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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsgerät gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Leitungsschutzschalter,
Motorschutzschalter, Leistungsschalter und Fehlerstromschutzschalter besitzen
eine Kontaktstelle, die auch als Doppelkontaktstelle ausgebildet
sein kann, welche im Falle eines Fehlerstromes, Überstromes und/oder Kurzschlußstromes
dauerhaft geöffnet
werden muss. Zu diesem Zweck besitzt ein Leitungsschutzschalter, Leistungsschalter
oder Motorschutzschalter einen thermischen Auslöser, der auf einen Überstrom
anspricht und im allgemeinen als Thermobimetallstreifen ausgebildet
ist, und ein Elektromagnetsystem, welches bei Auftreten eines Kurzschlußstromes
die Kontaktstelle öffnet.
Sowohl der thermische als auch der magnetische Auslöser wirken
auf eine Verklinkungsstelle innerhalb eines Schaltschlosses, welche mit
einem beweglichen Kontaktträger
für ein
bewegliches Kontaktstück
gekoppelt ist, so dass aufgrund der Entklinkung der Verklinkungsstelle
die Kontaktstelle bleibend geöffnet
wird. Bei einem Fehlerstromschutzschalter ist ein elektromagnetischen
Auslöser vorgesehen,
der aufgrund eines Fehlerstromes über einen Stößel eine
Verklinkungsstelle entklinkt, so dass auch hier die Kontaktstelle
bleibend geöffnet wird.
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Eine
solche Verklinkungsstelle besitzt normalerweise zwei Elemente, die
miteinander zusammenwirken und unter dem Druck einer Feder gegeneinander
gedrückt
sind. Sobald aufgrund eines Überstroms
oder Kurzschlußstromes
oder eines Fehlerstromes eines der beiden Teile aus der Stellung,
in der sich beide berühren,
entfernt wird, beispielsweise durch das Thermobimetall, zum Beispiel über einen Schieber
oder dergleichen, auf den das Thermobimetall wirkt, kann das andere
Element sich verschwenken und gibt dadurch den Kontaktträger frei, so
dass eine mit diesem zusammenwirkende Feder den beweglichen Kontaktträger in Ausschaltstellung verbringt.
Beispielsweise bei dem Leitungsschutzschalter S2 der Firma ABB Stotz-Kontakt
GmbH, Heidelberg ist dies der Fall. Einen solchen Leitungsschutzschalter
zeigt die
DE 29 604
216 U1 . Das Schaltschloss mit einem Klinkenhebel und einem Auslösehebel
befindet sich zwischen zwei Platinen und zwischen dem Auslösehebel
und dem Klinkenhebel ist die Verklinkungsstelle vorgesehen, die
von einem Thermobimetall und dem Anker eines elektromagnetischen
Auslösers
mittels eines Schiebers entklinkt wird.
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Da
zwei Elemente aufeinander bewegt werden und somit während des
Entklinkungsvorganges eine Reibkraft zu überwinden ist, benötigt man
eine relativ große
Kraft, mit der der elektromagnetische Auslöser und der thermische Auslöser und
darüber hinaus
auch der Auslöser
des Fehlerstromschutzschalters auf die Verklinkungsstelle einwirken.
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In
der
DE 22 04 662 A ist
ein elektrisches Schaltgerät
gezeigt mit einem Kontakthebel, wobei am freien Ende des Kontakthebels
ein bewegliches Kontaktstück
angeordnet ist und wobei weiter am freien Ende des Kontakthebels
eine Kontaktdruckfeder etwa in Richtung des Längserstreckung des Kontakthebels
angreift.
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Die
DE 101 44 105 C1 zeigt
ein elektrisches Schaltgerät,
bei dem ein Kontakthebel mit einem Schaltknebel, einer Koppellasche,
einen Treibhebel und einer Schaltwelle verbunden ist.
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Die
DE 71 31 471 U zeigt
ein elektrisches Schaltgerät,
bei dem ein Aktuator vorgesehen ist, der im Bereich zwischen der
Drehachse des Kontakthebels und dem beweglichen Kontaktstück auf dem Kontakthebel
in Richtung Ausschalten einwirkt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät zu schaffen, bei dem eine
Verklinkungsstelle vermieden ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruches 1.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere Verbesserungen
sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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In
besonders vorteilhafter Weise wird als bewegliches Teil des Auslösers ein
Element aus einer Formgedächtnislegierung
verwendet, die unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes
eine Längenänderung
oder wenigstens eine Formänderung erfährt. Der
besondere Vorteil der Verwendung der Formgedächtnislegierung besteht darin,
dass bei mechanischer Kopplung des Aktuators mit dem Kontakthebel
der Kontakthebel ohne weiteres wieder in Einschaltstellung verbracht
werden kann, nämlich
einerseits durch einen Stromimpuls auf den Auslöser, der ein rückstellendes
elektromagnetisches Feld durch die Spule erzeugt, und andererseits
von Hand, wobei die Formgedächtnislegierung
durch mechanische Kraft verformt wird.
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Dieser
Auslöser
wirkt auf den als Doppelarmhebel ausgebildeten Kontaktträger, wobei
der Auslöser
sowohl als thermischer Auslöser
als auch als elektromagnetischer Auslöser dienen kann.
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Bei
einer derartigen Ausgestaltung des Schaltwerkes für ein elektrisches
Schaltgerät
besteht weiterhin die Möglichkeit,
dass parallel zu dem Kontakthebel ein Leiterteilstück vorgesehen
ist, welches mit dem Kontakthebel elektrisch leitend verbunden ist,
dergestalt, dass durch den Kontakthebel und das Leiterteilstück ein Strom
in einer U-Form fließt.
Damit wird erreicht, dass bei sehr hohen Strömen auf den Kontakthebel eine
Zusatzkraft durch die U-förmige Schleife
bzw. die beiden parallel verlaufenden Leiterabschnitte erzeugt wird,
wodurch der Kontakthebel in die Ausschaltstellung zusätzlich beschleunigt
wird.
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Anhand
der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und
beschrieben werden.
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Es
zeigen
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1 Teile
eines elektrischen Leitungsschutzschalters in Ein- und Ausschaltstellung,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Schaltknebels,
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3 eine
Aufsicht auf den Schaltknebel gemäß 2. und
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4 eine
schematische Darstellung einer Ergänzung.
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Ein
elektrischer Leitungsschutzschalter, anhand dessen die Erfindung
dargestellt werden soll, ist in einem Gehäuse untergebracht und besitzt
neben Anschlußklemmen
und weiteren Komponenten eine Kontaktstelle 10 mit einem
feststehenden Kontaktstück 11 und
einem so genannten beweglichen Kontaktstück 12. Dieses bewegliche
Kontaktstück
ist an einem Kontakthebel 13 angebracht, der an seiner
Lagerstelle 14 drehbar gelagert ist. Dadurch wird ein Doppelarmhebel
gebildet, mit einem ersten Arm 15, an dem das bewegliche
Kontaktstück 12 angeordnet bzw.
befestigt ist, und einem zweiten Arm 16, an dessen freiem
Ende eine L-förmige
Abwinklung 17 vorgesehen ist. Gegen den Kontakthebel 13 im
Bereich des beweglichen Kontaktstückes 12 greift eine Druckfeder 18 an,
die in der in 1 dick ausgezogenen Stellung
als Kontaktdruckfeder dient, wobei zwischen dem Arm 15 und
der Kontaktdruckfeder 18 ein stumpfer Winkel, der von der
Kontaktstelle 11 weg geöffnet
ist, gebildet ist.
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Der
Leitungsschutzschalter besitzt einen als eine Spindel 191 aus
einem Material, das sich unter dem Einfluss eines elektromagnetischen
Feldes in seiner Form verändert,
hier seine Länge ändert, ausgebildeten
Aktuator 19. Das elektromagnetische Feld wird durch eine
Spule 20 erzeugt, innerhalb der die Spindel 191 angeordnet
ist und somit dem durch die Spule 20 erzeugten magnetischen
Feld ausgesetzt ist. Die Spindel 191 ist mit ihrer Längsachse
etwa senkrecht zu dem Arm 15 ausgerichtet und an dem dem
Arm 15 abgewandten Ende ortsfest bei 21 fixiert,
so dass sich die Spindel 19 unter dem Einfluss eines elektromagnetischen
Feldes nur in eine Richtung, nämlich
in Pfeilrichtung P1 verlängert.
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Der
Leitungsschutzschalter besitzt weiterhin einen Schaltknebel 22 mit
einem Schaltgriff 23, der in einer Drehachse 24 drehbar
gelagert ist und auf nicht näher
dargestellte Weise mittels einer Feder in Pfeilrichtung P2 beaufschlagt ist. Etwa in Verlängerung des
Schaltgriffes 23 ist an dem nabenförmigen Abschnitt 25 ein
erster Betätigungsarm 26 und
ein zweiter Betätigungsarm 27 angeformt,
die parallel zueinander und parallel zu dem Schaltgriff 23 verlaufen.
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Die
Spindel 19 besitzt an ihrem freien Ende einen Rasthaken 19a,
der mit dem Kontakthebel 13 gekoppelt ist. Der Rasthaken 19a kann
beispielsweise durch eine Aussparung 19c gebildet sein,
die beispielsweise durch eine Ausfräsung oder dergleichen ge bildet
ist. Die Aussparung 19c wird auf der dem Rasthaken 19a entgegen
gesetzten Seite durch eine Stirnfläche 19b begrenzt und
in dieser Aussparung verläuft
der Doppelarmhebel 15 des Kontakthebels 13.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, ist der Betätigungsarm 26 an dem
Nabenkörper 25 angeformt, wogegen
der Betätigungsarm 27 über ein
Filmscharnier 28 mit dem Nabenkörper 25 verbunden
ist, welches in Verlängerung
der Längskante 29 des
zweiten Armes in den Nabenkörper
einmündet,
so dass sich auf der dem Betätigungsarm 26 entgegen
gesetzten Seite zwischen dem Betätigungsarm 27 und
der Umfangsfläche
des Nabenkörpers 25 ein
Spalt 30 befindet. Damit kann der Betätigungsarm 27 entgegen
der Pfeilrichtung P2, also in Pfeilrichtung
P3 um das Filmscharnier 28 verschwenkt
werden kann, in Pfeilrichtung P2 aber nicht,
weil sich die dem Nabenkörper 25 zugewandte
Stirnkante des Betätigungsarmes 27 gegen
die Umfangsfläche
des Nabenkörpers 25 anlegt.
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Wie
aus der 2 ersichtlich ist, sind die
Betätigungsarme 26 und 27 bezogen
auf die Mittelachse 24 des Nabenkörpers 25 versetzt
zueinander angeordnet, so dass sich der Betätigungsarm 27 in Pfeilrichtung
P3 verschwenken lässt, ohne von dem Betätigungsarm 26 behindert
zu werden. Der Betätigungsarm 27 schwenkt,
in der in 2 gezeigten Darstellung, unter
dem Betätigungsarm 26 in
Pfeilrichtung P3 durch. Das freie Ende des
Betätigungsarmes 27 ist
mit einer kreisbogenförmigen
Hohlkehle 31 versehen, deren Aufgabe weiter unten erläutert wird.
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Die 1 zeigt,
wie oben dargestellt, die für die
Erfindung bedeutsamen Komponenten in Einschaltstellung. Wenn sich
nun beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses die Spindel 191 aus
magnetischer Formgedächtnislegierung
in Pfeilrichtung P1 verlängert, wie strichliert mit 19' dargestellt, schlägt die Stirnfläche 19b der
Spindel 191 auf den Arm 15 und verschwenkt den
Arm 15 um den Drehpunkt 14, wodurch der Arm 15 zusammen
mit der Feder eine Totpunktlinie T erreicht und überschreitet, wodurch die Feder 18 den
Kontakthebel 13 plötzlich und
schlagartig in die strichlierte Ausschaltstellung 13' verschwenkt.
Die Abwinklung 17 bewegt sich dabei auf einem Kreisbogen
B1 um das Drehlager 14, wogegen
sich das freie Ende des Betätigungsarmes 27 auf
einem Kreisbogen B2 um die Drehachse 24 verschwenkt.
Man erkennt, dass sich die beiden Kreisbögen B1 und
B2 überschneiden.
Wenn nun der Kontakthebel 13 über die Totpunktstellung hinaus von
der Spindel 191 verschwenkt wird, schnappt der Kontakthebel 13 plötzlich in
Ausschaltstellung, wobei der Betätigungsarm 27 sich
bei der Nachfolgebewegung des Schaltgriffes 22 gegen die
Abwinklung 17 anlegt, wodurch in dem Bereich, in dem sich
die beiden Kurven B1 und B2 überschneiden,
der Betätigungsarm 27 in
Pfeilrichtung P3 verdreht wird, so dass
die Abwinklung 17 in dem Zwischenraum zwischen dem Betätigungsarm 26 und
dem Betätigungsarm 27 gelangt.
Zur Einschaltung wird dann der Schaltknebel in Pfeilrichtung P3 verschwenkt. Da die Drehbewegung des Betätigungsarmes 27 nur
in Pfeilrichtung P3 verlaufen kann, nicht
aber in die entgegen gesetzte Richtung, überträgt die Längskante 29 des Betätigungsarmes 27 zumindest
im Bereich der Überschneidung
der Bögen
B1 und B2 die auf
den Schaltknebel bzw. Schaltgriff 23 ausgeübte Handkraft
auf die Abwinkelung 17 und bewegt den Kontakthebel 13 wieder
in die Stellung, die in der 1 dick ausgezogen
ist, also in die Einschaltstellung, zumindest aber bis zur Totpunktlinie
T, von wo der Kontakthebel 13 in die Einschaltstellung
schnappt. Die kreisbogenförmige
Hohlkehle 31 dient dazu, die Abwinklung 17 an
dem Betätigungsarm 27 vorbei
gleiten zu lassen. In der Einschaltstellung befindet sich, wie dargestellt,
die Abwinkelung in dem Zwischenraum zwischen den beiden Betätigungsarmen 26 und 27,
während
des Ausschaltvorganges befindet sie sich außerhalb des Zwischenraumes
und außerhalb des
Betätigungsarmes 27 und
erst durch weitere Verdrehung des Schaltknebels 22 in Pfeilrichtung
P gelangt die Abwinkelung wieder in den Zwischenraum zwischen den
beiden Betätigungsarmen 26, 27.
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Der
lichte Abstand zwischen dem Rasthaken 19a und der Stirnfläche 19b ist
so bemessen, dass dann, wenn der Kontakthebel 13 die Totpunktlage
T überschreitet
und in die Ausschaltstellung verschwenkt wird, diese Verschwenkbewegung
durch den Rasthaken 19a bzw. 19a' nicht behindert wird.
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Wenn
die Spindel 191 in ihre Lage 19' verbracht ist, dann bestehen zur
Rückstellung
zwei Möglichkeiten:
Zum einen kann auf die Spule 20 per Fernschaltung ein Impuls
aufgegeben werden, der ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches
die Spindel wieder in ihre Ausgangstellung zurück verbringt. Mit dieser Formänderung
wird über
das an der Spindel angeform te Rastelement 19a (oder Rasthaken) auch
der Kontakthebel wieder in die Einschaltstellung verbracht. Die
andere Möglichkeit
besteht darin, dass über
den Kontakthebel beim Einschaltvorgang die Spindel durch mechanische
Kraft verformt wird, so dass sie wieder in ihre ursprüngliche,
auslösebereite
Form zurück
gebracht wird.
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Die 4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Am freien Arm 16 des Kontakthebels 13 ist
bei dem Anschlußpunkt 44,
was auch bei der Ausgestaltung gemäß 1 der Fall
ist, über eine
Litzenleitung 40 eine Anschlussklemme 41 angeschlossen.
Das feststehende Kontaktstück 11,
das mit dem beweglichen Kontaktstück 12 zusammen wirkt
und so die Kontaktstelle 10 bildet, ist an einem Leiterteilstück 43 angebracht,
welches sich parallel zu dem Kontakthebel 13 (in Einschaltstellung)
bis etwa zur Drehstelle 14 erstreckt und dessen freies Ende über einen
Litzenleiter 45 mit der Spule 20 verbunden ist.
Dadurch fließt
im eingeschalteten Zustand durch die Spule 20, den Litzenleiter 45,
das Leiterteilstück 43,
die Kontaktstelle 10, den ersten Arm 15 und über den
Litzenleiter 40 ein Strom 1, der durch eine U-förmige Kontaktanordnung
fließt,
deren U-Grund durch die Kontaktstelle 10 gebildet ist. Wenn
nun ein Kurzschluß auftritt,
dann übt
die U-Form des Stromes 1 eine Kraft auf den Kontaktarm 15 aus,
die diesen in Ausschaltrichtung bewegt.
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Es
ist selbstverständlich,
dass alle Arten von Formgedächtnislegierungen
verwendet werden können,
nicht nur solche, bei denen sich die Länge ändert, sondern auch solche,
bei denen eine Torsionsänderung
oder eine andere Formänderung
erfolgt. Dabei wird auch eine Modifizierung der Übertragung der Bewegung von
der Spindel auf den Kontakthebel entsprechend der Art der Formänderung
angepasst.