DE3625338A1 - Elektrisches schaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät und insbesondere einen integrierten Motorschutzschalter, bei welchem ein Elektromagnet, ein bei Überstrom selbstauslösender Ausschalter und ein Motorüberlastrelais als voneinander trennbare Baugruppen vorliegen.

In der Vergangenheit wurden Motoranlasser und Schutzeinrichtungen gewöhnlich in gesonderten Gehäusen montiert. Obwohl dieses bei Motoranlassern und Motorschaltzentralen verwendete System mit diskreten Komponenten gut funktioniert, hat es verschiedene Nachteile hinsichtlich Baugröße, Kosten und Komplexität.

Dementsprechend besteht ein Bedürfnis nach einem integrierten Motorschutzschalter in modularer Bauweise, der die Funktionen diskreter Einzelkomponenten wie Ausschalter, Sicherungen, Schaltschütze und gegebenenfalls Überlastrelais kombiniert. Eine solche Kombination eignet sich für Motorschaltanlagen, automatisierte elektrische Verteilungssysteme und Energieverteilungsanlagen.

Ein diese Problemstellung berücksichtigendes elektrisches Schaltgerät nach der Erfindung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schaltgeräts sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät weist die Vorteile einer modularen Bauweise auf, nämlich Vorteile hinsichtlich Austauschbarkeit und Herausnehmbarkeit einzelner Komponenten für Wartung- und Reparaturzwecke und auch die Austauschbarkeit von Komponenten wie beispielsweise Selbstschalter, strombegrenzende Sicherungen, Schaltschütze und Überlastrelais durch solche mit anderen Nennwerten oder anderen besonderen Eigenschaften. Zu den Vorteilen dieser Konstruktion gehört auch die Möglichkeit, anstelle des gesamten Schaltgeräts nur die jeweils defekten Komponenten austauschen zu können. Darüberhinaus wird eine größere Einsatzflexibilität dadurch erreicht, daß je nach Bedarf zusätzliche Komponenten durch einfaches Einstecken zugefügt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung verschiedener diskreter Komponenten in einem herkömmlichen Metallschrank, der an einer Wand oder einer Anlagentafel montiert ist,

Fig. 2 ein zusammengesetztes Schaltgerät nach der Erfindung in isometrischer Darstellung,

Fig. 3 die verschiedenen Teile des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltgeräts in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 4 ein Vertikalschnitt in der Ebene IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine isometrische Darstellung des Sockels und des elektromagnetischen Betätigungsorgans des Schaltgeräts,

Fig. 5A einen Schnitt durch das elektromagnetische Betätigungsorgan,

Fig. 6 eine isometrische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Schaltgeräts nach der Erfindung,

Fig. 7 eine auseinandergezogene Darstellung der verschiedenen Teile des Schaltgeräts nach Fig. 6,

Fig. 8 eine isometrische Darstellung der Sockelbaugruppe des Schaltgeräts nach Fig. 6, und

Fig. 9 ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Schaltgeräts.

Bei herkömmlichen Kombinationen von Anlassern und Schutzeinrichtungen werden diese zwar üblicherweise im gleichen Schaltschrank montiert, aber diese Komponenten liegen jeweils als gesonderte Geräte, nämlich gesonderte Überstromschutzschalter, Sicherungen, Schaltschütze und Überlaßrelais vor.

In Fig. 1 ist eine solche herkömmliche Anordnung von Anlassern und Schutzeinrichtungen zum Schutz nachgeschalteter elektrischer Leitungen, Geräte und Einrichtungen dargestellt, und diese bekannte Anordnung weist einen Metallschrank 10 zur Aufnahme der erforderlichen elektrischen Geräte, nämlich eines Relais oder Schaltschützes 12, eines Überlastrelais 14, eines Motorschutzgeräts wie beispielsweise eines Überstromschutzschalters 16, einer Sicherung 18 und anderer Ausrüstungen 22 auf. Die verschiedenen Geräte 12 bis 22 sind mit gegenseitigen Abständen im Schaltschrank 10 angeordnet und nach Bedarf elektrisch miteinander verdrahtet. Solche herkömmlichen Anordnungen haben einen beträchtlichen Raumbedarf und ein beträchtliches Gewicht. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Kombination der notwendigen Schaltfunktionen vor allem Größe und Gewicht gegenüber den gegenwärtigen Anlagen zu verringern.

Gemäß der Erfindung sind bei dem in Fig. 2 beispielsweise dargestellten erfindungsgemäßen Schaltgerät die Funktionen der meisten der in Fig. 1 gezeigten verschiedenen Komponenten in dem in Fig. 2 dargestellten Gerät kombiniert, das ein Gehäuse 28 mit einem Sockel 30 und einem Deckel 32 aufweist. An einem Ende des Gehäuses 28 ist ein modulares Überlastrelais 34 angebaut. In Fig. 3 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung von Gehäuse, Gehäusesockel, Gehäusedeckel und Überlastrelais, wie die verschiedenen modularen Einheiten bzw. Baugruppen nach Bedarf voneinander getrennt und wie sie zu dem integrierten Schaltgerät zusammengesetzt werden können.

Die Grundeinheit des Schaltgeräts kann eine einphasige oder mehrphasige Konstruktion sein; vorzugsweise handelt es sich um einen dreipoligen Ausschalter 36 mit dem isolierenden Gehäuse 28 und einem Hochgeschwindigkeits-Abschaltmechanismus 38 (Fig. 4) zur automatischen Schnellabschaltung bei hohen Überströmen. Das Gehäuse 28 weist eine isolierende Bodenwand 40 und etwa ebene und isolierende Trennwände 42 (Fig. 3) auf, welche das Gehäuse in vier benachbarte Kammern unterteilen. Der dargestellte Ausschalter 36 ist als dreipoliges Gerät abgebildet, und drei der vier Gehäusekammern dienen zur Aufnahme jeweils einer Poleinheit, und die vierte Kammer 44 beherbergt eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 46 (Fig. 3).

Der Schaltmechanismus 38 (Fig. 4) weist nur einen einzigen Betätigungsmechanismus 48 und einen einzigen Verriegelungsmechanismus 50 für alle drei Schalterpole auf und ist in der mittleren Poleinheit angeordnet. Außerdem weist der Schaltmechanismus 38 eine gesonderte thermische Auslöseeinrichtung 52 und eine elektromagnetische Hochgeschwindigkeitsauslöseeinrichtung 54 auf. Diese Einrichtungen sind in den US-Patenten 42 20 935 und 42 55 732 erläutert. Jede Poleinheit des Schaltgeräts weist zwei voneinander trennbare Kontakte 56 und 58 auf, die an einem oberen bzw. unteren schwenkbaren Kontaktarm 60 bzw. 62 befestigt sind. Außerdem ist jede Poleinheit mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung 64 ausgestattet. Der elektrische Stromkreis durch das Schaltgerät verläuft von einem Anschluß 66 über einen Leiter 68, eine Brücke 70, den unteren Kontaktarm 62, die Kontakte 56 und 58, den oberen Kontaktarm 60, eine Brücke 72 und einen Leiter 74 zu einem Lastanschluß 76.

Der oberen Kontaktarm 60 ist durch einen Stift 78 mit einem Schwenkhebel 80 verbunden, der seinerseits mittels einer Klammer 84 starr an einer isolierenden Kuppelstange 82 befestigt ist. Eine zwischen dem Kontaktarm 60 und dem Leiter 74 verlaufende Zugfeder 86 dient dazu, den oberen Kontaktarm 60 in der in Fig. 4 dargestellten Stellung mit Bezug auf den Schwenkhebel 80 zu halten. Der obere Kontaktarm und der Schwenkhebel 80 sind daher bei normalen Stromflußbedingungen über das Schaltgerät als gemeinsame Einheit drehbar.

Der Betätigungsmechanismus 48 ist in der mittleren Polkammer des Schaltgeräts angeordnet und sitzt auf zwei mit gegenseitigem Abstand angeordneten starren metallenen Stützplatten 88, die im Sockel 40 der mittleren Poleinheit befestigt sind. In den Stützplatten 88 ist ein bügelförmiger Betätigungshebel 90 in Form eines kopfstehenden U schwenkbar gelagert, wobei die Enden dieses Hebels in U-förmigen Einschnitten 92 der Platten liegen.

Der Betätigungshebel 90 weist einen Flansch 94 auf, der in eine Öffnung einer Schiebeplatte 96 eingreift. Diese Schiebeplatte 96 ist mittels einer Führungsplatte 98 verschiebbar im Deckel 32 gehaltert und weist einen Flansch 100 auf, der in einen Handgriff 102 aus Kunststoffspritzguß hineinragt.

Der obere Kontaktarm 60 der mittleren Poleinheit ist über eine Kniehebelanordnung mit einem oberen Kniehebelglied 104 und einem unteren Kniehebelglied 106 mit einem freigebbaren Hebel 108 gekuppelt, der seinerseits mittels eines Stiftes 110 schwenkbar zwischen den Platten 88 gelagert ist. Die Kniehebelglieder 104 und 106 sind mittels eines Kniegelenkstifts 112 gelenkig miteinander verbunden. Das Kniehebelglied 106 ist mittels eines Stiftes 114 gelenkig mit dem Hebel 80 der mittleren Poleinheit und das Kniehebelglied 104 mittels eines Stiftes 116 gelenkig mit dem freigebbaren Hebel 108 verbunden.

Zwischen den Kniegelenkstift 112 und dem Bügelbereich des Betätigungshebels 90 sind zwei unter Zugspannung stehende Sprungwerksfedern 118 angeordnet. Der untere Kontaktarm 62 ist mittels eines Stiftes 120 gelenkig an der Bodenwand 40 montiert.

Die Kontakte 56 und 58 können von Hand geöffnet werden, indem der Handgriff 102 aus der Ein-Stellung nach rechts (Fig. 4) in die Aus-Stellung geschoben wird. Diese Verschiebung des Handgriffs bewirkt, daß die Schiebepaltte 96 den Betätigungshebel 90 dreht und damit die Wirkungslinie der Sprungwerksfedern 118 nach rechts verlagert, so daß die Kniehebelglieder 104 und 106 zusammenklappen, wodurch die Kuppelstange 82 im Uhrzeigersinn gedreht wird und dadurch in allen drei Poleinheiten gleichzeitig jeweils den oberen Kontaktarm 60 in seine Offenstellung bewegt, so daß die Kontakte in allen drei Poleinheiten gleichzeitig geöffnet werden. Der Kontaktarm 60 befindet sich dann in der in Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten Stellung.

Das Schließen der Kontakte von Hand erfolgt durch umgekehrte Verschiebung des Handgriffs 102 auf der Aus- Stellung in die Ein-Stellung, wodurch die Wirkungslinie der Sprungwerksfedern 118 nach links verlagert wird und dadurch die Kniehebelglieder 104 und 106 wieder in die in Fig. 4 gezeigte Stellung bewegt werden. Dadurch wird die Kuppelstange 82 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß die oberen Kontaktarme 60 aller drei Poleinheiten gleichzeitig in die Schließstellung bewegt werden. Eine Druckfeder 122 drückt den unteren Kontaktarm 62 um den Drehstift 120 nach oben, um die Kontakte 56 und 58 in gutem elektrischem Kontakt miteinander zu halten.

Der freigebbare Hebel 108 ist in seiner in Fig. 4 dargestellten Stellung durch einen Sperrmechanismus 50 verriegelt, dessen Konstruktion und Wirkungsweise in der US-PS 42 55 732 beschrieben sind.

Die gesonderte elektromagnetische Hochgeschwindigkeits- Auslöseeinrichtung 54 ist für jeden Schalterpol vorgesehen und weist ein U-förmiges Polstück 124 auf, dessen Schenkel den Leiter 74 umschließen. Ein Anker 126 ist gelenkig im Gehäuse angeordnet und weist einen laminierten magnetischen Arm 128 und ein Betätigungselement 130 auf. Die thermische Auslöseeinrichtung 52 jeder Poleinheit weist ein Bimetallelement 132 mit einer Einzelschraube 134 auf.

Befindet sich der Schaltmechanismus in seiner verriegelten Stellung (Fig. 4), wirken die Federn 118 über die Kniehebelanordnung und den Stift 116 im Sinne einer Verspannung des freigebbaren Hebels 108 im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 110. Eine Bewegung dieses freigehbaren Hebels 108 im Gegenuhrzeigersinn wird jedoch durch den Sperrmechanismus 50 gesperrt.

Bei Auftreten eines Überstroms einer vorgegebenen Größe in irgendeiner der Poleinheiten wird der Ankerarm 128 an das betreffende Polstück 124 angezogen, wodurch der Anker 126 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt und den Luftspalt zwischen dem Polstück und dem Ankerarm schließt und dabei das Betätigungselement 130 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt, so daß der Sperrmechanismus 50 freigegeben wird. Die auf den Kniegelenkstift 112 wirkende Kraft der Federn 118 wird durch das obere Kniehebelglied 104 auf den freigebbaren Hebel 108 übertragen, so daß dieser nach Freigabe im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 110 herum geschwenkt wird. Diese Schwenkung des Hebels führt schließlich dazu, daß der Anlenkstift 116 des oberen Kniehebelglieds über die Wirkungslinie der Federn 118 hinaus nach links verschoben wird, was dann das Zusammenklappen der Kniehebelanordnung mit der daraus resultierenden Drehung des Hebels 80 im Uhrzeigersinn zur Folge hat, so daß über die Kuppelstange 82 die oberen Kontaktarme 60 aller drei Poleinheiten gleichzeitig im Sinne einer Öffnung der Kontakte bewegt werden.

Während dieser Bewegung wird der Handgriff 102 in eine zwischen der Aus- und der Ein-Stellung befindlichen Auslöse-Stellung bewegt, um eine Sichtanzeige darüber zu liefern, daß eine automatische Schalterauslösung stattgefunden hat. Der Schaltmechanismus muß dann erst zurückgestellt und wieder verriegelt werden, bevor nach einer automatischen Auslösung das manuelle Wiederschließen der Kontakte erfolgen kann.

Bei geschlossenen Schaltkontakten und verriegeltem Schaltmechanismus (Fig. 4) erzeugt ein niedrigerer Überstrom, der noch kein Ansprechen des elektromagnetischen Schnellauslösers 54 verursacht, in erhöhtem Maße Wärme und bewirkt, daß das obere Ende des Bimetallelements 132 sich nach links ausbiegt (Fig. 4). Die Einstellschraube trifft dann auf den Anker 126 auf. Dies bewirkt eine Drehung der Kuppelstange 82 im Uhrzeigersinn und löst damit den automatischen Abschaltvorgang und die Trennung der Kontakte in allen drei Schalterpolen wie bei der magnetischen Schnellauslösung aus.

Weiter weist der Schaltmechanismus einen magnetischen Schlitzmotor 136 auf, wie er in der US-PS 42 20 934 beschrieben ist.

Bei Kurzschlußbedingungen fließen extrem hohe Überströme über das Schaltgerät 36. Der Stromfluß durch den Leiter 68 und den unteren Kontaktarm 62 sowie durch den oberen Kontaktarm 60 erzeugen einen starken magnetischen Fluß in dem geschlitzten Eisenkörper des Schlitzmotors 136, wodurch eine hohe elektrodynamische Kraft auf den unteren Kontaktarm 62 und den oberen Kontaktarm 60 wirkt. Da die Stromrichtungen im unteren Kontaktarm 62 und im oberen Kontaktarm 60 entgegengesetzt verlaufen, drängen die auf die beiden Kontaktarme wirkenden elektrodynamischen Kräfte diese auseinander, um die Kontakte zu öffnen. Die Offenstellungen der so auseinanderbewegten beiden Kontaktarme 60 und 62 sind in Fig. 4 jeweils strichpunktiert dargestellt. Beim Auftreten eines Überstroms baut sich diese die Kontaktarme auseinandertreibende elektrodynamische Kraft extrem schnell auf, so daß durch das daraus folgende extrem schnelle Öffnen der Kontakte eine strombegrenzende Wirkung erzielt wird. Die Öffnungsbewegung des unteren Kontaktarms 62 erfolgt dabei als Drehung im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 120 und unter Zusammendrücken der Feder 122, und die Öffnungsbewegung des oberen Kontaktarms 60 erfolgt als Drehung im Uhrzeigersinn um den Stift 78 gegen die Vorspannkraft der Feder 86.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 46 (Fig. 5) weist einen Elektromagneten 138, einen Anker 140, eine Kuppelstange 142 (Fig. 5) und ein Hebelwerk 144 auf. Der Anker 140 ist auf der Kuppelstange 142 montiert, die drehbar gelagert ist, so daß der Anker um einen Winkel von etwa 20° in und außer Berührung mit dem Kern 139 des Elektromagneten 138 schwenkbar ist. Der Kern 139 trägt eine Wicklung 141. Zwischen dem Anker 140 und dem Kern 139 ist eine Druckfeder 146 angeordnet, welche den Anker bei entregter Spule vom Kern 139 wegdrückt. Dadurch arbeitet die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 46 stromausfallsicher. Der Anker und der Kern sind jeweils aus Stahlblechen in herkömmlicher Weise laminiert aufgebaut und mit Isoliermaterial, beispielsweise Epoxyharz umkleidet. Der Elektromagnet 138 besteht demgemäß aus dem Kern 139 und seiner Umkleidung, und der Anker 140 aus einem Eisenteil und einer Umkleidung.

Das Hebelwerk 144 weist mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Arme 148 auf, die jeweils einer Phase zugeordnet und starr auf der Kuppelstange 142 montiert sind, so daß sie beim Schwenken des Ankers 140 zusammen mit der Kuppelstange 142 gedreht werden. Jeder Arm 148 ist mit einem Hebel 150 gekuppelt, der auf einem in einem festen Rahmenelement 154 befestigten Achszapfen 152 kippbar gelagert ist. Das in Fig. 5 rechte Ende jedes Hebels 150 weist einen Schlitz zur Aufnahme eines Zapfens 158 auf, der an dem betreffenden Arm 148 angeordnet ist. Das andere Ende jedes Hebels 150 ist mittels eines Stifts 162 gelenkig mit einem Lenker 164 verbunden, der durch eine Öffnung in der Bodenwand 40 (Fig. 4) nach oben zum unteren Kontaktarm 62 ragt, an welchem er mittels eines Stifts 166 (Fig. 4 und 5) angelenkt ist. Wenn also der Elektromagnet 138 erregt ist, befinden sich die Lenker 164 in ihren oberen Stellungen, wie dargestellt.

Jeder Lenker 164 weist einen Längsschlitz 168 auf, und die Feder 122 (Fig. 4) drängt den unteren Kontaktarm 62 in seine obere Stellung, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Kontakten 56 und 58 herzustellen. In dieser Stellung befindet sich der Stift 166 am oberen Ende des Schlitzes 168, und diese Stellung ist normalerweise bei Erregung des Elektromagnets 138 gegeben. Wird der Elektromagnet 138 entregt, drängt die Druckfeder 146 (Fig. 5A) den Anker 140 im Gegenuhrzeigersinn vom Kern 139 weg und schwenkt ihn um einen Winkel von etwa 15 bis 20°, wodurch die Lenker 164 nach unten gezogen werden und dabei die unteren Kontaktarme 62 aller drei Poleinheiten ebenfalls nach unter ziehen und die Kontakte 56 und 58 öffnen. Die elektomagnetische Betätigungseinrichtung 46 arbeitet also als Schütz, indem sie die unteren Kontaktarme 62 im Sinne einer Kontakttrennung nach unten zieht.

Bei erregtem Elektromagneten 138 und geschlossenen Kontakten 56 und 58 ermöglicht das Vorhandensein der Schlitze 168 in den Lenkern 164 die schon oben beschriebene Öffnungsbewegung der unteren Kontaktarme 62 im Sinne einer Strombegrenzung bei Kurzschlußströmen. Wenn also ein hoher Kurzschlußstrom auftritt, werden die unteren Kontaktarme 62 und die oberen Kontaktarme 60 in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg geschleudert, wobei die Stifte 166 (Fig. 4 und 5) der unteren Kontaktarme 62 sich in den Schlitzen frei nach unten bewegen können und folglich das Hebelwerk 144 diese Kontaktöffnungsbewegung nicht behindert.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt, wonach ein Schaltgerät 172 ein Gehäuse 174 mit einem Sockel 176 und einem Deckel 178 und einem Gehäuseteil 180 zur Aufnahme einer Überlastüberwachungseinrichtung aufweist. In Fig. 7 sind die verschiedenen Gehäuseteile 174 bis 180 in auseinandergezogener Darstellung gezeigt. Ein Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen der Erfindung liegt darin, daß bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 5 die elektromagnetische Betätigungseinrichtung in einer Gehäusekammer auf einer Seite der Schalteranordnung angeordnet ist. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 ist die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 vollständig im Sockel 176, also unterhalb des die Schalteranordnung aufnehmenden Gehäusemittelteils 174 angeordnet.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 (Fig. 8) weist einen elektromagnetischen Kern 184 auf, der in einen Isoliermaterialkörper 186, beispielsweise aus Epoxiharz, eingebettet ist. Oberhalb des Kerns 184 ist ein Anker 188 angeordnet, der mittels einer Druckfeder 190 vom Kern 184 weggedrängt wird. Außerdem weist die elektromagnetische Einrichtung ein Hebelwerk mit einem Hebel 192, einer Kuppelstange 194 und zwei Armen 196 auf. Der Hebel und die Arme sind jeweils fest auf der Kuppelstange 194 montiert, die bei einer Schwenkung des Ankers 188 mitgedreht wird. Außerdem weist das Hebelwerk Lenker 198 auf, die mittels Zapfen 200 an dem Hebel 192 bzw. den Armen 196 angelenkt sind.

Die Lenker 198 sind in Ausführung und Wirkungsweise ähnlich den Lenkern 164 und weisen ebenfalls Langlöcher 202 auf, in welche an den unteren Kontaktarmen 62 angeordnete Stifte 166 eingreifen. Demgemäß sind bei Erregung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 182 die Lenker 198 angehoben und ermöglichen einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Kontakten 56 und 58. Dabei ermöglichen die Langlöcher 202 ebenso wie die Langlöcher 168 (Fig. 4) das Auseinanderschleudern der Kontaktarme 60 und 62 bei starken Überströmen wie im zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel.

Ebenso drückt die Feder 190 bei Entregung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 182 den Anker 188 vom Kern 184 weg und bewirkt dadurch das Herunterziehen dieser Kontaktarme 162.

Normalerweise wird, wenn der Handgriff 102 nach links (Fig. 4) bewegt wird, um die Kontakte 56 und 58 zu schließen, auch ein Schalter 203 (Fig. 9) geschlossen, wodurch die Wicklung 141 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung entregt wird. Die unteren Kontaktarme 62 werden durch die Feder 122 nach oben vorgespannt. Fällt jedoch die Spannung an der Magnetwicklung 141 aufgrund irgendeiner Störung weg, öffnet die elektromagnetische Betätigungseinrichtung durch die Wirkung der Feder 146 die Kontakte, indem die unteren Kontaktarme 62 über die Lenker 164 nach unten gezogen werden.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 kann außerdem in einer Anzahl verschiedener Weisen erregt oder entregt werden, beispielsweise durch ein ferngesteuertes Relais 209, das entweder manuell oder computergesteuert (Fig. 9) werden kann, beispielsweise durch eine Funktion einer öffentlichen Einrichtung, wodurch die anderen Schaltorgane des Stromkreises der elektromagnetischen Einrichtung übersteuer werden. Zusätzlich kann die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 durch eine modulare Überlastüberwachungseinrichtung gesteuert werden, die sich in dem Gehäuseteil 180 befindet.

Zu diesem Zweck können die Überlastüberwachungsmittel ein Bimetallorgan, eine thermische magnetische Einrichtung oder Kombinationen davon aufweisen. Auch andere Arten stromfühlender Organe beispielsweise der Festkörperbauart können bei der Überlastüberwachungseinrichtung Anwendung finden. In jedem Fall ist gemäß der Erfindung diese stromfühlende Überwachungseinrichtung in modularer Bauweise ausgeführt und abnehmbar am Gehäuse 174 montiert, um nach Bedarf für Wartungs- oder Reparaturzwecke oder zum Austausch durch ähnliche Baugruppen mit anderen Nennstromwerten einfach ausgetauscht werden zu können. Beispielsweise kann in Verbindung mit der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 182 ein Stromfühler für niedrige, mittlere oder höhere vorgegebene Überlastströme vorgesehen sein.

Beispielsweise ist ein modularer Überstromfühler 204 im Gehäuseteil 180 untergebracht, der nur auf die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 46 im Sinne einer Erregung oder Entregung derselben wirkt. Der magnetische Schnellauslöser 54 arbeitet unabhängig vom Fühler 204, obwohl beide auf den gleichen Stromfluß über das Schaltgerät 36 ansprechen.

Der Fühler 204 weist pro Phase einen Stromwandler 206 und eine inverse Zeitverzögerungslogikschaltung 210 mit einer Zeitvorgabe 208 auf. Außerdem weise der Fühler 204 einem oder mehrere nach Belieben vorzusehende einsteckbare Steuermoduln auf, die nach Bedarf der Schaltung 210 zuzuordnen sind, beispielsweise ein Phasengleichgewichtsmodul 212, ein Überlastmodul 214, ein Langzeitbeschleunigungsmodul 216 und ein Heizmodul 218. Diese Moduln sind abnehmbar montiert und werden je nach Bedarf gesondert oder kombiniert eingesetzt. Infolgedessen wird ein Überlaststromsignal von der Spule 206 von der inversen Zeitverzögerungslogikschaltung 210 empfangen, wo es analysiert und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird, der im Überlastmodul 214 eingestellt ist. Übersteigt das Signal den Schwellenwert, öffnet die Logikschaltung 210 den Stromkreis zur elektromagnetischen Erregerwicklung 141, um die elektromagnetische Betätigungseinrichtung zu entregen und die Kontakte 56 und 58 zu öffnen.

Das Schaltgerät 36 weist also einen magnetischen Schnellauslöser 54 und den modularen Überstromfühler 204 auf. Während der erstere einen festen Nennstrom aufweist, ermöglicht der letztere nach Bedarf einen veränderlichen Nennstrom.

Gemäß der Erfindung überwacht der modulare Überstromfühler 204 den Strom über das Schaltgerät zur Steuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 46 bzw. 182 zusätzlich zu der Steuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung durch ein Fernbetätigungsorgan. Normalerweise übersteuert das Fernbetätigungsorgan den modularen Überstromfühler 204.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät stellt also ein neues und miniaturisiertes integriertes Motorschaltgerät dar, das alle Funktionen der diskreten Komponenten einschließlich eines Ausschalters, eines Schützes und eines Strombegrenzers über ein einziges Kontaktpaar (je Phase) wahrnimmt.

Claims (16)

1. Elektrisches Schaltgerät mit einem elektrisch isolierendem Gehäuse, mindestens einem Schaltkontaktpaar (56, 58), einem Schaltmechanismus (38), der einem Auslösemechanismus (50) mit einem freigebbaren Hebel zur Einleitung der Öffnungsbewegung der Schaltkontakte aufweist, und mit mindestens einer stromabhängigen Einrichtung (52) zur Auflösung des freigebbaren Hebels beim Auftreten eines vorgegebenen Überstroms, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltkontakte an zwei schwenkbaren, im Kontaktschließzustand etwa parallel zueinander verlaufenden und gegensinnig vom Schaltstrom durchflossenen Kontaktarmen (60, 62) angeordnet sind, von denen der eine Kontaktarm (60) mit dem freigebbaren Hebel (108) gekuppelt ist, daß weiter eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung (46) lösbar mit dem anderen Kontaktarm (62) gekuppelt ist und eine Bewegung dieses anderen Kontaktarms zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung ermöglicht, und daß eine abnehmbare Stromfühlereinrichtung (204) zur stromabhängigen Ansteuerung der Öffnungsbewegung des genannten anderen Kontaktarms beim Auftreten eines anderen gegebenen Überstromzustands vorgesehen ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand des Gehäuses Zugangsmittel aufweist und die elektromagnetische Betätigungseinrichtung ein durch diese Zugangsmittel hindurchtragendes Gestänge zur Verbindung mit dem genannten anderen Kontaktarm (62) aufweist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine abnehmbare Platte an der Bodenwand befestigt ist, um die Zugangsmittel abzudecken, wenn die elektromagnetische Betätigungseinrichtung abgenommen ist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge einen Lenker (164) aufweist, der mit dem genannten anderen Kontaktarm (62) verbunden ist, wobei von dem Lenker und dem Kontaktarm das eine Teil ein Langloch und das andere Teil einen in dem Langloch geführten Zapfen aufweist.

5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabhängige Einrichtung ein Bimetallelement oder im Falle einer elektronischen Auslöseeinheit einen Stromwandler aufweist.

6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfühlereinrichtung einen thermisch-magnetischen Mechanismus aufweist.

7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Schaltmechanismus, Stromfühlereinrichtung und elektromagnetischer Betätigungseinrichtung bestehende Anordnung ein Schaltkontaktpaar aufweist.

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse ein Ausschalter angeordnet ist.

9. Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung und die Fühlereinrichtung abnehmbar montiert und durch Komponenten mit anderen elektrischen Nennwerten austauschbar sind.

10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt auf einem Kontaktträgerarm montiert ist.

11. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung einen Anker und einen mit dem Arm verbundenes Gestänge aufweist.

12. Schaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung durch Fernsteuersignale und davon unabhängig durch die Schaltgeräteanordnung steuerbar ist.

13. Schaltgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltkontakte die einzigen Hauptkontakte des Schaltgeräts sind.

14. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung einen Lenker aufweist, der so mit dem anderen Kontaktarm verbunden ist, daß dieser von dem Lenker nicht behindert wird, wenn die beiden Kontaktarme bei einer strombegrenzenden Öffnungsbewegung auseinanderbewegt werden, und daß der Lenker lösbar mit dem anderen Kontaktarm verbunden ist.

15. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschalter in einem Isoliergehäuse mit einer Bodenwand untergebracht ist, durch welche der Lenker hindurchragt.

16. Schaltgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Arm und dem Lenker das eine Teil einen Stift und das andere Teil ein Langloch aufweist, in welchem der Stift bei einer strombegrenzenden Kontaktöffnungsbewegung gleiten kann.