EP0849761A2 - Überstrom- und Kurzschlussauslöser für einen elektrischen Installationsschalter - Google Patents

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EP0849761A2
EP0849761A2 EP97121381A EP97121381A EP0849761A2 EP 0849761 A2 EP0849761 A2 EP 0849761A2 EP 97121381 A EP97121381 A EP 97121381A EP 97121381 A EP97121381 A EP 97121381A EP 0849761 A2 EP0849761 A2 EP 0849761A2
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coil
leg
yoke
parallel
trigger
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EP0849761B1 (de
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Joachim Dipl.-Ing. Becker
Markus Dipl.-Ing. Lubeley
Richard Dipl.-Ing. Kommert
Klaus-Peter Dipl.-Ing. Eppe
Werner Dipl.-Ing. Bruckner
Rolf Dipl.-Ing. Goehle
Volker Schmitt
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an overcurrent and short-circuit release for an electrical Installation switch, especially for a circuit breaker or residual current circuit breaker, with a thermal release, preferably with a thermal bimetal and an electromagnetic impact anchor trigger for an impact anchor, one Coil, a yoke and a core.
  • Miniature circuit breakers for protection against thermal overload and short circuit basically built the same. They have a magnetic release for short-circuit protection and a thermal release, usually with a bimetallic strip, for the overload protection.
  • the thermal bimetallic strip is also referred to as bimetal or bimetal.
  • the coil of the magnetic release and current flows through the bimetal of the thermal release and heated directly with it.
  • the thermal release will release due to the current heat a switch mechanism, and in rated operation the current flows through the triggers and that Device heats up due to power loss.
  • the thermal release i.e. the bimetallic strip, additionally with a current-carrying winding made of resistance wire provided, which generates the heating necessary for the deflection.
  • the thermal bimetal is normally designed as a strip bimetal; instead of one Thermobimetal could also use a shape memory alloy strip will.
  • thermomechanical To couple element with the anchor, the anchor in the cooled state of the thermomechanical element is outside of the magnetic circuit while passing through the heated thermomechanical element is pushed into the magnetic circuit, but only to the extent that it does not trigger it alone. Only when the Coil pulls the armature, the switching mechanism is triggered.
  • Arrangements see AT-315 90 B, US-PS 5 001 446) is made of a tether spring Shape memory alloy used, which is arranged in the coil tube of the trip coil is. The coil spring is heated by the coil and expands when it reaches one certain temperature. This moves the anchor, which then moves over you Tappet unlatches the rear derailleur.
  • DE-OS 27 51 451 an arrangement is described in which the parallel to the coil electromagnetic trigger is connected to a bimetal, one end of which is stationary and a contact point is provided at the other end.
  • the arrangement is dimensioned so that the coil of the magnetic release one has significantly higher resistance than thermobimetal.
  • the flows normally Main current over the bimetal parallel to the coil.
  • the contact point on the bimetal opens and the current flows in its entirety over the coil.
  • the advantage is mentioned by simply adjusting the bimetal to change the thermal release in other areas.
  • the object of the invention is through the structural design, arrangement and Assignment of thermal release and magnetic release over the entire nominal current range and the different tripping characteristics with a significantly reduced Realize the number of components.
  • the yoke then has a leg which runs parallel to the coil axis; of the thermal release is attached to this bar and runs parallel to the axis the coil and the leg of the yoke of the electromagnetic release, so that the thermal release is heated by the current-carrying coil and the yoke.
  • the length of the leg of the yoke is approximately equal to the length of the bimetal.
  • thermobimetal is attached directly to the yoke and parallel to the longitudinal axis the coil runs, the space requirement of the two components is reduced and in addition, both components can be practically combined into a single unit will.
  • the thermal release can be outside or inside the yoke lie, the leg) of the yoke on which the thermobimetal is arranged is due to different configurations also to an improved and cheaper Heating of the bimetal helps.
  • the thermal trigger or that Thermobimetal can be arranged outside or inside the coil.
  • the thermal release can be electrically connected in parallel with or in series with the coil be.
  • the can be parallel to the coil axis extending legs of the yoke have two leg webs on their Ends connected with connectors; the bimetal can then be attached to one of the connectors together with one end of the wire of the coil be attached and also run parallel to the coil.
  • the shape of the connectors can be U-shaped, with the open side of the U-shape faces radially outward from the coil; Thereby the bimetal can do so be attached, as shown in claim 9.
  • a further embodiment can be found in claim 10; there are the Leg webs in one plane and the bimetal is at the junction of the free ends of the leg webs attached.
  • the circuit breaker 10 shows an inside view of a circuit breaker 10 of the housing 11, which accommodates the individual components of the circuit breaker.
  • the circuit breaker 10 has a switch lock 12, one from the switch lock driven contact lever 13 which is rotatably supported about a pivot point 14 is and at the free end of a movable contact piece 15 is attached.
  • This movable contact piece 15 cooperates with a fixed contact piece 16 and if an arc occurs during a switching operation between the contact pieces 15 and 16 the arc travels with a base along an arc guide rail 17 in an arc quenching plate packet 18 in which the arc quenched becomes.
  • the other base point of the arc runs along the shape of the contact piece 16.
  • the hot switching gases flow out through a channel 19.
  • Terminals 20, 21 are provided on opposite narrow sides, and below the key switch 12 are a thermal release 22 and an electromagnetic release 23.
  • the thermal release 22 and the electromagnetic Triggers 23 respond to overcurrent or short-circuit current; of the thermal trigger, which is designed in the form of a thermal bimetal, acts on the Switch lock 12 on the movable contact lever 13; the electromagnetic trigger 23 acts via a magnetic armature 24 directly on the movable contact lever and via a mechanical gear arrangement, not shown, also on the Switch lock so that the contact lever 13 is opened permanently in the event of a short circuit.
  • At the bottom of the housing 11 there is a recess 25 with a fixed one Nose 26 and a movable nose 27 so that the circuit breaker 10th can be snapped onto a top-hat rail (not shown).
  • a switch toggle 28 is provided for switching on again after a switch-off action. with which the switch can also be switched off manually.
  • the invention is concerned with the assignment of electromagnetic release 23 and thermal trigger 22 to each other.
  • Fig. 10 it is shown that the thermal Trigger 22 between the switch 12 and the electromagnetic trigger 23 lies, of course, there is the possibility of relating to the thermal release the drawing plane in front of or behind the electromagnetic trigger.
  • 1 to 9 are different configurations of electromagnetic according to the invention Triggers shown with thermal triggers.
  • FIG. 1 and 2 show different views of a first embodiment of a electromagnetic and thermal release.
  • the trigger as the combination is to be called in the following, according to FIG. 1 and 2 has the reference number 30. It has a yoke plate 31 on which a coil former 32 is attached, the inside of a core (not shown) and one Impact anchor 33 and around which a coil 34 is wound. On the yoke plate 31 adjoins a yoke leg 35 running perpendicular to it, which is parallel to The central axis of the coil runs and two webs 36 aligned parallel to one another and 37 which are parallel to the central axis of the coil 34.
  • the webs 36 and 37 are each by means of a U-shaped connecting piece 38 and 39 connected to each other so that there is a U-shape, which is radial with its open side points away from the coil 34.
  • a U-shape which is radial with its open side points away from the coil 34.
  • the connector 38 see Fig. 2, that is fixed end 41 of a bimetal 40 welded and additionally one end 42 of the coil 34. It can be seen that the fastening point on the outside or coil side of the U-shaped connecting piece 38.
  • the thermal bimetal 40 runs parallel or from the U-shaped connecting piece 38 approximately parallel to the coil axis up to the connecting piece 39 and projects beyond it or its front edge 43 visible at the front in FIG. 1, the free, movable End of the bimetal 44 within the U-shape of the U-shaped connector 39 is located.
  • a conductor 45 is connected on the outer surface of the web 36 near the U-shaped connector 39 and near the bendable end 44 of the bimetal 40 so that a current flow through the conductor 45, the webs 36 and 37 to the connector 38 and from there to the coil 34.
  • the bimetal which is in the immediate vicinity of the coil 34 approximately parallel to it The longitudinal axis is not flowed through by the current, but by the coil 34 and also indirectly heated by the webs 36, 37.
  • the bimetallic metal 40 is thus on the yoke limb projecting above the coil 34 attached to the side of the connecting piece 38 pointing towards the coil 34; the Fastening point is therefore between the yoke leg 35 and the coil 34.
  • Das Thermobimetal 40 runs from the free end of the yoke leg 35 to the yoke plate 31 and protrudes above it, the bendable end 44 being outside the connecting piece 39, based on the coil 34 and within the U-shape of the connector 39 is located.
  • a coil 50 is provided, which is assigned a yoke 51, which has a U-shape with different lengths Legs 52 and 53 represents.
  • the bobbin 54 with the core, not shown is arranged perpendicular to the web 51 and runs parallel to the legs 52 and 53 between these.
  • the longer leg 53 which is longer than the coil body 54, has two leg webs 55 and 56, which are connected at their free ends by means of a connecting web 57 are connected.
  • the leg webs 55, 56 lie in one plane. From Fig. 4 it can be seen that the fixed end 58 of a bimetallic metal 59 on the connecting web 57 is welded to the side facing the coil 50; on The thermobimetal 59 is also at the same point an end 60 of the coil wire the coil 50 welded.
  • the thermal bimetal 59 is located between the Leg webs 55 and 56 and at the fixed, clamped end between the leg webs 55, 56 and the coil 50. It projects beyond the web 51 with the free end 61 of the yoke.
  • the other end 62 of the coil wire is here on an L-shaped tab 63 attached to the other components, such as a connector or the like. Can be specified. That through the coil 50 and through the leg webs 56 and 55 flowing current heats the bimetallic metal 59, so that here too an indirect one Heating takes place.
  • the leg 52 is, as can be seen in Fig. 4, with a Provide pin 64 which runs parallel to the coil axis.
  • the coil 70 is around a coil former 71 wrapped around the inner surface of the web 72 of a U-shaped yoke 73 is attached together with a core, not shown.
  • the U-shaped Yoke has two legs of different lengths) 74 and 75, one on the leg 75, which is the shorter leg), a pin 76 corresponding to the pin 64 is integrally formed (see Fig. 6).
  • On the outer surface of the longer leg 75 is a Thermobimetall 77 attached, such that the fixed end 78 of the Thermobimetal 77 on the outside of the leg 75 at the free end of this Leg 75 is welded.
  • An end 79 of the coil is also in the same place 70 attached.
  • thermobimetal 77 lies on the outside of the leg 75 and dominates with its free, bendable end 80 the web 72 of the yoke 73. Das other end 81 of the coil wire is connected to a terminal lug 82. The Thermobimetal 77 is accordingly also indirectly heated by the coil 70 here.
  • the thermal bimetal is in each case indirectly from the coil heat is heated; the current does not flow through the bimetal.
  • the magnetic release has a yoke 90 on which a bobbin 91 is fixed, around which the bobbin 92 is wound.
  • the yoke 90 has two legs 93 and 94 of different lengths and on the longer leg 93 is a terminal lug 95 attached to which a bimetal 96 is attached is.
  • the free end of the bimetal 96, which is in the area of the web 97 of the yoke 90 is connected to a stranded conductor 98 at one end 99 of the coil.
  • the other end 100 of the coil is connected to the web 97.
  • On the connection flag 95 connects a connecting conductor 101, the other end of which is connected to a connecting terminal 102 is connected.
  • the current flows from line 101 once through thermal bimetal 96 to the stranded conductor 98 and on the other hand via the leg 93, the end 100, through the coil 92 and over the other coil wire end 99 to a branch point 103 which is followed by a continuing conductor 104.
  • thermobimetal 96 is connected to the connecting lug 95.
  • the current flows from terminal 102 via line 105, coil 92, the yoke 90 with the leg 93 to the tab 95 and through the bimetal 96, see above that in the embodiment of Fig. 8, the two elements coil, yoke and bimetal are connected in series with each other.
  • FIGS. 9 shows the indirect heating of the bimetal by the coil according to FIGS. 1 to 6.
  • the current flows from the terminal 102 the connecting line 105 to the end 99 of the coil 92; the other end 100 is to the tab 95 guided and flows on from there via the yoke leg 93.
  • Thermobimetal 96 does not have current flowing through it, but rather the heat of the coil 92 and also indirectly heated by the heat of the yoke leg 93.
  • FIGS. 1 to 6 Introduce bimetal into the inside of the coil, i.e. between the coil body and the coil wire, taking care to ensure that between the coil wire and the bobbin has enough space.
  • the arrangement is purely schematic in the Fig. 11 shown.
  • the coil 110 is oval in shape; it surrounds a coil former 111 with circular cross-section and the thermobimetal 112; the bobbin 111 is in known manner attached to the bottom of a yoke and the bimetallic 112 protrudes then axially out of the space that is covered by the coil body or the coil is.
  • the yoke is traversed by the current and thus becomes the bimetal from the coil and the yoke leg, in the area of which the bimetal is located, heated. Accordingly, the yoke leg must have a certain longitudinal section cover the bimetallic strip, the length being such that the bimetallic strip is sufficiently heated by the yoke.
  • the embodiments according to FIGS. 1 to 6 is the fixed end of the bimetal at the free end of the yoke leg fastened and protrudes from the yoke web running perpendicular to the coil axis.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überstrom- und Kurzschlußauslöser für einen Installationsschalter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einem thermischen Auslöser, der vorzugsweise als Thermobimetall ausgebildet ist, und mit einem elektromagnetischen Schlagankerauslöser mit Schlaganker, Spule, Joch und Kern, wobei der thermische Auslöser am Joch befestigt und parallel zur Achse des elektromagnetischen Auslösers verläuft, so daß er von der stromdurchflossenen Spule beheizt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Überstrom- und Kurzschlußauslöser für einen elektrischen Installationsschalter, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter, mit einem thermischen Auslöser mit Vorzugsweise einem Thermobimetall und einem elektromagnetischen Schlagankerauslöser für einem Schlaganker, einer Spule, einem Joch und einem Kern.
Leitungsschutzschalter zum Schutz gegen thermische Überlast und Kurzschluß sind prinzipiell gleich aufgebaut. Sie besitzen einen Magnetauslöser für den Kurzschlußschutz und einen thermischen Auslöser, meist mit einem Thermobimetallstreifen, für den Überlastschutz. Der Thermobimetallstreifen wird in folgendem kurz auch als Bimetall oder Thermobimetall bezeichnet.
Bei bekannten Ausführungen von Leitungsschutzschaltern sind die Spule des Magnetauslösers und das Bimetall des thermischen Auslösers stromdurchflossen und damit direkt beheizt. Bei Überlast löst der thermische Auslöser infolge der Stromwärme ein Schaltwerk aus, und im Nennbetrieb fließt der Strom durch die Auslöser und das Gerät erwärmt sich aufgrund der Verlustleistung. Bei kleinen Nennströmen, beispielsweise kleiner als 4 Ampere, wird der thermische Auslöser, also der Thermobimetallstreifen, zusätzlich mit einer stromdurchflossenen Wicklung aus Widerstandsdraht versehen, die die für die Ausbiegung nötige Erwärmung erzeugt.
Das Thermobimetall ist im Normalfall als Streifenbimetall ausgebildet; anstatt eines Thermobimetalls könnte auch ein Streifen aus einer Formgedächtnislegierung verwendet werden.
Bei einer bekannten Anordnung wird eine Bimetallschnappschneibe verwendet, die direkt und zentral in axialer Richtung neben dem Magnetauslöser angeordnet ist, siehe DE-PS 36 37 275. Aus der DE-OS 42 24 046 ist bekannt, ein thermomechanisches Element mit dem Anker zu koppeln, wobei der Anker in abgekühltem Zustand des thermomechanischen Elementes außerhalb des Magnetkreises liegt, während er durch das erwärmte thermomechanische Element in den Magnetkreis hineingeschoben wird, jedoch nur soweit, daß dadurch allein noch keine Auslösung erfolgt. Erst wenn die Spule den Anker anzieht, wird der Schaltmechanismus ausgelöst. In weiteren bekannten Anordnungen (siehe AT-315 90 B, US-PS 5 001 446) wird eine Fesselfeder aus Formgedächtnislegierung verwendet, die im Spulenrohr der Auslösespule angeordnet ist. Die Fesselfeder wird durch die Spule beheizt und dehnt sich bei Erreichen einer bestimmten Temperatur aus. Dadurch wird der Anker bewegt, der dann über einen Stößel das Schaltwerk entklinkt.
In der DE-OS 27 51 451 ist eine Anordnung beschrieben, in der parallel zur Spule des elektromagnetischen Auslösers ein Thermobimetall geschaltet ist, dessen eines Ende ortsfest gelagert ist und an dessen anderem Ende eine Kontaktstelle vorgesehen ist. Die Anordnung ist so dimensioniert, daß die Spule des magnetischen Auslösers einen erheblich höheren Widerstand besitzt als das Thermobimetall. Im Normalfall fließt der Hauptstrom über das Thermobimetall parallel zur Spule. Sobald ein Überstrom oder Kurzschlußstrom auftritt, öffnet sich die Kontaktstelle am Thermobimetall und der Strom fließt in seiner Gesamtheit über die Spule. Auf diese Weise wird einerseits eine Auslöseverstärkung bei Überstrom und andererseits eine Strombegrenzung erzielt. Als weiterer Vorteil wird die Möglichkeit erwähnt, durch einfache Verstellung des Thermobimetalls die thermische Auslösung in weiteren Bereichen zu ändern.
Es ist auch bekannt, einen Widerstandsdraht mit positivem Temperaturkoeffizienten parallel zur Spulenwicklung des Magnetauslösers zu schalten. Im Fall des Auftretens eines Kurzschlußstromes ändert sich der Widerstand des Drahtes schlagartig, der Strom kommutiert in die Auslösespule und vergrößert den auf die induktive Wicklung einwirkenden Strom. Durch geeignete Dimensionierung der Auslöserspule und des Widerstandsdrahtes kann erreicht werden, daß innerhalb des Nennstrombereiches über den Widerstandsdraht ein um ein Vielfaches größerer Stromanteil fließt als über die Auslöserspule. Hierdurch ist es möglich, ein und denselben Magnetauslöser mit gleicher induktiver Wicklung für mehrere Nennströme zu verwenden.
Bei allen diesen Anordnungen von Spule und Bimetall ist eine große Anzahl von Varianten notwendig, um den gesamten, bei Leitungsschutzschaltern üblichen Nennstrombereich von 0,2 Ampere bis 63 Ampere sowie die unterschiedlichen Auslösecharakteristiken abzudecken. Je nach Nennstrom und Auslösecharakteristik müsssen unterschiedliche Bimetallmaterialien und eine Vielzahl von unterschiedlichen Spulendrähten sowie Fesselfedern zur Einstellung des magnetischen Ansprechwertes eingesetzt werden. Außerdem ist der Platzbedarf bei allen diesen Anordnungen recht groß.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch die konstruktive Ausgestaltung, Anordnung und Zuordnung von thermischem Auslöser und Magnetauslöser den gesamten Nennstrombereich und die unterschiedlichen Auslösecharakteristiken mit einer deutlich reduzierten Anzahl an Bauteilen zu realisieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Danach weist das Joch einen Schenke auf, der parallel zur Spulenachse verläuft; der thermische Auslöser ist an diesem Schenke befestigt und verläuft parallel zur Achse der Spule und des Schenkels des Joches des elektromagnetischen Auslösers, so daß der thermische Auslöser von der stromdurchflossenen Spule und dem Joch beheizt ist.
Dabei ist die Länge des Schenkels des Joches etwa gleich der Länge des Thermobimetalls.
Dadurch, daß das Thermobimetall direkt am Joch befestigt ist und parallel zur Längsachse der Spule verläuft, ist der Platzbedarf der beiden Komponenten reduziert und darüberhinaus können beide Komponenten praktisch zu einer einzigen Einheit kombiniert werden. Dabei kann der thermische Auslöser außerhalb oder innerhalb des Joches liegen, wobei der Schenke) des Joches, an dem das Thermobimetall angeordnet ist, aufgrund unterschiedlicher Ausgestaltungen auch zu einer verbesserten und günstigeren Erwärmung des Thermobimetalls beiträgt. Der thermische Auslöser bzw. das Thermobimetall kann außerhalb oder auch innerhalb der Spule angeordnet sein.
Der thermische Auslöser kann elektrisch parallel zur oder in Reihe mit der Spule geschaltet sein.
Es besteht darüberhinaus auch die Möglichkeit, daß der thermische Auslöser nicht vom Strom durchflossen wird und von der Spulenwärme bzw. von der Wärme des Joches direkt beheizt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der parallel zur Spulenachse verlaufende Schenkel des Joches zwei Schenkelstege aufweisen, die an ihren Enden mit Verbindungsstücken miteinander verbunden sind; das Thermobimetall kann dann gemeinsam mit einem Ende des Drahtes der Spule an einem der Verbindungsstücke befestigt sein und ebenfalls parallel zur Spule verlaufen.
Die Form der Verbindungsstücke kann U-förmig sein, wobei die offene Seite der U-Form radial von der Spule aus nach außen weist; dabei kann das Thermobimetall so angebracht sein, wie in dem Anspruch 9 dargestellt. In diesem Fall verlaufen die beiden Schenkelstege des Joches parallel zueinander und das Thermobimetall befindet sich in dem Bereich, der durch die Ebenen der Schenkelstege beidseitig begrenzt ist.
Eine weitere Ausführungsform ist dem Anspruch 10 zu entnehmen; dort liegen die Schenkelstege in einer Ebene und das Thermobimetall ist an der Verbindungsstelle der freien Enden der Schenkelstege befestigt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 6
drei unterschiedliche Ausgestaltungen der Erfindung, in unterschiedlichen Ansichten,
Fig. 7 bis 9
je eine unterschiedliche Schaltungsanordnung von Spule und Thermobimetall, und
Fig. 10
eine schematische Einsicht in einen Leitungschutzschalter zur Darstellung der Anordnung der einzelnen Komponenten innerhalb des Schaltgerätes.
Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 10.
Die Fig 10 zeigt eine Einsicht in einen Leitungsschutzschalter 10 und zwar ins Innere des Gehäuses 11, das die einzelnen Komponenten des Leitungsschutzschalters aufnimmt. Der Leitungsschutzschalter 10 besitzt ein Schaltschloß 12, einen vom Schaltschloß angetriebenen Kontakthebel 13, der um einen Drehpunkt 14 drehbar gelagert ist und an dessen freiem Ende ein bewegliches Kontaktstück 15 angebracht ist. Dieses bewegliche Kontaktstück 15 arbeitet mit einem festen Kontaktstück 16 zusammen und wenn bei einer Schalthandlung zwischen den Kontaktstücken 15 und 16 ein Lichtbogen gezogen wird, dann wandert der Lichtbogen mit einem Fußpunkt entlang einer Lichtbogenleitschiene 17 in ein Lichtbogenlöschblechpaket 18, in dem der Lichtbogen gelöscht wird. Der andere Fußpunkt des Lichtbogens läuft entlang der Form des Kontaktstückes 16. Die heißen Schaltgase strömen nach außen über einen Kanal 19 ab.
An sich gegenüberliegenden Schmalseiten sind Anschlußklemmen 20, 21 vorgesehen, und unterhalb des Schaltschlosses 12 befinden sich ein thermischer Auslöser 22 und ein elektromagnetischer Auslöser 23. Der thermische Auslöser 22 und der elektromagnetische Auslöser 23 sprechen auf Überstrom bzw. auf Kurzschlußstrom an; der thermische Auslöser, der in Form eines Thermobimetalls ausgebildet ist, wirkt über das Schaltschloß 12 auf den beweglichen Kontakthebel 13; der elektromagnetische Auslöser 23 wirkt über einen Magnetanker 24 direkt auf den beweglichen Kontakthebel und über eine nicht näher dargestellte mechanische Getriebeanordnung ebenfalls auf das Schaltschloß, damit der Kontakthebel 13 bei einem Kurzschluß bleibend geöffnet wird. Am Boden des Gehäuses 11 befindet sich eine Ausnehmung 25 mit einer feststehenden Nase 26 und einer beweglichen Nase 27, so daß der Leitungsschutzschalter 10 auf einer Hutprofiltragschiene (nicht näher dargestellt) aufgeschnappt werden kann.
Zum Wiedereinschalten nach einer Ausschalthandlung ist ein Schaltknebel 28 vorgesehen, mit dem der Schalter auch manuell ausschaltbar ist.
Die Zuordnung der einzelnen Komponenten Schaltschloß, thermischer und magnetischer Auslöser, Anschlußklemmen, Kontakthebel, Lichtbogenlöschblechpaket und dgl. sind je nach Anordnung eines Leitungsschutzschalters unterschiedlich; die Fig. 10 zeigt schematisch eine handelsübliche Ausführungsform, die der des Leitungsschutzschalters S2 der Firma ABB Stotz-Kontakt GmbH, Heidelberg, im wesentlichen gleicht.
Die Erfindung befaßt sich mit der Zuordnung von elektromagnetischem Auslöser 23 und thermischem Auslöser 22 zueinander. In der Fig. 10 ist dargestellt, daß der thermische Auslöser 22 zwischen dem Schaltschloß 12 und dem elektromagnetischen Auslöser 23 liegt, selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den thermischen Auslöser bezüglich der Zeichenebene vor oder hinter dem elektromagnetischen Auslöser anzuordnen.
In den Fig. 1 bis 9 sind unterschiedliche erfindungsgemäße Ausgestaltungen von elektromagnetischen Auslösern mit thermischen Auslösern dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen unterschiedliche Ansichten einer ersten Ausführungsform eines elektromagnetischen und thermischen Auslösers.
Der Auslöser, wie die Kombination im folgenden genannt werden soll, gemäß Fig. 1 und 2 besitzt die Bezugsziffer 30. Er weist eine Jochplatte 31 auf, an der ein Spulenkörper 32 angebracht ist, der im Inneren einen Kern (nicht gezeigt) und einen Schlaganker 33 aufweist und um den herum eine Spule 34 gewickelt ist. An der Jochplatte 31 schließt senkrecht dazu verlaufend ein Jochschenkel 35 an, der parallel zur Mittelachse der Spule verläuft und zwei parallel zueinander ausgerichtete Stege 36 und 37 aufweist, die parallel zur Mittelachse der Spule 34 verlaufen. An ihren Enden sind die Stege 36 und 37 mittels je eines U-förmigen Verbindungsstückes 38 und 39 miteinander verbunden, so daß sich eine U-Form ergibt, die mit ihrer offenen Seite radial von der Spule 34 wegweist. An dem Verbindungsstück 38, siehe Fig. 2, ist das feststehende Ende 41 eines Thermobimetalls 40 festgeschweißt und zusätzlich noch ein Ende 42 der Spule 34. Man erkennt, daß die Befestigungsstelle auf der Außenseite bzw. Spulenseite des U-förmigen Verbindungsstückes 38 liegt.
Das Thermobimetall 40 verläuft von dem U-förmigen Verbindungsstück 38 parallel oder etwa parallel zur Spulenachse bis zu dem Verbindungsstück 39 und überragt dieses bzw. dessen in Fig. 1 vorn sichtbare Stirnkante 43, wobei sich das freie, bewegbare Ende des Thermobimetalls 44 innerhalb der U-Form des U-förmigen Verbindungsstückes 39 befindet. Auf der Außenfläche des Steges 36 in der Nähe des U-förmigen Verbindungsstückes 39 und in der Nähe des ausbiegbaren Endes 44 des Thermobimetalls 40 ist ein Leiter 45 angeschlossen, so daß ein Stromfluß durch den Leiter 45, die Stege 36 und 37 zu dem Verbindungsstück 38 und von dort zur Spule 34 erfolgt.
Das Thermobimetall, welches in unmittelbarer Nähe zur Spule 34 etwa parallel zu deren Längsachse verläuft, wird vom Strom nicht durchflossen, sondern von der Spule 34 und auch von den Stegen 36, 37 indirekt beheizt.
Das Thermobimetall 40 also ist an dem die Spule 34 überragenden Jochschenkel und zwar an der zur Spule 34 hinweisenden Seite des Verbindungsstückes 38 befestigt; die Befestigungsstelle liegt also zwischen dem Jochschenkel 35 und der Spule 34. Das Thermobimetall 40 verläuft von dem freien Ende des Jochschenkels 35 hin zur Jochplatte 31 und überragt diese, wobei sich das ausbiegbare Ende 44 außerhalb des Verbindungsstückes 39, bezogen auf die Spule 34 und innerhalb der U-Form des Verbindungsstückes 39 befindet.
Bei einer zweiten Ausführung gemäß den Fig. 3 und 4 ist eine Spule 50 vorgesehen, der ein Joch 51 zugeordnet ist, welches eine U-Form mit unterschiedlich langen Schenkeln 52 und 53 darstellt. Der Spulenkörper 54 mit dem nicht gezeichneten Kern ist senkrecht zu dem Steg 51 angeordnet und verläuft parallel zu den Schenkeln 52 und 53 zwischen diesen.
Der längere Schenkel 53, der länger ist als der Spulenkörper 54, besitzt zwei Schenkelstege 55 und 56, die an ihren freien Enden mittels eines Verbindungssteges 57 miteinander verbunden sind. Die Schenkelstege 55, 56 liegen in einer Ebene. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das feststehende Ende 58 eines Thermobimetalls 59 an dem Verbindungssteg 57 auf dessen der Spule 50 zugewandten Seite festgeschweißt ist; auf dem Thermobimetall 59 ist an der gleichen Stelle auch ein Ende 60 des Spulendrahtes der Spule 50 festgeschweißt. Das Thermobimetall 59 befindet sich zwischen den Schenkelstegen 55 und 56 und am festen, eingespannten Ende zwischen den Schenkelstegen 55, 56 und der Spule 50. Es überragt mit dem freien Ende 61 den Steg 51 des Joches. Das andere Ende 62 des Spulendrahtes ist hier an einer L-förmigen Lasche 63 befestigt, an der weitere Komponenten, beispielsweise eine Anschlußklemme oder dgl., festgelegt sein können. Der durch die Spule 50 und durch die Schenkelstege 56 und 55 fließende Strom erhitzt das Thermobimetall 59, so daß auch hier eine indirekte Beheizung erfolgt. Der Schenkel 52 ist, wie in Fig. 4 ersichtlich ist, mit einem Zapfen 64 versehen, der parallel zur Spulenachse verläuft.
Bei einer dritten Ausführung nach den Fig. 5 und 6 ist die Spule 70 um einen Spulenkörper 71 herumgewickelt, der an der Innenfläche des Steges 72 eines U-förmigen Joches 73 zusammen mit einem nicht näher dargestellten Kern befestigt ist. Das U-förmige Joch besitzt zwei unterschiedlich lange Schenke) 74 und 75, wobei am Schenkel 75, welches der kürzere Schenke) ist, ein dem Zapfen 64 entsprechender Zapfen 76 angeformt ist (siehe Fig. 6). Auf der Außenfläche des längeren Schenkels 75 ist ein Thermobimetall 77 befestigt, und zwar dergestalt, daß das ortsfeste Ende 78 des Thermobimetalls 77 auf der Außenseite des Schenkels 75 am freien Ende dieses Schenkels 75 festgeschweißt ist. An der gleichen Stelle ist auch ein Ende 79 der Spule 70 befestigt. Das Thermobimetall 77 liegt auf der Außenseite des Schenkels 75 auf und überragt mit seinem freien, ausbiegbaren Ende 80 den Steg 72 des Joches 73. Das andere Ende 81 des Spulendrahtes ist mit einer Anschlußfahne 82 verbunden. Das Thermobimetall 77 wird demgemäß auch hier von der Spule 70 indirekt beheizt.
Bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 6 ist das Thermobimetall jeweils indirekt von der Spulenwärme beheizt; der Strom durchfließt das Thermobimetall nicht.
Gemäß den Fig. 7 bis 9 können natürlich auch andere elektrische Zusammenschaltungen von Spule und Thermobimetall vorgesehen sein.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 besitzt der magnetische Auslöser ein Joch 90, an dem ein Spulenkörper 91 befestigt ist, um den herum die Spule 92 gewickelt ist. Das Joch 90 besitzt zwei unterschiedlich lange Schenkel 93 und 94 und an dem längeren Schenkel 93 ist eine Anschlußfahne 95 befestigt, an dem ein Thermobimetall 96 angebracht ist. Das freie Ende des Thermobimetalls 96, welches sich im Bereich des Steges 97 des Joches 90 befindet, ist mit einem Litzenleiter 98 mit einem Ende 99 der Spule verbunden. Das andere Ende 100 der Spule ist mit dem Steg 97 verbunden. An der Anschlußfahne 95 schließt ein Anschlußleiter 101 an, dessen anderes Ende mit einer Anschlußklemme 102 verbunden ist.
Der Strom fließt von der Leitung 101 einmal durch das Thermobimetall 96 zu dem Litzenleiter 98 und zum anderen über den Schenkel 93, das Ende 100, durch die Spule 92 und über das andere Spulendrahtende 99 zu einem Verzweigungspunkt 103, an dem ein weiterführender Leiter 104 anschließt.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 fließt der Strom sowohl durch die Spule als auch durch das Bimetall, so daß hier beide elektrisch parallel geschaltet sind.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 8 ist zwischen der Anschlußklemme 102 und dem Ende 99 der Spule 92 ein Leiter 105 geschaltet; das andere Ende 100 der Spule 92 ist mit dem Joch 90 verbunden; an der Anschlußfahne 95 ist das Thermobimetall 96 angeschlossen. Der Strom fließt von der Klemme 102 über die Leitung 105, die Spule 92, das Joch 90 mit dem Schenkel 93 zur Lasche 95 und durch das Thermobimetall 96, so daß bei der Ausführung nach Fig. 8 die beiden Elemente Spule, Joch und Thermobimetall in Reihe miteinander geschaltet sind.
Die Ausführung gemäß Fig. 9 zeigt die indirekte Beheizung des Thermobimetalls durch die Spule gemäß den Fig. 1 bis 6. Der Strom fließt von der Anschlußklemme 102 über die Anschlußleitung 105 zum Ende 99 der Spule 92; das andere Ende 100 ist zur Lasche 95 geführt und fließt von dort über den Jochschenkel 93 weiter. Dadurch wird das Thermobimetall 96 nicht vom Strom durchflossen, sondern von der Wärme der Spule 92 und auch von der Wärme des Jochschenkels 93 indirekt beheizt.
Selbstverständlich ist es möglich, bei kleinen Strömen kleiner als 4 Ampere auch eine indirekte Beheizung des Thermobimetalls 96 durch eine Umwicklung mit einem Heizdraht zu erzeugen. In diesem Falle wäre der Heizdraht parallel zu der Spule geschaltet, um den Widerstand des gesamten Schalters zu überwinden.
Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, bei den Anordnungen der Fig. 1 bis 6 das Thermobimetall ins Innere der Spule einzubringen, also zwischen den Spulenkörper und den Spulendraht, wobei dafür zu sorgen ist, daß zwischen dem Spulendraht und dem Spulenkörper ausreichend Platz bleibt. Die Anordnung ist rein schematisch in der Fig. 11 dargestellt. Die Spule 110 ist dabei oval geformt; sie umgibt einen Spulenkörper 111 mit Kreisquerschnitt und das Thermobimetall 112; der Spulenkörper 111 ist in bekannter Weise am Boden eines Joches befestigt und das Thermobimetall 112 ragt dann axial aus dem Raum heraus, der von dem Spulenkörper bzw. der Spule überdeckt ist.
Bei allen Lösungen wird das Joch vom Strom durchflossen und damit wird das Bimetall von der Spule und dem Jochschenkel, in dessen Bereich sich das Thermobimetall befindet, beheizt. Demgemäß muß der Jochschenkel einen bestimmten Längsabschnitt des Thermobimetalls überdecken, wobei die Länge so bemessen ist, daß das Thermobimetall ausreichend vom Joch beheizt wird. Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 1 bis 6 ist das ortsfeste Ende des Thermobimetalls am freien Ende des Jochschenkels befestigt und überragt den senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Jochsteg.

Claims (12)

  1. Überstrom- und Kurzschlußauslöser für einen Installationsschalter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einem thermischen Auslöser, der vorzugsweise als Thermobimetall ausgebildet ist, und mit einem elektromagnetischen Schlagankerauslöser mit Schlaganker, Spule, Joch und Kern, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch einen Schenkel aufweist, der parallel zur Spulenachse verläuft, daß der thermische Auslöser an dem Schenkel befestigt und parallel zur Achse der Spule und zum Schenkel des Joches des elektromagnetischen Auslösers verläuft, so daß er von der stromdurchflossenen Spule und dem stromdurchflossenen Joch beheizt ist.
  2. Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schenkels der Länge des Thermobimetalls entspricht, vorzugsweise gleich groß oder görßer ist.
  3. Auslöser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser außerhalb der Spule angeordnet ist.
  4. Auslöser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser innerhalb der Spule angeordnet ist (Fig. 11).
  5. Auslöser nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser parallel zur Spule und ggf. parallel zum Joch geschaltet ist.
  6. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser in Reihe mit der Spule geschaltet ist.
  7. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser vom Strom undurchflossen ist und von der Spulenwärme beheizt ist.
  8. Auslöser nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zur Spulenachse verlaufende Schenkel (35) des Joches zwei parallele Schenkelstege (36, 37) aufweist, die an ihren Enden mit U-förmigen Verbindungsstücken (38, 39) verbunden sind, und daß das Thermobimetall gemeinsam mit einem Ende des Drahtes der Spule an einem der Verbindungsstücke (38) befestigt ist und parallel zur Spulenachse verläuft.
  9. Auslöser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke (38, 39) U-förmig sind, daß die U-Form radial von der Spule (34) aus nach außen offen ist, daß das feste Ende des Thermobimetalls (40) zwischen dem Verbindungsstück (38) und der Spule (34) am freien Ende des Schenkels (35) befestigt ist und daß das freie Ende des Thermobimetalls (40) innerhalb der U-Form des Verbindungsstückes (39) und bezogen auf die Spule (34) außerhalb des Verbindungsstückes (39) verläuft.
  10. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch U-förmig ist, wobei einer der Schenkel die Spule (50) mit dem Spulenkörper in axialer Richtung überragt, daß dieser Schenkel zwei in einer Ebene liegenden Schenkelstege (55, 56) aufweist, die an ihrem freien Ende mittels eines Verbindungssteges (57) miteinander verbunden sind, und daß das Thermobimetall (59) mit dem einen Ende des Wicklungsdrahtes der Spule (50) an der der Spule zugewandten Fläche des Verbindungssteges (57) befstigt ist.
  11. Auslöser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermobimetall zwischen den beiden Schenkelstegen (55, 56) einerseits und mit dem festen Ende zwischen den Schenkelstegen (55, 56) und der Spule (50) und mit dem freien Ende außerhalb der Schenkelstege (55, 56) andererseits verläuft und den Steg (51) des U-förmigen Joches überragt.
  12. Auslöser nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch U-förmig ausgebildet ist, mit einem Schenkel, der die Spule (70) mit dem Spulenkörper (71) überragt, daß am freien Ende des Schenkels (75) an dessen Außenfläche das Thermobimetall zusammen mit einem Ende des Wicklungsdrahtes der Spule (70) befestigt ist und daß das Thermobimetall parallel zu dem Schenkel (75), diesen auf der Außenfläche berührend, verläuft und den Steg der U-Form des Joches überragt.
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