WO2001069637A1 - Kombinierte auslösevorrichtung für einen leistungsschalter - Google Patents

Kombinierte auslösevorrichtung für einen leistungsschalter Download PDF

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WO2001069637A1
WO2001069637A1 PCT/EP2001/003036 EP0103036W WO0169637A1 WO 2001069637 A1 WO2001069637 A1 WO 2001069637A1 EP 0103036 W EP0103036 W EP 0103036W WO 0169637 A1 WO0169637 A1 WO 0169637A1
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WO
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lever
trigger
blow
trigger device
circuit breaker
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PCT/EP2001/003036
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French (fr)
Inventor
Walter Felden
Matthias Reichard
Original Assignee
Aeg Niederspannungstechnik Gmbh & Co., Kg
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Publication date
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    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
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    • H01H1/2058—Rotating bridge being assembled in a cassette, which can be placed as a complete unit into a circuit breaker
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    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
    • H01H77/104—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement with a stable blow-off position
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the invention relates to a combined tripping device for a circuit breaker.
  • Trigger device provided that uses a magnetic system.
  • the current to be monitored is used to generate a magnetic field which exerts a magnetic force on an armature. If the magnetic force becomes large enough, the armature moves into a release position and actuates a cut-out device which separates the contacts of the circuit breaker.
  • circuit breakers that are equipped with contacts for quick disconnection through electrodynamic repulsion in the event of a short circuit.
  • an arc is drawn between the contacts, which causes a rapid increase in pressure in the housing accommodating the contacts.
  • the housing With the housing is a pressure chamber connected, which is closed with a movable piston.
  • the piston is displaced and, when a predetermined pressure is exceeded, acts on a disconnection device which disconnects the circuit breaker.
  • a tripping device for a circuit breaker with contacts arranged in a housing and which can be separated by actuating a tripping element of a disconnection device has a blow-out channel formed in the housing and assigned to the contacts. Furthermore, a lever is provided which is operatively connected to the release link. One can on the lever Act on the magnet system that deflects the lever for actuating the release link. A storage area formed on the lever and assigned to the blow-out channel supports the deflection movement of the lever by following a pressure surge in the blow-out channel.
  • Figure 1 is a perspective view of a circuit breaker assembly with a tripping device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is a side view of Fig. 1;
  • FIG. 3 is a side sectional view of FIG. 2 showing the view from the opposite side of the circuit breaker assembly of FIG. 2;
  • Fig. 4 is a side view analogous to Fig. 2 of a circuit breaker assembly with a modified tripping device.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a
  • Circuit breaker assembly 1 with a Switch-off device 40 and a trigger device generally designated 20 is provided.
  • the circuit breaker assembly has a housing 50 to which the disconnection device 40 and the tripping device 20 are attached.
  • the shutdown device 40 and the release device 20 are operatively connected via a release shaft 2.
  • An actuation of the release shaft 2 triggers the shutdown device 40, which interrupts the circuit to be switched.
  • the tripping device also has a mechanism with which the contacts can be closed again after the circuit breaker has tripped and the reason for the draw has been eliminated.
  • Fig. 3 shows the housing 50, which consists of two
  • the housing 50 encloses a cavity in which the electrical elements 30, 32, 34, 28 of the circuit breaker are received.
  • the housing has various bearing points for elements to be stored, which will be explained later.
  • mounted on the housing means that corresponding bearing journals, openings, etc. are formed on the housing.
  • the housing is made of an insulating material, preferably a plastic.
  • the circuit breaker has a housing to which the tripping device is attached (right side in Fig. 3). There is one in the housing arranged on a rotor rotatably held contact bridge 32 which is rotatable clockwise and counterclockwise.
  • the contact bridge has movable contacts 30 at its two ends, which can cooperate with fixed contacts 34.
  • the contact bridge is rotated counterclockwise by approximately 90 °, as shown in FIG. 3, so that the movable contact 30 is in contact with the fixed contact 34.
  • a current conductor (not shown) is provided, which likewise has a fixed contact, which is in contact with the other movable contact of the contact bridge 32 when the aforementioned contacts 30, 34 are closed.
  • the current to be switched by the circuit breaker consequently flows through the contact bridge 32.
  • FIG. 3 shows a release shaft 2 at the top right, which interacts with a switch-off device, not shown, which will be explained later. It can be seen that a stop 16 is formed on the release shaft 2 of the release device, which can lie in the path of movement of a lever 6 of the release device. The function of the trigger device will be explained later.
  • an arc quenching chamber 28 is assigned to each contact pair.
  • the arc quenching chamber is provided with suitable sheets (dione sheets) which are essentially parallel are mutually arranged in the chamber and are designated 282 in FIG. 3.
  • the rotor or the contact bridge 32 are loaded into the respective end position via springs, i.e. when rotating, the rotor passes a point of greatest spring deformation, resulting in a bistable configuration.
  • the contact bridge 32 is held in the closed position or in the open position by means of spring force. This is important for the function of the circuit breaker in that, if an overcurrent occurs, the contacts can be separated from one another, as will be explained later.
  • the shutdown process is now in anticipation of the F g. 3 explained in more detail.
  • the shutdown device (not shown) forms a ratchet mechanism, a key switch or the like, which can rotate the rotatable contact bridge 32 clockwise in the event of a trip.
  • the triggered state is shown in Fig. 3.
  • the triggering device 20 has, in addition to the trigger shaft 2, a yoke 8 encompassing the current conductor 14, the legs of which face an armature or lever 6.
  • the lever 6 is rotatably supported about a pivot point 12. As can be clearly seen in FIG. 2, the lever 6 is extended beyond the pivot point 12 and forms a storage area 10.
  • the storage area is assigned to a blow-out channel 26, which will be explained later.
  • FIG. 2 shows a bimetallic element 18 which is arranged essentially parallel to a section of the current conductor 14 which is perpendicular in FIG. 2 and which can come into engagement with a projection 22 of the release shaft 2. 3,. starting from the closed state of the contacts 30, 34, the triggering process is explained. A current flowing through the current conductor 14 generates a magnetic field around the current conductor, which is directed and amplified by the yoke 8, so that a magnetic force in the direction of arrow A is exerted on the lever 6.
  • the lever 6 If the current in the current conductor 14 exceeds a predetermined value, the lever 6 is deflected so far against the force of the spring 24 by the magnetic force between the yoke and the lever 6 that it strikes the stop 16 of the release shaft 2. This causes the tripping shaft 2 to rotate, which triggers the disconnection device 40 (FIGS. 1 and 2) and disconnects the circuit breaker as previously described.
  • the contacts 30, 34 are immediately pressed apart by electrodynamic repulsion.
  • the electrodynamic repulsion takes place through the magnetic fields around the current conductor 14 (lower horizontal section) and the contact bridge 32 arranged parallel to the current conductor 14 when the fixed contact 34 and the movable contact 30 on the contact bridge 32 are closed.
  • current conductor 14 and contact bridge 32 When a high current flows through the circuit breaker, current flows through two parallel conductors (current conductor 14 and contact bridge 32) in the opposite direction. Magnetic fields of the same direction develop around the conductors and repel each other. If the current is high, the magnetic fields become so strong that they push the contacts apart against the closing force of the contacts. The closing force is applied by a spring mechanism.
  • the contact bridge 32 is turned a little clockwise. An arc is spanned between the contacts 30, 34, which bridges the gap formed between the contacts.
  • An arc extinguishing chamber 28 is assigned to each contact pair 30, 34 in order to prevent the arc from spreading excessively or to extinguish it rapidly.
  • the pressure of the air or gas in the quenching chamber 28 is suddenly increased (approx. 0.5 ms).
  • the pressure in the arc quenching chamber 28 can be released to the environment through the blow-out channel 26.
  • This pressure reduction takes place through a pressure surge (arrow P) or a pressure wave which passes through the blow-out channel 26 very quickly.
  • the storage area 10 of the lever 6 is arranged in the blow-out channel 26 and is subjected to the pressure surge.
  • the kinetic energy of the pressure wave, i.e. of the medium flowing in the blow-out channel 26, m converted a back pressure on the side of the storage area 10 facing the arc-quenching chamber 28.
  • the standard pressure is higher than the static pressure prevailing on the rear side of the storage area 10. Following a force generated by this pressure difference (arrow B) on the storage area 10, the lever 6 is deflected in the triggering direction.
  • Impingement flow By the only dynamic acting Impingement flow can be dispensed with a seal between the storage area and the outlet duct wall, it is sufficient if the storage area is movably arranged essentially transversely to the pressure surge direction. As a result, the manufacturing outlay is advantageously low, since no tight tolerances or fits have to be observed.
  • the storage area can also be arranged outside the blow-out channel in the vicinity of the outlet opening. It is sufficient if the pressure wave hits the storage area with sufficient speed.
  • this arrangement allows a faster drawing to be obtained than simply by means of the magnetic force. This is particularly advantageous when high current peaks occur very quickly or in a pulse-like manner, which can particularly easily cause damage to the line switch or the downstream devices.
  • the circuit breaker or circuit breaker assembly shown in FIGS. 1 to 3 also has an overload protection equipped with a bimetal element 18. 2, the bimetallic element 18 is arranged parallel to a section of the current conductor 14 that is perpendicular in FIG. 2. If a current (overload) flows through the current conductor 14, which is too low to initiate the magnetic or the combined triggering of magnetic and pressure surge triggering, but is higher than the desired current, the current conductor 14 is gradually heated.
  • the heated current conductor 14 gives part of its heat to that arranged close to it
  • Bimetallic element 18 from.
  • the bimetal element 18 heated in this way bends to the left in FIG. 2 and actuates or rotates the release shaft 2 with the aid of the projection 22 in the release direction.
  • a modified form of the trigger device is shown in FIG. 4.
  • the same reference numerals designate functionally identical parts or elements as in FIGS. 1 to 3.
  • the modification shown in FIG. 4 differs from the previous one
  • Tripping device only by a different form of heating the bimetal element 18.
  • the current conductor or the connection 38 coming from the outside is connected to the bimetal element 18 via a line 36.
  • the bimetallic element 18 is electrically connected to the current conductor 14 in the region of its lower end in FIG. 4.
  • the current conductor 14 passes through the yoke 8 and functions in the same way as was previously described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the current to be monitored flows through the bimetallic element 18 and is heated directly by this current. If the current through the bimetal element becomes too large, the temperature of the bimetal element exceeds the tripping value and the bimetal element 18 bends so far that it rotates the tripping shaft 2 to trigger the shutdown device 40.
  • steel dionesheets 282 are arranged to extinguish the arc.
  • the sheets 282 are arranged parallel to one another at an angle in the housing and thus serve to better guide the gases expanding through the arc in the direction of the blow-out channel 26. This can increase the effect of the pressure wave or the pressure surge.
  • the driver section of the lever 6 and the stop 16 enable the trigger shaft 2 to be actuated in the triggering direction independently of a movement of the lever 6. This enables a different type of triggering, for example by means of the bimetallic element 18, without any reaction to the rest of the triggering device. This can be useful if the reason for the draw is to be displayed permanently by suitable means (rocker arms and viewing window or the like).
  • the storage surface is formed by simply extending the lever 6 beyond the pivot point 12.
  • the triggering device can thus be achieved by a simple constructive measure without the number of components increasing.
  • the stowage surface can be designed as a flap closing the blow-out channel, which prevents the ingress of foreign materials. It should be noted that the invention. is also applicable to other magnet systems, it is not limited to the arrangement described with a current conductor in a U-shaped yoke. A coil with a core or the like can also be used.
  • a multi-pole circuit breaker can be realized by arranging a corresponding number of circuit breaker assemblies in parallel, the disconnection device being able to be assigned to one, more or all of the poles.
  • the tripping shaft can be set up for switching off only one pole, several poles or all poles with a tripping device.
  • a lever which absorbs the opposing magnetic and pressure forces on a lever arm and converts them into rotation in one direction.
  • the arrangement can also be such that magnetic and pressure forces act in the same direction on the same lever arm of the lever.
  • the lever does not necessarily have to be rotatable, it can also be a linearly displaceable lever which is acted upon by the magnetic force and the pressure force.

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Abstract

Eine Auslösevorrichtung für einen Leistungsschalter mit in einem Gehäuse (50) angeordneten Kontakten, die durch Betätigung einer Auslösewelle (2) einer Abschaltvorrichtung (40) trennbar sind, hat einen in dem Gehäuse ausgebildeten, den Kontakten zugeordneten Ausblaskanal (26). Ferner ist ein drehbar angeordneter Hebel (6) vorgesehen, der mit der Auslösewelle (2) wirkverbunden ist. Auf den Hebel (6) kann ein Magnetsystem (8, 14) einwirken, das den Hebel zur Betätigung der Auslösewelle (2) auslenkt. Eine an dem Hebel (6) ausgebildete Staufläche (10), die in dem Ausblaskanal angeordnet ist, unterstützt die Auslenkbewegung des Hebels (6), indem sie einem Druckstoß im Ausblaskanal folgt.

Description

KOMBINIERTE AUSLOSEVORRICHTUNG FÜR EINEN LEISTUNGSSCHALTER
Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Auslosevorrichtung für einen Leistungsschalter.
Damit Leistungsschalter Leitungen gegen Kurzschlussstrome schützen können, ist eine
Auslosevorrichtung vorgesehen, die ein magnetisches System verwendet. In solchen Systemen wird mit dem zu überwachenden Strom ein Magnetfeld erzeugt, das eine Magnetkraft auf einen Anker ausübt. Wenn die Magnetkraft groß genug wird, bewegt sich der Anker in eine Auslosestellung und betätigt eine Abschaltvorrichtung, die die Kontakte des Leistungsschalters trennt.
Bei sehr großen Stromspitzen kann es jedoch vorkommen, dass die magnetische Auslösung nicht schnell genug erfolgt. Dadurch kann es zu Beschädigungen des Leistungsschalters selbst sowie der nachgeordneten Einrichtungen kommen.
Ferner gibt es Leistungsschalter, die mit Kontakten zur Schnellabschaltung durch elektrodynamische Abstoßung im Kurzschlussfall ausgerüstet sind. Im Fall der Schnellabschaltung entsteht ein zwischen den Kontakten gezogener Lichtbogen, der einen schnellen Druckanstieg in dem die Kontakte aufnehmenden Gehäuse bewirkt. Mit dem Gehäuse ist eine Druckkammer verbunden, die mit einem bewegbaren Kolben verschlossen ist. Dem Druckanstieg im Gehäuse und der Druckkammer folgend wird der Kolben verschoben und wirkt bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks auf eine Abschalteinrichtung ein, die den Leistungsschalter abschaltet.
Der Druckanstieg durch den Lichtbogen ist sehr schnell, jedoch erfordert die Gestaltung einer Druckkammer mit einem dichtenden und verschiebbaren Kolben einen entsprechenden technischen Aufwand für die Einhaltung erforderlicher Maßtoleranzen, größere Gehauseabmessungen und ein entsprechend druckfestes Gehäuse .
Demgegenüber besteht ein Bedarf an einer Auslosevorrichtung für einen Leistungsschalter, die einen einfachen Aufbau hat und ein sehr schnelles und zuverlässiges Abschalten des Leistungsschalters ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Auslosevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost.
Gemäß der Erfindung hat eine Auslosevorrichtung für einen Leistungsschalter mit in einem Gehäuse angeordneten Kontakten, die durch Betätigung eines Ausloseglieds einer Abschaltvorrichtung trennbar sind, einen in dem Gehäuse ausgebildeten, den Kontakten zugeordneten Ausblaskanal. Ferner ist ein Hebel vorgesehen, der mit dem Ausloseglied wirkverbunden ist. Auf den Hebel kann ein Magnetsystem einwirken, das den Hebel zur Betätigung des Ausloseglieds auslenkt. Eine an dem Hebel ausgebildete Stauflache, die dem Ausblaskanal zugeordnet ist, unterstutzt die Auslenkbewegung des Hebels, indem sie einem Druckstoß im Ausblaskanal folgt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Leistungsschalterbaugruppe mit einer Auslosevorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht von Fig. 1;
Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht von Fig. 2, die die Ansicht von der abgewandten Seite der Leistungsschalterbaugruppe aus Fig. 2 zeigt; und
Fig. 4 eine Seitenansicht analog Fig. 2 einer Leistungsschalterbaugruppe mit einer modifizierten AusloseVorrichtung .
Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht einer
Leistungsschalterbaugruppe 1, die mit einer Abschaltvorrichtung 40 und einer allgemein mit 20 bezeichneten Auslosevorrichtung versehen ist. Die Leistungsschalterbaugruppe hat ein Gehäuse 50, an dem die Abschaltvorrichtung 40 und die Auslosevorrichtung 20 angebracht sind. Die Abschaltvorrichtung 40 und die Auslosevorrichtung 20 sind über eine Auslosewelle 2 wirkverbunden. Eine Betätigung der Auslosewelle 2 lost die Abschaltvorrichtung 40 aus, die den zu schaltenden Stromkreis unterbricht. Die Abschaltvorrichtung hat ferner einen Mechanismus, mit dem die Kontakte wieder geschlossen werden können, nachdem der Leistungsschalter ausgelöst wurde und der Grund für die Auslosung beseitigt wurde.
Fig. 3 zeigt das Gehäuse 50, das aus zwei
Gehausehalbschalen zusammengefugt ist. Das Gehäuse 50 umschließt einen Hohlraum, in dem die elektrischen Elemente 30, 32, 34, 28 des Leistungsschalters aufgenommen sind. Das Gehäuse hat verschiedene Lagerpunkte für zu lagernde Elemente, die spater erläutert werden. Allgemein bedeutet am Gehäuse gelagert in der nachfolgenden Beschreibung, dass entsprechende Lagerzapfen, -Öffnungen etc. an dem Gehäuse ausgebildet sind. Das Gehäuse ist aus einem Isolierstoff, vorzugsweise aus einem Kunststoff, gemacht .
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 das Innere des Leistungsschalters im einzelnen erläutert. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, hat der Leistungsschalter ein Gehäuse an welchem die Auslosevorrichtung angebracht ist (rechte Seite in Fig. 3). In dem Gehäuse ist eine an einem Rotor drehbar gehaltene Kontaktbrucke 32 angeordnet, die im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn drehbar ist.
Die Kontaktbrucke hat an ihren beiden Enden bewegbare Kontakte 30, die mit Festkontakten 34 zusammenwirken können. Wenn der Schalter geschlossen ist, ist die Kontaktbrucke entgegen der Darstellung in Fig. 3 um etwa 90° in Gegenuhrzeigersinn gedreht, so dass der bewegbare Kontakt 30 in Anlage mit dem Festkontakt 34 ist. Auf der dem Festkontakt 34 gemäß Fig. 3 diagonal gegenüberliegenden Seite, d.h. links unten m Fig. 3, ist ein Stromleiter (nicht gezeigt) vorgesehen, der ebenfalls einen Festkontakt aufweist, der mit dem anderen bewegbaren Kontakt der Kontaktbrucke 32 in Anlage ist, wenn die vorgenannten Kontakte 30, 34 geschlossen sind. Der von dem Leistungsschalter zu schaltende Strom fließt folglich durch die Kontaktbrucke 32.
Ferner zeigt Fig. 3 rechts oben eine Auslosewelle 2, die mit einer nicht gezeigten Abschaltvorrichtung zusammenwirkt, die spater erläutert wird. Zu erkennen ist, dass an der Auslosewelle 2 der Auslosevorrichtung ein Anschlag 16 ausgebildet ist, der im Bewegungsweg eines Hebels 6 der Auslosevorrichtung liegen kann. Die Funktion der Auslosevorrichtung wird spater erläutert. In Fig. 3 ist weiterhin zu erkennen, dass jedem Kontaktpaar eine Lichtbogenloschkammer 28 zugeordnet ist. Die Lichtbogenloschkammer ist mit geeigneten Blechen (Dioneblechen) versehen, die im wesentlichen parallel zueinander in der Kammer angeordnet sind und mit 282 in Fig. 3 bezeichnet sind.
Es ist hier anzumerken, dass der Rotor bzw. die Kontaktbrucke 32 über Federn in die jeweilige Endlage belastet sind, d.h. bei der Drehung überschreitet der Rotor einen Punkt größter Federverformung, so dass sich eine bistabile Konfiguration ergibt. Mit anderen Worten, die Kontaktbrucke 32 ist mittels Federkraft in der Schließstellung bzw. in der Offnungsstellung gehalten. Dies ist für die Funktion des Leistungsschalters dahingehend von Bedeutung, dass beim Auftreten eines Uberstroms eine Trennung der Kontakte voneinander erfolgen kann, wie spater erläutert werden wird.
Der Abschaltvorgang wird nun im Vorgriff auf die F g. 3 genauer erl utert. Die Abschaltvorrichtung (nicht gezeigt) bildet einen Klinkenmechanismus, ein Schaltschloss oder dergleichen, das die drehbare Kontaktbrucke 32 im Auslosefall im Uhrzeigersinn drehen kann. Der ausgeloste Zustand ist in Fig. 3 gezeigt .
An dem Stromleiter 14 ist der Festkontakt 34 angebracht. Indem die Kontaktbrucke 32 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 3 gedreht wird, kann der an der Kontaktbrucke 32 angebrachte bewegbare Kontakt 30 in Anlage mit dem Festkontakt 34 des Stromleiters 14 gebracht werden. Gleichzeitig gelangt der bewegbare Kontakt 30 am anderen Ende der Kontaktbrucke 32 in Anlage mit dem Festkontakt (nicht gezeigt) eines abführenden Stromleiters (nicht gezeigt). Dadurch ist der Stromkreis durch die Leistungsschalterbaugruppe 1 geschlossen. In diesem geschlossenen Zustand des Schalters ist die Abschaltvorrichtung in Abschaltrichtung vorgespannt gehalten. Eine Drehung der Auslosewelle 2 der Auslosevorrichtung bewirkt eine Freigabe der Abschaltvorrichtung, die dann die Kontaktpaare 30, 34 trennt, d.h. den Leistungsschalter abschaltet.
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 die Auslosevorrichtung naher erläutert. Die Auslosevorrichtung 20 hat neben der Auslösewelle 2 ein den Stromleiter 14 umgreifendes Joch 8, dessen Schenkel einem Anker oder Hebel 6 zugewandt sind. Der Hebel 6 ist um einen Drehpunkt 12 drehbar gelagert. Wie in Fig. 2 gut zu erkennen ist, ist der Hebel 6 über den Drehpunkt 12 hinaus verlängert und bildet eine Stauflache 10. Die Staufläche ist einem Ausblaskanal 26 zugeordnet, der später erläutert wird.
Der Hebel 6 ist mit einer Zugfeder 24 in seine Ruhelage vorgespannt und ist mit seinem der Staufläche 10 abgewandten Ende einem Anschlag 16 der Auslosewelle 2 gegenüberliegend angeordnet. Ferner zeigt Fig. 2 ein Bimetallelement 18, das im wesentlichen parallel zu einem in Fig. 2 senkrechten Abschnitt des Stromleiters 14 angeordnet ist und mit einem Vorsprung 22 der Auslösewelle 2 in Eingriff gelangen kann. Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 3,. ausgehend vom geschlossenen Zustand der Kontakte 30, 34, der Auslosevorgang erläutert. Ein durch den Stromleiter 14 fließender Strom erzeugt ein Magnetfeld um den Stromleiter, das von dem Joch 8 gerichtet und verstärkt wird, so dass eine Magnetkraft in Richtung des Pfeils A auf den Hebel 6 ausgeübt wird. Übersteigt der Strom in dem Stromleiter 14 einen vorgegebenen Wert, wird der Hebel 6 gegen die Kraft der Feder 24 durch die Magnetkraft zwischen Joch und Hebel 6 so weit ausgelenkt, dass er gegen den Anschlag 16 der Auslosewelle 2 anschlagt. Dies bewirkt eine Drehung der Auslosewelle 2, die die Abschaltvorrichtung 40 (Fig. 1 und 2) auslost und den Leistungsschalter wie zuvor beschrieben abschaltet.
Tritt eine hohe Stromspitze auf, werden die Kontakte 30, 34 unmittelbar durch elektrodynamische Abstoßung auseinandergedruckt. Die elektrodynamische Abstoßung erfolgt durch die Magnetfelder um den Stromleiter 14 (unterer waagerechter Abschnitt) und die parallel zum Stromleiter 14 angeordnete Kontaktbrucke 32, wenn der Festkontakt 34 und der bewegbare Kontakt 30 an der Kontaktbrucke 32 geschlossen sind. Wenn ein hoher Strom durch den Leistungsschalter fließt, werden zwei parallele Leiter (Stromleiter 14 und Kontaktbrucke 32) in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflössen. Um die Leiter entstehen gleichsinnige Magnetfelder, die sich abstoßen. Wird der Strom hoch, werden die Magnetfelder so stark, dass sie die Kontakte gegen die Schließkraft der Kontakte auseinander drucken. Die Schließkraft wird durch einen Federmechanismus aufgebracht. Die Kontaktbrucke 32 wird ein wenig im Uhrzeigersinn gedreht. Dabei wird zwischen den Kontakten 30, 34 ein Lichtbogen aufgespannt, der den zwischen den Kontakten gebildeten Spalt überbrückt. Jedem Kontaktpaar 30, 34 ist eine Lichtbogenloschkammer 28 zugeordnet, um eine übermäßige Ausbreitung des Lichtbogens zu verhindern, bzw. um diesen rasch zu loschen.
Durch den energiereichen Lichtbogen wird der Druck der Luft oder des Gases in der Loschkammer 28 schlagartig (ca. 0,5 ms) erhöht. Der Druck in der Lichtbogenloschkammer 28 kann durch den Ausblaskanal 26 an die Umgebung abgegeben werden. Dieser Druckabbau erfolgt durch einen Druckstoß (Pfeil P) oder eine Druckwelle, die den Ausblaskanal 26 sehr schnell durchlauft. Die Stauflache 10 des Hebels 6 ist in dem Ausblaskanal 26 angeordnet und wird mit dem Druckstoß beaufschlagt. Dabei wird die kinetische Energie der Druckwelle, d.h. des in dem Ausblaskanal 26 stromenden Mediums, m einen Staudruck auf der der Lichtbogenloschkammer 28 zugewandten Seite der Stauflache 10 umgewandelt. Der Standartdruck ist hoher als der auf der Ruckseite der Stauflache 10 herrschende statische Druck. Einer durch diesen Druckunterschied erzeugten Kraft (Pfeil B) auf die Stauflache 10 folgend wird der Hebel 6 in Ausloserrichtung ausgelenkt.
Zur Funktionsweise ist hervorzuheben, dass es sich im vorliegenden Fall um einen stromungsdynamischen
Vorgang handelt, der zur Auslenkung der Stauflache fuhrt. Durch die lediglich dynamisch wirkende Prallstromung kann auf eine Abdichtung zwischen Stauflache und Ausblaskanalwand verzichtet werden, es genügt, wenn die Stauflache beweglich im wesentlichen quer zur Druckstoßrichtung angeordnet ist. Folglich ist der fertigungstechnische Aufwand vorteilhaft gering, da keine engen Toleranzen oder Passungen beachtet werden müssen.
Ferner kann die Stauflache auch außerhalb des Ausblaskanals in der Nahe der Austrittsoffnung angeordnet werden. Es genügt, wenn die Druckwelle mit ausreichender Geschwindigkeit auf die Stauflache trifft.
Die beiden vorgenannten Auslosearten oder
Auslosekrafte treten gleichzeitig auf, so dass die Auslosung durch die zwischen Hebel 6 und Joch 8 wirkende Magnetkraft zusätzlich durch die Auslosekraft infolge des Druckstoßes auf die Stauflache 10 des Hebels 6 unterstutzt wird. Die entgegengesetzten Kräfte (Pfeile A und B) wirken auf zwei verschiedenen Seiten des Drehpunkts 12 auf den Hebel 6 und addieren sich zu einem Gesamtmoment um den Drehpunkt 12, das zur Auslenkung des Hebels zur Verfugung steht. Dadurch wird das zur Überwindung des mit der schnelleren Bewegung des Hebels ansteigenden Trägheitsmoments des Hebels zur Verfugung stehende Drehmoment erhöht.
Insgesamt lasst sich mit dieser Anordnung folglich eine schnellere Auslosung erhalten, als nur durch die Magnetkraft. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn hohe Stromspitzen sehr schnell oder impulsartig auftreten, die besonders leicht Schaden am Leitungsschalter oder den nachfolgenden Einrichtungen hervorrufen können.
Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Leistungsschalter bzw. die Leistungsschalterbaugruppe hat ferner einen mit einem Bimetallelement 18 ausgerüsteten Uberlastschutz . Das Bimetallelement 18 ist gemäß Fig. 2 parallel zu einem in Fig. 2 senkrechten Abschnitt des Stromleiters 14 angeordnet. Fließt ein Strom (Überlast) standig durch den Stromleiter 14, der zu gering ist, um die magnetische oder die kombinierte Auslosung aus magnetischer Auslosung und Druckstoßauslosung zu initiieren, jedoch hoher ist als der gewünschte Strom, wird der Stromleiter 14 allmählich erwärmt.
Der erwärmte Stromleiter 14 gibt einen Teil seiner Warme an das dicht daneben angeordnete
Bimetallelement 18 ab. Das auf diese Weise erhitzte Bimetallelement 18 verbiegt sich in Fig. 2 nach links und betätigt bzw. dreht die Auslosewelle 2 mit Hilfe des Vorsprungs 22 in der Ausloserichtung. Mit zunehmender Temperatur des Bimetallelements steigt auch seine Verbiegung oder Auslenkung aus der Ruhelage an. Überschreitet die Auslenkung des Bimetallelements bzw. die Drehung der Auslosewelle einen vorbestimmten Wert, lost die Auslosevorrichtung die Abschaltvorrichtung aus, die den Leistungsschalter abschaltet. Eine modifizierte Form der Auslosevorrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen funktionsgleiche Teile oder Elemente wie in Fig. 1 bis 3. Die in Fig. 4 gezeigte Modifikation unterscheidet sich von der vorhergehenden
Auslosevorrichtung nur durch eine andere Form der Beheizung des Bimetallelements 18.
Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, ist der von außen kommende Stromleiter oder der Anschluss 38 über eine Leitung 36 mit dem Bimetallelement 18 verbunden. Das Bimetallelement 18 ist im Bereich seines in Fig. 4 unteren Endes elektrisch mit dem Stromleiter 14 verbunden. Der Stromleiter 14 durchlauft das Joch 8 und funktioniert auf die gleiche Weise wie sie zuvor anhand Fig. 1 bis 3 ausfuhrlich geschildert wurde.
Im vorliegenden Fall ist das Bimetallelement 18 von dem zu überwachenden Strom durchflössen und wird direkt durch diesen Strom erhitzt. Wenn der Strom durch das Bimetallelement zu groß wird, übersteigt die Temperatur des Bimetallelements den Auslosewert und das Bimetallelement 18 verbiegt sich so weit, dass es die Auslosewelle 2 zum Auslosen der Abschaltvorrichtung 40 dreht.
Die übrige Anordnung, insbesondere die Stauflache 10 an dem Hebel 6, die in dem Ausblaskanal 26 angeordnet ist, sowie deren Zusammenwirken mit der magnetischen Auslosung ist entsprechend Fig. 1 bis 3 getroffen. Folglich liegt hier die gleiche Funktionsweise vor, so dass auf eine Wiederholung verzichtet werden kann. Nachfolgend sind einzelne Funktionen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Auslösevorrichtung erläutert.
In der Lichtbogenloschkammer 28 sind Dionebleche 282 aus Stahl zum Löschen des Lichtbogens angeordnet . Die Bleche 282 sind parallel zueinander schräg in dem Gehäuse angeordnet und dienen damit einer besseren Fuhrung der sich durch den Lichtbogen ausdehnenden Gase in Richtung auf den Ausblaskanal 26. Dadurch kann die Wirkung der Druckwelle oder des Druckstoßes verstärkt werden.
Der Mitnehmerabschnitt des Hebels 6 und der Anschlag 16 ermöglichen eine Betätigung der Auslösewelle 2 in der Ausloserichtung unabhängig von einer Bewegung des Hebels 6. Dadurch kann eine andere Auslosungsart, beispielsweise durch das Bimetallelement 18 ohne Ruckwirkung auf die übrige Auslosevorrichtung erfolgen. Dies kann zweckmäßig sein, wenn der Auslosegrund durch geeignete Mittel (Schlepphebel und Sichtfenster oder dergleichen) bleibend angezeigt werden soll.
Ferner ist die Staufläche durch einfaches Verlängern des Hebels 6 über den Drehpunkt 12 hinaus gebildet. Somit lässt sich die Auslösevorrichtung durch eine einfache konstruktive Maßnahme erreichen, ohne dass die Anzahl der Bauteile zunimmt. Gegebenenfalls kann die Staufläche als eine den Ausblaskanal verschließende Klappe gestaltet sein, die das Eindringen von Fremdmaterialien verhindert. Es ist anzumerken, dass die Erfindung. auch auf andere Magnetsysteme anwendbar ist, sie ist nicht auf die beschriebene Anordnung mit einem Stromleiter in einem U-formigen Joch beschrankt. Es kann auch eine Spule mit einem Kern oder dergleichen verwendet werden.
Ferner wurde zuvor lediglich eine
Leistungsschalterbaugruppe beschrieben, die einpolig ist. Ein mehrpoliger Leistungsschalter lasst sich durch eine parallele Anordnung einer entsprechenden Anzahl von Leistungsschalterbaugruppen verwirklichen, wobei die Abschaltvorrichtung einem, mehreren oder allen Polen zugeordnet sein kann. Gleichermaßen kann die Auslosewelle für das Abschalten von nur einem Pol, von mehreren Polen oder von allen Polen mit einer Ausloseeinrichtung eingerichtet sein.
In der vorhergehenden Beschreibung wurde ein Hebel verwendet, der die gegenläufig gerichteten Magnet- und Druckkräfte jeweils an einem Hebelarm aufnimmt und in die Drehung in einer Richtung umsetzt. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, dass Magnet- und Druckkraft in der gleichen Richtung auf den gleichen Hebelarm des Hebels wirken.
Schließlich muss der Hebel nicht zwingend drehbar sein, es kann auch ein linear verschiebbarer Hebel sein, der mit der Magnetkraft und der Druckkraft beaufschlagt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Auslosevorrichtung (20) für einen Leistungsschalter (1) mit in einem Gehäuse (50) angeordneten Kontakten (30, 34), die durch Auslosen einer Abschaltvorrichtung (40) trennbar sind, mit einem in dem Gehäuse (50) ausgebildeten, den Kontakten (30, 34) zugeordneten Ausblaskanal (26), einem Hebel (6), der mit der Abschaltvorrichtung (40) wirkverbunden ist, einem auf den Hebel (6) einwirkenden Magnetsystem (8, 14), das den Hebel zum Auslosen der Abschaltvorrichtung (40) auslenkt, und einer an dem Hebel (6) ausgebildeten Stauflache (10), die dem Ausblaskanal (26) zugeordnet ist und die Auslenkbewegung des Hebels (6) einem Druckstoß im Ausblaskanal (26) folgend unterstutzt.
2. Auslosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) drehbar gelagert
3. Auslosevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (12) des Hebels (6) zwischen einem von dem Magnetsystem (8, 14) beaufschlagbaren ersten Hebelarm und einem von dem Druckstoß beaufschlagbaren zweiten Hebelarm angeordnet ist.
4. Auslosevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) im Bereich des Ausblaskanals (26) gelagert ist und die Stauflache (10) im wesentlichen den zweiten Hebelarm des Hebels (6) bildet.
5. Auslosevorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) einem Joch (8) des Magnetsystems gegenüberliegend angeordnet ist, das den Hebel (6) im Auslosefall anzieht.
6. Auslosevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (8) einen Stromleiter (14) umschließt, der den Kontakten (30, 34) des Leistungsschalters (1) Strom zufuhrt.
7. Auslosevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) mit einer
Auslosewelle (2) zur Betätigung der
Abschaltvorrichtung (40) über einen
Mitnehmermechanismus (16) wirkverbunden ist, der eine Auslosebewegung der Auslosewelle (2) unabhängig von dem Hebel (6) zulasst.
8. Auslosevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmermechanismus einen in Ausloserichtung der Auslosewelle (2) zu beaufschlagenden Anschlag (16) aufweist.
9. Auslosevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmermechanismus an einem Ende des ersten Hebelarms angeordnet ist.
10. Auslosevorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) mit einem federnden Element (24) wirkverbunden ist, das den Hebel (6) in eine Ruhelage vorspannt.
11. Auslosevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauflache (10) in dem Ausblaskanal (26) angeordnet ist und den Kanalquerschnitt mindestens teilweise versperrt.
12. Auslosevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauflache (10) außerhalb des Ausblaskanals (26) und in der Nahe seiner Austrittsoffnung angeordnet ist.
13. Auslosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter (14) in unmittelbarer Nahe zu einem Bimetallstreifen (18] angeordnet ist, der mit der Auslosewelle (2) wirkverbunden ist.
14. Auslosevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter (14) von einem Bimetallstreifen (18) gebildet ist, der mit der Auslosewelle (2) wirkverbunden ist.
15. Auslösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblaskanal (26) mit einer Lichtbogenlöschkammer (28) verbunden ist.
16. Auslosevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstoß durch einen bei der elektrodynamischen Abstoßung zwischen den trennbaren Kontakten (30, 34) gezogenen Lichtbogen erzeugt ist.
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