DE10126852A1 - Schaltgerät mit einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung - Google Patents
Schaltgerät mit einer elektromagnetischen AuslöseeinrichtungInfo
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Abstract
Um bei einem Schaltgerät (1a, 1b, 1c), welches mit einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung (3a, 3b, 3c) versehen ist, ein schnelles Trennen der Kontaktstücke (14, 16a, 16b, 16c) zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass ein bewegliches zweites Kontaktstück (16a, 16b, 16c) mit einem Magnetglied (18a, 18b, 18c) und ein zweites Magnetfeld (M¶M¶) des Magnetglieds (18a, 18b, 18c) mit einem ersten Magnetfeld (M¶A¶) einer Auslösespule (4) in Wirkverbindung steht. Dadurch sind in einem Auslösefall zusätzliche Kräfte (K¶A¶, K¶M¶, K¶H¶) gegeben, die die beiden Kontaktstücke (14, 16a, 16b, 16c) trennen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgerät mit einer e
lektromagnetischen Auslöseeinrichtung, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Ein Schaltgerät dient im allgemeinen zum Schalten von Leitun
gen, Betriebsmitteln oder auch Anlagen. Vorliegend handelt es
sich um ein Schaltgerät, insbesondere um einen Leitungs
schutzschalter, mit einer elektromagnetischen Auslöseeinrich
tung zum Abschalten eines Kurzschlussstromes. Als elektromag
netisch betätigtes Schaltgerät kann unter anderem auch ein
Leistungsschalter, ein Motorschutzschalter wie auch ein
Schütz oder ein Relais verstanden werden.
Kernstücke eines derartigen Schaltgerätes sind eine elektro
magnetische Auslöseeinrichtung und/oder ein elektromagneti
sches Betätigungsglied, welche in Wirkverbindung zu einem
Schaltmechanismus oder von zu schaltenden Kontaktstücken ste
hen.
Aus der EP 0 897 186 A2 ist ein derartiger Leitungsschutz
schalter mit einem Schaltmechanismus bekannt. Im Kurzschluss
fall wirkt dabei auf den Schaltmechanismus ein elektromagne
tischer Auslöser, der mittels zugehörigem Magnetfeld einen
Auslösestößel derart bewegt, dass der bewegliche Kontakt auf
gestoßen und damit vom seinem Festkontakt getrennt wird.
Im Hinblick auf das Schaltvermögen des Leitungsschutzschal
ters und den damit zusammenhängenden Abbrand an den Kontakt
flächen, ist ein schnelles Trennen der Kontaktstücke erfor
derlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Schaltge
rät anzugeben, das mit einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung
versehen ist, die ein schnelleres Trennen der Kon
taktstücke als bisher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgerät der eingangs genann
ten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß das bewegliche zweite
Kontaktstück mit einem Magnetglied und ein erstes Magnetfeld
des Magnetglieds mit einem zweiten Magnetfeld der Auslösespu
le in Wirkverbindung stehen, wobei in einem Auslösefall Kräf
te gegeben sind, die die beiden Kontaktstücke trennen. Dabei
wird von dem Gedanken Gebrauch gemacht, dass sowohl vom fest
stehenden ersten Kontaktstück aus als auch am beweglichen
zweiten Kontaktstück zusätzliche Kräfte zur Beschleunigung
der Trennung der Kontaktstücke wirken.
Wesentlich ist hierbei das schnelle Trennen der Kontaktstü
cke, wodurch ein höheres Schaltvermögen des Leitungsschutz
schalters bei gleichem Löschkammervolumen gegeben ist. Zudem
ergibt ein schnelleres Löschen des beim Trennen der Kon
taktstücke entstehenden Lichtbogens, eine geringere thermi
sche Belastung der Löschkammer und auch der damit zusammen
hängende Abbrand an den Kontaktflächen verringert sich. Im
umgekehrten Fall kann bei gleichbleibendem Schaltvermögen das
Volumen der Löschkammer verringert werden. Alle vorab erwähn
ten Maßnahmen wirken sich ausgesprochen günstig auf die Her
stellungskosten des Leitungsschutzschalters aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Magnetglied als
Hilfsspule ausgebildet. Hierbei ist besonders vorteilhaft,
dass die Hilfsspule im Kurzschlussfall ebenfalls vom Kurz
schlussstrom durchflossen wird und sich dadurch ein Magnet
feld aufbaut, welches eine das Trennen der Kontaktstücke un
terstützende Kraft erzeugt. Der an sich unerwünschte Kurz
schlussstrom dient somit als Energielieferant. Deshalb erhöht
sich bei steigendem Kurzschlussstrom auch die Kraft die die
Trennung herbeiführt.
Prinzipiell kann die Erfindung bei Wechsel- und Gleichstrom
gleichermaßen eingesetzt werden, wodurch das Einsatzgebiet
des Schaltgeräts erheblich erweitert werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das
Magnetglied einen Dauermagneten. Dauermagneten können vor
teilhafterweise bei einer Gleichspannungsversorgung zum Ein
satz kommen, wobei diese Variante eine außergewöhnlich kos
tengünstige Alternative zur Hilfsspule darstellt.
Mit Vorteil ist die Hilfsspule von einem Bandmaterial gebil
det. Bei der hier angegebenen Ausführungsform kann bedingt
durch eine bevorzugt automatisierte Fertigung auf der Basis
reiner Stanz- und Faltschritte ohne Wickelabläufe, die Spule
äußerst wirtschaftlich und effizient hergestellt werden. Dies
kann insbesondere durch die Verwendung eines einzigen Ferti
gungsmittels, durch eine Einsparung von Arbeitsschritten,
Einzelteilen und Baugruppen, realisiert werden.
Idealerweise umfasst das Bandmaterial das bewegliche zweite
Kontaktstück, so dass sich schon während der Herstellung des
Kontaktstücks und der Hilfsspule kostensenkende Synergien er
geben. Das Kontaktstück und die Hilfsspule sind somit einstü
ckig ausgeführt, wodurch eine Einsparung an einer stoff-,
form- oder kraftschlüssigen Verbindung gegeben ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Hilfsspule von einem
Drahtmaterial gebildet, wodurch bereits standardisierte Spu
len zum Einsatz kommen können. Des Weiteren bieten derartige
Spulen den Vorteil, dass sie in sehr kleinen Baugrößen her
stellbar sind und sich an vorgegeben Einbaubedingungen anpas
sen lassen.
Zweckmäßigerweise ist die Kraft der Auslösespule der Kraft
der Hilfsspule entgegengerichtet und bei einer weiteren Aus
führungsform mit der Kraft der Hilfsspule gerichtet. Von Vor
teil ist hierbei die vielfältige Einsatztauglichkeit der Erfindung,
da sie sich auf verschiedenste Rahmenbedingungen
auslegen und einstellen lässt.
Bevorzugt ist die Kraft der Hilfsspule zumindest teilweise in
Öffnungsrichtung des beweglichen zweiten Kontaktstücks ge
richtet. Dies stellt vorteilhafterweise die einfachste Aus
führungsform dar, da eine unmittelbare Anordnung der Hilfs
spule gegeben ist.
In einer Alternativausführung der Erfindung ist die Kraft der
Hilfsspule im wesentlichen entgegen der Öffnungsrichtung des
beweglichen zweiten Kontaktstücks gerichtet. Die Wirkverbin
dung des beweglichen zweiten Kontaktstücks mit dem Magnet
glied und die Wirkverbindung des zweiten Magnetfelds des Mag
netglieds mit dem ersten Magnetfeld der Auslösespule ist da
bei durch ein Kraftübertragungsmittel hergestellt. Vorteil
haft ist in diesem Zusammenhang die Anpassungsfähigkeit an
vorgegebene Einbaubedingungen und eine ggf. erwünschte mit
telbare Wirkungsweise.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden nachfolgend
beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltgerät mit einem Gehäuse und mit einer elek
tromagnetischen Auslöseeinrichtung in einer ersten Aus
gestaltung in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine Hilfsspule von einem Bandmaterial mit einem Kon
taktstück in einer perspektivisches Darstellung,
Fig. 3 ein bewegliches Kontaktstück mit einer Hilfsspule von
einem Drahtmaterial in einer Seitenansicht,
Fig. 4 ein Schaltgerät mit einem Gehäuse und mit einer elek
tromagnetischen Auslöseeinrichtung in einer zweiten Aus
gestaltung in einer Seitenansicht, und
Fig. 5 ein Schaltgerät mit einem Gehäuse und mit einer elek
tromagnetischen Auslöseeinrichtung in einer dritten
Ausgestaltung in einer Seitenansicht.
Im nachfolgenden Text sind gleiche Teile der Figuren mit
gleichen Bezugszeichen oder sinngemäß mit ähnlichen Bezugs
zeichen versehen.
Zunächst wird auf konstruktive Details, später auf funktio
nelle Zusammenhänge eingegangen.
Fig. 1 zeigt ein Schaltgerät 1a mit einem Gehäuse 2a und mit
einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung 3a in einer ers
ten Ausgestaltung in einer Seitenansicht. Die Auslöseeinrich
tung 3a weist eine Auslösespule 4 und einen darin angeordne
ten Auslösestößel 5 auf. Der Auslösestößel 5 ist mit einer
ersten und einer zweiten Ankerseite 37a bzw. 38a versehen.
Ein zugehöriges Magnetjoch 6a verläuft entlang einer gedach
ten Längsachse LA auf einer Seite außerhalb der Auslösespule
4 parallel zu deren Windungen.
Das Magnetjoch 6a weist ein erstes Ende 7a auf, welches lage-
und richtungsgleich zu einem ersten Endstück 8 der Auslöse
spule 4 angeordnet ist. Das Magnetjoch 6ä ist auf Höhe eines
zweiten Endstücks 9 der Auslösespule 4 abgewinkelt und er
streckt sich mit einem ersten Schenkel 11a in Richtung des
Auslösestößels 5, wobei ein zweites Ende 10 des Magnetjochs
6a in etwa auf Höhe des Außenradius der Auslösespule 4 endet.
Auf Höhe des Auslösestößels 5 weist der erste Schenkel 11a
eine hier nicht näher gezeigte Aussparung auf, in der der
Auslösestößel 5 geführt ist. Zwischen dem ersten Schenkel 11a
und der zweiten Ankerseite 38a weist die Auslösespule 4 in
Verbindung mit ihrem Auslösestößel 5 einen Luftspalt 36ä auf.
Am ersten Schenkel 11a ist ein zweiter Schenkel 12 planflä
chig und im wesentlichen deckungsgleich angeordnet. Der zwei
te Schenkel 12 ist ebenfalls mit einer hier nicht näher ge
zeigten Öffnung versehen ist, wobei diese weitestgehend de
ckungsgleich zur vorab genannten Aussparung ausgebildet ist.
Der zweite Schenkel 12 weist ebenfalls eine Abwinkelung auf,
wobei dieser in seinem weiteren Verlauf in etwa diagonal zu
seiner Ursprungslage angeordnet ist und sich dabei weitestge
hend entgegen seiner Ausgangrichtung erstreckt.
In etwa im Anschluss an diese Abwinkelung verläuft der zweite
Schenkel 12 bis zu einem ersten Kontaktträger 13, der ein ha
kenförmiges Ende aufweist. Der erste Kontaktträger 13 ist mit
einem ersten Kontaktstück 14 versehen. Dem ersten Kontakt
stück 14 ist ein zweites Kontaktstück 16a zugeordnet, welches
auf einem beweglichen zweiten Kontaktträger 15a platziert
ist. Die Auslösespule 4 steht dabei in einer elektrisch lei
tenden Verbindung zum ersten Kontaktträger 13 und dadurch
auch zum ersten Kontaktstück 14.
Der bewegliche zweite Kontaktträger 15a erstreckt sich von
einem abgeschrägten Ende 17a über einen Abschnitt, der paral
lel zu den beiden Schenkeln 11a,12 verläuft, um nach einer
Abwinkelung in ein Magnetglied 18a überzugehen. Das zweite
Kontaktstück 16a und der zugehörige bewegliche zweite Kon
taktträger 15a stehen dabei mit dem Magnetglied 18 in einer
elektrisch leitenden Wirkverbindung.
Das Magnetglied 18a ist als Hilfsspule 19a ausgebildet, wobei
ihr Wickelsinn dem der Auslösespule entgegengesetzt ist. Der
Wickelsinn ist hierbei rechtssteigend ausgebildet. Die Hilfs
spule 19a umfasst einen hier nicht näher dargestellten Auf
nahmeraum 20, in dem ein Kern 21a geführt ist.
Die Hilfsspule 19a ist zusammen mit ihrem Kern 21a auf einem
Halter 22 derart angeordnet, dass sie sich in etwa auf der
gedachten Längsachse LA befindet. Der Halter 22 weist einen
ohrenförmigen Fortsatz 23 auf, der mit einer Ausnehmung 24a
versehen ist. Die Ausnehmung 24a ist hierbei als Langloch
ausgebildet. In der Ausnehmung 24a ist eine Drehachse 25 an
geordnet. In etwa in entgegengesetzter Richtung zum zweiten
Kontaktträger 15a ist der Fortsatz 23 mit einem Hebel 26 ver
sehen, der eine Längsausnehmung 27 aufweist. In der Längsausnehmung
27 ist über ein Führungselement 28 ein kraftspei
cherndes Auslöseglied 29 geführt. Das kraftspeichernde Auslö
seglied 29 ist in etwa lagegleich zur Längsachse LA angeord
net und weist im weitesten Sinn in Richtung des ersten Endes
7a des Magnetjochs 6a.
In Fig. 2 ist das als Hilfsspule 19b ausgestaltete Magnetglied
18b von einem Bandmaterial 30 mit dem zweiten Kontaktstück
16b in einer gegenüber Fig. 1 modifizierten Form gezeigt. Das
Bandmaterial 30 umfasst, umschließt oder beinhaltet das be
wegliche zweite Kontaktstück 16b und dient als Ausgangsbasis
für die Ausgestaltung der Hilfsspule 19b. Die Hilfsspule 19b
weist mehrere mäanderförmig verlaufende Segmente 31 auf.
Deutlich gezeigt ist hierbei der Aufnahmeraum 20, der den
Kern 21a gemäß Fig. 1 aufnimmt. Die Hilfsspule 19b bildet im
Nachgang an das abgeschrägte Ende 17b den zweiten Kontaktträ
ger 15b.
Die Hilfsspule 19b weist in diesem Ausführungsbeispiel gegen
über der Hilfsspule 19a gemäß Fig. 1 einen umgekehrten Wickel
sinn auf, der in Bezug auf eine weitere Ausführungsform noch
näher erläutert wird.
Fig. 3 zeigt ein alternatives, bewegliches zweites Kontakt
stück 16c, welches auf dem zweiten Kontaktträger 15c angeord
net ist. Der zweite Kontaktträger 15c ist mit einer Hilfsspu
le 19c versehen, die von einem Drahtmaterial gebildet ist.
Die Hilfsspule 19c ist auf einem am zweiten Kontaktträger 15c
angeformten Zapfen 32, der als Kern 21b dient, angeordnet.
Die Hilfsspule 19c weist den gleichen Wickelsinn wie die
Hilfsspule 19a gemäß Fig. 1 auf. Optional kann an Stelle der
Hilfsspule 19c ein anderes Magnetglied 18c in Form eines Dau
ermagneten 33 zum Einsatz kommen, welches auf dem Zapfen 32
angeordnet werden kann. Anordnung und Ausrichtung des Dauer
magneten 33 sind ebenfalls wie bei den Hilfsspulen
19a, 19b, 19c und 19d wählbar.
In Fig. 4 ist ein Schaltgerät 1b mit einem Gehäuse 2b und mit
einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung 3b in einer
zweiten Ausgestaltung gezeigt. Die elektromagnetische Auslö
seeinrichtung 3b unterscheidet sich von der elektromagneti
schen Auslöseeinrichtung 3a gemäß Fig. 1 dadurch, dass die
Bauteile wie der zweite Kontaktträger 15c, das erste Kontakt
stück 16c und die Hilfsspule 19c der Ausführungsvariante ge
mäß Fig. 3 entsprechen. Die Drehachse 25b in der Ausnehmung
24b ist entgegen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im weiteren
Verlauf des zweiten Kontaktträgers 16c zum Hebel 26 hin ange
ordnet, entspricht jedoch in ihrer Lage in etwa der Lage der
Drehachse 25a nach Fig. 1.
Die Bauteile Hebel 26, Führungselement 28 und kraftspeichern
des Auslöseglied 29 sind analog zur Anordnung gemäß Fig. 1
ausgeführt. An Stelle der Hilfsspule 19c kann ebenfalls der
Dauermagnet 33 zum Einsatz kommen.
In Fig. 5 ist ein Schaltgerät 1c mit einem Gehäuse 2c und mit
einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung 3c in einer
dritten Ausgestaltung gezeigt. Die elektromagnetische Auslö
seeinrichtung 3c basiert auf der Ausführungsvariante gemäß
Fig. 4. Das Magnetjoch 6b verläuft entlang der Längsachse LA
auf einer Seite außerhalb der Auslösespule 4 parallel zu de
ren Windungen. Unterschiede ergeben sich beim Magnetjoch 6b,
welches in etwa auf Höhe des ersten Endstücks 8 der Auslöse
spule 4 abgewinkelt ist und sich mit einem ersten Schenkel
11b in Richtung des Auslösestößels 5 erstreckt. Das erste En
de 7b des Magnetjochs 6b und zugleich des ersten Schenkels
11b, endet in etwa auf Höhe des Außenradius der Auslösespule
4. Zwischen dem ersten Schenkel 11b und der ersten Ankerseite
37b weist die Auslösespule 4 in Verbindung mit ihrem Auslöse
stößel 5 einen Luftspalt 36b auf.
Der erste Schenkel 11b ist mit einer weiteren Abwinkelung
versehen, wobei dieser in seinem weiteren Verlauf in etwa di
agonal zu seiner Ursprungslage angeordnet ist und sich dabei
weitestgehend entgegen der Richtung des ersten Endes 7b er
streckt. In etwa im Anschluss an diese Abwinkelung verläuft
der erste Schenkel 11b entsprechend der Ausführungsvariante
gemäß Fig. 4, bis zum ersten Kontaktträger 13, der ein haken
förmiges Ende aufweist.
Im Vergleich zur Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 besteht beim
zweiten Kontaktträger 15c ein weiterer Unterschied. Der zwei
te Kontaktträger 15c ist hier als Kraftübertragungsmittel 34
ausgeführt und wirkt als Kipphebel. Die Drehachse 25c und die
zugehörige Ausnehmung 24c sind zwischen dem zweitem Kontakt
stück 16c und in etwa der Höhe des Zapfens 32 angeordnet.
In etwa auf Höhe des Zapfens 32 ist der Auslösestößel 5 mit
dem Kraftübertragungsmittel 34 mechanisch verbunden. Die Ver
bindung kann ggf. kraft-, form- oder stoffschlüssig erfolgen.
Alternativ können der Auslösestößel 5 und das Kraftübertra
gungsmittel 34 auch einstückig ausgebildet sein. Der Auslöse
stößel 5 nimmt dabei eine ausgefahrene Stellung ein. Die
Hilfsspule 19d ist auf dem am Kraftübertragungsmittel 34 an
geformten Zapfen 32 angeordnet. Die Hilfsspule 19d weist den
gleichen Wickelsinn wie die Hilfsspule 19b gemäß Fig. 2 auf.
Die Bauteile Hebel 26, Führungselement 28 und kraftspeichern
des Auslöseglied 29 sind analog zur Anordnung gemäß Fig. 4
ausgeführt. Der Dauermagnet 33 ist auch bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel an Stelle der Hilfsspule 19d einsetzbar.
Die Auslöse- und Hilfsspule 4 bzw. 19a-19d können jeweils für
sich oder in Kombination miteinander aus dem Band- und/oder
Drahtmaterial 30 bzw. 35 hergestellt werden.
Die sich aus den oben genannten konstruktiven Details erge
benden funktionellen Zusammenhänge werden im Nachgang näher
erläutert.
Bei dem vorliegenden Schaltgerät 1a gemäß Fig. 1 handelt es
sich insbesondere um einen Leitungsschutzschalter, der mit
einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung 3a zum Abschal
ten eines Kurzschlussstromes IK dient. Das Schaltgerät 1a
weist hierbei eine Betriebsstellung "Ein" auf. Im Kurz
schlussfall fließt der Kurzschlussstrom IK durch die Auslöse
spule 4, weiter über das erste und zweite Kontaktstück 14, 16a
und schließlich durch die Hilfsspule 19a.
Hierbei bewirkt ein durch den Fluss des Kurzschlussstromes IK
entstehendes Magnetfeld MA der Auslösespule 4, dass der Aus
lösestößel 5 in einer Bewegrichtung BRS teilweise aus der
Auslösespule 4 in Richtung der Hilfsspule 19a herausgeschoben
wird. Das Magnetfeld MA der Auslösespule 4 ist bestrebt den
Luftspalt 36a zwischen dem ersten Schenkel 11a und der zwei
ten Ankerseite 38a zu schließen. Der Auslösestößel 4 schlägt
folglich an der Hilfsspule 19a oder auch am Kern 21 an und
leitet einen Trennvorgang des ersten und zweiten Kontakt
stücks 14, 16a ein.
Unterstützt wird der Trennvorgang zum einen mittels dem
kraftspeichernden Auslöseglied 29, welches im allgemeinen als
Federglied, ggf. auch als vorgespanntes Federglied, ausgebil
det ist. Das kraftspeichernde Auslöseglied 29 wirkt mit einer
Kraft KG in eine Bewegrichtung BRG. Zur Einstellung der Kraft
KG des kraftspeichernden Auslöseglieds 29, weist dieses das
Führungselement 28 auf, welches in der Längsaufnahme 27 des
Hebels 26 justierbar ist.
Zum anderen wird der Trennvorgang durch entgegengesetzt ge
richtete Magnetfelder M1K und M2K beschleunigt, welche auf
Grund der durch den Kurzschlussstrom IK durchflossenen Kon
taktstücke 14, 16a entstehen und wirksam werden. Diese Wir
kungsweise entspricht zweier gegensätzlich stromdurchflosse
ner Leiter - respektive den Kontaktstücken 14,16a -, wobei
die jeweiligen Magnetfelder zumindest im wesentlichen diesel
be Richtung aufweisen. Magnetfelder gleicher Richtung üben
einen Querdruck aufeinander aus, wodurch auch die Leiter -
respektive die Kontaktstücke 14,16a - auseinandergedrückt
werden.
Eine weitere und hierbei wesentliche Unterstützung beim
Trennvorgang erfährt die elektromagnetische Auslöseeinrich
tung 3a durch die Gegebenheit, dass das bewegliche zweite
Kontaktstück 16a mit dem Magnetglied 18a in Wirkverbindung
steht. Ein zweites Magnetfeld MM des Magnetglieds 18a steht
zudem mit einem ersten Magnetfeld MA der Auslösespule 4 in
einer berührungslosen Wirkverbindung. Das zweite Magnetfeld
mm entspricht im wesentlichen einem Magnetfeld MH, welches
durch die Hilfsspule 19a bewirkt wird.
Im Kurzschluss- und/oder Auslösefall entstehen durch den
Fluss des Kurzschlussstromes IK die gleichgerichteten Magnet
felder MA, mm, die ihrerseits die Kräfte KA, KM bewirken. Die
Kräfte KA, KM wirken in etwa in entgegengesetzter Richtung
aufeinander ein und bedingen die dargestellte Bewegrichtung
BRM, so dass die beiden Kontaktstücke 14, 16a getrennt werden.
Die Kraft KM des als Hilfsspule 19a ausgeführten Magnetglieds
18a ist dabei zumindest teilweise in Öffnungsrichtung OR2K
des beweglichen zweiten Kontaktstücks 16a gerichtet. Die
Kraft KM und die Bewegrichtung BRM entsprechen im wesentli
chen einer Kraft KH bzw. einer Bewegrichtung BRH, die durch
die Hilfsspule 19a bewirkt wird bzw. die für die Hilfsspule
19a maßgeblich ist.
Das als Hilfsspule 4 mit Kern 21a ausgeführte und auf dem
Halter 22 angeordnete Magnetglied 18a, ist an den Fortsatz 23
angeformt, so dass sich das Magnetglied 18a beim Trennvorgang
entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehachse 25a bewegt. Das
Schaltgerät 1a nimmt hierbei eine Betriebsstellung "Aus" ein.
Vorteilhaft wirkt sich in diesem Zusammenhang die Wirkungs
weise des Kurzschlussstromes IK in Verbindung mit den dadurch
entstehenden Magnetfeldern MA, MM aus. So wird bei steigendem
Kurzschlussstrom IK ein stärkeres Magnetfeld MA in der Auslösespule
4 und ein stärkeres Magnetfeld MM im Magnetglied 18a,
insbesondere in der Hilfsspule 19a aufgebaut, was zu einem
schnelleren Trennvorgang der Kontaktstücke 14, 16a führt.
Das Schaltgerät 1b gemäß Fig. 4 wirkt in gleicher Weise wie
das Schaltgerät 1a gemäß Fig. 1, wobei die Bauteile gemäß Fig.
3 zum Einsatz kommen. Die Wirkungsweise des kraftspeichernden
Auslöseglieds 29 und der entgegengesetzt gerichteten Magnet
felder M1K und M2K an den Kontaktstücke 14 bzw. 16c ist nach
wie vor gegeben. Zu den entgegengerichteten Kräften KA, KH der
auf der Längsachse LA liegenden Auslöse- bzw. Hilfsspule
4, 19c, weist der Auslösestößel 5 die zusätzliche kontakt
stücktrennende Wirkung entsprechend dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 auf. Im Auslösefall fährt der Auslösestößel 5
entlang der Längsachse LA in Richtung der Hilfsspule 19c aus
und stößt in etwa auf Höhe der Hilfsspule 19c eine an ihr an
geordnete Verlängerung des zweiten Kontaktträgers 15c an.
In einer weiteren Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 weist das
Schaltgerät 1c eine im Vergleich zu den Ausführungsvarianten
gemäß Fig. 1 und 4 veränderte Kinematik auf. Die Wirkungsweise
des kraftspeichernden Auslöseglieds 29 und der entgegenge
setzt gerichteten Magnetfelder M1K und M2K an den Kontaktstü
cke 14, 16c ist ebenfalls gegeben. Der Wickelsinn der Auslöse
spule 4 und der Hilfsspule 19d ist mit gleicher Steigung aus
gebildet. In etwa auf Höhe der Hilfsspule 19d greift der Aus
lösestößel 5 mittig am Kraftübertragungsmittels 34 an. Der
Kurzschlussstrom Ik fließt im Kurzschlussfall durch die Aus
löse- und Hilfsspule 4 bzw. 19d und erzeugt dabei die Magnet
felder MA und MH, wobei diese entgegengesetzt gerichtet sind.
Der Auslösestößel 5 fährt dabei entlang der Längsachse LA
entgegen der Richtung der Hilfsspule 19d in die Auslösespule
4 ein. Auf Grund der Lage der Drehachse 25c unterhalb des
Kraftübertragungsmittels 34 erfolgt ein Anziehung der Hilfs
spule 19d, was zudem durch die miteinandergerichteten Kräfte
KA, KH der Auslöse- bzw. Hilfsspule 4, 19d, unterstützt wird.
Gleichzeitig erfolgt aber eine Abstoßung der Kontaktstücke 14
und 16c.
Zusammenfassend betrachtet ist die Kraft KH der Hilfsspule
19d im wesentlichen entgegen der Öffnungsrichtung OR2K des
beweglichen zweiten Kontaktstücks 16c gerichtet. Die Wirkver
bindung des zweiten Kontaktstücks 16c mit dem Magnetglied 18c
in Form der Hilfsspule 19d und die Wirkverbindung des zweiten
Magnetfelds KM des Magnetglieds 18c mit dem ersten Magnetfeld
MA der Auslösespule 4 ist durch das Kraftübertragungsmittel
34 hergestellt.
Der nachstehende Abschnitt bezieht sich gleichermaßen auf al
le Ausführungsvarianten, welche mit dem Dauermagnet 33 verse
hen werden können. Eine zur Hilfsspule 19a bis 19d äquivalen
te Wirkung lässt sich erzielen, wenn die Auslösespule 4 von
Gleichstrom durchflossen wird und der Dauermagnet 33 derart
am Halter oder am Zapfen befestigt wird, dass seine Polarität
ein zur Auslösespule 4 gleichgerichtetes oder auch entgegen
gesetzt gerichtetes Magnetfeld aufbaut. Der Dauermagnet 33
muss dabei nicht stromdurchflossen sein. Die den Ausführungs
beispielen gemäß Fig. 1, 4 und 5 zugrundeliegende Technik kann
auch bei einem Motorschutzschalter, einem Schütz, einem Re
lais oder einem ähnlichen elektromagnetisch betätigten sowie
bei einem elektromagnetischen Schaltgerät zur Anwendung kom
men.
Claims (10)
1. Schaltgerät (1a, 1b, 1c) mit einem Gehäuse (2a, 2b, 2c) und
mit einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung (3a,3b,3c),
welche ein kraftspeicherndes Auslöseglied (29) aufweist und
mit einer einen Auslösestößel (5) umfassenden Auslösespule
(4) versehen ist, wobei die Auslösespule (4) in einer elek
trisch leitenden Verbindung zu einem ersten Kontaktstück (14)
angeordnet ist und diesem ein bewegliches zweites Kontakt
stück (16a, 16b, 16c) zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das bewegliche zweite Kontaktstück (16a, 16b, 16c) mit einem
Magnetglied (16a, 18b, 18c) und ein zweites Magnetfeld (MM) des
Magnetglieds (18a, 18b, 18c) mit einem ersten Magnetfeld (MA)
der Auslösespule 4 in Wirkverbindung stehen, wobei in einem
Auslösefall Kräfte (KA, KM, KH) gegeben sind, die die beiden
Kontaktstücke (14, 16a, 16b, 16c) trennen.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Magnetglied (18a, 18b, 18c) als Hilfsspule
(19a, 19b, 19c, 19d) ausgebildet ist.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Magnetglied (18a, 18b, 18c) einen Dauermagneten (33) um
fasst.
4. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hilfsspule (19a, 19b, 19c, 19d) von einem Bandmaterial (30)
gebildet ist.
5. Schaltgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bandmaterial (30) das bewegliche zweite Kontaktstück
(16a, 16b, 16c) umfasst.
6. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hilfsspule (19a, 19b, 19c, 19d) von einem Drahtmaterial (35)
gebildet ist.
7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 6, dad
urch gekennzeichnet, dass
die Kraft (KA) der Auslösespule (4) der Kraft (KH) der Hilfs
spule (19a, 19b, 19c, 19d) entgegengerichtet ist.
8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 6, dad
urch gekennzeichnet, dass
die Kraft (KA) der Auslösespule (4) mit der Kraft (KH) der
Hilfsspule (19a, 19b, 19c, 19d) gerichtet ist.
9. Schaltgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kraft (KH) der Hilfsspule (19a, 19b, 19c, 19d) zumindest
teilweise in Öffnungsrichtung (OR2K) des beweglichen zweiten
Kontaktstücks (16a, 16b, 16c) gerichtet ist.
10. Schaltgerät nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kraft (KH) der Hilfsspule (19a, 19b, 19c, 19d) im wesentli
chen entgegen der Öffnungsrichtung (OR2K) des beweglichen
zweiten Kontaktstücks (16a, 16b, 16c) gerichtet ist, wobei die
Wirkverbindung des beweglichen zweiten Kontaktstücks
(16a, 16b, 16c) mit dem Magnetglied (18a, 18b, 18c) und die Wirk
verbindung des zweiten Magnetfelds (MM) des Magnetglieds
(18a, 18b, 18c) mit dem ersten Magnetfeld (MA) der Auslösespule
(4) durch ein Kraftübertragungsmittel (34) hergestellt ist.
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- 2001-06-01 DE DE2001126852 patent/DE10126852B4/de not_active Expired - Fee Related
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