DE2443771B2 - Strombegrenzungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strombegrenzungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Ein derartiger Strombegrenzungsschalter ist aus der DT-OS 22 04 662 bekannt.

Gemäß dieser DT-OS soll die Aufgabe gelöst werden, das Schaltvermögen des Strombegrenzungsschalters zu erhöhen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß stärkere Abstoßkräfte erzeugt und somit höhere Geschwindigkeiten bei der Trennung der Kontaktstükke erreicht werden. Nach dem öffnen schlagen die die beweglichen Kontaktstücke tragenden Schwenkarme gegen ortsfeste Anschläge an. Gerade durch die bei diesem Strombegrenzungsschalter erstrebte, besonders hohe Öffnungsgeschwindigkeit der Schwenkarme ergibt sich die große Gefahr des Zurückprellens der Schwenkarme von den festen Anschlägen, da die hohe Bewegungsenergie der Schwenkarme beim Aufprallen an diesen Anschlägen nicht in genügendem Maße vernichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strombegrenzungsschalter der eingangs beschriebenen Bauart zu schaffen, bei dem unerwünschte Prellerseheinungen im geöffneten Zustand der beweglichen Kontaktstücke, d. h. nach Öffnung der beweglichen Kontaktstücke infolge elektrodynamischer Wirkung, ausbleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiU durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst.

Dadurch, daß der Anschlag für den Schwenkarm am Ende seiner öffnungsbewegung nicht ortsfest, sondern

beweglich ausgebildet und als Anschlag der Zapfen des Lenkers verwendet ist, an weichem die das bewegliche Kontaktstück in die geschlossene Stellung drückende Feder angreift, wird beim Aufprall des Schwenkarmes auf den Zapfen eine Kraft auf denselben ausgeübt, die bestrebt ist, den Lenker und somit den Schwenkarm in entgegengesetzter Richtung zur gerade erfolgten Bewegung zu schwenken, doch wirken dieser Bestrebung nicht nur die Feder, sondern vor allem die Trägheitskraft entgegen, welcher der Schwenkarm am Ende seiner öffnungsbewegung noch ausgesetzt ist.

Demzufolge ist der Zapfen beim Aufprall des Schwenkarmes praktisch gehindert, sich in seiner Fuhrungsöffnung zu bewegen, wodurch die Rückschwenkung des Schwenkarmes ebenfalls wirksam behindert ist. Es ist lerner zu bemerken, daß der Zapfen am Lenker unter Federwirkung steht und wenn das unvermeidliche Spiel zwischen den verschiedenen Teilen des Gelenksystems in Betracht gezogen wird, welches Spiel gewünschtenfalls gewollt vergrößert werden kann, dann ist es ohne weiteres klar, daß dieser Zapfen einen nachgiebigen Endanschlag für die öffnungsbewegung des Schwenkarmes bildet, der den Aufprall desselben abdämpft, wodurch Prellerseheinungen in Wegfall kommen.

Praktische Versuche mit dem erfindungsgemäßen Strombegrenzungsschalter haben ergeben, daß bei wirksamen Strömen bis über 10OkA und Spitzenströmen bis etwa 250 kA niemals ein Prellen der beweglichen Kontaktstücke in geöffneter Stellung, d. h. nach deren öffnung infolge elektrodynamischer Wirkung, hervorgerufen durch hohe Überströme wie jene im Fall des Kurzschlusses, auftrat.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig.! einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter in geöffneter Stellung,

F i g. 2 den Schalter in geschlossener Stellung, Fig. 3 den Schalter in einer Zwischenstellung seiner durch einen hohen Überstrom ausgelösten öffnenden Kontaktstücke,

Fig.4 den Schalter am Ende der Bewegung der öffnenden Kontaktstücke,

Fig. 5 eine Vorderansicht des Schalters in der Stellung von Fig. 2und

Fig.6 einen Schnitt durch den Schalter nach der Linie VI-Vl von Fig. 3.

Der in der Zeichnung gezeigte Schalter (bzw. ein Schalterpol) umfaßt (Fig. 1) ein Gehäuse 1 aus Isolierstoff, das zwei Leiterstäbe 2 und 3 trägt, wovon der erste über einen Leiter 5 mit einer Klemme 4 und der zweite über einen herkömmlichen thermomagnetischen Auslöser 7 mit einer Klemme 6 verbunden ist. Der Auslöser 7 bewirkt selbsttätig das öffnen des Schalters bei Auftreten eines Überstromes, wenn dieser einen bestimmten, vorgewählten Wert überschreitet.

Die Leiterstäbe 2 und 3 dienen als Träger für zwei feststehende Kontaktstücke 8 und 9, mit welchen zwe beweglicht Kontaktstücke 10 und 11 zusammenwirken die von zwei entsprechenden Schwenkarmen 12 und \~: getragen werden und miteinander über zwei Leiterstäbi 14 und 15 sowie über einen biegsamen Leiter K stromführend verbunden sind. Auf diese Weise kann de Stromkreis zwischen den Klemmen 4 und 6 geöffne i)iw. geschlossen werden.

Die beiden Schwenkarme 12 und 13 für di beweglichen Kontaktstücke 10 und 11 sind um Zapfe; 17 bzw. 18 schwenkbar an einem gemeinsamen Lager 1

angelenkt, das /wischen den Stellungen in F i g. 1 und Fig. 2 durch das Verschieben einer Welle 20 in einem Führungslangloch 21 (Fig. 1) verstellbar ist. Die Verschiebung der Welle 20 von der Stellung in Fig. 2 (Schalter geschlossen) in die Stellung in Fi g. 1 (Schalter offen) kann sowohl automatisch durch den thermomagnetischen Auslöser 7 als auch von Hand aus üb,:r einen Schalthebel 22 (F i g. I) hervorgerufen werden, wogegen die umgekehrte Verschiebung (Schließen des Sehalters) ausschließlich mit dem Schalthebel 22 ausgeführt werden kann.

Wie aus Fig. 1, 2, 5, 6 ersichtlich, sind am gemeinsamen Lager 19 (das einen U-förmigcn Querschnitt aufweist) zwei Zapfen 23, 24 drehbar sowie in entsprechenden Führungsöffnungen 25,26 verschiebbar angeordnet. Eine um einen mittleren Stift 28 gewundene Feder 27 drückt die Zapfen 23, 24 in eine Stellung der grötiien Annäherung an die Zapfen 17, 18 der Schwenkarme 12, 13. Die verschiebbaren Zapfen 23, 24 sind je über entsprechende Lenker 29, 30 mit den Schwenkarmen 12, 13 veibunden, wobei jeder Lenker aus zwei Wangen 31 b/w. 32 gebildet wird, die über einen Steg 33 bzw. 34 miteinander verbunden sind. Die freien Enden der Wangen 31 bzw. 32 tragen je einen der verschiebbaren Zapfen 23,24, während die entgegengesetzten Enden einen entsprechenden Zapfen 35, 36 tragen, mittels welchen der betreffende Lenker 29 bzw. 30 an den betreffenden Schwenkarm 12, 13 angelenkt ist. Die Zapfen 35, 36 sind im Lager 19 in Führungslanglöchern 37,38 geführt.

Der in der Zeichnung dargestellte Schalter umfaßt außerdem einen Deckel 39 aus Isolierstoff, der durch Aufsetzen auf das Gehäuse I zwei Schaltlichtbogen — l.öschkammern 40, 41 begrenzt, in welchen außer den beweglicheil Kontaktstücken 10, 11 je ein Satz 42 bzw. 43 ferrotnagnetischer Platten zur Teilung des Schaltlichtbogens untergebracht ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Strombegrenzungsschalters ist folgende.

In Fig. 2 ist der Schalter in geschlossener Stellung dargestellt. Die festen und beweglichen Kontaktstücke 8, 1Oi bzw. 9, 11 werden durch den Druck, den die Feder 27 auf die verschiebbaren Zapfen 23, 24 und somit über die Lenker 29, 30 auf die Schwenkarme 12,13 ausübt, in gegenseitiger Berührung gehalten. Auf diese Weise ist ein Stromkreis geschlossen, der von der Klemme 4 über den Leiter 5, den Leiterstab 2, das feste Kontaktstück 8, das bewegliche Kontaktstück 10, den Leiterstab 14 des Schwenkarmes 12, über den biegsamen Leiter 16, den Leilerstab 15 des Schwenkarmes 13, das bewegliche Kontaktstück 11, das feste Kontaktstück 9, den Leiterstab 3 und den thermomagnetisehen Auslöser 7 zur Klemme 6 führt. In diesem Stromkreis bilden der Leilerstab 2 und der Schwenkarm 12 des Kontaktstückpaars 8, 10 und analog der Leiterstab 3 und der Schwenkarm Π des Kontaktstückpaars 9, 11 je zwei zueinander parallel verlaufende Wege, die von entgegengesetzt gerichteten Strömen durchflossen werden.

Treten im geschlossenen Zustand des Schalters keine Überströme auf, bzw. haben die etwa auftretenden Überströme einen ungenügend hohen Wert, um das Ansprechen des Auslösers zu bewirken, so bleibt der Schalter in der Schließstellung nach Fig. 2 bis die Verschiebung der Welle 20 /um Umschalten des Schalters in die Offenstellung nach F i g. 1 über der. Schalthebel 22 von Hand aus betätigt wird.

Tritt dagegen ein Überstrom auf, dessen Wert so hoch ist, daß er das selbsttätige Ansprechen des thermomagnetisehen Auslösers 7 hervorruft, dann bewirkt letzterer automalisch eine ähnliche Verschiebung der Welle 20 in die Stellung nach F i g. 1 und damit das öffnen des Schalters.

Wenn schließlich in dem durch den dargestellten Schalter kontrollierten Stromkreis ein Überstrom von äußerst hohem Wert, wie z. B. ein Kurzsch'.ußstrom auftritt, so daß noch vor Ansprechen des thermomagnetisehen Auslösers 7 eine schneller erfolgende Trennung der Kontaktslückpaare 8, 10 und 9, 11 /u erfolgen hat, dann werden zwischen den Kontaktstückpaaren elektrodynamische abstoßende Kräfte wirksam. Diese elektrodynamischen Kräfte bewirken eine Schwenkung der Schwenkarme 12, 13 um die Zapfen 17 bzw. 18 im Uhrzeigersinn bzw. in entgegengesetztem Sinn, wodurch die beweglichen Koniaktstücke 10, 11 von den zugehörigen festen Kontaktstücken 8, 9 entfernt werden. Die Schwenkbewegung der Schwenkarme 12, 13 eriolgt zunächst entgegen der Wirkung der Feder 27, die verschiebbaren Zapfen 23, 24 werden in den Führungsöffnungen 25, 26 nach rechts (gemäß Fig. 2) verschoben und die Zapfen 35, 36 der Lenker 29, 30 an den Schwenkarmen 12, 13 bewegen sich quer zur Verbindungsgeraden der Zapfen 23, 17 bzw. 24, 18, wobei sie in einem Sinn die Totpunktlage überschreiten, in der sie sich auf den besagten Verbindungsgeraden befinden (F i g. 3). Nach Überschreiten dieser Totpunktlage seitens der Zapfen 35, 36 werden die Zapfen 23, 24 in ihren Führungsöffnungen 25, 26 in entgegengesetzter Richtung als zuvor (nach links in F i g. 4) verschoben und die Kraft der Feder 27 unterstützt nun diese weitere Offnungsbewegung der Schwenkarme 12,13.

Die öffnende Schwenkbewegung der Schwenkarme 12 und 13 hört in dem Augenblick auf, in dem der Rücken der Schwenkarme 12, 13 an die Zapfen 23 bzw. 24 anschlägt. Der Aufprall der Schwenkarme 12, 13 auf die Zapfen 23, 24 ruft Kräfte hervor, welche der in diesem Zustand auf die Zapfen 23, 24 einwirkenden Kraft der Feder 27 sowie der Trägheitskraft entgegengerichtet sind, die seitens der in Öffnungsrichtung schwenkenden Schwenkarme 12 und 13 ausgeübt wird. Die Zapfen 23, 24 bilden somit Endanschläge für die Schwenkarme 12 und 13, gegen welche dieselben in geöffneter Stellung zur Anlage gelangen. Das Anhalten der Schwenkarme erfolgt ohne jegliche Rückprallerscheinung, was einerseits auf die besagten gegensinnigen Kräfte, andererseits aber auch auf die Dämpfungswirkung der nachgebenden Zapfen 23 und 24 auf die Schwenkarme 12, 13 zurückzuführen ist. Durch das gegebenenfalls willkürlich verstärkbare Spiel in den Gelenken des Gelenksystems läßt sich die dämpfende Wirkung erhöhen.

Es ist bemerkenswert, daü in den Zapfen 35, 36 die enigegengerichteten Kräfte, hervorgerufen einerseits durch die Trägheit tier sich bewegenden Schwenkarme 12, 13 und anderseits durch deren Aufprall auf die Zapfen 23, 24, einander im wesentlichen das Gleichgewicht halten.

Hijwii i HI,nt

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Strombegrenzungsschalter mit einem Kontaktsystem, welches aus mindestens einem beweglichen, an einem Schwenkarm befestigten Kontaktstück besteht, das mit einem entsprechenden Festkontaktstück derart zusammenwirkt, daß im geschlossenen Zustand der Kontaktstücke der Schwenkarm und ein zu diesem paralleler Abschnitt am Festkontaktstück von entgegengesetzt gerichteten Strömen durchflossen sind, wobei bei Überschreiten einer bestimmten Stromstärke die zwischen den Kontaktstücken auftretenden elektrodynamischen Kräfte zunächst eine Schwenkbewegung des Schwenkarmes entgegen der Kraft einer Feder hervorrufen und von einer bestimmten Öffnungsstellung des beweglichen Schwenkarmes an die weitere Öffnungsbewegung desselben durch die Kraft der Feder unterstützt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (27) auf den Schwenkarm (12,13) über einen Lenker (29,30) einwirkt, der am Schwenkarm (12,13) mittels eines Zapfens (35, 36) angelenkt ist und an seinem freien Ende einen in einer Führungsöffnung (25, 26) eines den Schwenkarm (12, 13) tragenden Teils (Lager 19) geführten Zapfen (23, 24) trägt, an dem die Feder (27) angreift und gegen den der Schwenkarm (12,13) am Ende seiner Öffnungsbewegung zum Anschlag kommt, wobei der Zapfen (35, 36) des Lenkers (29,30) am Schwenkarm (12,13) bei dessen öffnungsbewegung eine Totpunktlage überschreitet und der Anschlag des Schwenkarmes (12, 13) am geführten Zapfen (23,24) diesen im Sinne der Rückführung des Zapfens (35, 36) des Lenkers (29, 30) in die Totpunktlage zu verschieben trachtet.