WO2010099903A1 - Mehrpoliger elektrischer selbstschalter - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a multi-pole electrical self-switch, in particular a multi-pole circuit breaker.
- Multi-pole electrical self-switches are nowadays factory made by assembling single-pole circuit breakers in narrow construction.
- Such protective switching devices usually comprise a series connection of a switch, a bimetal as electrothermal tripping device, which serves as an overcurrent release, and a coil with associated armature as an electromagnetic tripping device, which serves as a short-circuit release.
- This series connection is switched between the input and the output connection of the protection device. Since the operating current always flows through the bimetal and the coil, occurs in such protective switching devices on a power loss of l% o of the protected power, the bimetal is involved with 2/3 of the total losses.
- such protection devices are heavily influenced by the ambient temperature at the installation in their protective function.
- an electrical self-switch in which the electrothermal overcurrent release is bridged in normal operation. If an overcurrent occurs, the overcurrent release in the current path of the self-switch is switched on by a first magnet system, so that it unlatches a switching mechanism when the overcurrent exists over a certain period of time. If a short circuit occurs, a second magnet system, which preferably uses the same coil as the first magnet system, immediately interrupts the main switching contact.
- a multi-pole electrical self-switch of at least two juxtaposed self-switches is constructed, each of which is a series circuit of a main current path, a normally closed first switch and an electromagnetic tripping device, the see between a first and a second electrical connection, an electrothermal Tripping device, which is bridged by the one normally closed second switch having Hauptstrompfad, and a switching lock, which serves for opening the first switch and for actuating a driver, the switching movements of the switching mechanism of the one Self-switch transfers to the switch lock of the other self-switch.
- the electromagnetic trip device has a first armature for opening the second switch upon reaching a first threshold current and a second armature for opening the first switch and for actuating the switch lock upon reaching a second threshold current, which is greater than the first threshold current.
- the electrothermal tripping device is here designed so that it acts on the switching mechanism for opening the first switch after a predetermined time, when it is flowed through by an overcurrent, which is equal to or higher than the first threshold current.
- a modern, energy-efficient, multi-pole electrical circuit breaker is provided, is basically dispensed with a current-carrying current bimetallic as overcurrent release, so that compared to conventional auto switches, the power loss can be reduced to less than half. Since thus the heat development in the multi-pole electrical self-switch, ie in the self-switches of the individual poles, of which the multi-pole switch is constructed, is significantly reduced, the overcurrent tripping characteristic of each pole can be the same, so that the production in series production requires no special adjustment ,
- the rotatably mounted driver has a coaxial to its axis of rotation connecting shaft which is rotatably disposed in the driver.
- each selector switch comprises a pivotally mounted control handle which has a coaxial to the pivot axis of the control handle connecting shaft which is rotatably mounted in the handle.
- the connecting shaft is mounted axially displaceable both in the driver and in the control handle. This ensures that a multi-pole electrical self-switch according to the invention can be easily constructed from single-pole switches by any average expert without the help of special equipment and special tools, since the connecting shaft, which usually does not stick out from the driver or handle simply by means of a screwdriver or the like so can be axially displaced so that it protrudes laterally from the one self-switch and thus can engage in a corresponding receptacle for the connecting shaft in the adjacent driver or switch handle, so that the rotational movement of the driver and the shift handles is synchronized via the connecting shaft.
- the connecting shaft has a non-circular profile, in particular a substantially triangular profile.
- the cam associated with the cam driver has a first lever arm, which is acted upon by a shift lever of the switching mechanism, and a second lever arm, which actuates a pawl of the switching mechanism.
- the at least two juxtaposed selector switches are aligned by the connecting shafts of the drivers and the shift handles, wherein the at least two juxtaposed self-switches with each other flat, preferably with double-sided adhesive tape are glued.
- the electrothermal tripping device comprises a Bimetallbetuschiger adopted with a located between the first terminal and the first switch first bimetallic whose Ar is higher than 150 0 C and is in particular at about 200 ° C.
- a particularly simple internal structure of the self-switch is obtained when the electromagnetic tripping device has a common coil for actuating the first and the second armature.
- the anchor rod 117 in short-circuit currents with its impact on the contact bridge 104 additionally opens the second contact point 105 while simultaneously unlatching the switch lock via the end 121 of the contact bridge.
- the shift lever 112 carries the contact pressure spring 111, so that this changed during the manual operation of the circuit breaker its point on the fixedly mounted contact bridge 104 relative to the control cam 120 of the shift lever such that in the OFF position first contact point 103 remains closed and thus it forms the pivot point on the mating contact 102 for the contact bridge when closing the second contact point 105 against the arc contact 106 for switching on the circuit breaker.
- the mating contact 102 of the first contact point 103 of the contact bridge is electrically connected to the terminal 101, and that the arc contact 106 is coated as a mating contact of the second contact point 105 with erosion-resistant material.
- thermal bimetal of the thermal release 109 in disturbed operation for its function requires a working temperature> 80 0 K.
- Figure 1 is a schematic circuit diagram of the current path through one pole of a multi-pole switch
- Figure 2 is a schematic simplified representation of a switching mechanism with associated driver
- Figure 3a is a partially sectioned front view of a three-pole electrical self-switch according to the present invention.
- Figure 3b is a side view of a multi-pole self-switch according to the invention.
- FIG. 4 shows an electrical self-switch assembly turned on
- Figure 5 shows the electrical self-switch assembly in case of overload
- FIG. 6 shows the electrical self-switch assembly in the event of a short circuit
- FIG. 7 shows the electrical self-switch structure switched off.
- a pole so a single-pole electrical self-switch of a multi-pole electrical self-switch according to the invention is shown as a circuit diagram in the closed position.
- the pole comprises a series circuit 10 comprising a main current path 16, a first switch 12, which is closed, and a coil 13 of an electromagnetic tripping device, which is connected between a first and a second electrical connection 14, 15.
- Parallel to the main current path 16, a bimetal 1 1 is connected as eiektrothermische tripping device for overcurrent tripping.
- the main current path 16, which has a closed second switch 17, thus bridges the bimetallic element 11 during trouble-free operation.
- the electromagnetic trip device has, in a manner not shown, an armature Al which, like the corresponding action line in FIG. indicates - opens the second switch 17 in the main current path 16 in the event of overcurrent, so that the bimetal 11, when the current through the pole exceeds a first threshold, is switched into the current path through the pole.
- the bimetal 1 1 then unlocks after a specified time by convention, a switching mechanism 18, which opens the first switch 12, and thus interrupts the flow of current through the corresponding pole.
- the electromagnetic tripping device also has, for the interruption of the current in the event of a short circuit, a second armature A2, not shown in more detail, which, as the two corresponding lines of action, shown in FIG.
- the first switch 12 immediately opens and, on the other hand, the switch lock 18 unlocked.
- the first switch 12 is assigned a deion chamber 19 in order to extinguish the disconnection arc occurring at the opening switch contact of the first switch in a known manner when the endangered circuit is switched off.
- the current flows through the closed contacts of the first and second switches 12, 17 and through the coil 13 to the electrical load.
- the bimetal 11 is bridged by the main current path 16 with the second switch 17, so that virtually no current flows through the bimetal.
- the coil 13 energizes the magnetic system of the electromagnetic tripping device with the two armatures Al and A2 with different operating current.
- the current through the coil 13 reaches the threshold value of harmful for the line overcurrent, then attracts the armature Al and opens directly the contact of the second switch 17 and keeps it open. As a result, the bimetal 11 is connected in the vulnerable circuit.
- the bimetal 1 1 through which the overcurrent flows then unlocks the switching mechanism 18 after a time defined by convention and / or standardization, which, as the line of action SS shows, opens the contact of the first switch 12 and thus definitively disconnects the endangered circuit from the mains.
- the current in the coil 13 corresponds to the second threshold of a
- the switch latch 18 on a pawl 20 which holds a shift lever 21 with first and second actuating arms 22, 23 against the force of a switching spring 24 in its normal operating position.
- the switching mechanism 18 is associated with a driver 25 which is rotatably mounted about an axis 26 perpendicular to the plane lying axis.
- the driver 25 has a first lever arm 27 which cooperates with a control cam 28 provided on the upper or second actuating arm 23 of the shift lever 21 in FIG.
- a second lever arm 29 of the driver 25 cooperates with the pawl 20.
- the pawl 20 If, in the event of a fault, the pawl 20 is now rotated either clockwise by the bimetal 11 or by the second armature A2, as indicated by the arrow A2, Bi in FIG. 2, the pawl 20 releases the shift lever 21 so that it passes through the switching spring 24 is pivoted clockwise about its bearing 31.
- the lower first actuating arm 22 of the shift lever 21 in FIG. 2 opens the switch 12 and thus switches off the endangered circuit, as described above.
- the control cam 28 strikes the first lever arm 27 of the rotatably mounted driver 25, whereby it carries out a rotational movement in the counterclockwise direction.
- an axially displaceable profiled connecting shaft 32 is arranged, which in turn engages the drivers 25 adjacent poles or self-switch, so that in the event that a switching mechanism 18 is unlocked, the driver 25 turn all the selector switch of the multipolar electrical self-switch synchronously.
- the second lever arm 29 of the driver 25 comes into engagement with the pawl 20 of the not yet unlatched switching locks 18 adjacent poles, so that all the switching locks 18 of the multi-pole electrical self-switch are unlatched and thus interrupt the power in all phases.
- the procedure described is ensured starting from any pole, so that the requirement is met that multi-pole self-switches must be an all-pole separation, even if, for example, in three-phase loads, the overload occurs only in one phase.
- a three-pole self-switch as shown in FIGS. 3a and 3b, is composed of individual self-switches
- the positioning of the individual self-switches takes place via the connection shafts 32, 32 ', which respectively engage in corresponding recesses of two adjacent drivers 25 and two adjacent switching handles 33 , as can be seen in Figure 3a.
- the displacement of the connecting shafts 32, 32 'in the position shown in Figure 3a can be done easily with the help of a screwdriver, a pin or the like.
- the permanent connection of the self-switch is usually done by means of double-sided adhesive 34th
- the individual self-switches of which the multi-pole self-switch is composed, normally have a low power loss and thus also a low heating effect negligible compared to the heating effect of the bimetals 11 in the event of a fault, so that The self-switches are not thermally affected even when installed tightly influence.
- the bridging of the bimetal 1 1 in the normal case also makes it possible to freely choose its operating temperature, so that it can be set to values higher than 150 ° C and in particular to values of about 200 0 C, so that the overcurrent tripping characteristic practically independent of the ambient temperature is.
- the invention further relates to a self-switch assembly for protection against electrical overload of lines and motors whose thermal release is not flowed through by the operating current during normal operation.
- a first contact point of the contact bridge is opened when an overcurrent occurs through the first armature of the magnet system and kept open until the now current-carrying thermal release unlocks the switching mechanism and interrupts the endangered circuit.
- the second armature of the magnet system additionally opens the second contact point of the contact bridge abruptly and at the same time unlatches the switching mechanism to quickly interrupt the circuit.
- the self-switch assembly according to the invention has low electrical energy losses in normal operation and double interruption in disturbed operation.
- Such selectively switching devices also known as main circuit breakers, are used instead of fuses centrally in the house near the measuring device. Due to the expected at the installation site high operating current, these circuit breakers are of great weight and size. They are therefore because of their short-delayed shutdown as a selector switch in the subdistribution for the protection of, for example, power outlets suitable.
- an electrical self-switch assembly is created with low energy losses, which works with low manufacturing costs in mass production when used in home and industrial distribution to protect lines and motors in its tripping regardless of the ambient temperature at its installation.
- the electrical self-switch assembly with low energy losses and double interruption is comparable in dimensions and its required for the function number of items with argueed circuit breakers.
- a quenching chamber for current limitation a switch lock for manual actuation, a thermal overcurrent release and a short-circuit release, via a contact system, consisting of a contact bridge with two contact points.
- the operating current flows from the terminal 101 via the mating contact 102 of the first contact point 103, via the contact bridge 104 to the second contact point 105, via this to the arc contact 106, which forms the mating contact with the second contact point 105, via the coil 107 of FIG Magnetic release to terminal 108.
- the thermal release 109 is short-circuited.
- the contact bridge 104 is mounted rotatably and displaceably on the pin 110 fixed in the housing. It is pressed by the contact pressure spring 1 11, which is positioned on the stationary rotatably mounted shift lever 112, to the mating contact 102 and to the arcing contact 106 of the contact points 103 and 105.
- the shift lever 112 is held via the coupling 113 by the stationary rotatably mounted shift handle 114 and the pawl 115, which is rotatably mounted on the shift lever 112, in the Einschaltsieliung. In this position, the switch lever hinged on the shift lever 116 is stretched.
- FIG. 5 shows the mode of operation in the event of an "overload" fault.
- the first armature of the magnetic release driven by the increased current, removes the first contact point 103 of the contact bridge 104 against the force of the contact pressure spring 111 from the counter contact 102 via the armature plunger 117 until the first armature finds its abutment on the stationary magnetic core of the magnetic release Has.
- the second contact point 105 serves as a fulcrum on the formed as a mating contact arcing contact 106.
- the current flow takes place in this position of the contact bridge of the terminal 101 via the thermal release 109, the flexible strand 118 and the second contact point 105th to the arc contact 106 and via the coil 107 to the terminal 108th
- the overload current heats the thermal release 109 and keeps the contact bridge by means of anchor plunger 1 17 in their position until the thermal release via the slide 119 by its deflection, the pawl 1 15 rotates clockwise and the shift lever 112 releases.
- the shift lever rotates clockwise and opens via the control cam 120, the second contact point 105 of the contact bridge.
- the faulty circuit is interrupted.
- FIG. 6 shows the functional process in the event of a short circuit.
- the short-circuit current additionally causes the second armature of the magnetic release to respond, so that the armature plunger 117 continues its movement and the first contact point 103 of the contact bridge 104 is further away from the mating contact 102.
- the fulcrum of the second contact point 105 on the arc contact 106 initially remains. In this movement, however, meets the end 121 of the contact bridge 104 on the pawl 15, which thereby rotates clockwise and the shift lever 112 releases. Shortly afterwards, the contact bridge 104 strikes against the stationary pin 110 with its first contact point 103.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen elektrischer Selbstschalter, insbesondere einen mehrpoligen Leitungsschutzschalter, mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschaltern, von denen jeder eine Reihenschaltung (10) aus einem Hauptstrompfad (16), einem normalerweise geschlossenen ersten Schalter (12) und einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung (13), die zwischen einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss (14, 15) geschaltet ist, eine elektrothermischen Auslösevorrichtung (11), die parallel zu dem einen normalerweise geschlossenen zweiten Schalter (17) aufweisenden Hauptstrompfad (16) geschaltet ist, so dass die elektrothermische Auslösevorrichtung (11) normalerweise von dem Hauptstrompfad (16) überbrückt ist, und ein Schaltschloss (18) zum Öffnen des ersten Schalters (12) und zum Betätigen eines Mitnehmers (25) umfasst, der die Schaltbewegungen des Schaltschlosses (18) des einen Selbstschalters auf das Schaltschloss (18) des anderen Selbstschalters überträgt. Die elektromagnetischen Auslösevorrichtung (13) weist einen ersten Anker (A1) zum Öffnen des zweiten Schalters (17) bei Erreichen eines ersten Schwellenstroms und einen zweiten Anker (A2) zum Öffnen des ersten Schalters (12) und zum Betätigen des Schaltschlosses (18) bei Erreichen eines zweiten Schwellenstroms auf, der größer als der ersten Schwellenstrom ist.
Description
Mehrpoliger elektrischer Selbstschalter
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen elektrischen Selbstschalter, insbesondere einen mehrpoligen Leitungsschutzschalter.
Mehrpolige elektrische Selbstschalter werden heutzutage fabrikmäßig durch Zusammensetzen einpoliger Schutzschaltgeräte in Schmalbauweise hergestellt. Derartige Schutzschaltgeräte umfassen üblicher Weise eine Reihenschaltung aus einem Schalter, einem Bimetall als elektrothermische Auslösevorrichtung, die als Über- stromauslöser dient, und einer Spule mit zugehörigem Anker als elektromagnetische Auslösevorrichtung, die als Kurzschlussauslöser dient. Diese Reihenschaltung wird zwischen den Eingangs- und den Ausgangsanschluss des Schutzschaltgeräts geschaltet. Da der Betriebsstrom immer durch das Bimetall und die Spule fließt, tritt in derartigen Schutzschaltgeräten eine Verlustleistung von l%o der zu schützenden Leistung auf, wobei das Bimetall mit 2/3 an den gesamten Verlusten beteiligt ist. Darüber hinaus werden derartige Schutzschaltgeräte in ihrer Schutzfunktion stark von der Umgebungstemperatur am Einbauort beeinflusst. Insbesondere bei engen Platzverhältnissen in elektrischen Verteilerkästen und bei deren maximaler Bestückung mit Selbstschaltern ist dies wegen der gegenseitigen Beeinflussung der Auslösecharakteristik in Folge von unerwünschter Erwärmung nachteilig, die insbesonde- re durch den Stromfluss durch das Bimetall bewirkt wird. Um die Betriebssicherheit dennoch aufrechtzuerhalten, ist in derartigen Anlagen häufig eine Fremdbelüftung zum Abführen der Verlustwärme der Selbstschalter erforderlich.
Bei mehrpoligen Selbstschaltern, die durch das kraftschlüssige Zusammenfügen einpoliger Geräte als Baueinheit erhalten werden, ist die wechselseitige thermische Beeinflussung besonders schädlich, da insbesondere für den mittleren Selbstschalter bei einem dreipoligen Selbstschalter praktisch keine Möglichkeit besteht, die vom Bimetall erzeugte Verlustwärme abzuführen. Er erwärmt sich daher besonders.
Diesen bekannten Eigenschaften wird bei der Herstellung mehrpoliger elektrischer Selbstschalter durch unterschiedliche Justierung der thermischen Auslöser in den
einzelnen Polen, also in den einzelnen Schaltgeräten des zusammengesetzten Selbstschalters entgegengewirkt.
Diese Maßnahmen fuhren sowohl in der Serienfertigung als auch bei der Lagerhaltung zu erhöhtem Aufwand, da einerseits die Selbstschalter unterschiedlich justiert werden müssen, und zum anderen nach ihrem unterschiedlichen thermischen Auslöseverhalten getrennt gelagert werden müssen.
Aus der DE 103 54 505 Al ist ein elektrischer Selbstschalter bekannt, bei dem der elektrothermische Überstromauslöser im normalen Betrieb überbrückt wird. Tritt ein Überstrom auf, so wird durch ein erstes Magnetsystem der Überstromauslöser in den Stromweg des Selbstschalters eingeschaltet, so dass er ein Schaltschloss entklinkt, wenn der Überstrom über eine gewisse Zeit besteht. Tritt ein Kurzschluss auf, so unterbricht ein zweites Magnetsystem, das vorzugsweise die gleiche Spule benutzt, wie das erste Magnetsystem, den Hauptschaltkontakt unmittelbar.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen mehrpoligen elektrischen Selbstschalter zu schaffen, dessen Auslöseverhalten durch die Temperatur am Einbauort nicht beeinträchtigt und dessen Eigenverbrauch, also dessen Verlustleistung beim Normalbetrieb gegen Null geht.
Diese Aufgabe wird durch den mehrpoligen elektrischen Selbstschalter gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- düng sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird also ein mehrpoliger elektrischer Selbstschalter aus zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschaltern aufgebaut, von denen jeder eine Reihenschaltung aus einem Hauptstrompfad, einem normalerweise geschlossenen ersten Schalter und einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung, die zwi- sehen einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss geschaltet ist, eine elektrothermischen Auslösevorrichtung, die von dem einen normalerweise geschlossenen zweiten Schalter aufweisenden Hauptstrompfad überbrückt ist, und ein Schaltschloss umfasst, das zum Öffnen des ersten Schalters und zum Betätigen eines Mitnehmers dient, der die Schaltbewegungen des Schaltschlosses des einen
Selbstschalters auf das Schaltschloss des anderen Selbstschalters überträgt. Die elektromagnetische Auslösevorrichtung weist einen ersten Anker zum Öffnen des zweiten Schalters bei Erreichen eines ersten Schwellenstroms und einen zweiten Anker zum Öffnen des ersten Schalters und zum Betätigen des Schaltschlosses bei Erreichen eines zweiten Schwellenstroms auf, der größer als der ersten Schwellenstrom ist. Die elektrothermische Auslösevorrichtung ist hier so ausgebildet, dass sie das Schaltschloss zum Öffnen des ersten Schalters nach einer vorgegebenen Zeit beaufschlagt, wenn sie von einem Überstrom, der gleich oder höher als der erste Schwellenstrom ist, durchflössen wird.
Erfindungsgemäß wird also ein modernes, energieeffizientes, mehrpoliges elektrisches Schutzschaltgerät bereitgestellt, bei dem grundsätzlich auf ein im Normalbetrieb stromdurchflossenes Thermobimetall als Überstromauslöser verzichtet wird, so dass verglichen mit herkömmlichen Selbstschaltern die Verlustleistung auf weniger als die Hälfte reduziert werden kann. Da somit auch die Wärmeentwicklung in dem mehrpoligen elektrischen Selbstschalter, also in den Selbstschaltern der einzelnen Pole, aus denen der mehrpolige Schalter aufgebaut ist, deutlich reduziert ist, kann die Überstromauslösecharakteristik jedes Pols die selbe sein, so dass die Herstellung in der Serienfertigung ohne Sonderjustierung auskommt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der drehbar gelagerte Mitnehmer eine zu seiner Drehachse koaxiale Verbindungswelle aufweist, die drehfest im Mitnehmer angeordnet ist. Hierdurch wird eine einfache Übertragung der Schaltbewegung der Schaltschlösser zwischeneinander ermöglicht, so dass ein schaltendes Schaltschloss jeweils auch das oder die anderen Schaltschlösser entklinkt, und somit alle Pole eines mehrpoligen Schalters praktisch gleichzeitig unter- brochen werden.
Um den Aufbau eines mehrpoligen elektrischen Schalters weiter zu vereinfachen ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass jeder Selbstschalter einen schwenkbar gelagerten Schaltgriff umfasst, der eine zur Schwenkachse des Schaltgriffs koaxiale Verbindungswelle aufweist, die drehfest im Schaltgriff angeordnet ist.
- A -
Um die Montage des mehφoligen elektrischen Selbstschalters weiter zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, wenn die Verbindungswelle sowohl im Mitnehmer als auch im Schaltgriff axial verschiebbar gelagert ist. Hierdurch wird erreicht, dass ein mehrpoliger elektrischer Selbstschalter erfindungsgemäß einfach aus einpoligen Schaltern von jedem Durchschnittsfachmann ohne Zuhilfenahme von Spezialein- richtungen und Spezialwerkzeugen aufgebaut werden kann, da die Verbindungswelle, die vorher üblicherweise nicht aus dem Mitnehmer oder Schaltgriff herausragt einfach mittels eines Schraubenziehers oder dergleichen so axial verschoben werden kann, dass sie seitlich von dem einen Selbstschalter vorsteht und damit in eine ent- sprechende Aufnahme für die Verbindungswelle im benachbarten Mitnehmer bzw. Schaltgriff eingreifen kann, so dass die Drehbewegung der Mitnehmer und der Schaltgriffe über die Verbindungswelle synchronisiert ist.
Um eine verzögerungsfreie Übertragung der Schaltbewegungen eines Schaltschlosses von einem auf die anderen Selbstschalter zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungswelle ein unrundes Profil, insbesondere ein im Wesentlichen dreieckiges Profil aufweist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der dem Schaltschloss zugeordnete Mitnehmer einen ersten Hebelarm, der von einem Schalthebel des Schaltschlosses beaufschlagbar ist, und einen zweiten Hebel- arm aufweist, der eine Klinke des Schaltschlosses betätigt.
Um die Herstellung und Montage mehrpoliger elektrischer Selbstschalter weiter zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass die zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschalter durch die Verbindungswellen der Mitnehmer und der Schaltgriffe gegeneinander ausgerichtet sind, wobei die zumindest zwei nebeneinander angeord- neten Selbstschalter miteinander flächig, vorzugsweise mit doppelseitigem Klebeband verklebt sind.
Um die gewünschte Verzögerung der Unterbrechung des Stromkreises bei einer Überstromauslösung zu erhalten, ist vorgesehen, dass die elektrothermische Auslösevorrichtung eine Bimetallbetätigereinrichtung mit einem zwischen dem ersten Anschluss und dem ersten Schalter gelegenen ersten Bimetall aufweist, dessen Ar-
beitstemperatur höher als 1500C ist und insbesondere bei etwa 200°C liegt. Hierdurch ist die Überstromauslösung von Schwankungen der Umgebungstemperatur weitgehend unabhängig.
Einen besonders einfachen inneren Aufbau des Selbstschalters erhält man, wenn die elektromagnetische Auslösevorrichtung eine gemeinsame Spule zur Betätigung des ersten und des zweiten Ankers aufweist.
Weiter sind erfindungsgemäß folgende Ausgestaltungen eines elektrischen Selbstschalteraufbaus der Erfindung vorgesehen:
elektrischer Selbstschalteraufbau mit Doppelunterbrechung, dessen thermi- scher Auslöser im Normalbetrieb nicht vom Betriebsstrom durchflössen wird und dessen Magnetauslöser zwei unabhängig voneinander auf einen gemeinsamen An- kerstössel wirkenden Magnetanker beinhaltet, welche von einer gemeinsamen Induktionsspule erregt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstössel 117 bei Überstrom mit seinem Auftreffen auf die unsymmetrisch ausgebildete Kontakt- brücke 104 zunächst nur die erste Kontaktstelle 103 unterbricht;
elektrischer Selbstschalteraufbau mit Doppelunterbrechung, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstössel 117 bei Kurzschlussströmen mit seinem Auftreffen auf die Kontaktbrücke 104 zusätzlich die zweite Kontaktstelle 105 öffnet und dabei gleichzeitig über das Ende 121 der Kontaktbrücke das Schaltschloss entklinkt.
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstössel 117 nahe der ersten Kontaktstelle 103 zwischen dieser und der zweiten Kontaktstelle 105 auf die Kontaktbrücke 104 trifft, und dass sich der Angriffspunkt der Kontaktdruckfeder 111 zwischen dem Berührungspunkt des Ankerstössels 117 und der zweiten Kontaktstelle 105 befindet;
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke 104 in der Wirkungsrichtung der Kontaktkraft auf die erste Kontaktstelle 103 in deren Nähe dreh- und verschiebbar auf dem Stift 1 10 ortsfest gelagert ist, und dass bei der Öffnung der ersten Kontaktstellt die zweite Kontaktstelle 105 den
Drehpunkt bei dieser Bewegung im Gegenuhrzeigersinn für die Kontaktbrücke bildet.
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke 104 bei ihrer Bewegung im Gegenuhrzeigersinn zunächst mit ihrem Ende 121 auf die im Schalthebel 112 gelagerte Klinke 115 trifft diese im Uhrzeigersinn dreht und dann an dem ortsfesten Stift 110 anschlägt, wodurch die Kontaktbrücke ihre Drehrichtung umkehrt und die zweite Kontaktstelle 105 geöffnet wird.
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke 104 mit der Klemme 101 flexibel, elektrisch leitend durch die Litze 118 ver- bunden ist, so dass der thermische Auslöser 109 durch diese Verbindung sowohl in der EIN- als auch in der AUS-Stellung elektrisch kurzgeschlossen wird.
elektrischer Selbstschalteraufbau, mit einem Schaltschloss, dessen Schalthebel 112 die Kontaktdruckfeder 111 trägt, so dass diese während der manuellen Betätigung des Schutzschalters ihren Angriffspunkt auf der ortsfest gelagerten Kontakt- brücke 104 gegenüber dem Steuernocken 120 des Schalthebels derart verändert, dass in der AUS-Stellung die erste Kontaktstelle 103 geschlossen bleibt und diese damit den Drehpunkt auf dem Gegenkontakt 102 für die Kontaktbrücke beim Schließen der zweiten Kontaktstelle 105 gegen den Lichtbogenkontakt 106 zum Einschalten des Schutzschalters bildet.
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkontakt 102 der ersten Kontaktstelle 103 der Kontaktbrücke galvanisch mit der Klemme 101 verbunden ist, und dass der Lichtbogenkontakt 106 als Gegenkontakt der zweiten Kontaktstelle 105 mit abbrandfestem Werkstoff beschichtet ist.
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Normalbetrieb kurzgeschlossene Thermobimetall des thermischen Auslösers 109 im gestörten Betrieb für seine Funktion eine Arbeitstemperatur > 800K benötigt.
elektrischer Selbstschalteraufbau, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußpunkt des thermischen Auslösers 109 sowohl mit der Lichtbogenlaufschiene 122 als auch mit der Klemme 101 galvanisch verbunden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein schematisches Schaltbild des Strompfads durch einen Pol eines mehrpoligen Schalters;
Figur 2 eine schematische vereinfachte Darstellung eines Schaltschlosses mit zugeordnetem Mitnehmer;
Figur 3a eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines dreipoligen elektrischen Selbstschalters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3b eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen mehrpoligen Selbstschalters.
Figur 4 einen elektrischen Selbstschalteraufbau eingeschaltet;
Figur 5 den elektrischen Selbstschalteraufbau bei Überlast;
Figur 6 den elektrischen Selbstschalteraufbau bei Kurzschluss; und
Figur 7 den elektrischen Selbstschalteraufbau ausgeschaltet.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile und Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein Pol, also ein einpoliger elektrischer Selbstschalter eines mehrpoligen elektrischen Selbstschalters gemäß der Erfindung als Schaltbild in der Einschaltstellung dargestellt. Der Pol umfasst eine Reihenschaltung 10 aus einem Hauptstrompfad 16, einem ersten Schalter 12, der geschlossen ist, und einer Spule 13 einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung, die zwischen einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss 14, 15 geschaltet ist. Parallel zum Hauptstrompfad 16 ist ein Bimetall 1 1 als eiektrothermische Auslösevorrichtung für die Überstromauslösung geschaltet. Der Hauptstrompfad 16, der einen geschlossenen zweiten Schalter 17 aufweist, überbrückt also im störungsfreien Betrieb das Bime- tall 11. Die elektromagnetische Auslösevorrichtung weist in nicht näher dargestellter Weise einen Anker Al auf, der - wie die entsprechende Wirklinie in Figur 1 an-
deutet - den zweiten Schalter 17 im Hauptstrompfad 16 im Überstromfall öffnet, so dass das Bimetall 11 dann, wenn der Strom durch den Pol einen ersten Schwellenwert übersteigt, in den Strompfad durch den Pol geschaltet wird. Das Bimetall 1 1 entriegelt dann nach einer durch Konvention festgelegten Zeit ein Schaltschloss 18, welches den ersten Schalter 12 öffnet, und damit den Stromfluss durch den entsprechenden Pol unterbricht. Die elektromagnetische Auslösevorrichtung weist ferner für die Unterbrechung des Stroms im Kurzschlussfall einen zweiten, nicht näher gezeigten Anker A2 auf, der, wie die beiden entsprechenden, in Figur 1 dargestellten Wirklinien andeuten, zum einen den ersten Schalter 12 unmittelbar öffnet und zum anderen das Schaltschloss 18 entriegelt. Dem ersten Schalter 12 ist eine Deion- kammer 19 zugeordnet, um den beim Abschalten des gefährdeten Stromkreises auftretenden Abschaltlichtbogen am öffnenden Schaltkontakt des ersten Schalters in bekannter Weise zu löschen.
Im Normalbetrieb fließt der Strom über die geschlossenen Kontakte des ersten und zweiten Schalters 12, 17 und durch die Spule 13 zum elektrischen Verbraucher. Dabei ist das Bimetall 11 durch den Hauptstrompfad 16 mit dem zweiten Schalter 17 überbrückt, so dass praktisch kein Strom durch das Bimetall fließt. Die Spule 13 erregt das Magnetsystem der elektromagnetischen Auslösevorrichtung mit den beiden Ankern Al und A2 mit unterschiedlichem Ansprechstrom.
Erreicht im Fehlerfall der Strom durch die Spule 13 den Schwellenwert des für die Leitung schädlichen Überstromes, dann zieht der Anker Al an und öffnet direkt den Kontakt des zweiten Schalters 17 und hält diesen offen. Dadurch wird das Bimetall 11 in den gefährdeten Stromkreis geschaltet.
Das vom Überstrom durchflossene Bimetall 1 1 entklinkt dann nach einer durch Konvention und/oder Normung festgelegten Zeit das Schaltschloss 18, welches, wie die Wirkungslinie SS zeigt, den Kontakt des ersten Schalters 12 öfthet und so den gefährdeten Stromkreis endgültig vom Netz trennt.
Entspricht der Strom in der Spule 13 jedoch dem zweiten Schwellenwert eines
Kurzschlussstromes, dann wird zusätzlich der zweite Anker A2 angezogen, der den Kontakt des ersten Schalters 12 direkt und unverzögert öffnet und gleichzeitig das
Schaltschloss 18 entklinkt. Der Abschaltlichtbogen wird dabei in bekannter Weise in der Deionkammer 19 gelöscht. Damit ist der gefährdete Stromkreis abgeschaltet.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, weist das Schaltschloss 18 eine Klinke 20 auf, die einen Schalthebel 21 mit ersten und zweiten Betätigungsarmen 22, 23 gegen die Kraft einer Schaltfeder 24 in seiner normalen Betriebsstellung hält. Dem Schaltschloss 18 ist ein Mitnehmer 25 zugeordnet, der um eine senkrecht zur Zeichen ebene liegende Achse 26 drehbar gelagert ist. Der Mitnehmer 25 weist einen ersten Hebelarm 27 auf, der mit einem am in der Figur 2 oberen oder zweiten Betätigungsarm 23 des Schalthebels 21 vorgesehenen Steuernocken 28 zusammenwirkt. Ein zweiter Hebelarm 29 des Mitnehmers 25 wirkt mit der Klinke 20 zusammen.
Wird nun im Fehlerfall die Klinke 20 entweder durch das Bimetall 11 oder durch den zweiten Anker A2, wie in Figur 2 durch den Pfeil A2, Bi angedeutet ist, im Uhrzeigersinn gedreht, so gibt die Klinke 20 den Schalthebel 21 frei, so dass dieser durch die Schaltfeder 24 im Uhrzeigersinn um sein Lager 31 geschwenkt wird. Da- bei öffnet der in Figur 2 untere erste Betätigungsarm 22 des Schalthebels 21 den Schalter 12 und schaltet damit, wie oben beschrieben, den gefährdeten Stromkreis ab. Bei dieser Bewegung des Schalthebels 21 trifft der Steuernocken 28 auf den ersten Hebelarm 27 des drehbar gelagerten Mitnehmers 25, wodurch dieser eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn ausfuhrt.
Um die Bewegung des Mitnehmers 25 auf entsprechende Mitnehmer 25 in den benachbarten Selbstschaltern zu übertragen, ist in diesem eine axial verschiebbare profilierte Verbindungswelle 32 angeordnet, die ihrerseits in die Mitnehmer 25 benachbarter Pole oder Selbstschalter eingreift, so dass sich in dem Fall, dass ein Schaltschloss 18 entriegelt wird, die Mitnehmer 25 aller Selbstschalter des mehrpoligen elektrischen Selbstschalters synchron miteinander drehen. Hierbei gelangt der zweite Hebelarm 29 des Mitnehmers 25 in Eingriff mit der Klinke 20 der noch nicht entklinkten Schaltschlösser 18 benachbarter Pole, so dass alle Schaltschlösser 18 des mehrpoligen elektrischen Selbstschalters entklinkt werden und so den Strom in allen Phasen unterbrechen.
Der beschriebene Ablauf ist ausgehend von jedem beliebigen Pol sichergestellt, so dass die Forderung erfüllt wird, dass bei mehrpoligen Selbstschaltern eine allpolige Trennung erfolgen muss, selbst dann, wenn z.B. bei Drehstromverbrauchern die Überlastung nur in einer Phase auftritt.
Wie in Figur 3a und 3b dargestellt ist, weisen nicht nur die den Schaltschlössern 18 der einzelnen Pole zugeordneten Mitnehmer 25 entsprechende Verbindungswellen auf, sondern auch die manuellen Schaltgriffe 33. Somit wird auch eine manuelle, simultane Schaltbewegung durch Betätigung nur eines Schaltgriffs 33 bei mehrpoligen elektrischen Selbstschaltern möglich.
Wird beispielsweise ein dreipoliger Selbstschalter, wie in Figur 3a und 3b dargestellt aus einzelnen Selbstschaltern zusammengesetzt, so erfolgt die Positionierung der einzelnen Selbstschalter zueinander über die Verbindungswellen 32, 32', die jeweils in entsprechende Ausnehmungen zweier benachbarter Mitnehmer 25 bzw. zweier benachbarter Schaltgriffe 33 eingreifen, wie dies in Figur 3a zu erkennen ist. Die Verschiebung der Verbindungswellen 32, 32' in die in Figur 3a gezeigte Stellung kann dabei einfach mit Hilfe eines Schraubendrehers, eines Stiftes oder dergleichen erfolgen. Die unlösbare Verbindung der Selbstschalter erfolgt üblicher Weise mittels doppelseitigem Klebeband 34.
Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, dass das Zusammenfügen einpoliger, serienmäßig hergestellter Selbstschalter zu mehrpoligen elektrischen Selbstschaltern ohne Zuhilfenahme von Spezialwerkzeugen von jedem Monteur auf der Baustelle ausgeführt werden kann, wodurch nicht nur die Lagerhaltung in den Fabriken, sondern auch die Verfügbarkeit auf der Baustelle wesentlich dadurch vereinfacht wird, das nur einpolige Selbstschalter entsprechend der abzusichernden Leistung vor- gehalten werden müssen.
Wesentlich hierfür ist es, dass die einzelnen Selbstschalter, aus denen sich der mehrpolige Selbstschalter zusammensetzt, durch Überbrückung des Bimetalls im Normalfall eine geringe Verlustleistung und damit auch eine geringe, verglichen mit der Heizwirkung der Bimetalle 11 im Störfall vernachlässigbare Heizwirkung besit- zen, so dass sich die Selbstschalter auch bei enger Montage thermisch nicht beein-
flussen. Die Überbrückung des Bimetalls 1 1 im Normalfall ermöglicht es ferner, seine Arbeitstemperatur frei zu wählen, so das sie auf Werte höher als 150°C und insbesondere auf Werte von etwa 2000C eingestellt werden kann, so dass die Über- stromauslösecharakteristik praktisch unabhängig von der Umgebungstemperatur ist.
Im Folgenden soll nun eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in Gestalt eines Selbstschalteraufbaus beschrieben werden.
Die Erfindung betrifft weiter einen Selbstschalteraufbau zum Schutz vor elektrischer Überlastung von Leitungen und Motoren dessen thermischer Auslöser bei Normalbetrieb nicht vom Betriebsstrom durchflössen wird. Eine erste Kontaktstelle der Kontaktbrücke wird beim Auftreten eines Überstroms durch den ersten Anker des Magnetsystems geöffnet und so lange offen gehalten, bis der nunmehr strom- durchflossene, thermische Auslöser das Schaltschloss entklinkt und den gefährdeten Stromkreis unterbricht. Bei Kurzschluss öffnet der zweite Anker des Magnetsystems zusätzlich schlagartig die zweite Kontaktstelle der Kontaktbrücke und entklinkt da- bei gleichzeitig das Schaltschloss zur schnellen Unterbrechung des Stromkreises. Durch die Neuerung wird der Eigenverbrauch der Schutzschalter, die so genannte Verlustleistung, bei ungestörtem Betrieb um mehr als die Hälfte gegenüber bekannten Anordnungen reduziert. Die Erfindung erfüllt somit die Forderung an die „aktive Energieeffizienz" gemäß der Ökodesign Richtlinie der EU.
Der erfindungsgemäße Selbstschalteraufbau weist geringe elektrische Energieverluste im Normalbetrieb und Doppelunterbrechung bei gestörtem Betrieb auf.
Ein ähnlicher Selbstschalteraufbau ist aus der deutschen Patentschrift 514807 bekannt. Bei dieser Anordnung wird bei Eintritt des Gefahrenzustandes zunächst durch ein elektromagnetisches Auslöseorgan das bimetallische Auslöseorgan in den zu schützenden Stromkreis geschaltet und dann das Sperrorgan aus der Sperrstellung gedrückt. Diese Ausführung scheiterte in der Praxis z.B. daran, dass beim Einschalten von größeren Glühlampengruppen eine unnötige Auslösung erfolgte, so dass keine Betriebssicherheit zu erreichen war und die an sich richtige Erkenntnis der Vermeidung von Fehlauslösungen durch gegenseitige thermische Beeinflussung durch Verlustwärme bei Selbstschaltern seitdem nicht realisiert wurde.
Aus der DE 103 54 505 ist ein elektrischer Selbstschalteraufbau bekannt, dessen bei bestimmungemäßem Betrieb kurzgeschlossenes Thermobimetall erst im Fehlerfall in den Hauptstromkreis geschaltet wird, so dass das Sperrorgan nur durch das sich ausbiegende Bimetell entklinkt werden kann. Damit wird eine kurz verzögerte Ab- Schaltung erreicht und Selektivität zum nachgeschalteten Leitungsschutzschalter gewährleistet. Derartige selektiv schaltende Einrichtungen, auch als Hauptsicherungsautomaten bekannt, werden anstelle von Schmelzsicherungen zentral im Haus- anschluss nahe der Messeinrichtung eingesetzt. Durch den an der Einbaustelle zu erwartenden hohen Betriebsstrom sind diese Schutzschalter von großem Gewicht und Abmessung. Sie sind deshalb auch wegen ihrem kurz verzögerten Abschaltverhalten als Selbstschalter in der Unterverteilung zum Schutz von z.B. Steckdosenstromkreisen wenig geeignet.
Erfindungsgemäß ist ein elektrischer Selbstschalteraufbau mit geringen eigenen Energieverlusten geschaffen, welcher mit niedrigen Herstellungskosten in der Mas- senfertigung bei seinem Einsatz in Haus- und Industrieverteilungen zum Schutz von Leitungen und Motoren in seinem Auslöseverhalten unabhängig von der Umgebungstemperatur an seinem Einbauort funktioniert.
Derzeit werden EU übergreifend Anforderungen an die „aktive Energieeffizienz" von Elektrogeräten gestellt und es ist sogar ein Verbot ineffizienter Stand-by- Schaltungen vorgesehen. Diesem Vorhaben trägt die Neuerung Rechnung, indem die Verlustleistung von elektrischen Selbstschaltern um bis zu 50% gegenüber dem Stand der Technik gesenkt wird. So könnten z.B. allein in Deutschland bei einem Bruttostromverbrauch von van 600 x 109 kWh/a und einem Eigenverbrauch konventioneller Schutzschaltgeräte von derzeit ca. 1,8 x 109 kWh/a diese Verluste durch die Erfindung auf die Hälfte gesenkt werden, was einem Jahresstromverbrauch von 200.000 Hauhalten gleichkommt.
Der elektrische Selbstschalteraufbau mit geringen Energieverlusten und Doppelunterbrechung ist in seinen Abmessungen und seiner für die Funktion erforderlichen Anzahl der Einzelteile mit bekennten Schutzschaltern vergleichbar. Er verfügt wie diese, neben den Klemmen für den Leitungsanschluss, einer Löschkammer zur Strombegrenzung, einem Schaltschloss zur manuellen Betätigung, einem thermi-
schen Überstromauslöser und einem Kurzschlussauslöser, über ein Kontaktsystem, bestehend aus einer Kontaktbrücke mit zwei Kontaktstellen.
Erfindungsgemäß wird, je nachdem, ob ein Überstrom oder ein Kurzschi uss in der gestörten Anlage ansteht, nur eine oder beide Kontaktstellen durch den Ankerstössel geöffnet. Der Ankerstössel wird seinerseits durch zwei unabhängig voneinander wirkende Magnetanker angetrieben, welche in bekannter Weise bei unterschiedlichen Stromschwellwerten durch die gemeinsame Spule reagieren.
Anhand der Zeichnung, in der das Ausführungsbeispiel des Selbstschalteraufbaus dargestellt ist, wird dessen Wirkungsweise näher erläutert.
Bei der Darstellung wurde auf Bauteile des Selbstschalteraufbaus, welche für das Verständnis des Erfindungsgedankens von untergeordneter Bedeutung und bekannt sind, verzichtet.
In Figur 4 fließt der Betriebsstrom von der Klemme 101 über den Gegenkontakt 102 der ersten Kontaktstelle 103, über diese durch die Kontaktbrücke 104 zur zweiten Kontaktstelle 105, über diese zum Lichtbogenkontakt 106, welcher den Gegenkontakt zur zweiten Kontaktstelle 105 bildet, über die Spule 107 des Magnetauslösers zur Klemme 108.
Der thermische Auslöser 109 ist dabei kurzgeschlossen. Die Kontaktbrücke 104 ist auf dem im Gehäuse ortsfest angebrachten Stift 110 dreh- und verschiebbar gela- gert. Sie wird durch die Kontaktdruckfeder 1 11, welche auf dem ortsfest drehbar gelagerten Schalthebel 112 positioniert ist, an den Gegenkontakt 102 bzw. and den Lichtbogenkontakt 106 der Kontaktstellen 103 und 105 gedrückt. Der Schalthebel 112 wird dabei über die Koppel 113 durch den ortsfest drehbar gelagerten Schaltgriff 114 und die Klinke 115, welche auf dem Schalthebel 112 drehbar gelagert ist, in der Einschaltsieliung gehalten. In dieser Position ist die am Schalthebel angelenkte Schaltfeder 116 gespannt.
In Figur 5 ist die Funktionsweise bei dem Störfall „Überlast" dargestellt.
Dabei wird der durch den erhöhten Strom angetriebene erste Anker des Magnetauslösers über den Ankerstössel 117 die erste Kontaktstelle 103 der Kontaktbrücke 104 entgegen der Kraft der Kontaktdruckfeder 111 von dem Gegenkontakt 102 soweit entfernt, bis der erste Anker seinen Anschlag am ortsfesten Magnetkern des Ma- gnetauslösers gefunden hat.
Bei dieser Bewegung der Kontaktbrücke 104 im Gegenuhrzeigersinn dient die zweite Kontaktstelle 105 als Drehpunkt auf dem als Gegenkontakt ausgebildeten Lichtbogenkontakt 106. Der Stromfluss erfolgt in dieser Position der Kontaktbrücke von der Klemme 101 über den thermischen Auslöser 109, die flexible Litze 118 und die zweite Kontaktstelle 105 zum Lichtbogenkontakt 106 und über die Spule 107 zur Klemme 108.
Der Überlaststrom erwärmt den thermischen Auslöser 109 und hält die Kontaktbrücke mittels Ankerstössel 1 17 so lange in ihrer Position, bis der thermische Auslöser über den Schieber 119 durch seine Ausbiegung die Klinke 1 15 im Uhrzeiger- sinn dreht und den Schalthebel 112 freigibt.
Unter der Wirkung der Schaltfeder 116 dreht der Schalthebel um Uhrzeigersinn und öffnet über den Steuernocken 120 die zweite Kontaktstelle 105 der Kontaktbrücke. Der gestörte Stromkreis ist unterbrochen.
Die Figur 6 zeigt den funktionellen Vorgang im Kurzschlussfall.
Als Vielfaches des Überlaststromes bringt der Kurzschlussstrom zusätzlich den zweiten Anker des Magnetauslösers zum Ansprechen, so dass der Ankerstössel 117 seine Bewegung fortsetzt und die erste Kontaktstelle 103 der Kontaktbrücke 104 weiter vom Gegenkontakt 102 entfernt. Dabei bleibt der Drehpunkt der zweiten Kontaktstelle 105 auf dem Lichtbogenkontakt 106 zunächst erhalten. Bei dieser Bewegung trifft jedoch das Ende 121 der Kontaktbrücke 104 auf die Klinke 1 15, welche sich dadurch im Uhrzeigersinn dreht und den Schalthebel 112 freigibt. Kurz danach schlägt die Kontaktbrücke 104 mit ihrer ersten Kontaktstelle 103 an den ortsfesten Stift 110 an.
Dieser wird nun zum neuen Drehpunkt für die Kontaktbrücke, wodurch diese ihre Bewegungsrichtung umkehrt, so dass sich die zweite Kontaktstelle 105 schlagartig vom Lichtbogenkontakt 106 entfernt und sie damit die Strombegrenzung einleitet. Die Bewegung ist beendet, wenn der zweite Anker auf den ortsfesten Magnetkern des Magnetauslösers auftrifft. Praktisch gleichzeitig hat sich der Schalthebel 112 unter der Wirkung der Schaltfeder 116 im Uhrzeigersinn gedreht und über den Steuernocken 120 die Kontaktbrücke in der Endlage „AUS" positioniert. Die Strombegrenzung erfolgt bei der Kurzschlussabschaltung in bekannter Weise mittels Löschkammer.
In der Figur 7 ist die Schaltstellung ..AUS" dargestellt. Man erkennt, dass sich der Angriffspunkt der Kontaktdruckfeder zwischen dem Steuernocken 120 und der ersten Kontaktstelle 103 befindet. Demzufolge kontaktiert auch im ausgeschalteten Zustand die erste Kontaktstelle mit dem Gegenkontakt 102, so dass auch bei manueller Betätigung des Selbstschalters nur der Lichtbogenkontakt 106 die Schaltarbeit verrichtet und die erste Kontaktstelle dabei den Drehpunkt des Kontaktbrücke 104 auf dem Gegenkontakt 102 bildet.
Durch seinen einfachen Aufbau und die geringe Teilezahl sowie durch den Wegfall von jeglichem Justieraufwand ist der elektrische Selbstschalteraufbau für die mechanisierte Massenfertigung sehr gut geeignet.
Für den Praktiker sind insbesondere das präzise Einhalten konventioneller Vorgaben bezüglich Leitungs- und Motorschutz sowie die Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen am Einbauort wesentlich.
Die signifikante Senkung des Eigenverbrauchs und damit die Reduzierung der weltweit durch Selbstschalter verschwendeten Verlustleistung unterstützen nachhal- tig die Klimaziele der EU, den CO2-Ausstoß bis 2020 um 40% zu verringern. Die Neuerung bietet somit gravierende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
Claims
1. Mehrpoliger elektrischer Selbstschalter, insbesondere mehrpoliger Leitungsschutzschalter, mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschaltern, von denen jeder eine Reihenschaltung (10) aus einem Hauptstrompfad (16), einem normalerweise geschlossenen ersten Schalter (12) und einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung (13), die zwischen einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss (14, 15) geschaltet ist, eine elektrothermischen Auslösevorrichtung (11), die parallel zu dem einen normalerweise geschlossenen zweiten Schalter (17) aufweisenden Hauptstrompfad (16) geschaltet ist, so dass die elektrothermische Auslösevorrichtung (11) normalerweise von dem Hauptstrompfad (16) überbrückt ist, und ein Schaltschloss (18) zum Öffnen des ersten Schalters (12) und zum Betätigen eines Mitnehmers (25) umfasst, der die Schaltbewegungen des Schaltschlosses (18) des einen Selbstschalters auf das Schaltschloss (18) des anderen Selbstschalters überträgt, wobei die elektromagnetische Auslösevorrichtung (13) einen ersten Anker (Al) zum Öffnen des zweiten Schalters (17) bei Erreichen eines ersten Schwellenstroms und einen zweiten Anker (A2) zum Öffnen des ersten Schalters (12) und zum Betätigen des Schaltschlosses (18) bei Erreichen eines zweiten Schwellenstroms aufweist, der größer als der ersten Schwellenstrom ist, und die elektrothermische Auslösevorrichtung (11) so ausgebildet ist, dass sie das Schaltschloss (18) zum Öffnen des ersten Schalters (12) nach einer vorgegebenen Zeit beaufschlagt, wenn sie von einem Überstrom, der gleich oder höher als der erste Schwellenstrom ist, durchflössen wird.
2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar gelagerte Mitnehmer (25) eine zu seiner Drehachse (26) koaxiale Verbindungswelle (32) aufweist, die drehfest im Mitnehmer (25) angeordnet ist.
3. Selbstschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschalter einen schwenkbar gelagerten Schaltgriff (33) umfasst, der eine zur Schwenkachse des Schaltgriffs (33) koaxialen Verbindungswelle (32') aufweist, die drehfest im Schaltgriff (33) angeordnet ist.
4. Selbstschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (32, 32') axial verschiebbar im Mitnehmer (25), bzw. im Schaltgriff (33) gelagert ist.
5. Selbstschalter nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (32, 32') ein unrundes Profil, insbesondere ein im Wesentlichen dreieckiges Profil aufweist.
6. Selbstschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Schaltschloss (18) zugeordnete Mitnehmer (25) einen ersten Hebelarm (27), der von einem Schalthebel (21) des Schaltschlosses (18) beaufschlagbar ist, und einen zweiten Hebelarm (29) aufweist, der eine Klinke (20) des Schaltschlosses (18) betätigt.
7. Selbstschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschalter durch die Verbindungswellen (32, 32') der Mitnehmer (25) und der Schaltgriffe (33) gegeneinander ausgerichtet sind.
8. Selbstschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei nebeneinander angeordneten Selbstschalter miteinander flächig, vorzugsweise mit doppelseitigem Klebeband verklebt sind.
9. Selbstschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrothermische Auslösevorrichtung eine Bimetallbetätigereinrichtung mit einem zwischen dem ersten Anschluss (14) und dem ersten Schalter (12) gelegenen ersten Bimetall (11) aufweist, dessen Arbeitstemperatur höher als 1500C ist und insbesondere bei etwa 2000C liegt.
10. Selbstschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Auslösevorrichtung (13) eine gemeinsame Spule zur Betätigung des ersten und des zweiten Ankers (Al, A2) aufweist.
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10706159 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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