DE4202122A1 - Ausloeseeinrichtung fuer schaltgeraete - Google Patents
Ausloeseeinrichtung fuer schaltgeraeteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekannt sind Auslöseeinrichtungen für Schaltgeräte, wie
Leistungsschalter oder Motorschutzschalter, bestehend aus einem
Bimetallstreifen, zwecks Überstromauslösung und einer
Schnellauslöseeinrichtung oder Kurzschlußauslöser, der ein
Magnetjoch, einen auf das Schaltschloß wirkenden Magnetanker und
eine stromdurchflossene Erregerwicklung aufweist.
Wegen der bei einem Kurzschluß auftretenden hohen Ströme und die
damit verbundenen hohen Kräfte zwischen Magnetanker und
Magnetjoch ist es bekannt und oft ausreichend, den in eine
Richtung stromdurchflossenen Bimetallstreifen durch das
Magnetjoch hindurchzuführen und diesen Strom als Erregung für
den elektromagnetischen Schnellauslöser zu verwenden, also eine
halbe Windung als Erregung vorzusehen.
Auch bekannt ist es, den Bimetallstreifen mit einem parallelen
Widerstand, bzw. Shunt, durch das Magnetjoch hindurchzuführen
und gleichzeitig als Erregung für den Kurzschlußauslöser zu
nutzen, wobei der Strom durch Litzendraht an den Endstellen des
Bimetalls herausgeführt ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil,
daß der Aufbau sehr einfach ist, d. h. es wird keine zusätzliche
Erregerwicklung benötigt.
Von Nachteil ist aber die begrenzte Auslöseempfindlichkeit, die
durch die geringe Windungszahl ihre Ursache hat. Nachteilig ist
auch, daß der Litzedraht beim Verbiegen des Bimetalls mitbewegt
wird.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Auslöseeinrichtung
für Schaltgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu
schaffen, die einfach aufgebaut und herstellbar ist und eine
gegenüber dem Stand der Technik verbesserte
Auslöseempfindlichkeit aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2
bis 22 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
gekennzeichnet sind.
Besonders günstig ist es, bei höheren Auslöseströmen einen Shunt
nach den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 zu verwenden, wodurch
in einfacher Weise eine höhere Durchflutung im Magnetjoch
erzielt wird.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Magnetanker nach den
Merkmalen der Ansprüche 4 bis 6 und 12 bis 15 ausgeführt ist,
weil sowohl besonders günstige magnetische Eigenschaften als
auch gute mechanische Eigenschaften bei einfacher und
kostengünstiger Herstellung vorhanden sind.
Eine einfache Fertigung des Magnetjoches, wobei günstige
magnetische Eigenschaften erzielt werden , ergibt sich aus den
Merkmalen der Ansprüche 7 bis 11.
Wird durch die Merkmale der Ansprüche 16 bis 20 einerseits ein
Teil des Auslösestromes durch den Shunt dem Bimetall abgeleitet,
so ergibt sich andererseits in einfacher Weise eine Erhöhung der
Durchflutung im Magnetjoch.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt
ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und
Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher
beschrieben und erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Überstroms- und
Schnellauslösers,
Fig. 2 eine Darstellung des Bimetalls,
Fig. 3 eine Seitendarstellung des Schnellauslösers,
Fig. 4 eine Darstellung des Schnellauslösers von oben,
Fig. 5 eine Darstellung der Abwicklung eines Teiles des
Magnetjoches,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 5
gezeigten Teiles,
Fig. 7 eine Darstellung der Abwicklung eines weiteren Teiles
des Magnetjoches,
Fig. 8 Eine perspektivische Darstellung des in Fig. 7
gezeigten Abschnittes,
Fig. 9 eine Abwicklung des Magnetankers,
Fig. 10 eine Darstellung des Magnetankers,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Shuntes für eine
hohe Auslöseempfindlichkeit und
Fig. 12 eine Darstellung des in Fig. 11 gezeigten Shuntes in
der Auslöseeinrichtung.
In der Fig. 1 ist die Aulöseeinrichtung, bestehend aus einem
Überstromauslöser und einem Schnellauslöser für ein dreiphasiges
Schaltgerät dargestellt.
Ein Teil des Auslösestromes fließt direkt in dem Werkstoff eines
Bimetalles 2, das eine annähernd U-förmige Form aufweist.
Der andere Teil fließt durch einen dem Bimetall 2 parallel
geschalteten ebenfalls U-förmigen elektrischen Widerstand, bzw.
Shunt 3.
Bei einem Überstrom erwärmt und verformt sich das Bimetall 2
derart, daß dieses eine Auslösebrücke betätigt, die mit dem
nicht dargestellten Schaltschloß in Wirkverbindung steht und die
Schaltkontakte öffnet.
Der Schnellauslöser besteht aus einem U-förmigen Magnetjoch 5
und einem Magnetanker 6, der ebenfalls auf eine Auslösebrücke 28
greift.
Der Magnetanker 6 ist als Klappanker ausgeführt, wobei die
Lagerstelle bodenseitig angeordnet und in dem Magnetjoch 5 und
dem Magnetanker 6 integriert ist.
Bei einem hohen Fehlerstrom, beispielsweise einem Kurzschluß,
wird der Magnetanker 6 entgegen einer Zugfeder 18 zum Magnetjoch
5 geklappt. Die Auslösefahne 20 ist an dem der Drehachse
gegenüberliegendem Ende und auf etwa gleicher Höhe wie die
Auslösefahne des Bimetalls 2 angeordnet.
Das Magnetfeld wird durch das stromdurchflossene Bimetall 2 und
den Shunt 3 erzeugt. Das Magnetjoch 5 umschließt sowohl einen
Schenkel 7 des Bimetalles 2, als auch einen Schenkel 8 des
Shuntes 3.
Die anderen Schenkel 9 und 10 des Bimetalls 2 und des Shuntes 3
tragen aber im Gegensatz zum Stand der Technik zur Erhöhung der
magnetischen Durchflutung ebenfalls bei. Das Bimetall 2, bzw.
Bimetall 2 und Shunt 3, wirken also wie eine Erregerspule.
Die Windungszahl bei den bekannten Auslöseeinrichtungen, die
einen einfachen Bimetallstreifen aufweisen, wobei der Strom nur
einmal durch das Magnetjoch fließt, ohne daß also durch den
zweiten Schenkel 9 bzw. 10 die Durchflutung erhöht wird, beträgt
N=0,5. Durch die vorliegende Erfindung wird dagegen die
Windungszahl in einfacher Weise erhöht und somit eine höhere
Magnetkraft erzielt, die wiederum die Ansprechwerte des
Schnellauslösers senkt.
Die elektrische Verbindung zwischen den Stromschienen 11 und 12
und dem U-förgigen Bimetall 2 findet in dem U-förmigen Bimetall
2 statt, wobei der Stromfluß durch die Strompfeile i in der Fig.
2 gekennzeichnet sind.
Die Einstellung der Auslöseempfindlichkeit des Schnellauslösers
wird mittels eines Einstellknopfes 14 mit einem exzentrisch
angeordneten Zapfen erreicht, welcher bei Drehung die
Auslösebrücke in Pfeilrichtung X (Fig. 1) verschiebt. Der
Luftspalt zwischen Magnetanker 6 und Magnetjoch, der die
Auslöseempfindlichkeit bestimmt, wird also hierbei verändert.
Das Magnetjoch 5 besteht aus zwei Teilen 5a und 5b, die in den
Fig. 5 bis 7 dargestellt sind.
Beide Teile 5a und 5b werden durch Stanzbiegen als Einzelteile
hergestellt und anschließend zu einem Magnetjoch 5
zusammengesetzt.
Beide Teile 5a und 5b weisen U-förmige Bereiche auf, wobei beide
Teile an ihren U-Bereichen zusammengesetzt sind, derart, daß das
Teil 5a das Teil 5b umgreift.
Dadurch, daß die Bleche der Teile 5a und 5b, im Gegensatz zur
Herstellung aus einem Blech, nur die halbe Materialdicke
aufweisen sind diese besonders leicht zu stanzen. Die
Biegeradien können ebenfalls kleiner ausgeführt werden, als wäre
das Magnetjoch 5 aus einem Teil hergestellt.
Wird ein Magnetblech nämlich mit für die Materialdicke zu
kleinen Radien verarbeitet, dann tritt eine Rißbildung ein, die
Störflüsse verursacht.
Die den magnetischen Fluß führenden U-Bereiche können mit
weiteren aneinandergesetzten U-förmigen Teilen versehen werden,
um somit den magnetischen Widerstand weiter zu veringern.
Es können aber auch dünnere Teile 5a und 5b verwendet werden, um
durch Kombination mit weiteren U-förmigen Teilen die gewünschte
magnetische Durchflutung, je nach Auslösebereich des
Schnellauslösers, zu erreichen.
Den einzelnen Teilen 5a und 5b sind Funktionen zugeordnet, die
alle mit nur einem Einzelblech kaum realisiert werden können, so
weist das erste Teil 5a Stege 15 für die Fixierung in dem
Gehäuse auf, bzw. eine Lagerstelle. Das zweite Teil 5b dagegen
weist eine integrierte Lagerstelle 16 für den Magnetanker 6 auf.
Weiterhin weist das zweite Teil 5b einen L-förmigen Ausleger 17
auf, der für das Halten einer Zugfeder vorgesehen ist, die an
dem Magnetanker 6 wirkt.
Für diese Funktionen, bzw. Funktionsaufnahmen, werden keine
weiteren Teile oder Abschnitte im Gehäuse des Schaltgerätes
benötigt, wie Lagerstellen für die Feder des Magnetankers und
Lagerstellen für den Magnetanker selber, so daß eine
Bauteileinsparung eintritt.
Neben der Montage- und Fertigungserleichterung tritt durch die
Verwendung zweier Teile 5a und 5b eine Toleranzverbesserung ein.
Durch die Verwendung von zwei Teilen können die Polflächen in
einfacher Weise vergrößert werden, was eine erhöhte Magnetkraft
zur Folge hat.
Das Magnetjoch kann also modular aufgebaut werden, derart, daß
die Magnetbleche bzw. Teile 5a und 5b eine oder maximal zwei
Funktionsaufnahmen beinhalten. Hierdurch tritt eine erhebliche
Vereinfachung der Fertigung ein.
Unter einer Funktionsaufnahme ist also hier z. B. die Aufnahme
einer Feder, die Lagerung des Magnetankers 6 oder die Lagerung
des Magnetjoches 5 zu verstehen.
Der Magnetanker 6 wird aus einem einzigen Magnetblech gefalzt
und zwar derart umgefaltet, daß ein Bereich 19 des Magnetankers
eine Verdickung aufweist, d. h. zusammengeklappt ist.
Wie in der Fig. 9 zu erkennen ist, weist das Magnetblech zwei
diagonal versetzt angeordnete Abschnitte 20 und 21, wobei der
oben angeordnete Abschnitt 21 die auf eine Auslösebrücke 28
wirkende Auslösefahne 20 führt und der unten angeordnete
Abschnitt 22 Stege 23 aufweist, die die Lagerstelle für den
Magnetanker bilden.
In dem Abschnitt 22 sind ferner Löcher 24 für die Befestigung
der Zugfeder 18 vorhanden.
Beide Abschnitte 21 und 22 stehen nach dem Umfalten unmittelbar
untereinander, wie in der Fig 10 zu sehen ist.
Durch die Verdickung des Bereiches 19 werden die magnetischen
Eigenschaften verbessert, ohne daß zusätzliche Teile benötigt
werden. Durch die Verdickung des Bereiches 19 erfolgt also eine
Magnetfelderhöhung aufgrund der höheren Durchflutung.
Weiterhin werden Sättigungsgrenzen verschoben, ohne daß
zusätzliche Teile benötigt werden, die einen erhöhten
Fertigungs-, Montage- und Kostenaufwand bedeuten.
Von Vorteil ist auch die geringere Masse der Abschnitte 21 und
22, die das Trägheitsmoment des Magnetankers 6 herabsetzt.
Eine weitere Herabsetzng des Trägheitsmomentes und Verbesserung
der magnetischen Eigenschaften wird durch anschließendes
Herunterprägen der Abschnitte 21 und 22 erreicht, wobei die
ursprüngliche Form durch nachfolgendes Stanzen erreicht wird.
Die in diesen Abschnitten 21 und 22 erfolgte Massereduzierung
verbessert weiterhin das Trägheitsmoment des Magnetankers und
verrindert den Streufluß.
Durch die geringere Masse kann die Gegenkraft der Feder, die für
die Schockfestigkeit von Bedeutung ist, herabgesetzt werden.
Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Vedickung nur im
Bereich des Magnetjoches 5 vorhanden und zwar mit einer Höhe H,
die der Höhe H des Magnetjoches entspricht und die in den
Fig. 5 und 9 gekennzeichnet ist.
Zusätzlich kann der Bereich 19 durch mehrfaches Umfalten in
seiner Dicke weiter erhöht werden, was die magnetischen
Eigenschaften weiter verbessert.
Oft wird eine hohe Auslöseempfindlichkeit für den
Schnellauslöser gefordert, die mit dem U-förmigen Bimetall und
dem Shunt alleine nicht erreicht werden können. Für diesen Fall
wird hier vorgeschlagen, den U-förmigen Shunt 3 durch einen
schneckenförmig gewickelten aus Lackdraht bestehenden Shunt 25
zu ersetzen, der durch seinen mehrfach um das Magnetjoch
gebogenen Windungen als Spule zur Magnetfelderhöhung dient.
Der Shunt 25 ist dem Bimetall 2 elektrisch parallel geschaltet,
wobei das außenliegende Anschlußbein 26 des Shunts 25 an der
Flachseite des Bimetalls 2 angeschlossen ist, wie in der Fig. 2
durch das Bezugszeichen 27 angedeutet ist und das innenliegende
Anschlußbein 28 an der Schmalseite des Schenkels 9 des Bimetalls
2 und zwischen den beiden Schenkeln 7 und 9 angeschlossen ist.
Hierbei wird in einfacher Weise eine Erhöhung der Durchflutung
erreicht, ohne daß separate Spulen oder dergleichen erforderlich
sind.
Der Shunt 25 bildet den geforderten elektrischen Widerstand
nach, einmal durch den verwendeten Werkstoff, bzw. Leitfähigkeit
des Werkstoffes oder auch durch die Länge, bzw. Windungszahl.
Der umwickelte Shunt 25 dient auch als Spule, wenn das
Schaltgerät nur eine Schnellauslösung, also ohne Bimetall,
aufweisen soll.
Claims (22)
1. Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte mit einem thermischen
Überstromauslöser, der mindestens ein Bimetall aufweist,
wobei die Auslöseeinrichtung einen elektromagnetischen
Schnellauslöser aufweist, bestehend aus mindestens einem
Magnetjoch und mindestens einem Magnetanker, wobei der
durch das Bimetall fließende Strom dazu genutzt wird, ein
Magnetfeld für die Schnellauslösung zu erzeugen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bimetall (2) U-förmig ist, daß das
Magnetjoch (5) einen Schenkel (7) des Bimetalls (2)
umschließt und daß der andere Schenkel (9) des Bimetalls
(2) außerhalb des Magnetjoches (5) vorbeigeführt wird,
wobei dieser zur Erhöhung der magnetischen Durchflutung im
Magnetjoch (5) beiträgt.
2. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Bimetall (2) ein elektrischer Widerstand, bzw.
Shunt (3), parallelgeschaltet ist.
3. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Shunt (3) eine U-förmige Form aufweist, wobei nur
ein Schenkel (10) von dem Magnetjoch (5) umschlossen wird.
4. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (6) als
Klappanker ausgeführt ist.
5. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstelle des
Magnetankers (6) in dem Magnetjoch (5) und dem Magnetanker
(6) integriert ist.
6. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (6) an seinem
dem Drehpunkt gegenüberliegenden Ende eine Auslösefahne
(20) aufweist, die an einer Auslösebrücke (13) greift.
7. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5) aus
mindestens zwei Magnetblechen oder Teilen (5a und 5b)
besteht.
8. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet,
daß den Magnetblechen für das Magnetjoch (5) maximal zwei
Funktionsaufnahmen pro Magnetblech zugeordnet sind.
9. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Teil (5a) Stege (15) für die
Fixierung und Lagerung im Gehäuse des Schaltgerätes
aufweist.
10. Auslöseeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (5b) einen L-
förmigen Ausleger (17) für das Halten einer Zugfeder (18),
die mit dem Magnetanker (6) zusammenwirkt, aufweist.
11. Auslöseeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (5a)
Lagerstellen (16) für den Magnetanker (6) aufweist.
12. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (6) aus einem
einzigen Magnetblech hergestellt ist, derart, daß durch
Umfalten eine Verdickung des Magnetankers (6) im Bereich
des Magnetjoches (5) eintritt.
13. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das ungefaltete Magnetblech zwei
diagonal versetzt angeordnete Abschnitte (21) und (22)
aufweist, wobei der oben angeordnete Abschnitt (21) die
Auslösefahne (20) führt und der unten angeordnete Abschnitt
(22) Stege (23) aufweist, die die Lagerstelle für den
Magnetanker (6) bilden.
14. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß Löcher (24) für die Befestigung der
Zugfeder 18 vorhanden sind.
15. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die außerhalb des Magnetjoches (5)
befindlichen Abschnitte (21) und (22) durch Prägen zu einer
geringeren Dicke und anschließendes Stanzen einer
Materialreduzierung unterzogen sind.
16. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der
Auslöseempfindlichkeit des Schnellauslösers ein dem
Magnetjoch (5) umwickelter Shunt (25) dem Bimetall
elektrisch parallelgeschaltet ist, wobei durch die Wicklung
dee Shuntes (25) eine Spulenwirkung erreicht wird.
17. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Shunt (25) aus einem isolierten
Leiter besteht.
18. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Shunt (25) aus Lackdraht besteht.
19. Auslöseeinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (25) spiral- oder
schneckenförmig gewickelt ist.
20. Auslöseeinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das außenliegende Anschlußbein
(26) des Shunts (25) an der Flachseite des Bimetalls (2)
angeschlossen ist und das innenliegende Anschlußbein (28)
an der Schmalseite des Schenkels (9) des Bimetalls (2)
zwischen den beiden Schenkeln (7) und (9) angeschlossen
ist.
21. Auslöseeinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20,
dadurch gekennzeichnet daß der Shunt (25) einen
rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
22. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalle (2) der einzelnen
Phasen an ihren Flachseiten parallel angeordnet sind.
Priority Applications (1)
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DE19924202122 DE4202122C2 (de) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte |
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ID=6450313
Family Applications (1)
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DE19924202122 Expired - Fee Related DE4202122C2 (de) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte |
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MOELLER GMBH, 53115 BONN, DE |
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