DE10147356A1 - Unterspannungsauslöseeinrichtung mit voreilendem Schliesser für Leitungsschutzschalter - Google Patents

Abstract

Eine Unterspannungsauslöseeinrichtung mit voreilendem Schließer für einen Leitungsschutzschalter, die an einem Hauptgehäuse des Leitungsschutzschalters als Zusatzbaugruppe zum Leitungsschutzschalter montiert ist und einen Unterspannungsauslösemechnismus mit einem Elektromagnet und einem Auslösehebel in einem Gehäuse der Unterspannungsauslöseeinrichtung enthält, weist einen voreilenden Schließer-Mechanismus auf, der in den Stromkreis des Elektromagneten eingeschaltet ist. Der Schließer-Mechanismus weist einen von einem schwenkbaren Kontakthalter getragenen beweglichen Kontakt auf. Der Kontakthalter ist mit einem Antriebshebel gekoppelt, der synchron mit einem Schaltknopf des Leitungsschutzschalters bewegbar ist, wobei der voreilende Schließer eingeschaltet wird, bevor ein Hauptkontakt des Leitungsschutzschalters eingeschaltet wird, wenn Leitungsschutzschalter nach einem Auslösevorgang wieder eingeschaltet wird. Eine Hubvergrößerungseinrichtung ist zwischen dem Kontakthalter des Schließer-Mechanismus und dem Antriebshebel des Leitungsschutzschalters zur Vergrößerung des Ausgangshubs des Antriebshebels und zur Übertragung des vergrößerten Ausgangshubs auf den Kontakthalter vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterspannungsauslöseeinrichtung mit einem voreilenden Schließer als (optionale) Zusatzbaugruppe zu einem Leitungsschutzschalter (Selbstschalter), etwa einem kunststoffgekapselten Leitungsschutzschalter.

Für solche LS-Schalter (Leitungsschutzschalter) werden verschiedene Zusatzbaugruppen als Option angeboten. Eine Unterspannungsauslöseeinrichtung (USA-Einrichtung) mit einem voreilen­ den Schließer (V-Schließer) ist solch eine Zusatzbaugruppe. Die USA-Einrichtung wird am Hauptteil des LS-Schalters montiert, wenn damit zu rechnen ist, daß die Spannung des Haupt­ schaltungskreises anomal absinkt. Das Gehäuse einer bekannten USA-Einrichtung enthält einen an den Hauptschaltungskreis des LS-Schalters angeschlossenen Elektromagneten, einen Auslöse­ hebel, der den Elektromagneten mit einem Auslösemechanismus im Hauptteil des LS-Schalters verbindet, sowie einen V-Schließer-Mechanismus, der in den Stromkreis des Elektromagneten eingeschaltet ist und mit dem Schalthebel oder -knopf des LS-Schalters gekoppelt ist. Damit die Hauptkontakte des LS-Schalters nach einem Auslösevorgang des LS-Schalters mittels des Schaltknopfs wieder eingeschaltet werden können, wird die USA-Einrichtung mit ihrem voreilen­ den Schließer zurückgesetzt, bevor die Hauptkontakte geschlossen werden.

Bevor die USA-Einrichtung beschrieben wird, soll der Aufbau eines LS-Schalters, insbesondere eines kunststoffgekapselten LS-Schalters beschrieben werden, der schematisch in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. In Fig. 3 ist mit 1 das Hauptgehäuse, d. h. das Gehäuse des Hauptteils des LS- Schalters bezeichnet. Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Unterbrecherabschnitt mit den Haupt­ kontakten. 3 bezeichnet einen Schaltmechanismus zum Öffnen bzw. Schließen der Hauptkon­ takte im Unterbrecherabschnitt 2. 4 bezeichnet eine Überstromauslöseeinrichtung. 5 bezeichnet einen Dreh-Schaltknopf als Betätigungsgriff an der Oberseite eines Deckels des Hauptgehäuses. Mit der Bezugszahl 6 ist ein Übersetzungsmechanismus bezeichnet, der den Dreh-Schaltknopf 5 mit dem Schaltmechanismus 3 koppelt, um die auf den Dreh-Schaltknopf ausgeübte Betätigungs­ kraft auf den Schaltmechanismus zu übertragen.

Im dargestellten Fall umfaßt der Übersetzungsmechanismus 6 die Kombination aus einem Zahnrad 8, das mit der Welle des Dreh-Schaltknopfes 5 verbunden ist, und einem verzahnten Kipp- oder Kniegelenkrad 9 als Teil des Schaltmechanismus 3, wie in Fig. 4 gezeigt. Wenn der Dreh-Schaltknopf 5 aus der Stellung AUS in die Stellung EIN gedreht wird, wird ein Kniegelenk­ mechanismus 3a des Schaltmechanismus 3 über den Übersetzungsmechanismus 6 betätigt, damit die Hauptkontakte des Unterbrecherabschnitts über einen Hebel 3c und eine Feder 3b, die beide dem Öffnen und Schließen der Hauptkontakte dienen, geschlossen werden. Wenn andrerseits der Dreh-Schaltknopf 5 aus der Stellung EIN in die Stellung AUS gedreht wird, wer­ den der Kniegelenkmechanismus 3a und der Hebel 3c umgekehrt betätigt, um die Hauptkontakte zu öffnen. Damit die Hauptkontakte wieder geschlossen werden, nachdem eine Auslösung durch die Überstromauslöseeinrichtung 4 erfolgt ist, wird der Dreh-Schaltknopf 5 von einer Position TRIP zu einer Position RESET (die gleiche wie die Position AUS) gedreht, um einen Verriege­ lungsmechanismus 3d des Schaltmechanismus 3 zurückzusetzen, und dann in die Position EIN gedreht, um die Hauptkontakte zu schließen. Der Aufbau und die Betriebsweise des Schaltme­ chanismus zum Öffnen und Schließen der Hauptkontakte sind im einzelnen in der JP 11-192712 A beschrieben.

Es sollen nun der herkömmliche Aufbau und der Betrieb der USA-Einrichtung mit voreilendem Schließer, die an dem Hauptgehäuse des LS-Schalters montiert ist, unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben werden. Gemäß Darstellung in diesen Figuren ist eine USA-Einrichtung 10 als externe Zusatzbaugruppe an der Außenfläche des Hauptgehäuses 1 des LS-Schalters montiert. Das Gehäuse 11 der USA-Einrichtung 10 umfaßt Zusatzanschlüsse 12, einen Elektro­ magneten 13, einen V-Schließer-Mechanismus 14, der in den Stromkreis des Elektromagneten 13 geschaltet ist, und einen Auslösehebel 15, der den Anker 13a des Elektromagneten 13 mit einem Verriegelungsmechanismus des LS-Schalters verbindet.

Ein Stift 15a, der seitlich vom oberen Ende des Auslösehebels 15 absteht, ist der Schulter einer Auslöseplatte 3e zugewandt (siehe Fig. 7(a)), die Teil des Schaltmechanismus 3 des LS-Schalters ist. Im stationären Zustand, wenn die Spannung des Hauptschaltungskreises normal ist und der Elektromagnet 13 erregt ist, wird der Auslösehebel 15 gegen die Kraft einer Rückholfeder 15b in einer oberen Stellung (in Richtung auf den LS-Schalter) gehalten. Dadurch ist der Stift 15a von der Auslöseplatte 3e gelöst, und ein Verriegelungsmechanismus des LS-Schalters befindet sich im eingerasteten Zustand. Wenn allerdings die Spannung des Hauptschaltungskreises während dieses Betriebs anomal absinkt, wird die Kraft der Rückholfeder 15b größer als die Anzugskraft des Elektromagneten 13 und zieht den Auslösehebel 15 nach unten. Dabei stößt der Stift 15a die Auslöseplatte 3e des LS-Schalters nach unten und löst den Verriegelungsmechanismus, was zu einem Auslösevorgang des LS-Schalters führt.

Der V-Schließer-Mechanismus 14 umfaßt einen festen Kontakt 14a, einen beweglichen Kontakt 14b und einen den beweglichen Kontakt 14b tragenden schwenkbaren Kontakthalter 14c. Am oberen Ende des Kontakthalters ist ein sich horizontal erstreckender Gelenkstift 14c-1 ange­ bracht, der mit einem Antriebshebel 16 im Hauptgehäuse des LS-Schalters gekoppelt ist, während das untere Ende des Kontakthalters als Gelenkpunkt dient. Der Kontakthalter 14c wird von einer Rückholfeder in die Richtung (Gegenuhrzeigersinn) vorgespannt, in welcher die Kontakte geöffnet werden. Der Antriebshebel 16 ist seitlich vom Dreh-Schaltknopf 5 angeordnet und der Bewegungsbahn eines mit dem Dreh-Schaltknopf verbundenen Nockens 17 zugewandt. Der Dreh-Schaltknopf 5 treibt den Kontakthalter 14c über den Nocken 17 und den Antriebshebel 16, wenn er in seine Einschaltposition gedreht wird. In den Figuren sind Betriebspositionen entsprechend dem Einschalt- und Ausschaltbetrieb durch durchgezogene Linien für den Anker 13a des Elektromagneten 13, den Kontakthalter 14c und den Antriebshebel 16 dargestellt.

Wenn bei diesem Aufbau die Hauptkontakte nach einem Auslösevorgang des LS-Schalters wieder eingeschaltet werden sollen, wird der Dreh-Schaltknopf 5 manuell im Gegenuhrzeigersinn aus in dem in Fig. 7(a) gezeigten Auslösezustand, der Position TRIP, in die Position RESET gedreht, die in Fig. 7(b) gezeigt ist, und dann um ungefähr 10 Grad im Uhrzeigersinn gedreht. Dabei stößt der Nocken 17, der sich synchron mit dem Dreh-Schaltknopf 5 dreht, den Antriebshebel 16, so daß dieser sich im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt und seine Spitze sich nach links bewegt, um den Kontakthalter 14c aus der Position AUS in die Position EIN zu bewegen. Dadurch werden der feste Kontakt 14a und der bewegliche Kontakt 14b des V-Schließer-Mechanismus 14 elektrisch miteinander verbunden und der Stromkreis des Elektromagneten 13 geschlossen. Dadurch wird der Elektromagnet 13 erregt, und sein Anker 13a wird angezogen und hebt den Auslösehebel 15 nach oben, wodurch die Auslöseplatte 3e des LS-Schalters freigegeben wird. Dadurch wird die Auslöseplatte 3e von der Rückholfeder 3f nach oben gestoßen, was die Anordnung in einen Bereitschaftszustand versetzt, bei dem eine Verriegelungsklaue und ein Verriegelungsempfänger des Verriegelungsmechanismus 3e im Eingriff miteinander sind. Wenn der Dreh-Schaltknopf 5 im Uhrzeigersinn weiter gedreht und in die Position EIN bewegt wird, die in Fig. 7(c) gezeigt ist, schließt der Schaltmechanismus 3 die Hauptkontakte, wie schon anhand von Fig. 4 beschrieben wurde.

Bei der voranstehend beschriebenen herkömmlichen Anordnung treten die folgenden Probleme auf. Verschiedene externe Zusatzbaugruppen, die als Optionen für den LS-Schalter vorgesehen sind, sind durch Spezifizierung der Außenabmessungen des Gehäuses standardisiert, so daß eine Zusatzbaugruppe wie etwa die USA-Einrichtung mit V-Schließer, die außer dem Elektromagneten noch den V-Schließer-Mechanismus enthält, ein Gehäuse gleicher Außenabmessungen wie andere Zusatzbaugruppen ohne V-Schließer benutzen muß. Dadurch ergeben sich für die USA- Einrichtung größere räumliche Beschränkungen als für andere externe Zusatzbaugruppen ohne V- Schließer. Außerdem muß für den V-Schließer-Mechanismus ein Hub gewährleistet sein, der einer ausreichenden Kontaktbewegung entspricht, um einen Kontaktabstand zwischen dem festen und dem beweglichen Kontakt zu erzielen, der für die erforderliche dielektrische Festigkeit und die Funktion des Mechanismus notwendig ist und um eine Abnutzung dieser Kontakte zu verhindern.

Andererseits ist der Antriebshebel 16 (siehe Fig. 5 und 6) im Hauptgehäuse des LS-Schalters, der zum Antreiben des Kontakthalters des V-Schließer-Mechanismus dient, im Hinblick auf seine Abmessungen und seinen Bewegungshub infolge des begrenzten Raums im Hauptgehäuse des LS-Schalters beschränkt. Demzufolge ist es schwierig, einen ausreichend großen Bewegungshub sicherzustellen.

Wenn man die oben beschriebene USA-Einrichtung unter diesem Gesichtspunkt betrachtet, zeigt sich, daß die Spitze des Kontakthalters 14c des V-Schließer-Mechanismus 14 direkt gegen den Antriebshebel 16 des LS-Schalters gedrückt wird, wie anhand der Fig. 5 und 6 beschrieben, so daß der Hub des Antriebshebels 16, der sich synchron mit dem Dreh-Schaltknopf 5 bewegt, auf den Kontakthalter 14c übertragen wird, um die Kontakte des V-Schließer-Mechanismus 14 einzuschalten. Das Streckenverhältnis zwischen dem Bewegungshub des Antriebshebels 16 und dem des Kontakthalters 14c beträgt damit 1, und für den V-Schließer-Mechanismus 14 steht kein ausreichender Bewegungshub zum Öffnen und Schließen der Kontakte zur Verfügung. Daher ist es schwierig eine Kontaktanordnung vorzusehen, die den für die dielektrische Festigkeit erforder­ lichen Kontaktabstand bietet und eine Kontaktabnutzung bei langem Gebrauch verhindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbessert USA-Einrichtung mit voreilendem Schließer für einen LS-Schalter zu schaffen, bei der auf einfache Weise ein ausreichender Bewegungshub des Kontakthalters des V-Schließer-Mechanismus sichergestellt ist, und zwar ungeachtet der räumlichen Beschränkungen für die USA-Einrichtung als externer Zusatzbaugruppe zu dem LS- Schalter.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung, ihre Vorteile und Merkmale werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer USA-Einrichtung mit voreilendem Schließer gemäß der Erfindung wobei (a) eine Schnittansicht der Einrichtung, montiert an einem LS-Schalter, ist und (b) eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung eines Hubver­ größerungsmechanismus ist,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise eines Hubvergröße­ rungsmechanismus gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 schematisch den Aufbau eines LS-Schalters,

Fig. 4 eine Detaildarstellung des Aufbaus des Schaltmechanismus der LS-Schalters von Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine herkömmliche USA-Einrichtung montiert an einem LS-Schalter,

Fig. 6 eine Seitenansicht, die den internen Aufbau der USA-Einrichtung von Fig. 5 zeigt, und

Fig. 7 Darstellungen zur Erläuterung der Funktionsweise des LS-Schalters und des V- Schließer-Mechanismus der USA-Einrichtung der Fig. 5 und 6, wobei (a) den Betriebs­ zustand zeigt, wo sich der LS-Schalter in der Auslöseposition TRIP befindet, während der V-Schließer geöffnet ist, (b) den Betriebszustand zeigt, wo der LS-Schalter in der Rücksetzposition RESET ist, während der V-Schließer geöffnet ist und (c) den Betriebs­ zustand zeigt, wo der LS-Schalter in der Position EIN ist und der V-Schließer geschlos­ sen ist.

Die Fig. 1(a) und 1(b) zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das den Ansprüchen 1 und 2 entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gehäuse 11 der USA-Einrichtung 10 zusätzlich ein Zwischenhebel 18 vorgesehen, der als Folge einer Bewegung des Antriebshebels 16 im Hauptgehäuse des LS-Schalter verschwenkt wird. Vom äußeren Ende des Zwischenhebels 18 steht ein Stift 18a ab. Die ihm gegenüberliegende Fläche am oberen Ende des Kontakthalters 14c ist als geneigte Nockenfläche 14c-2 ausgebildet.

Das untere Ende des Zwischenhebels 18 ist drehbar am Gehäuse 11 gelagert, und der sich horizontal erstreckende Stift 18a ragt in das Hauptgehäuse 1, so daß er der Spitze des Antriebs­ hebels 16 zugewandt ist. Der Drehpunkt des Zwischenhebels 18 liegt näher am rechten Ende des Gehäuses 11, wie in der Figur gezeigt. In der Bereitschaftsposition, die durch ausgezogene Linien in Fig. 1(b) gezeigt ist und in der der Zwischenhebel 18 nach links geneigt ist, ist der Stift 18a dem Antriebshebel 16 zugewandt. Die geneigte Nockenfläche 14c-2 des Kontakthalters 14c ist Teil eines V-förmigen Einschnitts, wobei die Nockenfläche um etwa 40 Grad geneigt ist. Wenn sich der V-Schließer-Mechanismus in der Ausschaltstellung befindet, die durch ausgezogene Linien in der Figur dargestellt ist, liegt der Stift 18a des Zwischenhebels 18 etwa am Grund des V-förmigen Einschnitts am unteren Ende der Nockenfläche 14c-2. Wenn bei dieser Anordnung der Schaltknopf 5 aus der Rücksetzposition RESET in die Position EIN gedreht wird, um den LS- Schalter nach einem Auslösevorgang einzuschalten, und dabei der Antriebshebel 16 aus der Bereitschaftsposition in Horizontalrichtung bewegt wird, folgt der Zwischenhebel 18 dieser Bewegung und schwenkt im Uhrzeigersinn um seinen Drehpunkt. Am Ende des Hubs des Antriebshebels 16 nimmt der Zwischenhebel 18 eine im wesentlichen vertikale Position ein, wie gestrichelt in der Figur dargestellt ist. Der Stift 18a bewegt sich als Folge dieser Bewegung längs einer Bahn P, die in Fig. 1(b) gezeigt ist. Während sich der Stift 18a des Zwischenhebels 18 auf der Bahn P nach rechts bewegt, verschiebt sich der Kontaktpunkt zwischen dem Stift 18a und der geneigten Nockenfläche 14c-2 des Kontakthalters 14c vom Grund des V-förmigen Einschnitts zur Spitze (nach oben) längs der Nockenfläche 14c-2. Damit vergrößert sich der Drehwinkel des Kontakthalters 14c um das untere Ende, und das Verhältnis des Bewegungshubs (in Horizontal­ richtung) des Kontakthalters 14c zum Bewegungshub des Antriebshebels 16 wird auf etwa 1,4 erhöht. Das bedeutet, daß der Bewegungshub des Kontakthalters 14c etwa das 1,4-fache des Hubs des Antriebshebels 16 wird.

Auf diese Weise wird selbst bei begrenztem Raum ein ausreichender Kontaktabstand und Schleifbereich (wipe) zwischen dem festen Kontakt 14a und dem beweglichen Kontakt 14b erreicht, die beide Bestandteil des V-Schließer-Mechanismus 14 sind.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das den Ansprüchen 1 und 3 entspricht. Bei diesem Beispiel ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel ein Zwischenhebel 18 zusätzlich vorgesehen, und eine geneigte Nockenfläche 16a ist an der Seite der Spitze des Antriebshebels 16 im Bereich des Kontakts mit dem Stift 18a des Zwischenhebels 18 ausgebildet. Im Bereit­ schaftszustand, der durch ausgezogene Linien in Fig. 2 dargestellt ist, liegt der Stift 18a am unteren Ende der geneigten Nockenfläche 16a an.

Wenn der Antriebshebel 16 nach rechts bewegt wird, dreht er den Zwischenhebel 18 im Uhrzeigersinn, wodurch wiederum der Kontakthalter 14c des V-Schließer-Mechanismus nach rechts bewegt wird, da sich der Stift 18a des Zwischenhebels 18 zwischen dem Antriebshebel 16 und dem Kontakthalter 14c befindet. Bei dieser Bewegung folgt der Stift 18a einer Bahn P, und sein Kontaktpunkt mit der geneigten Nockenfläche 16a des Antriebshebels 16 wandert aufwärts. Am Ende des Hubs des Antriebshebels 16, der durch gestrichelte Linien in der Figur dargestellt ist, ist der Kontakthalter 14c um eine Strecke nach rechts bewegt, die um die Nockenhöhe der Nockenfläche 16a größer als der Bewegungshub des Antriebshebels 16 ist. Dabei ist unter der Nockenhöhe der horizontale Abstand zwischen dem in der Figur untersten Ende der Nockenfläche 16a und ihrem obersten Ende zu verstehen. Wenn die Nockenfläche 16a eine Neigung von 20 Grad hat, wird auf diese Weise das Verhältnis des Bewegungshubs (in Horizontalrichtung) des Kontakthalters 14c zum Bewegungshub des Antriebshebels 16 auf etwa 1,4 erhöht. Auf diese Weise wird die gleiche Wirkung wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht. Die Nockenfläche 16a des zweiten Ausführungsbeispiels und die Nockenfläche 14c-2 des ersten Ausführungsbeispiels können auch beide zusammen in einem (dritten) Ausführungs­ beispiel eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Unterspannungsauslöseeinrichtung mit voreilendem Schließer für einen Leitungs­ schutzschalter, die an einem Hauptgehäuse des Leitungsschutzschalters als Zusatzbaugruppe zum Leitungsschutzschalter montiert ist und einen Unterspannungsauslösemechanismus mit einem Elektromagnet (13) und einem Auslösehebel (15) in einem Gehäuse (11) der Unterspan­ nungsauslöseeinrichtung enthält sowie einen voreilenden Schließer-Mechanismus (14) aufweist, der in den Stromkreis des Elektromagneten (13) eingeschaltet ist und einen von einem schwenk­ baren Kontakthalter (14c) getragenen beweglichen Kontakt (14b) aufweist, wobei der Kontakt­ halter (14c) mit einem Antriebshebel (16) gekoppelt ist, der synchron mit einem Schaltknopf (5) des Leitungsschutzschalters bewegbar ist, und wobei der voreilende Schließer eingeschaltet wird, bevor ein Hauptkontakt des Leitungsschutzschalters eingeschaltet wird, wenn Leitungsschutz­ schalter nach einem Auslösevorgang wieder eingeschaltet wird, gekennzeichnet durch eine Hubvergrößerungseinrichtung zwischen dem Kontakthalter (14c) des Schließer-Mechanismus (14) und dem Antriebshebel (16) des Leitungsschutzschalters zur Vergrößerung des Ausgangshubs des Antriebshebels (16) und zur Übertragung des vergrößerten Ausgangshubs auf den Kontakt­ halter (14c).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvergrößerungs­ einrichtung einen Zwischenhebel (18) umfaßt, der so schwenkbar angeordnet ist, daß er dem Hub des Antriebshebels (16) folgt, sowie eine geneigte Nockenfläche an der Spitze des Kontakt­ halters (14c), die einem Stift (18a) an der Spitze des Zwischenhebels (18) gegenüberliegt.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvergrößerungseinrichtung einen Zwischenhebel (18) umfaßt, der schwenkbar so angeordnet ist, daß er dem Hub des Antriebshebels (16) folgt, sowie eine geneigte Nockenfläche, die an der Spitze des Antriebshebels (16) ausgebildet ist und einem Stift (18a) an der Spitze des Zwischen­ hebels (18) gegenüberliegt.