, sie aber in Abhängigkeit von der Spannung bremsend verzögert.

Demgegenüber liegt der Vorzug der erfindungsgemäßen Auslöseverzögerungseinrichtung in dem von der zu überwachenden Größe unabhängigen Ablauf des Zeitwerksantniebs. Erst dadurch wird es möglich, ein nicht dauernd umlaufendes Zeitwerk zu benutzen, also ohne ständigen Energieverbrauch auszukommen und einen übermäßigen Verschleiß zu verhindern. Vor allen Dingen ermöglicht die Auslöseverzögerungseinrichtung nach der Erfindung aine Abschaltung in einer vorbestimmten Zeit, die unabhängig von der Art des Abfalls der zu überwachenden Größe ist. Bei der Auslöseverzögerungseinrichtung nach der Erfindung steuert in einfachster Weise der abfallende Magnetanker nur die Freigabe und den Rücklauf des Zeitlaufwerks in die Ausgangsstellung. Das Laufwerk kann dabei an sich beliebig stark und robust ausgeführt sein. Es kann in besonders einfacher Weise einen Federantrieb mit Gangregulierung und Gangreserve besitzen. Sein Aufzug erfolgt zweckmäßig entweder durch die Bewegung des Schaltgerätes selbst oder insbesondere mit Hilfe einer automatischen elektromagnetischen, elektromotorischen oder t'hermomotorischen Aufzugsvorrichtung. Die Spannung für die automatische elektromagnetische oder elektromotorische Aufzugsvorrichtung kann dabei zweckmäßigerweise derselben Quelle, die der Erregung des Elektromagneten dient, entnommen werden. Die vorgesehene Gangreserve dient der Überbrückung von Zeitintervallen, an deren Beginn das Laufwerk zu laufen begann und in denen die Energie für die automatische Aufzugsvorrichtung ausfällt.

In einer weiteren. Ausgestaltung der mechanischen Auslöseverzögerungseinrichtung nach der Erfindung ist die Ausbildung des Zeitlaufwerkes und seiner Verbindung mit dem Elektromagneten dergestalt getroffen, daß bei vorübergehenden, in ihrer Dauer ein vorgegebenes Höchstmaß nicht übersteigenden Sollwertsabweichungen, der zu überwachenden Größe die Auslösung des Schaltgerätes, unterbleibt. Damit wird also die Möglichkeit gegeben, die Schaltgerätauslösung in allen jenen Fällen bintenan zu halten, in denen, eine nur kurzzeitig vorübergehende Abweichung der zu überwachenden Größe von ihrem Sollwart auftritt. Liegt beispielsweise ein Unterspannungsauslöser als Schaltgerät vor, so werden kurzzeitige Spannungsabsenkungen völlig unwirksam. Dadurch bleiben also gegenüber vorübergehenden Störungen beispielsweise Asynchronmotoren, und Umformer von unnötigen Abschaltungen verschont und es wird der entsprechende Netzbetrieb weit weniger beunruhigt. Nach Wiederkehr der Spannung mit ihrem Sollwert geht dann automatisch der Normalbetrieb weiter, so, als ob eine, Störung überhaupt nicht vorgelegen hätte. Bleibt dagegen der Fehler über eine vorgegebene Höchstdauer hinaus bestehen, und damit die Spannung aus, so wird z. B. der betreffende Netzteil nunmehr über das Schaltgerät endgültig abgetrennt. Genau Gleiches gilt natürlich auch im Falle von Überstromauslösern.

Erfindiungsgemäß ist überdies an der vorliegenden mechanischen Auslöseverzögerungseinirichtung die Höahstdauer der S oll Wertabweichungen, unterhalb der keine Schaltauslösung erfolgt, in einfachster Weise einstellbar. So ist eine leichte Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen gewährleistet, go

In einer Fortführung des Erfindungsgedankens ist der Magnetanker über ein mit einer Art Fühlhebel auegerüstetes Hebelgestänge in Betätigungsverbindung gesetzt mit einer Sperrvorrichtung sowohl für das Laufwerk selbst als auch für eine einrückbare Kupplung zwischen dem Laufwerk und einem als eigentliches Zeitwerk dienendem Schlitten.

Die zweifache Ver- und Entriegelungsmöglichkeit stellt eine Rückführung des Zeitwerkschlittens unabhängig von dem Laufwerk selbst sicher. Dabei unterliegt der Schlitten der Wirkung einer beispielsweise von einer Zugfeder gelieferten Rückstellkraft.

Indem erfindüngsgemäß bei Ankerabfall der Fühlhebel auf der Schlittenoherfläche zu ruhen kommt, ist weiterhin durch eine geeignete Profilierung der Schlittenoberfläche dafür gesorgt, daß bei vorübergehenden· kurzzeitigen Sollwertsabweichungen eine Schalterauslösung unterbleibt oder bei dauernder Sollwertsabweichung die endgültige Auslösung erfolgt.

Im der Zeichnung ist ein besonders einfaches und vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, der mechanischen Auslöseverzögerungseinrichtung nach der Erfindung schematiseh wiedergegeben. Da es sich nur um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt, ist diese als solche nicht auf dieses beschränkt. Dabei ist das, Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Unterspannungsauslöser gezeigt.

Es bedeutet 1 den Unterspannungsmagnet, an dessen Wicklung 2 die zu überwachende Spannung zu legen ist. Die Spannfeder 3 legt die Abfallentfermung fest, innerhalb deren, die Hubkraft des Magneten, noch ausreicht, um den Schluß des Ankers, 4 zu erzielen. Mit I, II, III, IV sind bestimmte Ankerstellungen angedeutet. An den Anker 4 ist die

Stange 5 angelenkt, die mit 6 einen Bolzen trägt, welcher der Bewegung einer nicht gezeigten Auslöseklinke eines ebenfalls nicht näher dargestellten. Auslösekraftspeichers für den, eigentlichen Schalter dient. An diesen Bolzen' kann zweckmäßigerweise außerdem eine hier auch nicht wiedergegebene Anhebevorrichtung angreifen.

Die Stange S läuft in einen Fühlhebel 7 aus, der in der gezeichneten Lage von Anker 4 und Stange 5 auf der Oberfläche des Querschlittens 8 ruht. Die Stange 5 trägt weiterhin noch den Hebel 9, der sich bei Senk- und Hübbewegungen der Stange 5 mittels der Nabe 10 um eine in dieser befindlichen, hier nicht dargestellten Achse dreht und dabei das Gabelstück 11 um diese Achse schwenkt. Das rechte Hebelende ist als Sperrklinke 12 für das vom Laufwerk 13 antreibbare Zahnrad 14 ausgebildet. Mit 15 ist eine durch die Feder 16 in das Laufwerk einrückbare Kupplung und mit 17 ein Zahnräder- und Zahnstangenantrieb bezeichnet. Dieser dient der' Bewegung des Längsschlittens 18 in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung und zwar entgegen der Rückhol wirkung der Feder 19. Der Querschlitten 8 ist auf dem Längsschlitten 18 längs der schwalbenschwanzförmigen Gleitschiene 20 verschiebbar. Er ist außerdem keilförmig gestaltet und mit zwei Randstufen versehen.

In der gezeichneten Stellung der Einzelteile sind die Kupplung 15 und damit auch, gegenseitig die mittleren beiden Zahnräder 21 eingerückt.

Die Wirkungsweise ist folgende: Liegt an der Spulenwicklung 2 volle Nennspannung, so liegt der Anker 4 dem Magneten 1 an, während durch die Verriegelungsglieder 11 und 12 das Laufwerk 13 und die Schubkupplung 15 in Ausrückstellung gesperrt sind. Unterschreitet nun die die Magnetspule 2 speisende Spannung einen vorgegebenen Wert, z. B. 0,5 U_n, wo U_n die Nennspannung bedeutet, so fällt der Anker 4 aus Stellung I in Stellung II ab. Diese ist dadurch bestimmt, daß der Hebel 7 auf die Oberfläche des Querschlittens 8 trifft. Durch den, Ankerabfall bedingt, dreht sich der Hebel 9 in der Nabe 10, so daß sowohl die Sperrklinke 12 als auch das Gabelstück 11 in, Frei-

4-5 gabestellung gehen. Nunmehr veranlaßt die Feder 16 das Einrücken der Schiebekupplung 15 in. Pfeilrichtung. Das freigegebene Laufwerk 13 treibt demzufolge über das Zahnrad- und Zahnstangengetriebe· 21 und 17 den Längs schlitten 18 entgegen der Spannkraft der Feder 19 in Pfeilrichtung an, wobei e*r den Querschlitten 8 in gleicher Weise mitnimmt. Als Folge hiervon gleitet der Fühlhebel 7 über die oberste Fläche und diie Randstuifen des Querschlittens, um damit den Anker 4 nacheinander die Stellungen III und IV durchfallen zu lassen. Die dazu notwendige Zeitspanne ist durch die von Hand verstellbare Lage des Quer Schlittens auf dem Längsschlitten im voraus wählbar. Der Abfall des Ankers in die Lage IV führt dann, über den Bolzen 6 zur endgültigen Auslösung.

Durch Einstellung des Querschlittens hat man es aber auch in der Hand, die Zeitspanne zu variieren und festzulegen, die der Fühlhebel benötigt, um von der obersten. Fläche auf die erste Stufe des Schlittens 8 herabzugleiten, d. h. die Zeitdauer, die nach einem Absinken der an der Spule 2 liegenden Spannung der Anker 4 in der Stellung II verbleibt. Dabei ist diese Stellung so gewählt, daß bei Wiederkehr der Spannung mit einem vorbestimmten Wert, z. B. 0,9 U_n, die Hubkraft des Magneten ausreicht, um den Anker wieder in die Schließstellung I anzuheben. Man kann, also, anders ausgedrückt, auch jene Zeitspanne; variieren, innerhalb derer nach Spannungsabsinkung und Ankerabfall die wiederkehrende! Spannung die Schalterauslösung überhaupt unterbindet. Es- läßt sich aber auch durch die Randstufung des. Querschlittens, wie vielfach wünschenswert ist, erreichen, daß die Magnetanker nach einem gewissen Bruchteil der Auslösezeit, z. B. vorschriftengemäß zwei Drittel in Stellung III fällt. Von hier aus kann er nicht mehr bei, einer Spannungswiederkehr von beispielsweise 0,9 U_n in Stellung I gelangen, so daß der Auslösevorgang zum Ablauf kommt. Sofern es aber nach erfolgter Einleitung des Auslösevorganges infolge der erwähnten Spannungswiederkehr zu keiner vollzogenen Auslösung kommt, wird durch die Aufwärtsbewegung der Stange 5 von der Stellung II in die Stellung I das Laufwerk 13 gesperrt und die Kupplung 15 gelöst. Damit gelangt der Sammel- go schlitten! 18 vermöge der Zugfeder 19 wieder in die Ausgangsstellung zurück, so daß das Spiel von neuem beginnen kann.

Die beschriebene Auslöseverzögerungseinrichtung ist nicht auf die Anwendung in Verbindung mit Unterspannungsauslösern beschränkt. Sie" kann gleichfalls in entsprechender Weise mit Vorteil in Verbindung mit verzögerten NulLspannungs-, Ruhestrom-, Arbeitsstrom-, Überstrom- und anderen Typen, von Auslösern benutzt werden, wobei sich unter anderem infolge des- geringen VA-Verbrauches leistungsschwache Stromwandler verwenden lassen.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   ι. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung für elektrische Schaltgeräte mit einem Elektromagneten,, der der Einwirkung einer Größe unterliegt, die auf die Einhaltung eines Sollwertes durch Ankerabfall zu überwachen ist, insbesondere für Unterspannungsauslöser, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Elektromagneten ein das eigentliche Schaltgerät mittelbar oder unmittelbar betätigendes Zeitlaufwerk steuert, das einen von der zu überwachenden, Größe unabhängig ablaufenden Antrieb besitzt.
2. 2. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abfallende Magnetanker nur diie Freigabe und den Rücklauf des Zeitlaufwerkes in die Ausgangsstellung steuert.
3. 3. Mechanische Auslöseverzögerungseinirichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Zeit-

   laufwerkes und seiner Verbindung· mit dem Elektromagneten dergestalt, daß bei vorübergehenden, in. ihrer Dauer ein vorgegebenes Höchstmaß nicht überschreitenden. Sollwertabweichungen der auf den. Elektromagneten einwirkenden. Größe die Auslösung unterbleibt.
4. 4. Mechanische Auislöseverzögeruagseinirichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höchstdauer dar SollwertabweichiiJigen, unterhalb der keine Auslösung erfolgt, einstellbar ist.
5. 5. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker über ein mit einer Art Fühlhebel ausgerüstetes Hebelgestänge in Betätigungsverbindung steht mit einer Sperrvorrichtung sowohl für das Laufwerk selbst als auch für eine Kupplung zwischen dem Laufwerk und einem als eigentlichen Zei.twerk

   ao dienenden Schlitten.
6. 6. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ankerabfall der Fühlhebel auf der Schlittenoberfläche zu ruhen kommt, deren Profilierung einer Nichtauslösung gegenüber den dauerbeschränkten Sollwerts abweichungen und einer DauenausJösung entspricht.
7. 7. Mechanische Auelöseverzögerungseinrichtung nach den Ansprüchen. 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten als Kreuzschlitten ausgebildet ist, dessen einer Teil über eine Schubkupplung vom Laufwerk antreibbar ist und einer Rückholkraft unterliegt, während der andere, profilierte auf dem ersteren in, einer verstellbaren Gleitlagerung ruht.
8. 8. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung nach, Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dlaß der auf dem anderen verschiebbare Schlitten von Keilform ist, wobei von zwei verschiedenen: Randstufen die eine dier Nichtauslösung bei zeitgerecht wiederkehrenden Sollwerten und die andere der endgültigen Auslösung dient.
9. 9. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufwerk Federantrieb mit Gangregulierung und Gangreserve besitzt.
10. 10. Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufwerk mit einer beispielsweise durch die Bewegung des Schaitgerätes betätigten Aufzugsvorrichtung oder insbesondere mit einer elektromagnetischen, elektromotorischen, oder thermomotorischen Abzugsvorrichtung ausgerüstet ist.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 737 7x5, 712 5S2, 724.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 609580/367 8.S6 (809 504/16 4.58)