Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem mit Magnetauslöser gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein Installationsschaltgerät, insbesondere einen Hauptleitungsschutzschalter,
mit einem solchen Kontaktsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
15.
Ein solches Kontaktsystem und ein solches Installationsschaltgerät mit einem gattungsgemäßen
Kontaktsystem ist beispielsweise in der DE 195 26 592 C2 beschrieben
und wird von der Firma ABB Stotz Kontakt GmbH, Heidelberg, unter der Produktbezeichnung
S710 auf dem Markt angeboten.
Dort zieht im Kurzschlussfall ein Schlaganker eines Magnetauslösers an und bewirkt,
dass ein Kontakthebel (Trägerteil mit daran befestigter Kontaktgabel) in einem Öffnungsraum
aus einer Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung verdreht wird, so dass
im Hauptstrompfad wenigstens eine Kontaktstelle geöffnet wird. Der Kurzschlussstrom
wird dadurch in einen parallel zum Hauptstrompfad liegenden Nebenstrompfad geleitet
und durchfließt dort unter anderem einen thermischen Auslöser und einen strombegrenzenden
Widerstand, bleibt aber groß genug, um den Schlaganker angezogen und
damit die wenigstens eine Kontaktstelle im Hauptstromkreis geöffnet zu halten. Wenn
der Kurzschlussstrom durch nachgeordnete Sicherungsmaßnahmen abgeschaltet wurde,
fällt der Kontakthebel in seine Einschaltstellung zurück und die wenigstens eine
Kontaktstelle schließt wieder. Wenn durch den thermischen Auslöser die Verklinkungsstelle
des Schaltschlosses betätigt wurde, wird die wenigstens eine Kontaktstelle dauerhaft
offen gehalten und bleibt auch beim Abschalten des Kurzschlussstroms offen.
Ein Kurzschlussstrom kann an einem solchen Installationsschaltgerät für die Dauer von
mehr als 30 Halbwellen anliegen. Damit in den Nulldurchgängen des Kurzschlussstromes
die wenigstens eine Kontaktstelle nicht immer wieder geschlossen wird, muß die
Massenträgheit des Schlagankers so groß sein, dass sie über einen Nulldurchgang des
Kurzschlussstromes hinweg die wenigstens eine Kontaktstelle offen halten kann. Damit
sind für die mechanische Verkleinerung des Installationsschaltgerätes prinzipielle
Grenzen gesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kontaktsystem mit Magnetauslöser
und ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät bei gleicher Schaltleistung kompakter,
kleiner und damit billiger aufzubauen.
Die Aufgabe wird bezüglich des Kontaktsystems gelöst durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Installationsschaltgeräts durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 15.
Erfindungsgemäß also ist bei Auftreten eines Kurzschlussstromes ein Halteteil in den
Bewegungsraum des in geöffneter Stellung befindlichen Kontakthebels - im Folgenden
auch als Öffnungsraum des Kontakthebels bezeichnet - in eine Rastposition ein- und
bei Verlöschen des Kurzschlussstromes wieder herausbringbar, wobei der Kontakthebel
bei Verringerung des Kurzschlussstromes durch das in Rastposition befindliche Halteteil
am Zurückfallen aus der Auslösestellung in die Einschaltstellung gehindert ist.
Bei einer kurzzeitigen Verringerung des Kurzschlussstromes, wie sie etwa bei einem
Nulldurchgang des Kurzschlussstromes auftritt, wird der Kontakthebel also mechanisch
durch das Halteteil am Zurückfallen in die Einschaltstellung gehindert, und nicht mehr
allein durch die Massenträgheit des Schlagankers, wie es beim oben geschilderten
Stand der Technik der Fall ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kontaktsystems
entfällt der Zwang einer Mindest-Masseträgheit des Schlagankers, somit ist
ein wesentlich kompakterer, kleinerer und damit billigerer Aufbau des Kontaktsystems
und damit des Installationsschaltgerätes möglich.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem
Schlaganker und dem Halteteil eine Koppelvorrichtung vorgesehen, so dass der
Schlaganker über die Koppelvorrichtung mit dem Halteteil verbunden und die Lage des
Halteteils über den Schlaganker steuerbar ist. Eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung
erlaubt es somit , die Lage des Halteteils über den Schlaganker zu steuern, dessen
Lage wiederum mit der Stärke des Kurzschlussstromes korreliert, wodurch eine
besonders einfache und kompakte Steuerung des Halteteils in Abhängigkeit vom Kurzschlussstrom
realisierbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sieht vor, dass die
Koppelvorrichtung einen in einer - bezogen auf den Magnetauslöser ortsfesten - Achse
und um diese drehbar gelagerten, in kraft- und/oder formschlüssiger Verbindung mit
dem Schlaganker stehenden Steuerhebel und ein mit dem Steuerhebel und dem Halteteil
zusammenwirkendes Übertragungsteil umfasst.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Kontakthebel in einer - bezogen auf den
Magnetauslöser ortsfesten - Achse und um diese schwenkbar gelagert ist, sich in Einschaltstellung
nahe des Auslöseendes des Magnetauslösers befindet, in Auslösestellung
durch den Schlaganker in eine von dem Auslöseende entfernte Position gebracht
ist, und dass das Halteteil nach Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den in seiner
Auslösestellung befindlichen Kontakthebel und das Auslöseende des Magnetauslösers
eingefügt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann auch dadurch gekennzeichnet sein,
dass das Halteteil etwa senkrecht zur Auslöserichtung transversal verschieblich geführt
ist. Dies ist eine sehr einfache und kompakte Möglichkeit, ein Halteteil in den Öffnungsraum
des Kontakthebels ein- und auch wieder herauszuführen.
Dabei ist in besonders vorteilhafter Weise der Steuerhebel ein ortsfest drehbar gelagerter,
dauernd federnd entgegen der Auslöserichtung beaufschlagter Doppelarmhebel.
Ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät nach Anspruch 15 weist einen Hauptstrompfad
auf, der eine Reihenschaltung von wenigstens einer ersten Kontaktstelle,
einem magnetischen Auslöser, der die erste Kontaktstelle in Offenstellung bringt, und
einem ersten, über ein Schaltschloss eine zweite Kontaktstelle öffnenden, thermischen
Auslöser enthält, sowie einen parallel wenigstens zur ersten Kontaktstelle angeordneten
Parallelstrompfad, der einen strombegrenzenden Widerstand und einen zweiten,
über das Schaltschloss die zweite Kontaktstelle öffnenden, thermischen Auslöser enthält,
wobei die erste Kontaktstelle und der magnetische Auslöser als erfindungsgemäßes
Kontaktsystem mit Magnetauslöser wie oben beschrieben ausgeführt sind.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes
ist die zweite Kontaktstelle in dem Hauptstrompfad angeordnet, und
der erste und/oder zweite thermische Auslöser wirken über das Schaltschloss nur auf
die zweite Kontaktstelle.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite
Kontaktstelle und die Spule des magnetischen Auslösers elektrisch außerhalb des Parallelstrompfades
in dem Hauptstrompfad angeordnet sind.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Wert des strombegrenzenden Widerstands
größer als 0,5 Ohm ist.
Ein strombegrenzender Widerstand mit einem höheren Wert von größer als 0,5 Ohm
kann mechanisch wesentlich kleiner aufgebaut sein als kleine Strombegrenzungswiderstände
mit Werten von etwa 0,5 Ohm und weniger. Denn bei einem größeren strombegrenzenden
Widerstand wird der Strom geringer und damit der von dem Widerstand
über seine Oberfläche abzuführende Wärmefluss. Somit ist ein wesentlich kompakterer,
kleinerer und damit billigerer Aufbau eines Installationsschaltgerätes möglich. Der
geringere Strom würde in einem Installationsschaltgerät gemäß dem Stand der Technik
allerdings nicht mehr ausreichen, um über den Schlaganker die erste Kontaktstelle offen
zu halten. Bei einem erfindungsgemäßen Installationsschaltgerät wird dies ermöglicht,
indem die erste Kontaktstelle und der magnetische Auslöser als erfindungsgemäßes
Kontaktsystem mit Magnetauslöser wie oben beschrieben ausgeführt sind, bei dem
bei verringertem Kurzschlussstrom das Zurückfallen des Kontakthebels in die Einschaltposition
durch das Halteteil verhindert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie weitere
Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnungen, in denen drei 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
- ein erfindungsgemäßes Kontaktsystem mit Magnetauslöser in Einschaltstellung,
- Fig. 2
- das Kontaktsystem nach Fig. 1 in Auslösestellung,
- Fig. 3
- das Kontaktsystem nach Fig. 1 bei verringertem Kurzschlussstrom,
- Fig. 4
- eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktsystems
mit Magnetauslöser in Einschaltstellung,
- Fig. 5
- das Kontaktsystem nach Fig. 4 in Auslösestellung,
- Fig. 6
- das Kontaktsystem nach Fig. 4 bei verringertem Kurzschlussstrom, und
- Fig. 7
- ein elektrisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes.
Zunächst soll die Fig. 1 betrachtet werden. Ein Kontaktsystem 3 weist eine Kontaktstelle
auf, gebildet durch ein festes Kontaktstück 2 sowie ein bewegliches Kontaktstück 4,
das an einem kontaktseitigen Hebelarm 32 eines in einer Kontakthebelachse 34 gelagerten
Kontakthebels 30 sich befindet. Ferner weist das Kontaktsystem 3 einen Magnetauslöser
1 mit einem Auslöseende 5 und einem diesem gegenüberliegendem
Kupplungsende 6 auf, der in einem Magnetauslösergehäuse 12 einen Tauchanker 10
mit einem Tauchanker-Ende 10a umfasst, welcher in Einschaltstellung - diese ist in
Fig. 1 gezeigt - das Magnetauslösergehäuse 12 am Kupplungsende 6 axial überragt.
An dem Kupplungsende 6 ist an dem Tauchanker 10 eine Halteplatte 8 angebracht, so
dass zwischen der Halteplatte 8 und dem Tauchanker 10 ein Zwischenraum 7 entsteht.
Auslöseseitig, d.h. an einem dem Kontakthebel 30 zugewandten Ende des Auslösers 1,
wirkt der Tauchanker 10 mit einem Schlaganker 9 zusammen, der das Magnetauslösergehäuse
12 auslöseseitig axial überragt. Der Tauchanker 10 mit dem Schlaganker 9
ist in Auslöserichtung A längsverschieblich in dem Magnetauslösergehäuse 12 angebracht.
Ebenfalls auslöseseitig umfasst der Magnetauslöser 1 einen Magnetkern 11, der eine
zentrale Bohrung aufweist, so dass der Schlaganker 9 den Magnetkern 11 durchdringen
kann. Zwischen dem Magnetkern 11 und dem Tauchanker 10 erstreckt sich ein
Luftspalt 13.
Das Magnetauslösergehäuse 12 ist von einer Spule 14 umgeben, deren elektrische
Anschlussleitungen hier nicht dargestellt sind, und die den gegebenenfalls durch das
Installationsschaltgerät fließenden Strom führt.
Der Magnetauslöser 1 umfasst weiterhin ein Joch 15 mit parallel zur Längserstreckungsrichtung
des Magnetauslösergehäuses 12 verlaufenden ersten und zweiten
Jochstegen 16, 20, sowie einem kupplungsseitigen, d.h. an dem dem -Kontakthebel 30
abgewandten Ende des Auslösers 1 befindlichen, und einem auslöseseitigen Jochschenkel
17, 18. An dem kupplungsseitigen Jochschenkel 17 ist eine Steuerhebel-Halteplatte
50 zur Aufnahme einer - bezogen auf den Magnetauslöser 1 - ortsfesten
Steuerhebel-Achse 68 eines Steuerhebels 60 angebracht, sowie ein in Auslöserichtung
A und parallel zu dem Steuerhebel-Lager-Langloch 52 angeordnetes Halte-Langloch
54.
Der Steuerhebel 60 ist als Wippe mit einem ersten Arm 65 und einem dazu annähernd
senkrecht stehenden zweiten Arm 64 ausgeführt. In dem zweiten Arm 64 des Steuerhebels
ist ein Koppel-Langloch 66 so eingebracht, dass es sich mit dem Halte-Langloch
54 zumindest teilweise überdeckt, wenn der Steuerhebel 60 in der Steuerhebel-Achse
68 gelagert ist.
An dem freien Ende des ersten Arms 65 des Steuerhebels 60 greift eine Fesselfeder
an und beaufschlagt diesen mit einer Kraft F2 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Etwa senkrecht zu dem ersten Arm 65 und damit etwa fluchtend mit dem zweiten Arm
64 des Steuerhebels 60 ist an diesen ein Kupplungsarm 62 angeformt, über dessen
freies Ende der Steuerhebel 60 in dem Zwischenraum 7 form- und/oder kraftschlüssig
mit dem Tauchanker 10 gekoppelt ist.
An dem Jochsteg 16 ist auslöseseitig eine Lagerplatte 19 angebracht, die die Kontakthebelachse
34 aufnimmt, so dass der Kontakthebel 30 in der bezogen auf den Magnetauslöser
1 ortsfesten Achse 34 und um diese schwenkbar gelagert ist. In Einschaltstellung
befindet sich der auslöseseitige Hebelarm 33 des Kontakthebels 30 in der Nähe
des Auslöseendes 5 des Magnetauslösers 1.
Der Kontakthebel 30 weist an dem kontaktseitigen Hebelarm 32, in der Nähe der Kontakthebelachse
34, einen etwa senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Kontakthebels
30 angeordneten einen Federangriffsarm 31 auf, an dessen freiem Ende eine
Kontakthebel-Fesselfeder angreift und den Kontakthebel mit einer Kraft F1 im Uhrzeigersinn
beaufschlagt, wodurch in Einschaltstellung die nötige Kontaktkraft zwischen
dem festen und dem beweglichen Kontaktstück 2, 4, aufgebracht wird.
An einer Schenkelverlängerung 18a des auslöseseitigen Jochschenkels 18 ist in Pfeilrichtung
H, senkrecht zur Auslöserichtung A, längsverschieblich ein Halteteil 40 angebracht.
Das Halteteil 40 ist ein in etwa T-förmiger Körper mit einem in etwa senkrecht
zur Auslöserichtung A orientierten Halteteil-Steg 46 und einem rechtwinklig an dem Halteteil-Steg
46 angeformten Halteteil-Schenkel 41. An dem dem Kontakthebel zugewandten
Ende des Halteteil-Stegs 46 ist eine Rastnase 42 angeformt. Die Rastnase ist
allerdings für die erfindungsgemäße Funktion der Vorrichtung nicht unbedingt nötig und
könnte auch weggelassen werden.
In dem Halteteil-Schenkel 41 ist ein dem Halteteil-Steg 46 und dem Kontakthebel 30
zugewandtes erstes Langloch 44 und ein zu diesem parallel versetztes, dem Halteteil-Steg
46 und dem Kontakthebel 30 abgewandtes zweites Langloch 43 eingebracht. Beide
Langlöcher 44, 43 sind durch eine schräg zur Auslöserichtung A verlaufende Ausnehmung
45 verbunden, so dass sich insgesamt eine abgekröpfte Aussparung 49 ergibt.
An der Schenkelverlängerung 18a ist weiterhin eine Führungsplatte 48 mit einem darin
ausgesparten, in Auslöserichtung sich erstreckenden Führungslangloch 47 angebracht.
Das Steuerteil 60 und das Halteteil 40 sind über eine Koppelstange 70 miteinander
verbunden. Diese Koppelstange kann auch beispielsweise ein U-förmiger Bügel sein.
Die Koppelstange 70 ist mit einem Halteteil-Ende 74 in dem durch die Überlappung der
abgekröpften Aussparung 49 mit dem Führungslangloch 47 gebildeten Raum geführt.
Mit einem Steuerhebel-Ende 72 ist sie in dem durch die Überlappung des Halteteil-Langlochs
54 mit dem Koppel-Langloch 66 gebildeten Raum geführt.
Die Funktion des Kontaktsystems 3 mit Magnetauslöser 1 ist die folgende: In Einschaltstellung
- wie in Fig. 1 gezeigt - ist die Kontaktstelle geschlossen und das bewegliche
Kontaktstück 4 wird aufgrund der Federkraft F1 gegen das feste Kontaktstück 2 gedrückt.
Die Lage der Koppelstange ist so, dass sich deren Halteteil-Ende 74 in dem
dem Halteteil-Steg 46 und dem Kontakthebel 30 zugewandten ersten Langloch 44 befindet.
Wenn ein Kurzschlussstrom durch die Spule 14 fließt, zieht das Magnetfeld den
Tauchanker 10 in Auslöserichtung an. Der Luftspalt 13 verringert sich, und der Schlaganker
9 wird schnell in Auslöserichtung A bewegt. Er schlägt auf den kontaktseitigen
Hebelarm 33 des Kontakthebels 30, wodurch sich dieser entgegen der Federkraft F1
und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Kontakthebelachse 34 dreht und dabei das
bewegliche Kontaktstück 4 von dem festen Kontaktstück 2 weggerissen wird, so dass
die Kontaktstelle öffnet. Zwischen dem auslöseseitigen Hebelarm 33 des Kontakthebels
30 und dem Auslöseende 5 des Magnetauslösers 1 entsteht dadurch ein Öffnungsraum
80.
Durch die Bewegung des Tauchankers 10 in Auslöserichtung A wird der Steuerhebel
60 im Uhrzeigersinn um die Steuerhebel-Achse 68 verdreht. Dadurch wird das Steuerhebel-Ende
72 der Koppelstange 70 in dem Halte-Langloch 54 entgegen der Auslöserichtung
A bewegt, wodurch das Halteteil-Ende 74 der Koppelstange 70 in dem Führungslangloch
47 ebenfalls entgegen der Auslöserichtung A mitbewegt Wird. Es trifft
dabei auf die schräg verlaufende Ausnehmung 45 in der abgekröpften Aussparung 49
und zwingt dadurch im weiteren Bewegungsverlauf das Halteteil 40 in Pfeilrichtung H in
den Öffnungsraum 80 hinein, so dass die Rastnase 42 unter den auslöseseitigen Hebelarm
33 zu liegen kommt. Das Halteteil-Ende 74 hat sich dabei in das dem Halteteil-Steg
46 und dem Kontakthebel 30 abgewandte zweite Langloch 43 bewegt.
Der am Ende dieser Bewegung eingenommene Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.
Fließt der Kurzschlussstrom über mehrere Halbwellen hinweg weiterhin durch die Spule
14, so schwächt sich das Magnetfeld periodisch bei jedem Strom-Nulldurchgang ab, so
dass sich der Luftspalt 13 periodisch etwas vergrößert. Dieser Zustand ist in Fig. 3 gezeigt.
Die durch die Kupplung mit dem Tauchanker 10 dadurch erzwungene periodische
Drehung des Steuerhebels 60 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Steuerhebel-Achse
68 bewirkt eine Verschiebung des Steuerteils 70 in Auslöserichtung A, so dass sich das
Halteteil-Ende 74 des Steuerteils 70 in dem Steg 46- und Kontakthebel 30-abgewandten
Langloch 43 des Halteteil-Schenkels 41 bewegt, jedoch maximal bis zum
Ansatz der schräg verlaufenden Ausnehmung 45. Das Halteteil 40 wird dadurch nicht
verschoben. Der auslöseseitige Hebelarm 33 des Kontakthebels 30 fällt somit auf die
Rastnase 42, so dass die Kontaktstelle offen bleibt.
Erst wenn der Kurzschlussstrom auf Null abgeklungen ist, fällt der Tauchanker 10 wieder
komplett ab und der Steuerhebel 60 wird entgegen dem Uhrzeigersinn wieder in
seine Ausgangslage verdreht. Über die schräge Ausnehmung 45 in dem Halteteil-Schenkel
41 wird das Halteteil 40 - in Umkehrung der oben beschriebenen Bewegung -
durch die Koppelstange 70 entgegen der Pfeilrichtung H wieder in seine Ausgangslage
gedrückt. Dadurch wird die Rastnase 42 unter dem auslöseseitigen Hebelarm 33 des
Kontakthebels 30 wieder herausgezogen, und dieser wird durch die Federkraft F1 im
Uhrzeigersinn wieder so weit verdreht, bis die Kontaktstelle geschlossen ist und das
bewegliche Kontaktstück 4 mit der Kontaktkraft gegen das feste Kontaktstück 2 gedrückt
wird.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit für ein erfindungsgemäßes
Kontaktsystem 203 mit Magnetauslöser 201. Bauteile mit gleicher Funktion wie bei der
oben in Fig. 1 bis 3 beschriebenen tragen dabei in den Fig. 4 bis 6 die gleichen, allerdings
um 200 erhöhten Bezugsziffern.
Das Kontaktsystem 203 weist eine feste Kontaktstelle 202 sowie wenigstens eine bewegliche
Kontaktstelle 204 auf, die an einem kontaktseitigen Hebelarm 232 eines in
einer Kontakthebelachse 234 gelagerten Kontakthebels 230 sich befindet. Ferner weist
das Kontaktsystem 203 einen Magnetauslöser 201 mit einem Auslöseende 205 und
einem diesem gegenüberliegenden Ende 206 auf. Der Magnetauslöser 205 umfasst in
einem Magnetauslösergehäuse 212 einen Tauchanker 210 mit einem Tauchanker-Ende
210a, welcher in Einschaltstellung- diese ist in Fig. 4 dargestellt - das Magnetauslösergehäuse
212 am Ende 206 axial überragt.
Auslöseseitig wirkt der Tauchanker 210 mit einem Schlaganker 209 zusammen, der
das Magnetauslösergehäuse 212 auslöseseitig axial überragt. Die Verbindung zwischen
Tauchanker 210 und Schlaganker 209 ist in den Fig. 4 bis 6 nicht dargestellt.
Ebenso nicht dargestellt ist ein auch im Magnetauslöser 201 vorhandener Magnetkern.
Der Tauchanker 210 mit dem Schlaganker 209 ist in Auslöserichtung längsverschieblich
in dem Magnetauslösergehäuse 212 angebracht.
Das Magnetauslösergehäuse 212 ist von einer Spule 214 umgeben, die elektrische Zuund
Ableitungen 214a, 214b aufweist und den gegebenenfalls durch das Installationsschaltgerät
fließenden Strom führt.
Der Magnetauslöser 201 umfasst weiterhin ein Joch 215 mit parallel zur Längserstreckungsrichtung
des Magnetauslösergehäuses 212 verlaufenden ersten und zweiten
Jochstegen 216, 220, sowie einem auslöseseitigen und einem diesem gegenüberliegenden
Jochschenkel 218, 217. Anstelle der Jochstege 216, 220 kann auch ein geschlossenes
Gehäuse eingesetzt werden, dann wären die Seitenwände dieses Gehäuses
als Jochstege anzusehen.
An dem Jochsteg 216 ist auslöseseitig eine Lagerplatte 219 angebracht, die die Kontakthebelachse
234 aufnimmt, so dass der Kontakthebel 230 in der bezogen auf den
Magnetauslöser 201 ortsfesten Achse 234 und um diese schwenkbar gelagert ist. In
Einschaltstellung befindet sich der auslöseseitige Hebelarm 233 des Kontakthebels 230
nahe des Auslöseendes 205 des Magnetauslösers 201.
An dem Jochsteg 220 ist auslöseseitig eine Steuerhebelhalteplatte 241 angebracht,
welche eine Steuerhebel-Achse 268 eines Steuerhebels 260 aufnimmt. Der Steuerhebel
260 ist als Wippe mit einem Kupplungsarm 262 und einem in etwa rechtwinklig an
diesen angeformten Koppelarm 264 ausgebildet. Über die bezogen auf den
Magnetauslöser 201 ortsfeste Steuerhebelachse 268 ist der Steuerhebel 260 bezogen
auf den Magnetauslöser 201 drehbar gelagert.
Der Kontakthebel 230 weist einen radial von der Kontakthebelachse 234 weg in etwa
senkrecht zu dem Kontakthebel 230 stehenden Federangriffsarm 231 auf. An dessen
freiem Ende greift eine Fesselfeder 235 mit ihrem ersten Ende an, das zweite Ende der
Fesselfeder greift an dem freien Ende des Koppelarms 264 des Steuerhebels 260 an.
Auf dem auslöseseitigen Jochschenkel 218 ist in Pfeilrichtung H, senkrecht zur Auslöserichtung
A, längsverschieblich ein Halteteil 240 angebracht. Das Halteteil 240 ist im
wesentlichen ein quaderförmiger Körper.
Im Knie der Wippe des Steuerhebels 260 ist an diesen ein Übertragungs-Hebelarm 265
angeformt. Der Übertragungs-Hebelarm 265 wirkt über eine Übertragungsfeder 269 mit
dem Halteteil 240 zusammen.
Die Funktion des Kontaktsystems 203 mit Magnetauslöser 201 ist die folgende: In Einschaltstellung
- wie in Fig. 4 gezeigt - ist die Kontaktstelle geschlossen und das bewegliche
Kontaktstück 204 wird durch die Federkraft der Feder 235 mit der nötigen
Kontaktkraft gegen das feste Kontaktstück 202 gedrückt.
Fig. 5 zeigt den Zustand, wenn ein Kurzschlussstrom durch die Spule 214 fließt. Das
Magnetfeld zieht den Tauchanker 210 an, und der Schlaganker 209 wird schnell in Auslöserichtung
A bewegt. Er wirkt dabei so auf den Kupplungsarm 262 des Steuerhebels
260 ein, dass dieser im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Diese Drehbewegung bewirkt zweierlei: Zum einen wird der Kupplungsarm 262 gegen
den auslöseseitigen Hebelarm 233 des Kontakthebels 230 gedrückt, so dass der Kontakthebel
230 sich gegen den Uhrzeigersinn dreht und dadurch das bewegliche Kontaktstück
204 vom festen Kontaktstück 202 weggerissen wird, wodurch die Kontaktstelle
öffnet. Gleichzeitig entsteht zwischen dem auslöseseitigen Hebelarm 233 und dem
Auslöseende 205 des Magnetauslösers 201 ein Öffnungsraum 280.
Zweitens schiebt der Übertragungs-Hebelarm 265 über die Übertragungsfeder 269 das
Halteteil 240 unter den auslöseseitigen Hebelarm 233 des Kontakthebels 265 in den
Öffnungsraum 280.
Fließt der Kurzschlussstrom über mehrere Halbwellen hinweg weiterhin durch die Spule
214, so schwächt sich das Magnetfeld periodisch bei jedem Strom-Nulldurchgang ab.
Der Kontakthebel 230 dreht sich dabei wieder im Uhrzeigersinn, aber maximal so weit,
bis er auf das Halteteil 240 fällt, wodurch eine weitere Drehung des Kontakthebels 230
in Richtung auf ein Schließen der Kontaktstelle hin verhindert wird. Die Kontaktstelle
wird somit durch das Halteteil 240 offengehalten. Dieser Zustand ist in Bild 6 gezeigt.
Erst wenn der Kurzschlussstrom auf Null abgeklungen ist, fällt der Tauchanker 210
wieder komplett ab. Über den Übertragungs-Hebelarm 265 wird das Halteteil 240 wieder
unter dem auslöseseitigen Hebelarm 233 des Kontakthebels 230 hervorgezogen,
wodurch der Kontakthebel 230 sich im Uhrzeigersinn wieder so weit drehen kann, dass
die Kontaktstelle geschlossen wird. Die Einschaltstellung nach Fig. 4 ist dann wieder
erreicht.
Die Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein Installationsschaltgerät. In einem
Hauptstrompfad 118 befindet sich eine erste Kontaktstelle 111 sowie eine zweite Kontaktstelle
119; beide sind in Reihe geschaltet.
Ebenfalls im Hauptstrompfad 118 und in Reihe zu den beiden Kontaktstellen 111, 119
geschaltet befindet sich ein erster thermischer Auslöser 136, der auf ein Schaltschloss
121 wirkt, sowie ein magnetischer Auslöser 140.
Der magnetische Auslöser 140 ist über die Wirklinie 141 mit der ersten Kontaktstelle
111 verbunden. Er bringt sie in Offenstellung, wenn er von einem Kurzschlussstrom
durchflossen wird. Der magnetische Auslöser 140 und die über die Wirklinie 141 mit
diesem verbundene erste Kontaktstelle 111 sind dabei durch ein Kontaktsystem mit
Magnetauslöser ausgeführt, wie es oben in den Fig. 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 beschrieben
wurde.
Parallel zu der ersten Kontaktstelle 111 ist ein Parallelstrompfad 115 geschaltet, in dem
ein Widerstandskörper 116 angeordnet ist. Elektrisch in Reihe zu dem Widerstandskörper
116 geschaltet befindet sich in dem Parallelstrompfad 115 ein zweiter thermischer
Auslöser 120, der hier auch als Selektivthermobimetall bezeichnet ist, und welcher ebenfalls
auf das Schaltschloss 121 wirkt.
Die Spule des Magnetauslösers 140 befindet sich elektrisch gesehen außerhalb des
Parallelstrompfades 115.
Das Schaltschloss 121 ist über die Wirklinie 123 mit der zweiten Kontaktstelle 119 verbunden.
Die Wirklinien der Thermobimetalle 120, 136 auf das Schaltschloss sind mit
den Bezugsziffern 124 und 125 bezeichnet. Der erste und der zweite thermische Auslöser
136, 124 wirken über das Schaltschloss 121 nur auf die zweite Kontaktstelle 119.
Wenn der Schalter gemäß Fig. 7 einen Kurzschluss abschalten soll, dann wird über
den magnetischen Auslöser 140 zunächst die Kontaktstelle 111 geöffnet, und zwar über
die Wirklinie 141 wie oben beschrieben bei den Fig. 1 bis 3 bzw. 4 bis 6. Dabei wird
dann der Strom in den Parallelstrompfad kommutiert und durch den Widerstandskörper
116 begrenzt, wobei die zweite Kontaktstelle 119 noch geschlossen ist.
Der Widerstandswert des Widerstandskörpers 116 ist größer als 0,5 Ohm und damit
höher, als er in Produkten gemäß dem Stand der Technik, beispielsweise dem oben
erwähnten Schalter S71 0 der Firma ABB Stotz Kontakt GmbH, eingesetzt wird. Vorteilhaft
wirkt sich dabei aus, dass durch den niedrigeren Strom die mechanische Größe
des Widerstandskörpers kleiner gewählt werden kann, denn er muß weniger Verlustwärme
abführen.
Der Strom wird allerdings durch den größeren Widerstand auf einen Wert begrenzt, der
nicht mehr groß genug ist, so dass der magnetische Auslöser 140 allein die
Kontaktstelle 111 offen halten könnte. Beim Auslösen wurde aber, wie oben bei der
Beschreibung der Fig. 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 beschrieben, ein Halteteil 40 bzw. 240 in den
Öffnungsraum unter den Kontakthebel 30 bzw. 230 der Kontaktstelle 111 geschoben,
so dass die Kontaktstelle 111 auch bei niedrigem, durch einen großen Widerstandswert
116 stark begrenzten Kurzschlussstrom, dennoch mit Hilfe des Halteteils 40 bzw. 240
offengehalten wird.
Solange der Kurzschlussstrom nicht vollständig abgeschaltet wird, erwärmt sich das
Thermobimetall 120 und entklinkt nach Ablauf seiner Verzögerungszeit die Verklinkungsstelle
im Schaltschloss 121, wodurch die Kontaktstelle 119 bleibend geöffnet
wird. Dann ist der Stromfluss in der von dem Selektivschutzschalter geschützten Leitung
vollständig unterbrochen.
Wenn nun in einem nachgeordneten Leitungsschutzschalter der Kurzschluss abgeschaltet
wird, bevor die Verzögerungszeit des somit selektiv wirkenden Thermobimetalls
120 abgelaufen ist, dann sinkt der Stromfluss durch den Magnetauslöser 140 wieder
unter die Auslöseschwelle und die Kontaktstelle 111 schließt; wie oben beschrieben.
Wenn die Verzögerungszeit des selektiv wirkenden Thermobimetalls 120 länger als
eine Halbwellendauer des Kurzschlussstroms beträgt, so kommt es vor dem Öffnen der
zweiten Kontaktstelle 119 über das Schaltschloss 121 zu einem oder mehreren Nulldurchgängen
des Stroms. Da das Halteteil 40 bzw. 140 beim Auslösen in den Öffnungsraum
unter den Kontakthebel 30 bzw. 230 der Kontaktstelle 111 geschoben wurde,
bleibt bei den Nulldurchgängen des Kurzschlussstromes die Kontaktstelle 111 auch
dann offen, wenn der Magnetauslöser 140 so klein und kompakt gebaut wird, dass die
Massenträgheit des Tauchankers nicht mehr ausreicht, die Kontaktstelle 111 während
der Nulldurchgänge offen zu halten. Andernfalls würde die erste Kontaktstelle 111 nach
Durchlaufen jedes Nulldurchgangs erneut geöffnet, was zu einer Oszillation mit entsprechend
hohem Materialverschleiß führen würde.
Bei einem Überstrom im Hauptstrompfad spricht der erste thermische Auslöser 136
nach Ablauf seiner Verzögerungszeit an und wirkt über die Wirklinie 125 so auf das
Schaltwerk 121, dass die zweite Kontaktstelle 119 geöffnet wird. Der Strom im Hauptstrompfad
ist somit unterbrochen. Dadurch wird die Auslösespule stromlos und der
Tauchanker fällt wieder ab, so dass das Halteteil 40, 240 unter dem Kontakthebel 30,
230 herausgezogen wird und die Kontaktstelle 111 wieder schließt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Ausführungsformen mit einer einfachen
Kontaktstelle beschränkt. Vielmehr könnte überall, wo im oben Beschriebenen von einer
Kontaktstelle die Rede war, auch eine Doppel- oder Mehrfachkontaktstelle eingesetzt
werden.