DE10036351A1 - Auslöseeinrichtung zur Überlast- und Kurzschlussauslösung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinrichtung (1) zur Überlast- und Kurzschlussauslösung. Sie besteht aus einem U-förmiges Magnetjoch (3), einem Klappanker (11), der durch ein Federmittel (31) von den Polschenkeln (7) des Magnetjochs (3) weg beaufschlagt ist, und einem annähernd U-förmigen Bimetall (19) das gegebenenfalls mit einem diesen parallel geschalteten Shunt (21) als Erregerwicklung dient. Der Klappanker (11) ist zur Verbesserung der Schockfestigkeit und des Auslöseverhaltens im Bereich seiner Schwerelinie von beiden Polschenkeln (7) entfernt gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinrichtung zur Überlast- und Kurzschluss­ auslösung für Schutzschalter im Niederspannungsbereich, wie Leistungs­ schalter, Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter, nach dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Aus den Druckschriften DE-U-92 03 984 und DE-C-42 02 122 ist eine derartige Auslöseeinrichtung für einen mehrpoligen Schutzschalter bekannt, die pro Pol einen Thermoauslöser und einen Magnetauslöser enthält. Der Magnetauslöser besteht aus einem U-förmigen Magnetjoch, einem entfernt von dessen Pol­ schenkeln endseitig gelagerten Klappanker und einer vom Hauptstrom der Polphase beaufschlagten Erregerwicklung. Der zur Kurzschlussauslösung des Schutzschalters dienende Magnetauslöser arbeitet mit einem der Überlast­ auslösung dienenden Bimetallauslöser im Verbund, dessen annähernd U-för­ miges Bimetall und ein diesem parallel geschalteter Shunt als Erregerwicklung für den Magnetauslöser dienen. Beim Auftreten eines Kurzschlussstromes in der Polphase wird der Klappanker entgegen der Kraftwirkung einer Zugfeder und unter Verringerung des Luftspaltes zwischen Magnetjoch und Klappanker zum Magnetjoch geklappt. Der Klappanker greift mit seinem Ende, das sich gegenüber der Lagerstelle befindet, in eine Auslösebrücke, welche die Bewe­ gung des Klappankers auf den Klinkenmechanismus eines Schaltschlosses des Schutzschalters überträgt. Über einen Einstellschieber wird die Ruhelage des Klappankers festgelegt, damit der Luftspalt zwischen Magnetjoch und Klappanker bestimmt und somit die Auslöseempfindlichkeit des Magnetauslö­ sers eingestellt. Die Schockfestigkeit und Auslösegeschwindigkeit des Mag­ netauslöser dieser Auslöseeinrichtungen ist unbefriedigend aufgrund der end­ seitigen Lagerung des Klappankers. Außerdem ist der Magnetauslöser mit ho­ hen Toleranzen behaftet, die sich in der Notwendigkeit, eng tolerierte oder eine Auswahl mehrerer Zugfedern zu verwenden, äußern.

In den Druckschriften DE-A1-29 05 275 und DE-A1-41 10 660 sind Magnetauslö­ ser zur Fehlerstromauslösung beschrieben, die aus einem U-förmigen Mag­ netjoch, einem am Mittelschenkel des Magnetjochs befestigten Permanent­ magneten, einem im Bereich seiner Schwerelinie unmittelbar an einem der Polschenkel des Magnetjochs gelagerten Klappanker und einer von einem Fehlerstrom beaufschlagten Erregerwicklung bestehen. Im Ruhezustand liegt der Klappanker unter dem Einfluss der Kraftwirkung des Permanentmagneten an beiden Polschenkeln an und klappt beim Auftreten eines Fehlerstromes unter der Kraftwirkung der Zugfeder einseitig von einem Magnetjoch weg. Diese Magnetauslöser sind durch die schenkelnahe Lagerung des Klappan­ kers mit einer hohen Streuung der Magnetkraft behaftet, die zum einen eine hohe Toleranz bezüglich des auslösenden Stromes und zum anderen eine problematische Einstellung des Auslösewertes zur Folge haben. Außerdem sind diese Magnetauslöser nicht für Auslöseeinrichtungen für hohe Kurz­ schlussströme wie bei Leistungsschaltern, Leitungsschutzschaltern oder Mo­ torschutzschaltern geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auslöseeinrichtung zur Überlast- und Kurzschlussauslösung mit verbesserter Schockfestigkeit, Auslö­ segeschwindigkeit und Toleranz bzw. Einstellbarkeit des Auslösewertes anzu­ geben.

Ausgehend von einer Auslöseeinrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unab­ hängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Die erfindungsgemäße thermomagnetische Auslösevorrichtung mit polschen­ kelferner und schwereliniegleicher oder -naher Lagerung des Klappankers ist mit geringen Fertigungs- und Materialstreuungen behaftet und weist eine aus­ reichend großen Arbeitsluftspalt bei kleineren Hebellängen bzw. Wegen des Klappankers auf, woraus ein größerer und genauere Einstellbarkeit für den Kurzschlussauslösestrom resultiert. Der wenigstens annähernd massensym­ metrisch gelagerte Klappanker, der auf seiner einen Seite mit den Polschen­ keln und mit dem gegenüberliegenden Ende mit einem oder mehreren Über­ tragungselement(en) zum Schaltschloss des Schutzschalters sowie gegebe­ nenfalls mit einem Einstellelement in Wirkverbindung steht, hat ein verringertes Trägheitsdrehmoment, was zu einer erhöhten Schockfestigkeit und Auslöse­ geschwindigkeit führt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass an zwei von den Polschenkeln abstehenden Ausbildungen Lagerausnehmungen für vom Klappanker seitlich abstehende Lagerzapfen ohne Rundung ausgebildet sind, wodurch eine technologisch einfache Fertigung des Klappankers in Verbin­ dung mit einem einfach herstellbaren Magnetjoch mit Lagerausnehmungen realisierbar ist. Eine darauf aufbauende Weiterbildung besteht darin, dass die Lagerausnehmungen U-förmig, sich nach außen aufweitend und an jeder der drei inneren Stirnflächen nach innen gewölbt ausgebildet sind, wodurch keine technologisch aufwendigen Radien an den Lagerzapfen erforderlich sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen­ den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Magnetauslöser in perspektivischer Dar­ stellung;

Fig. 2 den Magnetauslöser in Seitenansicht II von Fig. 1.

Die Auslöseeinrichtung 1 ist einer Polphase eines nicht weiter dargestellten dreipoligen Schutzschalters zugeordnet. Die für die beiden anderen Polphasen vorgesehenen gleichen Auslöseeinrichtungen sind nicht gezeigt. Der Magnet­ auslöser der Auslöseeinrichtung 1 weist ein U-förmiges Magnetjoch 3 aus Ei­ sen auf. Das Magnetjoch 3 besteht aus einem Mittelschenkel 5 sowie aus zwei seitlichen Polschenkeln 7. Von den Polschenkeln 7 ragen Ausbildungen 8 und 9 nach oben ab, in denen ein Klappanker 11 aus Eisen schwenkbar gelagert ist. Der Klappanker 11 besitzt zwei seitlich ausgestanzte Lagerzapfen 10, die in Lagerausnehmungen 12 der Ausbildungen 8 und 9 gelagert sind. Die La­ gerausnehmungen 12 sind U-förmig ausgebildet, weiten sich nach außen, d. h. in der Zeichnung nach unten, leicht auf und weisen an jeder der drei inneren Stirnflächen nach konvexe Wölbungen auf. Durch diese Form der Lageraus­ nehmungen 12 ist eine stabile Lagerung des Magnetankers 11 gewährleistet, obwohl in technologisch einfachster Weise nur kantig ausgestanzte Lager­ zapfen 10 vorgesehen sind. Zwischen den Polenden 13 der Polschenkel 7 und der vorzugsweise rechteckig gefalteten Ankerplatte 15 des Klappankers 11 ist der Luftspalt 17 ausgebildet. Die Erregerwicklung für den Magnetauslöser wird durch ein U-förmiges Bimetall 19 sowie einem diesem parallel geschalteten U- förmigen Shunt 21 gebildet. Bimetall 19 und Shunt 21 sind Bestandteil des thermischen, verzögerten Überstromauslösers der Auslöseeinrichtung 1. Der Hauptstrom der Polphase und damit der Erregerstrom für den Magnetauslöser fließt über einen Anschlussleiter 23 zu, teilt sich zwischen Bimetall 19 und Shunt 21 auf und fließt über eine innere Stromschiene 25 weiter. Der Klappan­ ker 11 bzw. das Bimetall 19 endet an seinem oberen Ende sich verjüngend in einem Greifer 27 bzw. 28. Mit dem Greifer 27 bzw. 28 reicht der Klappanker 11 bzw. das Bimetall 19 in eine zugehörige, nicht dargestellte Auslösebrücke. Zwischen der Ausbildung 9 und dem Klappanker 11 greift ein als Zugfeder ausgebildetes Federmittel 31 an, durch das der Klappanker 11 unterhalb des Auslösewertes des Magnetauslösers in der gezeigten Ruheposition gehalten wird. Der Greifer 27 steht zur Einstellung der Ruhelage des Klappankers 11 weiterhin in Wirkverbindung mit einem ebenfalls nicht dargestellten Einstell­ schieber, womit über die Größe des Luftspaltes 17 der Auslösewert einstellbar ist. Die Auslösempfindlichkeit des Magnetauslösers, d. h. die Größe des Hauptstromes, bei dem der Klappanker 11 an die Polenden 13 angezogen wird, wird durch die einstellbare Ruhelage des Klappankers 11 bestimmt.

Beim Auftreten eines die eingestellte Auslöseschwelle überschreitenden Kurz­ schlussstromes wird die Polplatte 15 entgegen der Kraftwirkung des Feder­ mittels 31 an die Polenden 13 gezogen, wobei der Greifer 27 diese Schwenk­ bewegung über den Auslöseschieber auf das Klinkensystem des Schalt­ schlosses übertragt, wodurch der Schutzschalter ausgelöst, d. h. abgeschaltet wird. Die Lagerzapfen 10 und damit die Schwenkachse des Klappankers 11 verlaufen in einer der Schwerelinien des Klappankers 11 oder wenigstens nahe und parallel zu dieser Schwerelinie. Diese Schwerelinie verläuft durch den Massenmittelpunkt des Klappankers 11. Aus dieser Lagerung resultiert ein geringes Trägheitsdrehmoment des Klappankers 11, was zu einer erhöhten Schockfestigkeit sowie Auslösegeschwindigkeit des Magnetauslösers der Auslöseeinrichtung 1 führt. Die Lagerausnehmungen 12 sind weit genug von den Polenden 13 des Magnetjochs 3 angeordnet. Daraus resultiert für die Ru­ helage des Klappankers 11 ein ausreichender Abstand der Ankerplatte 15 von den Polenden 13 bzw. eine ausreichende Größe des Luftspaltes 17, was zu einer erheblich verringerten Empfindlichkeit des Magnetauslösers von Tole­ ranzen seiner magnetischen Bestandteile und des Federmittels 31 und damit zu einer verbesserten Einstellgenauigkeit und einem vergrößerten Einstellbe­ reich des Magnetauslösers der Auslöseeinrichtung 1 führt.

Claims (3)

1. Auslöseeinrichtung zur Überlast- und Kurzschlussauslösung, bestehend aus einem Magnetauslöser mit einem U-förmiges Magnetjoch (3) und ei­ nem Klappanker (11), der durch ein Federmittel (31) entgegen der magne­ tischen Anzugskraft beaufschlagt ist, und aus einem Bimetallauslöser, dessen annähernd U-förmiges Bimetall (19) und gegebenenfalls ein die­ sem parallel geschalteter Shunt (21) als Erregerwicklung für den Magnet­ auslöser dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappanker (11) im Bereich seiner Schwerelinie und außerhalb des Bereichs der Polschenkeln (7) gelagert ist.

2. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an von den Polschenkeln (7) des Magnetjochs (3) abstehenden Ausbildungen (8; 9) Lagerausnehmungen (12) für vom Klappanker (11) seitlich abste­ hende Lagerzapfen (10) ausgebildet sind.

3. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (10) rundungsfrei und die Lagerausnehmungen (12) U-förmig, sich nach außen aufweitend sowie an jeder der drei inneren Stirnflächen nach innen gewölbt ausgebildet sind.