DE2501717A1

DE2501717A1 - Ueberstromschutzschalter

Info

Publication number: DE2501717A1
Application number: DE19752501717
Authority: DE
Inventors: John A Wafer
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-01-29
Filing date: 1975-01-17
Publication date: 1975-07-31
Also published as: PH11864A; IN143218B; JPS50108577A; DE7501208U; CH591159A5; AU500869B2; DE2501717C2; BE824674A; ZA75130B; PL106335B1; IT1029031B; ES434156A1; GB1490262A; FR2259430B1; BR7500385A; AU7757275A; FR2259430A1; CA1029781A; AR204735A1; JPS5423102B2

Description

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W. 720

Augsburg, den 14. Januar 1975

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15222, V.St.A.

überstromschutzschalter

Die Erfindung betrifft einen überstromschutzschalter mit einer Kontaktanordnung und einem Schaltmechanismus.

Zum Schutz von Selbstschaltern und anderen Einrichtungen in elektrischen Verteilersystemen vor Schaden durch übermäßig

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große Ströme infolge der wegen der mechanischen Trägheit des Selbstschaltermechanismus zwischen der Wahrnehmung des Überstromes durch den Selbstschalter und dem tatsächlichen Zeitpunkt der Kontakttrennung auftretenden Zeitverzögerung ist es üblich geworden, Selbstschalter in Reihe mit strombegrenzenden Schutzsicherungen zu schalten, welche augenblicklich auf überströme ansprechen und diese Ströme auf eine Stärke begrenzen, die zwar zum Auslösen des Selbstschalters ausreicht, jedoch diesen nicht zerstören kann. Derartige strombegrenzende Schutzsicherungen haben jedoch den Nachteil, daß sie nach einmaligem Ansprechen auf einen überstrom nicht mehr wiederverwendbar sind.

Ein Selbstschalter, der selbst eine Strombegrenzungsfähigkeit besitzt und im Gegensatz zu Schutzsicherungen nach jedem Auslösevorgang zurückgestellt und wiederverwendet werden kann, ist aus der US-PS 3 517 356 bekannt«, Das dort beschriebene Schaltgerät weist zwei Kontaktarmpaare auf, von denen jeder Kontaktarm um sein eines Ende drehbar gelagert ist und an seinem anderen Ende einen Kontakt trägt, und die Kontaktarme sind so angeordnet und elektrisch so angeschlossen, daß in der Schließstellung die beiden Kontaktarme jedes Kontaktarmpaares in Längsrichtung miteinander fluchten und die beiden Kontaktarmpaare im wesentlichen

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parallel zueinander angeordnet und in entgegengesetzten Richtungen stromdurchflossen sind. Infolgedessen bewirkt beim Auftreten eines starken Überstromes, die elektromagnetische Abstoßung, daß die Kontaktarme jedes Kontaktarmpaares in Richtung von den Kontaktarmen des jeweils anderen Kontaktarmpaares weg um ihre Drehachsen geschwenkt werden, so daß dadurch die Kontakte geöffnet werden und der durch den elektromagnetischen Auslösemechanismus des Schaltgeräts fließende Strom begrenzt wird. Der Auslösemechanismus verursacht eine geradlinige Bewegung eines der beiden Kontaktarmpaare als Ganzes vom jeweils anderen Kontaktarmpaar weg in eine Kontaktöffnungsstellung. Da die bei solchen überströmen auf die Kontaktarme wirkenden Abstoßungskräfte mit zunehmendem Abstand zwischen den sich öffnenden Kontakten exponentiell abnehmen, sind die Kontaktarme des als Ganzes beweglichen Kontaktarmpaares zum Ausgleich dieser unerwünschten Schwächung der Antriebskräfte jeweils mit einer Sprungfeder ausgerüstet, welche während der Schwenkbewegung des zugehörigen Kontaktarmes wirksam wird und denselben in Richtung seiner vollständig geöffneten Stellung beschleunigt und ihn bis zu einer späteren Rückstellung in die Schließstellung in dieser Öf fens teilung hält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

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übers troms chut zschalter der eingangs dargelegten allgemeinen Art so zu verbessern, daß er starke überströme sehr zuverlässig und ohne Notwendigkeit einer Unterstützung durch Beschleunigungsfedern begrenzen kann und trotzdem kompakt, einfach in der Konstruktion und sehr betriebssicher ist_o

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher überstromschutzschalter gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung zwei feststehende Kontakte und einen geradlinig in eine Schließstellung und eine Offenstellung beweglichen Brückenkontakt aufweist, daß weiter der Schaltmechanismus eine magnetische Auslösevorrichtung enthält, die einen den magnetischen Fluß leitenden Pfad bildet und eine einen Teil des Brückenkontaktes aufnehmende offenendige Nut aufweist, daß ferner eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, welche in der Schließstellung des Schalters eine in Schlxeßrichtung wirkende Haltekraft auf den Brückenkontakt ausübt, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß im Falle eines über den Brückenkontakt fließenden Überstromes bestimmter Stärke ein so großer magnetischer Fluß in der magnetischen Auslösevorrichtung induziert wird, daß der Brückenkontakt entgegen der Haltekraft im Sinne einer schnellen Kontakttrennung und Strombegrenzung in Öffnungsrichtung in die genannte Nut hineingezogen wird.

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Die erfindungsgemäße Anordnung stellt ein Schaltgerät mit Doppelunterbrechung dar, bei welchem ein überstrom bestimmter Größe eine geradlinige Bewegung des Brückenkontaktes zur Folge hat, indem dieser schnell in die Nut der magnetischen Auslösevorrichtung hineingezogen wird, etwa in der gleichen Art, in welcher bei einem Elektromotor die Wicklungen in die Ankernuten hineingezogen werden. Da die Breite der Nut der magnetischen Auslösevorrichtung im gesamten Bewegungsbereich des Brückenkontaktes konstant bleibt, bleibt auch die auf den Brückenkontakt wirkende Antriebskraft konstant, so daß der Brückenkontakt mit unverminderter Geschwindigkeit in seine vollständig geöffnete Stellung getrieben wird und folglich keine besonderen Besohleunigungsfedern zur Sicherstellung einer vollständigen Kontaktöffnung benötigt.

Die magnetische Auslösevorrichtung ist geschichtet und vorzugsweise aus einer Vielzahl von etwa U-förmigen Blechen aus weichmagnetischem Werkstoff zusammengesetzt, welche so ausgerichtet sind, daß die zwischen ihren U-Schenkeln befindlichen Zwischenräume zusammen die genannte Nut bilden. Der Brückenkontakt ist in einer durch die magnetische Auslösevorrichtung hindurchverlaufenden Öffnung geradlinig beweglich geführt.

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Die Haltevorrichtung, welche den Brückenkontakt bei zulässigen Stromstärken in seiner Schließstellung hält, ist vorzugsweise eine magnetische Anordnung mit einem Permanentmagneten, der Polschuhe mit zwischen sich einen Spalt bildenden Teilen aufweist. Ein mechanisch mit dem Brückenkontakt verbundener beweglicher Anker überbrückt, wenn sich der Brückenkontakt in seiner Schließstellung befindet, den Spalt zwischen den beiden Polschuhen und schließt damit den magnetischen Kreis des Permanentmagneten, so daß der Brückenkontakt in seiner Schließstellung magnetisch verriegelt ist. Gewünschtenfalls kann der Brückenkontakt von Hand entriegelbar gemacht werden, indem ein in eine unwirksame Stellung vorgespannter Hilfsanker vorgesehen wird, der von Hand in Berührung mit den beiden Polschuhen der magnetischen Haltevorrichtung gebracht werden kann, wodurch ein magnetischer Nebenschluß zu dem durch den beweglichen Ve rrie ge lungs anker verlaufenden magnetischen Kreis gebildet und folglich der Brückenkontakt entriegelt wird.

Die magnetische Haltevorrichtung kann vorteilhafterweise für eine Arbeitsweise nach dem Flußübertragungsprinzip ausgelegt sein, d.h. es kann ein feststehender Anker, welcher derart mit Bezug auf die beiden Polschuhe

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angeordnet ist, daß er mit dem Permanentmagneten einen weiteren magnetischen Kreis bildet, der jedoch einen höheren magnetischen Widerstand als der durch den beweglichen Anker verlaufende geschlossene magnetische Kreis besitzt, und eine elektrische Spule vorgesehen sein, welche derart mit Bezug auf die beiden magnetischen Kreise angeordnet ist, daß eine Erregung der Spule, wenn sich der bewegliche Anker in seiner Verriegelungsstellung befindet, die relativen magnetischen Widerstände der beiden magnetischen Kreise so ändert, daß eine Flußverschiebung aus dem durch den beweglichen Anker verlaufenden magnetischen Kreis in den durch den feststehenden Anker verlaufenden magnetischen Kreis hinein verursacht wird. Dadurch wird der Brückenkontakt für eine Kontakttrennbewegung entriegelt, welche unabhängig von der magnetischen Auslösevorrichtung aufgrund der Wirkung geeigneter Mittel, beispielsweise einer den beweglichen Anker in Kontaktöffnungsrichtung vorspannenden Druckfeder stattfindet, wobei die Federkraft kleiner als die den beweglichen Anker normalerweise in seiner Verriegelungsstellung haltende magnetische Kraft ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß sie sich zum Auslösen des Schutzschalters auch beim Auftreten von überströmen eignet, die weniger stark als die zur Betätigung der magnetischen

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Auslösevorrichtung erforderlichen überströme sind. Die Auslegung des überstromschutzschalters für einen derartigen Auslösebetrieb erfordert lediglich das Einschalten von stromempfindlichen Schaltelementen in den Erregerkreis der erwähnten elektrischen Spule, welche diesen Erregerkreis beim Auftreten eines der Ansprechstromstärke des betreffenden Schutzschalter entsprechenden Überstromes schließt'. Gewünschten falls kann der genannte Erregerkreis auch einen von Hand bedienbaren Auslöseschalter zum Schließen des Spulenstromkreises enthalten.

Der Brückenkontakt kann aus seiner Offensteliung durch manuelles oder anderweitiges Rückstellen des beweglichen Ankers in dessen Anker-Verriegelungssteilung in seine Schließstellung zurückgeführt werden. Bei der oben erwähnten Ausfuhrungsform, welche die zusätzliche Auslösemöglichkeit bietet, kann die auf einen unterhalb der Ansprechstromstärke der magnetischen Auslösevorrichtung liegenden überstrom ansprechende zusätzliche Auslöseeinrichtung unabhängig von dem mit dem Brückenkontakt verbundenen beweglichen Anker rückstellbar ausgebildet sein, indem ein zusätzlicher, relativ zum erstgenannten beweglichen Anker beweglicher und zwischen demselben und den dem Permanentmagneten zugeordneten Polschuhen angeordneter Anker vorgesehen ist, und

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indem die in Schalteröffnungsrichtung auf den Brückenkontakt wirkende Vorspannung über den genannten Zusatzanker auf den erstgenannten beweglichen Anker wirkt. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die zusätzliche Auslöseeinrichtung durch Rückstellung des Zusatzankers entgegen der auf ihn wirkenden Vorspannung zurückzustellen, wenn die Polschuhe ebenso wie der Brückenkontakt und folglich der erstgenannte Anker unter dem Einfluß einer durch das Auftreten eines Überstromes in der magnetischen Auslösevorrichtung induzierten magnetischen Flusses bedingten Kraft stehen.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen über

stromschutzschalter nach der Erfindung mit abgenommenem Gehäusedeckel,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt entlang

der Ebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine

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abgewandelte Konstruktion des in Fig. 2 dargestellten Brückenkontaktes ,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine

weitere Aus führungs form der Erfindung,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt entlang

der Ebene V-V in Fig. 2,

Fig. 6 einen Horizontalschnitt in der

Ebene VI-VI in Fig. 4, und

Fig· 7 ein Schaltbild einiger in dem

überstromschutzschalter nach Fig. 4 enthaltener Elemente.

Bei den in den Zeichnungen dargestellten Überstromschutzschaltern handelt es sich um einpolige Schaltgeräte. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung sich nicht auf einpolige Schaltgeräte beschränkt, sondern in gleicher Weise auf mehrpolige Schalteranordnungen anwendbar ist.

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Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte, allgemein mit bezeichnete Schutzschalter weist ein Isoliergehäuse 13 mit einem Sockel 15, Seitenwänden 20, Stirnwänden 17 und einem Deckel 19 auf, wobei der Deckel in geeigneter Weise,
beispielsweise mittels in Gewindebohrungen 21 in den Seitenwänden 20 eingeschraubter Schrauben 21a, abnehmbar am übrigen Gehäuse befestigt ist.

Des weiteren weist der überstromschutzschalter eine . magnetische Auslösevorrichtung 23 auf, welche als magnetischer Nutmotor bezeichnet werden kann und ein geschichtetes Joch mit im wesentlichen rechteckigem Umriß und einer Nut 63 enthält, welche an der dem Gehäusesockel 15 zugewandten Fläche 65
offen und an ihrem anderen Ende 67 geschlossen ist. Das
geschichtete Joch besteht aus verhältnismäßig dünnen
Blechen 59 aus weichmagnetischem Werkstoff, beispielsweise aus Eisen oder kaltgewalztem Stahl. Die Bleche 59 sind im
wesentlichen U-förmig und in geeigneter Weise, beispielsweise mittels Schrauben oder Nieten 61 so miteinander
verbunden, daß die von den U-SchenkeIn der im wesentlichen U-förmigen Bleche begrenzten Aussparungen miteinander
fluchten und zusammen die Nut 63 der magnetischen Auslösevorrichtung bilden. Bei dem erfindungs gemäßen Schaltgerät
handelt es sich um einen Schalter mit Doppe !unterbrechung,

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welcher zwei beiderseits der magnetischen Auslösevorrichtung angeordnete feststehende Kontakte 33 und einen durch die Nut 63 hindurchragenden Brückenkontaktarra 27 aufweist, welch letzterer geradlinig innerhalb der Nut 63 in eine Schließstellung mit den feststehenden Kontakten 33 und eine Offenstellung bewegbar ist. Ein federndes Polster 69, das aus geeignetem Werkstoff wie beispielsweise Nylon hergestellt ist und als Puffer für den Brückenkontaktarm 27 dient, ist am Boden 67 der Nut 63 befestigt. Gemäß Fig. 2 trägt der Brückenkontaktarm 27 zwei mit den beiden feststehenden Kontakten 33 zusammenwirkende bewegliche Kontaktstücke 31· Die feststehenden Kontakte 33 sind auf Leiterstreifen 35 und 37 angeordnet, welche durch öffnungen der Gehäusestirnwände 17 hindurchragen und mittels Anschlußklemmen 39 mit nicht dargestellten Netz- und Lastleitungen verbindbar sind. Bei geschlossenem Schalter, d.h. wenn der geradlinig bewegliche Brückenkontaktarm 27 mit den feststehenden Kontakten 33 Verbindung hat, verläuft der Stromkreis gemäß Fig. 2 von dem auf der linken Seite befindlichen Leiterstreifen 35 über das Kontaktpaar 33» 31» den Brückenkontaktarm 27 und das auf der rechten Seite befindliche Kontaktpaar 31, 33 zum Leiterstreifen 37·

Der Brückenkontaktarm 27 wird von einer allgemein

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rait 29 bezeichneten Anordnung gehalten, welche in einer in Bewegungsrichtung des Brückenkontaktarmes durch die magnetische Auslösevorrichtung 23 hindurchverlaufendeη Öffnung 49 geradlinig beweglich geführt ist. Außerdem befindet sich in der Öffnung 49 eine Auskleidung 79 aus nichtleitendem Werkstoff, der vorzugsweise einen niedrigen Reibwert hat, beispielsweise Polytetrafluoräthylen. Die Auskleidung 79 der Öffnung 49 erstreckt sich im wesentlichen vom offenen Ende 65 der Nut 63 bis an eine etwas über dem geschichteten Joch liegenden Stelle 81 und weist zwei einander diametral gegenüberliegende Einschnitte 83 auf, welche mit der Nut 63 der magnetischen Auslösevorrichtung fluchten und in welchen der Brückenkontaktarm 27 beweglich ist.

Die Halteanordnung 29 für den Brückenkontaktarm 27 der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist einen Kontaktarmträger 73 auf, der eine Aussparung zur Aufnahme des Kontaktarmes 27 aufweist und an welchem der Kontaktarm mittels eines Zapfens 77 drehbar befestigt ist. Um eine begrenzte Kippbewegung des Kontaktarms 27 zum Zwecke der Selbstausrichtung beim Schließen des Schalters mit Bezug auf die Kontakte 33 zu ermöglichen, ist die . Oberfläche der den Kontaktarm aufnehmenden Ausnehmung des

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Kontaktarmträgers 73 gewölbt ausgebildet, wie bei 87 angedeutet ist. Der Kontaktarmträger 73 weist ein Halteelement auf, an welchem das eine Ende einer Druckfeder 75 befestigt ist, deren anderes Ende an einem Pederhalteelement 71 angebracht ist. Die Feder 75 dient der Erzeugung einer Kontaktdruckkraft zwischen den Kontaktpaaren 31 und 33, wenn diese in noch zu beschreibender Weise geschlossen und verriegelt sind. Der Kontaktarmträger 73 und das Federhalteelement 71 sind aus Isolierwerkstoff hergestellt, welcher vorzugsweise einen niedrigen Reibwert besitzt, also beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, da sowohl der Kontaktarmträger als auch das Federhalteelement innerhalb der Auskleidung 79 verhältnismäßig leicht gleiten sollen«

Der überstromschutzschalter weist ferner eine allgemein mit 41 bezeichnete Haltevorrichtung auf, welche bei geschlossenem Schalter den Kontaktarm 27 bei normalen, zulässigen Strömen in Berührung mit den feststehenden Kontakten 33 hält. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist diese Haltevorrichtung einen Permanentmagneten 43 mit Polschuhen 45 (siehe auch Fig. 1) auf, welch letztere auf einander gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten 43 angeordnet sind und sich über die öffnung 49 der magnetischen Auslösevorrichtung 23 erstrecken.

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Außerdem enthält die Haltevorrichtung eine mit den beiden über die öffnung 49 ragenden Polschuhen zusammenwirkende Ankeranordnung 47, 53» deren Anker 53 an einem Ende eines Schaftes 51 befestigt ist, welcher durch den Zwischenraum zwischen den beiden Polschuhen hindurch und in die öffnung hineinragt und an seinem anderen Ende mit dem Federhalteelement 71 verbunden ist. Das obere Schaftende ist zusammen mit der Ankeranordnung 47, 53 ^zum Schutz in einem hutförmigen, auf den Gehäusedeckel 19 aufgesetzten Isolierteil 55 untergebracht.

Befinden sich die einzelnen Teile des Schalters in den in Fig. 2 mit Vollinien dargestellten Stellungen, d.h. sind die Kontakte 31, 33 geschlossen, so überbrückt der Anker 53 die beiden Polschuhe 45 und liegt folglich in dem den Permanentmagneten 43 enthaltenden magnetischen Kreis. Das hat zur Folge, daß der Brückenkontaktarm 27 in der Kontaktschließstellung magnetisch verriegelt ist und so lange in dieser Stellung verriegelt bleibt, wie die Stärke des durch ihn hindurchfließenden Stromes normal ist. ImFaIIe des Ansteigens des Stromes über eine bestimmte gegebene Stromstärke hinaus induziert dieser Strom in der magnetischen Auslösevorrichtung 23 jedoch einen so großen magnetischen Fluß, wie in Fig. 5 durch Pfeile 89 angedeutet

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ist, daß die Haltekraft des Permanentmagneten 43 überwunden und der Brückenkontaktarm 27 in die Nut 63 der Auslösevorrichtung hineingezogen wird (siehe die in Pig· 2 gestrichelt angedeutete Kontaktarmstellung), so daß die beweglichen Kontakte 31 schnell von den feststehenden Kontakten 33 getrennt und der Stromfluß vor der vollständigen S ch alt er öffnung wirksam begrenzt, wird. Bei der dargestellten Aus füh rungs form ist jedem Kontaktpaar 31, 33 eine geeignete Funkenlöscheinrichtung zur Erleichterung der vollständigen Stromunterbrechung zugeordnet.

Der überstromschutzschalter kann in seine Schließstellung zurückgestellt werden, indem der Schaft 51 niedergedrückt wird, bis der Brückenkontaktarm 27 wieder mit den . feststehenden Kontakten 33 Berührung hat und der Anker 53 wieder die beiden Polschuhe 45 überbrückt und den Kontaktarm in seiner Schließstellung magnetisch verriegelt hält. Das Niederdrücken des Schaftes 51 kann durch Einführen eines geeigneten, nicht dargestellten Werkzeugs durch eine in dem hutförmigen Abdeckteil 55 gebildete öffnung 57 und Druckausübung mit diesem Werkzeug auf den Anker 53 erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des oben beschriebenen überstromschutzschalters, welche sich auf die Form des

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geradlinig beweglichen Brückenkontaktarmes 93 mit den beweglichen Kontakten 95 und eine einfachere Ausbildung der Leiterstreifen 99 mit den feststehenden Kontakten 97 bezieht.

Eine weitere Aus führungs form der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei sind nur die von den bisher beschriebenen Aus führungs formen abweichenden Teile mit neuen Bezugsziffern versehen. Die Auslösevorrichtung dieser Schalteraus führungs form weist zwei Auslösemechanismen auf, nämlich einen für niedrigere überströme und den anderen für hohe überströme.

Der in Fig. 4 dargestellte Schutzschalter weist einen Leiter 101 mit einem senkrechten Teil 103, ein Bimetallelement 105, einen allgemein mit 107 bezeichneten Elektromagneten und einen von einer Spule 111 umschlossenen Anker 109 auf. Das untere Ende des Bimetallelements 105 ist bei 113 am senkrechten Teil 103 des Leiters 101

befestigt. Das obere Ende des Bimetallelements 105 trägt ein Kontaktstück 115, welches mit einem entsprechenden Kontaktstück 118 am oberen Ende eines Leiters 117 zusammenwirkt. Das obere Ende des Leiters 117 ist starr befestigt. Das untere Ende des Leiters 117 trägt einen

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Anker 119 und ein Kontaktstück 121, welches mit einem auf einem ü-förmigen Kern 125 befestigten Kontaktstück 123 zusammenwirkt. Der Kern 125 ist seinerseits an einem Teil des Leiters 101 befestigt und umschließt den senkrechten Teil 103 dieses Leiters 101. Ein Anwachsen des Stromes zu einem niedrigen überstrom magnetisiert den Kern so stark, daß er den Anker 119 anzieht, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktstücken 121 und 123 hergestellt wird.

Außerdem ist ein Schalter 129 zum manuellen öffnen der Kontakte 95 und 97 vorgesehen.

Wie in Fig. 6 mehr im einzelnen dargestellt ist, verläuft bei verriegeltem Anker 47 der größte Teil des magnetischen Flusses des Permanentmagneten vom einen Polschuh durch den Anker 47 hindurch zum anderen Polschuh. Durch den Anker 109 ist jedoch noch ein weiterer Pfad für den magnetischen Fluß gebildet, der infolge von zwischen dem Anker 109 und den Polschuhen 45 angeordneten , Abstandsstücken 131 aus Isolierwerkstoff (Fig. 6) einen höheren magnetischen Widerstand hat. Wird die Spule 111 erregt, so verringert sie die Haltekraft, indem sie ein

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Magnetfeld aufbaut» dessen Wirkungsrichtung entgegengesetzt zu derjenigen des Permanentmagnetfeldes verläuft. Dadurch wird der Anker 47 freigegeben. Dieser Mechanismus hat an sich eine sehr schnelle Auslösefähigkeit, die jedoch durch die Trägheit des Brückenkontaktarmes 27 und die zur Erzeugung der erforderlichen Beschleunigung in einer Feder 133 zu speichernden Energiemenge begrenzt ist» Die Flußübertragungs-j spule 111 wird gemäß Fig. 7 durch Schließen der Kontakte 121 und 123 der elektromagnetischen Vorrichtung 107 oder durch Schließen der Kontakte 115 und 118 des Bimetallelements IO.5 erregt. Die Speisespannung wird durch einen Vollweg-Brückengleichrichter 135 und Zuleitungen 137 zugeführt. Die Kontaktpaare II5, 118 und 121, 123 und der Schalter 129, der entweder durch Fernbedienung oder mittels eines Druckknopfes 130 betätigbar ist, sind parallelgeschaltet, so daß der tJberstromschutzs chalter beim Schließen einer dieser-Schaltanordnungen durch Erregung der Spule 111 ausgelöst wird. Da das Bimetallelement 105 und der Elektromagnet 107 nicht unmittelbar zur Auslösung des Schalters dienen, sondern nur Hilfsköntakte schließen, können sie. hinsichtlich Größe und Masse im Sinne einer beträchtlichen Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit verkleinert sein.

Gemäß Fig. 4 ist ein Anker 134 federnd derart montiert,

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daß er normalerweise keine Berührung mit den Polschuhen der Flußübertrageranordnung hat. Wenn jedoch der mit dem Anker verbundene Stift I36 niedergedrückt wird, so schließt er einen Teil des magnetischen Flusses kurz und der Anker wird aufgrund seiner Federvorspannung freigegeben, so daß der Schalter öffnet. Auf diese Weise ist der Schalter von Hand auslösbar. Der Schalter wird durch Niederdrücken eines Ruckstellknopfes 139 zurückgestellt, welcher bei offenem Schalter durch die öffnung 57 des Gehäuseteils 55 hindurchragt.

Da der den Druckknopf 139 enthaltende Rückstellmechanismus und der Anker 47 ein Schließen des Schalters beim Vorhandensein eines Überstromes nicht ermöglichen, ist gemäß Fig. ein weiterer Anker 141 vorgesehen. Dieser weitere Anker ist auf den Anker 47 aufgesetzt, welcher im verriegelten Zustand den größten Teil der Energie zum Auslösen der Feder 133 speichert. Der Anker 47 wird zuerst mittels eines nicht dargestellten Hebelmechanismus zurückgestellt, danach wird der Anker 141 zurückgestellt und erfordert nur eine kleine Haltekraft, etwa 2,7 kp bei einem 100-Ampere-Schalter. Tritt ein großer überstrom auf, so wird der Anker 141 zuerst freigegeben, da der Brückenkontaktarm 93 durch das Magnetjoch 59 beschleunigt wird. Bei kleineren

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überströmen wird der Anker 47 zuerst freigegeben und nimmt den Anker l4l und den Brückenkontaktarm 193 mit.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät weist also eine Reihe von Vorteilen auf, zu welchen ein niedrigerer Durchlaßstrom und ein geringerer Energieverlust, eine größere Anzahl von Auslösevorgängen bei hohen überströmen als bei Schaltern mit Einfachunterbrechung, eine bessere Ausnutzung des Jochmaterials zur Erzeugung einer Antriebskraft und eine vergrößerte Anstieggeschwindigkeit der Lichtbogenspannung bei gleicher Beschleunigung des Kontaktarmes wie bei einem Schalter mit Einfachunterbrechung gehören. Schließlich besitzt der erfindungsgemäße Schalter eine Spitzenschaltlexstung von bis zu 100 000 Ampere effektiv bei symmetrischem Strom und durch Integration des Schalters und der Strombegrenzungsanordnung zu einer einzigen Einheit ergeben sich beträchtliche Kos ten vor teile und eine bemerkenswerte Verringerung der Gesamtabmessungen,

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Claims

Patentansprüche

/ 1. !überstromschutzschalter mit einer Kontaktanordnung und einem Schaltmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung zwei feststehende Kontakte (33) und einen geradlinig in eine Schließstellung und eine Offenstellung beweglichen Brückenkontakt (27) aufweist, daß weiter der Schaltmechanismus eine magnetische Auslösevorrichtung (23) enthält, die einen den magnetischen Fluß leitenden Pfad bildet und eine einen Teil des Brückenkontaktes aufnehmende offenendige Nut (63) aufweist, daß ferner eine Haltevorrichtung (41) vorgesehen ist, welche in der Schließstellung des Schalters eine in Schließrichtung wirkende Haltekraft auf den Brückenkontakt ausübt, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß im Falle eines über den Brückenkontakt fließenden Überstromes bestimmter Stärke ein so großer magnetischer Fluß in der magnetischen Auslösevorrichtung induziert wird, daß der Brückenkontakt entgegen der Haltekraft im Sinne einer schnellen Kontakttrennung und Strombegrenzung in Öffnungsrichtung in die genannte Nut hineingezogen wird.
2. überstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß die magnetische Aus löse Vorrichtung (23) ein geschichtetes Joch (25) aufweist, welches aus einer Vielzahl von etwa U-förmigen Blechen (59) aus weiehmagnetischem Werkstoff besteht, welche so ausgerichtet sind, daß die zwischen den U-Schenkeln befindlichen Zwischenräume zusammen die genannte Nut (63) bilden,
3. überstromschutzschalter nach Anspruch 1 oder Z₃ dadurch gekennzeichnet, daß eine öffnung (49) in Bewegungsrichtung des Brückenkontaktes (27) durch die magnetische Auslösevorrichtung (23) hindurch verläuft und daß in dieser öffnung ein den Brückenkontakt tragender Kontakthalter (29) gleitend angeordnet ist.
4. überstromschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenkontakt (27) kippbar am Kontakthalter (29) angeordnet ist, damit der Eontaktarm zum Zwecke der Selbstausrichtung mit den feststehenden Kontakten (33) in der Schließstellung eine begrenzte Kippbewegung ausführen kann,
5· Überstromschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel (75) zur Herstellung eines Kontaktdruckes zwischen dem Brückenkontakt (2?) und

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den feststehenden Kontakten (33) bei geschlossenem Schalter, . .
6. üb e rs tr oms ch ut zs ch al ter nach einem der Ansp rüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Haltevorrichtung (¹Jl.) einen Permanentmagneten (43) und einen mit dem Brückenkontakt (27) verbundenen beweglichen Anker (53) aufweist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Anker bei in seiner Schließstellung befindlichem Brückenkontakt den magnetischen Kreis des Permanentmagneten schließt und dadurch den Brückenkontakt in seiner Schließstellung magnetisch verriegelt.
7* überstromschutzschalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen handbetätigbaren weiteren Anker (134), der in Richtung seiner unwirksamen Stellung vorgespannt ist und derart in Zusammenwirkung mit dem magnetischen Kreis des Permanentmagneten (43) bringbar ist, daß er diesen magnetischen Kreis als magnetischer Nebenschluß kurzschließt und dadurch den Brückenkontakt (27) entriegelt.
8« überstromschutzschalter nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (41) einen zusätzlichen feststehenden Anker (109) aufweist, welcher

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derart angeordnet ist, daß er parallel zu dem genannten magnetischen Kreis einen weiteren magnetischen Kreis mit höherem magnetischem Widerstand als dem erstgenannten, durch den beweglichen Anker (47) hindurchverlaufenden magnetischen Kreis schließt, und daß eine elektrische Spule (111) so angeordnet und derart gepolt ist, daß sie bei Erregung den magnetischen Widerstand des weiteren magnetischen Kreises so verändert, daß eine Flußversehiebung vom erstgenannten magnetischen Kreis in den weiteren magnetischen Kreis hinein stattfindet, wodurch der bewegliche Anker freigegeben wird,
9. Überstromschutzschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung einen zweiten beweglichen Anker (47, Fig. 4) aufweist, der zwischen dem erstgenannten beweglichen Anker (141) und dem magnetischen Kreis des Permanentmagneten (43) angeordnet ist, daß weiter Vorspannmittel (133) den zweiten beweglichen Anker und über diesen den erstgenannten beweglichen Anker in Öffnungsrichtung des Brückenkontaktes (27) vorspannen, und daß der erstgenannte bewegliche Anker unabhängig vom zweiten beweglichen Anker in öffnungs richtung des Brücken-

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kontaktes und der zweite bewegliche Anker unabhängig vom erstgenannten beweglichen Anker aus einer entriegelten Stellung relativ zum Permanentmagnetkreis in eine magnetisch verriegelte Stellung bewegbar ist.
10. überstromschutzschalter nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Auslösemittel zum Trennen des Brückenkontaktes (27) von den feststehenden Kontakten (33) beim Auftreten eines Überstromes mit geringerer Stromstärke als der genannten bestimmten Stromstärke, und daß diese Auslösemittel ein Schaltelement (121) zum Schließen des Erregerkreises der genannten elektrischen Spule (111) bei dem überstrom mit der genannten geringeren Stromstärke aufweisen.
11« überstromschutzschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösemittel ein zweites Schaltelement (115) zum Schließen des Erregerstromkreises für die elektrische Spule (111) bei überströmen aufweisen, deren Stromstärke einen weiteren, ebenfalls niedriger als die erstgenannte Stromstärke liegenden Wert übersteigt.
12. Überstromschutzschalter nach Anspruch 10 oder 11,

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dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Auslösemittel außerdem einen handbe tätigbaren Schalter (129) zum Schließen des Spulenerregerstromkreises aufweisen.

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