DE1908723A1 - Schaltmechanismus fuer Selbstschalter - Google Patents

Schaltmechanismus fuer Selbstschalter

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DE1908723A1
DE1908723A1 DE19691908723 DE1908723A DE1908723A1 DE 1908723 A1 DE1908723 A1 DE 1908723A1 DE 19691908723 DE19691908723 DE 19691908723 DE 1908723 A DE1908723 A DE 1908723A DE 1908723 A1 DE1908723 A1 DE 1908723A1
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lever
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DE19691908723
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English (en)
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Mais Adolf Rolf
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MAIS ADOLF ROLF
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MAIS ADOLF ROLF
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/50Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/52Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by lever

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  • Breakers (AREA)

Description

  • Schaltmechenismus für Sebstschalter Bei Leistungsschaltern, insbesondere Leistungsschutzschaltern, die einen Kurzschlußstrom möglichst schon vor Erreichen seines maximalwerts unterbrechen sollen, kommt es darauf an, nach Überschreiten des dem Bchalter eigentümlichen Ansprechwerts die Kontaktstelle noch während des Stromanstiegs zu öffnen Derartige Schalter werden üblicheweise als sogenannte Schloßschalter ausgeführt, d.h. das bewegliche Schlatglied einer Kontaktanordnung wird durch eine schloßähnliche Klinken-oder Kniehebelanordnung in geschlossenem Zustand gehaiten, die nach. Betätigung durch einen überstromauslöser den Schalter zunX Auschalten dringt.
  • Vor allem bei größeren Schaltern ergeben sich einige Probleme rechanischer Art. So müssen bei größeren Strömen auch entsprechend große Kontaktdrucke an den Kontaktstellen aufgebaut werden, um ein Verschweissen oder sogar ein Abheben der Kontakte unter der dynamischen Wirkung des Stroms zu verhindern.
  • Daraus ergeben sich ähnlich große Belastungen der Schloßmechanismen; die großen Auslösekräfte müssen von den Stromauslöser des Schalters aufgebracht werden, die dadurch groß und unwirtschaftlich und irfolge größerer Massen auch langsamer in ihren Auslösebewegungen werden Man hat diese Nachteile zu vermeiden gesucht, indem man die au die Schloßmechanismen wirkenden Kräfte durch Hebelanordnungen auf erträgliche Werte verkleinerte. Damit erhält man zwangsläufig glieder, die von kleinen Kräften beschleunigt lange Wege zurückzulegen haben, Die gewünschte schnelle Unterbrechung der Kontaktstellen kann auf diese Weise nicht erreicht werden0 Die Erfindung gibt eine einfache Kontaktanordnung an, die bei niedrigen Verklinkungskräften ohne Laufzeit-verlängernde Zwischenglieder auskommt Dns bewegliche Schaltglied dieser Anordnung besteht aus eins Hebel, dessen eines Ende den beweglichen Kontakt bildet und dessen anderes Ende durch eine Klinke gehalten wird0 Eine den Kontaktdruck erzeugende Kraft wird etwa in der Mitte des Hebels auf--ebracht und entsprechend den Hebelarmverhältnissen auf die Endpunkte des Hebels verteilt, Diese Anordnung stellt die am meisten benutzte dieser Art dar und zeigt die oben aufgezeigten -ängel in vollen Umfang.
  • 3s ist die gabe der Erfindung die geschilderte einfache und bewährte Anordnung auf einfache Weise von ihren Nachteilen zu befreien.
  • Das geschieht dadurch, daß die et-.a in der Mitte des Hebels aufzubringende, den Kontaktdruck erzeugende Kraft, statt im rechten Winkel zur Hebelachse, in spitzem Winkel aufgebracht wird und das verklinkte Ende des Hebels derart in einem Schwenkarm geführt wird, daß ser größte meil der dort wirksam werdenden unerwünschten Kräfte in das Gehäuse abgeleitet wird. Es gelingt mit der Anordnung, die Verklinkungskraft bis fast auf den Nullwert-zu verringern, ohne daß die Laufzeit verlängernde Zwischenglieder eingeschaltet zu werden brauchen.
  • Durch Anbringen eines festen Widerlagers im Gehäuse des Schalters, das dem zwischen dem Angriffspunkt der Feder kraft und der kontaktstelle liegenden Hebelabsohnitt in dichtem Abstand gegenüberliegt, läBt sich die kontaktschließende Kraft dieser Feder in ihrer Wirkungsrichtung umkehren und zum Öffnen der Kontaktstelle bzw. zum Beschleunigen der bewegten Lassen heranziehen0 Weiter ergibt sich aus der Anordnung der Vorteil, daß durch die Aufhängung des Schaltgliedes oder Hebels in einem Schwenkarm die Kontaktstücke beim Öffnen oder Schließen derselben eine Pelativbewegung gegeneinander ausführen. Dadurch werden einmal die Kontaktstücke von schlechtleitenden Oxiden befreit, zum andernmal treten aber beim Auslösen des Schalters an der Kontaktstelle so starke Relativkräfte auf, daß in jedem Falle die verschweiften Kontaktstellen wieder aufgebrochen werden.
  • An die Stelle des festen Drehpunkts kann auch ein Gestänge treten, das mit dem Anker eines Beschleunigungsmagneten, der gleichzeitig Auslösemagnet sein kann, verbunden ist und das das Widerlager im Augenblick der Auslösung an das Schaltglied heranführt und ihm außerdem noch seine überschüssige Energie zur Beschleunigung des Öffnungsvorgangs mitteilt.
  • An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt die Kontakt- und Schloßanordnung in eingeschaltetem, Fig. 2 in von Hand ausgeschaltetem, Fig. 3 in ausgelöstem Zustand, Fig. 4 zeigt ein Kräfteschaubild und Fig. 5 einen Aus.schnitt aus Fig. 4.
  • Der auf der Zeichnung dargestellte Schutzschalter umfaßt ein bewegliches SchaltStück 1, das von Hand mittels eines Knebels 2 über eiten Kniegelenkmechanismus 3, 4 betätigt werden kann, wobei eine Kontaktstelle (Fig. 1) geöffnet oder geschlossen werden kann. Der die Stelle B aufweisende Endteil des SchaltstScks 1 ist beweglich, während ein mit diesem zusainmenarbeitendes Schaltstück 5 feststehend ist.
  • Der Kontaktdruck bei B wird mittels einer Feder 6 erzeugt, die in einer Aussparung im Schaltstück 1 geführt ist.
  • Das Schaltstück 1 ist mit einem Drehpunkt A versehen, zOBO einem Zapfen, mittels welchem das Schaltsttick 1 einerseits sich gegen eine Klinke 7 stützt und andererseits mit einem Schwenkarm 8 gelenkig verbunden ist, der um einen feststehen-Geratden Drehpunkt D' schwenkbar ist, welcher am,/Gehäuse vorgesehen ist. Um den Schalter in die Ausgangsstellun-g nach Fig. 2 (Ausschaltung) zurückzuführen, ist eine Feder 9 vorgesehen, deren eines Ende am Schaltstück 1 und deren anderes Ende an einem vom Knebel 2 herausragenden Arm befestigt ist, der zusammen mit dem Knebelarm 2 und dem Arm 3 des Kniegelenkmechanismus ein starres Glied bildet, das un die Schwenkachse der Klinke 7 schwenkbar ist0 Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende. Wenn der Knebel 2 bei ausgeschaltetem Schalter (Fig. 2) im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, schwenkt das Schaltstück 1 um den Zapfen A auf das feststehende Schaltstück 5 zu und berührt dieses, weil der Kniegelenkmechanismus 3, 4 ausgestreckt wird0 er Schalter befindet sich jetzt in seiner Schließstellung nach Fig. 1. Diese Stellung wird erreicht, bevor der Knebel 2 gegen das rechte Anschlagglied in Fig0 1 anschlägt, Wenn der Knebel 2 bis in seine Endstellung nach Fig. 1 geschwenkt wird, durchläuft der Kniegelenkmechanismus seine labile 'Gotpunktstellung (wenn er Arm3 und das Glied 4 miteinander fluchten) und erreicht seine stabile Verriegelungsstellung, in der der Arm 3 und das Glied 4 wie in Fig. 1 gezeigt einen stumpfen Winkel bilden. In dieser Stellung ist die Feder 6 gespannt, so daß deren Kraft p1 den Kontaktdruck p2:2 an der Kontaktstelle B bestimmt (die entgegenwirkende Kraft der Feder 9 muß selbstverständlich wesentlich geringer sein). Hierbei wirr der Drehpunkt A des Schaltstocks 1 mittels der klinke 7 in seiner Stellung festgehaltens Die längs der Linie A - B auf das Schaltstück 1 einwirkende Zugkraft p3 (Komponente von P1) wird bei A in eine größere Kraftkomponente p4, die auf den feststehenden Drehpunkt D'-des Schwenkarms 8 einwirkt, uiitin eine kleinere Kraftkomponente p5 geteilt, die mit der Kraft p2:2 im Gleichgewicht ist (vgl. Diagramm in Fig. 4).
  • Der Schalter wird von Hand in die Öffnungsstellung nach Fig0 2 dadurch geführt, daß der Knebel 2 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird, wobei das Schaltstück 1 im Uhrzeigersinn von dem feststehenden Schaltstück 5 weggeschwenkt wird0 Die Klinke 7 und der Drehpunkt A behalten hierbei ihre in Fig. 2 gezeigte Stellung.
  • Um ein Auslösen des Schalters von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung zu bewirken, beeinflußt ein bekanntes thermisches oder elektromagnetisches Auslöseglied die Klinke 7, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die am Drehpunkt A wirksame Kraftkomponente P2:2 bewirkt eine Schwenkung des Arms 8 im Uhrzeigersinn, so daß sich der Drehpunkt A von der Klinke 7 entfernt, wobei die Feder 6 entspannt, das Schaltstück 1 um den Endpunkt 11 des Kniegelenkmechanismus 3, 4 geschwenkt und die Kontaktstelle B geöffnet wird (vgl. Fig. 3).
  • Um die Öffnungszeit der Kontaktstelle B zu verkürzen und die Federkraft 6 für eine schnelle Kontaktöffnung bei B besondors wirksam zu machen, ist ein feststehendes Gegenlager 12 vorgesehen, das einerseits.mit kleinem Abstand vom beweglichen Schaltstück 1 angeordnet ist und andererseits zwischen der Kontaktstelle B und einem Punkt C liegt, der als Schnittpunkt der Linie A - B und der Achslinie der Feder 6 bestimmt ist. Der Abstand 13 zwischen dem Schaltstück 1 und dem Gegenlager 12 ist so gewählt, daß eine Beruhrung zwischen dem Schaltstück und dem Gegenlager in der Einschaltstellung nach Fig. 1 nur dann erfolgt, wenn die Schaltstücke 1 und 5 an ihren Berührungsflächen bei 3 in einem bestimmten, zulässigen Grad abgebrannt sind.
  • In der Fig. 3 ist der Schalter so abgeändert worden, daß das feststehende Gegenlager 12 durch ein bewegliches Gegen.
  • layer 14 am Außenende einer Stange 15 ersetzt worden ist, welche ihrerseits mit einem Anker 16 verbunden ist, der mit einem feststehenden und von einer Magnetisierungswicklung 17 umgebenen magnetkern 10 zusammenwirkt. Die Elektromagnetvorrichtung. wirkt als Beschleunigungsmagnet und kann gleichzeitig das obengenannte Auslöseglied sein. Der Stromweg durch die Wicklung 17 und die oeiden Schaltestücke 5 und 1 ist durch Pfeile angedeutet worden.
  • Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß der Drehpunkt für die Schwenkbewegung des beweglichen Schaltstücks 1 und die Betätigung der Federkraft 6 bereits bei. Beginn des Stromanstiegs nahe an das Sch?ltstack 1 herangebracht werden, wobei die kinetische Überschußenergie des Gegenlagerglieds 14, 75, 18 beim Öffnen und der Beschleunigung des beweglichen Schaltstücks 1 mitwirkt.
  • Im Kråftediagramn nach Fig. 4 wird das Schaltstück 1 als Strecke A-- B, der Schwenkarm 8 als A - D und die wirksame Kraft der Feder 6 im Punkt C als Pl gezeigt, die in die komponenten P2 und p3 zerlegt wird0 Die Komponente p2 ergibt an den Punkten A und B zwei Teilkräfte p2:2, wenn der Punkt C die Strecke A - B in der Mitte teilt, was zur Vereinfachung der Darstellung angenommen wird, jedoch nicht Bedingung ist. Wird der Punkt D wie in Fig. 4 gezeigt angeordnet, greift im Punkt A eine Kraft p5 an, die gleich p2:2 jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. An-der Klinke 7 greift daher keine Kraft an (mit Ausnahme der Federkraft 7', die danach strebt, die Klinke 7 im Gegenuhrzeigersinn zu schwenken) und beim Auslösen der Klinke 7 ist keine Kraft erforderlich, um der Feder 6 entgegenzuwirken. Fig. 4 zeigt eine labile Stellung mit Bezug auf die Anordnung des Punkts D, die in der Praxis nicht benutzt werden kann. In der einen modifizierten Teil der Fig. 4 zeigenden und den wirklichen Verhältnissen bei der Ausführung nach Fig 1 entsprecnenden Fig. 5 ist der Punkt D nach dem Punkt D' versetzt worden, wodurch eine beliebige, die Klinke 7 belastende Kraft p2:2 - p5 eingestellt werden kann. Der Differenzwinkel zwischen Winkel DAB und Winkel D'AB ist in Fig. 5 mit( bezeichnet worden0 Die Linie A-D-G in Fig. 4 oder A-O nach Fig. 5 kann als Neutrallinie bezeichnet werden. Die auf die zinke 7 einwirkende Kraft, nämlich der Unterschied zwischen.
  • p2:2 und p5 kann somit zwischen 0 und beliebigen Werten eingestellt und an das Arbeitsvermögen empfindlicher Auslöseglieder angepaßt werden, die auf die Klinke 7 einwirken.

Claims (7)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e
    Schaltmechanismus für Selbstschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit einem. Hebel als beweglichem Schaltglied, dessen eines Ende als Kontaktstück ausgebildet ist und dessen anderes Ende -durch eine Klinke gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verklinkte Ende des Schaltglieds (1) über einen Schwenkarm (8) derart im Gehäuse des Schalters abgestützt ist, daß der Teil der an einem beliebigen Punktdes Hebels aufgebrachten, den Kontaktdruck erzeugenden Kraft (p1), der auf die Verklinkungsstelle (p2:2) entfällt, zum Teil über die Kurbel in das Gehäuse abgeleitet wird.
  2. 2. Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennz.eichnet, daß die Richtung der am verklinkten Ende des Hebels (1) wirksamen Resultierenden der den Kontaktdruck erzeugenden Kraft (p1) um einen so großen Winkelbetrag von der neutralen Linie abweicht, daß der Schwenkarm(8) nach Öffnen der Verklinkungsstelle mit 5em Ende des Hebels aus dieser herausläuft und den Kontakt (B) des Schaltglieds zum Öffnen bringt.
  3. 3. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft auf die Verklinkungsstelle kleiner ist als die aus dem Hebelverhältnis zwischen Kraft- und Lastarm resultierende0
  4. 4. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem als bewegliches Kontaktstück ausgebildeten Ende des Hebels (1) nach dem Öffnen der Verklinkung auf Grund der Rihrung des verklinkten Endes des Hebels in einer Kurbel eine Relativbewegung gegenüber dem festen Kontaktstück (5) erteil-t wird.
  5. 5. Schaltmechanismus nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kontaktstelle des Hebels (1) und dem Punkt (('), in dem die Kontaktdruck erzeu-gende Kraft aufgebracht wird, ein fester Anschlag (12) im Gehäuse vorgesehen ist, an dem der Hebel (1), nach dem Entklinken. und nach DurchlauRen einer kleinen Wegstrecke, die dem durch die Hebelübersetzung verringerten Reserveweg für die Abnutzung der Kontaktstücke entspricht, zum Anliegen kommt, derart, daß die noch nicht gänzlich entspannte Kontaktdruck erzeugende Feder (6) den Hebel in Umkehrung ihrer ursprünglichen Wirkung Über den-festen Anschlag als Drehpunkt von der Lontaftstelle abhebt.
  6. 6. Schaltmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Anschlag i12) durch einen solchen ersetzt (14) wird, der im Felle der Uberstromauslösung vom Auslöse- oder Beschleunigungsmagneten (10, 17) im Augenblick der Auslösung an das hebel als Drehpunkt herangeführt wird und dem Hebel (1) seine überschüssige Energie als Beschleunigungskraft mitteilt.
  7. 7. Schaltmechanismus nach den Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verklinkte Hebel (1) an seinem der Verklinkungsstelle entgegengesetzten Ende auf von diesem getrennte separate Schaltkontakte (5) einwirkt.
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