EP0821383A2 - Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter - Google Patents

Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter Download PDF

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EP0821383A2
EP0821383A2 EP97112479A EP97112479A EP0821383A2 EP 0821383 A2 EP0821383 A2 EP 0821383A2 EP 97112479 A EP97112479 A EP 97112479A EP 97112479 A EP97112479 A EP 97112479A EP 0821383 A2 EP0821383 A2 EP 0821383A2
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yoke
yoke leg
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bimetal
leg
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Gerhard Mössner
Heinz-Erich Dr. Popa
Joachim Becker
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ABB Patent GmbH
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
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    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element

Definitions

  • the invention relates to an overcurrent release for an electrical installation device, in particular for a circuit breaker with a bimetal thermal trigger.
  • Miniature circuit breaker for protection against thermal overload and also against short circuit are basically the same. You are using a magnetic trigger for the Short circuit protection and a thermal release in the form of a bimetallic metal against Equipped with overload.
  • the thermal bimetals for such overcurrent releases are designed as bimetal strips, which are clamped on one side and are heated by current flow. It can the current flows through the bimetallic strip; he can carry a heating coil or heated by the coil of the magnetic trigger. Usually the bimetals are designed so that they increase when the current flow increases bend all the more.
  • the thermal trigger is a bimetallic snap disk realized, which is heated by the coil of the magnetic release, see DE-PS 36 37 275.
  • Similar bimetallic snap elements are in DE 38 00 582 C2 or DE 42 240 46 A1.
  • the power loss is of the switch higher.
  • the problem with the snap disk arrangement is that the total stroke of the snap element is relatively small, for example 0.8 mm; therefore must be manufactured with low tolerances, which is a high manufacturing technology Brings effort. If you provide two snap disks, then you get a higher number of parts.
  • the object of the invention is to provide a thermal release in which a greater path reserve is achieved when triggered.
  • This object is achieved in that the bimetal that is heated additionally performs a snap movement, is clamped on one side, so that its free end after the snap movement is carried out with further heating is further bendable.
  • This bimetal is clamped with its one, fixed end and when it is through Current increase or temperature increase is heated, snaps when the Snap the bimetal into a second layer and with further heating there is a further continuous bending of the other end.
  • the bimetal on the yoke leg is an electromagnetic one Triggers attached and runs parallel to this yoke leg and parallel to the coil axis so that it is due to the temperature increase of the coil is heated.
  • the bimetal is in the idle state via a electrically conductive bridge in the area between the ends with the yoke leg mechanically connected, so that the current at least in the beginning also over a partial area of the bimetal flows so that a partial flow until the element snaps flows through the bimetal so that the bimetal is heated more quickly.
  • the bridge is through a pin on the yoke leg and / or formed on the bimetal.
  • a trigger which is designated in its entirety with the reference number 10, has an electromagnetic trigger 11 and a thermal trigger 12.
  • the electromagnetic Trigger has an L-shaped yoke 13, with a first leg 14, on which a bobbin 15 is placed perpendicular to it, the one armature and surrounds a core (both not shown). Wrapped around the bobbin 15 is a coil 16, one end of which is connected to the leg 14. The other End 17 of the coil 16 goes inside the installation device in which the trigger is used to further components.
  • the yoke 13 has a second one Leg 18, which is perpendicular to leg 14 and parallel to the coil axis or to the axis of the bobbin 15. The leg 18 is approximately like this long as the bobbin 15.
  • the thermal bimetal 12 is one with a snap function; 4 shows the path temperature diagram with a curve shape 23 of the free end 24 of the thermobimetal 12.
  • the free end 24 moves slightly according to a first section 25; as soon as the snap temperature T s is reached, the bimetal 12 snaps over, so that the distance covered by the free end 24 suddenly increases; and after snapping the thermobimetal bends further according to the curve region 27, so that an additional path ⁇ s can be reached after the snapping.
  • the curve area which indicates the snap movement has the reference number 26.
  • FIGS. 2 and 3 Two further advantageous embodiments of the invention are shown in FIGS. 2 and 3.
  • the bimetallic metal 12 is attached at the break point of the L-shaped yoke. It runs outside the yoke leg 14 and perpendicular to the coil axis parallel to this, the bridge 22 being formed on the outside of the yoke leg 14 is. Since the other features are the same as the embodiment according to FIG. 1, the same reference numerals have been used as in Fig. 1.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, mit einem einen Bimetallstreifen aufweisenden thermischen Auslöser, wobei der Bimetallstreifen (12), der bei Erwärmung eine zusätzliche Schnappbewegung ausführt, einseitig eingespannt ist, so daß sein freies Ende (24) nach Ausführung der Schnappbewegung bei weiterer Erwärmung weiter ausbiegbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter mit einem ein Bimetall aufweisenden thermischen Auslöser.
Leitungsschutzschalter zum Schutz gegen thermische Überlast und auch gegen Kurzschluß sind prinzipiell gleich aufgebaut. Sie sind mit einem Magnetauslöser für den Kurzschlußschutz und einem thermischen Auslöser in Form eines Thermobimetalls gegen Überlast ausgerüstet.
Die Thermobimetalle für derartige Überstromauslöser sind als Bimetallstreifen ausgebildet, die einseitig eingespannt sind und durch Stromfluß erwärmt werden. Dabei kann der Bimetallstreifen vom Strom durchflossen sein; er kann eine Heizwicklung tragen oder auch von der Spule des magnetischen Auslösers erwärmt werden. Üblicherweise sind die Bimetalle so ausgebildet, daß sie sich bei Erhöhung des Stromdurchflusses sich um so weiter ausbiegen.
Bei einer bekannten Anordnung wird der thermische Auslöser durch eine Bimetallschnappschneibe realisiert, die von der Spule des Magnetauslösers beheizt wird, siehe DE-PS 36 37 275. Ähnliche Bimetall-Schnappelemente sind in den DE 38 00 582 C2 oder der DE 42 240 46 A1 beschrieben.
Wenn das Thermobimetall direkt von Strom durchflossen wird, ist die Verlustleistung des Schalters höher. Bei der Schnappscheibenanordnung besteht das Problem, daß der Gesamthub des Schnappelementes relativ gering ist, beispielsweise 0,8 mm beträgt; daher muß mit geringen Toleranzen gefertigt werden, was einen hohen fertigungstechnischen Aufwand mit sich bringt. Wenn man zwei Schnappschneiben vorsieht, dann erhält man höhere Teilezahl.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen thermischen Auslöser zu schaffen, bei dem eine größere Wegreserve bei der Auslösung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bimetall, das bei Erwärmung zusätzlich eine Schnappbewegung ausführt, einseitig eingespannt ist, so daß sein freies Ende nach Ausführung der Schnappbewegung bei weiterer Erwärmung weiter ausbiegbar ist.
Derartige Bimetallstreifen, die eine Schnappbewegung ausführen können, sind an sich bekannt und veröffentlicht in Handbuch Firma Rau, Pforzheim,
Figure 00020001
Thermobimetalle-Grundlagen, Berechnung, Gestaltung, Auswahl", 1989, Seiten 118 bis 123.
Dieses Bimetall ist mit seinem einen, ortsfesten Ende eingespannt und wenn es durch Stromerhöhung oder Temperaturerhöhung erwärmt wird, schnappt bei Erreichen der Schnapptemperatur das Bimetall in eine zweite Lage um und bei weiterer Erwärmung erfolgt eine weitere kontinuierliche Ausbiegung des anderen Endes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bimetall am Jochschenkel eines elektromagnetischen Auslösers befestigt und verläuft dabei parallel zu diesem Jochschenkel und parallel zur Spulenachse, so daß es durch die Temperaturerhöhung der Spule erwärmt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bimetall im Ruhezustand über eine elektrisch leitende Brücke im Bereich zwischen den Enden mit dem Jochschenkel mechanisch verbunden, so daß der Strom zumindest am Anfang auch über einen Teilbereich des Bimetalls fließt, so daß bis zum Umschnappen des Elementes ein Teilstrom durch das Bimetall hindurchfließt, so daß das Bimetall schneller aufgeheizt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Brücke durch einen Zapfen am Jochschenkel und/oder am Bimetall gebildet.
Die besonderen Vorteile dieses Bimetalls mit Schnappfunktion bestehen darin, daß beim Erreichen der Schnapptemperatur ein definierter Ansprechwert vorhanden ist. Da das Bimetall nach dem Umschnappen noch eine weitere kontinuierliche Ausbiegung ausführt, ist die Wegreserve auch vergrößert. Darüberhinaus erhält man eine höhere Auslösekraft als bei einem konventionellen Bimetall, welches keine Schnappfunktion aufweist; die direkte Beheizung bzw. die indirekte Beheizung ist dann auch durch den Anschlag, d. h. durch die Brücke einstellbar.
Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen und wietere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 3
je eine schematische Darstellung dreier Auslösers für Überstrom und Kurzschlußstrom, und
Fig. 4
die Weg-Temperaturkurve des Thermobimetalls, das bei Fig. 1 verwendet wird.
Ein Auslöser, der in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, besitzt einen elektromagnetischen Auslöser 11 und einen thermischen Auslöser 12. Der elektromagnetische Auslöser besitzt ein L-förmiges Joch 13, mit einem ersten Schenke 14, auf dem ein Spulenkörper 15 senkrecht dazu aufgesetzt ist, der einen Magnetanker und einen Kern (beide nicht dargestellt) umgibt. Um den Spulenkörper 15 herumgewickelt ist eine Spule 16, deren eines Ende mit dem Schenke 14 verbunden ist. Das andere Ende 17 der Spule 16 geht innerhalb des Installationsgerätes, in dem der Auslöser eingesetzt ist, zu weiteren Komponenten weiter. Das Joch 13 besitzt einen zweiten Schenke 18, der senkrecht zu dem Schenke 14 verläuft und parallel zu der Spulenachse bzw. zur Achse des Spulenkörpers 15. Der Schenkel 18 ist dabei etwa so lang wie der Spulenkörper 15. An der Außenfläche im Bereich des freien Endes ist das Ende 19 des Thermobimetalls 12 befestigt, welches im Bereich der Befestigungsstelle eine Abkröpfung 20 aufweist, so daß das Thermobimetall in bestimmtem Abstand zu der Außenfläche des Schenkels 18 und parallel dazu verläuft. Ein flexibler Leiter 21 ist mit dem freien Ende des Schenkels 18 verbunden, so daß der Strom über den flexiblen Leiter 21, den Schenkel 18, den Schenkel 14, die Spule 16 hin zum anderen Spulenende 17 fließen kann. Im Bereich zwischen den beiden Enden des Thermobimetalls 12 und den Enden des Schenkels 18 befindet sich ein Zapfen 22, gegen den das Thermobimetall 12 anliegt, so daß dadurch eine Brücke gebildet wird, über die Strom fließen kann, so daß der Strom aufgeteilt wird durch einen Teilfluß durch den Schenke 18 und durch das Thermobimetall 12 bis hin zur Brücke 22.
Das Thermobimetall 12 ist ein solches mit einer Schnappfunktion; die Fig. 4 zeigt das Weg-Temperaturdiagramm mit einem Kurvenverlauf 23 des freien Endes 24 des Thermobimetalls 12. Bei ansteigender Temperatur bewegt sich das freie Ende 24 gemäß einem ersten Abschnitt 25 leicht; sobald die Schnapptemperatur Ts erreicht wird, schnappt das Bimetall 12 um, so daß sich der Weg, den das freie Ende 24 zurücklegt, plötzlich vergrößert; und nach Umschnappen biegt sich das Thermobimetall gemäß dem Kurvenbereich 27 weiter aus, so daß nach dem Umschnappen ein Zusatzweg Δs erreichbar ist. Der Kurvenbereich, der die Schnappbewegung andeutet, besitzt die Bezugsziffer 26.
Zwei weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Fig. 2 und 3. In Fig. 2 ist das Thermobimetall 12 im Knickpunkt des L-förmigen Joches befestigt. Es verläuft außerhalb des senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkels 14 und parallel zu diesem, wobei an der Außenseite des Jochschenkels 14 die Brücke 22 angeformt ist. Da die übrigen Merkmale an sich der Ausführung nach der Fig. 1 gleichen, sind auch die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet worden.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist das Thermobimetall 12 am freien Ende des parallel zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkels 18 befestigt; es springt von dem Jochschenkel 18 in die gleiche Richtung vor wie der Jochschenkel 14, so daß das Thermobimetall 12 zusammen mit dem Joch 13 eine U-Form bildet, in der die Spule 16 angeordnet ist.

Claims (6)

  1. Überstromauslöser für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, mit einem einen Bimetallstreifen aufweisenden thermischen Auslöser, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (12), der bei Erwärmung eine zusätzliche Schnappbewegung ausführt, einseitig eingespannt ist, so daß sein freies Ende (24) nach Ausführung der Schnappbewegung bei weiterer Erwärmung weiter ausbiegbar ist.
  2. Überstromauslöser nach Anspruch 1, mit einem elektromagnetischen Auslöser für Kurzschlußstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (12) am Jochschenkel (18) des elektromagnetischen Auslösers (11) befestigt ist.
  3. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochschenkel (18) die Spule überdeckt und parallel zur Spulenachse verläuft, und daß der Bimetallstreifen (12) mit einem Ende (19) am freien Ende des Jochschenkels (18) befestigt ist.
  4. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (12) mit einem Ende (19) im Knickpunkt des L-förmigen Joches (13) befestigt ist und senkrecht zur Spulenachse außerhalb des Joches (13) parallel zu dem senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkel (14) in die gleiche Richtung wie dieser verläuft.
  5. Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (12) mit einem Ende (19) am freien Ende des parallel zur Spulenachse verlaufenden Jochschenkels (18) befestigt ist und senkrecht dazu und zur Spulenachse in gleiche Richtung wie der senkrecht zur Spulenachse verlaufende Jochschenkel (14) verläuft.
  6. Auslöser nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Thermobimetallstreifen (12) und der Außenfläche des Jochschenkels (18) eine Brücke (22) durch einen Zapfen am Jochschenkel und/oder am Bimetallstreifen (12) gebildet ist, so daß ein Teilstrom auch durch den Thermobimetallstreifen (12) fließen kann.
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