DE4445419A1 - Elektrisches Installationsgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Elektrische Leitungsschutzschalter besitzen als Elektromagnetsy­ stem im wesentlichen einen Magnetkern und einen damit zusammen­ wirkenden Magnetanker sowie eine Spule, die den Magnetkern und den Anker umgibt; dabei ist der Magnetanker als Tauchanker aus­ gebildet. Zusätzlich ist ein Joch vorgesehen, welches den Ma­ gnetkern trägt.

Es sind auch Magnetauslöser mit Klappankersystem bekannt gewor­ den, bei denen im Vergleich zu dem Tauchankersystem der Schlag­ weg und die Schlagkraft geringer ist; darüberhinaus ist das Zu­ sammenspiel mit dem Schaltmechanismus und der Bewegung des be­ weglichen Kontaktstückes ungünstig.

Aus der DE-OS 30 30 429 ist bekannt, beidseitig zu der Vorkam­ mer, das ist der Bereich, der sich vor den Lichtbogenlöschble­ chen befindet, bzw. beidseitig der Kontaktstelle Vorkammerplat­ ten anzuordnen, die als von Isolierstoff umhüllte Eisenblech­ teile ausgebildet sind. Diese Vorkammerplatten verstärken die Blaswirkung des Eigenfeldes des Lichtbogens.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Installationsge­ rät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die magneti­ sche Blaswirkung auf den Lichtbogen noch weiter verstärkt wird und die Nachteile von Klappankersystemen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, bei der zwei U-förmige Eisenblechteile als Kern und Anker sich mit ihren Schenkeln ge­ genüberstehen, werden ähnlich vorteilhafte mechanische Verhält­ nisse wie bei einem Tauchankersystem erzielt und darüberhinaus ist ein Magnetjoch nicht erforderlich, so daß die Funktion mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen erreicht wird.

Zwischen den Stirnseiten der Schenkel befinden sich die Arbeits­ luftspalte, die gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung keilförmig oder V-förmig gestaltet sind, wodurch insbeson­ dere bei einem V-Winkel von ca. 90° eine größere Magnetfläche, eine dadurch vergrößerte Magnetkraft, ein größerer Arbeitsweg und eine formgebundene Zentrierung und Führung des Ankers im Kern erzielt werden. Bei einem Keil- bzw. V-Winkel von 90° ist die Magnetfläche um den Faktor 1,4 vergrößert, was zu entspre­ chend vergrößerter Magnetkraft und dgl. führt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung soll der Luftspalt innerhalb des Bereiches der radialen Ausdehnung der Spule vorhanden sein, wodurch die Streuflußverluste minimiert und der Wirkungsgrad deutlich erhöht werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht gemäß Anspruch 9 darin, daß die Vorkammerplatten wenigstens teilweise den Löschkammerraum überdecken und bis zu den parallel zur Längserstreckung der Schenkel des Magnetankers verlaufenden Seitenkanten unter Zwischenfügung eines weiteren Luftspaltes an­ genähert sind.

Durch die Ankopplung der Vorkammerplatten über einen definierten Luftspalt an die Schenkel des Magnetkerns wird ein Teil des ma­ gnetischen Flusses über diese Vorkammerplatten zur magnetischen Durchflutung des Vorkammerraumes abgeleitet. Dadurch wird die Beschleunigung des Schaltlichtbogens im Vorkammerraum und seine Laufgeschwindigkeit erhöht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den wei­ teren Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Elektroma­ gnetsystem gemäß der Erfindung mit einer Einfach­ kontaktstelle und

Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Aus­ gestaltung mit einer Doppelkontaktstelle.

Das elektrische Installationsgerät, von dem in der Fig. 1 nur einige, für das Verständnis der Erfindung wesentliche Teile dar­ gestellt sind, besitzt ein Elektromagnetsystem 10, welches einen Magnetkern 11 und einen damit zusammenwirkenden Magnetanker 12 aufweist. Der Magnetkern 11 ist U-förmig ausgebildet mit einem lediglich strichliert gezeichneten Steg 13 und zwei daran an­ schließenden Schenkeln 14 und 15. Um den Steg 13 herumgewickelt ist eine Spule 16 aus einem Bandleiter. Die freien Enden der Schenkel 14 und 15 besitzen eine V-Form 17, deren offener V-Win­ kel ca. 90° beträgt.

Der Magnetanker 12 ist ebenfalls U-förmig ausgebildet und be­ sitzt einen Ankersteg 18 sowie zwei Ankerschenkel 19 und 20, de­ ren freie Enden ebenfalls eine V-Form 21 aufweisen, die der V- Form 17 angepaßt ist. Die Endkanten der Schenkel 14 und 15 und der Schenkel 19 und 20 stehen sich gegenüber und die Schenkel 14, 15; 19, 20 fluchten miteinander. Der Magnetanker 12 ist ortsfest zwischen Führungselementen 22, 23, 24 und 25 geführt, so daß er in Doppelpfeilrichtung A bewegbar und geführt ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nicht alle Führungselemente dar­ gestellt; die Schenkel 19 und 20 sind jeweils an ihren in Bewe­ gungsrichtung verlaufenden Seitenkanten doppelt geführt, d. h. im Bereich des Endes der Schenkel und im Bereich des Steges 18. Die Flanken der V-Formen 17 und 21 haben den Abstand a voneinan­ der, wogegen die Spitzen der V-Formen den Abstand b voneinander aufweisen.

Umfaßt von den beiden Schenkeln 19 und 20 ist innerhalb des Ma­ gnetankers 12 ein beweglicher Kontakthebel 26 angeordnet, der um einen oberhalb des Magnetsystems 10 befindlichen Drehpunkt schwenkbar ist. An dem freien Ende, also in der Zeichnung am un­ teren Ende ist am beweglichen Kontakthebel 26 ein Kontaktstück 27 angebracht, welches mit einem festen Kontaktstück 28 zusam­ menwirkt. Am festen Kontaktstück 28 schließt sich eine Lichtbo­ genleitschiene 29 und an dem entgegengesetzten Ende eine An­ schlußfahne 30 an, so daß das feste Kontaktstück mit der Licht­ bogenleitschiene 29 und der Anschlußfahne 30 eine Z-Form auf­ weist. Die Schenkel 29a und 30a sind parallel und verlaufen pa­ rallel zu der Erstreckung der Schenkel 19, 20 bzw. 14, 15. In einem Abstand zu dem Schenkel 29a verläuft eine weitere Lichtbo­ genleitschiene 31 im Bereich der Spule 16, wobei in dem Raum zwischen den beiden Lichtbogenleitschienen ein nicht dargestell­ tes Lichtbogenlöschblechpaket vorgesehen ist. Der Raum 32 ist demgemäß als Löschkammer oder Löschraum zu bezeichnen, wogegen der Raum 33 ein Vorkammerraum mit der Kontaktstelle 27/28 ist. Wenn ein Kurzschluß beispielsweise auftritt, dann wird der be­ wegliche Kontakthebel 26 mit dem Kontaktstück 27 um seine Drehachse geschwenkt; zwischen den beiden Kontaktstücken 27 und 28 entsteht ein Lichtbogen, der mittels der Lichtbogenleitschie­ nen 31, 29 in das Lichtbogenlöschblechpaket und in den Löschraum 32 getrieben wird.

An den Schenkeln 29 und 30 befinden sich nach innen, also auf­ einanderzu herausgedrückte Laschen 34 und 35, die die Bewegung des Magnetankers 12 auf den Kontakthebel 26 übertragen. Zu die­ sem Zwecke greifen die Laschen so weit ins Innere des Raumes zwischen den Schenkeln, daß sie in den Bewegungsweg des Kontakt­ hebels hineinragen.

Die Spule 16, die aus Leiterband gewickelt ist, ist soweit ge­ wickelt, daß ihre äußere Kontur 36 über den Luftspalt, der sich zwischen den beiden V-Formen 17 und 21 befindet, hinausragt bzw. diesen überdeckt.

Beidseitig zum Vorkammerraum 33 und zu dem Löschraum 32 sind Ei­ senplatten 37 und 38 angeordnet. Die Eisenplatte 37 bzw. 38 hat zwei parallel zueinander und parallel zur Lichtbogenleitschiene 29 bzw. 31 verlaufende Kanten 39 und 40, von denen die Kante 40 von der benachbarten Seitenkante des Schenkels 14 einen Abstand c einnimmt.

Man erkennt aus der Fig. 1, daß der Abstand der Spitzen der V- Formen 17, 21, also der Hub b größer ist als der Abstand a der Flanken der V-Formen 17 und 21. Bei einem V-Winkel von ca. 90° ist die Magnetfläche um den Faktor 1,4 größer, ebenso der Ab­ stand b gegenüber dem Abstand a im Vergleich zu senkrecht zu den Schenkelerstreckungen verlaufenden Stirnkanten. Darüberhinaus ist durch die V-Formen eine formgebundene Führung und Zentrie­ rung des Ankers im Kern gegeben. Aufgrund der nach innen ge­ drückten Laschen 34 und 35 kann der Anker als Schlaganker auf den Kontakthebel 26 wirken. Nicht dargestellt ist eine Magnetfe­ der, die zwischen dem Steg 18 und dem Kontakthebel 26 innerhalb der beiden Schenkel 19 und 20 angeordnet ist (siehe in äquiva­ lenter Form auch Fig. 2). Dadurch, daß die Vorkammerplatten 37 und 38 bis an die Schenkel 14 und 15 über den Spalt mit dem Ab­ stand c heranreichen, ist eine magnetische Ankopplung an den Kern gegeben. Dadurch wird ein Teil des Magnetfeldes der Spule 16 über die Vorkammerplatten 37 und 38 zum Löschsystem abgelei­ tet und bildet zwischen den Platten 37 und 38 ein homogenes Blasfeld senkrecht zur Lichtbogenlaufrichtung. Mit dem Spalt c wird der Anteil des Magnetflusses über die als Blasbleche die­ nenden Eisenplatten 37 und 38 eingestellt. Eine direkte Anbin­ dung dieser Vorkammerplatten 37 und 38 an den Kern oder ein zu kleiner Spalt c ist ungünstig, da dadurch das für die magneti­ sche Auslösung und Schlagankerwirkung zur Verfügung stehende Ma­ gnetfeld zu sehr reduziert wird. Der Luftspalt c soll dabei grö­ ßer sein als der Luftspalt a.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 2.

Das Elektromagnetsystem 50 der Fig. 2 besitzt in gleicher Weise wie das System 10 gemäß Fig. 1 einen U-förmigen Magnetkern 51 und einen U-förmigen Magnetanker 52 mit den Schenkeln 53 und 54, die beispielsweise den Schenkeln 15 und 19 entsprechen. Auch hier ist eine der V-Form 17 bzw. 21 entsprechende V-Form 55 und 56 vorgesehen. Um den Steg des Kerns 51 herumgewickelt ist eine Spule 57, die, wie man erkennen kann, den Spalt zwischen den V- Formen überdeckt. Die Spule 57 entspricht in ihrem Aufbau im we­ sentlichen der Spule 16.

Zwischen den Schenkeln 54 und dem dazugehörigen, nicht sichtba­ ren Schenkel des Magnetankers 52 befindet sich eine Lichtbogen­ leitschiene 58 und zwischen den Schenkeln befindet sich weiter­ hin eine Kontaktbrücke 59, an deren entgegengesetzt liegenden sog. beweglichen Enden Kontaktstücke 60 und 61 angebracht oder angeformt sind. Die beiden Kontaktstücke 60 und 61 wirken mit festen Kontaktstücken 62 und 63 zusammen, die mit einer zugehö­ rigen Lichtbogenleitschiene 64 und 65 eine U-Form bilden, deren offene Seite in entgegengesetzte Richtung weisen. Der Magnetan­ ker 52 befindet sich dabei zwischen den sich gegenüberliegenden konvexen Außenseiten des Grundes der U-Form. An den Innenflächen der Schenkel befinden sich den Laschen 34 bzw. 35 entsprechende Laschen 66 und 67, wobei beide Laschen 66 und 67 an dem Schenkel 54 und nicht gezeigte Laschen an dem anderen, ebenfalls nicht gezeigten Schenkel nach innen hineingedrückt sind. Zwischen dem Steg 52 und der Kontaktbrücke 59 befindet sich eine Magnetfeder 80; in gleicher Weise besitzt auch die Anordnung nach Fig. 1 die Magnetfeder, die wie oben angedeutet, in der Fig. 1 aber nicht dargestellt ist.

Beidseitig zu den Kontaktstellen und zu den zwischen den Licht­ bogenleitschienen 58, 64; 58, 65 befindlichen Löschkammern sind strichliert dargestellte Blasplatten 69 und 70 angeordnet, die im Grundsatz eine L-Form aufweisen, wobei der eine Schenkel 71 bzw. 72 hin zu den Schenkeln 53 gerichtet ist; zwischen den Stirnkanten der Stege 71 und 72 und den Seitenkanten der Schen­ kel 53 ist jeweils ein Luftspalt C₁ und C₂ vorgesehen, der in seinen Abmessungen dem Luftspalt c entspricht. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 2 ist im übrigen die gleiche, wobei le­ diglich zu beachten ist, daß es sich bei der Kontaktanordnung nach Fig. 2 um eine Doppelkontaktstelle handelt.

Claims (11)

1. Installationsschaltgerät, insbesondere Leitungsschutz­ schalter, mit einem elektromagnetischen Auslöser, der einen Ma­ gnetkern, einen Magnetanker und eine Spule umfaßt, wobei der Ma­ gnetkern von der Spule umfaßt und der Anker mit einem bewegli­ chen Kontaktelement gekoppelt ist, das mit einem festen Kontakt­ element zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet­ kern (11, 51) und der Magnetanker (12, 52) jeweils als U-förmige Eisenblechteile ausgebildet sind, die sich mit ihren Schenkeln (14, 15; 53; 19, 20; 54) gegenüberstehen, wobei die Schenkel in einer Reihe liegen und miteinander fluchten, und daß zwischen den freien Schenkelenden von Anker und Kern Arbeitsluftspalte (b, a) vorgesehen sind.

2. Installationsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spule (16, 57) um den Steg (13) der U-Form des Magnetkerns gewickelt ist.

3. Installationsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderzuweisenden Kanten der Enden der Schenkel (14, 15; 19, 20) eine V-Form aufweisen.

4. Installationsschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel der V-Form ca. 90° beträgt.

5. Installationsschaltgerät nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker das bewegliche Kontaktelement mit seinen Schenkeln (19, 20) umgreift und zur Führung und zum Antrieb des Kontaktelementes (26, 59) ausgebil­ det ist.

6. Installationsschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schenkel nach innen gedrückte Laschen (35, 34; 66, 67) aufweisen, die in den Bewegungsweg des beweglichen Kon­ taktelementes (26, 59) eingreifen, so daß der Anker beim Auslö­ sefall, also beim Anziehen an den Magnetkern, das bewegliche Kontaktelemente (26, 59) in Richtung Öffnen des Installations­ schaltgerätes bewegt.

7. Installationsschaltgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steg der U-Form des Ankers (12, 52) und dem beweglichen Kontaktelement (26, 59) eine Feder (68) vorgesehen ist.

8. Installationsschaltgerät nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (16, 57), die aus Bandleitermaterial hergestellt ist derart gestaltet ist, daß der zwischen den V-Formen (17, 21; 55, 56) befindliche Luftspalt von der Kontur der Spule (16, 57) im wesentlichen überdeckt ist.

9. Installationsschaltgerät nach einem der vorherigen An­ sprüche, mit einem die Kontaktstelle (27, 28; 60, 62; 61, 63) aufnehmenden Vorkammerraum beidseitig Vorkammerplatten (37, 38; 69, 70) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkam­ merplatten wenigstens teilweise den Löschkammerraum (32) über­ decken und bis zu den parallel zur Längserstreckung der Schenkel (14, 15) des Magnetankers (13, 51) verlaufenden Seitenkanten un­ ter Zwischenfügung eines weiteren Luftspaltes angenähert sind.

10. Installationsschaltgerät nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der weitere Luftspalt (c) größer ist als der Luftspalt zwischen den Kantenflächen der V-Form (17, 21; 55, 56).

11. Installationsschaltgerät nach einem der vorherigen An­ sprüche, mit einer Doppelkontaktstelle, die von einer Kontakt­ brücke überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ brücke und eine der Kontaktbrücke zugeordnete Lichtbogenleit­ schiene (58) innerhalb der Schenkel (54) des Ankers (52) ange­ ordnet und geführt ist.