DE3019263C2

DE3019263C2 - Überstromschalter

Info

Publication number: DE3019263C2
Application number: DE3019263A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Adolf Hengelo Bosch; Derk van der Goor Scheer
Original assignee: Hazemeijer BV
Current assignee: Hazemeijer BV
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1984-12-06
Also published as: GB2052161B; GB2052161A; SE8003827L; US4319210A; ES8101322A1; IT8067797A0; SE442073B; FR2457557B1; FR2457557A1; DE3019263A1; ES492190A0; NL173577C; IT1128477B; NL173577B; BE883401A; CH650101A5; NL7903987A

Description

e) der dritte Teil (3c, 3d) bei seiner Drehung um die Gelenkverbindung (12) des Kontakthebels infolge dynamischer Kontakttrennkräfte den Sperrhebel (8) um dessen festen Drehpunkt (10) schwenkt und dadurch die Blockierung des zweiten Teils (3b)dcs Kontakthebels löst.

2. Überstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d»ß sich der dritte Teil (3c) des Kontakthebels in der Richtung erstreckt, in der sich die Teile (3a, 3b) des Kontakthebcls drehen, wenn dieser um den ersten festen Drehpunkt (4) schwenkt, daß der dritte Teil (3c) des Kontakthcbels mit einer schrägen Fläche (13) versehen ist, die mit einer an einem festen Teil des Schalters angebrachten Rampe (14) derart zusammenarbeitet, daß der erste Teil (3a) des Kontakthebels bei einer Drehung um den ersten festen Drehpunkt (4) durch den am zweiten Teil (3tydes Kontakthebels angebrachten Anker (6) sich ebenfalls in Öffnungsrichtung des Schalters um die Gelenkverbindung (12) dreht, und daß am Ende des dritten Teils (3c) des Kontakthebels ein Gleitlager (20) vorgesehen ist, das mit dem freien Ende des so Sperrhebels (8) gekoppelt ist.

3. Überstromschalter nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß

der Sperrhebel (8) mit seinem freien Ende über ein Gleitlager (20) mit einem Blockierhebel (15) gekoppelt ist, der um die Gelenkverbindung (12) des Kontakthebels schwenkbar ist und in Ruhestellung des Sperrhebels (8) einem fest am Schalter angebrachten Anschlag (16) gegen- t>o überliegt; und

g) an dem Blockierhebel (15) in der Nähe der Gelenkverbindung (12) starr ein Teil (ISa^befestigt ist, welches bei Bewegung des Sperrhebels (8) durch den zweiten Anker (9) den ersten Teil (3a) des Kontakthebels um die Gelenkverbindung (12) in Kontaktöffnungsrichtung schwenkt.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des dritten Teils (3d) des Kontakthebels mit Abstand einem fest am Schalter' angebrachten Anschlag (18) gegenüberliegt der eine Bewegung des dritten Teils (3d) bei der Stromkreisunterbrechung begrenzt

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß das Ende des dritten Teiles (3d) des Kontakthebels an einem weiteren drehbaren Hebel (17) ruht, welcher am einen Ende an dem festen Drehpunkt (4) des Kontakthebels drehbar gelagert ist, daß der dritte Teil (3d) des Kontakthebels bei Drehung um die Gelenkverbindung (12) eine Drehung des weiteren Hebels (17) um den festen Drehpunkt (4) erzwingt und daß das Ende des Teiles (Sa) des Sperrhebels (8) mit dem weiteren Hebel (17) durch ein Gleitlager (21) gekoppelt ist

Die Erfindung betrifft einen Überstromschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem aus der DE-AS 11 16 782 bekannten Schalter dieser Art wird bei Kurzschlußstrom der Kontakthebel von dem ersten Anker des Magnetauslösers so verschoben, daß das bewegliche Kontaktstück von einem festen Kontaktteil abgehoben, zugleich aber auf einem Zwischenkontakt abgewälzt und dann mit verstärktem Kontaktdruck an einen Abreißkontakt gelegt wird. Der Kontakthebel stützt sich dabei so lange über eine Klinke gegen eine von einem Schaltschloß in Kontaktöffnungsrichtung festgehaltene Schwinge, bis die Klinke von einer Rolle abgleitet, worauf das bewegliche Kontaktstück von einer Zugfeder in die Öffnungslage bewegt wird. Gleichzeitig löst der zweite Anker das Schaltschloß aus.

Auch aus der FR-PS 12 46 837 ist ein Überstromschalter mit einem Elektromagneten bekannt, der neben einem Kontaktanker zur Unterbrechung des Stromkreises auch einen zweiten Anker zur Lösung einer Sperrvorrichtung anzieht, welche den Kontaktanker freigibt, wenn der den Schalter durchfließende Strom einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Sperrvorrichtung besteht hier im wesentlichen aus einem durch den zweiten Anker schwenkbaren Sperrhebel, gegen dessen Ende ein Sperrnocken des Kontakthebels drückt. Bis zur Freigabe des Kontaktes wird eine relativ hohe Kontaktkraft aufrechterhalten, so daß der Schwellenwert des Stromes scharf definiert werden kann und ein Verschweißen der stromführenden Kontakte verhindert wird. Jedoch wird der Kontaktanker bis zur Freigabe durch die Sperrvorrichtung in der Kontaktschließstellung gehalten. Nach der Freigabe bewegt sich der Kontaktanker sehr schnell in die Öffnungsrichtung, in der der Stromkreis unterbrochen ist, wobei das Schwenklager des Ankers sehr ungleichmäßigen Beanspruchungen ausgesetzt wird, die bei starken Kurzschlüssen durch die elektrodynamischen Kontaktabstoßungskräfte noch erheblich verstärkt werden.

Aus der DE-AS 25 11 948 ist ein strombegrenzender Leistungsschalter bekannt, dessen bewegliches Kontaktstück an einem von einem Schaltschloß verklinkbaren Träger angeordnet ist. Das Schaltschloß soll während einer Öffnungsbewegung des beweglichen Kontaktstücks infolge elektrodynamischer Kräfte sofort direkt cntriegclbar sein, und zu diesem Zweck verschwenkt der Kontakthebel über einen seementförmi-

gen Ansatz einen weiteren Hebel, der gegen einen Ent-■clinkungsnocken des Schaltschlosses stößt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugreade, einen Überstromschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der bei hoher Strombelastung eine möglichst schnelle Unterbrechung des Stromkreises schon ermöglicht, bevor der zweite Anker die Blokkierung löst und bevor der Kontakthebel von dem ersten Anker in die Öffnungsrichtung bewegt wird.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst

Durch die Erfindung wird einerseits eine sehr schnelle Stromunterbrechung bei Kurzschlußbedingungen erreicht, andererseits aber die erwünschte Unabhängigkeit des Kontaktdrucks von den Bewegungen und Schaltkräften des Magnetauslösers und damit eine schürfe Stromschwelle gewährleistet Das bewegliche Kontaktstück nimmt an zwei Bewegungen gleichzeitig teil, nämlich an einer Drehbewegung um den festen Drehpunkt sowie an einer Drehbewegung um die Gelenkverbindung. Außerdem ist der Überstromschalter konstruktiv sehr einfach realisierbar.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Überstromschalters, der im Prinzip aus Fig. 6 der FR-PS 12 46 837 bekannt ist, jedoch für eine automatische Rückstellung abgewandelt wurde;

Fig.2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig.3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines für besonders schnelle Stromunterbrechung geeigneten Überstromschalters gemäß der Erfindung.

Der in F i g. 1 dargestellte Überstromschalter eignet sich für eine schnelle Stromkreisunterbrechung und ist im Schließzustand dargestellt, in dem ein festes Kontaktstück 1 mit einem beweglichen Kontaktstück 2 elektrisch Kontakt macht Das bewegliche Kontaktstück 2 ist an einem Kontakthebel 3 angebracht, mit dem es durch Drehung um einen festen Dreh- oder Anlenkpunkt 4 in die Offnungsstellung des Schalters gebracht werden kann, in der der Stromkreis unterbrochen ist.

Der Kontakthebel 3 wird durch einen Anker 6 betätigt, der am Kontakthebel 3 angebracht ist und mit einem nur schematich dargestellten Elektromagneten S zusammenarbeitet. Die Erregung des Elektromagneten 5 erfolgt durch eine Erregungswicklung, durch die der Schalterstrom fließt

Der Elektromagnet 5 arbeitet ferner mit einer Sperrvorrichtung 7 zusammen, die einen Sperrhebel 6 enthält, an dem ein Anker 9 angebracht ist. Der Sperrhebel 8 ist an einem festen Drehpunkt 10 schwenkbar gelagert und wird durch einen Anschlag 11 sowie eine Feder in seiner Ruhestellung gehalten. Bei 18 wird ein Sperrnocken am Kontakthebel 3 durch ein Ende des Sperrhebels 8 an einer Bewegung gehindert. Die gewünschte Kontaktkraft wird durch eine Feder 19 erzeugt, die auch zur Rückstellung des Schalters dient.

Wenn ein Strom durch den Schalter fließt, wird der Anker 6 durch den Elektromagneten 5 angezogen. Die Anziehungskraft strebt den Anker 6 und damit auch den das bewegliche Kontaktstück 2 tragenden Kontakthebel 3 zum Elektromagneten 5 zu ziehen. Eine solche Bewegung wird jedoch durch uas Ende des Sperrhebels 8 verhindert, so daß die Kontaktkraft aufrechterhalten bleibt. Durch geeignete Dimensionierung des Elektromagneten 5, des Ankers 9 und der Sperrvorrichtung 7 kann erreicht werden, daß der Anker 9 sich erst dann zum Elektromagneten 5 bewegen kann, wenn der Schalterstrom einen bestimmten Schwellenwert überschreitet und die Verriegelung des Kontakthebels 3 bei 18 dann gelöst wird.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform des Überstromschalters gemäß der Erfindung sind für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in

ίο F i g. 1 verwendet worden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung enthält der Kontakthebel 3 zwei Teile 3a und 30, die durch eine Gelenkverbindung 12 miteinander verbunden sind. Der erste Teil 3a, der das bewegliche Kontaktstück 2 trägt kann sich nun unabhängig vom zweiten Teil 36 des Kontakthebels drehen, welcher durch die Sperrvorrichtung 7 blockiert ist, so daß beim

Auftreten von Abstoßungskräften eine ungehinderte Kontakttrennung stattfinden kann. Um ein Lösen der Sperrvorrichtung im letzteren FaI-

Ie zu bewirken, ist der erste Teil 3a des Kontakthebels mit der Sperrvorrichtung 7 gekoppelt Der erste Teil 3a des Kontakthebels ist zu diesem Zweck mit einem dritten Teil 3c des Kontakthebels starr verbunden, welcher zusammen mit dem ersten Teil um die Gelenkverbindung 12 schwenken kann. Der dritte Teil 3c des Kontakthebels ist mit dem Sperrhebel 8 über ein Gleitlager 20 und einen Kopplungshebel 8a derart gekoppelt, so daß der erste Teil 3a des Kontakthebels bei einer Bewegung um die Achse der Gelenkverbindung 12 auch den zweiten Teil 3 Λ des Kontakthebels bei 18 freisetzt.

Wenn auch der zweite Teil 36 des Kontakthebels durch den Anker 6 in Richtung auf den Elektromagneten 5 bewegt werden kann, wird die Gelenkverbindung 12 zusammen mit dem ersten Teil 3a des Kontakthebels mitgenommen, wenn der Auslösestrom genügend groß ist, wodurch sich eine zusätzliche Beschleunigung des abgehobenen beweglichen Kontaktstücks 2 ergibt.

Ein weiterer Vorteil der in F i g. 2 dargestellten Kopplung zwischen dem ersten Teil 3a des Kontakthebels und der Sperrvorrichtung 7 besteht darin, daß die Sperrvorrichtung 7 im Falle einer Kontakttrennung, die nicht durch Abstoßungskräfte verursacht wird, über den Anker 9 komplementär zum Antrieb des beweglichen Kontaktstücks 2 durch den Anker 6 arbeitet, was ebenfalls eine sehr schnelle Kontakttrennung bewirkt.

Um eine zwangsweise Drehbewegung des ersten Teiles 3a des Kontakthebels im letzteren Falle zu bewirken, kann der dritte Teil 3cdes Kontakthebels zusätzlich mit einem Teil 13 versehen sein, der eine schräge Fläche

so aufweist, die mit einer an einem festen Teil des Schalters angebrachten Rampe 14 derart zusammenwirkt, daß der dritte Teil 3c des Kontakthebels und damit auch der erste Teil 3a zwangsweise um die Achse der Gelenkverbindung 12 geschwenkt werden, wenn die Teile 3a und 3b des Kontakthebels infolge der Anziehung des Ankers 6 durch den Elektromagneten 5 nach oben bewegt werden.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Schalters; auch hier sind wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet worden wie in den vorangehenden Figuren.

Der Kontakthebel des Schalters gemäß Fig.3 besteht wie der des Schalters gemäß Fig. 2 wieder aus zwei uiirch eine Gelenkverbindung 12 aneinander angelenkten Teilen 3a und 3b. Der zweite Teil 3b ist mit einem Anker6 versehen.

Die Sperrvorrichtung 7 ist anders ausgebildet als bei den Schaltern gemäß F i g. 1 und 2. Der erste Teil 3a des Kontakthebels kann nun in der Gelenkverbindung 12

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auch bezüglich eines Blockierhebels 15 schwenken. Mit nung durch eine ungehinderte Drehung der Teile 3a und dem ersten Teil 3« des Kontakthebels ist ein abgewan- 3d des Kontakthebels mit dem Kontaktstück 2 um die delter dritter Teil 3d jedoch starr verbunden, so daß die Gelenkverbindung 12 stattfinden kann, werden die Teile 3« und 3t/zusammen miteinander schwenken. Der schnell wirkenden Abstoßungskräfte vollständig ausge-Blockierhebel 15 ist starr mit einem Teil 15« gekoppelt, s nutzt.

dessen linkes Ende so nach oben gebogen ist, daß es am Bei dieser Ausführungsform kann die Öffnungsge-

ersten Teil 3a des Kontakthebels anliegt. Wenn nun der schwindigkeit des Kontaktstückes 2 durch eine kleinere Blockierhebel 15 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, Abwandlung noch weiter beschleunigt werden. Der Anwird der erste Teil 3a des Kontakthebels mitgenommen. schlag 18 wird zu diesem Zweck an einem festen Teil des

Das Ende des dritten Teiles 3d des Kontakthebels io Schalters derart angebracht, daß er dem freien Ende des liegt an einem drehbaren Hebel 17 an, dessen Ende im dritten Teiles 3d des Kontakthebels gegenüberliegt Lagerpunkt 4 frei drehbar gelagert ist. Eine Drehung Wenn das bewegliche Kontaktstück 2 zusammen mit der Teile 3« und 3d des Kontakthebels in Gegenuhrzei- den Teilen 3a und 3d des Kontakthebels beim öffnen gerrichtung wird durch einen fest im Schalter angccrd- des Schalters strebt, um den festen Drehpunkt 4 zu neten Anschlag 18 verhindert 15 schwenken, wird dies wegen der z. B. durch eine Feder

Der Blockierhebel 15 der Sperrvorrichtung 7 endet in 19 auf das bewegliche Kontaktstück 2 ausgeübten Koneinem Gleitlager 20 und ist über dieses gleitend mit taktkraft zuerst zu einer Drehung der Teile 3a und 3d einem Ende des umgebogenen Sperrhebels 8 gekoppelt. des Kontakthebels in Gegenuhrzeigerrichtung um den Das Gleitlager 20 liegt ferner an einem schaltcrfesten Berührungspunkt der Kontaktstücke 1 und 2 führen. Anschlag 16 an. 20 Diese Drehung wird anhalten, bis das Ende des Teiles 3d

Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß F i g. 8 des Kontakthebels auf den Anschlag 18 trifft. Als Folge ist der den Anker 9 tragende Sperrhebel 8 nun an sei- hiervon wird dann das Kontaktstück 2 schnell beschleunem unteren Ende 10 drehbar gelagert. Ferner ist der nigt werden und beginnen, sich mit zunehmender Ge-Sperrhebel 8 am unteren Ende starr mit einem Teil 8a schwindigkeit in Uhrzeigerrichtung um die Gelenkververbunden,dessen rechtes Endeden schwenkbaren He- 25 bindung 12 zu drehen, während es gleichzeitig an der bei 17 mittels eines weiteren Gleitlagers 21 umgibt. Bewegung um den festen Drehpunkt 4 teilnimmt

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform des erfin-

dungsgemäßen Schalters arbeitet folgendermaßen: Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Beim Auftreten eines Überstroms wird der Anker 6

durch den Elektromagneten 5 angezogen; die Sperrvorrichtung 7 hält die Kontaktkraft jedoch zuerst durch den Blockierhebel 15 und den festen Anschlag 16 des Oberstromschalters aufrecht. Wenn dann die Erregung des Elektromagneten 5 so stark wird, daß der Anker 9 angezogen wird, bewegt sich der Sperrhebel 8 in Rieh- 3s tung auf den Magneten 5, wobei der Blockicrhebel 15 um die Gelenkverbindung 12 geschwenkt wird, so daß der Sperrhebel nicht mehr durch den Anschlag 16 gehalten wird. Der zweite Teil 3b des Kontakthebels ist nun nicht mehr verriegelt und kann daher zum Elektromagneten 5 schwenken. Da der Blockierhebel 15 und sein Teil 15a starr miteinander verbunden sind, wird der das bewegliche Kontaktstück 2 tragende erste Teil 3a des Kontakthebels zwangsweise in Öffnungsrichtung des Schalters um die Gelenkverbindung 12 geschwenkt, wobei der erste Teil 3a zusammen mit dem zweiten Teil 3b des Kontakthebels um den festen Drehpunkt 4 schwenken, bis der Schalter geöffnet ist

Bei einer Stromkreisunterbrechung durch Abstouüngsieräfte werden das Kontaktstück 2 und damit auch der erste Teil 3a des Kontakthebels in Uhrzeigerrichtung im Sinne einer Stromkreisunterbrechung um die Gelenkverbindung 12 schwenken. Da der erste und der dritte Teil 3a bzw. 3d des Kontakthebels starr miteinander verbunden sind, schwenkt auch der dritte Teil 3d mit um die Gelenkverbindung. Bei der Drehung um die Gelenkverbindung 12 zwingt das der Gelenkverbindung 12 abgewandte Ende des dritten Teiles 3d des Kontakthebels dann den drehbaren Hebel 17, sich ebenfalls um den festen Drehpunkt 4 zu drehen. Wegen der Kopplung zwischen dem drehbaren Hebel 17 und dem Teil 8a des Sperrhebels über das Gleitlager 21 beginnt der Sperrhebel 8 sich um den Punkt 10 zu drehen. Bei der Drehung um den festen Drehpunkt 10 nimmt der Sperrhebel 8 den Blockierhebel 15 mit so daß dieser vom Anschlag es 16 freikommt und der Schalter auch hier wieder vollstandig öffnen kann.

Da bei dieser Ausführungsform eine vollständige öff-

Claims

Patentansprüche:

1. Oberstromschalter zum schnellen Unterbrechen eines Stromkreises mit

a) einem tContakthebe), der an einem ersten Teil (3*; des bewegliche Kontaktstack (2) trägt und an einem zweiten Teil (3b) an einem festen Drehpunkt (4) schwenkbar gelagert ist; to

b) einer elektromagnetischen Auslösereinrichtung, deren Elektromagnet (5) mit zwei Ankern zusammenwirkt, von denen der erste Anker (6) den zweiten Teil (3b) des Kontakthebels in Kontaktöffnungsrichtung beaufschlagt; und ι s

c) einer durch den zweiten Anker (9) idsbaren Sperrvorrichtung (7,18; Ιό) mit einem um einen zweiten festen Drehpunkt (10) schwenkbaren Sperrhebel (8), die den zweiten Teil (3b) des Kontakthebels gegen Verschwenkung um dessen festen Drehpunkt (4) blockiert;

d) wobei der erste Teil (3a) des Kontakthebels mit dem zweiten Teil (3b) gelenkig und mit einem dritten Teil (3c, 3c# starr verbunden ist;

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dadurchgekennzeichnet, daß