DE1588891B1

DE1588891B1 - Schutzvorrichtung fuer das thermische element eines ueber stromausloesers

Info

Publication number: DE1588891B1
Application number: DE19671588891
Authority: DE
Inventors: Tutomu Hanafusa; Yoshio Kobayashi
Original assignee: Terasaki Electric Co Ltd
Current assignee: Terasaki Electric Co Ltd
Priority date: 1966-12-26
Filing date: 1967-12-27
Publication date: 1971-07-15
Also published as: US3617970A; FR1575555A; NL141020B; GB1206970A; NL6717416A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrich- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer

tung für das thermische Element eines Überstrom- Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art da-

auslösers. durch gelöst, daß diese einen langgestreckten, be-

Bei üblichen Überstromauslösern mit einer auf die weglichen Leiter und einen langgestreckten, feststedurch Überstrom bewirkte Erwärmung ansprechenden 5 henden Leiter aufweist, die mit geringem Abstand

Auslösevorrichtung, insbesondere mit einem Bi- zueinander parallel angeordnet und an einem Ende

metallelement geringer Nennstromstärke als thermi- miteinander verbunden sind, bei der der bewegliche

schem Element, kann ein infolge Kurzschluß oder in Leiter an seinem anderen Ende ein bewegliches

vergleichbaren Belastungsfällen fließender Überstrom Nebenschlußkontaktstück außerhalb des Hauptdas thermische Element sehr schnell auf eine derart io Stromkreises des Überstromauslösers trägt und ein

hohe Temperatur bringen, daß eine thermische Über- flexibler Leiter mit dem beweglichen Leiter so ver-

lastung des Bimetallelements eintritt, die eine blei- bunden ist, daß dieser teilweise mit dem Hauptstrom-

bende Deformation des Bimetallelements zur Folge kreis des Überstromauslösers mit dem thermischen

hat. Bisher war es zur Vermeidung dieses Nachteils Element von dessen einem Ende über den flexiblen üblich, in einem Überstromauslöser eine getrennte, 15 Leiter in Reihe geschaltet ist und bei der ein festes

elektromagnetische Auslösevorrichtung vorzusehen, Nebenschlußkontaktstück dem beweglichen Neben-

die auf sehr starke Überströme, z. B. einen Kurz- schlußkontaktstück gegenüber unter Bildung eines

schlußstrom, ansprach und zugehörige Nebenschluß- kleinen Spaltes zwischen beiden bei normalen Be-

kontaktstücke schloß, die einen Nebenschluß zum triebsbedingungen angeordnet und mit dem Haupt-Bimetallelement bildeten. Eine derartige elektro- ao Stromkreis des Überstromauslösers am anderen Ende

magnetische Auslösevorrichtung hat jedoch eine An- des thermischen Elements verbunden ist.

Sprechzeit von 1,5 bis 5 msec, die bis zum Schließen Hierbei erzeugt ein Überstrom durch den Über-

der zugehörigen Nebenschlußkontaktstücke infolge Stromauslöser eine elektromagnetische Abstoßung

Anziehung durch den Anker eines Elektromagneten zwischen den beiden parallelen langgestreckten Leiverstreichen. Infolge dieser Zeitverzögerung fließt der 25 tern, welche als einzige Kraft zum Schließen der

gesamte Kurzschlußstrom auf einem Hauptstrompfad beiden Nebenschlußkontaktstücke wirkt, wodurch

mit einem Bimetallelement geringer Nennstromstärke, über die beiden Nebenschlußkontaktstücke ein elek-

wodurch das Bimetallelement in dieser Zeit fast trischer Kreis parallel zu dem thermischen Element

augenblicklich überhitzt und damit unbrauchbar wird. entsteht.

Schutzvorrichtungen für das thermische Element 30 Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung eines Überstromauslösers, bei denen eine elektro- besteht darin, daß das thermische Element mit seimagnetische Auslösevorrichtung Nebenschlußkon- nem einen Ende über den flexiblen Leiter mit dem taktstücke schließt und einen Schutzstromkreis um beweglichen Leiter an einer Stelle verbunden ist, die das thermische Element bildet, sind also bekannt. etwa in der Mitte des beweglichen Leiters liegt. Je Diese Schutzvorrichtungen arbeiten mit einem Elek- 35 nach Lage der Stelle auf dem beweglichen Leiter tromagneten und können bei relativ niedrigen Über- läßt sich dabei das Verhältnis zwischen der Kraft für strömen wirksam das Wiederöffnen der geschlossenen das Zusammenführen der beiden Nebenschlußkon-Nebenschlußkontaktstücke verhindern, da bei sol- taktstücke und der Kraft, mit welcher die beiden Nechen Strömen die vom Elektromagneten ausgeübte benschlußkontakte nach der Berührung zusammenge-Anziehungskraft größer ist als die Abstoßungskraft 40 halten werden, beeinflussen.

zwischen Kontaktstücken, die diese zu trennen ver- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

sucht. Da jedoch mit dem Anwachsen des Neben- Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

Schlußstromes die abstoßende Kraft quadratisch mit beschrieben. Es zeigt

der Größe des Nebenschlußstromes ansteigt, wäh- F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schutzvorrichtung

rend die vom Elektromagneten ausgeübte Anzugs- 45 in geschlossener Stellung,

kraft infolge der Sättigung des Kernes des Elektro- F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der in F i g. 1

magneten eine bestimmte Grenze erreicht, kann je- gezeigten Schutzvorrichtung, ebenfalls in geschlosse-

doch die abstoßende Kraft eventuell größer werden ner Stellung und

als die anziehende Kraft, wodurch der hergestellte Fig. 3 ein Schaltschema zur Erläuterung des Nebenschlußkontakt unterbrochen wird. Infolge der 50 Stromflusses durch die Schutzvorrichtung in der geAnzugskraft des Elektromagneten werden die da- schlossenen Stellung.

durch getrennten Kontaktstücke wieder in Berührung Zum Schutz eines auf einem Anschlußstück 69 angebracht. Auf diese Weise wird der Nebenschluß- gebrachten Bimetallelements 56 eines Überstromauskontakt wiederholt geschlossen und geöffnet, was lösers gegen einen dieses durchfließenden Überstrom infolge der wiederholten Lichtbogenbildung an den 55 ist eine Schutzvorrichtung 80 zum Bimetallelement 56 Nebenschlußkontaktstücken zu starker Abnutzung, parallel geschaltet. Die Schutzvorrichtung 80 enthält Beschädigung und Deformation der Nebenschluß- ein stationäres Nebenschlußkontaktstück 82, das von kontaktstücke führt (USA.-Patentschrift 3 104297). einem elektrisch leitenden Halter 84 getragen wird, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, der mit einem Anschlußblock 42 des Überstromauseine neue und verbesserte Vorrichtung zu schaffen, 60 lösers über einen flexiblen Leiter 86 und einen Nebendie das thermische Element eines Überstromauslösers Schlußleiter 88 verbunden ist. Ein dem feststehenden vollständig vor jeder Beschädigung infolge eines Nebenschlußkontaktstück 82 gegenüberliegendes Ne-Überstromes schützt. Diese Vorrichtung soll eine benschlußkontaktstück 90 wird an seinem unteren extrem kurze Ansprechzeit aufweisen, d. h. das Ende von einem Leiter 92 in Form eines Streifens Schließen der zugehörigen Nebenschlußkontaktstücke 65 aus geeignetem elastischem, elektrisch leitendem Masoll innerhalb einer Zeitspanne von nur 0,15 bis terial getragen, der annähernd parallel zu einem 0,45 msec nach dem Auftreten des Kurzschlußstro- Leiter 94 in Form eines Streifens aus geeignetem mes bewirkt werden. starren, elektrisch leitendem Material angeordnet ist,

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so daß zwischen diesen ein geringer Abstand ver- Im vorliegenden Fall wurde festgestellt, daß durch bleibt. Der elastische Leiter 92 ist an einer zwischen die parallele Anordnung des elastischen Leiters 92 seinen Enden liegenden Stelle mit einem flexiblen und des starren Leiters 94 in geringem Abstand von-Leiter 60 und am oberen Ende mit dem benachbarten einander die Nebenschlußkontaktstücke 82 und 90 Ende des starren Leiters 94 verbunden, der seinerseits 5 schon nach einer Zeitverzögerung von nur 0,15 bis mit dem anderen Ende eines Leiters 96 in Verbin- 0,45 msec einander berühren. Das bedeutet, daß dung steht, der zu einer nicht gezeigten Anschluß- durch die vorliegende Schutzvorrichtung ein Nebenklemme führt. Schluß zu dem zugehörigen Bimetallelement 56 in

Im normalen Betrieb fließt durch den Überstrom- einer extrem kurzen Zeit erreicht wird, was zur Folge

auslöser ein Strom über einen Hauptstrompfad, der io hat, daß das Bimetallelement 56 vor einem zu großen

zum Teil gebildet ist aus dem Anschlußblock 42, Überstrom geschützt wird. Es wurde beispielsweise

einer Magnetwicklung 66, dem Bimetallelement 56, festgestellt, daß ein Bimetallelement mit einem Nenn-

dem Leiter 60, dem elastischen Leiter 92, dem starren strom von 15 A bei einem Kurzschlußstrom von mehr

Leiter 94 und dem Leiter 96. als 50 000 A ausreichend geschützt ist, ohne daß eine

Wenn ein Kurzschlußstrom oder ein auf andere 15 bleibende Deformation oder andere Schaden ein-

Weise erhöhter Strom auftritt, der einige tausend treten.

Prozent des Nennstromes des Überstromauslösers Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung ist somit überschreitet, so wird durch den auf oben beschrie- auch auf Leistungsschalter mit Strombegrenzung anbenem Strompfad fließenden Strom die Magnet- wendbar, die eine Abschaltzeit von 5 msec besitzen. Wicklung 66 eines stationären Magnetkerns 64 er- 20 Beim Auftreten eines Überstromes tritt zwischen regt. Dieser zieht ein bewegliches Magnetstück oder dem elastischen Leiter 92 und dem starren Leiter 94 einen Anker 68 an und löst über einen Stößel 58 eine abstoßende Kraft auf, die auf die bereits beeinen Auslösemechanismus bekannter Konstruktion schriebene Weise das Schließen der Nebenschlußaus, kontaktstücke 82 und 90 bewirkt. Gleichzeitig wirkt

Gleichzeitig mit der Einleitung dieses Auslösevor- 25 auf die geschlossenen Nebenschlußkontaktstücke 82 gangs fließt durch die parallelen Leiter 92 und 94 ein und 90 eine elektromagnetische Abstoßung und verStrom in entgegengesetzter Richtung, der eine elek- sucht, sie voneinander zu trennen. Diese abstoßende tromagnetische Abstoßung bewirkt. Diese Abstoßung Kraft wächst mit dem Ansteigen des Überstromes an, dreht augenblicklich den elastischen Leiter 92 im jedoch steigt die elektromagnetische Abstoßung, die Uhrzeigersinn um sein oberes Ende, wodurch dieser 30 zwischen den beiden Leitern erzeugt wird und die das bewegliche Nebenschlußkontaktstück 90 mit dem versucht, die beiden Nebenschlußkontaktstücke in stationären Nebenschlußkontaktstück 82 in Beruh- Berührung zu halten, ebenfalls an, so daß eine Trenrung bringt und einen Nebenschluß zum Bimetall- nung der Nebenschlußkontaktstücke voneinander element 56 bildet. Dieser Nebenschlußzweig verläuft verhindert wird.

vom Anschlußblock 42 über den Nebenschlußleiter 35 Bei schwachen Strömen, etwa bis zum 2¹ »fachen

88, den Leiter 86, den Halter 84, das stationäre der Ansprechstromstärke der Nebenschlußvorrich-

Nebenschlußkontaktstück 82, das bewegliche Neben- tung, kann das bewegliche Nebenschlußkontaktstück

schlußkontaktstück 90 zum elastischen Leiter 92. Da- 90 wiederholt mit dem stationären Nebenschlußkon-

durch wird der durch das Bimetallelement 56 flie- taktstück 82 in Berührung kommen und von ihm ge-

ßende Strom stark reduziert, so daß dieses vor 40 trennt werden. Durch die Erfindung wird ein solches

Beschädigungen, wie etwa bleibender Deformation, wiederholtes Öffnen und Schließen der Nebenschluß-

infolge seines stark erhitzten Zustandes geschützt ist. kontaktstücke jedoch wirksam verhindert. Wie die

Der Kurzschlußstrom oder der Überstrom wird F i g. 2 und 3 zeigen, ist der zum Bimetallelement 56

von dem elektromagnetisch arbeitenden Mechanismus führende flexible Leiter 60 an dem elastischen Leiter

oder dem thermisch arbeitenden Mechanismus abge- 45 92 an einer Stelle 92^4 angeschlossen, die zwischen

schaltet. einem oberen Ende 92 B und einem unteren freien

Nach dem Abschalten des Überstromes kehrt der Ende liegt, an dem sich das bewegliche Nebenschlußelastische Leiter 92 infolge seiner Elastizität in seine kontaktstück 90 befindet. Dadurch fließt ein Über-Normalstellung zurück, wodurch das bewegliche strom über den Leiter 60 über die Stelle 92,4 an Lei-Nebenschlußkontaktstück 90 vom stationären Neben- 50 ter 92, durch einen Abschnitt 92 C des Leiters 92, der schlußkontaktstück 82 getrennt wird und der Neben- sich von der Stelle 92/1 zum oberen Ende des Leiters schluß über das Bimetallelement 56 wieder offen ist. 92 erstreckt, und von dort zum angrenzenden Ab-

Wie erwähnt, wurde es schon vorgeschlagen, einen schnitt des parallelen Leiters 94, wodurch eine elek-Nebenschlußkontakt, beispielsweise über die Neben- tromagnetische Abstoßung zwischen diesen erzeugt schlußkontaktstücke 82 und 90, durch die Anziehung 55 wird, die den elastischen Leiter 92 so bewegt, daß das eines erregten, stationären Elektromagneten auf einen Nebenschlußkontaktstück 90 mit dem Nebenschlußzugeordneten Anker zu schließen. Diese Maßnahme kontaktstück 82 in Verbindung kommt und ein Neführt aber zu einer zur Magnetisierung des Elektro- benschluß zum Bimetallelement 56 hergestellt wird, magneten und zur Überwindung der Massenträgheit Dadurch wird der Überstrom / in einen Teilstrom I₁, des Ankers benötigten Zeitverzögerung. Abhängig 60 der durch das Bimetallelement 56 fließt, und in einen von der Größe des Überstromes sowie von der Ge- Parallelstrom I₂ zerlegt, der über die Nebenschlußstaltung und Abmessung des thermischen Elements, kontaktstücke 82 und 90 fließt. Der Parallelstrom I₂ d. h. des Bimetallelements, war es bisher schwierig, bewirkt in Verbindung mit dem Teilstrom I₁ eine das Element vor Schaden zu bewahren, da dieses in elektromagnetische Abstoßung zwischen den Nebeneiner Zeitspanne, die zum Berühren der beiden 65 schlußkontaktstücken 82 und 90 und versucht diese Nebenschlußkontaktstücke erforderlich war, bereits zu trennen. Es wird auch eine elektromagnetische auf eine derart hohe Temperatur kommen konnte, bei Abstoßung zwischen einem Teil 92 D des Leiters 92, der eine bleibende Deformation des Elements eintrat. der zwischen dem Nebenschlußkontaktstück 82 und

der Stelle 92^4 liegt und lediglich den Parallelstrom I₂ führt, und dem angrenzenden Abschnitt des Leiters 94, der den Überstrom / führt, erzeugt, die die Nebenschlußkontaktstücke 82 und 90 miteinander in Berührung zu bringen versucht. Diese Kraft ist aber größer als diejenige, die die Nebenschlußkontaktstücke voneinander zu trennen versucht. Dadurch wird sichergestellt, daß während der Dauer des Überstromes das bewegliche Nebenschlußkontaktstück 90 mit dem Nebenschlußkontaktstück 82 in Berührung gehalten und jeglicher Abbrand oder Verschleiß der Nebenschlußkontaktstücke verhindert wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzvorrichtung für das thermische EIement eines Überstromauslösers, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen langgestreckten, beweglichen Leiter (92) und einen langgestreckten, feststehenden Leiter (94) aufweist, die mit geringem Abstand zueinander parallel angeordnet und an einem Ende (92 B) miteinander verbunden sind, bei der der bewegliche Leiter (92) an seinem anderen Ende ein bewegliches Nebenschlußkontaktstück (90) außerhalb des Hauptstromkreises des Überstromauslösers trägt und ein flexibler Leiter (60) mit dem beweglichen Leiter (92) so verbunden ist, daß dieser teilweise mit dem Hauptstromkreis des Überstromauslösers mit dem thermischen Element (56) von dessen einem Ende über den flexiblen Leiter (60) in Reihe geschaltet ist und bei der ein festes Nebenschlußkontaktstück (82) dem beweglichen Nebenschlußkontaktstück (90) gegenüber unter Bildung eines kleinen Spaltes zwischen beiden bei normalen Betriebsbedingungen angeordnet und mit dem Hauptstromkreis des Überstromauslösers am anderen Ende des thermischen Elements (56) verbunden ist.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Element (56) mit seinem einen Ende über den flexiblen Leiter (60) mit dem beweglichen Leiter (92) an einer Stelle (92A) verbunden ist, die etwa in der Mitte des beweglichen Leiters (92) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen