WO2011003751A1 - Leistungsschalter mit integrierter auslöse- und antriebseinheit - Google Patents

Leistungsschalter mit integrierter auslöse- und antriebseinheit Download PDF

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WO2011003751A1
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Michael Freimuth
Jürgen Renner
Matthias Weiss
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    • H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • Circuit breakers are known in particular as low-voltage circuit breakers. They have switching contacts, which are opened via a switching shaft.
  • the switching shaft is actuated by means of a trip slider on the release shaft of a switching mechanism.
  • the trip valve is part of the shunt release of the circuit breaker.
  • the shunt release on an electrical see coil, in which extends an anchor, which is often designed as a longitudinally movable iron core anchor. When triggered, the armature is pulled into the coil by magnetic forces of attraction.
  • the object of the invention is to propose a technically simple circuit breaker, which can be used without energy storage, e.g. in the form of a spring store.
  • the solution provides that in the coil for increasing the attraction forces arranged as a stop for the anchor stationary counter-anchor is arranged and that to increase the displacement of the trigger slide, the movement of the armature is transmitted by a mechanism to the movement of the trigger slide.
  • the large forces that have occurred in this displacement range are used to sufficiently move the release slide while the forces (triggering forces) are still relatively high. Only this allows a direct actuation of the trip shaft and thus the shift shaft. Quasi the disadvantage of a pulling magnetic coil is corrected, namely that the magnetic force decreases disproportionately with the distance from the stop of the counter-anchor.
  • the mechanism ensures a sufficiently large travel of the release lever with a small armature stroke.
  • a simple and effective embodiment provides that the armature and the counter-anchor facing each other have flat end faces.
  • Fig. 1 shows the trigger of a circuit breaker
  • Fig. 2 shows the trigger of FIG. 1 in a sectional view
  • Fig. 3 shows force-displacement curves of the trigger according to Fig. 2.
  • Fig. 1 shows a trigger 1 of a not further shown
  • Circuit breaker which is provided with switching contacts, which are opened via a switching shaft.
  • the actuation of the switching shaft via a release shaft of a switching mechanism, not shown.
  • a release slide 2 is displaced for this purpose.
  • the trigger 1 is shown in Figure 1 without housing. it has a U-shaped ferromagnetic component 3, in which a Coil 4 is arranged.
  • An armature 5 (see Fig. 2) extends in the coil 4, of which only the armature disk 6 located outside the U-shaped component 3 can be seen in FIG.
  • the armature disk 6 moves two mutually cooperating release levers (transmission lever 7, deflection lever 8), which together form a mechanism 9 which transmits the longitudinal movement (longitudinal displacement) of the armature 5 into a longitudinal displacement of the release slider 2. If the armature 5 is pulled into the coil 4, the trigger slide 2 is displaced in the opposite direction.
  • Fig. 2 shows the trigger 1 as a longitudinal section in which the armature 5 is opposite to a counter-anchor 10.
  • This counter-anchor 10 has the task to strengthen the magnetic attraction forces on the anchor and to form a stop for the armature 5.
  • the end faces 11, 12 are shown spaced from each other, that is, between the end faces 11, 12 is a gap 13.
  • the transmission lever 7 is mounted on a slot 14 on the armature 5, to its support off the housing of the trigger. 1 serves a pivot axis 15 about which the transmission lever 7 is strig. When pivoting the transmission lever 7 (by the armature 5), a bolt 16 fixed to the transmission lever 7 moves in the slot 14 upwards or downwards.
  • the pivoting movement of the transmission lever 7 is transmitted to the lever 8 by means of a link 17.
  • the gate is in the transmission lever 7 in the form of a correspondingly shaped recess into which engages a pin 18 attached to the upper end of the transmission lever 7.
  • the deflection lever 8 designed as a double lever is rotatably mounted on an axle 19. Its lower (in Fig. 2) end of the lever presses against and shifts the trigger slide 2 in its longitudinal direction when the armature 5 is pulled into the coil 4.
  • the armature 5 moves toward the stop 11 due to the magnetic attraction forces.
  • the armature 5 thereby pulls the transmission lever 7 in Fig. 2 to the left, which in turn pulls the lever 8 to the left. This presses in Fig.
  • FIG. 3 shows the force-displacement curve 20 of the armature 5, the desired force-displacement curve 21 of the trigger slide 2 and the scoring 17 achieved by force path 22 of the trigger slide 2.
  • F is the force on the path S.
  • Fmax is the maximum armature force
  • Fs and Ss are the target value for the force on the trigger slide 2 and the target path of the trigger slider 2 as target values, respectively.
  • the link 17 must be shaped accordingly in order to obtain the almost constant force over the entire displacement path.
  • the force-displacement curve 20 of the armature 5 in FIG. 3 shows that with approach of the armature 5 to the counter-anchor 10 per unit distance disproportionately (square) increasing attraction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit Schaltkontakten, die über eine Schaltwelle geöffnet werden, welche im Auslösefall mittels des Auslöseschiebers eines Auslösers (1), insbesondere eines Arbeitsstromauslösers, betätigt wird, indem der Auslöseschieber (2) die Schaltwelle über die Auslösewelle eines Schaltschlosses bewegt, wobei der Auslöser (1) eine elektrische Spule (4) aufweist, in die hinein sich ein Anker (5) erstreckt, der im Auslösefall durch elektromagnetische Anziehungskräfte in die Spule (4) gezogen wird. Um einen technisch einfachen Leistungsschalter zu erzielen, der ohne Energiespeicher auskommt, wird vorgeschlagen, dass in der Spule (4) zur Verstärkung der Anziehungskräfte ein als Anschlag für den Anker (5) dienender ortsfester Gegenanker (10) angeordnet ist und dass zur Vergrößerung des Verschiebewegs des Auslöseschiebers (2) die Bewegung des Ankers (5) mittels einer Mechanik (9) auf die Bewegung des Auslöseschiebers (2) übertragen wird.

Description

Beschreibung
LEISTUNGSSCHALTERMIT INTEGRIERTERAUSLÖSE- UND ANTRIEBSEINHEIT Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Leistungsschalter sind insbesondere als Niederspannungs- Leistungsschalter bekannt. Sie besitzen Schaltkontakte, die über eine Schaltwelle geöffnet werden. Die Schaltwelle wird dabei mittels eines Auslöseschiebers über die Auslösewelle eines Schaltschlosses betätigt. Der Auslöseschieber ist Teil des Arbeitsstromauslösers des Leistungsschalters. Neben dem Auslöseschieber weist der Arbeitsstromauslöser eine elektri- sehe Spule auf, in die sich ein Anker erstreckt, der oft als längsbeweglicher Eisenkern-Anker ausgebildet ist. Im Auslösefall wird der Anker durch magnetische Anziehungskräfte in die Spule hineingezogen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen technisch einfachen Leistungsschalter vorzuschlagen, der ohne Energiespeicher z.B. in Form eines Federspeichers auskommt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht vor, dass in der Spule zur Verstärkung der Anziehungskräfte ein als Anschlag für den Anker dienender ortsfester Gegenanker angeordnet ist und dass zur Vergröße- rung des Verschiebewegs des Auslöseschiebers die Bewegung des Ankers mittels einer Mechanik auf die Bewegung des Auslöseschiebers übertragen wird. Bei dem vorgeschlagenen Leistungsschalter werden die sehr großen Kräfte, die bei Annäherung an den Gegenanker auftreten, durch eine dabei zwingend erforder- liehe Vergrößerung des Verschiebewegs verringert. Die in diesem Verschiebebereich aufgetretenen großen Kräfte werden genutzt, um bei immer noch relativ großen Kräften (Auslösekräften) den Auslöseschieber ausreichend weit zu verschieben. Erst dies ermöglicht eine direkte Betätigung der Auslösewelle und damit der Schaltwelle. Quasi wird der Nachteil einer ziehenden Magnetspule korrigiert, nämlich dass die Magnetkraft mit der Entfernung vom Anschlag des Gegenankers überproporti- onal abnimmt. Die Mechanik sorgt dabei für einen ausreichend großen Weg des Auslösehebels bei kleinem Ankerhub.
Eine einfache und wirksame Ausführung sieht vor, dass der Anker und der Gegenanker einander zugewandte flache Stirnseiten aufweisen.
Technisch einfach ist es, wenn die Übertragung durch die Mechanik eine Kulisse aufweist. Die Kulisse wird mit Vorteil so ausgeführt, dass der Kraft- Weg-Verlauf der Ankerbewegung in einen Kraft-Weg-Verlauf des Auslöseschiebers umgewandelt wird, bei dem die Kraft über den Verschiebeweg gleich bleibt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den Auslöser eines Leistungsschalters, Fig. 2 den Auslöser gemäß Fig. 1 in einer Schnittdarstellung und
Fig. 3 Kraft-Weg-Verläufe des Auslösers gemäß Fig. 2. Fig. 1 zeigt einen Auslöser 1 eines nicht weiter gezeigten
Leistungsschalters, der mit Schaltkontakten versehen ist, die über eine Schaltwelle geöffnet werden. Die Betätigung der Schaltwelle erfolgt über eine Auslösewelle eines nicht gezeigten Schaltschlosses. Im Auslösefall wird dazu ein Auslö- seschieber 2 verschoben.
Der Auslöser 1 ist in Fig. 1 ohne Gehäuse gezeigt; er weist eine U-förmige ferromagnetische Komponente 3 auf, in der eine Spule 4 angeordnet ist. In die Spule 4 erstreckt sich ein Anker 5 (s. Fig. 2), von dem in Fig. 1 nur die außerhalb der U- förmigen Komponente 3 befindliche Ankerscheibe 6 zu sehen ist. Die Ankerscheibe 6 bewegt zwei miteinander zusammenwir- kende Auslösehebel (Übersetzungshebel 7, Umlenkhebel 8), die zusammen eine Mechanik 9 bilden, welche die Längsbewegung (Längsverschiebung) des Ankers 5 in eine Längsverschiebung des Auslöseschiebers 2 überträgt. Wird der Anker 5 in die Spule 4 gezogen, so wird der Auslöseschieber 2 in die entge- gengesetzte Richtung verschoben.
Fig. 2 zeigt den Auslöser 1 als Längsschnitt, in dem der Anker 5 einem Gegenanker 10 gegenüberliegt. Dieser Gegenanker 10 hat die Aufgabe, die magnetischen Anziehungskräfte auf den Anker zu verstärken und einen Anschlag für den Anker 5 zu bilden. In Fig. 2 sind die Stirnflächen 11, 12 voneinander beabstandet gezeigt, d.h. zwischen den Stirnflächen 11, 12 befindet sich ein Zwischenraum 13. Der Übersetzungshebel 7 ist über ein Langloch 14 am Anker 5 gelagert, zu seiner Ab- Stützung am Gehäuse des Auslösers 1 dient eine Schwenkachse 15, um die der Übersetzungshebel 7 verschenkbar ist. Beim Verschwenken des Übersetzungshebels 7 (durch den Anker 5) bewegt sich ein am Übersetzungshebel 7 befestigter Bolzen 16 im Langloch 14 nach oben bzw. nach unten. Die Schwenkbewegung des Übersetzungshebels 7 wird auf den Umlenkhebel 8 mittels einer Kulisse 17 übertragen. Die Kulisse befindet sich im Übersetzungshebel 7 in Form einer entsprechend geformten Ausnehmung, in welche ein am oberen Ende des Übersetzungshebels 7 befestigter Stift 18 eingreift. Der als Doppelhebel ausge- bildete Umlenkhebel 8 ist auf einer Achse 19 drehbar gelagert. Sein (in Fig. 2 unteres) Hebelende drückt gegen den und verschiebt den Auslöseschieber 2 in dessen Längsrichtung, wenn der Anker 5 in die Spule 4 gezogen wird. Wird die Spule 5 bestromt, so bewegt sich der Anker 5 aufgrund der magnetischen Anziehungskräfte auf den Anschlag 11 zu. Der Anker 5 zieht dabei den Übersetzungshebel 7 in Fig. 2 nach links, der wiederum den Umlenkhebel 8 nach links zieht. Dieser drückt in Fig. 2 mit seinem unteren Hebelende auf den Auslöseschieber 2, der die Kraft entsprechend weiterleitet und - wie oben beschrieben - den Leistungsschalter auslöst. Fig. 3 zeigt den Kraft-Weg-Verlauf 20 des Ankers 5, den gewünschten Kraft-Weg-Verlauf 21 des Auslöseschiebers 2 und den mittels Kulisse 17 erzielten Kraft-Weg-Verlauf 22 des Auslöseschiebers 2. F ist die Kraft über dem Weg S, wobei Fmax die maximale Ankerkraft und Fs und Ss der Sollwert für die Kraft auf den Auslöseschieber 2 bzw. der Sollweg des Auslöseschiebers 2 als Zielwerte sind. Für den Kraft-Weg-Verlauf 22 muss die Kulisse 17 entsprechend geformt sein, um die nahezu gleichbleibende Kraft über den gesamten Verschiebeweg zu erhalten. Der Kraft-Weg-Verlauf 20 des Ankers 5 in Fig. 3 zeigt, die mit Annäherung des Ankers 5 an den Gegenanker 10 pro Wegeinheit überproportional (quadratisch) zunehmende Anziehungskraft .

Claims

Patentansprüche
1. Leistungsschalter mit Schaltkontakten, die über eine
Schaltwelle geöffnet werden, welche im Auslösefall mittels des Auslöseschiebers eines Auslösers (1), insbesondere eines Arbeitsstromauslösers, betätigt wird, indem der Auslöseschieber (2) die Schaltwelle über die Auslösewelle eines Schaltschlosses bewegt,
wobei der Auslöser (1) eine elektrische Spule (4) aufweist, in die hinein sich ein Anker (5) erstreckt, der im Auslösefall durch elektromagnetische Anziehungskräfte in die Spule (4) gezogen wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass in der Spule (4) zur Verstärkung der Anziehungskräfte ein als Anschlag für den Anker (5) dienender ortsfester Gegenanker (10) angeordnet ist und
dass zur Vergrößerung des Verschiebewegs des Auslöseschiebers (2) die Bewegung des Ankers (5) mittels einer Mechanik (9) auf die Bewegung des Auslöseschiebers (2) übertragen wird.
2. Leistungsschalter,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Anker (5) und der Gegenanker (10) einander zugewandte flache Stirnseiten (11, 12) aufweisen.
3. Leistungsschalter,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Mechanik (9) eine Kulisse (17) aufweist.
4. Leistungsschalter,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Kulisse (17) den Kraft-Weg-Verlauf der Ankerbewegung in einen Kraft-Weg-Verlauf des Auslöseschiebers (2) mit gleichbleibender Kraft (F) über den Verschiebeweg (S) umwan- delt.
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