EP0350441B1 - Installationseinbauschalter und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

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EP0350441B1
EP0350441B1 EP89810455A EP89810455A EP0350441B1 EP 0350441 B1 EP0350441 B1 EP 0350441B1 EP 89810455 A EP89810455 A EP 89810455A EP 89810455 A EP89810455 A EP 89810455A EP 0350441 B1 EP0350441 B1 EP 0350441B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
switch
cam
contact
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP89810455A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0350441A1 (de
Inventor
Stephan Spengler
Jörg Stamm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Priority to AT89810455T priority Critical patent/ATE91567T1/de
Publication of EP0350441A1 publication Critical patent/EP0350441A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0350441B1 publication Critical patent/EP0350441B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/0207—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01H83/12—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by voltage falling below a predetermined value, e.g. for no-volt protection

Definitions

  • the invention relates to a built-in installation switch in electrical low-voltage distribution networks, in particular a motor protection switch, with a triggering system which switches off electromagnetically or thermally in the event of overcurrent and electromagnetically in the event of undervoltage.
  • the invention further relates to a method for switching on the installation built-in switch with simultaneous activation of the undervoltage release and for automatically switching it off in the event of undervoltage.
  • Installation built-in switches of known design in electrical low-voltage distribution networks are all equipped with an electromagnetic and a thermal release system, which systems switch off the switch in the event of a short-term strong overcurrent by means of an armature drawn into a coil or in the case of a long-term weak overcurrent using a bimetal.
  • An undervoltage release which, when the nominal voltage falls below a predetermined value, e.g. 10 - 75%, or is essential in the event of a voltage interruption, is usually not supplied with the basic equipment, but is only retrofitted if necessary. This allows the purchase price of a switch to be kept low; only the necessary components are installed.
  • a predetermined value e.g. 10 - 75%
  • the inventors have set themselves the task of creating an installation built-in switch of the type mentioned at the outset, which allows both the manipulations required for retrofitting an undervoltage release and its dimensions to be kept to a minimum.
  • the switch should be operated in such a way that the undervoltage release is only live during the switch-on time.
  • the undervoltage release which is designed as a slide-in element and is never under voltage when the installation installation switch is switched on, can be installed and removed from an installation installation switch at any time with just a few movements.
  • the cover of the installation built-in switch does not have to be removed for inserting or removing the undervoltage release, which alone saves a considerable amount of time.
  • the same undervoltage release can be used for several types of installation built-in switches.
  • the cuboid-shaped insert elements in their outer contours are easy and clearly stackable. In addition to the simplified manipulation for installation and removal, storage costs can also be saved to a significant extent.
  • the undervoltage release arranged in the insert element has an electromagnetic release system with a magnetic field generated by a coil, which pulls an armature against the resistance of a spring force to the core when the built-in installation switch is switched on.
  • the armature of the undervoltage release is preferably held in a plastic armature carrier which can be pivoted against the resistance of a torsion spring.
  • the anchor carrier and the anchor are designed in such a way that the anchor carrier can be pivoted further after the anchor lies on the core.
  • the movable contact of the undervoltage release is preferably part of a leading auxiliary contact.
  • the installation installation switch When the installation installation switch is switched off, it is always lifted off the relevant input rail. This ensures that the undervoltage release is only live when the installation switch is switched on. Furthermore, the premature actuation of the movable contact ensures that the power supply to the coil of the electromagnetic release is ensured before the remaining steps of the switch-on operation.
  • the fixed contact is in relation to the rectifier on the AC side.
  • the means projecting into the insertion channel for transmitting power from the switching mechanism to the undervoltage release is preferably designed as an actuating lever with a first cam acting on the armature carrier via a transmission lever and a second cam acting on the contact carrier of the leading auxiliary contact.
  • the other organ protruding into the insertion channel, the means for transmitting power to the release system of the key switch, is expediently a cam of a smooth-running release slide.
  • the opening in the cover hood corresponding to the cross-section of the insertion channel is preferably covered with a closable flexible strip made of plastic, which is molded onto the cover.
  • This film hinge makes it easier to open the insertion channel by bending the strip.
  • the method according to the invention for switching on a built-in built-in switch with simultaneous activation of the undervoltage release is distinguished by the fact that a force is exerted on the actuation lever with respect to the undervoltage release when rotating, tilting, pressing or moving a switching lever via the switching lock, which force is exerted in a fork of the transmission lever engaging first cam lifts an arm exerting a pressing force on the anchor carrier, and which simultaneously presses a pressing force via a second cam exerts on the contact carrier of the leading auxiliary contact, the movable contact initially being pressed onto the corresponding input rail and then the armature carrier being movable when the armature is attracted by the leading tension from the core.
  • the method according to the invention for automatically switching off an installation built-in switch in the event of undervoltage is characterized in that, in relation to the undervoltage release, the armature, which is no longer sufficiently electromagnetically released, releases the return of the armature support by spring force, a cam of the armature support acts on a cam of the release slide, displaces it and that Triggers the switch lock, whereby on the one hand a first cam of the actuating lever moves the armature support via a fork of the transmission lever with one arm and presses the armature onto the core before the movement of the armature support has ended, and on the other hand a second cam of the actuating lever pushes the contact carrier of the leading auxiliary contact to lift off released from the corresponding input rail by spring force.
  • the installation built-in switch 10 shown in FIG. 1 has a hood 12 with an opening 14 for an undervoltage release designed as a plug-in element, which in the present case is not mounted.
  • the opening 14 can be closed with a flexible strip 16 made of plastic, the grooves 18 provided on the hood 12 and the grooves 20 of the flexible strip 16 forming a quick-release fastener when closed.
  • the strip 16 which is expediently formed on the hood 12 forms a film hinge which is thinner than the hood.
  • an actuating lever 22 which can be pivoted by the switch lock and a cam 24 for displacing the trigger slide which electromagnetically triggers the switch lock.
  • the shift lever 26 is used for manual actuation of the switch lock.
  • the built-in installation switch assembled as a single element or from three elements to form a motor protection switch, has a dovetail-shaped groove 28 for snapping onto a top-hat rail by means of a displaceable snapping nose 29.
  • the opening 14 of the hood 12 lies at the rear.
  • the switch lock acts on the actuating lever 22 via an angle lever 34, which can also be rotated about the axis 32, and rotates it counterclockwise under the tension of a torsion spring 36.
  • the actuation lever 22 is returned to the original position by the torsion spring 36.
  • the insertion channel 30 is essentially formed by the switch hood 12 and a housing wall 40.
  • An input rail 42 is exposed on the inside at the bottom of the insertion channel 30; it can be used for the voltage pickup from the fixed or from the movable contact of the undervoltage release.
  • the input rail 42 is connected to the fixed contact 46 via a screw 44, which is also suitable for voltage tapping.
  • the actuating lever 22 has a first cam 48 for actuating the armature of the undervoltage release and a second cam 50 for actuating the leading auxiliary contact.
  • FIG. 3 and 4 show an insertion element 52, which is pushed through the opening 14 in the hood 12 into the insertion channel 30, and the closable strip 16 can be closed.
  • the components of the insertable undervoltage release are arranged in a housing 54 which has slots in the longitudinal direction for inserting the actuating lever 22 and cam 24 projecting into the insertion channel. These openings are not shown.
  • the leading auxiliary contact shown in the left region of the insert element 52 essentially comprises the contact carrier 56 made of plastic, which can be pivoted about an axis, not shown. It carries the movable contact 58, which can be lowered by pivoting about the axis of the contact carrier 56 to tap the voltage through an opening 60 in the housing 54 onto an input rail 42 (FIG. 2). This lowering takes place by means of pressure acting on the second cam 50 of the actuating lever 22 (FIG. 2) when the installation built-in switch 10 is switched on. The pressure is exerted on the surface 62 of the contact carrier 56.
  • a coil 68 with a coil body 70 is penetrated by the middle leg of an essentially E-shaped magnetic core 72, also called a yoke.
  • the armature 74 When the coil 68 is under tension, the armature 74 is attracted by the magnetic core 72, whereby a counterforce has to be overcome is.
  • the armature 74 is fastened in an armature carrier 78 which can be pivoted about an axis 80.
  • a leaf spring 76 serves to hold the anchor carrier 78.
  • the anchor bracket 78 has a nose 82 on which the arm 84 of a transmission lever 86 rests.
  • the transmission lever 86 which is rotatable about the axis 88, exerts a torque on the armature carrier 78 under the action of a torsion spring 90.
  • the first cam 48 (FIG. 2) of the actuation lever 22 is inserted into the fork 92 of the transmission lever 86.
  • the second cam 50 of the actuating lever 22 slides on the surface 62 of the contact carrier 56.
  • a printed circuit 94 is arranged, connected via a conductor 93, which comprises a rectifier 96 consisting of four diodes, a voltage-dependent variable resistor 98 connected in parallel and a resistor 100.
  • a conductor 93 which comprises a rectifier 96 consisting of four diodes, a voltage-dependent variable resistor 98 connected in parallel and a resistor 100.
  • Two conductors 102, 103 are led to the coil 68 and back along the housing wall.
  • the fixed contact 104 taps off the voltage of an input rail 42 other than the movable contact 58.
  • the movable and the fixed contact tap two different phases; in the case of a single-phase installation built-in switch, the fixed contact 104 taps the phase and the movable contact taps the neutral conductor.
  • a conductor 106 leads from the fixed contact 104 to the printed circuit 94 and is connected to the rectifier 96 via the resistor 100.
  • the arm 84 of the transmission lever 86 presses under the influence of the cam 48 of the actuating lever 22 against the nose 82 of the armature carrier 78.
  • the armature 74 as shown in FIG. 4, lies on the magnetic core 72. However, the armature carrier 78 is pivoted further than would be necessary for pressing the armature. This position corresponds to the switch-off position of the built-in switch.
  • the actuating lever 22 When switched on, the actuating lever 22 is pivoted in the counterclockwise direction with the cam 48 which engages in the fork 92 of the transmission lever 86, and the transmission lever 86 also pivots in the counterclockwise direction.
  • the arm 84 moves away from the nose 82, the armature carrier 78 rotates counterclockwise under the action of the torsion spring 90 without the armature 74 being lifted off the magnetic core 92.
  • the pivoting movement of the actuating lever 22 in the counterclockwise direction also causes the second cam 50 to press on the surface 62 of the contact carrier 56, the movable contact 58 thereby coming to rest on the corresponding input rail 42.
  • the coil 68 is energized with the armature 74 still lying on, the armature being electromagnetically attracted. It therefore no longer matters whether the anchor carrier 78 still exerts a contact pressure on the anchor 74 or not.
  • the transmission lever 86 is pivoted further, the anchor carrier 78 is given a freedom of displacement.
  • the electromagnetic force generated by the coil 68 is no longer sufficient to attract the armature 74 against the force of the torsion spring 90.
  • the anchor is dropped and the anchor carrier 78 is taken along.
  • a cam 108 of the armature carrier 78 strikes a cam 24 (FIG. 1) of the trigger slide, the switch lock is triggered.
  • the torque of the torsion spring 36 of the actuating lever 22 is released, this rotates clockwise and presses the armature 74 onto the magnetic core 72 again via the transmission lever 86 and the armature carrier 78.
  • the surface 62 of the contact carrier 56 is relieved and the movable contact 58 is lifted off the corresponding input rail 42 by the compression spring 66.
  • the undervoltage release is no longer energized when the installation built-in switch 10 is switched off.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Installationseinbauschalter in elektrischen Niederspannungsverteilnetzen, insbesondere einen Motorschutzschalter, mit einem bei Ueberstrom elektromagnetisch oder thermisch und bei Unterspannung elektromagnetisch abschaltenden Auslösesystem. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einschalten des Installationseinbauschalters mit gleichzeitiger Aktivierung des Unterspannungsauslösers und zu dessen automatischem Ausschalten bei Unterspannung.
  • Installationseinbauschalter bekannter Bauart in elektrischen Niederspannungsverteilnetzen sind durchwegs mit einem elektromagnetischen und einem thermischen Auslösesystem ausgerüstet, welche Systeme den Schalter bei einem kurzzeitigen starken Ueberstrom mittels eines in eine Spule gezogenen Ankers oder bei einem längere Zeit anhaltenden schwachen Ueberstrom mittels eines Bimetalls ausschalten.
  • Ein Unterspannungsauslöser dagegen, welcher bei einem Unterschreiten der Nennspannung auf einen vorgegebenen Wert, z.B. 10 - 75%, oder bei einem Spannungsunterbruch von wesentlicher Bedeutung ist, wird in der Regel nicht mit der Grundausrüstung geliefert, sondern erst bei Bedarf nachgerüstet. Damit kann der Ankaufspreis eines Schalters tief gehalten werden, es sind nur die notwendigen Bestandteile eingebaut.
  • Unterspannungsauslöser bekannter Bauart arbeiten im wesentlichen elektromagnetisch. Während des Betriebs, bei eingeschaltetem Installationseinbauschalter, wird ein Anker mittels eines von einer Spule mit Kern erzeugten Magnetfeldes in einen Spulenkörper gezogen. Die Einzugskraft muss eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Federkraft überwinden, damit der Anker am Magnetkern anliegt. Bei einem Spannungsabfall unter den kritischen Wert wird die vom Kern erzeugte magnetische Einzugskraft kleiner als die Federkraft, der Anker wird abgehoben. Diese Bewegung wird mit bekannten Mitteln auf das Schaltschloss übertragen, die Schaltkontakte werden geöffnet, und die Stromversorgung des Verbrauchers wird unterbrochen. Das Einschalten, z.B. einer Maschine, muss bewusst wieder von Hand erfolgen, ein selbständiges Anlaufen wird dadurch verhindert.
  • Es sind Installationseinbauschalter bekannt, welche einen nachträglich eingebauten Unterspannungsauslöser haben. Das Nachrüsten bedingt jedoch komplizierte Manipulationen und ist entsprechend teuer.
  • Auf dem Gebiet der Motorschutzschalter beispielsweise sind etwa 80% aller auf den Markt gelangenden Installationseinbauschalter nicht mit einem Unterspannungsauslöser ausgerüstet. Der Einkauf von Schaltern ist nicht auf eine bestimmte Verwendung ausgerichtet, die Lagerhaltung von Installationseinbauschaltern verschiedener Typen mit und ohne Unterspannungsauslöser würde das Umlaufkapital beträchtlich erhöhen.
  • Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, einen Installationseinbauschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sowohl die für einen nachträglichen Einbau eines Unterspannungsauslösers notwendigen Manipulationen als auch dessen Dimensionen auf ein Minimum beschränken lässt. Der Schalter soll so betrieben werden, dass die Unterspannungsauslösung nur während der Einschaltzeit unter Spannung steht.
  • In bezug auf die Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
    • der Schalter einen durchgehenden Einschubkanal für den Unterspannungsauslöser aufweist, in welchem Kanal bei einem Einphasenschalter die Eingangsschiene der Phase und des Neutralleiters, bei einem Dreiphasenschalter die Eingangsschienen zweier Phasen zum Abgriff der Spannung wenigstens teilweise frei liegen, und Mittel zur Kraftübertragung vom Schaltschloss zum Unterspannungsauslöser oder umgekehrt in den Einschubkanal ragen,
    • die Haube des Schalters auf der von den Mitteln zur Kraftübertragung weiter entfernten Längsseite eine dem Querschnitt des Einschubkanals entsprechende, verschliessbare Oeffnung aufweist, und
    • der Unterspannungsauslöser als in einem Gehäuse angeordnetes Einschubelement ausgebildet ist, wobei ein federnder Festkontakt eine Gehäuseöffnung zum Abgriff der Spannung auf einer ersten Eingangsschiene durchgreift, ein beweglicher Kontakt beim Einschalten durch eine weitere Gehäuseöffnung zum Abgriff der Spannung auf eine zweite Eingangsschiene verschiebbar, schwenkbar oder biegbar ist, und im Gehäuse in Längsrichtung verlaufende Schlitze zur Aufnahme der in den Einschubkanal ragenden Mittel zur Kraftübertragung ausgebildet sind.
  • Der als Einschubelement ausgestaltete, bei eingeschaltetem Installationseinbauschalter nie unter Spannung stehende Unterspannungsauslöser ist jederzeit mit wenigen Handgriffen in einen Installationseinbauschalter ein- und ausbaubar. Die Haube des Installationseinbauschalters muss dabei weder für das Einschieben noch für das Entfernen des Unterspannungsauslösers entfernt werden, was allein eine beträchtliche Zeitersparnis bringt.
  • Derselbe Unterspannungsauslöser ist für mehrere Typen von Installationseinbauschaltern verwendbar. Die in ihren Aussenkonturen quaderförmig ausgebildeten Einschubelemente sind leicht und übersichtlich stapelbar. Damit können neben der vereinfachten Manipulation zum Ein- und Ausbau auch in bedeutendem Masse Lagerkosten eingespart werden.
  • Der im Einschubelement angeordnete Unterspannungsauslöser hat ein elektromagnetisches Auslösesystem mit einem von einer Spule erzeugten Magnetfeld, welches bei eingeschaltetem Installationseinbauschalter einen Anker gegen den Widerstand einer Federkraft an den Kern zieht. Vorzugsweise ist der Anker des Unterspannungsauslösers in einem gegen den Widerstand einer Torsionsfeder schwenkbaren Ankerträger aus Kunststoff gehaltert.
  • Der Ankerträger und der Anker sind so konzipiert, dass der Ankerträger nach dem Aufliegen des Ankers am Kern weiter schwenkbar ist.
  • Der bewegliche Kontakt des Unterspannungsauslösers ist bevorzugt Bestandteil eines voreilenden Hilfskontakts. Er ist in Ausschaltstellung des Installationseinbauschalters stets von der betreffenden Eingangsschiene abgehoben. Damit wird erreicht, dass der Unterspannungsauslöser nur an Spannung liegt, wenn der Installationseinbauschalter eingeschaltet ist. Weiter bewirkt die voreilende Betätigung des beweglichen Kontakts, dass die Stromversorgung der Spule des elektromagnetischen Auslösers vor den übrigen Schritten der Einschaltoperation gewährleistet ist.
  • Benachbart des voreilenden Hilfskontakts ist zweckmässig eine gedruckte Schaltung angeordnet, welche folgende Bauelemente umfasst:
    • Einen Brückengleichrichter zur Erzeugung eines pulsierenden Gleichstroms. Dies erlaubt einerseits eine höhere Krafterzeugung durch das Magnetsystem zum Anziehen des Ankers und eliminiert andrerseits ein sonst allfällig erzeugtes Brummen.
    • Einen parallel geschalteten, spannungsabhängig variablen Widerstand (Varistor), welcher die Bauteile gegen Ueberspannung schützt.
    • Einen Vorwiderstand zur Reduktion der Spulenspannung.
  • Der Festkontakt liegt in bezug auf den Gleichrichter wechselstromseitig.
  • Das in den Einschubkanal ragende Mittel zur Kraftübertragung vom Schaltschloss auf den Unterspannungsauslöser ist bevorzugt als Betätigungshebel mit einem ersten, über einen Uebertragungshebel auf den Ankerträger einwirkenden Nocken und einem zweiten, auf den Kontakträger des voreilenden Hilfskontakts einwirkenden Nocken ausgebildet.
  • Das andere in den Einschubkanal ragende Organ, das Mittel zur Kraftübertragung auf das Auslösesystem des Schaltschlosses, ist zweckmässig ein Nocken eines leichtgängigen Auslöseschiebers.
  • Die bezüglich des Querschnitts dem Einschubkanal entsprechende Oeffnung in der Abdeckhaube ist vorzugsweise mit einem verschliessbaren flexiblen Streifen aus Kunststoff abgedeckt, welcher an der Haube angeformt ist. Dieses Filmscharnier erleichtert das Oeffnen des Einschubkanals durch Umbiegen des Streifens.
  • Im übrigen entsprechen die Installationseinbauschalter dem bekannten Stand der Technik.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zum Einschalten eines Installationseinbauschalters mit gleichzeitiger Aktivierung des Unterspannungsauslösers zeichnet sich dadurch aus, dass in bezug auf die Unterspannungsauslösung beim Drehen, Kippen, Drücken oder Verschieben eines Schalthebels über das Schaltschloss eine Kraft auf den Betätigungshebel ausgeübt wird, welcher mittels eines in eine Gabel des Uebertragungshebels eingreifenden ersten Nockens einen auf den Ankerträger eine Anpresskraft ausübenden Arm abhebt, und welcher gleichzeitig über einen zweiten Nocken eine Anpresskraft auf den Kontaktträger des voreilenden Hilfskontakts ausübt, wobei vorerst der bewegliche Kontakt auf die entsprechende Eingangsschiene gedrückt und dann der Ankerträger bei durch die voreilende Spannung vom Kern angezogenem Anker bewegbar wird.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zum automatischen Ausschalten eines Installationseinbauschalters bei Unterspannung ist dadurch gekennzeichnet, dass in bezug auf die Unterspannungsauslösung der elektromagnetisch nicht mehr genügend angezogene Anker die Rückführung des Ankerträgers durch Federkraft freigibt, ein Nocken des Ankerträgers auf einen Nocken des Auslöseschiebers einwirkt, diesen verschiebt und das Schaltschloss auslöst, wobei einerseits ein erster Nocken des Betätigungshebels den Ankerträger über eine Gabel des Uebertragungshebels mit einem Arm verschiebt und den Anker vor der Beendigung der Bewegung des Ankerträgers auf den Kern drückt, und andrerseits ein zweiter Nokken des Betätigungshebels den Kontaktträger des voreilenden Hilfskontakts zum Abheben mittels Federkraft von der entsprechenden Eingangsschiene freigibt.
  • Beim manuellen Ausschalten des Installationseinbauschalters entfällt die Verschiebung des Auslöseschiebers zur Betätigung des Schaltschlosses. Der gespannte Betätigungshebel wird über das Schaltschloss manuell freigegeben und entfaltet die im vorstehenden Absatz beschriebenen Einwirkungen auf den Ankerträger und den Kontaktträger des voreilenden Hilfskontakts.
  • Alle übrigen Einschalt- und Ausschaltvorgänge, welche das Oeffnen und Schliessen der Verbraucherkontakte sowie die elektromagnetische und thermische Ueberstromauslösung betreffen, entsprechen dem bekannten Stand der Technik.
  • Abgesehen von den eingangs erwähnten Vorteilen bezüglich des als Einschubelement ausgestalteten Unterspannungsauslösers bietet die Erfindung folgende weitere Vorteile:
    • Das mechanische Andrücken des Ankers beim Einschaltvorgang des Installationseinbauschalters erlaubt eine schwächere Auslegung des Magnetsystems. Die Baugrösse des als Einschubelement ausgestalteten Unterspannungsauslösers und die sich in der Schaltererwärmung ausdrükkenden Energieverluste können klein gehalten werden.
    • Der voreilende Hilfskontakt und der Anker des Unterspannungsauslösers können mit einem gemeinsamen Hebel betätigt werden.
  • Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
    • - Fig. 1
    eine Seitenansicht eines Installationseinbauschalters mit geöffnetem Einschubkanal, ohne Einschubelement,
    - Fig. 2
    einen Querschnitt durch den Einschubkanal, mit einer Ansicht des Betätigungshebels,
    - Fig. 3
    eine Draufsicht auf einen als Einschubelement ausgebildeten Unterspannungsauslöser, mit abgehobenem Deckel, und
    - Fig. 4
    eine Seitenansicht von Fig. 3.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Installationseinbauschalter 10 hat eine Haube 12 mit einer Oeffnung 14 für einen als Einschubelement gestalteten Unterspannungsauslöser, welcher im vorliegenden Fall nicht montiert ist. Die Oeffnung 14 kann mit einem flexiblen Streifen 16 aus Kunststoff verschlossen werden, wobei die an der Haube 12 angebrachten Rillen 18 und die Rillen 20 des flexiblen Streifens 16 beim Schliessen einen Schnellverschluss bilden. Der zweckmässig an der Haube 12 angeformte Streifen 16 bildet ein Filmscharnier, welches dünner als die Haube ist.
  • Hinter der Oeffnung 14 sichtbar ist ein vom Schaltschloss schwenkbarer Betätigungshebel 22 und ein Nocken 24 zum Verschieben des das Schaltschloss elektromagnetisch auslösenden Auslöseschiebers.
  • Der Schalthebel 26 dient der manuellen Betätigung des Schaltschlosses.
  • Der Installationseinbauschalter, als einzelnes Element oder aus drei Elementen einen Motorschutzschalter bildend zusammengesetzt, hat eine schwalbenschwanzförmig ausgebildete Nut 28 zum Aufschnappen mittels einer verschiebbaren Aufschnappnase 29 auf eine Hutschiene.
  • Beim in Fig. 2 gezeigten Einschubkanal 30 liegt die Oeffnung 14 der Haube 12 (Fig. 1) hinten. In diesen Einschubkanal ragt der um eine Achse 32 schwenkbare Betätigungshebel 22. Beim Einschalten des Installationseinbauschalters wirkt das nicht dargestellte Schaltschloss über einen ebenfalls um die Achse 32 drehbaren Winkelhebel 34 auf den Betätigungshebel 22 ein und dreht diesen unter Spannung einer Torsionsfeder 36 im Gegenuhrzeigersinn. Sobald nach dem Ausschalten die Haltewirkung des Schaltschlosses bzw. des Winkelhebels 34 entfällt, wird der Betätigungshebel 22 durch die Torsionsfeder 36 in die ursprüngliche Stellung zurückgebracht.
  • Der Einschubkanal 30 wird im wesentlichen von der Schalterhaube 12 und einer Gehäusewand 40 gebildet.
  • Eine Eingangsschiene 42 liegt am Boden des Einschubkanals 30 gegen innen frei, sie kann vom festen oder vom beweglichen Kontakt des Unterspannungsauslösers zum Spannungsabgriff verwendet werden. Ueber eine Schraube 44, welche sich ebenfalls zum Spannungsabgriff eignet, ist die Eingangsschiene 42 mit dem Festkontakt 46 verbunden.
  • Der Betätigungshebel 22 weist einen ersten Nocken 48 zur Betätigung des Ankers des Unterspannungsauslösers und einen zweiten Nocken 50 zur Betätigung des voreilenden Hilfskontakts auf.
  • Fig. 3 und 4 zeigen ein Einschubelement 52, welches durch die Oeffnung 14 in der Haube 12 in den Einschubkanal 30 geschoben, und der verschliessbare Streifen 16 geschlossen werden kann. Die Bauteile des einschiebbaren Unterspannungsauslösers sind in einem Gehäuse 54 angeordnet, welches zum Einführen des in den Einschubkanal ragenden Betätigungshebels 22 und Nockens 24 Schlitze in Längsrichtung aufweist. Diese Oeffnungen sind nicht eingezeichnet.
  • Der im linken Bereich des Einschubelements 52 dargestellte vorauseilende Hilfskontakt umfasst im wesentlichen den Kontaktträger 56 aus Kunststoff, welcher um eine nicht dargestellte Achse schwenkbar ist. Er trägt den beweglichen Kontakt 58, welcher durch Schwenken um die Achse des Kontaktträgers 56 zum Abgreifen der Spannung durch eine Oeffnung 60 im Gehäuse 54 auf eine Eingangsschiene 42 (Fig. 2) abgesenkt werden kann. Dieses Absenken erfolgt mittels einer Druckeinwirkung durch den zweiten Nocken 50 des Betätigungshebels 22 (Fig. 2) beim Einschalten des Installationseinbauschalters 10. Der Druck wird auf die Fläche 62 des Kontaktträgers 56 ausgeübt. Beim Ausschalten des Installationseinbauschalters entlastet der Nocken 50 die Fläche 62, die von einem Bolzen 64 geführte Druckfeder 66 hebt den beweglichen Kontakt 58 von der Eingangsschiene 42 ab, wodurch der Unterspannungsauslöser nicht mehr unter Spannung steht.
  • Eine Spule 68 mit einem Spulenkörper 70 wird vom mittleren Schenkel eines im wesentlichen E-förmig gestalteten Magnetkerns 72, auch Joch genannt, durchgriffen.
  • Bei unter Spannung stehender Spule 68 wird der Anker 74 vom Magnetkern 72 angezogen, wobei eine Gegenkraft zu überwinden ist. Der Anker 74 ist in einem Ankerträger 78 befestigt, welcher um eine Achse 80 schwenkbar ist. Eine Blattfeder 76 dient der Halterung des Ankerträgers 78.
  • Der Ankerträger 78 hat eine Nase 82, auf welchem der Arm 84 eines Uebertragungshebels 86 aufliegt. Der um die Achse 88 drehbare Uebertragungshebel 86 übt, unter Einwirkung einer Torsionsfeder 90, ein Drehmoment auf den Ankerträger 78 aus.
  • Beim Einführen des Einschubelements 52 in den Einschubkanal 30 wird der erste Nocken 48 (Fig. 2) des Betätigungshebels 22 in die Gabel 92 des Uebertragungshebels 86 eingeführt. Der zweite Nocken 50 des Betätigungshebels 22 gleitet auf die Fläche 62 des Kontaktträgers 56.
  • Neben dem voreilenden Kontakt ist, über einen Leiter 93 verbunden, eine gedruckte Schaltung 94 angeordnet, welche einen aus vier Dioden bestehenden Gleichrichter 96, einen parallelgeschalteten spannungsabhängig variablen Widerstand 98 und einen Widerstand 100 umfasst. Entlang der Gehäusewand werden zwei Leiter 102, 103 zur Spule 68 und zurückgeführt.
  • Der Festkontakt 104 greift die Spannung einer anderen Eingangsschiene 42 als der bewegliche Kontakt 58 ab. Bei einem Motorschutzschalter greifen der bewegliche und der feste Kontakt zwei verschiedene Phasen ab, bei einem einphasigen Installationseinbauschalter greift der Festkontakt 104 die Phase, der bewegliche Kontakt den Neutralleiter ab.
  • Vom Festkontakt 104 führt ein Leiter 106 zu der gedruckten Schaltung 94, er ist über den Widerstand 100 mit dem Gleichrichter 96 verbunden.
  • In Fig. 3 drückt der Arm 84 des Uebertragungshebels 86 unter dem Einfluss des Nockens 48 des Betätigungshebels 22 gegen die Nase 82 des Ankerträgers 78. Der Anker 74 liegt, wie in Fig. 4 dargestellt, auf dem Magnetkern 72. Der Ankerträger 78 ist jedoch weiter geschwenkt als dies zur Anpressung des Ankers notwendig wäre. Diese Stellung entspricht der Ausschaltstellung des Installationseinbauschalters.
  • Beim Einschalten wird der Betätigungshebel 22 mit dem in die Gabel 92 des Uebertragungshebels 86 greifenden Nocken 48 in Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, der Uebertragungshebel 86 schwenkt ebenfalls in Gegenuhrzeigerrichtung. Dadurch weicht der Arm 84 von der Nase 82 zurück, der Ankerträger 78 dreht sich unter Einwirkung der Torsionsfeder 90 im Gegenuhrzeigersinn, ohne dass der Anker 74 vom Magnetkern 92 abgehoben wird.
  • Die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 22 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt auch, dass der zweite Nocken 50 auf die Fläche 62 des Kontaktträgers 56 drückt, der bewegliche Kontakt 58 kommt dadurch auf die entsprechende Eingangsschiene 42 zu liegen. Die Spule 68 wird bei immer noch aufliegendem Anker 74 unter Spannung gesetzt, wobei der Anker elektromagnetisch angezogen wird. Es spielt also keine Rolle mehr, ob der Ankerträger 78 noch eine Anpresskraft auf den Anker 74 ausübt oder nicht. Beim Weiterschwenken des Uebertragungshebels 86 bekommt der Ankerträger 78 einen Verschiebungsfreiraum.
  • Tritt im Netz eine Unterspannung oder ein Spannungsunterbruch auf, so genügt die durch die Spule 68 erzeugte elektromagnetische Kraft nicht mehr, um den Anker 74 gegen die Kraft der Torsionsfeder 90 anzuziehen. Der Anker wird abgeworfen und der Ankerträger 78 mitgenommen. Ein Nocken 108 des Ankerträgers 78 trifft auf einen Nocken 24 (Fig. 1) des Auslöseschiebers auf, das Schaltschloss wird ausgelöst. Dabei wird das Drehmoment der Torsionsfeder 36 des Betätigungshebels 22 freigegeben, dieser dreht in Uhrzeigerrichtung und drückt den Anker 74 über den Uebertragungshebel 86 und den Ankerträger 78 wieder an den Magnetkern 72. Gleichzeitig wird die Fläche 62 des Kontaktträgers 56 entlastet und der bewegliche Kontakt 58 durch die Druckfeder 66 von der entsprechenden Eingangsschiene 42 abgehoben. Der Unterspannungsauslöser ist in Ausschaltposition des Installationseinbauschalters 10 nicht mehr an Spannung.

Claims (10)

  1. Installationseinbauschalter in elektrischen Niederspannungsverteilnetzen, insbesondere Motorschutzschalter, mit einem bei Ueberstrom elektromagnetisch oder thermisch und bei Unterspannung elektromagnetisch abschaltenden Auslösesystem,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Schalter (10) einen durchgehenden Einschubkanal (30) für den Unterspannungsauslöser aufweist, in welchem Kanal bei einem Einphasenschalter die Eingangsschiene (42) der Phase und des Neutralleiters, bei einem Dreiphasenschalter die Eingangsschienen (42) zweier Phasen zum Abgriff der Spannung wenigstens teilweise freiliegen, und Mittel zur Kraftübertragung vom Schaltschloss zum Unterspannungsauslöser und umgekehrt in den Einschubkanal (30) ragen,
    - die Haube (12) des Schalters (10) auf der von den Mitteln zur Kraftübertragung weiter entfernten Längsseite eine dem Querschnitt des Einschubkanals (30) entsprechende, verschliessbare Oeffnung (14) aufweist, und
    - der Unterspannungsauslöser als in einem Gehäuse (54) angeordnetes Einschubelement (52) ausgebildet ist, wobei ein federnder Festkontakt (104) eine Gehäuseöffnung zum Abgriff der Spannung auf einer ersten Eingangsschiene (42) durchgreift, ein beweglicher Kontakt (58) beim Einschalten durch eine weitere Gehäuseöffnung (60) zum Abgriff der Spannung auf eine zweite Eingangsschiene (42) verschiebbar, schwenkbar oder biegbar ist, und im Gehäuse (54) in Längsrichtung verlaufende Schlitze zur Aufnahme der in den Einschubkanal (30) ragenden Mittel zur Kraftübertragung ausgebildet sind.
  2. Installationseinbauschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (74) des Unterspannungsauslösers in einem gegen den Widerstand einer Torsionsfeder (90) schwenkbaren Ankerträger (78) gehaltert ist, welcher vorzugsweise aus Kunststoff besteht.
  3. Installationseinbauschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerträger (78) nach dem Aufliegen des Ankers (74) auf dem Magnetkern (72) weiter schwenkbar ist.
  4. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt (58) des Unterspannungsauslösers (52) als voreilender Hilfskontakt ausgebildet und in Ausschaltstellung von der betreffenden Eingangsschiene (42) abgehoben ist.
  5. Installationseinbauschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart dem voreilenden Hilfskontakt (58) eine gedruckte Schaltung (94) mit einem Brückengleichrichter (96), einem spannungsabhängig variablen Widerstand (98) und einem Widerstand (100) angeordnet ist, wobei der Festkontakt (104) vorzugsweise wechselstromseitig liegt.
  6. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des in den Einschubkanal (30) ragenden Mittels zur Kraftübertragung vom Schaltschloss ein Betätigungshebel (22) mit einem ersten, über einen Uebertragungshebel (86) auf den Ankerträger (78) einwirkenden Nocken (48) und einem zweiten, auf den Kontaktträger (56) des voreilenden Hilfskontakts einwirkenden Nocken (50) ist.
  7. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein anderer Teil des in den Einschubkanal (30) ragenden Mittels zur Kraftübertragung auf das Schaltschloss ein Nocken (24) des leichtgängigen Auslöseschiebers für die elektromagnetische Auslösung ist.
  8. Installationseinbauschalter nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung in der Schalterhaube (12) mit einem verschliessbaren, flexiblen Streifen (16) abdeckbar ist, welcher vorzugsweise an der Haube angeformt ist und ein Filmscharnier bildet.
  9. Verfahren zum Einschalten eines Installationseinbauschalters mit gleichzeitiger Aktivierung des Unterspannungsauslösers nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass in bezug auf die Unterspannungsauslösung beim Drehen, Kippen, Drücken oder Verschieben eines Schalthebels (26) über das Schaltschloss eine Kraft auf den schwenkbaren Betätigungshebel (22) ausgeübt wird, welcher mittels eines in eine Gabel (92) des Uebertragungshebels (86) eingreifenden ersten Nockens (48) einen auf den Ankerträger (78) eine Anpresskraft ausübenden Arm (84) abhebt, und welcher gleichzeitig über einen zweiten Nocken (50) eine Anpresskraft auf den Kontaktträger (56) des voreilenden Hilfskontakts ausübt, wobei vorerst der bewegliche Kontakt (58) auf die entsprechende Eingangsschiene (42) gedrückt und dann der Ankerträger (78) bewegbar wird.
  10. Verfahren zum automatischen Ausschalten eines Installationseinbauschalters bei Unterspannung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass in bezug auf die Unterspannungsauslösung der nun elektromagnetisch nicht mehr genügend angezogene Anker (74) die Rückführung des Ankerträgers (78) durch Federkraft freigibt, ein Nocken (108) des Ankerträgers (78) auf einen Nocken (24) des Auslöseschiebers einwirkt, diesen verschiebt und das Schaltschloss auslöst, wobei einerseits ein erster Nocken (48) des Betätigungshebels (22) den Ankerträger (78) über eine Gabel (92) des Uebertragungshebels (86) und einen Arm (84) verschiebt und den Anker (74) vor der Beendigung der Bewegung des Ankerträgers (78) auf den Magnetkern (72) drückt, und andrerseits ein zweiter Nocken (50) des Betätigungshebels (22) den Kontaktträger (56) des voreilenden Hilfskontakts zum Abheben mittels Federkraft von der entsprechenden Eingangsschiene (42) freigibt.
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