EP0171775A2 - Sicherheitsschalter - Google Patents
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
- H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
- H01R13/713—Structural association with built-in electrical component with built-in switch the switch being a safety switch
- H01R13/7135—Structural association with built-in electrical component with built-in switch the switch being a safety switch with ground fault protector
Definitions
- the invention relates to a safety switch, in particular a socket with a plug which can be plugged into another socket, with a fault current measuring device and a circuit breaker which interrupts the circuit to be closed or closed when fault current is determined.
- Safety switches designed as sockets are known, in which the circuit breaker is actuated via a control current after the fault current has been determined and is brought into the circuit breaker off position.
- Such sockets are disadvantageous in that a control current is required for the actuation of the circuit breaker. That is an uncertainty factor. If the control current, which cannot be controlled anyway, fails, then a protective circuit is excluded when determining the residual current. Residual current determination means the determination of current differences between the conductor leading to the consumer and returning conductor.
- the invention is based on the object of creating a safety switch of the type described in the introduction, in which the actuation of the circuit breaker does not require control current in the event of fault current determination.
- the safety switch according to the invention in which the previously derived and stated object is achieved, is initially and essentially characterized in that an electromagnet - with a coil and a core - is connected to the fault current measuring device, the coil of which is in electrical connection with the fault current measuring device and the core of which is in mechanical connection with the circuit breaker and, in the event of a coil dropping as a result of residual current detection, the circuit breaker is brought into the circuit breaker off position by means of a return spring acting on the core, and the current-carrying coil with the entrained core and tensioning of the return spring from the circuit breaker Off position in the circuit breaker on position is adjustable by means of an adjusting mechanism.
- the circuit breaker is thus transferred mechanically to the circuit breaker off position when residual current is determined, so that the otherwise usual uncertainty factor, control current, is eliminated.
- the coil of the electromagnet is dimensioned so that the core is not retractable from the circuit breaker off position against the action of its return spring, but only "sticks" in the current-carrying coil and is consequently carried away by the coil when it is is transferred from the protective conductor off position to the circuit breaker on position by means of the adjusting mechanism.
- the coil falls off, consequently either the core cannot be taken away from the coil at all, or - due to its action by the return spring - snaps out of the coil, so that the circuit breaker is in the Circuit breaker off position remains or returned to circuit breaker off position.
- care is taken that the coil of the electromagnet must always be moved back to the circuit breaker off position if the core and above the circuit breaker are to be moved to the circuit breaker on position. This prevents z. B. with the plug inserted into the socket, the connected consumer can consume without further power if a previously determined fault current is no longer present and consequently the coil is excited again via the fault current measuring device.
- the core of the electromagnet remains positioned in the circuit breaker off position and must be transferred from the excited coil to the circuit breaker on position. This can only be achieved by moving the coil from the circuit breaker on position to the circuit breaker off position and back with the help of the actuating mechanism to be actuated from the outside and consequently only with the help of an operator.
- the invention provides that a pivot lever is articulated on the core of the electromagnet on the one hand and on the fixedly anchored return spring on the other hand and the pivot lever is rotatably mounted between two articulation points on a switching shaft for the circuit breaker and works against a stop with the core emerging from the coil , so that the assignment of core and coil is retained even when the core emerges from the coil.
- a relatively simple mechanism for actuating the circuit breaker is implemented in the embodiment of a lever mechanism.
- the coil of the electromagnet is arranged on a slide which is guided in the switch housing and is effectively acted upon by a return spring and a spring-loaded locking lever in the circuit breaker on position, and the locking lever is pivotably mounted and engages behind the locking lever a locking cam on the slide in the locking position. Consequently, the coil or its slide can only be returned to the circuit breaker-off position by actuating the adjusting mechanism in order to take up the core again, for which purpose it is necessary to transfer the locking lever into the unlocking position.
- a further preferred embodiment of the safety switch according to the invention is characterized in that the adjusting mechanism has a rotary knob accessible outside the switch housing with a pinion on its bearing shaft, and the pinion engages with a toothed rack on the slide, into the rotary knob an unlocking plunger guided through the hollow bearing shaft is axially adjustable against spring action and the unlocking plunger pushes back the locking lever in the unlocked position in the axially adjusted position.
- the rotary knob thus serves on the one hand to move the carriage or the spool and on the other hand receives the unlocking plunger for the locking lever.
- a preferred embodiment of the safety switch according to the invention is further characterized in that the switch housing with the fault current measuring device, the circuit breaker, the electromagnet and the actuating mechanism is designed as a module which can be inserted into the socket.
- a safety switch in particular a socket with a plug that can be plugged into another socket, is implemented, which does not require control current for the actuation of the circuit breaker, but rather ensures mechanical actuation of the circuit breaker when fault current is determined , for which a relatively simple and reliable construction is realized.
- the circuit breaker functions independently of an error source which is present in the prior art, namely independently of a control current.
- a socket 1 is shown as a safety switch, specifically a socket which can be plugged into a wall socket and which has a fault current measuring device 2, connected to two electrical conductors 3, and a circuit breaker 4 inserted into the conductor 3;
- the circuit breaker 4 interrupts the circuit to be closed or closed when residual current is determined.
- an electromagnet - with a coil 5 and a core 6 - is connected, the coil 5 being in electrical connection with the fault current measuring device 2, while the core 6 is in mechanical connection with the circuit breaker 4 and the circuit breaker 4 as a result Leakage current detection of falling coil 5 is transferred to the circuit breaker off position by means of a return spring 7 engaging the core 6.
- the energized, that is excited coil 5 of the electromagnet can be adjusted by taking the immersed core 6 and tensioning the return spring 7 from the circuit breaker off position into the circuit breaker on position by means of an actuating mechanism that can be actuated from the outside.
- a pivot lever 9 is articulated, which is rotatably mounted between two articulation points on a switching shaft 10 for the circuit breaker 4 and works against a stop 11 when the core 6 emerges from the coil 5 , which prevents an arbitrary wide exit of the core 6.
- the coil 5 is arranged on a slide 13 guided in the switch housing 12, which is effective in the circuit breaker on position by a return spring 14 and by a spring-loaded locking lever 15 is applied, wherein the locking lever 15 is pivotally mounted in the switch housing 12 and engages behind a locking cam 16 on the carriage 13 in the locking position.
- the adjusting mechanism has a rotary knob 8 accessible outside the switch housing 12 with a pinion 17 on a bearing shaft, which meshes with a toothed rack 18 on the slide 13.
- a rotary knob 8 accessible outside the switch housing 12 with a pinion 17 on a bearing shaft, which meshes with a toothed rack 18 on the slide 13.
- an unlocking plunger 19 guided through the hollow bearing shaft is axially adjustable against spring action; the unlocking plunger 19 presses the locking lever 15 back into the unlocked position in the axially adjusted or depressed position.
- the switch housing 12 with the residual current measuring device 2, the circuit breaker 4, the electromagnet and the actuating mechanism is designed as a module which can be inserted into the socket 1.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter, insbesondere eine Steckdose mit einem in eine andere Steckdose einsteckbaren Stecker, mit einer Fehlerstrommeßeinrichtung und einem bei Fehlerstromermittlung den zu schließenden bzw. geschlossenen Stromkreis unterbrechenden Schutzschalter.
- Es sind als Steckdosen ausgeführte Sicherheitsschalter bekannt, bei denen nach Fehlerstromermittlung der Schutzschalter über einen Steuerstrom betätigt und in die Schutzschalter-Aus-Stellung überführt wird. Derartige Steckdosen sind insofern nachteilig, als für die Betätigung des Schutzschalters eben ein Steuerstrom erforderlich ist. Das ist ein Unsicherheitsfaktor. Denn fällt der ohnehin nicht kontrollierbare Steuerstrom aus, dann ist Schutzschaltung bei Fehlerstromermittlung ausgeschlossen. Fehlerstromermittlung meint die Ermittlung von Stromdifferenzen zwischen dem zu dem Verbraucher hinführenden und rückführenden Leiter.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitsschalter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Betätigung des Schutzschalters im Falle der Fehlerstromermittlung ohne Steuerstrom auskommt.
- Der erfindungsgemäße Sicherheitsschalter, bei dem die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß an die Fehlerstrommeßeinrichtung ein Elektromagnet - mit einer Spule und einem Kern - angeschlossen ist, dessen Spule in elektrischer Verbindung mit der Fehlerstrommeßeinrichtung steht und dessen Kern mit dem Schutzschalter in mechanischer Verbindung steht und den Schutzschalter bei infolge Fehlerstromermittlung abfallender Spule mittels einer an den Kern angreifenden Rückholfeder in die Schutzschalter-Aus-Stellung überführt, und die strombeaufschlagte Spule unter Mitnahme des eingetauchten Kerns und Spannen der Rückholfeder von der Schutzschalter-Aus-Stellung in die Schutzschalter-Ein-Stellung mittels eines Stellmechanismus verstellbar ist.
- Nach der Lehre der Erfindung erfolgt also die Überführung des Schutzschalters in die Schutzschalter-Aus-Stellung bei Fehlerstromermittlung mechanisch, so daß der sonst übliche Unsicherheitsfaktor Steuerstrom eliminiert ist. Dabei ist die Spule des Elektromagneten so dimensioniert, daß der Kern nicht entgegen der Wirkung seiner Rückholfeder aus der Schutzschalter-Aus-Stellung in die Spule einziehbar ist, sondern lediglich in der strombeaufschlagten Spule "klebt" und folglich von der Spule mitgenommen wird, wenn diese aus der Schutzleiter-Aus-Stellung in die Schutzschalter-Ein-Stellung mittels des Stellmechanismus überführt wird. Sobald ein Fehlerstrom von der Fehlerstrommeßeinrichtung ermittelt wird, fällt die Spule ab, läßt sich folglich entweder der Kern erst gar nicht von der Spule mitnehmen oder schnellt - infolge seiner Beaufschlagung durch die Rückholfeder - aus der Spule heraus, so daß der Schutzschalter von vornherein in der Schutzschalter-Aus-Stellung verbleibt oder in die Schutzschalter-Aus-Stellung zurückgeführt wird. Jedenfalls ist dafür Sorge getragen, daß die Spule des Elektromagneten stets in die Schutzschalter-Aus-Stellung zurückgefahren werden muß, wenn der Kern und darüber der Schutzschalter in die Schutzschalter-Ein-Stellung überführt werden sollen. Dadurch wird verhindert, daß z. B. bei in die Steckdose eingestecktem Stecker der angeschlossene Verbraucher ohne weiteres Leistung aufnehmen kann, wenn ein zuvor ermittelter Fehlerstrom nicht länger vorliegt und folglich die Spule über die Fehlerstrommeßeinrichtung wieder erregt wird. Vielmehr bleibt auch in diesem Fall der Kern des Elektromagneten in der Schutzschalter-Aus-Stellung positioniert und muß von der erregten Spule in die Schutzschalter-Ein-Stellung überführt werden. Das gelingt nur über das Verfahren der Spule aus der Schutzschalter-Ein-Stellung in die Schutzschalter-Aus-Stellung und zurück mit Hilfe des von außen zu betätigenden Stellmechanismus und folglich nur mit Hilfe einer Bedienungsperson.
- Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft dargestellt werden soll.
- Zunächst sieht die Erfindung vor, daß an dem Kern des Elektromagneter einerseits und an der ortsfest verankerten Rückholfeder andererseits ein Schwenkhebel angelenkt ist und der Schwenkhebel zwischen beiden Anlenkpunkten auf einer Schaltwelle für den Schutzschalter drehfest gelagert ist und bei aus der Spule austretendem Kern gegen einen Anschlag arbeitet, so daß auch bei aus der Spule ausgetretenem Kern die Zuordnung von Kern und Spule erhalten bleibt. Darüber hinaus wird ein für die Betätigung des Schutzschalters verhältnismäßig einfacher Mechanismus in der Ausführungsform eines Hebelgetriebes verwirklicht.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters ist die Spule des Elektromagneten auf einem im Schaltergehäuse geführten Schlitten angeordnet, der in der Schutzschalter-Ein-Stellung von einer Rückstellfeder und von einem federbelasteten Verriegelungshebel wirksam beaufschlagt ist, und ist der Verriegelungshebel schwenkbar gelagert und hintergreift der Verriegelungshebel in Verriegelungsstellung einen \erriegelungsnocken an dem Schlitten. Folglich kann die Spule bzw. ihr Schlitten nur durch Betätigung des Stellmechanismus in die Schutzschalter-Aus-Stellung zur erneuten Aufnahme des Kerns zurückgeführt werden, wozu die überführung des Verriegelungshebels in Entriegelungsstellung erforderlich ist.
- Eine weiter bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmechanismus einen außerhalb des Schaltergehäuses zugänglichen Drehknopf mit einem Ritzel auf seiner Lagerwelle aufweist und das Ritzel mit einer Zahnstange an dem Schlitten in Eingriff steht, in den Drehknopf ein durch die hohle Lagerwelle hindurchgeführter Entriegelungsstößel entgegen Federwirkung axial verstellbar ist und der Entriegelungsstößel in axial verstellter Position den Verriegelungshebel in Entriegelungsstellung zurückdrückt. Der Drehknopf dient also einerseits zum Verfahren des Schlittens bzw. der Spule und nimmt andererseits den Entriegelungsstößel für den Verriegelungshebel auf.
- Schließlich ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse mit der Fehlerstrommeßeinrichtung, dem Schutzschalter, dem Elektromagneten und dem Stellmechanismus als ein in die Steckdose einsetzbarer Baustein ausgebildet ist.
- Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß ein Sicherheitsschalter, insbesondere eine Steckdose mit einem in eine andere Steckdose einsteckbaren Stecker, verwirklicht ist, der für die Betätigung des Schutzschalters ohne Steuerstrom auskommt, vielmehr eine mechanische Betätigung des Schutzschalters bei Fehlerstromermittlung sicherstellt, für das eine verhältnismäßig einfache und funktionssichere Bauweise verwirklicht ist. Tatsächlich funktioniert bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter der Schutzschalter unabhängig von einer im Stand der Technik vorhandenen Fehlerquelle, nämlich unabhängig von einem Steuerstrom.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen
- Fig. 1 in schematischer Darstellung, die Funktionsweise des erfindungsgemäßen, als Steckdose ausgeführten Sicherheitsschalters, mit ausgezogenen Linien vor Fehlerstromermittlung, mit gestrichelten Linien nach Fehlerstromermittlung,
- Fig. 2 einen Baustein für den Gegenstand nach Fig. 1 mit Fehlerstrommeßeinrichtung, Schutzschalter, Elektromagnet und Stellmechanismus, in Seitenansicht,
- Fig. 3 eine Ansicht von oben auf den Gegenstand nach Fig. 2, bei abgenommenem Drehknopf,
- Fig. 4 eine Ansicht von unten auf den Gegenstand nach Fig. 2,
- Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 2 bei eingeschaltetem Schutzschalter und
- Fig. 6 den Gegenstand nach Fig. 3 bei eingeschaltetem Schutzschalter.
- In den Figuren ist als Sicherheitsschalter eine Steckdose 1 dargestellt, und zwar eine mit einem Stecker in eine Wandsteckdose einsteckbare Steckdose, die eine Fehlerstrommeßeinrichtung 2, angeschlossen an zwei elektrische Leiter 3, und einen in die Leiter 3 eingesetzten Schutzschalter 4 aufweist; der Schutzschalter 4 unterbricht bei Fehlerstromermittlung den zu schließenden bzw. geschlossenen Stromkreis.
- An die Fehlerstrommeßeinrichtung 2 ist ein Elektromagnet - mit einer Spule 5 und einer Kern 6 - angeschlossen, wobei die Spule 5 in elektrischer Verbindung mit der Fehlerstrommeßeinrichtung 2 steht, während der Kern 6 mit dem Schutzschalter 4 in mechanischer Verbindung steht und den Schutzschalter 4 bei infolge Fehlerstromermittlung abfallender Spule 5 mittels einer an den Kern 6 angreifenden Rückholfeder 7 in die Schutzschalter-Aus-Stellung überführt.
- Die strombeaufschlagte, also erregte Spule 5 des Elektromagneten ist unter Mitnahme des eingetauchten Kerns 6 und Spannen der Rückholfeder 7 von der Schutzschalter-Aus-Stellung in die Schutzschalter-Ein-Stellung mittels eines von außen zu betätigenden Stellmechanismus verstellbar. An dem Kern 6 des Elektromagneten einerseits und an der ortsfest verankerten Rückholfeder 7 andererseits ist ein Schwenkhebel 9 angelenkt, der zwischen beiden Anlenkpunkten auf einer Schaltwelle 10 für den Schutzschalter 4 drehfest gelagert ist und bei aus der Spule 5 austretendem Kern 6 gegen einen Anschlag 11 arbeitet, der einen beliebig weiten Austritt des Kerns 6 verhindert. Die Spule 5 ist auf einem im Schaltergehäuse 12 geführten Schlitten 13 angeordnet, der in der Schutzschalter-Ein-Stellung von einer Rückstellfeder 14 und von einem federbelasteten Verriegelungshebel 15 wirksam beaufschlagt ist, wobei der Verriegelungshebel 15 im Schaltergehäuse 12 schwenkbar gelagert ist und in Verriegelungsstellung einen Verriegelungsnocken 16 an dem Schlitten 13 hintergreift.
- Der Stellmechanismus weist einen außerhalb des Schaltergehäuses 12 zugänglichen Drehknopf 8 mit einem Ritzel 17 auf einer Lagerwelle auf, welches mit einer Zahnspange 18 am Schlitten 13 in Eingriff steht. In dem Drehknopf 8 ist ein durch die hohle Lagerwelle hindurchgeführter Entriegelungsstößel 19 entgegen Federwirkung axial verstellbar; der Entriegelungsstössel 19 drückt in axial verstellter bzw. niedergedrückter Position den Verriegelungshebel 15 in Entriegelungsstellung zurück.
- Das Schaltergehäuse 12 mit der Fehlerstrommeßeinrichtung 2, dem Schutzschalter 4, dem Elektromagneten und dem Stellmechanismus ist als ein in die Steckdose 1 einsetzbarer Baustein ausgebildet.
Claims (5)
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