DE19701311A1 - Strombegrenzender Leistungsschalter - Google Patents
Strombegrenzender LeistungsschalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Leistungs
schalter mit einem Wirbelstromauslöser zum Öffnen eines
Hauptstromkreises.
Ein derartiger Schalter ist beispielsweise aus der EP 0 450 104
B1 bekannt. Dabei wird eine zwischen zwei feststehenden
Schaltstücken angeordnete Kontaktbrücke beim Auftreten eines
Überlaststromes (z. B. eines Kurzschlußstromes) durch den Wir
belstromauslöser verschoben, so daß der Leistungsschalter ge
öffnet wird. Der Wirbelstromauslöser besteht aus einem ring
förmigen mit der Kontaktbrücke verbundenen Antriebselement
und einer Spule. Zur Betätigung des Wirbelstromauslösers wird
durch den ansteigenden Strom des Hauptstromkreises ein Relais
aktiviert, über welches der Spule dann ein impulsförmiger
Auslösestrom zugeführt wird. Durch den Auslösestrom werden in
dem ringförmigen Antriebselement Wirbelströme mit zum Auslö
sestrom entgegengesetzter Richtung erzeugt. Durch die dadurch
entstehenden abstoßenden Kräfte wird die Kontaktbrücke stoß
artig in die geöffnete Stellung des Leistungsschalters ver
schoben.
Der Vorteil der Verwendung eines derartigen Wirbelstromaus
lösers besteht vor allem darin, daß er bei Verwendung eines
Stromes mit hoher Anstiegsgeschwindigkeit sehr schnell arbei
tet, weil die maximalen Kräfte nicht erst bei Erreichen des
Strommaximums auftreten, sondern bereits dann, wenn der Strom
seine maximale Anstiegsgeschwindigkeit erreicht.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Leistungsschalter indes
sen, daß der Wirbelstromauslöser sowohl eine zusätzliche Spu
le, eine zusätzliche Stromquelle und eine Triggerschaltung
zur zeitrichtigen Bestromung der Spule benötigt.
Ähnliche Nachteile weist auch der in der EP 0 309 311 B1
offenbarte Leistungsschalter auf, bei dem eine an der Schalt
brücke angeordnete Schaltstange durch einen Wirbelstromaus
löser betätigt wird. Auch in diesem Fall ist eine separate
Antriebsspule sowie eine zusätzliche Stromquelle und eine
Triggerschaltung zur zeitrichtigen Bestromung der Spule
erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen strombegren
zenden Leistungsschalter mit einem Wirbelstromauslöser anzu
geben, der einfach und robust aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, beson
ders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren
die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß
der in dem ringförmigen Antriebsteil des Wirbelstromauslösers
auftretende Wirbelstrom nicht durch eine zusätzliche Spule
erzeugt wird, sondern durch das im Überlastfall mit dem
Stromanstieg im Hauptstromkreis verbundene Magnetfeld. Da
durch entfällt nicht nur die zusätzliche Spule, sondern auch
eine separate Stromquelle zur Versorgung der Spule sowie eine
Triggerschaltung zur Triggerung der Stromversorgung der Spule
in Abhängigkeit von dem Stromverlauf im Hauptstromkreis.
Da bei dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter die auf das
ringförmige Antriebselement wirkende Kraft von dem Stroman
stieg des Stromes im Hauptstromkreis abhängt, liegen die von
dem Wirbelstromauslöser verursachten Schaltvorgänge vor de
nen, die mit herkömmlichen Magnetauslösern mit elektrodyna
mischer Kontaktöffnung arbeiten.
Der Wirbelstromauslöser des erfindungsgemäßen Leistungsschal
ters kann entweder direkt zur Betätigung der beweglichen Kon
taktbrücke des Hauptstromkreises herangezogen werden oder
aber auch andere Funktionen übernehmen.
So hat es sich bei einer Ausführungsform der Erfindung als
vorteilhaft erwiesen, wenn mit dem Wirbelstromauslöser eine
Einrichtung zur Kontaktfederentspannung angesteuert wird.
Dabei wird die Kontaktbrücke des Hauptstromkreises im Über
lastfall zwar durch einen herkömmlichen Magnetauslöser ge
öffnet, aber zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit die Ab
hebegrenze der Kontaktbrücke automatisch gesenkt. Dieses
erfolgt dadurch, daß das der Kontaktbrücke abgewandte Ende
der Kontaktdruckfeder mit Hilfe des Wirbelstromauslösers
verschoben und damit die Kontaktdruckfeder entspannt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs
beispielen. Es zeigen:
Fig. 1 die Explosionsdarstellung einer Kontaktbrücke eines
erfindungsgemäßen Leistungsschalters mit einer Ein
richtung zur Kontaktfederentspannung;
Fig. 2 die Fig. 1 entsprechende Einrichtung im zusammengebauten
Zustand, wobei sich die Einrichtung in ihrer EIN-Stel
lung (Raststellung) befindet;
Fig. 3 die Fig. 2 entsprechende Einrichtung in ihrer geöffneten
Stellung;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungs
beispieles einer Einrichtung zur Kontaktfederentspan
nung;
Fig. 5 einen Längsschnitt in Draufsicht auf einen Wirbelstrom
auslöser, bei dem das ringförmige Antriebselement als
Kontaktbrücke des Schalters eines Hilfsstromkreises
ausgebildet ist, und
Fig. 6 der schaltstückseitige Bereich eines schleifenförmig
ausgebildeten Leiterabschnittes, durch den ein das
ringförmige Antriebsteil des Wirbelstromauslösers
tragender ferromagnetischer Stab hindurchgeführt ist.
In den Fig. 1-3 ist mit 1 eine zweischenklige Kontaktbrücke
eines nicht im einzelnen dargestellten strombegrenzenden
Leistungsschalters bezeichnet. Die Kontaktbrücke 1 ist um
eine Drehachse 2 schwenkbar angeordnet und weist zwei beweg
liche Schaltstücke 3 auf, die in der EIN-Stellung des
Leistungsschalters (geschlossener Schalter) mittels zweier
Kontaktdruckfedern 4 gegen entsprechende feststehende Schalt
stücke (in den Fig. 1-3 nicht dargestellt) gedrückt werden.
Während sich das erste Ende 5 der jeweiligen Kontaktdruck
feder 4 an einem Arm der Kontaktbrücke 1 abstützt, stützt
sich das jeweils zweite Ende 6 der Kontaktdruckfeder 4 an
einer Anschlagsfläche 7 eines um ein Führungsteil 8 drehbares
Gehäuseteil 9 ab (vgl. auch Fig. 4).
Die Kontaktbrücke 1 ist in ihrem mittleren Bereich spulen
förmig gewunden ausgebildet. Durch die Öffnung 10 (Fig. 1) der
dadurch gebildeten Windung 11 ist ein ferromagnetischer Stab
12 hindurchgeführt, auf dem ein ringförmiges Antriebselement
13 aus einem gut leitenden Material (z. B. einer Aluminiumle
gierung) längsverschiebbar angeordnet ist. An dem Antriebs
element 13 sind zwei Mitnehmer 14 angeordnet, die Teil einer
Arretiereinrichtung sind, welche außerdem zwei jeweils durch
eine Feder 15 beaufschlagte Sperrkugeln 16 umfaßt. Die Sperr
kugeln 16 befinden sich in der EIN-Stellung der Einrichtung
zur Kontaktfederentspannung (Raststellung) mit einer Hälfte
in einer Längsnut 17 des drehfesten Führungsteiles 8 und mit
der anderen Hälfte in einer Längsnut 18 des drehbaren Ge
häuseteiles (Fig. 2).
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der in den Fig. 1-3 darge
stellten Einrichtung beschrieben: Durch die Kontaktbrücke 1
möge zunächst ein stationärer Nennstrom fließen. Dabei be
findet sich die Einrichtung zur Kontaktfederentspannung in
ihrer Raststellung (Fig. 2). Tritt nun ein Kurzschluß in dem
Hauptstromkreis auf, vergrößert sich die zeitliche Änderungs
geschwindigkeit des Magnetfeldes, das mit diesem Strom ver
knüpft ist, schlagartig. Dadurch wird im Antriebselement 13
ein Strom induziert, der in Interaktion mit dem Magnetfeld
des Kurzschlußstromes eine Kraft auf dieses Antriebselement
ausübt. Durch diese Kraft wird das Antriebselement 13 in
Richtung des mit 19 bezeichneten Pfeiles (Fig. 3) auf dem
ferromagnetischen Stab 12 verschoben.
Der ferromagnetische Stab 12 dient sowohl zur Führung als
auch zur Verstärkung des Magnetfeldes (der Antriebsring 13
muß sich in einem möglichst starken Feld befinden).
Über die mit dem ringförmigen Antriebselement 13 verbundenen
Mitnehmer 14 werden auch die Sperrkugeln 16 gegen den Druck
der Federn 15 verschoben. Sobald die Sperrkugeln 16 vollstän
dig aus den Längsnuten 17 des Führungsteiles 8 herausgedrückt
sind, wird das Gehäuseteil 9 durch die sich entspannenden
Kontaktdruckfedern 4 verschwenkt (geöffnete Stellung der Ein
richtung zur Kontaktfederentspannung). Aufgrund der entspann
ten Kontaktdruckfedern 4 reicht nun eine relativ geringe
durch das Schaltschloß zur Verfügung gestellte oder die Kon
taktanordnung bewirkte (elektrodynamische) Kraft zum Öffnen
der Schaltbrücke aus.
Die Öffnungsbewegung des Gehäuseteiles kann durch eine Dreh
feder, die im Führungsteil sitzt und sich im Gehäuseteil ab
stützt, unterstützt werde. Ein entsprechendes Ausführungs
beispiel ist in Fig. 4 wiedergegeben. Dabei sind das Führungs
teil und das Gehäuseteil wiederum mit 8 und 9 bezeichnet. Die
sich an diesen beiden Teilen abstützende Drehfeder ist mit
dem Bezugszeichen 20 versehen. Außerdem sind die feststehen
den mit 3' gekennzeichneten Schaltstücke des Leistungsschal
ters gestrichelt angedeutet.
Das Schließen des geöffneten Leistungsschalters erfolgt z. B.
durch Betätigung eines Schaltschlosses (nicht dargestellt),
wobei das Schloß an dem Gehäuseteil 9 angreift und dieses
zurückdreht, bis die Sperrkugeln 16 durch die Federn 15
wieder teilweise in die Längsnuten des Führungsteiles 17
gedrückt werden (Fig. 2).
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann bei
spielsweise das ringförmige Antriebselement über eine Schalt
stange auch direkt auf die Kontaktbrücke wirken, wobei als
Kontaktbrücke sowohl eine zweiarmige als auch eine einarmige
Brücke in Betracht kommt.
Statt eines zusätzlichen ferromagnetischen Stabes kann es
sich bei der Achse, entlang welcher das ringförmige Antriebs
element verschiebbar angeordnet ist, auch um die Kontakt
brücke selbst oder um einen der beiden Leiterabschnitte
handeln.
Ferner kann das ringförmige Antriebselement des Wirbelstrom
auslösers auch selbst als Kontaktbrücke, z. B. für einen
Schalter eines Hilfsstromkreises, ausgebildet sein. Ein ent
sprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt.
Dabei ist die in ihrem mittleren Bereich spulenförmig ge
wundene Kontaktbrücke des Hauptstromkreises wiederum mit 1
bezeichnet, während das ringförmige Antriebselement mit dem
Bezugszeichen 21 versehen ist. Das Antriebselement 21 ist
entlang eines ferromagnetischen Stabes 22 verschiebbar ange
ordnet und trägt umfangseitig zwei bewegliche Hilfsschalt
stücke 23. Diese werden im Überlastfall gegen den Druck einer
nicht dargestellten Feder gegen zwei feststehende Hilfs
schaltstücke 24 gedrückt, so daß der Hilfsstromkreis ge
schlossen wird.
Fig. 6 zeigt die Anordnung eines Wirbelstromauslösers im Be
reich eines schleifenförmig ausgebildeten Leiterabschnittes
25 mit feststehendem Schaltstück 26. Dabei ist der ferromag
netische Stab 27 des Wirbelstromauslösers durch die Schleife
des Leiterabschnittes 25 hindurchgeführt. Das mit 28 bezeich
nete ringförmige Antriebselement befindet sich auf der Rück
seite des Leiterabschnittes 25.
1
Kontaktbrücke
2
Drehachse
3
bewegliches Schaltstück
3
' feststehendes Schaltstück
4
Kontaktdruckfeder
5
erste Ende (Kontaktdruckfeder)
6
zweite Ende (Kontaktdruckfeder)
7
Anschlagsfläche
8
Führungsteil
9
drehbares Gehäuseteil
10
Öffnung
11
Windung
12
Achse, ferromagnetischer Stab
13
ringförmiges Antriebselement
14
Mitnehmer
15
Feder
16
Sperrkugel
17
Längsnut (Führungsteil)
18
Längsnut (Gehäuseteil)
19
Richtungspfeil
20
Drehfeder
21
ringförmiges Antriebselement,
Kontaktbrücke
22
Achse, ferromagnetischer Stab
23
bewegliches Hilfsschaltstück
24
feststehendes Hilfsschaltstück
25
Leiterabschnitt
26
feststehendes Schaltstück
27
Achse, ferromagnetischer Stab
28
ringförmiges Antriebselement
Claims (7)
1. Strombegrenzender Leistungsschalter mit einem Wirbel
stromauslöser zum öffnen eines Hauptstromkreises, wobei
- a) der Leistungsschalter zwei feststehende Schalt stücke (3'; 26) umfaßt, die über eine dreh- oder verschiebbare Kontaktbrücke (1) miteinander verbindbar sind,
- b) die feststehenden Schaltstücke (3'; 26) jeweils über einen Leiterabschnitt (25) mit einer Anschlußklemme verbunden sind,
- c) die Kontaktbrücke (1) in der Grundstellung des Schalters über mindestens eine Kontaktdruckfeder (4) gegen die feststehenden Schaltstücke (3'; 26) gedrückt wird,
- d) der Leistungsschalter ein zusätzliches ringförmiges Antriebselement (13; 21; 28) umfaßt, welches auf einer Achse (12; 22; 27) verschiebbar angeordnet ist, derart, daß beim Auftreten eines Überlaststromes in dem Hauptstromkreis in dem Antriebselement (13; 21; 28) ein Wirbelstrom erzeugt wird, welcher eine Ver schiebung des Antriebselementes (13; 21; 28) entlang der Achse (12; 22; 27) bewirkt und dadurch entspre chende Steuer- und/oder Schaltvorgänge einleitet und
- e) das ringförmige Antriebselement (13; 21; 28) derart in dem Leistungsschalter angeordnet ist, daß der durch die Kontaktbrücke (1) und/oder durch die Leiterabschnitte (25) fließende Überlaststrom den die Schaltvorgänge bewirkenden Wirbelstrom in dem ringförmigen Antriebselement (13; 21; 28) induziert.
2. Strombegrenzender Leistungsschalter nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß es sich bei der Achse um einen
separaten ferromagnetischen Stab (12; 22; 27) handelt, der
durch eine entsprechende Öffnung (10) der Kontaktbrücke
(1) oder der beiden Leiterabschnitte (25) hindurchge
führt ist.
3. Strombegrenzender Leistungsschalter nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (1) oder
einer der beiden Leiterabschnitte (25) spulenförmig ge
wunden ausgebildet ist und mindestens eine Windung (11)
aufweist, durch welche der ferromagnetische Stab (12; 22;
27) hindurchgeführt ist.
4. Strombegrenzender Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder
4, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- a) das der Kontaktbrücke (1) abgewandte (zweite) Ende (6) der Kontaktdruckfeder (4) stützt sich an einer Anschlagsfläche (7) eines um ein Führungsteil (8) von einer ersten in eine zweite Stellung drehbaren Gehäuseteiles (9) ab;
- b) das Gehäuseteil (9) ist in seiner ersten Stellung, die der EIN-Stellung des Leistungsschalters ent spricht, durch eine Arretiereinrichtung fixiert;
- c) die Arretiereinrichtung wirkt mit dem ringförmigen Antriebselement (13) derart zusammen, daß durch die Verschiebebewegung des Antriebselementes (13) beim Auftreten eines Überlaststromes im Hauptstromkreis die Arretiereinrichtung gelöst wird und das Gehäu seteil (9) durch die Kontaktdruckfeder (4) in seine zweite Stellung geschwenkt und dadurch die Kontakt druckfeder (4) entspannt wird.
5. Strombegrenzender Leistungsschalter nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Arretiereinrichtung aus
mindestens einer parallel zur Achse (12) gegen den Druck
einer Feder (15) verschiebbaren Sperrkugel (16) besteht,
die in der ersten Stellung des Gehäuseteiles (9) teil
weise in einer Längsnut (17) des drehfesten Führungs
teiles (8) und teilweise in einer Längsnut (18) des Ge
häuseteiles (9) angeordnet ist, so daß das Gehäuseteil
(9) gegenüber dem Führungsteil (8) fixiert ist, und daß
die Sperrkugel (16) zur Lösung der Arretierung gegen den
Druck der Feder (15) von einem an dem ringförmigen An
triebselement (13) angeordneten Mitnehmer (14) voll
ständig in die Längsnut (17) des Führungsteiles (8)
drückbar ist.
6. Strombegrenzender Leistungsschalter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der
Schwenkbewegung des Gehäuseteiles (9) von seiner ersten
in seine zweite Stellung eine Drehfeder (20) vorgesehen
ist, die sich einerseits an dem Gehäuseteil (9) und
andererseits an dem Führungsteil (8) abstützt.
7. Strombegrenzender Leistungsschalter nach einem der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ring
förmige Antriebselement (21) als Kontaktbrücke für einen
Schalter eines Hilfsstromkreises ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997101311 DE19701311B4 (de) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | Strombegrenzender Leistungsschalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997101311 DE19701311B4 (de) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | Strombegrenzender Leistungsschalter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19701311A1 true DE19701311A1 (de) | 1998-07-23 |
DE19701311B4 DE19701311B4 (de) | 2005-08-25 |
Family
ID=7817530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997101311 Expired - Fee Related DE19701311B4 (de) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | Strombegrenzender Leistungsschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19701311B4 (de) |
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1997
- 1997-01-16 DE DE1997101311 patent/DE19701311B4/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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