DE3308437C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterspannungsauslöser für elektrische Niederspannungs-Schutzschalter nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Derartige Unterspannungsauslöser werden zum Spannungsüber­ wachen oder zum Verriegeln verwendet. Der Schutzschalter oder das betreffende Schaltgerät kann erst eingeschaltet werden, wenn der Unterspannungsauslöser an Spannung liegt. Liegt keine Spannung am Unterspannungsauslöser, so führt ein Be­ tätigen des Schalters zu Leerschaltungen. Dies ist auch bei nicht ausreichender Spannung der Fall.

Der Toleranzbereich für die Spannung ist durch die entspre­ chenden elektrotechnischen Bestimmungen vorgegeben. So besagt z. B. VDE 0660, Teil 102, in Abschnitt 7.7.2.4, daß das Schlie­ ßen des Schalters nicht verhindert werden darf, wenn die Steuerspannung gleich oder größer als 85% der Nennsteuer­ spannung ist. Andererseits müssen Unterspannungsauslöser das Öffnen des Leistungsschalters bei einem Wert zwischen 70% und 35% ihrer Nennspannung bei Nennfrequenz bewirken, auch wenn die Spannung langsam fällt. Diese Toleranzgrenzen werden von den bekannten Geräten zwar in aller Regel eingehalten, dafür ist jedoch eine genaue Auslegung der magnetischen Werte und der den Magnetanker vom Magnetkern abziehenden Federn erforderlich, da bei geöffnetem Unterspannungsauslöser der Luftspalt zwischen Magnetanker und Magnetkern das Magnetfeld erheblich beeinflußt. Eine weitere Bestimmung VDE 0113 for­ dert im Abschnitt 5.3.1, daß bei Wiederkehr der Spannung nach einem Spannungsausfall die Maschine nicht selbsttätig anlau­ fen darf. Alle spannungsführenden Teile des Steuerstromkrei­ ses müssen daher bei ausgeschaltetem Hauptschalter spannungs­ frei sein.

Bei den bekannten Schaltgeräten mit Unterspannungsauslöser liegt entweder der Unterspannungsauslöser dauernd an Spannung und erfüllt die zuletzt genannte Forderung aus VDE 0113 nicht oder es sind äußerst aufwendige und platzraubende Konstruk­ tionen erforderlich.

Bei einem bekannten Druckknopfschalter mit Überstromauslösung und mit einem Unterspannungsauslöser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 (DE-PS 26 26 003) ist zwar die bei Unterspannungsauslösern häufig angewandte Maßnahme, den Anker nach dem Auslösen durch mechanische Mittel in die Nähe der angezogenen Stellung zurückzuführen, um mit einer geringen Ampere-Windungszahl der Spule auszu­ kommen, bereits verwirklicht. Die Rückführung des Magnetan­ kers in die angezogene Stellung erfolgt bei diesem bekannten Überstromauslöser jedoch erst bei der Einschaltbewegung des Einschaltdruckknopfes durch einen unter seiner eigenen Feder­ wirkung stehenden Andruckhebel, wodurch die Auslösegenauig­ keit eines solchen Auslösers beim Einschaltvorgang größeren Toleranzen unterliegt.

Aus der US-PS 29 38 980 ist es bei einem Unterspannungsaus­ löser auch bekannt, daß der geöffnete Kontakthebel den Anker des Unterspannungsauslösers in der angezogenen Stellung hält. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um einen gattungsgemäßen Unterspannungsauslöser nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Unter­ spannungsauslöser für elektrische Schutzschalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dafür Sorge zu tragen, daß der Magnetanker im ausgeschalteten Zustand des Schutzschalters bereits wieder in der angezogenen Stellung gehalten wird, um dadurch sicherzustellen, daß der Schutzschalter in einem en­ gen Toleranzbereich sicher und zuverlässig arbeitet und gleichzeitig für das Schaltgerät selbst in der Einschaltphase den eingeschalteten Zustand simuliert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Kennzeich­ nungsteil des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 6 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Dadurch, daß der Magnetanker des Unterspannungsauslösers im ausgeschalteten Zustand des Schutzschalters mittels eines An­ drückhebels und einer auf diesen wirkenden Druckfeder in der angezogenen Stellung gehalten wird, kann für den Schutzschal­ ter ein Zustand simuliert werden, als läge am Unterspannungs­ auslöser Spannung an.

In der Einschaltphase wird dann der Unterspannungsauslöser über einen voreilenden Hilfsschalter tatsächlich vorzeitig an Spannung gelegt. Gleichzeitig betätigt eine am Einschalt- Druckknopf des Schalters befindliche Nase bei der Bewegung des Druckknopfes in die Ein-Stellung den Andrückhebel und gibt damit den Magnetanker des Unterspannungsauslösers frei. Ist die über den voreilenden Hilfsschalter angelegte Spannung ausreichend hoch, so bleibt der Magnetanker in der angezoge­ nen Stellung, und der Schutzschalter läßt sich einschalten. Reicht die Spannung jedoch nicht aus, so fällt der Magnetan­ ker ab. Dabei wird über einen am Anker angelenkten Umlenkhe­ bel der Auslöseschieber betätigt und wirkt mittels eines Übertragungsgliedes unmittelbar auf das Schaltschloß des Schaltgerätes ein und verhindert damit die Einschaltung.

Durch die Erfindung ergibt sich der weitere Vorteil, daß sich die Anzugspannung unabhängig von dem voreilenden Hilfsschal­ ter etwas enger tolerieren läßt, da durch den bereits ange­ drückten Magnetanker kein das Magnetfeld störender Luftspalt vorhanden ist.

Beim Zusammenwirken mit dem voreilenden Hilfsschalter wird somit für das Gerät zunächst der eingeschaltete Zustand so simuliert, als ob der Unterspannungsauslöser bereits an Spannung läge, nur braucht er bei der Erfindung nicht an Spannung zu liegen, wodurch einer ganz wesentlichen Forderung von VDE 0113 genügt wird, daß beim Abschalten alle Teile spannungsfrei geschaltet sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung sche­ matisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Fig. 1 die wesentlichen Bauteile eines Schutzschalters mit Unterspannungsauslöser und voreilendem Hilfs­ schalter in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Darstellung der Funk­ tionsweise des Schalters bei der Position II von Fig. 1,

Fig. 3 eine ebenfalls teilweise weggebrochene Darstellung der Funktionsweise des Schalters bei Position III von Fig. 1,

Fig. 4 eine Vorderansicht des Unterspannungsauslösers mit teilweise weggebrochenem Gehäusedeckel,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch den Unterspannungs­ auslöser gemäß Schnittlinie V-V von Fig. 4,

Fig. 6 eine Rückansicht des Unterspannungsauslösers in Richtung des Pfeiles VI von Fig. 1,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Zuordnung der für die Funktionsweise des Unterspan­ nungsauslösers maßgeblichen Teile,

Fig. 8 eine schematische Funktionsdarstellung des Unter­ spannungsauslösers im Schaltzustand vor der Betäti­ gung des Einschalt-Druckknopfes des zugehörigen Schutzschalters,

Fig. 9 den Unterspannungsauslöser bei eingeschaltetem Schutzschalter und ausreichender Steuerspannung und

Fig. 10 den Unterspannungsauslöser bei niedergedrücktem Einschalt-Druckknopf des Schutzschalters, jedoch bei nicht ausreichender Steuerspannung und somit im Aus­ lösezustand.

In Fig. 1 bis 3 der Zeichnung ist ein elektrischer Nieder­ spannungs-Schutzschalter 1 mit einem Schaltschloß 2 gezeigt, bei dem ein Einschalt-Druckknopf 3 und ein Ausschalt-Druck­ knopf 4 in einem vom Grundkörper 5 des Schalters aufragenden Schachtteil 6 parallel nebeneinander angeordnet sind. An das Schaltschloß 2 ist ein Unterspannungsauslöser 7 und an den Grundkörper 5 ein voreilender Hilfsschalter 8 angebaut, deren Funktionsweise im folgenden näher erläutert wird.

Wie in Fig. 1 und 2 im einzelnen zu erkennen ist, steht von dem Einschalt-Druckknopf 3 eine Betätigungsnase 9 zu dem Unterspannungsauslöser 7 hin seitlich hervor, die beim Nie­ derdrücken des Einschalt-Druckknopfes 3 an einem Andrück­ hebel 10 (Fig. 6 bis 10) an der Rückseite des Unterspannungs­ auslösers 7 angreift, während an der gegenüberliegenden Sei­ te des Schaltschlosses 2 neben dem Ausschalt-Druckknopf 4 des Schutzschalters ein federbelastetes Übertragungsglied 11 vorgesehen ist, das bei Betätigung durch einen am Unterspan­ nungsauslöser 7 vorgesehenen Auslöseschieber 12 eine Leer­ schaltung des Schaltschlosses 2 bewirkt.

Der voreilende Hilfsschalter 8 wird beim Niederdrücken des Einschalt-Druckknopfes 3 durch ein am Grundkörper 5 des Schutzschalters 1 seitlich angeordnetes Übertragungsglied 13 betätigt und legt den Unterspannungsauslöser 7 in der Ein­ schaltphase vorzeitig an Spannung.

Wie in Fig. 4 bis 10 weiterhin zu erkennen ist, besteht der Unterspannungsauslöser 7 aus einem im wesentlichen quader­ förmigen Gehäuse 14 mit einem Gehäuseunterteil 14 a und einem Gehäusedeckel 14 b, in das ein Elektromagnet 15 mit einer Spule und einem Magnetkern 16 zur Betätigung eines parallel zu den Ein- und Ausschalt-Druckknöpfen 3, 4 angeordneten Magnetankers 17 eingebaut ist. Der Magnetanker 17 liegt in der Ruhestellung auf den beiden Schenkeln des U-förmigen Magnetkerns 16 flach auf und steht an einem Ende unter der Spannung einer Ankerfeder 18, die mit ihrem gegenüberliegen­ den Ende an einem Zapfen 19 des Gehäuseunterteils 14 a ein­ gehängt ist. Der Magnetanker 17 ist mit seitlichen Lagerzapfen 20 a, 20 b an den Gehäusewandungen bzw. am Gehäuseunterteil 14 a und am Gehäusedeckel 14 b des Unterspannungsauslösers 7 der­ art schwenkbar gelagert, daß er bei fehlender oder nicht aus­ reichender Spannung unter der Wirkung der Ankerfeder 18 mit seinem gegenüberliegenden Ende von dem Magnetkern 16 des Elektromagneten 15 abhebt, wie dies insbesondere in Fig. 10 gezeigt ist.

Zwischen Magnetanker 17 und Gehäuseunterteil 14 a ist außer­ dem ein Umlenkhebel 21 mit einem Lagerzapfen 22 (Fig. 7) angeordnet, der auf etwa einem Drittel der Länge des Umlenk­ hebels 21 in ein Lagerauge 22 a am Gehäuseunterteil 14 a ein­ greift und an seinem kürzeren Hebelende über ein Langloch 23 mit einem am Magnetanker 17 etwa auf halber Länge angeordne­ ten Zapfen 24 in Verbindung steht und an seinem gegenüberlie­ genden längeren Hebelende einen zu dem Lagerzapfen 22 paralle­ len Mitnehmerzapfen 25 aufweist, der in ein quergestelltes Langloch 26 am oberen Ende des Auslöseschiebers 12 eingreift, der an dem Gehäuseunterteil 14 a etwa parallel zur Betätigungs­ richtung des Ein- und des Ausschalt-Druckknopfes 3, 4 in Richtung auf das Übertragungsglied 11 auf und ab verschiebbar geführt ist und mit seinem unteren Ende 12 a das Übertragungs­ glied 11 am Schaltschloß 2 betätigt.

Wie in Fig. 5 und 6 weiterhin zu erkennen ist, ist der parallel zum Magnetanker 17 angeordnete zweiarmige Andrück­ hebel 10 auf einem Lagerzapfen 10 c an der Außenseite des Ge­ häuseunterteils 14 a zwischen Unterspannungsauslöser 7 und Schaltschloß 2 etwa mittig anschlagbegrenzt schwenkbar ge­ lagert. Der Andrückhebel 10 ruht mit seinem zur Seite abge­ winkelten Ende 10 a auf einer Druckfeder 27 auf und übergreift mit seinem anderen, nach unten gebogenen Ende 10 b einen von dem Magnetanker 17 durch einen Schlitz 28 im Gehäuseunter­ teil 14 a quer zur Ebene der beiden Ein- und Ausschalt- Druckknöpfe 3, 4 hindurchragenden Sperrzapfen 29.

Wird der Einschalt-Druckknopf 3 betätigt, so kommt die damit verbundene Betätigungsnase 9 an dem federbelasteten Ende 10 a des wippenartigen Andrückhebels 10 zur Auflage und bewegt diesen so weit nach unten, daß das gegenüberliegende, gegen den Sperrzapfen 29 nach unten gebogene Ende 10 b des Andrück­ hebels von dem Sperrzapfen 29 abhebt und diesen freigibt.

Ist der Magnetanker 17 des Unterspannungsauslösers 7 zuvor durch den in der Einschaltphase betätigten voreilenden Hilfs­ schalter 8 an eine ausreichend hohe Steuerspannung gelegt worden, so bleibt der Magnetanker 17 in seiner Schaltstel­ lung von Fig. 9 und der Auslöseschieber 12 des Unterspannungs­ auslösers 7 verharrt in der in Fig. 4 und 9 gezeigten Lage, ohne das Übertragungsglied 11 am Schaltschloß 2 zu betätigen. Der Schutzschalter 1 kann so eingeschaltet werden.

Ist hingegen die durch den voreilenden Hilfsschalter 8 zuge­ führte Steuerspannung nicht ausreichend hoch oder gar nicht vorhanden, so hebt der Magnetanker 17, wie in Fig. 10 gezeigt ist, bei Freigabe des Sperrzapfens 29 durch den Andrückhe­ bel 10 unter der Wirkung der Ankerfeder 18 von dem Magnet­ kern 16 des Elektromagneten 15 einseitig ab und bewirkt über den Umlenkhebel 21 und den Auslöseschieber 12 eine Betätigung des Übertragungsgliedes 11 am Schaltschloß 2, so daß eine Leerschaltung erfolgt und der Schutzschalter 1 nicht einge­ schaltet werden kann.

Claims (6)

1. Unterspannungsauslöser für elektrische Niederspannungs- Schutzschalter mit einem von einem Elektromagneten betätigten Magnetanker, der mit einem Auslöseschieber zusammenwirkt, der auf ein Übertragungsglied des Schutzschalters arbeitet, das zur Auslösung des Schutzschalters führt, wenn die erforder­ liche Steuerspannung nicht erreicht ist, und mit einem durch den Einschalt-Druckknopf des Schutzschalters betätigten voreilenden Hilfsschalter, der den Unterspannungsauslöser in der Einschaltphase vorzeitig an Spannung legt, da­ durch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (17) des Unterspannungsauslösers (7) im ausgeschalteten Zu­ stand des Schutzschalters (1) durch einen unter Federwirkung stehenden Andrückhebel (10) in der angezogenen Stellung ge­ halten wird, und daß der Andrückhebel (10) vom Einschalt- Druckknopf (3) her gegen die Federwirkung bewegbar ist, so daß der Magnetanker (17) von seinem Magnetkern (16) abheben kann.

2. Unterspannungsauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (17) parallel zu den nebeneinander angeordneten Ein- und Aus­ schalt-Druckknöpfen (3, 4) des Schutzschalters (1) ange­ ordnet ist und einen quer dazu gegen die Ebene der beiden Ein- und Ausschalt-Druckknöpfe (3, 4) gerichteten Sperr­ zapfen (29) für den Andrückhebel (10) aufweist.

3. Unterspannungsauslöser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Andrückhebel (10) in der Einschaltphase des Schutzschalters (1) durch eine von dem Einschalt-Druckknopf (3) gegen den Unterspannungs­ auslöser (7) hervorstehende Betätigungsnase (9) gegen die Wirkung einer Druckfeder (27) derart beaufschlagbar ist, daß er den Sperrzapfen (29) des Magnetankers (17) frei­ gibt, so daß dieser bei nicht ausreichender Steuerspannung unter der Wirkung einer Feder (18) von seinem Magnetkern (16) abhebt.

4. Unterspannungsauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (17) und der Andrückhebel (10) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und daß an dem Magnet­ anker (17) ein schwenkbar gelagerter Umlenkhebel (21) an­ greift, der an seinem gegenüberliegenden Ende mit einem Auslöseschieber (12) verbunden ist, der beim Öffnen des Magnetankers (17) gegen ein Übertragungsglied (11) am Schaltschloß (2) verschoben wird, das unmittelbar auf das Schaltschloß (2) einwirkt und eine Einschaltung des Schutzschalters (1) verhindert.

5. Unterspannungsauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Andrückhebel (10) als zweiarmige Wippe ausgebildet und an der Gehäuseaußenseite des Unterspannungsauslösers ( 7) zwischen Schaltschloß (2) und Magnetanker (17) etwa mittig derart anschlagbegrenzt schwenkbar gelagert ist, daß er an seinem unterhalb der Betätigungsnase (9) des Einschalt- Druckknopfes (3) befindlichen Ende (10 a) an einer Schrau­ bendruckfeder (27) abgestützt ist und mit seinem gegen­ überliegenden, etwa hakenförmig nach unten gebogenen Ende (10 b) den Sperrzapfen (29) am Magnetanker (17) übergreift, der durch einen Schlitz (28) in der Gehäusewand des Unter­ spannungsauslösers (7) hindurchragt.

6. Unterspannungsauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (17) etwa auf halber Länge einen in ein Lang­ loch (23) an dem einen Ende des Umlenkhebels (21) ein­ greifenden Zapfen (24) aufweist, daß von dem Umlenkhebel (21) etwa auf einem Drittel seiner Länge ein in die Ge­ häusewandung eingreifender Lagerzapfen (22) seitlich her­ vorsteht, und daß von dem gegenüberliegenden längeren Ende des Umlenkhebels (21) ein ebenfalls gegen die Gehäuse­ wandung gerichteter Mitnehmerzapfen (25) in ein querge­ stelltes Langloch (26) am Auslöseschieber (12) eingreift, der am Gehäuse (14) des Unterspannungsauslösers (7) etwa parallel zur Betätigungsrichtung des Ein- und des Ausschalt- Druckknopfes (3, 4) in Richtung auf das Übertragungsglied (11) des Schaltschlosses (2) auf und ab verschiebbar ge­ lagert ist.