DE3042324C2 - Leitungsschutzschalter - Google Patents

Description

— daß die am Magnetkern (19) beiderseits befestigten zwei Magnetjochplatten (20) einen im wesentlichen ringförmigen und den im wesentlichen im Zentralbereich des Leitungsschutzschalters liegenden Magnetkern umgebenden Magnetspalt begrenzen, in welchem eine Primärspule (15) koaxial über einer an den thermi-

- sehen Auslöser (Bimetallstreifen 34) angeschlossenen Sekundärspule (16) angeordnet ist;

— daß im Magnetspalt ein in Serie zur Primärspule (15) und zum äußeren Stromkreis angeordnetes Kontaktpaar (Kontaktniete 13, 24) mit einem beweglichen, in den Magnetspalt ragenden Kontaktarm (11) angeordnet ist, welcher durch die von einem Überstrom ausgelösten Magnetkräfte unabhängig vom Auslösemechanismus (55) betätigbar ist;

— daß ferner in der Löschkammer angeordnete Löschbleche (28,28') im wesentlichen zwischen den Magnetjochplatten (20) im Magnetspalt angeordnet sind;

— daß der elektromagnetische Auslöser (Schnellauslösemechanismus 41) einen Aaslöseanker (42) umfaßt, welcher zwischen den Magnetjochplatten (20) schwenkbar angeordnet ist und mit seinem verbreiterten Endabschnitt (42ö) an die Kanten der Magnetjochplatten angezogen wird, wenn de« vom Kurzschlußstrom erzeugte Magnetfeld auf den Auslöseanker (42) wirkt.

2. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß der bewegliche Kontaktarm (11) schwenkbar an einem Kontakthalter (10a) einer Querschiene (10) gelagert ist, welche mit dem seitlich daneben angeordneten Auslösemechanismus (5ß) in Verbindung steht;

— daß der bewegliche Kontaktarm (11) über eine Kontaktfeder (12) gegen die Querschiene (10) derart verspannt ist, daß einerseits die Querschiene (10) und der bewegliche Kontaktarm (11) gemeinsam zum öffnen und Schließen der Kontaktpaare (Kontaktniete 13, 24) verschwenkbar sind und andererseits der bewegliche Kontaktarm (11) in der Schließstellung der Querschiene (10) bei einer Verschwenkung unter Einfluß des Magnetfeldes aufgrund der Federspannung eine stabile Schnapplage einnimmt, in welcher das Kontaktpaar geöffnet ist;

— daß die Abschaltvorrichtungen (33, 41) über

den Auslösemechanismus (5.0) die Querschiene (10) mit dem Kontakthalter (10a) sowie dem beweglichen Kontaktarm (11) zum öffnen des Kontaktpaares (13,24) gemeinsam verschwenken-,

— und daß ferner der Auslösemechanismus (55) die Querschiene (10) unabhängig von der Stellung des Kontaktarmes (11) dreht, wenn ein Überstrom eine schnelle Auslösung über den Auslöseanker (42) verursacht

3. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Auslöser aus einem J-förmigen Bimetallstreifen (34) besteht, welcher auf einen vorgegebenen Auslösestromwert durch Vorspannen einstellbar ist

Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter mit einem elektromagnetischen und einem thermischen Auslöser, wobei die Abschaltvorrichtung zwei, beiderseits eines eine vom Leitungsstrom durchflossenen Spule tragenden Magnetkerns parallel zueinander verlaufende Magnetjochplatten aufweist, die einen Magnetspalt begrenzen und eine Löschkammer aufnehmen, und mit einem Auslösemechanismus, welcher abhängig von den Auslösern über ein Klinkensystem gespeicherte Federkraft zur Unterstützung des Ausschaltvorganges freigibt.

Ein Leitungsschutzschalter dieser Art ist durch die Zeitschrift »Elektroanzeiger« Nr. 49/50, 1959 Seiten 495 bis 498 bekannt. Danach soll der elektromagnetische Auslöser zur Schnellauslösung bei Kurzschluß und der thermische Auslöser zur zeitverzögerten Überstromausjösung Verwendung finden, wobei der zeitverzögerte Überstromauslöser als vom Strom direkt durchflossener Bimetallstreifen ausgebildet ist. Ferner werden Löschkammern im Spalt zwischen Magnetjochplat-

ten angeordnet, in welche der beim öffnen der Kontakte entstehende Lichtbogen vom Magnetfeld zwischen den Magnetjochplatten gedrängt wird. Schließlich ist auch ein Auslöse- und Abschaltmechanismus vorgesehen, der die Abschaltung über gespeicherte durch ein Klinkensystem freigebbare Federkraft unterstützt

Gegenüber diesem Stand der Technik soll ein Leitungsschutzschalter geschaffen werden, der trotz seiner Vielfachfunktionen — wobei es sich um eine leicht einstellbare zeitverzögerte Überstromauslösung und eine Schnellauslösung oberhalb dem 12- bis 15fachen des Nennstroms sowie eine sehr schnelle Kurzschlußstromauslösung bei hohem Überstrom handelt — bei hoher Zuverlässigkeit sehr kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die am Magnetkern beiderseits befestigten zwei Magnetjochplatten einen im wesentlichen ringförmigen und den im wesentlichen im Zentralbereich des Leitungsschutzschalters liegenden Magnetkern umgebenden Magnetspalt begrenzen, in welchem eine Primärspule koaxial über einer an den thermischen Auslöser angeschlossenen Sekundärspule angeordnet ist, daß im Magnetspalt ein in Serie zur Primärspule und zum äußeren Stromkreis angeordnetes Kontaktpaar mit einem beweglichen in den Magnetspalt ragenden Kontaktarm angeordnet ist, wel-

eher durch die von einem Überstrom ausgelösten Magnetkräfte unabhängig vom Auslösemechanismus betätigbar ist, daß ferner in der Löschkammer angeordnete Löschbleche im wesentlichen zwischen den Magnet-

jochplatten im Magnetspalt angeordnet sind, daß der elektromagnetische Auslöser einen Auslöseanker umraßt, welcher zwischen den Magnetjochplatten schwenkbar angeordnet ist und mit seinem verbreiterten Endabschnitt an die Kanten der Magnetjochplatten angezogen wird, wenn das vom Kurzschlußstrom erzeugte Magnetfeld auf den Auslöseanker wirkt

Durch die Maßnahmen der Erfindung wird in vorteilhafter Weise ein Leitungsschutzschalter geschaffen, der trotz seiner Vielfachfunktionen einfach und kompakt aufgebaut ist Durch die Verwendung nur einer als Stromwandler ausgeführten elektromagnetischen Einrichtung kann sowohl der bewegliche Arm des Kontaktpaares durch den darüber fließenden Strom geöffnet, als auch der Lichtbogen in die Lichtbogenkammer unter gleichzeitiger Vergrößerung des Lichtbogenwiderstandes getrieben werden. Ferner findet dieselbe Einrichtung zur Schnellauslösung bei einem Kurzschlußstrom Verwendung. Durch die Anordnung des Stromwandlers im wesentlichen im Zentralbereich des Leitungsschutzschalters läßt sich dieser sehr kompakt und bezüglich der Nennströme klein aufbauen, wobei es möglich ist, alle Teile des Mehrfunktionsschalters einschließlich der Lichtbogenkammer in einem Gehäuse unterzubringen, da die Lichtbogengase über eine mit Bohrungen versehene Prallplatte in einen Entspannungsraum abgeleitet werden können.

Durch die DE-PS 4 57 673 ist ein Höchststromschalter bekannt, bei dem auf einem zwei parallele Polplatten miteinander verbindenden Eisenkern eine sowohl als Auslöse- als auch als Blasspule dienende Wicklung angeordnet ist. Die beiden Polplatten liefern einerseits das Löschfeld für die Unterbrechungskontakte, andererseits sind ihre unteren Teile als Pole für den Auslöseanker ausgebildet.

Durch die DE-OS 19 51 886 ist ein thermischer Überstromauslöser bekannt, bei dem ein Bimetallelement als Sekundärwicklung eines Stromwandlers verwendet wird. Ferner ist ein zu der Sekundärwicklung parallel geschaltetes Heizelement vorgesehen. Damit soll in <to Folge der Sättigung des Stromwandlers die Begrenzung des Sekundärstromes sichergestellt werden, so daß der Bimetallauslöser nicht überlastet wird.

Auch aus der US-PS 38 91 896 ist die Verwendung einer Primärwicklung in einem Stromwandler für Schutzschalter bekannt, jedoch wird das von der Primärwicklung erzeugte Feld ausschließlich dazu benutzt, um einen über die Kontaktstrecke sich ausbildenden Lichtbogen zu verdrängen.

Schließlich beschreibt die DE-AS 26 25 817 einen elektrischen Selbstschalter mit einem thermischen Auslöser in Form eines Bimetalls, das zur Einstellung der Auslösecharakteristik mit Hilfe einer Einstellschraube vorgespannt werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der bewegliche Kontaktarm schwenkbar an einem Kontakthalter einer Querschiene gelagert ist, welche mit dem seitlich daneben angeordneten Auslösemechanismus in Verbindung steht, daß der bewegliche Kontaktarm über eine Kontaktfeder gegen die Querschiene derart verspannt ist, daß einerseits die Querschiene und der bewegliche Kontaktarm gemeinsam zum öffnen und Schließen der Kontaktpaare verschwenkbar sind und andererseits der bewegliche Kontaktarm in der Schließstellung der Querschiene bei einer Verschwenkung unter Einfluß des Magnetfeldes aufgrund der Federspannung eine stabile Schnapplage einnimmt, in welcher das Kontaktpaar geöffnet ist, daß die Abschaltvorrichtungen über den Auslösemechanismus die Querschiene mit dem Kontakthalter sowie dem beweglichen Kontaktarm zum öffnen des Kontakipaares gemeinsam verschwenken, und daß ferner der Auslösemechanismus die Querschiene unabhängig von der Stellung des Konnaktarmes dreht, wenn ein Überstrom eine schnelle Auslösung über den Auslöseanker verursacht

Durch das Vorsehen des beweglichen Kontaktarmes an der Querschiene, wird bei einem Kurzschlußstrom aufgrund des hohen durch die Pnmärspule fließenden Stromes erzeugten Magnetfeldes der Kontaktarm verschwenkt und die Verbindung unter Ausbildung eines Lichtbogens zwischen dem Kontaktpaar unterbrochen, so daß sich eine Strombegrenzung für den noch fließenden Strom ergibt, der über den Schnellauslösemechanismus auch die den beweglichen Kontaktarm tragende Querschiene in die Offen-Stellung bringt Damit ist eine Strombegrenzung im Kurzschlußfall auch ohne separaten Strombegrenzungswiderstand möglich.

Schließlich ist auch vorgesehen, daß der thermische Auslöser als J-förmiger Bimetallstreifen ausgebildet ist, der auf einen vorgegebenen Auslösestromwert einstellbar ist

Damit läßt sich der Leitungsschutzschalter innerhalb gewisser Bereiche bezüglich des Überlastauslösestromes einstellen bzw. an unterschiedliche Gesamtlastströme anpassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Leitungsschutzschalter gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine rechtsseitige Ansicht des Leitungsschutzschalters gemäß F i g. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Leitungsschutzschalter gemäß Fig. 1 mit abgenommenem Deckel;

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 1; Fig.5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 1;

F i g. 6 eine Bodenansicht des Leitungsschutzschalters gemäß Fig. 1 mit abgenommener Bodenplatte;

F i g. 7 A, B eine perspektivische Explosionsdarstellung der wesentlichen Komponenten für die elektromagnetische Abschaltung;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIlI der F i g. 1, aus welcher die Stellung des Schalters im ausgeschalteten Zustand hervorgeht;

F i g. 9 eine der F i g. 8 entsprechende Darstellung mit dem Leitungsschutzschaltcr in eingeschalteter Position;

Fig. 10 eine der Fi g. 8 entsprechende Darstellung im Zustand der Schnellauslösung;

F i g. 11 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Nennstrom-Einstellmechanismus;

Fig. 12a eine auseinandergezogene Vorderansicht der Kontaktschiene und des beweglichen Kontaktes;

Fig. 12b eine auseinandergezogene Seitenansicht der Kontaktschiene und des beweglichen Kontaktes;

Fig. 13 eine dem Schnitt gemäß Fig.4 entsprechende Ansicht, welche den Leitungsschutzschalter in ausgeschalteter Position zeigt;

Fig. 14 eine dem Schnitt gemäß Fig.4 entsprechende Ansicht, welche den Leitungsschutzschalter in einer Position während der Überstromabschaltung zeigt.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 ist der Leitungsschutzschalter in einem isolierenden Kunststoffgehäuse 1 untergebracht, welches aus einem Gehäuseunterteil 2 mit einer Bodenabdeckung 2' und einem Gehäusedeckel 3 besteht. In dem Gehäuse 1 sind eine Vielzahl von Polkam-

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mem 4 vorgesehen, welche durch Trennwände gegeneinander isoliert sind und die Komponenten von Poleinheiten aufnehmen. Ferner ist eine Antriebskammer 5 für den Antriebsmechanismus neben einer Polkammer 4 verlaufend vorgesehen, in welchem ein Antriebsmechanismus 5Λ, ein Auslösemechanismus 5Z? und ein Nennstromeinstellmechanismus SCuntergebracht sind.

Wie man aus F i g. 4 entnehmen kann, hat jede Poleinheit Anschlüsse 6 und 6' an einander gegenüberliegenden Seiten, über welche der Leitungsschutzschalter an die externe, zu schützende Schaltung angeschlossen werden kann. Die Anschlüsse 6 bzw. 6' umfassen gelochte Anschlußplatten 6a und 6'a, welche in das Gehäuseunterteil 2 eingegossen sind. Kontaktplatten 7 und 7', welche mit den Anschlüssen 6 sowie 6' verbunden sind, begrenzen zusammen mit Polkammerslimplatten 4a und 4'a die Polkammern an den Stirnseiten. Die eine Kontaktplatte 7 ist mit einem flexiblen Leiter 8 verbunden und steht ferner über den zugehörigen Anschluß 6 und ein Leiterstück Sc mit einem Lichtbogenhorn 9 in Verbindung. Das Leiterstück 6c erstreckt sich dabei durch die Stirnwand des Gehäuseunterteils 2.

Eine Querschiene 10 aus einem isolierenden Material erstreckt sich von der Antriebskammer 5 aus quer durch die einzelnen Polkammern und trägt gemäß den F i g. 12a und 12b ein Paar Kontakthalter 10a für jeden Pol, welche mit Einschnitten 10£> versehen sind, in welche Stifte 11a an einem im wesentlichen U-förmig gebogenen beweglichen Kontaktarm 11 eingreifen und als Drehachse für den Kontaktarm dienen. Zwischen die Querschiene 10 und den beweglichen Kontaktarm 11 ist eine Kontaktfeder 12 eingespannt, die dafür sorgt, daß der Kontaktarm bei einer Verschwenkung im Gegenuhrzeigersinn an seinem Gegenkontakt mit dem gewünschten Kontaktdruck anliegt Der bewegliche Kontaktarm 11 ist mit dem flexiblen Leiter 8 verbunden und steht somit über diesen mit dem Anschluß 6 in elektrisch leitender Verbindung. Am vorderen Ende trägt der bewegliche Kontaktarm 11 ein Kontaktniet 13.

Ein elektromagnetischer Abschaltmechanismus 14, der die Hauptkomponente der vorliegenden Erfindung darstellt, ist im Zentralbereich des Leitungsschutzschalters mit den zugehörigen Komponenten angeordnet. Dieser elektromagnetische Abschaltmechanismus 14 umfaßt eine Primärspule 15 und eine Sekundärspule 16. Die Primärspule 15 besteht aus einer isolierten Wicklung, deren Querschnitt und Windungszahl entsprechend dem gewünschten Nennstrom gewählt ist, so daß die Anzahl der Amperewindungen im wesentlichen bezüglich des Nennstromes unabhängig von dessen Amplitude die gleiche ist Die Sekundärspule 16 ist ebenfalls als isolierte Wicklung aufgebaut und iiegi innerhalb der Primärspule, gegen welche sie mit einer Isolierschicht 17 isoliert ist Mit Hilfe von Leitern 16a und 166 ist die Sekundärspule an die Überstromauslösevorrichtung 18 angeschlossen. Der Wicklungsquerschnitt und die Anzahl der Windungen können immer unabhängig von dem gewünschten Nennstrom gleich sein. Ein stationärer Magnetkern 19 ist aus Siliciumstahlblechen aufgebaut und gegenüber der Sekundärspule 16 isoliert, welche um den Magnetkern 19 herum gewickelt und koaxial dazu von der Primärwicklung umgeben ist Auf beiden Seiten des Magnetkernes 19 sind Magnetjochplatten 20 angeordnet, welche aus einer Vielzahl von Blechen aufgebaut sind und eine im wesentlichen H-förmige Magnetkernanordnung bewirken. Diese Magnetjochplatten 20 sind an beiden Seiten der Primär- und Sekundärspule angeordnet, so daß ein Stromtransformator entsteht. Die Magnetjochplatten ragen über den Spulenbereich hinaus und begrenzen auch den Kontaktbereich 20a, die Lichtbogenlöschkammer 20f> sowie den Bereich 20c, in welchem der Schnellauslöser angeordnet ist. Auf der Innenseite der Magnetjochplatten 20 ist eine Isolierplatte 21 angeordnet. Diese Isolierplatte 21 ist etwas größer als die Magnetjochplatte 20 und erstreckt sich im Kontaktbereich 20a sowie dem Bereich 206 der Lichtbogenlöschkammer über den Rand der Magnetjochplatte 20 hinaus. Zwischen den Magnetjochplatten 20 erstreckt sich eine Kontaktbasisplatte 22, weiche mit auf beiden Seiten angebrachten Laschen 22a in Schlitze 20üfbzw. 21a in der Isolierplatte 21 und der Magnetjochplatte 20 eingreift. Diese Kontaktbasisplatte 22 besteht aus einer isolierenden Platte und verschließt den Raum zwischen den Magnetjochplatten 20 auf der Kontaktseite. Ein grundsätzlich L-förmiger Kontaktstreifen 23 ist an der Kontaktbasisplatte 22 gehaltert und trägt den stationären Kontaktniet 24 in einer Position, weiche dem beweglichen Kontaktniet 13 gegenüberliegt. Die eine Seite des Kontaktstreifens 23 ist mit dem Leiter 15a verbunden, wogegen die andere Seite dieses Kontaktstreifens 23 an ein stationäres Lichtbogenhorn 25 aus einem metallischen Material angeschlossen ist, welches einstückig mit dem Kontaktstreifen 23 oder auch als separates Teil ausgebildet sein kann und sich unmittelbar unter der Primärspule 15 querlaufend bis zur Wand der Lichtbogenkammer 26 erstreckt. Im Bereich dieser Wand greift eine Nase 25a in einen Schlitz 2b ein, welcher in der Trennwand 2a zur Schnellauslöserkammer ausgebildet ist. Auf dem Kontaktstreifen 23 ist ferner eine Lichtbogenisolierplatte 23a angebracht. Durch das stationäre Lichtbogenhorn 25 wird eine Abtrennung der Lichtbogenkammer 26 von dem Raum bewirkt, in welchem sich die Primär-und Sekundärspulen befinden. Die Überstromauslösevorrichtung 18 wird durch eine Trennwand 2a in dem Gehäuseunterteil 2 von der Lichtbogenkammer abgetrennt.

Die Lichtbogenlöschvorrichtung 27 und 27' wird von einer Vielzahl von Löschblechen 28 bzw. 28' gebildet, welche innerhalb der Lichtbogenkammer 26 angeordnet sind. Die Lichtbogenlöschvorrichtung 27 erstreckt sich unterhalb dem stationären Lichtbogenhorn 25, wogegen die Lichtbogenlöschvorrichtung 27' neben dem Lichtbogenhorn 9 angeordnet ist, welches sich entlang der seitlichen Kammerwandung zur Bodenwand hin erstreckt

Ein grundsätzlich L-förmiges Lichtbogenleitblech 29 ist zwischen den Lichtbogenlöschvorrichtungen 27 und 27' angeordnet und mit den beiden Lichtbogenhörnern 9 sowie 25 verbunden. Dadurch wird das Ausblasen des Lichtbogens mit Hilfe des magnetischen Flusses begünstigt Die Lichtbogenlöschvorrichtung 27 ist horizontal verlaufend zwischen dem Lichtbogenhorn 25 und der einen Seite des Lichtbogenleitbleches 29 angeordnet und besteht aus einer Vielzahl von Löschblechen 28, wie sie in ihrer konstruktiven Ausgestaltung aus Fig.7B hervorgehen. Diese Löschbleche haben schräg verlaufende, V-förmige Einschnitte 28a, welche das Anziehen des Lichtbogens begünstigen. Die Löschbleche 28 sind im parallelen Stapel derart angeordnet, daß die V-förmigen Einschnitte abwechselnd nach der einen Seite bzw. der anderen Seite verlaufen. Die Lichtbogenlöschvorrichtung 27' ist zwischen der anderen Seite des Lichtbogenleitbleches 29 und dem Lichtbogenhorn 9 in schräger Lage gegen die Bodenwand verlaufend angeordnet Diese Lichtbogenlöschvorrichtung bpsteht

ebenfalls aus einem Stapel parallel zueinander verlaufender Löschbleche 28', die ebenfalls, wie aus Fig. 7B hervorgeht, einen Einschnitt 28'a auf der dem Lichtbogenhorn 9 zugewandten Seite haben, um den Lichtbogen anzuziehen. Es ist ferner ein weiterer Einschnitt 28'6 an der unteren Kante des jeweiligen Löschbleches vorgesehen. Die durch den V-förmigen Einschnitt sich ergebenden Schenkel 28'c und 28'dder Löschplatte 28' sind unterschiedlich lang, wobei der längere Schenkel jeweils im Stapel abwechselnd auf der einen oder anderen Seite liegt. Die Löschbleche 28 und 28' können aus einem beliebigen geeigneten Material, und zwar sowohl einem magnetischen Material als einem nicht magnetischen oder elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. Es kann wünschenswert sein, die Löschbleche 28 bzw. 28' aus einem magnetisch leitenden Material herzustellen, um den sich zwischen den Magnetjochplatten ergebenden magnetischen Fluß gestaltend zu beeinflussen. In der Lichtbogenkammer 26 ist auf der Ausgangsseite der Löschbleche 28 eine Prallplatte 30 aus einem isolierenden Material angebracht, mit welcher ein Entspannungsraum 31 innerhalb des Gehäuses 1 begrenzt wird. Diese Prallplatte ist mit Bohrungen 30a versehen, durch welche die Lichtbogengase in den Entspannungsraum 31 eintreten können. Der Entspannungsraum 31 erstreckt sich im Bodenbereich des Gehäuseunterteils 2 und ist mit Auslaßöffnungen 32 in der Bodenfläche zwischen den Anschlüssen 6 gemäß den F i g. 2 und 6 versehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird als Auslöseelement der zeitbegrenzenden Auslösevorrichtung 33 in der Überstromauslösevorrichtung 18 ein Bimetallstreifen 34 verwendet Dieser Bimetallstreifen 34 ist grundsätzlich J-förmig ausgebildet, wie aus den F i g. 4 und 7 hervorgeht, und mit einem Schlitz 35 versehen, welcher sich längs der Mittellinie über den kürzeren Schenkel in den längeren Schenkel hinein erstreckt. Die freien Enden 346 und 34c der kürzeren Schenkel des Bimetallstreifens 34 sind elektrisch mit den Leitern 16a und 160 der Sekundärspule 16 verbunden. Der Bimetallstreifen 34 ist mit seinem Verbindungssteg 34cf an der Bodenwand der Auslösekammer mit Hilfe einer Schraube 37 befestigt, weiche durch eine Isolierscheibe 36, eine entsprechende Erweiterung des Schlitzes 35 im Verbindungssteg 34d und eine Bohrung der Bodenwandung verläuft Die Schraube greift in eine Mutter ein, welche in einen vorstehenden Ring 2d der Bodenwandung eingesetzt ist Am oberen Ende 34a des längeren Schenkels des Bimetallstreifens 34 ist eine Einstellschraube 38 angebracht, welche mit einer Zunge 39a einer Auslöseschiene 39 zusammenwirkt

Die Auslöseschiene 39 ist aus einem isolierender. Material hergestellt und erstreckt sich von der Antriebskammer 5 aus durch die Trennwände der einzelnen Poleinheiten über die gesamte Breite des Leitungsschutzschalters. Aus diesem Grund verläuft die Auslöseschiene zwischen dem Gehäuseunterteil 2 und dem Gehäusedeckel 3 des Gehäuses 1. Die einzelnen Zungen 39a sind jeweils mit einer Keilfläche 40 versehen, weiche mit der jeweiligen Einstellschraube 38 zusammenwirkt und eine Einstellung der Ansprechtoleranz zuläßt, indem die Auslöseschiene 39 in axialer Richtung im Gehäuse 1 verschoben wird. Diese axiale Verschiebung der Auslöseschiene 39 wird mit Hilfe eines Einstellmechanismus 5c für den Nennstrom bewirkt, weleher anhand der F i g. 11 weiter unten erläutert wird.

Eine Anschlußfahne Ta der Kontaktpiatte 7 ist elektrisch mit dem Leiter 156 der Primärspule 15 verbunden.

wogegen eine weitere Anschlußfahne Tb durch die Gehäusewand zur gelochten Anschlußplatte 6' verläuft und mit dem zu überwachenden Stromkreis verbunden werden kann.

Der Schnellauslösemechanismus 41 der Überstromauslösevorrichtung 18 umfaßt einen Auslöseanker 42, der über seitlich angebrachte Laschen 42a an den Magnetjochplatten 20 mit Hilfe eines Stiftes 44 drehbar gelagert ist. Dieser Stift 44 erstreckt sich einerseits durch die Magnetjochplatten 20 und andererseits durch eine Rahmenplatte 43, welche zwischen den Magnetjochplatten 20 angeordnet ist. Am einen Ende ist der Auslöseanker 42 mit einem verbreiterten Endabschnitt 426 versehen, welcher die Kanten der Magnetjochplatten 20 überbrücken kann. Das andere Ende 42c des Auslöseankers 42 erstreckt sich in einen Bereich, in welchem es mit einer Nase 396 der Auslöseschiene 39 in Eingriff kommen kann. Eine mit dem Aüslöscankcr 42 verbundene Blattfeder 45 bewirkt eine Vorspannung des verbreiterten Endabschnittes 426, aufgrund welcher dieses verbreiterte Ende von den Magnetjochplatten abgehoben wird. An der Rahmenplatte 43 ist eine Einstellschraube 46 vorgesehen, die mit dem freien Ende der Blattfeder 45 in Eingriff steht und der Einstellung des Auslösevorgangs dient Diese Einstellschraube 46 kann mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges, z. B. eines Schraubenziehers, durch eine öffnung im Gehäusedekkel 3 betätigt werden, um die Vorspannung der Blattfeder 45 auf einen gewünschten Auslösewert einzustellen. An der Rahmenplatte 43 ist ferner eine Anschlagnase 43a angebracht, mit welcher die Schwenkbewegung des Auslöseankers 42 begrenzt wird.

In der Antriebskammer 5 ist, wie aus den F i g. 8 bis 12 hervorgeht, der Antriebsmechanismus 5Λ und der Auslösemechanismus 5B untergebracht, welche mit der Querschiene 10 und der Auslöseschiene 39 in Verbindung stehen. Die Auslösung kann sowohl von Hand als auch automatisch erfolgen. Der Antriebsmechanismus 5A umfaßt einen Schalthebel 47, der auf einer Welle 49 in Rahmenplatten 48 am Gehäuseunterteil 2 drehbar gelagert ist Der Bedienungshebel 47a des Schalthebels ragt durch eine öffnung 36 des Gehäusedeckels 3 heraus und ist von Hand bedienbar. Wenn sich der Bedienungshebel 47a in der Darstellung gemäß den F i g. 8 bis 10 auf der linken Seite befindet, ist der Leitungsschutzschalter eingeschaltet Dagegen ist der Leitungsschutzschalter in der rechten Schaltstellung ausgeschaltet Zwischen den Rahmenplatten 48 und dem Schalthebel 47 ist eine Spiralfeder 50 vorgesehen, um den Schalthebel in die Aus-Stellung d. h. bezüglich einer Drehung im Uhrzeigersinn vorzuspannen. Ferner ist mit dem Schalthebe! über einen Stift 51 das eine Ende eines Betätigungshebels 52 verbunden, dessen anderes Ende lose mit dem Auslösehebel 54 über einen in einem Langloch 54a geführten Stift 53 in Verbindung steht Der Auslösehebel 54 ist drehbar auf einem Stift 55 gelagert, der in den Rahmenplatten 48 gehaltert ist Ein Verbindungshebel 56 ist über den Stift 53 mit dem einen Ende des Betätigungshebels 52 und gleichzeitig über das Langloch mit dem Auslösehebel 54 verbunden. Das andere Ende dieses Verbindungshebels 56 greift über einen Stift 57 an einer Betätigungsnase 10/der Querschiene 10 an. In den Stift 57 ist ferner eine Schraubenfeder 58 eingehängt, die mit dem anderen Ende an einer am Gehäuseunterteil befestigten Halterung 59 eingehängt ist Diese Schraubenfeder 58 spannt die Querschiene 10 immer in eine im Uhrzeigersinn gerichtete Drehrichtung vor.

In dem Auslösemechanismus 5B ist ferner am Auslösehebel 54 ein Klinkenhebel 54b angeordnet, der mit einer Rastklinke 60a in Eingriff kommt, welche an einem Auslösestift 60 in Form eines halbkreisförmigen Ausschnittes ausgebildet ist Dieser Auslösestift 60 ist in den Rahmenplatten 58 drehbar gehaltert und kann eine der Ein- oder Ausstellung des Leitungsschutzschalters zugeordnete Lage einnehmen. An dem Auslösestift 60 ist ein Hebelarm 61 mit Hilfe einer Feststellschraube 62 befestigt, welche durch ein Langloch 61b in einer halbkreisförmig gebogenen Verlängerung eingreift und in eine entsprechende Vertiefung am Auslösestift 60 eingeschraubt ist Auf diese Weise läßt sich der Umfang des Eingriffs des Klinkenhebels 54b in die Rastklinke 60a und damit der Gleitweg des Hebelarms 61 bei einer Drehung auf dem Auslösestift 60 einstellen. Das Ende 61c des Hebelarmes 61 ist mit dem einen Ende eines Bimetallstreifens 63 verbunden, der zur Kompensation der Umgebungstemperatur dient und dessen anderes Ende so weit in das Innere der Antriebskammer ragt, daß es mit einem Vorsprung 39c der Auslöseschiene 39 in Eingriff kommen kann. Eine Rückstellfeder 64 für den Auslösestift 60 ist am Hebelarm 61 eingehängt und spannt diesen in eine Drehung im Uhrzeigersinn vor. Diese Drehung des Hebelarmes 61 wird durch das Anlegen des freien Endes 61 d des Hebelarms 61 an einem Anschlag 48a an der Rahmenplatte 48 begrenzt. Durch diesen Anschlag wird die Ruheposition des Hebelarms 61 festgelegt Wie man aus F i g. 5 entnehmen kann, ist das eine Ende der Auslöseschiene 39 sowohl drehbar als auch axial verschiebbar auf einem Haltestift 65 gelagert, der in der Seitenwand des Gehäuseunterteils 2 im Bereich der Antriebskammer angeordnet ist und in eine entsprechende Bohrung der Querschiene 39 eingreift Die andere Seite der Querschiene 39 ist ebenfalls drehbar und axial verschiebbar gelagert, wozu in die Auslöseschiene 39 eine Metallwelle 67 integriert ist, welche in einer Lagerplatte 68 geführt ist Diese Lagerplatte 68 ist im Bereich einer Trennwand der Polkammern am Gehäuse befestigt Am Vorsprung 39c der Auslöseschiene 39 ist eine Rückstellfeder 69 befestigt, welche mit ihrem anderen Ende in eine Halterung 70 an der Rahmenplatte 48 eingehängt ist und die Auslöseschiene

39 bezüglich einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn vorspannt

Wie bereits erwähnt, umfaßt der Leitungsschutzschälter auch einen Einstellmechanismus 5C für den Nennstrom. Dieser Einstellmechanismus, der aus den F i g. 8 bis 11 hervorgeht, umfaßt einen Einstellknopf 71 aus einem isolierenden Material, welcher in einer Auslegerplatte 72 drehbar gelagert ist Diese Auslegerplatte 72 ist an den Rahmenplatten 48 befestigt. Der Einstellknopf 71 schaut rsit einem oberen Vorsprung durch eine öffnung 3c im Gehäusedeckel 3, wogegen auf der Unterseite des Einstellknopfes in exzentrischer Lage ein Vorsprung 71a vorgesehen ist Dieser Vorsprung 71a greift in eine Vertiefung 39e an der Auslöseschiene 39 ein, so daß die Auslöseschiene 39 durch eine Drehung des Einstellknopfes und der entsprechenden Verstellung des Vorsprunges 71a längs einer Kreislinie axial verschoben wird. Durch diese axiale Verschiebung der Auslöseschiene 39 ändert sich die Lage der Keilflächen

40 an den Zungen 39a bezüglich der Lage der Einstellschrauben 38, wodurch sich die Einstellung des Auslösestromes ändert Ferner ist ein Druckknopf 73 vorgesehen, der ebenfalls durch eine öffnung ^d im Gehäusedeckel nach außen ragt und mit seinem unteren Ende durch die Auslegerplatte 72 und eine daran angebrachte Halterung 72' für eine Rückstellfeder 74 greift. Die Rückstellfeder 74 ist U-förmig ausgebildet und auf der Unterseite der Halterung 72' befestigt, wobei der an der Halterung befestigte Schenkel ebenfalls durchbohrt ist, um das Angreifen des Druckknopfes 73 am unteren Schenkel der Feder möglich zu machen. Mit Hilfe dieses Druckknopfes 73 läßt sich gegen die Kraft der an einem Vorsprung 39c/ der Auslöseschiene 39 anliegenden Rückstellfeder 74 die Auslöseschiene verschwenken.

Wie aus den F i g. 3,8,12a und 12b hervorgeht, ist an der Querschiene 10 eine Anzeigescheibe 10c angebracht. Diese Anzeigescheibe 10c hat an der Stirnseite zwei Einschnitte 10c/ und 1Oe, die unterschiedlich eingefärbt sein können, um die Schaltposition des Leitungsschutzschalters durch eine öffnung 3e im Gehäusedeckel 3 sichtbar zu machen. Entsprechend der Darstellung kennzeichnet der Einschnitt 10c/ die Position des Leitungsschutzschalters, in welcher der angeschlossene Stromkreis unterbrochen ist

Im unterbrochenen Zustand der Leitung befindet sich der Bedienungshebel 47a des Schalthebels 47 in der in F i g. 8 dargestellten rechten Lage, wobei der Klinkenhebel 54b des Auslösehebels 54 mit der Rastklinke 60a in Eingriff gebracht werden kann. In dieser Stellung befindet sich der Leitungsschutzschalter in einer Vorbereitungsposition zum Schließen des Stromkreises. Wenn der Bedienungshebel 47a nunmehr in eine linksseitige Position gebracht wird, verschiebt sich der Stift 53 aufgrund der Verschiebung des Betätigungshebels 52 entlang dem Langloch 54a des Auslösehebels 54 nach rechts, wodurch gleichzeitig die Querschiene 10 im Gegenuhrzeigersinn mit Hilfe des Verbindungshebels 56 gedreht wird Dabei wird die Schraubenfeder 58 gespannt und am Ende der Schließbewegung eine Schnappstellung erreicht, in welcher der Schalthebel 47 und der Betätigungshebel 52 in der eingenommenen Position festgehalten werden.. Diese Schnappstellung ergibt sich aufgrund der Verschiebung des Stiftes 51 über die Verbindungslinie durch die Welle 49 und den Stift 53. Diese Position entspricht auch der Position des Leitungsschutzschalters gemäß F i g. 4, in welcher das Kontaktniet 13 des beweglichen Kontaktarmes 11 unter Druck an dem stationären Kontaktniet 24 anliegt Aus dieser Stellung heraus kann durch eine Schwenkung des Bedienungshebels 47a im Uhrzeigersinn der Stift 53 und damit der Betätigungshebel 52 nach links verschoben werden, wodurch die Querschiene 10 eine Verschwenkung im Uhrzeigersinn erfährt und sich die Kontaktnieten 13 und 24 wieder voneinander abheben.

Bei einer automatischen Unterbrechung des Stromkreises infolge eines Überstromes wird die Auslöseschiene 39 durch die Wirkung eines Bimetallstreifens 34 im Uhrzeigersinn verdreht, wenn sich dieser aufgrund

des Überstromes krümmt und die über den Vorsprung 39c auf die Auslöseschiene 39 eingeleitete Kraft den Bimetallstreifen 63 für die Kompensation der Umgebungstemperatur, den Hebelarm 61 und den Auslösestift 60 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt Durch diese Schwenkbewegung kommt der Klinkenhebel 54b des Auslösehebels 54 am Auslösestift 60 außer Eingriff und läßt eine Schwenkung des Auslösehebels 54 im Gegenuhrzeigersinn zu. Damit kann der Stift 53 am Verbindungshebel 56 im Langloch 54a durch die Kraft der Feder 58 nach links verschoben werden. Mit dieser Verschiebung wird gleichzeitig die Querschiene 10 im Uhrzeigersinn geschwenkt und die Kontaktnieten 13 sowie 24 voneinander abgehoben. Damit wird in einer Stel-

lung gemäß Fig. 10 der Stromkreis unterbrochen. Da während dieses Bewegungsablaufes die Spiralfeder 50 zusammen mit dem Schalthebel 47 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, werden der Betätigungshebel 52, der Auslösehebel 54 und der Verbindungshebel 56 nach oben gezogen, um durch die Wirkung der Spiralfeder 50 den Klinkenhebel 54b des Auslösehebels 54 in die Abschaltposition zu bewegen, in welcher der Klinkenhebel 546 und die Rastklinke 60a in Eingriff kommen.

Wenn ein starker Überstrom, z. B. ein Kurzschlußstrom auftritt, dann bewirkt eine Erhöhung des Stromflu'ses in der mit dem Kontaktstreifen 23 verbundenen Primärspule 15 ein elektromagnetisches Feld, das auf den stromdurchflossenen beweglichen Kontaktarm 11 wirkt und diesen um die Stifte Ua am Kontakthalter 10a gegen die Kraft der Kontaktfeder 12 verschwenkt. Dabei bleibt die Querschiene 10 unverändert in ihrer Schließposition liegen. Dieses Verschwenken des beweglichen Kontaktarmes 11 öffnet augenblicklich den Stromkreis, indem die Kontaktnieten 13 und 24 voneinander abgehoben werden. Der bewegliche Kontaktarm 11 wird aufgrund der durch die Kontaktfeder 12 ausgelösten Schnappfunktion in der eingenommenen Lage festgehalten. Nach diesem Ablauf wird die Überstromauslösevorrichtung 18 betätigt, weiche die Auslöseschiene 39 verschwenkt und, wie bereits erwähnt, bewirkt, daß die Rastklinke 60a des Auslösestiftes 60 den Klinkenhebel 54Z> des Auslösehebels 54 freigibt und eine Schwenkung der Querschiene 10 im Uhrzeigersinn zuläßt Aufgrund dieser Schwenkbewegung verschiebt sich die Schwenkachse 11a des beweglichen Kontaktarmes 11 auf die andere Seite der Verbindungslinie der Angriffspunkte der Feder 12, wodurch der bewegliche Kontaktarm in seine in Fig. 13 dargestellte Normallage zurückschwenkt, in welcher sich der Klinkenhebel 54b des Auslösehebels 54 in Eingriff mit der Rastklinke 60a des Auslösestiftes 60 infolge der Funktion der Spiralfeder 50 befindet und der Leitungsschutzschalter die Abschaltstellung einnimmt

Für den beschriebenen elektromagnetischen Abschaltmechanismus 14 kann die Primärspule 15 so ausgewählt werden, daß die Anzahl der Amperewindungen im wesentlichen die gleiche ist, unabhängig von der Größe des Nennstromes. Daher kann der Leitungsschutzschalter auf einen verhältnismäßig kleinen Nennstrom ausgelegt werden.

Die Sekundärspule 16 wird derart ausgelegt, daß sie unabhängig von den Nennstromwerten gleiche Werte für den Sekundärstrom liefert Daher kann der Strom zur Betätigung der thermischen Überstromauslösevorrichtung 18 im wesentlichen gleich sein, unabhängig von dem Nennstrom des Leitungsschutzschalters.

Dadurch wird die Notwendigkeit des Anpassens des Bimetallstreifens an den Nennstrom vermieden. Diese Anpassung ist bei herkömmlichen Anordnungen nicht zu vermeiden, wenn der Primärstrom direkt über den Bimetallstreifen fließt

Da der Bimetallstreifen 34 der Überstromauslösevorrichtung 33 mit der Sekundärwicklung des Stromtransformators des elektromagnetischen Abschaltmechanismus 14 verbunden ist, steigt der über den Bimetallstreifen 34 fließende Strom nicht über ein bestimmtes Niveau an, unabhängig von dem über die Primärspule 15 aufgrund eines Kurzschlusses fließenden Stroms. Dies ergibt sich aufgrund der magnetischen Sättigung im elektromagnetischen Abschaltmechanismus 14. Dadurch ist der Bimetallstreifen 34 gegen ein Durchbrennen auch bei einem Kurzschlußstrom geschützt, womit die Schwierigkeiten eliminiert werden, welche bei der Erhöhung des Auslösestromes auftreten können. Da der elektromagnetische Abschaltmechanismus 14 mit einem offenen Magnetkerntyp versehen ist, um die Stromtransformation und daneben die Betätigung des beweglichen Kontaktarmes sowie die Unterstützung der Löschung des Lichtbogens durch das Magnetfeld zu erreichen, ist es in der Regel sehr schwierig, den Primärstrom zu transformieren und dafür zu sorgen, daß der Sekundärstrom auf einem bestimmten Wert gehalten wird, auf weichen er hinsichtlich des verschieden bemessenen Primärstromes durch einen bestimmten Faktor transformiert wird. Der elektromagnetische Abschaltmechanismus 14 ist jedoch in dieser Hinsicht in einem Umfang verbessert, daß der Streufluß der Primärwicklung im praktischen Einsatz auf ein Minimum begrenzt werden kann und der die Sekundärspule 16 durchsetzende Fluß optimiert wird.

Es entsteht ein Lichtbogen, der die gewünschte Strombegrenzung im Anfangszustand des Kun'schlußstromes bewirkt.

Da selbst bei Leitungsschutzschaltern für verhältnismäßig hohe Nennströme die Primärspule beim gleichen Aufbau einige Windungen hat, ergibt sich.eine größere elektromagnetische Kraft zum Betätigen des beweglichen Kontaktarmes 11. Da die Primärspule 15 derart gewickelt ist, daß bezüglich des Nennstromes dieselbe Amperewindungszahl erhalten wird, ergibt sich eine größere Anzahl von Windungen, so daß die auf

dem beweglichen Kontaktarm 11 beim selben Überstrom zum Trennen des Stromkreises wirkende elektromagnetische Kraft beim geringeren Nennstrom größer ist Es ergibt sich also die Tatsache, daß sowohl die Auslöschung des Lichtbogens als auch der Strombegrenzung schneller und damit früher als bei herkömmlichen Leitungsschutzschaltern stattfindet, insbesondere wenn der Nennstrom klein und die Anzahl der Windungen der Primärspule 15 groß ist Da die Primärspule 15 über die Sekundärspule 16 gewickelt ist, befindet sie sich in der unmittelbaren Nachbarschaft des beweglichen Kontaktarmes 11, womit die elektromagnetisch ausgelöste Betätigungskraft auf den beweglichen Kontaktarm 11 vergrößert wird.
Die Magnetjochplatten 20 haben wie bereits erwähnt, eine solche Größe, daß sie sich über den Kontaktbereich 20a und den Lichtbogenlöschbereich 20b erstrecken und daß auf den elektrischen Lichtbogen ein massives Magnetfeld in dem Spalt zwischen den Platten wirkt Da das Magnetfeld im wesentlichen senkrecht zu den Magnetjochplatten 20 verläuft, ergibt sich eine Verschiebung für den elektrischen Lichtbogen in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Stromflusses. Damit wird der Lichtbogen in die Schlitze zwischen die Löschbleche gedrängt und wird unter gleichzeitiger Teilung und Abkühlung gelöscht Da sich die Magnetjochplatten 20 auch in den Bereich 20c des Auslöschmechanismus erstrecken, kann der Auslöseanker 42 durch den Primärstrom magnetisch betätigt werden und eine Drehbewegung der Auslöseschiene 39 auslösen, um gleichzeitig die Kontakte für alle Poleinheiten zu öffnen. Die magnetische auf den Auslöseanker wirkende Kraft ist bezüglich des Lastfaktors selbst bei unterschiedlichen Nennströmen die gleiche, da die Primärspule 15 derart ausgelegt ist daß sie im wesentlichen dieselbe Amperewindungszahl unabhängig von dem abweichenden Nennstrom hat Daher kann der Wert für die Schnellauslösung im wesentlichen auf denselben für beliebige Verhältnisse gewünschten Wert eingestellt werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Leitungsschutzschalter mit einem elektromagnetischen und einem thermischen Auslöser, wobei die Abschaltvorrichtung zwei, beiderseits eines eine vom Leitungsstrom durchflossenen Spule tragenden Magnetkerns parallel zueinander verlaufende Magnetjochplatten aufweist, die einen Magnetspalt begrenzen und eine Löschkammer aufnehmen, und mit einem Auslösemechanismus, welcher abhängig von den Auslösern über ein Klinkensystem gespeicherte Federkraft zur Unterstützung des Ausschaltvorganges freigibt, dadurch gekennzeichnet,