DE9002197U1

DE9002197U1 - Leitungsschutzschalter mit einem elektromagnetischen Auslöseorgan

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Publication number: DE9002197U1
Application number: DE9002197U
Authority: DE
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1990-02-24
Filing date: 1990-02-24
Publication date: 1991-06-27
Anticipated expiration: 2000-02-25
Also published as: NO910709L; NO180607C; NO180607B; EP0444283A1; PL164963B1; HK34795A; EP0444283B1; ATE113409T1; ES2063236T3; DE59007565D1; NO910709D0; PL289163A1

Description

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"LeitungsschutzschaLter mit einem elektromagnetischen Aus Löseorgan"

Die Erfindung betrifft einen LeitungsschutzschaLter mit einem aLs Sch Lagankersyst em ausgeführten elektromagnetischen Auslöseorgan, dessen Erregerwicklung von einem rahmenförmigen. aus einem ferromagnetisehen Blechstreifen gebildet en Magnetjoch umschlossen ist, welches seinerseits eine einstückig angeordnete, in eine Lichtbogenlaufschiene übergehende hornartige Festkontaktstelle aufweist, und mit einer unterhalb des Aus Löseorgans befindlichen Löschkammer mit parallel zum Schlagankersystem angeordneten Löschblechen sowie mit einer senkrecht dazu orientierten, seitlich des Auslöseorgans und vor der Stirnseite des LöschbLechpaketes angeordneten beweglichen Kontakteinrichtung.

Ein soLches Schaltgerät ist aus der DE 30 31 549 A1 bekannt. Hierbei umgibt ein rahmenförmig geschlossenes Magnet j och die Erregerwicklung des Auslöseorgans voLLständig. Das in ein Lichtbogenleitblech auslaufende Fe stkontaktstück ist mit dem Magnetjoch verbunden, indem diese Teile insgesamt einstückig aus einem veredelten St ah Ib lechstreifen gestanzt und gefaltet sind. Um den geschlossenen Rahmen des Magnetjochs zu erhalten, überlappen sich die Schenkel auf der Seite des Festkontaktstückes und werden zusätzlich vernietet. Nachteilig bei diesem Magnet aus löser ist der erhebliche mengenmäßige Mehraufwand an relativ teurem Werkstoff sowie ein zusätzlich erforderlicher mechanischer Arbeitsvorgang.

Des weiteren ist aus der DE-OS 1 966 598 ein elektrischer Kleinselbstschalter bekannt, bei dem ein den Auslösemagneten umgebendes Rückschlußblech zugleich als Träger des Festkontaktstückes dient und mit einem

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Lichtbogenableithorn versehen ist. Letzteres befindet sich sehr weit entfernt vom Magnet j och und ist zudem schräg zur Achsrichtung des Auslösers abgeknickt. Eine solche Löschkammer ist für Schalter mit dem heute üblichen hohen Scha Ltvermögen nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Art das Magnet j och des Auslöseorgans konstruktiv zu vereinfachen sowie materialsparend auszubilden und ihm zugleich im angrenzenden Löschkammer- und Kontaktbereich des Schalters eine optimale Gestaltung dafür zu geben, daß der Lichtbogen von der Kontaktstelle schnell ablaufen kann und eine Kommutierung des Lichtbogens auf der Festkontaktseite auszuschließen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Leitungsschutzschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ge I öst . Weiterbi Idungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist insofern vorteilhaft, als mit geringem Materialaufwand eine kostengünstige Lichtbogenlöscheinrichtung herstellbar ist, die zudem eine hohe Laufgeschwindigkeit des Schaltlichtbogens im Vorkammerbereich gewährleistet. Dabei wird der Lichtbogen besonders im kritischen Bereich vor den Löschblechen durch das Festkontaktstück und die Lichtbogenlaufschiene, die beide vorwiegend aus ferromagnetischem Material bestehen, sicher und schnell angetrieben. Aufgrund der besonderen Anordnung wird der die Lichtbogenlaufschienen umgebende magnetische Fluß des Kurzschlußstromes im Bereich des Vorkammerraumes verstärkt und die hier entstehende sehr wirksame Blasung sorgt für einen schnellen Lichtbogenablauf von der Kontaktstelle. Ferner verringern die vorgeschlagenen Maßnahmen die Rückzündungsneigung des Schalters erheblich.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Leitungsschutzschalter mit im Bereich des Auslöseorgans und der Löschkammer geöffneter oberer Gehäuseschale,

während in
Fig. 2 ein Schnitt durch die Löschkammer gemäß der

Linie II-II der Fig. 1 wiedergegeben ist. In Fig. 3 ist das Auslöseorgan mit einem Magnetjoch in

abgewandelter Form dargestellt, wobei Fig. 4 die zugehörige Seitenansicht zeigt. Fig. 5 und
Fig. 6 zeigen weitere alternativ mögliche Ausführungsformen des Magnetjochs im Rahmen des Erfindungsgedankens.

Der gezeigte Leitungsschutzschalter in Schmalbauweise hat ein aus zwei Gehäuseschalen da, 1b) gebildetes, von mehreren Nietbolzen (1c) zusammengehaltenes Gehäuse (1), das im oberen Teil einen lediglich angedeuteten Schaltmechanismus (2) aufnimmt. Im mittleren Bereich des Gehäuses ist ein elektromagnetisches Auslöseorgan (3) angeordnet, während der darunter befindliche Sockelbereich überwiegend als Löschkammer (4) ausgebildet ist. Diese ist größtenteils mit parallel zur Bodenfläche des Schalters angeordneten, untereinander paketartig auf Abstand verbundenen Löschblechen (4a) ausgefüllt und mit die Löschbleche beiderseits flankierenden Lichtbogen I aufschienen (5f) bzw. (6) an ihren Schmalseiten begrenzt. Dabei ist die obere Lichtbogenlaufschiene (5f) Teil eines Magnet j ochs (5), welches als Eisenrückschluß eine Erregerwicklung (3a) rahmenförmig umgibt. Innerhalb der Erregerwicklung sind wiederum Eisenkerne eines Schlagankersystems (3b)

angeordnet, welches Letztlich bei einem KurzschLußstrom den Entklinkungshub des elektromagnetischen Auslöseorgans am Stößel (3c) abgibt.

Das Magnet j och (5) ist einstückig aus einem Blechstreifen hergestellt und hat oberhalb sowie zu beiden Stirnflächen der Erregerwicklung (3a) einen U-schenkligen Bereich mit einem freien Schenkel (5a), einem Verbindungsjoch (5b) und einem kontakt seitigen Schenkel (5c), an dessen Schenkelende übergangslos eine ohrenförmig vorstehende Festkontaktstelle (5d) mit rückwärts gebogenem Kontakthorn (5e) ausgebildet ist, welches letztlich in die obere Lichtbogenlaufschiene (5f) übergeht. Dabei bildet das Magnetjoch mit seinen Abschnitten (5a, 5b, 5c, 5f) einen nahezu eisengeschlossenen rechteckigen Rahmen um die Erregerwicklung (3a). Wie aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich ist, sind das Ende des kontaktseitigen Schenkels (5c) im Übergang zur FestkontaktsteI Ie (5d) und das schräg vor der Stirnkontur der oberen Löschbleche entlanggeführte Kontakthorn (5c) im Übergang zur Lichtbogenlaufschiene (5f) nahezu eckenbündig eingeschnürt, während an der gegenüberliegenden Rahmenecke das Ende des freien Schenkels (5a) rechtwinklig auf das freie Ende der Lichtbogenlaufschiene (5f) zustrebt, ohne diese jedoch zu berühren. Eine nicht dargestellte Trennwand im Gehäuse zwischen Erregerwicklung und Lichtbogenlaufschiene (5f) gewährleistet, daß bei einem Kurzschlußstrom unter dem Einfluß der magnetischen Kräfte keine leitende Verbindung zwischen Schenkel (5a) und Lichtbogenlaufschiene (5f) auftreten kann. Dies ist insofern wesentlich, als bei Berührung an dieser Rahmenecke eine Stromrichtungsumkehr auftreten und somit die magnetische Blasung behindert würde.

Ferner ist die Erregerspule (3a) einerseits mit einer Ausgangsklemme (7) und andererseits mit dem kontaktseitigen Schenkel (5c) vorzugsweise durch einen Schweißvorgang elektrisch leitend verbunden, so daß sie in Reihe mit der Festkontaktstelle (5d) liegt, die insbesondere durch ein aufgelötetes Kontaktplättchen (5d') markiert ist. Auf dieses arbeitet ein lediglich schematisch gezeigter beweglicher Kontakthebel (8), der über eine flexible Leitung (8a), einem thermischen Auslöser (9) und eine Verbindungs I eitung (10a) mit einer Eingangsklemme (10) in Reihe geschaltet ist. Der thermische Auslöser (9) in Form eines Bimetalls ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem einen Ende der Lichtbogen Ieitschiene (6) verbunden und dort justierbar.

In der bevorzugten Ausführungsart sind die beiden Lichtbogenlaufschienen (5f, 6) mit einer längs verlaufenden, quer profilierten Sicke (5f', 6') (Fig. 1, Fig. 2) versehen, die in Richtung der Löschbleche (4) vorstehend etwa in der Mitte jeder Lichtbogenlaufschiene, d. h. etwa in der Schwenkebene des beweglichen Kontakthebe I s (8) eingeprägt sind. Die Sicke an der oberen Lichtbogenlaufschiene (5f) beginnt dabei direkt unterhalb des Kontaktplättchens (5d') und schließt vorzugsweise höhenbündig damit ab. So ist sichergestellt, daß bei einem Abschaltvorgang der unter der Wirkung des magnetischen Blasfeldes von der Kontaktstelle (5d', 8') ablaufende Scha 11 I ichtbogen mit seinen Fußpunkten auf der Sicke entlangläuft und eine gute Führung in den LöschbIechst ape I erfährt, wobei zusätzliche Maßnahmen eine seitliche Begrenzung des Scha 11 I ichtbogens bewirken.

Gleiches gilt für den gegenüberliegenden Fußpunkt des Sc ha 11 I ichtbogens, der vom sich öffnenden Kontakthebel (8) unter der Wirkung des magnetischen

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Blasfeldes auf die untere ferromagnetische Lichtbogenlaufschiene (6) überspringt und dort entlang der Sicke (6¹) in das Löschblechpaket einlaufen kann. Hierbei wird der Lichtbogen im kritischen Bereich des Vorkämmerräumes und vor den Löschblechen (4a) sicher und wirksam angetrieben, da aufgrund des einstückigen Magnet j ochs im vorwiegend aus ferromagnetischem Material bestehenden Kontaktbereich (5d, 5e) und im übergang zur oberen Lichtbogenlaufschiene (5f) der diese Teile umgebende magnetische Fluß verstärkt wird. Ein schneller Lichtbogenablauf von den Kontakthörnern entlang der beiden Lichtbogen lauf schienen in das Löschblechpaket ist damit gewährleistet, ohne daß es zu Rückzündungen an der Kontaktstelle kommt.

In einer abgewandelten Ausführungsart (Fig. 3, Fig. 4) ist das Auslöseorgan (3) im Bereich unterhalb der Erregerwicklung (3a) mit einem Trennschnitt oder Längsschlitz (5g) im Magnetjoch versehen, so daß neben der gegenüber den Schenkeln (5a, 5b, 5c) des Joches schmaler gehaltenen, nur in der Schaltermittelebene befindlichen Lichtbogenlaufschiene (5f) einseitig ein Längssteg (5h) verbleibt, der unmittelbar am Ende des kontaktseitigen Schenkels (5c) unter Auslassung des Kontaktstellenbereiches in Richtung des freien Schenkels (5a) abgewinkelt ist und an dessen Ende direkt anliegt. Dadurch ist ein vollständig geschlossener Eisenrahmen um die Erregerwicklung realisiert. Die eigentliche Lichtbogenlaufschiene (5f) ist neben dem Längssteg (5h) mit Abstand etwa parallel geführt und kann außer der gezeigten gI attf lachigen Ausbildung auch mit einer querprofilierten Sicke gemäß Fig. 1 und 2 versehen sein.

Eine weitere Abwandlung des Erfindungsgegenstandes, insbesondere bei hohen Stromstärken, ist die Verwendung eines Verbundwerkstoffes als Ausgangsmaterial für das

Magnetjoch (5). Hierbei ist der Blechstreifen aus einer Eisenlegierung mit einer Plattierung (5¹) aus gut leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, versehen, der maximal die halbe Streifendicke haben kann (Fig. 5). Die plattierte Außenseite des Blechstreifens mit einer Gesamtdicke von etwa 1 mm ist der Erregerwicklung (3a) abgekehrt und befindet sich so in gut leitender Verbindung mit der Kontaktstelle (5d) bzw. (5d'). Um auch die Erregerwicklung fertigungsgünstig direkt mit dem plattierten Werkstoff zu verbinden, ist vorzugsweise am kontaktsei t igen Schenkel des Magnetjochs eine Anschlußfahne (5i) nach innen gebogen, an der das eine Wicklungsende mit der plattierten Werkstoffseite Kontaktbe ruh rung hat. Zwischen Erregerwicklung und Kontaktstelle ergibt sich so ein geringer Widerstand, was bei höheren Nennströmen vorteilhaft ist.

Eine ähnlich vorteilhafte Wirkung ergibt sich bei der Ausführungsart nach Fig. 6, bei der ein Brückenteil (5k) aus gut leitendem Werkstoff zwischen der Erregerwicklung und der Kontaktstelle angeordnet ist. Das Brückenteil folgt der Außenkontur des Magnetjochs im ohrenförmig vorstehenden Kontaktste I Ienbereich (5d) und liegt dort außenseitig dicht an, wobei ein Ende mit der Erregerwicklung (3a) verbunden ist, während das andere Ende direkt als Kontaktstelle ausgebildet sein kann. Dies läßt sich beispielsweise durch einen Silberauftrag (5k¹) auf dem Kupfergrundwerkstoff des Brückenteils realisieren, so daß ein zusätzliches Kontaktplättchen entfällt. Die Funktion des separaten eisengeschlossenen Magnet j ochs im eingangs beschriebenen Sinne bleibt auch bei dieser Ausführung voll erhalten.

Claims

Schutzansprüche:

1. LeitungsschutzschaLter mit einem als Schlagankersystem ausgeführten elektromagnetischen Auslöseorgan, dessen Erregerwicklung von einem rahmenförmigen, aus einem ferromagnetischen Blechstreifen gebildeten Magnet joch umschlossen ist, welches seinerseits eine einstückig angeordnete, in eine Lichtbogenlaufschiene übergehende hornartige Festkontaktstelle aufweist, und mit einer unterhalb des Auslöseorgans befindlichen Löschkammer mit parallel zum Schlagankersystem angeordneten Löschblechen sowie mit einer dazu senkrecht orientierten, seitlich des Auslöseorgans und vor der Stirnseite des Löschblechpaketes angeordneten beweglichen Kontakteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5), ausgehend von einem oberhalb und zu beiden Stirnflächen der Erregerwicklung (3a) befindlichen U-schenkligen Bereich (5a, 5b, 5c), an einem Schenkelende mit übergangslos angeordneter, ohrenförmig vorstehender Festkontaktstelle (5d) nebst Kontakthorn (5e) ausgebildet und mittels der daran anschließenden, rückgebogenen Lichtbogenlaufschiene (5f) zu einem die Erregerwicklung (3a) umgebenden rahmenförmig geschlossenen Eisenrückschluß einstückig gefaltet ist;

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Festkontaktste I Ie (5d) abgekehrte freie Schenkelende (5a) des Magnetjochs (5) und das freie Ende der Lichtbogenlaufschiene (5f) rechtwinklig aufeinanderstoßend ohne gegenseitige Berührung als Rahmenecke ausgebildet sind.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Lichtbogenlaufschiene (5f) über den freien Schenkel (5a) des Magnetjochs (5) hinaus und mit Abstand zu dessen Schenkelende freistehend verlängert i st -

4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlaufschiene (5f) und das Kontakthorn (5e) in Längsrichtung mit einer querprofilierten Sicke (5f') versehen sind.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (5f') etwa in Schwenkebene der beweglichen Kontakteinrichtung (8) angeordnet und in Richtung der Löschbleche (4a) vorstehend eingeprägt ist .

6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (5f') direkt unterhalb eines Kontaktp lättchens (5d ' ) der Festkontakt ste I I e beginnend mit deren kontaktseitiger Fläche höhenbündig ausgebildet ist.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß\der Lichtbogenlaufschiene (5f) mittels eines Trennschlitzes (5g) in Achsrichtung der Erregerwicklung (3a) ein etwa parallel verlaufender Längssteg (5h) gebildet ist, der vom kontaktseitigen Schenkel (5c) des U-förmigen Magnet j ochs (5) unter Auslassung der Festkontakt ste 11 e (5d) und des Lichtbogenhorns (5e) unmittelbar als geschlossener Eisenrahmen um die Erregerwicklung (3a) gebogen ist.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnet]och (5) aus einem ferromagnetischen Blechstreifen mit einseitiger Plattierung (5¹) einesgut leitenden Werkstoffes hergestellt ist, wobei die ferromagnetische Werkstoffseite der Erregerwicklung (3a) zugekehrt ist.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am kontaktseitigen Schenkel (5c)

des Magnetjochs (5) eine in Richtung der Lichtbogenlaufschiene (5f) gebogene Anschlußfahne (5i) zur direkten elektrisch leitenden Verbindung der Plattierung (5') mit dem Draht der Erregerwicklung (3a) ausgebildet ist.

10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkontaktste I I e (5d) und das dieser zugekehrte Ende der Erregerwicklung (3a) mittels eines auf dem ferromagnetisehen Werkstoff des Magnetjochs (5) aufliegenden Brückenteils (5k) leitend verbunden ist.