DE29502573U1 - Switchgear, especially circuit breakers - Google Patents

Description

Anmelder: Heinrich Kopp AGApplicant: Heinrich Kopp AG

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Schaltgerät, insbesondere LeitungsschutzschalterSwitching device, in particular circuit breaker

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a switching device, in particular a circuit breaker according to the preamble of patent claim 1.

Ein Schaltgerät, insbesondere ein Leitungsschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 43 13 207 Al bekannt. Bei einem derartigen Leitungsschutzschalter ist eine Spule in dichtem Kontakt auf einen hohlzylindrischen Tragkörper aufgewickelt, wobei die Spule üblicherweise lackisoliert ist. Diese lackisolierte Spule erzeugt im Kurzschlußfall ein Magnetfeld, mit dem das Schaltgerät ausgelöst wird. Hierbei kann die Erwärmung der Spule auch für die Betätigung eines Überstromauslösers verwendet werden. Lackisolierte Spulen haben ferner den Nachteil, daß ihre Wärmestrahlung und ihre Wärmeleitung durch die Lackisolierung beeinträchtigt wird. Darüber hinaus sind lackisolierte Spulen relativ teuer und aufwendig herzustellen, das erforderliche. Halbzeug ist in jedemA switching device, in particular a circuit breaker according to the preamble of claim 1, is known from DE 43 13 207 A1. In such a circuit breaker, a coil is wound in tight contact on a hollow cylindrical support body, whereby the coil is usually lacquer-insulated. In the event of a short circuit, this lacquer-insulated coil generates a magnetic field with which the switching device is triggered. The heating of the coil can also be used to actuate an overcurrent release. Lacquer-insulated coils also have the disadvantage that their heat radiation and their heat conduction are impaired by the lacquer insulation. In addition, lacquer-insulated coils are relatively expensive and complex to manufacture, and the required semi-finished product is available in every

Falle teurer als ein blanker Draht, und das Abisolieren der Spulenenden einer lackisolierten Spule bedarf eines zusätzlichen Aufwandes.This is more expensive than a bare wire, and stripping the coil ends of a lacquer-insulated coil requires additional effort.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß es bei Verringerung der Herstellungskosten effizienter arbeitet.The invention is therefore based on the object of improving a switching device of the type mentioned at the outset in such a way that it operates more efficiently while reducing manufacturing costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of patent claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung schafft ein Schaltgerät mit einer isolationsfreien Spule, d.h. mit einer lackfreien Spule, wobei ein derartiges Schaltgerät für hohe Nennstromstärken geeignet ist.The invention provides a switching device with an insulation-free coil, i.e. with a paint-free coil, such a switching device being suitable for high nominal currents.

Gemäß der Erfindung wird die Spule bei einem Schaltgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter, nicht nur für einen Magnetauslöser verwendet, sondern heizt zusätzlich mit der von ihr ausgehenden Wärmeleitung und Wärmestrahlung ein in bzw. an dem Tragkörper angeordnetes Bimetallelement auf. Eine lackfreie Spule hat ersichtlicherweise eine höhere Wärmeleitung sowie eine höhere Wärmestrahlung als eine lackisolierte Spule; dieser Effekt wird bei vorliegender Erfindung ausgenutzt.According to the invention, the coil in a switching device, in particular a circuit breaker, is not only used for a magnetic release, but also heats up a bimetal element arranged in or on the support body with the heat conduction and heat radiation it emits. A paint-free coil obviously has a higher heat conduction and a higher heat radiation than a paint-insulated coil; this effect is exploited in the present invention.

Der Drahtquerschnitt: der Spule ist ausreichend dick, so daß die Spule einer Beanspruchung durch magnetische Felder standhält. Gemäß der Erfindung werden Spulen verwendet, die ab einem Nennstrom von ca. 50 A arbeiten und einen entsprechend großen Drahtdurchmesser besitzen.The wire cross-section of the coil is sufficiently thick so that the coil can withstand the stress of magnetic fields. According to the invention, coils are used that operate from a nominal current of approx. 50 A and have a correspondingly large wire diameter.

Die Verwendung einer lackfreien Spule hat ferner den Vorteil, daß die Oberflächentemperatur höher gewählt werden kann, weil hierbei nicht die Gefahr besteht, daß der ansonsten vorhandene Lack verbrennt.The use of a paint-free coil also has the advantage that the surface temperature can be set higher because there is no risk of the paint that would otherwise be present burning off.

Der Einsatz einer Spule mit einer gegenüber herkömmlichen lackisolierten Spulen geringeren Windungszahl mit größerem Durchmesser hat den weiteren Vorteil, daß die Spannung zwischen den benachbarten Spulenwindungen klein ist und dadurch die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen Spulenwindungen bei lackfreien Spulen zusätzlich verringert wird.The use of a coil with a smaller number of turns and a larger diameter than conventional lacquer-insulated coils has the additional advantage that the voltage between the adjacent coil turns is small and thus the risk of a short circuit between coil turns in lacquer-free coils is further reduced.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Schaltgeräts, insbesondere in Form eines Leitungsschutzschalters, anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Vorteile und Merkmale beschrieben.In the following, a preferred embodiment of a switching device, in particular in the form of a circuit breaker, is described using the drawing to explain further advantages and features.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Leitungsschutzschalters mit einer lackfreien Spule, wobei sich der Leitungsschutzschalter im unausgelösten Zustand befindet.The drawing shows a schematic sectional view through a preferred embodiment of a circuit breaker with a paint-free coil, wherein the circuit breaker is in the non-tripped state.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausbildungsform eines Leitungsschutzschalters 10 dargestellt, der ein in Schmalbauweise herstelltes Gehäuse 11 aus einem isolierenden Kunststoff aufweist und an seiner Hinterseite, in der Zeichnung unten, Einhängeaufnahmen 12 und 13 für eine übliche Montageschiene aufweist. Das Gehäuse 11 besitzt einen Innenraum 14 und einen oberen Abschnitt 15 mit einer Anschlußklemme 16 sowie einen unteren Abschnitt 17 mit einer Anschlußklemme 18.The drawing shows a preferred embodiment of a circuit breaker 10, which has a housing 11 made of insulating plastic in a slim design and has on its rear side, at the bottom of the drawing, hook-in receptacles 12 and 13 for a standard mounting rail. The housing 11 has an interior 14 and an upper section 15 with a connection terminal 16 and a lower section 17 with a connection terminal 18.

In dem Innenraum 14 sind ein Schaltschloß 19 mit einem aus dem Gehäuse 11 ragenden beweglichen Schaltknebel 20 und einer Kontakteinrichtung 21, ein Überstromauslöser 22 und ein Hochleistungs-Lichtbogenlöschpaket 23 befestigt.A switch lock 19 with a movable switch knob 20 protruding from the housing 11 and a contact device 21, an overcurrent release 22 and a high-performance arc extinguishing package 23 are fastened in the interior 14.

Die Anschlußklemme 16 steht über eine bewegliche Litze 24 mit dem bewegbaren Kontakt 25 der Kontakteinrichtung 21 in Verbindung. Der komplementäre feste Kontakt 26 der Kontakteinrichtung 21 ist als Abschnitt eines etwa 1,2 mm dicken massiven Leiters 27 ausgebildet, der sich von dem Überstromauslöser 22 über den festen Kontakt 26 und einem Hornabschnitt 28 zu dem Hochleistu-The connection terminal 16 is connected to the movable contact 25 of the contact device 21 via a movable wire 24. The complementary fixed contact 26 of the contact device 21 is designed as a section of an approximately 1.2 mm thick solid conductor 27, which extends from the overcurrent release 22 via the fixed contact 26 and a horn section 28 to the high-performance

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ngs-Lichtbogenlöschpaket 23 erstreckt. Zwischen einem abgewinkeltem Abschnitt 29 der Anschlußklemme 16, an dem auch die Litze 24 befestigt ist, und einem nahe dem Löschpaket 23 liegenden hinteren Bereich erstreckt sich ein bogenförmiges Lichtbogenleitblech 30.ngs arc extinguishing package 23. An arc-shaped arc guide plate 30 extends between an angled section 29 of the connection terminal 16, to which the stranded wire 24 is also attached, and a rear area located close to the extinguishing package 23.

Die Anschlußklemme 18 ist über eine Schweißkontaktstelle 31 mit dem Überstromauslöser 22 verbunden. Genauer gesagt, besitzt der Überstromauslöser 22 einen gut wärmeleitenden rotationssymmetrischen hohlzylindrischen Tragkörper 32 mit einem Abschnitt, auf dem eine Spule 33 in dichtem Kontakt aufgewickelt ist. Die Spule 33 steht mit ihrem einen Ende über die Lötstelle 31 mit der Anschlußklemme 18 in Verbindung. Das andere Ende der Spule 33 ist zu einer Lötstelle 34 geführt, die über ein Halteblech 35 im vorderen Bereich des Tragkörpers 32 mit dem Leiter 27 verbunden ist. Das Halteblech 35 dient zur Befestigung des Tragkörpers 32 in dem Innenraum 14 des Gehäuses 11 mittels einer Achse 36, die gleichzeitig als Drehachse für einen zweiarmigen Hebel 37 fungiert.The connection terminal 18 is connected to the overcurrent release 22 via a welded contact point 31. More precisely, the overcurrent release 22 has a rotationally symmetrical hollow cylindrical support body 32 with good heat conduction and a section on which a coil 33 is wound in tight contact. The coil 33 is connected at one end to the connection terminal 18 via the soldering point 31. The other end of the coil 33 is led to a soldering point 34, which is connected to the conductor 27 via a holding plate 35 in the front area of the support body 32. The holding plate 35 serves to fasten the support body 32 in the interior 14 of the housing 11 by means of an axis 36, which simultaneously functions as a rotation axis for a two-armed lever 37.

Der zweiarmige Hebel 37 besitzt einen ersten Arm 38 mit einer Entklinkungsnase 39, einen eingeformten Lageabschnitt 40, der von dem Halteblech 35 übergriffen, wird und einen zweiten Arm 41, der für den Aufschlag eines Stößels 42 des Überstromauslösers 22 innerhalb des Lageabschnitts 40 ausgebildet ist. Außerdem weist der zweite Arm 41 eine an seiner Rückseite (in der Zeichnung an der Unterseite) eine angeformte Prallwand 43 sowie eine Nase 44 auf, durch die der bewegliche Kontakt 25 aufschlagbar ist, der sich an einem ersten Arm 45 eines zweiarmigen Kontakthebels 46 befindet.The two-armed lever 37 has a first arm 38 with a release lug 39, a molded-in position section 40, which is overlapped by the retaining plate 35, and a second arm 41, which is designed for the impact of a plunger 42 of the overcurrent release 22 within the position section 40. In addition, the second arm 41 has a molded-on baffle 43 on its rear side (on the underside in the drawing) and a lug 44, through which the movable contact 25 can be struck, which is located on a first arm 45 of a two-armed contact lever 46.

In dem Tragkörper 32 des Überstromauslösers 22 ist ein beweglicher Stößelbeaufschlagungsanker 47 angeordnet, der über eine Feder 48, die von dem Stößel 42 geführt wird, gegenüber einem Stößelführungskern 49 vorgespannt ist. Der Stößelführungskern 49 besitzt eine zentrische Bohrung 50, in der der Stößel 42 geführt ist. Der Stößelführungskern 49 ist ebenso wie der Stö-A movable plunger loading armature 47 is arranged in the support body 32 of the overcurrent release 22 and is pre-tensioned against a plunger guide core 49 by a spring 48 guided by the plunger 42. The plunger guide core 49 has a central bore 50 in which the plunger 42 is guided. The plunger guide core 49 is, like the plunger,

ßelbetätigungsanker 47 rotationssymmetrisch aufgebaut. Im Gegensatz zu dem beweglichen Stößelbeaufschlagungsanker 47 ist der Stößelführungskern 49 im hohlen zylindrischen Innenraum des Tragkörpers 32 befestigt.The plunger actuation armature 47 is constructed rotationally symmetrically. In contrast to the movable plunger actuation armature 47, the plunger guide core 49 is fastened in the hollow cylindrical interior of the support body 32.

Vor dem Stößelführungskern 49, d. h. in der Zeichnung links von diesem, ist eine Bimetall-Kammer 51 gebildet, in der eine Bimetall-Schnappscheibe 52 mittels eines scheibenförmigen Elements 53 in einen erweiterten Abschnitt des Tragkörpers 32 gehaltert ist. Die Bimetall-Scheibe 52 besitzt eine zentrale Bohrung, die nur geringfügig den Durchmesser des Stößels 42 übersteigt, um eine Scheibenangriffsanformung 54 des Stößels 42 für eine thermisch hervorgerufene Auslösung bzw. ein Ausrücken des Stößels 42 beaufschlagen zu können. Das Scheibenelement 53 besitzt weiterhin eine Durchtrittsöffnung 55 für den Stößel 42, der bis nahe zu seinem Anschlag an dem zweiarmigen Hebel 37 in dessen eingeformten Lageabschnitt 40 vorsteht. Der Leiter 27 ist in einer Aufnahme 56 des scheibenförmigen Elements 53 befestigt und leitend mit dem anderen Spulenende verbunden, wobei der Leiter 27 nach dem Hornabschnitt 28 einen geraden Lichtbogenleitschienenabschnitt 57 aufweist, der sich parallel zu der vorderen Seite des Löschpaketes 23 erstreckt.In front of the plunger guide core 49, i.e. to the left of it in the drawing, a bimetal chamber 51 is formed in which a bimetal snap disk 52 is held in an expanded section of the support body 32 by means of a disk-shaped element 53. The bimetal disk 52 has a central bore that only slightly exceeds the diameter of the plunger 42 in order to be able to act on a disk engagement molding 54 of the plunger 42 for a thermally induced release or disengagement of the plunger 42. The disk element 53 also has a passage opening 55 for the plunger 42, which protrudes into the molded-in position section 40 of the two-armed lever 37 until it comes close to its stop. The conductor 27 is fastened in a receptacle 56 of the disk-shaped element 53 and is conductively connected to the other coil end, wherein the conductor 27 has a straight arc guide rail section 57 after the horn section 28, which extends parallel to the front side of the extinguishing package 23.

Die Entklinkungsnase 39 des zweiarmigen Hebels 37 ist für den Eingriff an einem abgewinkelten Auslösehebel 58 vorgesehen, der einen funktionellen Bestandteil des Schaltschlosses 19 bildet. Der Auslösehebel 58 ist an einer gehäusefesten Achse 59 gelagert, die auch die Drehachse für den Schaltknebel 20 bildet.The release lug 39 of the two-armed lever 37 is intended for engagement with an angled release lever 58, which forms a functional component of the switch lock 19. The release lever 58 is mounted on a housing-fixed axis 59, which also forms the axis of rotation for the switch knob 20.

Zu dem Schaltschloß 19 gehört desweiteren der bereits erwähnte zweiarmige Kontakthebel 46 mit einem Langloch 61, das sich etwa quer zu dem Kontakthebel 46 erstreckt und durch das eine gehäusefeste Achse 63 zur Führung des Kontakthebels 46 greift. Der Kontakthebel 46 stützt sich über eine Feder 67 an dem Gehäuse 11 im Uhrzeigersinn vorgespannt ab und ist gelenkig mit einem Zwischenhebel 69 verbunden. Das nasenförmige freie Ende 73 des Zwischenhebels 69 greift verklinkend an einen Anschlag 70 desThe switch lock 19 also includes the two-armed contact lever 46 with an elongated hole 61, which extends approximately transversely to the contact lever 46 and through which a housing-fixed axis 63 extends to guide the contact lever 46. The contact lever 46 is supported by a spring 67 on the housing 11, pre-tensioned in a clockwise direction, and is connected in an articulated manner to an intermediate lever 69. The nose-shaped free end 73 of the intermediate lever 69 latches against a stop 70 of the

Auslösehebels 58 an und besitzt ein Langloch 74. Ein Bügel 75 greift mit einem Ende in das Langloch 74 und mit seinem anderen Ende in eine Bohrung 76, die in einer Anformung 77 des Schaltknebels 20 gebildet ist.Release lever 58 and has an elongated hole 74. A bracket 75 engages with one end in the elongated hole 74 and with its other end in a bore 76 which is formed in a molding 77 of the switching knob 20.

Kommt es nun infolge eines höheren Uberstroms zu einer auslösenden Erregung der Spule 33 oder aufgrund langer dauernden geringeren Überstroms durch die wärmeleitende Kontaktierung der auf den Tragkörper 32 gewickelten Spule 33 zu einer Erwärmung des Tragkörpers 32, die sich der Bimetall-Schnappscheibe mitteilt, wird der Stößel 42 aus der in der Zeichnung gezeigten Lage entweder elektromagnetisch oder mittels der Bimetall-Scheibe 52 aufgrund deren Umschnappung ausgerückt und schlägt auf den zweiten Arm 41 des zweiarmigen Hebels 37 auf. Hierdurch erfolgt ein Aufschlagen des bewegbaren Kontaktes 25 der Kontakteinrichtung 21 mittels der Nase 44, die auf den ersten Arm 45 des Kontakthebels 46 trifft. Dabei wird aufgrund der besonderen Wahl des Materials des zweiarmigen Hebels 37, der aus einem isolierenden Werkstoff besteht, welcher unter Lichtbogeneinwirkung Gas abgibt, insbesondere aus Plexiglas, Gas stoßweise freigesetzt. Dieses drückt vorteilhaft den entstehenden Lichtbogen zu dem Löschpaket 23, wobei die Prallwand 43 des Hebels 37 beim Aufschlagen den Lichtbogen in die vorgesehene Richtung leitet.If a higher overcurrent triggers the excitation of the coil 33 or if a longer lasting lower overcurrent causes the support body 32 to heat up due to the heat-conducting contact of the coil 33 wound on the support body 32, which is communicated to the bimetallic snap disc, the plunger 42 is disengaged from the position shown in the drawing either electromagnetically or by means of the bimetallic disc 52 due to its snapping and strikes the second arm 41 of the two-armed lever 37. This causes the movable contact 25 of the contact device 21 to strike by means of the nose 44, which strikes the first arm 45 of the contact lever 46. Due to the special choice of material for the two-armed lever 37, which consists of an insulating material that releases gas when exposed to an arc, in particular Plexiglas, gas is released in bursts. This advantageously pushes the resulting arc towards the extinguishing package 23, with the baffle wall 43 of the lever 37 directing the arc in the intended direction when it hits.

Gleichzeitig greift die Entklinkungsnase 39 des zweiarmigen Hebels 37 an den Auslösehebel 58 an, wodurch die Verklinkung mit dem Zwischenhebel 69 gelöst und der Kontakthebel 45 unter dem Druck der Feder 67 im Uhrzeigersinn verdreht wird. Hierdurch wird über den Zwischenhebel 69 der Bügel 75 mit der Folge nach rechts bewegt, daß sich der Schaltknebel 20 entgegen dem Uhrzeigersinn in Ausschaltstellung verdreht und der bewegliche Kontakthebel 46 in geöffneter Stellung gehalten wird. Das Schaltschloß 19 hält somit die Kontakteinrichtung 21 zuverlässig offen.At the same time, the release lug 39 of the two-armed lever 37 engages the release lever 58, whereby the latching with the intermediate lever 69 is released and the contact lever 45 is rotated clockwise under the pressure of the spring 67. As a result, the bracket 75 is moved to the right via the intermediate lever 69, with the result that the switch knob 20 is rotated anti-clockwise into the off position and the movable contact lever 46 is held in the open position. The switch lock 19 thus reliably holds the contact device 21 open.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist gegenüber dem Stand derAs can be seen from the drawing, compared to the state of the

Technik, beispielsweise der DE 43 13 207, eine lackfreie Spule 33 vorgesehen, die eine vergleichbar geringe Windungszahl, beispielsweise maximal fünf Windungen hat. Der Drahtdurchmesser
der Spule 33 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise 3 mm. Die Spulenwindungen haben einen Abstand von wenigstens 1/2 mm.Technology, for example DE 43 13 207, provides a paint-free coil 33 which has a comparatively small number of turns, for example a maximum of five turns. The wire diameter
In the embodiment shown, the coil 33 is preferably 3 mm. The coil turns have a spacing of at least 1/2 mm.

Claims (2)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Schaltgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit einer Erregerspule (33), die um einen wärmeleitenden Tragkörper (32) herumgewickelt ist,1. Switching device, in particular a circuit breaker, with an excitation coil (33) which is wound around a heat-conducting support body (32), mit einem Stößel (42), welcher innerhalb des Tragkörpers (32) und koaxial zu diesem verstellbar angeordnet ist, wobei ein Ende der Erregerspule (33) mit einer Anschlußklemme (18) und ein anderes Ende der Erregerspule (33) an einen Leiter (27) angeschlossen ist, und mit einem Schaltkontakt (46), der durch das Ausrücken des Stößels (42 ) verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,with a plunger (42) which is arranged within the support body (32) and is adjustable coaxially thereto, one end of the excitation coil (33) being connected to a terminal (18) and another end of the excitation coil (33) being connected to a conductor (27), and with a switching contact (46) which is adjustable by disengaging the plunger (42),
characterized , daß die Erregerspule (33) eine isolationslackfreie Oberfläche aufweist,that the excitation coil (33) has a surface free of insulating varnish, daß zwischen den Oberflächen benachbarter Windungen der Erregerspule (33) ein Abstand von mindestens 1/2 mm vor-that there is a distance of at least 1/2 mm between the surfaces of adjacent turns of the excitation coil (33). ** ··«··« * ** * ** • ·· ·♦···♦·· •• ···· • ·· ··· · *·*· ♦ ·♦ · ** gesehen ist, undis seen, and daß der Drahtquerschnitt der Erregerspule (33) wenigstens 3 mm beträgt.that the wire cross-section of the excitation coil (33) is at least 3 mm. 2. Schaltgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,2. Switching device according to claim 1,
characterized , daß zwischen dem Tragkörper (32) und der Erregerspule (33) eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht (80) vorgesehen ist.that a heat-conducting, electrically insulating layer (80) is provided between the support body (32) and the excitation coil (33).