DE1588742C3 - Selbstschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Selbstschalter mit einem Schalthebel, der über einen Antrieb bewegbar ist und der an seinem einen Ende ein Kontaktstück trägt, das mit einem feststehenden Gegenkontaktstück zusammenwirkt, wobei mit dem Schalthebel eine als Kontaktkraftfeder und als Ausschaltfeder dienende Feder verbunden ist, sowie mit einer Sperre, die den Schalthebel bei elektrodynamischer öffnung gegen die Rückkehr in die Einschaltstellung sperrt.

Ein derartiger Selbstschalter ist aus der DT-AS 97 964 bekannt.

Bei diesem Selbstschalter wird die elektrodynamische Abstoßung der Kontaktstücke und die Entklinkung des Schaltschlosses zwar von demselben Strom hervorgerufen, diese vollzieht sich jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Daher besteht die Gefahr, daß das bewegliche Kontaktstück wieder in die geschlossene Stellung zurückkehrt, bevor das Schaltschloß entklinkt ist und damit das bewegliche Konlaktstück zwangläufig in die Ausschaltstellung überführt wird. Um diesen gefährlichen Bewegungsablauf zu verhindern, der zum Verschweißen der Kontaktstücke führen kann, ist eine Sperre vorgesehen, weiche das bewegliche Schaltstück bei elektrodynamischer öffnung gegen die Rückkehr in die Einschaltlage sperrt. Bei dem bekannten Selbstschalter besteht die Sperre aus einer federnden Rastung des beweglichen Kontaktstücks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sperre möglichst reibungsarm und zuverlässig auszubilden. Diese Aufgabe wird bei einem Selbstschalter der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an dem Schalthebel der eine Hebel eines Kniehebelsystems angelenkt ist, dessen anderer Hebel sich gegen ein feststehendes Widerlager gelenkig abstützt, und daß das Kniehebelsystem durch das Abheben des Schalthebels vom Gegenkontaktstück infolge elektrodynamischer Kräfte mindestens bis in die Totpunktlage gebracht und in dieser Lage an einen Anschlag angelegt ist. Ein Kniehebelsystem bedarf lediglich der Streckung seiner einzelnen Hebel, um die Totpunktstellung zu erreichen. Hierbei tritt nur die äußerst geringe Reibung in den Lagerstellen auf. Ferner läßt sich ein Kniehebelsystem derart in den Schaltermechanismus einfügen, daß das Eigengewicht der Kniehebel ebenfalls in Richtung der Totpunktstellung wirkt.

Kniehebelsysteme werden in vielerlei Gestalt in Schaltermechanismen benutzt (vgl. beispielsweise OE-PS 2 37 724), jedoch ist bisher die Anwendung eines Kniehebelsystems als Sperre gegen das unerwünschte Schließen der Kontaktstücke nach einer elektrodyna-

mischen Öffnung nicht in Betracht gezogen worden.

Der Selbstschalter kann noch durch einen zusätzlichen Elektromagneten verbessert werden, der von dem über die Strombahn des Selbstschalters fließenden Strom erregt wird und der auf das Kniehebelsystem einwirkt. Dieser zusätzliche Elektromagnet kann beispielsweise so bemessen sein, daß er bereits bei größeren Überströmen, d. h. bei Strömen, die sehr groß, jedoch kleiner als Kurzschlußströme sind, das Kniehebelsystem antreibt. Dadurch wird auch in dem angegebe-

nen Überstrombereich ein rascheres Abheben des Schalthebels vom Gegenkontaktstück erreicht. Tritt ein Kurzschluß auf, so werden außerdem die elektrodynamischen Kräfte wirksam, die den Schalthebel besonders schnell von dem Gegenkontaktstück abheben.

Ferner ist eine Ausbildung des Selbstschalters in der Weise vorteilhaft, daß der zusätzliche Elektromagnet auf ein weiteres Kniehebelsystem einwirkt, dessen einer Hebel an das Kniegelenk des mit dem Schalthebel verbundenen Kniehebelsystems angelenkt ist und dessen anderer Hebel sich gegen ein feststehendes Widerlager gelenkig abstützt. Durch diese Anordnung wird einerseits eine Übersetzung der von dem zusätzlichen Elektromagneten ausgeübten Kraft erreicht. Andererseits wird durch die Verwendung des weiteren Kniehebelsystems eine Umlenkung der Bewegungsrichtung um beispielsweise 90° erzielt, wodurch sich günstigere Möglichkeiten zur Unterbringung des Elektromagneten ergeben. Eine dieser Möglichkeiten besteht darin, den Eisenkern des Elektromagneten so anzuordnen, daß er den Schalthebel mit Abstand umgreift.

Eine vorteilhafte Vereinfachung der beschriebenen Anordnung ist dadurch erzielbar, daß mindestens einer

der Hebel des weiteren Kniehebelsystems als Anker des zusätzlichen Elektromagneten dient.

Ein besonderer Anschlag für das mit dem Schalthebel verbundene Kniehebelsystem in der Totpunktlage kann dadurch entfallen, daß der Eisenkern des zusätzlichen Elektromagneten zugleich als Anschlag dient.

Die Erfindung, die bei ein- oder mehrpoligen Selbstschaltern anwendbar ist, wird im folgenden an Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einpolige Selbstschalter in schematischer Darstellung, bei der zur Verbesserung der Übersichtlichkeit das Gehäuse und alle tragenden Konstruktionsteile sowie die Lichtbogenlöscheinrichtung weggelassen sind.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 1 ist das feststehende Gegenkontaktstück 1 an einem Leiter 2 befestigt, der zweifach rechtwinklig abgebogen ist und an seinem linken oberen Ende ein nicht dargestelltes Anschlußkontaktstück tragen kann. Mit dem Gegenkontaktstück 1 wirkt ein bewegliches Kontaktstück 3 zusammen, das an einem Schalthebel 4 befestigt ist. An seinem unteren Ende ist der Schalthebel mit einem U-förmig gebogenen beweglichen Leiterband 5 verbunden, das an einem feststehenden Leiterstück 6 befestigt ist. Dieses kann ebenfalls mit einem nicht dargestellten Anschlußkontaktstück verbunden sein.

Der Schalthebel 4 ist an seinem unteren Ende mit einem Führungsbolzen 7 in einem Langloch 8 eines Rahmens 10 geführt. Außerdem besitzt der Schalthebel einen Klinkenbolzen 11, der mit einer Nase 12 eines Klinkenhebels 13 zusammenwirkt, der um ein Lager 14 drehbar ist. Der Klinkenhebel 13 besitzt an seinem der Nase 12 gegenüberliegenden Ende eine Schräge 15, auf der eine Rolle 16 abrollen kann, die drehbar am Ende eines Auslösehebels 17 gelagert ist. Der um ein Lager 18 drehbare Auslösehebel 17 ist an seinem der Rolle 16 gegenüberliegenden Ende mit einem Anker 20 versehen, der zusammen mit einem den Leiter 2 umgreifenden Eisenkern 21 ein Magnetsystem für die Schnellauslösung des Schalthebels 4 bildet. Der Klinkenhebel 13 wird durch eine Zugfeder 19 in seiner Ruhelage gehalten.

Der Schalthebel 4 ist durch ein Antriebsgestänge verstellbar, welches im Ausführungsbeispiel als Kniehebelsystem mit Hebeln 22 und 23 ausgebildet ist. Während der Hebel 23 sich gelenkig gegen ein feststehendes Lager abstützt, ist der Hebel 22 an den Schalthebel 4 im Bereich des Klinkenbolzens 11 angelenkt. Die Antriebskraft zum Einschalten des Selbstschalters greift zweckmäßig am Kniegelenk zwischen den Hebeln 22 und 23 an.

Im Bereich zwischen dem Klinkenbolzen 11 und dem Führungsbolzen 7 greift an dem Schalthebel 4 eine Druckfeder 24 an, die als Kraftspeicher zur Erzeugung des Kontaktdrucks zwischen dem Gegenkontaktstück 1 und dem Kontaktstück 3 und auch als Kraftspeicher für die Ausschaltbewegung des Schalthebels 4 dient.

Am unteren Ende des Schalthebels 4, und zwar zwischen dem Angriffspunkt der Druckfeder 24 und dem Führungsbolzen 7, ist mit dem Schalthebel 4 ein Kniehebelsystem 25 verbunden, welches, wie noch erläutert wird, den Schalthebel 4 an der Rückkehr in die geschlossene Lage hindert, wenn er durch elektrodynamische Kräfte vom Gegenkontaktstück 1 abgehoben worden ist. Das Kniehebelsystem 25 besteht aus einem Hebel 26, der an dem Schalthebel 4 angelenkt ist, und einem Hebel 27, der sich gegen ein Widerlager 28 gelenkig abstützt.

Mit dem Kniehebelsystem 25 wirkt ein Elektromagnet 30 zusammen, der aus einem Eisenkern 31 und einer Wicklung besteht, die durch das bewegliche Leiterband 5 gebildet wird. Dem Eisenkern 31 ist ein Anker 32 zugeordnet, der mittels einer Zugstange 33 an dem Kniegelenk 34 des Kniehebelsystems 25 angreift. Der Hub des Ankers 32 ist dabei so bemessen, daß

ίο beim Anliegen des Ankers 32 an dem Eisenkern 31 die Hebel 26 und 27 sich in der Totpunktlage befinden oder diese Lage in geringem Maß überschreiten.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel eines Selbstschalters gemäß F i g. 2 sind für die Teile mit gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 gewählt.

In F i g. 2 ist dem Elektromagnet 30 ein Kniehebelsystem 40 zugeordnet, dessen Hebel 41 sich gelenkig an einem Widerlager 42 abstützt und dessen Hebel 43 an dem Kniegelenk 34 des Kniehebelsystems 25 angreift. Hierbei dient der Hebel 41 zugleich als Anker für den Elektromagneten 30. Der Hub des Hebels 41 gegenüber dem Eisenkern 31 ist dabei wiederum so bemessen, daß die Hebel 26 und 27 die Totpunktlage erreichen, wenn der Hebel 41 an dem Eisenkern 31 zum Anliegen kommt. Zweckmäßig wird das Kniehebelsystem 40 so bemessen, daß die Hebel 41 und 43 annähernd die Totpunktlage erreichen, wenn der Hebel 41 an dem Eisenkern 31 anliegt. In diesem Fall erzielt man die beste Kraftübersetzung.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist der Eisenkern 31 so angeordnet, daß er den Schalthebel 4 mit Abstand umgreift. Dadurch ergibt sich eine gute Ausnutzung des zur Verfugung stehenden Raumes. Das dem Eisenkern 31 zugeordnete Kniehebelsystem 40 ermöglicht in einfacher Weise eine Umlenkung der Bewegungsrichtung von einer annähernd senkrecht zum Schalthebel verlaufenden Richtung in eine zum Schalthebel parallel verlaufende Richtung.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der beschriebenen Selbstschalter erläutert. In der Einschaltstellung erfaßt die Nase 12 den Klinkenbolzen 11 des Schalthebels 4, der durch die Druckfeder 24 mit dem Klinkenbolzen 11 als Drehpunkt in Richtung auf das Gegenkontaktstück 1 gedrückt wird. Wenn über den Selbstschalter ein Kurzschlußstrom fließt, so treten zwischen dem Gegenkontaktstück 1 und dem Kontaktstück 3 in an sich bekannter Weise abhebende Kräfte auf, die auf den Schalthebel 4 ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment ausüben. Diese abhebenden Kräfte werden in der Ausführungsform des Selbstschalters gemäß der F i g. 2 dadurch unterstützt, daß parallel zueinander verlaufende Teile des Schalthebels 4 und des Leiters 2 vorhanden sind, die vom Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden und sich deshalb abstoßen.

Unter dem Einfluß der genannten Kräfte führt der Schalthebel 4 eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn um den Klinkenbolzen 11 aus, wobei das Kontaktstück 3 von dem Gegenkontaktstück 1 abgehoben wird. Dabei entsteht ein Lichtbogen, der den weiteren Anstieg des Kurzschlußstroms in der erwünschten Weise begrenzt. Durch die beschriebene Schwenkbewegung des Schalthebels 4 um den Klinkenbolzen 11 werden die Hebel 26 und 27 des Kniehebelsystems 25 in die Totpunktlage gebracht und in dieser Lage durch Anschlagen des Ankers 32 an den Eisenkern 31 (F i g. 1) bzw. das Anschlagen des Hebels 41 an den Eisenkern

31 (F i g. 2) gesperrt. Durch die horizontale Anordnung des Kniehebelsystems 25 unterstützt die Schwerkraft die Bewegung der Hebel 26 und 27 in die Totpunktlage. Der Schalthebel 4 kann deshalb nicht in die Einschaltlage zurückkehren. Es ist nicht erforderlich, daß die Verklinkung des Schalthebels 4 über den Klinkenhebel 13 und den Auslösehebel 17 besonders schnell anspricht, weil der Schalthebel 4 in seiner Lage verbleibt. Dies gibt die Möglichkeit, die bei den bekannten Selbstschaltern verwendeten Verklinkungsmechanismen zu verwenden.

Durch den Kurzschlußstrom wird auch der Elektromagnet 30 erregt. Dieser wirkt über den Anker 32 (F i g. 1) bzw. über das Kniehebelsystem 40 (F i g. 2) zusätzlich auf den Schalthebel 4 im Öffnungssinn ein. Dadurch werden die an dem Gegenkontaktstück 1 und dem Kontaktstück 3 und gegebenenfalls an den parallel zueinander angeordneten Teilen des Leiters 2 und des Schalthebels 4 wirkenden abhebenden Kräfte unterstützt.

Der Elektromagnet 30 kann so bemessen sein, daß das Kniehebelsystem 25 den Schalthebel 4 bereits bei größeren Überströmen im Öffnungssinn antreibt, die noch keine ausreichenden abhebenden Kräfte an dem Gegenkontaktstück 1 und dem Kontaktstück 3 und gegebenenfalls den erwähnten parallel zueinander verlaufenden Teilen erzeugen.

Die Stromstärke, bei welcher der Elektromagnet 30 anspricht, kann durch Bemessung des Luftspalts im

ίο Elektromagneten 30, d. h. des Abstands zwischen dem Eisenkern 31 und dem Anker 32 in F i g. 1 bzw. dem Hebel 41 in F i g. 2 beeinflußt werden. Eine weitere Möglichkeit für die Beeinflussung dieser Stromstärke ist die Anbringung einer Feder am Kniehebelsystem 25 oder 40.

Um das Kniehebelsystem 25 in die Ausgangslage gemäß den F i g. 1 und 2 zurückzubringen, kann beispielsweise ein vom Schaltschloß betätigtes Teil vorgesehen sein, von dem das Kniegelenk 34 beim Einschalten des Selbstschalters angehoben wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Selbstschalter mit einem Schalthebel, der über einen Antrieb bewegbar ist und der an seinem einen Ende ein Kontaktstück trägt, das mit einem feststehenden Gegenkontaktstück zusammenwirkt, wobei mit dem Schalthebel eine als Kontaktkraftfeder und als Ausschaltfeder dienende Feder verbunden ist, sowie mit einer Sperre, die den Schalthebel bei elektrodynamischer öffnung gegen die Rückkehr in die Einschaltstellung sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schalthebel (4) der eine Hebel (26) eines Kniehebelsystems (25) angelenkt ist, dessen anderer Hebel (27) sich gegen ein feststehendes Widerlager (28) gelenkig abstützt, und daß das Kniehebelsystem (25) durch das Abheben des Schalthebels (4) von dem Gegenkontaktstück (1) infolge elektrodynamischer Kräfte mindestens bis in die Totpunktlage gebracht und in dieser Lage an einen Anschlag (Eisenkern 31) angelegt ist.

2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Kniehebelsystem (25) ein zusätzlicher Elektromagnet (30) einwirkt, der von dem über die Strombahn des Selbstschalters fließenden Strom erregt ist (F i g. 1).

3. Selbstschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Elektromagnet (30) auf ein weiteres Kniehebelsystem (40) einwirkt, dessen einer Hebel (43) an dem Kniegelenk (34) des mit dem Schalthebel (4) verbundenen Kniehebelsystems (25) angelenkt ist und dessen anderer Hebel (41) sich gegen ein feststehendes Widerlager (42) gelenkig abstützt (F i g. 2).

4. Selbstschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (31) des zusätzlichen Elektromagneten (30) den Schalthebel (4) umgreifend angeordnet ist (F i g. 2).

5. Selbstschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anker des zusätzlichen Elektromagneten (30) mindestens einer der Hebel (41) des weiteren Kniehebelsystems (40) dient (F i g. 2).

6. Selbstschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (31) des zusätzlichen Elektromagneten als Anschlag für das Kniehebelsystem (25) dient (F i g. 1).