DE69405454T2 - Mit einem zeitverzögerten Abschaltsystem versehener ferngesteuerter Schalter - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Stromstoßrelais, das
• - ein Antriebselement mit einem Elektromagneten mit Kippanker,
• - einen Mechanismus mit einer, um zwei stabile Endlagen verschwenkbaren Wippe,
• - ein mechanisches Betätigungsglied, das fest mit dem Anker verbunden ist und mit der Wippe zusammenwirkt, um diese bei jedem Betätigungszyklus des Ankers zuverlässig von einer stabilen Lage in die andere stabile Lage zu überführen,
• - mindestens einen, über die Wippe betätigten beweglichen Hauptkontakt eines Leistungsstromkreises
• - sowie einen beweglichen Hilfskontakt eines zeitverzögerten Selbstunterbrechersystems umfaßt, der in den Versorgungsstromkreis des Elektromagneten geschaltet ist, derart daß er sich nach dem beweglichen Hauptkontakt öffnet, um die Erregung des Elektromagneten nicht vorzeitig zu unterbrechen, wobei die Schwenkbewegung der Wippe zur Betätigung des beweglichen Hilfskontakts genutzt wird.
• In einem Stromstoßrelais bietet die Verwendung eines Selbstunterbrecherstromkreises drei Vorteile:
• - Sollen ON-Betätigung und OFF-Betätigung getrennt ausgeführt sein, wird jedes Betätigungsorgan mit den beiden Klemmen des Selbstunterbrechersystems verbunden.
• - Soll das Stromstoßrelais durch ein Betätigungsorgan mit Dauerschaltbefehl (Schalter, Zeitschaltuhr, usw.) angesteuert werden können, schaltet das Selbstunterbrechersystem ab, so daß die Versorgungsspannung nicht mehr am Antriebselement anliegt. In diesem Fall sind ON-Betätigung und OFF-Betätigung immer getrennt ausgeführt (zwei Stellungen des Schalters oder der Zeitschaltuhr).
• - Soll eine zentrale Betätigungsfunktion realisiert werden, d.h. ein Betätigungsorgan auf mehrere Stromstoßrelais wirken, so steuert dieses Betätigungsorgan die Antriebselemente über ein Selbstunterbrechersystem an. Auch in diesem Fall sind ON-Betätigung und OFF-Betätigung immer getrennt ausgeführt (zwei Drucktaster, zwei Stellungen des Schalters oder der Zeitschaltuhr).
• Bei einer Installation, in der sowohl eine zentrale Betätigung einer Gruppe von Stromstoßrelais als auch die lokale Betätigung jedes einzelnen Stromstoßrelais unverändert möglich sein soll, ist das Selbstunterbrechersystem besonders notwendig, da die Schaltstellungen der Stromstoßrelais beliebig sein können. Durch das Selbstunterbrechersystem steht ein zentrales Betätigungssystem zur Verfügung, das sämtliche Stromstoßrelais in die gleiche Schaltstellung (je nach Bedarf ON oder OFF) überführen kann.
• Aus der französischen Patentschrift FR-A-2.676.590 (EP-A-0514296) ist ein System zur Selbstunterbrechung der Spule des Elektromagneten eines Stromstoßrelais bekannt. Die Zeitverzögerung wird dabei durch eine elastische mechanische Verbindung zwischen der Wippe und dem schwenkbaren Hilfskontakt erreicht. Diese verformbare mechanische Verbindung kann jedoch die Totpunktüberwindung des schwenkbaren Kontakts sowie die bistabile Funktionsweise der Anordnung beeinträchtigen. Daher ist die Genauigkeit der Zeitverzögerung für die Abschaltung schwer zu gewährleisten.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Selbstunterbrechersystem des Elektromagneten eines Stromstoßrelais zu verbessern.
• Das erfindungsgemäße Stromstoßrelais ist dadurch gekennzeichnet, daß das Selbstunterbrechersystem elastische Leitungsmittel umfaßt, die zur Erzielung der Abschaltverzögerung mit dem beweglichen Hilfskontakt zusammenwirken.
• Die elastischen Leitungsmittel bestehen aus mindestens einem Kontaktfederblatt, dessen Durchbiegung die genannte Zeitverzögerung bestimmt.
• Die Auslegung eines solchen Selbstunterbrechersystems beeinträchtigt nicht die bistabile Funktionsweise mit Totpunktüberwindung des beweglichen Hilfskontakts bei seiner Betätigung über die Wippe.
• Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist das Kontaktfederblatt Teil eines halbbeweglichen Kontakts, der mit dem starren Ende des beweglichen Hilfskontakts zusammenwirkt.
• Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist das Kontaktfederblatt fest mit dem beweglichen Hilfskontakt verbunden und wirkt mit einem feststehenden Kontakt des Selbstunterbrechersystems zusammen.
• Der bewegliche Hilfskontakt ist als bistabiler Schwenkkontakt ausgebildet, der einen Teil eines Umschaltstromkreises darstellt, welcher elektrisch mit einem äußeren Schaltorgan verbunden ist.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkale naher erläutert. Dabei zeigen
• Figur 1 das Schaltbild eines Stromstoßrelais mit einem zeitvetzögerten Selbstunterbrechersystem des Elektromagneten,
• Figur 2 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Stromstoßrelais bei abgenommener Gehäuse-Seitenwand und mit Darstellung des schwenkbaren Hilfskontakts in einer stabilen Stellung;
• Figur 3 unterschiedliche Arbeitsphasen A, B, C, D des Selbstunterbrechersystems aus Figur 2;
• Figur 4 eine Detailansicht einer Ausführungsvariante des Selbstunterbrechersystems mit Darstellung des beweglichen Hilfskontakts in einer instabilen Zwischenstellung.
• Figur 1 zeigt ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnetes Stromstoßrelais mit einem Antriebselement 12 mit Elektromagnet 14, das dazu dient, einen Schaltmechanismus 16 zur Betätigung eines beweglichen Hauptkontakts 18 sowie eines beweglichen Hilfskontakts 20 anzusteuern. Der bewegliche Hauptkontakt 18 ist Teil eines an die Leiter L und N eines Netzes zur Einspeisung von Verbrauchern 24 angeschlossenen Leistungsstromkreises 22. Der bewegliche Hilfskontakt 20 ist Teil eines Selbstunterbrechersystems 26, das durch einen zwischen die Spule des Elektromagneten 14 und zwei Klemmen 30, 32 geschalteten Umschaltstromkreis 28 gebildet wird. Eines der Enden der Spule des Elektromagneten 14 ist an den Leiter N angeschlossen, während die beiden Klemmen 30, 32 des Umschaltstromkreises 28 über ein äußeres Schaltorgan zur ON-OFF-Betätigung an den Leiter L angeschlossen sind.
• Figur 2 zeigt das Stromstoßrelais 10, das zusammen mit dem Antriebselement 12 und dem Schaltmechanismus 16 in einem Isolierstoffgehäuse 36 angeordnet ist. Der bewegliche Hilfskontakt 20 des Umschaltstromkreises 28 ist schwenkbar gelagert und wirkt dabei mit zwei, an die Klemmen 30, 32 angeschlossen, halbbeweglichen Kontakten 38, 40 zusammen.
• Der Hilfskontakt 20 ist über einen ersten starren Leiter 42 sowie über einen zweiten Leiter 46 elektrisch mit der Spule des Elektromagneten 14 verbunden. Das dem beweglichen Hilfskontakt 20 zugewandte Ende des ersten starren Leiters 42 ist als Schneide 48 ausgebildet, die sich zur Bildung eines Schneidengelenks in einer V- förmigen Kerbe des Schwenkkontakts 20 abstützt. Eine Blattfeder 52 weist zwei umbogene Enden auf, von denen ein Ende 54 in einer Öffnung des ersten Leiters 42 befestigt ist und das andere Ende 56 in eine Öffnung des Schwenkkontakts 20 greift. Die relative Lage des Gelenks 48, 50 zu den Abstützpunkten der Blattfeder 52 ist so gewählt, daß diese Feder bistabil ist und den Schwenkkontakt 20 wahlweise in Richtung der Ausschaltstellung oder in Richtung der Einschaltstellung beaufschlagt. Die bistabile Blattfeder 52 ist in kurzem Abstand und parallel zum ersten starren Leiter 42 angeordnet.
• Der Elektromagnet 14 des Antriebselements 12 weist einen E-Kern 58 auf, dessen Mittelschenkel die Spule und dessen einer Seitenschenkel einen Anker 60 trägt. Der Anker 60 wird durch eine erste Polarisationsfeder 62 in Auflage auf der äußeren Polfläche gehalten, wobei eine zweite, in Form einer Spange ausgebildete Feder 64 den Anker 60 in Richtung einer Rückzugstellung beaufschlagt. Es ist leicht erkennbar, daß diese Anordnung ein Gelenk bildet, welches ein Verschwenken des Ankers 60 bei seiner gleichzeitig ununterbrochenen Auflage auf der Polfläche des Kerns 58 des Elektromagneten 14 erlaubt.
• Der Anker 60 trägt an seinem, dem Gelenk abgewandten Ende ein Betätigungsglied 66, das dazu dient, mit einer Wippe 68 zusammenzuwirken. Das Betätigungsglied 66 weist an einem seiner Enden einen, an den Anker 60 angelenkten Ansatz 70 und an seinem gegenüberliegenden Ende zwei Vorsprünge 72 auf, welche mit der Wippe 68 zusammenwirken, derart daß deren Stellung sich bei jeder Anziehung des Ankers 60 umkehrt. Die Wippe 68 wirkt ihrerseits auf den schwenkbaren Hilfskontakt 20, dessen starrer Kontaktarm 74 in eine, in der Wippe 68 ausgebildete Aussparung 76 eingreift. Bei jeder durch einen Steuerimpuls des Elektromagneten 14 veranlaßten Kippbewegung des Ankers 60 ändert der schwenkbare Hilfskontakt 20 seine Stellung.
• Bei dem in Figur 2 gezeigten Beispiel ist der Umschaltstromkreis 28 des Selbstunterbrechersystems 26 zusammen mit dem Elektromagneten 14 und dem Mechanismus 16 im gleichen Gehäuse 36 angeordnet. Der schwenkbare Hilfskontakt 20 und der bewegliche Hauptkontakt 18 des Hauptstromkreises (nicht dargestellt) sind nebeneinander angeordnet und werden über die Wippe 68 gleichzeitig angetrieben.
• Gemäß einer Ausführungsvariante (nicht dargestellt) ist der Umschaltstromkreis 28 des Selbstunterbrechersystems 26 zusammen mit der Hilfswippe in einem getrennten Gehäuse angeordnet, das an das Hauptgehäuse 36 des Stromstoßrelais 10 angebaut werden kann. Die Hauptwippe 68 und die Hilfswippe sind über eine mechanische Steckverbindung 80 miteinander gekoppelt. Dabei wird die aufgrund der Erregung des Elektromagneten 14 erfolgende Schwenkbewegung der Hauptwippe 68 genutzt, um die Hilfswippe zur Betätigung des Hilfskontakts 20 ebenfalls zu verschwenken.
• Jeder halbbewegliche Kontakt 38, 40 des Selbstunterbrechersystems 26 besteht aus einem Kontaktfederblatt oder einer elastischen Kontaktzunge 82, 84, die so ausgelegt sind, daß sie den Versorgungsstrom des Elektromagneten 14 nach einer Zeitdauer unterbrechen, die ausreichend lang ist, damit das Stromstoßrelais 10 die Schwenkbewegung des beweglichen Hauptkontakts 18 vollständig ausführen kann.
• Das Schaltorgan 34 zur ON-OFF-Betätigung aus Figur 1 kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein:
• - entweder mit einem ON- und einem OFF-Drucktaster für Pulsbetätigung, um eine zentrale Betätigung einer Gruppe von Stromstoßrelais zu ermöglichen,
• - oder mit einem Wechsler für einen, von einem Schalter, einer Zeitschaltuhr oder einem Thermostaten ausgesandten Dauerschaltbefehl.
• Figur 3 zeigt die verschiedenen Arbeitsphasen des Selbstunterbrechersystems 26:
• In Phase A ist die Spule des Elektromagneten 14 nicht erregt, der Hilfskontakt 20 liegt am halbbeweglichen Kontakt 38 an und drückt das Kontaktfederblatt 82 so weit wie möglich zusammen. Diese Stellung des Hilfskontakts 20 ist aufgrund der Wirkung der Blattfeder 52 stabil.
• Bei Aussendung eines Schaltbefehls durch den Schalter 34 bewirkt die Erregung des Elektromagneten 14 die Anziehung des Ankers 60 und ein Verschwenken der Wippe 68. Der bewegliche Hauptkontakt 18 folgt unmittelbar der Schwenkbewegung der Wippe 68, um die Abschaltung oder Einschaltung des Leistungsstromkreises 22 einzuleiten, während das Federblatt 82 des halbbeweglichen Kontakts 38 zu Beginn des Schwenkhubs der Wippe 68 mit dem Hilfskontakt 20 mitgeführt wird. Das Federblatt 82 liegt dabei im Verlauf der Phase B weiterhin am Hilfskontakt 20 an, so daß die Erregung der Spule des Elektromagneten 14 aufrechterhalten bleibt, während der bewegliche Hauptkontakt 18 seine Schaltstellung ändert.
• Am Ende der Phase B trennt sich der Hilfskontakt 20 vom Federblatt 82, um die Stromversorgung des Elektromagneten 14 zu unterbrechen, und gelangt in die Nähe der Mittelstellung. Diese Mittelstellung des Hilfskontakts 20 ist durch die Wirkung der Feder 52 instabil, so daß der Hilfskontakt 20 in Phase C nach kurzer Zeit das Federblatt 84 des anderen halbbeweglichen Kontakts 40 erreicht hat und am Ende seines Schwenkhubs das Federblatt 84 in Phase D zusammendrückt. Anschließend ist das Stromstoßrelais 10 bereit, einen neuen, entgegengesetzten Schaltbefehl des Schalters 34 zu empfangen, wodurch die Wippe 68 in entgegengesetzter Richtung verschwenkt und der bewegliche Hauptkontakt 18 seine Stellung erneut ändert.
• Es sei darauf hingewiesen, daß sich die Kontakte 20, 38 40 des Selbstunterbrechersystems 26 nach dem Öffnen der Hauptkontakte trennen, so daß die Erregung der Spule über eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten bleibt, bis die Wippe 68 die Bewegung zur Änderung der Schaltstellung des beweglichen Hauptkontakts 18 abgeschlossen hat. Diese Abschaltverzögerung des Selbstunterbrechersystems 26 ist von der Drehrichtung der Wippe 68 unabhängig und verhindert eine vorzeitige Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromagneten.
• Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante des Selbstunterbrechersystems 26. Der bewegliche Hilfskontakt 20 weist zwei Kontaktfederblätter 82a, 84a auf, die auf beiden Seiten eines starren Endes 88 angebracht sind, um mit feststehenden Kontakten 38a, 40a zusammenzuwirken. Die Funktionsweise ist ähnlich wie bei der Anordnung aus Figur 3.
• Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines einpoligen Stromstoßrelais 10, wobei die Erfindung jedoch selbstverständlich auch auf mehrpolige Stromstoßrelais mit oder ohne anbaubare Zusatzausrüstungen sowie auf ein Selbstunterbrechersystem mit einem einfachen, nicht als Wechsler ausgebildeten Kontakt anwendbar ist.

Claims (9)

1. Stromstoßrelais, das

- ein Antriebselement (12) mit einem Elektromagneten (14) mit Kippanker (60),

- einen Mechanismus (16) mit einer, um zwei stabile Endlagen verschwenkbaren Wippe (68),

- ein mechanisches Betätigungsglied (66), das fest mit dem Anker (60) verbunden ist und mit der Wippe (68) zusammenwirkt, um diese bei jedem Betätigungszyklus des Ankers (60) zuverlässig von einer stabilen Lage in die andere stabile Lage zu überführen,

- mindestens einen, über die Wippe (68) betätigten beweglichen Hauptkontakt (18) eines Leistungsstromkreises (22)

- sowie einen beweglichen Hilfskontakt (20) eines zeitverzögerten Selbstunterbrechersystems (26) umfaßt, der in den Versorgungsstromkreis des Elektromagneten (14) geschaltet ist, derart daß er sich nach dem beweglichen Hauptkontakt (18) öffnet, um die Erregung des Elektromagneten (14) nicht vorzeitig zu unterbrechen, wobei die Schwenkbewegung der Wippe (68) zur Betätigung des beweglichen Hilfskontakts (20) genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbstunterbrechersystem (26) elastische Leitungsmittel umfaßt, die zur Erzielung der Abschaltverzögerung mit dem beweglichen Hilfskontakt (20) zusammenwirken.

2. Stromstoßrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Leitungsmittel aus mindestens einem Kontaktfederblatt (82, 84, 82a, 84a) bestehen, dessen Durchbiegung die genannte Zeitverzögerung bestimmt.

3. Stromstoßrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktfederblatt (82, 84) Teil eines halbbeweglichen Kontakts (38, 40) ist, der mit dem starren Ende des beweglichen Hilfskontakts (20) zusammenwirkt.

4. Stromstoßrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktfederblatt (82a, 84a) fest mit dem beweglichen Hilfskontakt (20) verbunden ist und mit einem feststehenden Kontakt (38a, 40a) des Selbstunterbrechersystems (26) zusammenwirkt.

5. Stromstoßrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Hilfskontakt (20) als bistabiler Schwenkkontakt ausgebildet ist, der einen Teil eines Umschaltstromkreises (28) darstellt, welcher elektrisch mit einem äußeren Schaltorgan (34) verbunden ist.

6. Stromstoßrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (34) einen ON- und einen OFF-Drucktaster für Pulsbetätigung aufweist, um eine zentrale Betätigungsfunktion zu realisieren.

7. Stromstoßrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (34) durch einen Wechsler für einen, von einem Schalter, einer Zeitschaltuhr oder einem Thermostaten ausgesandten Dauerschaltbefehl gebildet ist.

8. Stromstoßrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbstunterbrechersystem (26) zusammen mit dem Elektromagneten (14) und dem Mechanismus (16) in einem ersten Gehäuse (36) angeordnet ist, wobei der bewegliche Hilfskontakt (20) und der bewegliche Hauptkontakt (18) nebeneinander angeordnet sind und gleichzeitig von der Wippe (68) angetrieben werden.

9. Stromstoßrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbstunterbrechersystem (26) zusammen mit der Hilfswippe in einem zweiten Gehäuse angeordnet ist, welches an das erste Hauptgehäuse (36) angebaut werden kann, wobei die Hauptwippe (68) und die Hilfswippe über eine mechnnische Steckverbindung (80) miteinander gekoppelt sind.