DE69022077T2 - Auslösesystem für einen elektrischen Schalter und elektrischer Schalter mit diesem Auslösesystem. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrichtung für einen elekrischen Schalter, mit einem Joch aus magnetischem Material, das einen beweglich angeordneten langgestreckten Anker trägt, der einen aus dem Joch nach außen vorstehenden Endabschnitt hat, einem fest angeordneten Permanentmagneten, wobei der Anker und das Joch einen magnetischen Kreis bilden, um den Anker unter dem Einfluß des magnetischen Feldes des Permanentmagneten in einer ersten Position zu halten, einer am Anker angreifenden Federeinrichtung, mindestens einer Manetwicklung zum elektromagnetischen Bewegen des Ankers in eine zweite Position, in welcher der genannte Endabschnitt des Ankers weiter aus dem Joch heraussteht als in der ersten Position, und einer Bimetalleinrichtung zum thermischen Bewegen des Ankers in die zweite Position.
• Eine Auslösevorrichtung dieses Typs, basierend auf dem sogenannten Saug- oder Einziehankerprinzip wird u.a. verwendet, um in elektrischer Weise die Schaltmechanismen in Schaltern zum Schutz elektrischer Energieverteilungsanlagen zu aktivieren und ist an sich aus dem US-Patent 4 288 770 bekannt.
• Diese bekannte Auslösevorrichtung enthält ein ungefähr U- förmiges Joch aus magnetischem Material, zwischen dessen Schenkel die mindestens eine Magnetwicklung und der Permanentmagnet einander benachbart angeordnet sind. Die mindestens eine Magnetwicklung hat eine zylindrische Gestalt, innerhalb derer sich ein Anker vom Kolbentyp aus magnetischem Material bewegen kann. Bei dieser Anordnung liegt das eine Ende des Ankers dem Permanentmagneten gegenüber, während das andere, von einer Trennwand gehaltene Ende an der offenen Seite des Jochs nach außen vorsteht. Dieses vorstehende Ende ist mit einem Kopfstück versehen, und zwischen diesem Kopfstück und der Trennwand im Joch ist eine Druckfeder eingepaßt, die auf den Anker eine Kraft ausübt, welche in Bezug auf das Joch nach außen gerichtet ist. Die am Anker angreifende Bimetalleinrichtung reagiert auf die Umgebungstemperatur im Gehäuse des Schalters, in welchem die Auslösevorrichtung verwendet wird.
• In der normalen Arbeitsstellung wird der Anker unter dem Einfluß des Permanentmagneten in der ersten Position gehalten, gegen die Kraft der Druckfeder. Die Position des Akers kann nun durch die mindestens eine Magnetwicklung beeinflußt werden. Zu diesem Zweck wird diese Magnetwicklung mit Hilfe einer elektronischen Schaltung erregt, sobald z.B. der zu überwachende Strom einen voreingestellten Grenzwert überschritten hat. Das erzeugte Magnetfeld übt dann auf den Anker eine Kraft aus, die der auf den Anker einwirkenden Kraft des Permanentmagnetfeldes entgegengerichtet ist, aber in derselben Richtung wie die Kraft wirkt, die von der Druckfeder auf den Anker ausgeübt wird. Wenn die von der Magnetwicklung und der Druckfeder auf den Anker ausgeübte Kraft größer ist als die auf den Anker wirkende Kraft des Permanentmagneten, dann wird der Anker in seine zweite Position bewegt. Diese Bewegung kann benutzt werden, um einen Schaltmechanismus zu betätigen.
• Wenn die Umgebungstemperatur über einen bestimmten Grenzwert ansteigt, z.B. infolge eines Überlastzustandes, dann wird der Anker über die Bimetalleinrichtung in die zweite Position bewegt. Dies bedeutet, daß Überströme nur indirekt gefühlt werden, und zwar über die Umgebungstemperatur. In der Praxis kann es bei dieser Art von indirekter Detektion von Überströmen vorkommen, daß das Ausschalten eines Schalters nur unzureichend genau zur Einhaltung standardisierter Strom/Zeit- Kennlinien erfolgt.
• Das US-Patent 4 731 692 offenbart ebenfalls eine Auslösevorrichtung vom Saugankertyp, die ausgelegt ist zur Verwendung in einem Schalter zum Unterbrechen von Strömen oberhalb eines gegebenen Grenzwertes, wie z.B. von Kurzschlußströmen. Sobald der zu überwachende Strom den eingestellten Grenzwert überschritten hat, wird die mindestens eine Magnetwicklung in einer solchen Weise erregt, daß der Anker unter dem Einfluß des so erzeugten Magnetfeldes und mit Hilfe der Federeinrichtung und gegen den Einfluß des Permanentmagnetfeldes in die zweite Position bewegt wird, mit der Folge, daß der Schalter ausgeschaltet wird.
• Wenn aber der zu überwachende Strom durch einen Leiter fließt, z.B. durch eine Leiterschiene, die in der Nachbarschaft der Auslösevorrichtung gelegen ist, dann kann das von diesem Strom erzeugte Magnetfeld so stark werden, daß es dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegenwirkt und letzteres sogar so weit dämpft, daß der Anker unter dem Einfluß der Druckfeder in die zweite Position bewegt wird, noch bevor der eingestellte Grenzwert überschritten ist. Um diesen Störeffekt zu eliminieren, hat man eine Hilfswicklung hinzugefügt, die das störende Magnetfeld durch ein gleich großes, aber entgegengerichtetes Magnetfeld kompensiert, welches die Wirkung des Permanentmagneten auf den Anker unterstützt. Die Erregung dieser Hilfswicklung wird außer Betrieb gesetzt, sobald die Magnetwicklung einen Ausschaltbefehl über eine elektronische Schaltung empfängt.
• Damit die Auslösevorrichtung in der gewünschten Weise funktionieren kann, ist sie notwendigerweise mit einer elektronischen Schaltung ausgestattet. Die Verwendung einer elektronischen Schaltung bedeutet jedoch eine Erhöhung der Gesamtkosten der Vorrichtung und eine Vergrößerung der Gefahr von Durchschlägen.
• Wie oben beschrieben, sind die bekannten Auslösevorrichtungen hauptsächlich für die Verwendung in Schaltern zum Unterbrechen von Kurzschlußströmen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes ausgelegt. Für die Anwendung bei Wechselströmen gibt es jedoch eine wichtige Vorbedingung, nämlich die, daß das Ausschalten des betreffenden Strom vorzugsweise in demjenigen Augenblick eingeleitet werden soll, in welchem der voreingestellte Grenzwert, ungeachtet der Polarität dieses Stroms, überschritten wird. Ohne zusätzliche Maßnahmen, z.B. in der Form einer elektronischen Schaltung, ist die Ausschaltfunktion der Vorrichtungen nach den oben genannen US-Patenten polaritätsabhängig. Dies bedeutet, daß das Ausschalten unter bestimmten Bedingungen unkorrekt erfolgt, nämlich wenn der Anstieg des Stroms über den vorgegebenen Grenzwert in denjenigen der Halbperiode erfolgt, welcher die Richtung des Stroms entgegen der Stromrichtung für das Dämpfen des Magnetfeldes des Permanentmagneten gerichtet ist.
• In der Praxis müssen elektrische Energieverteilungsanlagen und Einzeleinrichtungen (wie z.B. Motoren) häufig nicht nur gegen Überlast- und/oder Kurzschlußströme, sondern auch gegen Fehlerströme nach Erde (Erdschlußströme) geschützt werden. Obwohl die elektrischen Anlagen und Einrichtungen mit Hilfe gesonderter Vorrichtungen gegen diese Fehlerzustände geschützt werden, besteht derzeit ein Bedürfnis, die verschiedenen Schutzfunktionen in einer einzigen Vorrichtung zu kombinieren, nicht nur wegen ökonomischer Erwägungen, sondern auch aus Gründen der Zuverlässigkeit. Ferner besteht das Ziel darin, die Abmessung solcher Vorrichtungen so klein wie möglich zu halten, so daß die Abmessungen der Installationskästen, wie sie gewöhnlich für die Montage solcher Vorrichtungen verwendet werden, ebenfalls begrenzt bleiben können oder so viele Vorrichtungen wie möglich in einem Installationskasten vorbestimmter Abmessungen untergebracht werden können.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es nun in erster Linie, eine Auslösevorrichtung des im Oberbegriff angegebenen Typs zu schaffen, die in einer einfachen Weise dazu geeigneet gemacht werden kann, um je nach Wunsch entweder eine der oben genannten Scutzfunktionen oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Schutzfunktionen zu realisieren und mit welcher mindestens die Schutzfunktionen hinsichtlich des Kurzschlußstroms und des Überlaststroms unabhängig von der Polarität des zu überwachenden Stroms sind, ohne die Notwendigkeit elektronischer Steuerschaltungen. Die Vorrichtung soll außerdem von kompakter Konstruktion sein.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mindestens eine Magnetwicklung einen Teil eines weiteren magnetischen Kreises bildet, um den Anker unabhängig von der Polarität eines in der mindestens einen Magnetwicklung während des Betriebs fließenden Stroms in die zweite Position zu bewegen, und daß die Bimetalleinrichtung ausgelegt ist, um den Anker elektrothermisch in die zweite Position zu bewegen.
• Als eine Folge passender Wahl und gegenseitiger Ausbalancierung der elektrothermischen Bimetalleinrichtung, der Stärke des Permanentmagneten, der Konstruktion des magnetischen Kreises und der Stärke der Federeinrichtung ist die erfindungsgemäße Auslösevorrichtung besonders geeignet zur Verwendung in automatischen elektrischen Schaltern zum Schützen elektrischer Energieverteilungsanlagen gemäß standardisierten Strom/Zeit-Kennlinien.
• Die Verwendung eines weiteren magnetischen Kreises in einer Auslösevorrichtung vom Typ mit Sauganker gemäß der Erfindung für die Beeinflussung der auf den Anker wirkenden magnetischen Kraft, z.B. unter dem Einfluß des zu überwachenden Stroms, der direkt in der mindestens einen Magnetwicklung fließt, in einer solchen Weise, daß der Anker mit Hilfe der Federeinrichtung in seine zweite Position bewegt werden kann, bietet die Möglichkeit für Ausführungsformen, in denen eine direkt auf den Anker wirkende magnetische Kraft mittels des weiteren magnetischen Kreises erzeugt werden kann, oder für Ausführungsformen, in denen das auf den Anker wirkende magnetische Feld des Permanentmagneten mittels des weiteren magnetischen Kreises beeinflußt werden kann. Im nachstehenden Text sind diese Ausführungsformen als das "aktive" bzw. das "passive" Prinzip bezeichnet. Natürlich sind auch Kombinationen der beiden Prinzipien möglich.
• Im allgemeinen kann eine auf dem passiven Prinzip basierende Auslösevorrichtung von kompakter Konstruktion sein, andererseits ist eine solche Vorrichtung aber empfindlicher gegenüber magnetischen Einflüssen. Eine auf dem aktiven Prinzip basierende Auslösevorrichtung ist weniger empfindlich gegenüber äußeren magnetischen Einflüssen, hat aber im allgemeinen einen Aufbau mit größeren Abmessungen.
• Bei einer auf dem aktiven Prinzip basierenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung weist der weitere magnetische Kreis ein weiteres Joch aus magnetischem Material auf, welches den besagten Endabschnitt des Ankers aufnimmt, wobei das Ende dieses Endabschnittes in ein Kopfstück mündet, das einen höheren magnetischen Widerstand als der Anker hat und aus einer Seite des weiteren Jochs nach außen vorsteht, und wobei das erwähnte Ende in der ersten Position des Ankers einen Abstand von der Seite des weiteren Joches hat, aus welcher das Kopfstück vorsteht, und wobei die mindestens eine Magnetwicklung um den Endabschnitt des Ankers herum angeordnet ist.
• In der ersten Position des Ankers bilden der Endabschnitt und das Kopfstück zusammen mit dem weiteren Joch einen weiteren magnetischen Kreis, der einen höheren magnetischen Widerstand hat als der magnetische Kreis, der den Permanentmagneten als Bestandteil enthält. Dies bedeutet, daß im erwähnten Endabschnitt des Ankers nichts oder nur vernachlässigbar wenig von dem aus dem Permanentmagnet entspringenden Magnetfeld vorhanden ist. Jedoch wird unter dem Einfluß eines durch die mindestens eine Magnetwicklung fließenden elektrischen Stromes ein magnetisches Feld in dem weiteren Magnetkreis erzeugt, welches das Bestreben hat, sich über das weitere Joch und den Endabschnitt des Ankers zu schließen. Ungeachtet der Polarität dieses Magnetfeldes wird infolgedessen auf den Endabschnitt des Ankers eine Kraft ausgeübt, die in die Richtung derjenigen Seite des weiteren Joches geht, durch welche das Kopfstück nach außen vorsteht. Falls diese magnetische Kraft größer ist als die aus dem Permanentmagneten entspringende und auf den Anker wirkende Kraft, wird eine resultierende Kraft auf den Anker erzeugt, als deren Folge der Anker auch unter dem Einfluß der Federeinrichtung in seine zweite Position bewegt wird.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine geometrisch kompakte Konstruktion dadurch erreicht, daß die beiden Joche in einer einzigen strukturellen Einheit kombiniert sind, wobei jedes Joch einen offenen U-förmigen oder einen geschlossenen oder einen faktisch geschlossenen U- förmigen Querschnitt hat. Geeignete Kombinationen sind u.a. solche, bei denen die beiden Joche insgesamt einen F-, S-, E-, 8- oder 9-förmigen Querschnitt bilden, wobei zwei benachbarte Jochflächen mit einer Durchtrittsöffnung für den Anker versehen sind.
• Obwohl Konstruktionen dieses Typs somit aus zwei getrennten Jochen aufgebaut sein können, sind in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die beiden Joche so integriert, daß sie ein einziges Ganzes bilden. Durch Ausbildung der beiden Joche als einziges Ganzes werden mehrere konstruktive Probleme vermieden, die zusammenhängen mit dem Befestigen getrennter Joche, dem Ausrichten der Durchtrittsöffnungen für den Anker und der Verminderung unerwünschter Luftspalte zwischen den Berührungsflächen der Joche.
• Um auch zu ermöglichen, daß Bimetalleinrichtungen am Kopfstück des Ankers bei diesen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angreifen können, wobei die Bimetalleinrichtungen z.B. vom direktbeheizten Typ sein können, bei welchem der zu schützende Strom oder ein davon abgeleiteter Wert direkt durch das Bimetall selbst fließt, ist es vorteilhaft, das Kopfstück aus Kunststoff herzustellen. Hierdurch wird sowohl eine gute elektrische Isolierung als auch der beabsichtigte höhere magnetische Widerstand des zweiten magnetischen Kreises erreicht.
• Die thermischen Charakteristiken der Auslösevorrichtung können u.a. durch Änderung des Abstandes zwischen dem Kopfstück und der daran angreifenden Bimetalleinrichtung variiert werden. In einer Ausführungsform der Erfindung, die für diesen Zweck geeignet ist, sind das Kopfstück und der Anker so befestigt, daß sie in Teilen ineinanderpassen. Eine Konstruktion dieses Typs bietet flexible Justiermöglichkeiten. Vom Standpunkt der Zusammenbautechnik gesehen sind hierzu Zapfen/Loch- und Schraubverbindungen vorteilhaft.
• Eine gute Führung und Halterung des erwähnten Endabschnittes des Ankers und des Kopfstückes wird bei einer wiederum anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß eine Hülse aus magnetisch nichtleitendem Material um den besagten Endabschnitt des Ankers und den im weiteren Joch enthaltenen Teil des Kopfstückes gelegt ist, wobei sich die Enden der Hülse in die für den Anker vorgesehenen Durchtrittsöffnungen im weiteren Joch erstrecken und die mindestens eine Magnetwicklung um die Hülse herumgelegt ist.
• Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, die auf dem passiven Prinzip zum Bewegen des Ankers in die zweite Position basiert, enthält der weitere Magnetkreis mindestens ein Paar voneinander magnetisch getrennter Zweige aus magnetisch leitendem Material und ist magnetisch in Reihe mit dem einen Magnetkreis geschaltet, wobei mindestens ein Zweigpaar von mindestens einer Magnetwicklung derart umgeben ist, daß die Zweige durch einen elektrischen Strom, der während des Betriebs in der mindestens einen Magnetwicklung fließt, zueinander entgegengesetzt magnetisiert werden, so daß das auf den Anker wirkende resultierende Magnetfeld kleiner wird als das auf ihn wirkende Magnetfeld des Permanentmagneten, um den Anker in die zweite Position zu bewegen.
• Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung läßt sich wie folgt verstehen. Es sei angenommen, daß der Anker seine erste Position unter dem Einfluß des Magnetfeldes des Permanentmagneten und gegen die Wirkung der Federeinrichtung einnimmt. Um den Anker mittels der Federeinrichtung in seine zweite Position zu bringen, muß das Magnetfeld im gesamten Magnetkreis passend gedämpft werden. Der Permanentmagnet wird so gewählt, daß die magnetisch getrennten Zweige des zweiten Magnetkreises bis nahe oder bis zum gewissen Maß in ihren Sättigungsbereich vormagnetisiert werden. Unter der Voraussetzung, daß die Zweige völlig gleiche magnetische Eigenschaften haben und in völlig gleicher Weise bewickelt sind, wird die vom elektrischen Strom in der mindestens einen Magnetwicklung in dem einen Zweig bewirkte Feldverstärkung, als Folge der bekannten nichtlinearen Magnetisierungscharakteristiken des magnetischen Materials am Übergang zum Sättigungsbereich, betragsmäßig kleiner sein als die Feldabschwächung, die gleichzeitig in einem anderen Zweig bewirkt wird. Infolgedessen gibt es insgesamt eine resultierende Abschwächung des Magnetfeldes im weiteren Magnetkreis, unabhängig von der Polarität des elektrischen Stroms zum gegebenen Zeitpunkt. Da die beiden Magnetkreise magnetisch hintereinandergeschaltet sind, ergibt sich somit eine gewünschte polaritätsunabhängige Abschwächung des Magnetfeldes in dem einen Magnetkreis.
• Es sei erwähnt, daß die Europäische Patentanmeldung 0 073 002 eine Auslösevorrichtung für einen elektrischen Schalter vom sogenannten Gelenkankertyp offenbart, die ebenfalls das passive Prinzip ausnutzt, um den schwenkbar aufgehängten Anker durch elektromagnetische Mittel unabhängig von der Polarität zu bewegen. Hinsichtlich des Aufbaus und der Eigenschaften unterscheidet sich die Gelenkklappen-Ankerkonstruktion in hohem Maß von der erfindungsgemäßen Saugankerkonstruktion.
• Eine Kombination mehrerer Schutzfunktionen, wie sie die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darstellt, erfordert bei Auslösevorrichungen vom Gelenkankertyp beträchtliche Konstruktionsänderungen. Der Grund hierfür ist die schwenkende Bewegung des Ankers, die eine direkte Einwirkung auf den Anker, z.B. mittels einer oder mehrerer Magnetwicklungen wie bei einer Auslösevorrichtung vom Einsaugankertyp, ausschließt. Die Schwenkankerkonstruktion bietet daher für den Fachmann keine Basis, um die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen.
• Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform der Erfindung, die unter dem Gesichtspunkt des Zusammenbaus der Auslösevorrichtung einfach ist und auf dem passiven Prinzip beruht, ist der weitere Magnetkreis mit mindestens einer im Joch geformten Öffnung ausgebildet, wobei die an diese mindestens eine Öffnung angrenzenden Abschnitte des Joches das mindestens eine Paar voneinander magnetisch getrennter Zweige bilden.
• Anstatt die voneinander magnetisch getrennten Zweige im Joch selbst einzurichten, kann auch, unter Gewährung größerer Freiheiten bei der Dimensionierung der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, so vorgegangen werden, daß mindestens ein Paar voneinander magnetisch getrennter Zweige des weiteren Magnetkreises in mindestens einem Körper aus magnetischem Material gebildet wird, der in der Längsrichtung des Ankers angeordnet ist. Das magnetische Material dieses Körpers kann z.B. eine andere Zusammensetzung und andere Charakteristiken haben als das Material des Joches und/oder des Ankers.
• Bei einer auf dem vorstehenden Gedanken basierenden und in der Praxis gut funktionierenden Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Körper im wesentlichen stabförmig und hat mindestens eine Öffnung, die sich in radialer Richtung erstreckt, so daß die Abschnitte des mindestens einen Körpers, die, gesehen in der Längsrichtung, an die mindestens eine Öffnung angrenzen, das mindestens eine Paar voneinander magnetisch getrennter Zweige bilden.
• Es wurde gefunden, daß, wenn die Stärke des Permanentmagneten und die Abmessungen der voneinander magnetisch getrennten Zweige geeignet gewählt werden, eine einzige Windung zur Bildung der mindestens einen Magnetwicklung genügen kann. Bei geeigneter Dimensionierung kann die Bildung der mindestens einen Magnetwicklung aus einer oder wenigen Windungen auch bei denjenigen Ausführujgsformen der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung ausreichen, die auf dem aktiven Prinzip beruhen. Die mindestens eine Magnetwicklung kann infolgedessen direkt Bestandteil des zu schützenden Stromkreises sein und mit einer derartigen Drahtdicke hergestellt sein, daß keine Gefahr unzulässiger Wärmeentwicklung oder Krafteinwirkung infolge eines im zu schützenden (Wechsel-)Stromkreis auftretenden Kurzschlußstroms besteht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei einer Magnetwicklung, die aus einer oder wenigen Windungen besteht, die kompakten Abmessungen der Auslösevorrichtung auch dann behalten werden können, wenn mehrere Magnetwicklungen für den Schutz mehrphasiger Wechselstromschaltungen verwendet werden. Natürlich kann die mindestens eine Magnetwicklung auch durch einen Strom gespeist werden, der in geeigneter Weise repräsentativ für den oder die zu überwachenden Ströme ist, z.B. durch Verwendung einer oder mehrer Stromtransformatoren.
• Wie bereits oben angedeutet, besteht in der Praxis auch ein Bedarf an Schaltern, welche elektrische Anlagen in Ansprache auf das Auftreten von Fehlerströmen nach Erde stillegen können. Im allgemeinen werden solche Erdschlußströme mit Hilfe eines Ringkerntransformators gefühlt, und das Fühlsignal wird, notwendigenfalls nach einer Verarbeitung, zur Aktivierung eines elektrischen Schalters verwendet.
• Um einen elektrischen Schalter unter dem Einfluß eines solchen polaritätsunabhängigen Fühlsignals oder eines davon abgeleiteten Signals zu betätigen, ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung mit einer weiteren Magnetwicklung versehen, welche um den Anker herum und im Inneren des einen Jochs angeordnet ist, um das Magnetfeld des Permanentmagneten in dem einen Magnetkreis auf magnetische Weise durch einen weiteren elektrischen Strom abzuschwächen und dadurch den Anker in die zweite Position zu bewegen.
• Weil bei der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung diese weitere Magnetwicklung das einzige ist, was den Abschnitt des Ankers des einen Magnetkreises umgibt, ist es möglich, ohne Vergrößerung der geometrischen Abmessungen der Auslösevorrichtung diese weitere Magnetwicklung mit einer Mehrzahl von Windungen auszustatten, so daß nur ein relativ kleiner elektrischer Strom erforderlich ist, um ein Magnetfeld der gewünschten Stärke zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, daß in der Verarbeitungsschaltung, die das Fühlsignal polaritätsunabhängig macht, elektronische Bauteile kleiner (elektrischer) Dimension verwendet werden können.
• Wie bereits oben beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Auslösevorrichtung mit einer Bimetalleinrichtung zum elektrothermischen Aktivieren des Ankers versehen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung weist die Bimetalleinrichtung mindestens ein langgestrecktes elektrothermisches Bimetallelement auf, dessen ein Ende am Joch befestigt ist und dessen anderes Ende in der Lage ist, in einer frei beweglichen Weise am nach außen vorstehenden Endabschnitt des Ankers oder am Kopfstück anzugreifen, um den Anker während des Betriebs in die zweite Position zu bewegen.
• Die langgestreckte Konstruktion des Bimetallelementes hat mehrere Vorteile. Im einzelnen hat sich gezeigt, daß der Betrag an elektrischer Energie, der zum Bewirken der erforderlichen Verlagerung dieses Elementes zum Bewegen des Ankers benötigt wird, umso kleiner ist, je größer die Länge des Bimetallelementes ist. In anderen Worten, die Auslösevorrichtung kann durch relativ kleine Überlastströme aktiviert werden. Nach Wegfall des Überlaststroms, z.B. durch dessen Abschaltung, kühlt sich ein langgestrecktes Bimetallelement genügend schnell ab und nimmt wieder seine Anfangsposition ein, so daß die Auslösevorrichtung zurückgestellt werden kann, z.B. von Hand. Im besagten Fall bedeutet dies daher, daß der Anker in seine erste Position zurückgebracht wird.
• In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, die auf dem oben Gesagten basiert, ist das mindestens eine langgestreckte Bimetallelement in einer solchen Weise angeordnet, daß seine Längsachse einen spitzen Winkel mit der Längsachse des langgestreckten Ankers bildet. Infolge dieser schrägen Anordnung können relativ lange Bimetallelemente verwendet werden, mit den erwähnten Vorteilen. Andere praktische Anordnungen, mit denen sich relativ lange Bimetallelemente verwenden lassen, sind in der Beschreibung der Ausführungsformen angegeben.
• Die Bimetalleinrichtung kann entweder vom direkt beheizten Typ oder vom indirekt beheizten Typ sein. Der indirekt beheizte Typ hat den Vorteil, daß, wenn die Auslösevorrichtung z.B. in einem mehrphasigen Wechselstromsystem verwendet wird, die Bimetallelemente mit einer Mehrzahl von Heizelementen entsprechend der Anzahl der Phasen ausgestattet werden können.
• Elektrische Energieverteilungsanlagen enthalen im allgemeinen eine Netzleitung, an die mehrere sogenannte Gruppenleitungen angeschlossen sind. Die Anlage als Ganzes wird durch eine sogenannte Hauptsicherung geschützt, die in die Netzleitung eingefügt ist, und jeweils eine Gruppensicherung in jeder Gruppenleitung. Falls notwendig, können die getrennten Gruppenleitungen ihrerseits wieder in weitere Untergruppen unterteilt sein, mit zugeordneten Untergruppensicherungen. Da im Falle eines Fehlers in einer Anlage nur diejenige Sicherung ansprechen muß, die am nächsten vor dem Ort des Fehlers liegt, wird u.a. eine standardisierte Serie von abzusichernden Nennstromstärken aufgestellt, damit man die gewünschte Selektivität des Ausschaltens bekommen kann.
• Beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, also die auf dem aktiven Prinzip und die auf dem passiven Prinzip basierenden Vorrichtungen, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung in geeigneter Weise justierbar für die Reaktion auf verschiedene Nennstromstärken gemacht, indem zwischen dem Anker und dem Permanentmagneten ein Nebenschluß aus magnetischem Material angeordnet ist, um das magnetische Feld in dem einen Magnetkreis zu beeinflussen.
• Durch geeignete Einstellung eines magnetischen Nebenschlusses dieses Typs kann die Auslösevorrichtung nicht nur für den Betrieb mit verschiedenen Nennstromstärken justiert werden, sondern es ist auch leicht möglich, Abweichungen infolge von Herstellungstoleranzen auszugleichen. In einer relativ einfachen Ausführungsform ist der Nebenschluß eine beweglich angeordnete Platte.
• Natürlich kann eine Justierung der Auslösevorrichtung auf verschiedene Stromstärken auch dadurch erfolgen, daß man die Windungszahl der Magnetwicklung erhöht oder vermindert. Im Falle einer erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, die auf dem aktiven Prinzip basiert, besteht außerdem eine zusätzliche Möglichkeit zur Justierung durch Erhöhung oder Verminderung des Abstandes zwischen dem Anker und derjenigen Fläche des weiteren Jochs, die auf der Seite des Kopfstückes des Ankers liegt.
• Die erfindungsgemäße Auslösevorrichtung bildet also eine Vorrichtung, in welcher die drei Schutzfunktionen in einer strukturell einfachen kompakten Weise kombiniert werden können, während gleichzeitig die Freiheit existiert, nur eine oder mehrere Funktionen einzubringen und auszuwählen, ob das aktive und/oder das passive angewandt wird.
• Verschiedene nationale und internationale Normen enthalten umfangreiche Richtlinien für Sicherheitsschalter in elektrischen Anlagen. Im einzelnen sind die Werte der Stromstärke und der zugeordneten Ausschaltzeit innerhalb spezieller Grenzen festgelegt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung besteht darin, daß mit dieser Vorrichtung Sicherheitsschalter für elektrische Anlagen vorgesehen werden können, die u.a. im Einklang mit dem Europäischen Standard CEE 19 "Spezifikation für Miniaturleistungsschalter" (automatische Schalter) sind. Die revidierten Anforderungen an die Auschaltcharakteristiken von Sicherheitsschaltern, wie sie im Regelentwurf IEC 898 der "International Electrotechnical Commission" niedergelegt sind, können durch die erfindungsgemäße Auslösevorrichtung ebenfalls ohne Probleme erfüllt werden.
• Die Erfindung bezieht sich infolgedessen ferner auf einen elektrischen Schalter mit einem Gehäuse mit mindestens einem Kontaktpaar, einem Federsystem und einer Betätigungseinrichtung zum Bringen des mindestens einen Kontaktpaares in die eine oder die andere Position unter dem Einfluß der Kraftwirkung des Federsystems, wobei die Betätigungseinrichtung eine Auslösevorrichtung gemäß der Erfindung aufweist.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen der Auslösevorrichtung und anhand von Zeichnungen erläutert, wobei weitere Vorteile und Ausführungsformen der Vorrichtung ebenfalls angegeben werden. Teile, die gleichartige Funktion und gleiche Gestalt haben, sind jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
• Fig. 1 zeigt ein Schema einer herkömmlichen einphasigen elektrischen Energieverteilungsanlage mit vier abgehenden Gruppen;
• Fig. 2 ist eine in logarithmischem Maßstab angelegte graphische Darstellung verschiedener Strom/Zeit-Kennlinien automatischer Schalter für elektrische Energieverteilungsanlagen;
• Figuren 3a und b zeigen schematisch verschiedene Ansichten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, die auf dem aktiven Prinzip basiert;
• Figuren 4a-c zeigen schematisch verschiedene Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, die auf dem passiven Prinzip basiert;
• Fig. 5 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung in vergrößertem Maßstab ein Detail der Ausführungsform nach Fig. 4 mit einer installierten Magnetwicklung;
• Fig. 6 ist eine graphische Darstellung einer Hystereseschleife magnetischen Materials und
• Fig. 7 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines gesonderten Körpers mit zwei magnetisch getrennten Zweigen.
• Die Fig. 1 zeigt ein Schema einer herkömmlichen einphasigen elektrischen Energieverteilungsanlage z.B. für Hausanschlüsse. An die schaltenden und verteiltenden Einrichtungen, die sich innerhalb eines Installationskastens 1 befinden, wird elektrische Energie von einem Kabeleingang 2 über eine Sicherung 3 und ein Verbrauchsmeßgerät 4 an eine Verteilerschiene 5 geliefert.
• Zwischen der Verteilerschiene 5 und dem Verbrauchsmeßgerät 4 ist ein automatischer Hauptschalter 6 eingefügt. Bei diesem Beispiel ist die Verteilerschiene 5 in vier abgehende Gruppen 7, 8, 9 und 10 aufgespalten, an die elektrische Verbraucher angeschlossen sind. Zwischen der Verteilerschiene 5 und jeder abgehenden Gruppe 7, 8, 9 und 10 ist jeweils ein automatischer Schalter 11 bzw. 12 bzw. 13 bzw. 14 ausbaubar eingefügt, um die abgehenden Gruppen gegen unzulässige Überlast- und Kurzschlußströme zu schützen. Die automatischen Schalter 11, 12 und 13 sind ferner mit jeweils einer Fühleinrichtung 15 bzw. 16 bzw. 17 für Erdschlußströme versehen.
• In der Praxis bestehen automatische Schalter im allgemeinen aus einem oder mehreren Kontaktpaaren, einem damit gekuppelten Federsystem und einer Betätigungseinrichtung zum Versetzen der Kontaktpaare in die geschlossene oder geöffnete Stellung unter dem Einfluß der Kraftwirkung des Federsystems. Die Betätigungseinrichtung kann im allgemeinen durch elektromagnetische Mittel, thermische Mittel und von Hand aktiviert werden. Gewöhnlich werden zum Fühlen von Erdschlußströmen Ringkerntransformatoren verwendet, wobei die Zu- und Rückleitungen der elektrischen Anlage jeweils eine Primärwindung bilden. Eine Differenz zwischen dem Zuleitungs- und dem Rückleitungsstrom bewirkt, daß in einer Sekundärwicklung des Ringkerntransformators eine Spannung erzeugt wird, und diese Spannung liefert ein Ausschaltsignal an die Betätigungseinrichtung des automatischen Schalters.
• Wenn in einer abgehenden Gruppe der elektrischen Anlage ein das Ausschalten der Energieversorgung erfordernder Fehler auftritt, ist es natürlich wünschenswert, daß nur derjenige automatische Schalter betätigt wird, der gesehen von der Energieversorgungsseite, am nächsten vor der Stelle des Fehlers liegt. Um eine solche Selektivität des Ausschaltens zu erreichen, müssen hintereinandergeschaltete Sicherungen gegeneinander in ihren Ausschaltcharakteristiken abgestimmt sein. In manchen elektrischen Anlagen können derart hohe Kurzschlußströme auftreten, daß z.B. die Kontakte in einem automatischen Schalter fest zusammenschmelzen, bevor der Ausschaltmechanismus reagiert. Um dies zu verhindern, ist auf der Energieversorgungsseite der elektrischen Anlage im allgemeinen eine Sicherung 3 eingefügt.
• Als Folge von Überströmen kann in den elektrischen Leitern der Schalteinrichtung einer elektrischen Anlage eine derartige Wärmeentwicklung erfolgen, daß z.B. Feuer entstehen kann. Dies ist so, weil der hindurchfließende Strom einen bestimmten Anstieg in der Temperatur bewirkt, abhängig von der Wärmekapazität der elektrischen Leiter, der Wärmeübertragung von den Leitern an die Umgebung und der Oberfläche der Ummantelung der Leiter. Unterhalb einer speziellen Stromstärke, als Nennstromstärke bezeichnet, wird eine unzulässige Erhitzung der Umgebung nicht eintreten. Überströme, d.h. Ströme mit einer Stärke oberhalb der Nennstromstärke, sind jedoch fähig, im Laufe der Zeit eine unzulässige Erwärmung der elektrischen Leiter und deren Umgebung zu bewirken. Je höher die Überströme sind, desto schneller wird natürlich ein bestimmter Temperaturanstieg erreicht werden. Kurzschlußströme sind im allgemeinen immer unzulässig und müssen so schnell wie möglich ausgeschaltet werden.
• Die Fig. 2 ist eine graphische Darstellung von Strom/Zeit- Kennlinien, auch als Ausschaltkurven bezeichnet, für automatische Schalter des L- und U-Typs gemäß dem Europäischen Standard CEE19. In diesen graphischen Darstellungen ist die Stromstärke I längs der horizontalen Achse aufgetragen, und die Zeitdauer t, über welche dieser Strom zulässig ist, ist auf der vertikalen Achse aufgetragen. Der CEE Standard 19 läßt eine erste Stromgrenze A gelten, bei welcher der automatische Schalter nicht innerhalb einer Stunde reagieren darf und die auch als Nichtauslöse-Strom Int bezeichnet wird, und eine zweite Stromgrenze B, bis zu welcher der automatische Schalter innerhalb einer Stunde reagieren muß und die auch als Auslöse- Strom It bezeichnet wird. Die besagte CEE-Norm gibt also ein Band vor, innerhalb dessen der automatische Schalter auslösen muß.
• Der kurvige Teil der graphischen Darstellungen ist im Bereich, in dem ein Ausschalten als Folge von Überströmen stattfindet (Bereich thermischen Ausschaltens). Der schräg nach unten laufende rechte Teil der graphischen Darstellung ist der Bereich, in dem eine Ausschaltung als Folge von Kurzschlußströmen stattfindet (Bereich magnetischen Ausschaltens). Automatische Schalter vom L-Typ sind optimal an den Temperaturanstieg der elektrischen Zuleitungen angepaßt. Die automatischen Schalter des U-Typs werden im allgemeinen für Geräteschutz verwendet.
• Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die Betätigungseinrichtung für einen elektrischen Schalter zum Schutz gelektrischer Energieverteilungsanlagen fähig sein muß, in einer vorbestimmten oder nicht-vorbestimmten Weise auf drei Typen von Fehlerzuständen zu reagieren, nämlich:
• a. relativ niedrige Überströme;
• b. relativ hohe Überströme und Kurzschlußströme;
• c. Erdschlußströme.
• In der Praxis werden die oben unter a. und b. angegebenen Fehlerzustände häufig bereits mit Hilfe einer einzigen kombinierten Vorrichtung überwacht, während die unter c. erwähnte Funktion in diesem Fall optional ist. Es können jedoch auch Situationen eintreten, in denen nur eine oder zwei der genannten Fehlerzustände zu überwachen sind.
• Die Figuren 3a und 3b zeigen schematische verschiedene Ansichten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung zur Aktivierung der Schaltmechanismen des Schalters unter dem Einfluß einer oder mehrerer der oben genannten Fehlerzustände.
• Die Fig. 3a ist eine teilweise im Querschnitt gezeichnete Seitenansicht einer Ausführungsform der Auslösevorrichtung, die auf dem aktiven Prinzip basiert und ein ungefähr S- förmiges Joch 10 aus magnetischem Material wie z.B. Weicheisen, Stahl und dergleichen aufweist, mit parallel zueinanderliegenden Schenkeln 19, 20 und 21. Zwischen den beiden Schenkeln 20 und 21 ist ein Permanentmagnet 22 z.B. aus Ferroxdure angeordnet. Der Nord- und der Südpol des Magneten 22 sind mit N bzw. S bezeichnet. Ein stabförmiger Anker 23 aus magnetischem Material wie z.B. Weicheisen oder Stahl ist so angeordnet, daß er beweglich in der Verlängerung der magnetischen Achse des Permanentmagneten 22 gehalten wird. Die benachbarten Schenkel 19 und 20 sind mit einer Durchtrittsöffnung versehen, so daß sich der Anker 29 hindurchbewegen läßt.
• Der Anker 23 und der Permanentmagnet 22 werden zwischen den Schenkeln 20 und 21 des Joches 18 durch einen Halterungskörper 24 gehalten, der an die Formen der betreffenden Teile angepaßt ist. Der Halterungskörper 24 kann vorteilhafterweise aus Kunststoff bestehen, wobei die Schenkel des Joches ebenfalls teilweise umhüllt werden, so daß der Halterungskörper 24 eine feste Position relativ zum Joch 18 einnimmt. Aus Gründen der Klarheit ist der Abschnitt des Halterungskörpers 24 zwischen den Schenkeln des Joches im Querschnitt dargestellt.
• Das zylindrische Kopfstück 25 ist an demjenigen Ende des Ankers 23 befestigt, das vom Permanentmagneten 22 fortweist; dieses Kopfstück 25 hat einen Anschlag 26, und zwischen diesem Anschlag 26 und der nach außen weisenden Seite des Schenkels 90 ist eine Druckfeder 27 eingepaßt. Aus Gründen der Klarheit ist die Druckfeder 27 ebenfalls im Querschnitt dargestellt. An seinem dem Anschlag 26 abgewandten Ende ist das Kopfstück 25 mit einem zapfenförmigen Fortsatz 28 versehen, der in eine Bohrung 29 in der Längsrichtung des Ankers 23 paßt. Die verschiedenen Merkmale sind durch gestrichelte Linien in der Figur gezeigt. Das Kopfstück 25 ist am Anker 23 über das zapfenförmige Ende 28 in der Bohrung 29 befestigt. Das Kopfstück 25 muß aus einem Material bestehen, z.B. Kunststoff, das einen höheren magnetischen Widerstand als das Material des Ankers 23 hat.
• Natürlich ist es zur Befestigung des Kopfstückes 25 am Anker 23 auch möglich, statt Herstellung einer Bohrung im Anker 23 eine Bohrung im Kopfstück 25 herzustellen, in welche ein am Anker 23 geformtes zapfenförmiges Ende dann paßt. Andere Befestigungsmethoden wie z.B. Anleimen oder Verwendung einer Schraubverbindung können ebenfalls angewandt werden.
• Zwischen den Schenkeln 19 und 20 des Joches 18 ist eine Magnetwicklung 30 um den Anker 23 gelegt. Aus Gründen der Klarheit ist diese Magnetwicklung ebenfalls im Querschnitt dargestellt, und außerdem sind ihre Anschlußenden nicht gezeigt. Falls nötig, kann zwischen den Schenkeln 19 und 20 eine Hülse 53 aus nichtmagnetischem Material oder einem Material mit niedriger magnetischer Permeabilität um den Anker 23 gelegt werden, wie es durch strichpunktierte Linien in der Figur angedeutet ist. Die Magnetwicklung wird dann um diese Hülse 53 herum angeordnet. Indem man erlaubt, daß die Enden der Hülse 53 in die jeweiligen Durchtrittsöffnungen in den Schenkeln 19 und 20 des Joches 18 hineinreichen, wird eine gute Führung und Halterung des Ankers 23 und des Kopfstückes 25 erzielt.
• Außerdem ist zwischen dem Permanentmagneten 22 und demjenigen Ende des Ankers 23, das dem Magneten gegenüberliegt, eine Nebenschlußplatte 31 aus magnetischem Material eingepaßt, die sich parallel zum Schenkel 21 bewegen kann. Die Nebenschlußplatte 31 kann in Richtungen zu der die Schenkel 20 und 21 verbindenden Basisseite 32 des Joches hin und von dieser Seite fort bewegt werden.
• Der Permanentmagnet 22, die Nebenschlußplatte 31, der zwischen den Schenkeln 20 und 21 liegende Abschnitt des Ankers 23, sowie die Schenkel 20 und 21 selbst und die Basisseite 23 des Joches bilden einen ersten magnetischen Kreis. Die Schenkel 19 und 20 und der von der Magnetwicklung 30 umgebene Abschnitt des Ankers 23 bilden einen zweiten magnetischen Kreis.
• Außerdem ist an der Basisseite 32 ein Ende eines L-förmigen Bimetallelementes 33 befestigt, dessen anderes freies Ende zwischen dem Schenkell 19 des Joches 18 und dem Anschlag 26 des Kopfstückes 25 des Ankers 23 liegt.
• Die Fig. 3b zeigt eine Draufsicht auf die in Seitenansicht in Fig. 3a dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung. Aus dieser Figur läßt sich deutlich erkennen, daß der langgestreckte Abschnitt des Bimetallelementes 33 einen spitzen Winkel α mit der Längsachse des langgestreckten Ankers 23 bildet. Wie bereits erwähnt, bietet die schräge Anordnung des Bimetallelementes 33 die Möglichkeit, längere Elemente einzusetzen als es der Fall wäre, wenn das Bimetallelement in Linie mit dem Anker angeordnet werden müßte. Je länger das Bimetallelement ist, desto kleiner wird die Energiezufuhr sein, die zur Herbeiführung einer gewünschten Ablenkung genügen kann, was eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Ansprechens auf Überströme bedeutet. Gleichzeitig ist die Kühloberfläche des Bimetallelementes größer, und infolgedessen kehrt dieses Element nach einer Ablenkung schneller in seine Ursprungsstellung zurück, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Somit kann nach einem thermischen Überlastungszustand der von der Auslösevorrichtung ausgeschaltete Schalter schneller wieder eingeschaltet werden.
• Natürlich sind auch andere als die gezeigten Anordnungen möglich, um die Verwendung längerer Bimetallelemente zu erlauben. So kann das Bimetallelement 33 auch in einer gegenüber der Längsachse des Ankers 23 seitlich verschobenen Weise an der Basisseite 32 des Joches befestigt werden. Bei einer solchen exzentrischen Anordnung kann derjenige Abschnitt des Bimetallelementes 33, der in die Richtung des Ankers 23 gebogen ist, länger sein als wenn das Bimetallelement 33 parallel zur Mittellinie des Ankers 23 positioniert ist. Es ist auch möglich, den Befestigungsort des Bimetallelementes 33 an der Basisseite 32 des Joches an die eine Seite angrenzend an die Längsachse des Ankers 23 zu legen und zu erlauben, daß das an der anderen Seite der Längsachse des Ankers 23 gelegene Ende des Bimetallelementes 33 am Anschlag 26 des Kopfstückes 25 angreift.
• Das gezeigte Bimetallelement 33 ist vom sogenannten indirekt beheizten Typ, es ist mit einem gesonderten Heizelement in Form einer Heizwicklung 54 aus Widerstandsdraht versehen, die im Querschnitt gezeigt ist und in den zu schützenden Stromkreis eingefügt ist oder an die ein weiterer Strom gelegt liegt, der dem zu schützenden Strom proportional ist. Für Anwendungen in mehrphasigen Systemen können mehrere Bimetallelemente oder ein Bimetallelement mit mehreren Heizelementen verwendet werden. Natürlich ist es auch möglich, statt indirekt beheizter Bimetallelemente sogenannte direkt beheizte Bimetallelemente zu verwenden; in diesem Fall wird das Bimetallelement in der Nähe seiner Enden mit flexiblen elektrisch leitenden Anschlußdrähten versehen (nicht dargestellt).
• In der Fig. 3a ist die Auslösevorrichtung in ihrer ersten Position dargestellt, in welcher der Anker 23 an der Nebenschlußplatte 31 anliegt, unter dem Einfluß der magnetischen Kraft des Permanentmagneten 22 über den ersten Magnetkreis. Wie man in Fig. 3 deutlich erkennen kann, liegt das andere Ende des Ankers 23 in einem Abstand von derjenigen Fläche des Schenkels 19, die dem Schenkel 20 zugewandt ist. Als Folge des relativ hohen magnetischen Widerstandes, den das Kopfstück 25 bildet, gibt es im zweiten Magnetkreis faktisch kein vom Permanentmagneten 22 herrührendes Feld.
• Ein die Magnetwicklung 30 durchfließender elektrischer Strom wird ein Magnetfeld im zweiten Magnetkreis erzeugen, und dieses Feld ist bestrebt, sich über den die Bohrung 29 enthaltenen Abschnitt des Ankers 23 und die Schenkel 19 und 20 zu schließen. Ungeachtet der Polarität des Magnetfeldes wird auf den Anker 23 eine magnetische Kraft in Richtung zum Schenkel 19 ausgeübt, um den zweiten Magnetkreis magnetisch zu schließen. Wenn der Strom in der Magnetwicklung 30 über einen vorbestimmten Schwellenwert ansteigt, bei welchem die auf den Anker wirkende Kraft größer ist als diejenige, die durch den Permanentmagneten 22 im ersten Magnetkreis auf ihn ausgeübt wird, dann wird der Anker 23 von der Nebenschlußplatte 31 fortgezogen und wird sich unter dem Einfluß der Druckfeder 27 weiter in seine zweite Position bewegen, in welcher das Kopfstück 25 dann weiter nach außen vorsteht, als es in Fig. 3 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Bewegung des Ankers 23 wie gewünscht unabhängig von der Richtung des durch die Magnetwicklung 30 fließenden Stroms und kann somit direkt durch einen Wechselstrom ausgelöst werden.
• Im Falle von mehrphasigen Systemen können natürlich mehrere Magnetwicklungen 30 zwischen den Schenkeln 19 und 20 des Joches 18 angeordnet werden. Der Schwellenwert, oberhalb dessen der Anker 23 über das magnetische Feld im zweiten Magnetkreis bewegt wird, ist u.a. abhängig von der Stärke der Druckfeder 27, der Stärke des Permanentmagneten 22, dem für das Joch 18 und den Anker 23 verwendeten magnetischen Material und vom magnetischen Widerstand im zweiten Magnetkreis.
• Dieser magnetische Widerstand wird bestimmt durch das Material, aus dem das Kopfstück 25 hergestellt ist und durch den Abstand zwischen der nach innen weisenden Seite des Schenkels 19 und dem ihr gegenüberliegenden Ende des Ankers 23. Falls das Kopfstück 25 und der Anker 23 miteinander verbunden sind, z.B. mittels eines Schraubgewindes, ist es einfach, den Abstand zwischen dem Schenkel 19 und dem gegenüberliegenden Ende des Ankers 23 zu variieren und somit den magnetischen Widerstand des zweiten Magnetkreises und dadurch den Schwellenwert zu ändern.
• Ein relativ einfaches Ändern dieses Schwellenwertes kann durch Verwendung der Nebenschlußplatte 31 erfolgen, mit welcher das Mgnetfeld im ersten Magnetkreis beeinflußt werden kann. Wenn die Nebenschlußplatte 31 weiter in die Richtung zur Basisseite 32 des Joches 18 bewegt wird, nimmt die auf den Anker 23 ausgeübte Anziehungskraft ab, und die Auslösevorrichtung zeigt infolgedessen geänderte Erregungscharakteristiken. Mit Hilfe der Nebenschlußplatte 31 können toleranzbedingte Abweichungen in einer einfachen Weise kompensiert werden, oder die Auslösevorrichtung kann für das Reagieren auf eine spezielle Nennstromstärke justiert werden, z.B. um die oben in der Einleitung erwähnte Selektivität zwischen aufeinanderfolgenden automatischen Schaltern in einem Stromkreis zu erreichen.
• Wie bereits oben erwähnt, kann die Einstellung der Nennstromstärke auch durch Änderung der Windungszahl der Magnetwicklung 30 und/oder des Abstandes zwischen dem Schenkel 19 und dem gegenüberliegenden Ende des Ankers 23 erfolgen.
• Die auf den Anker 23 im ersten Magnetkreis wirkende magnetische Kraft kann außerdem dadurch justiert werden, daß man den Querschnitt des im ersten Magnetkreis liegenden Abschnitts des Ankers 23 anpaßt. In der Fig. 3a hat das nahe der Nebenschlußplatte liegende Ende des Ankers 23 verminderten Querschnitt, mit der Folge, daß der Anker an dieser Stelle in seiner ersten Position unter dem Einfluß des Permanentmagneten magnetisch faktisch gesättigt ist. Das sogenannte "Festkleben" des Ankers kann dadurch verhindert werden, daß man das der Nebenschlußplatte 31 gegenüberliegende Ende in geeigneter Weise rundet (nicht gezeigt) oder daß man der Nebenschlußplatte 31 einen nicht-gleichförmigen Querschnitt verleiht.
• Um den Anker 23 auch unter dem Einfluß eines detektierten Erdschlußstroms zu bewegen, kann der Anker zwischen den Schenkeln 20 und 21 des Joches 18 von einer weiteren Magnetwicklung umgeben werden. In der Fig. 3a ist eine weitere, diesem Zweck dienende Magnetwicklung 34 durch unterbrochene Linien schematisch dargestellt. Wie bereits in der Einleitung erwähnt wurde, wird eine unerwünschte Differenz zwischen dem Phasenleiterstrom und dem Nulleiterstrom im allgemeinen durch einen Ringkerntransformator detektiert, und das detektierte Signal wird z.B. in Form eines Gleichstroms verfügbar gemacht. Dieser Gleichstrom wird dann in einer solchen Weise an die weitere Magnetwicklung 34 gelegt, daß das vom Permanentmagneten 22 im ersten Magnetkreis gelieferte Feld abgeschwächt wird und der Anker 23 infolgedessen unter dem Einfluß der Druckfeder 27 bewegt werden kann.
• Überströme, die für eine gewisse Zeit ohne Gefahr einer Überhitzung der elektrischen Anlage zulässig sind, werden unter dem Einfluß der Wirkung des Bimetallelementes 33 gefühlt. Dieses Bimetallelement 33 ist derart angeordnet, daß sich bei Erwärmung das freie Ende in Richtung zum Anschlag 26 des Kopfstückes 25 des Ankers biegt. Hierdurch wird der erste Magnetkreis im Laufe der Zeit unterbrochen, und der Anker 23 wird unter dem Einfluß der Druckfeder 27 in die zweite Position bewegt. Da das Bimetallelement 33 nur die zum Unterbrechen es ersten Magnetkreises benötigte Kraft zu liefern braucht, kann dieses Element von relativ leichter Konstruktion sein, d.h. geringe Masse haben.
• Um im Falle von Bimetallelementen des direket beheizten Typs unerwünschte Stromwege zu vermeiden, ist es notwendig, daß jedes Bimetallelement 33 wechselseitig und in einer elektrisch isolierten Weise am Anker angreift. Zu diesem Zweck kann z.B. der Anschlag 26 aus elektrisch isolierendem Material hergestellt oder mit einer geeigneten Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material versehen sein. Natürlich kann auch das freie Ende des Bimetallelementes 33 mit einer geeigneten elektrisch isolierenden Einrichtung versehen sein, um am Anschlag 26 anzugreifen. Außerdem kann die Befestigung des Bimetallelementes 33 am Joch 18 in gleicher Weise auf eine elektrisch isolierende Weise realisiert sein.
• Bei der Ausführungsform nach den Figuren 3a und b werden U- förmige Joche, die zu einer einzigen im wesentlichen S- förmigen Struktureinheit kombiniert sind, für den ersten und den zweiten Magnetkreis verwendet. Es ist jedoch klar, daß die U-förmigen Joche auch zu einer im wesentlichen E-förmigen Einheit kombiniert sein können.
• Um zu verhindern, daß der Anker etwa als Folge der asymmetrischen Feldverteilung in einem U-förmigen Joch zu weit in Richtung auf eine bestimmte Seite gezogen wird, kann für das Joch anstelle einer offenen U-Form auch eine geschlossene U- Form verwendet werden. Im Prinzip kann das Joch 18 entweder aus einem einzigen Bauteil oder aus getrennten Jochen bestehen. Aus struktureller Sicht hat aber die zweitgenannte Alternative den Nachteil, daß die Durchtrittsöffnungen für den Anker miteinander ausgerichtet werden müssen, die Joche unter weitestmöglicher Vermeidung von Luftspalten aneinander befestigt werden müssen, usw.. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann das Kopfstück 25 z.B. auch durch Anleimen an der betreffenden Endfläche des Ankers 23 befestigt sein.
• Die Fig. 4a zeigt, teilweise in Schnittdarstellung, eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung, die auf dem passiven Prinzip beruht und ein ungefähr U-förmiges Joch 35 aus magnetischem Material mit einer Basisseite 32 und Schenkeln 20 und 21 aufweist. Auch hier ist ein Permanentmagnet 22 zwischen den beiden Schenkeln 20 und 21 angeordnet. Ein stabförmiger Anker 23 aus magnetischem Material ist wiederum so angeordnet, daß er beweglich in der Verlängerung der Magnetachse (N-S) des Permanentmagneten 22 gehaltert ist. Der Schenkel 20 ist mit einer Durchtrittsöffnung versehen, so daß ein Teil des Ankers 23 nach außen aus dem Joch 35 vorstehen kann.
• Der Anker 23 und der Permanentmagnet 22 werden gleicherweise durch einen ihren jeweiligen Formen angepaßten Halterungskörper 24 zwischen den Schenkeln 20 und 21 des Joches 25 gehalten. Zur Klarheit ist der Abschnitt des Halterungskörpers 24, der zwischen den Schenkeln 20 und 21 liegt, hier ebenfalls in Schnittansicht dargestellt.
• An dem nach außen vorstehenden Ende des Ankers 23 ist ein zylindrisches Kopfstück 36 gebildet, dessen zum Schenkel 20 des Joches weisende Seite einen Anschlag für eine Druckfeder 27 bildet, die um den nach außen vorstehenden Abschnitt des Ankers (23) gelegt ist. Das andere Ende der Druckfeder 27 stützt sich auf der nach außen weisenden Oberfläche des Schenkels 20 ab.
• Zwischen der Basisseite 32 des Joches und dem Anker 23 ist ein U-förmiges Bimetallelement 37 in einer solchen Weise installiert, daß die langgestreckte Basisseite 38 der genannten Elemente in einem Abstand von den Schenkeln 20 und 21 des Joches liegt. Das Bimetallelement 37 ist mit dem einen Schenkel 39 fest am Schenkel 21 des Joches befestigt und kann mit seinem anderen Schenkel 40 in freier Weise am Kopfstück 36 des Ankers 23 angreifen.
• Der Permanentmagnet 22, der innerhalb des Joches 35 gelegene Abschnitt des Ankers 23, die Basisseite 32 und die damit verbundenen Schenkel 20 und 21 des Joches 35, sowie eine Nebenschlußplatte 31 aus magnetischem Material, die in einer beweglichen Weise zwischen dem Permanentmagneten 22 und dem innerhalb der Schenkel 20 und 21 liegenden Ende des Ankers 23 angeordnet ist, bilden einen ersten Magnetkreis.
• Die Fig. 4b zeigt eine Ansicht der Auslösevorrichtung, gesehen von derjenigen Seite, wo der Anker 23 aus dem Joch 35 hervorsteht. Das freie Ende des Schenkels 20 ist z.B. stufenförmig verjüngt und mit einer T-förmigen Drehnase 41 versehen, mit welcher das Joch in einer bekannten Weise an einer Unterlage befestigt werden kann. Die vorstehend erwähnte Befestigung des Halterungskörpers 24 relativ zum Joch 35 wird mit Hilfe der Absätze 42 erreicht, die durch die Verjüngung des freien Endes des Schenkels 20 gebildet sind. Der Schenkel 21 des Joches ist in entsprechender Weise verjüngt und mit einer Drehnase 41 versehen.
• Die Fig. 4c zeigt eine von der Basisseite 32 des Joches her gesehene Ansicht der Auslösevorrichtung. Das Bimetallelement 37 ist auch hier wieder als direkt beheizter Typ dargestellt und mit biegsamen elektrisch leitenden Anschlußdrähten (nicht gezeigt) an seinen Schenkeln 39 und 40 versehen. Natürlich kann auch ein indirekt beheiztes Bimetallelement statt eines direkt beheizten Bimetallelementes bei dieser Ausführungsform verwendet werden. Bei mehrphasigen Systemen können auch bei dieser Ausführungsform mehrere direkt beheizte Bimetallelemente 37 oder ein indirekt beheiztes Bimetallelement mit mehreren Heizelementen verwendet werden. In allen Fällen sind die notwendigen Isoliermaßnahmen getroffen, um unerwünschte Stromwege zu vermeiden. Das Kopfstück 36 kann z.B. aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sein, oder es kann mit einem geeigneten Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material versehen sein, um unerwünschte Stromwege im Falle von Bimetallelementen des direkt beheizten Typs zu vermeiden. Natürlich kann der Schenkel 40 des Bimetallelementes auch mit geeigneten elektrisch isolierenden Einrichtungen versehen sein, um am Anker 23 oder an dessen Kopfstück 36 einzugreifen.
• Wie man in Fig. 4c erkennen kann, ist in der Basisseite 32 des Joches eine rechteckige Öffnung 43 in einer solchen Weise gebildet, daß diejenigen Teile der Basisseite 32, die am äußeren Umfang des Joches am Ort dieser Öffnung angrenzen, zwei magnetische Zweige 44 und 45 bilden, die durch Luft voneinander getrennt sind. Diese beiden magnetisch getrennten Zweige 44 und 45 bilden einen zweiten Magnetkreis, der magnetisch in Reihe mit dem ersten Magnetkreis liegt. Die beiden Zweige werden durch eine einzige Magnetwicklung 46 aus elektrisch leitendem Material umschlungen, wie es in vergrößertem Maßstab perspektivisch in Fig. 5 dargestellt ist.
• Der Halterungskörper 24 hat eine solche Gestalt, daß nötigenfall seine weitere Magnetwicklung 34 um den Anker 23 angeordnet werden kann, um den Anker 23 auch unter dem Einfluß eines gefühlten Endschlußstromes zu bewegen; die verschiedenen Merkmale sind schematisch in Fig. 4a gezeigt. Die Auslösevorrichtung funktioniert in folgender Weise.
• Es sei angenommen, daß das Joch aus magnetischem Material hergestellt ist, das eine Hystereseschleife 47 hat, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Die Enden der Hystereseschleife sind die Bereiche, wo das Material magnetisch gesättigt ist. Die Feldstärke H des Permanentmagneten 22 wird nun so gewählt, daß das Joch 35 nahe an den Beginn seiner Sättigung eingestellt wird, z.B. am Einstellpunkt A der Fig. 6. Die vom Permanentmagneten 22 auf den Anker 23 ausgeübte Anziehungskraft und die von der Druckfeder 27 auf den Anker ausgeübte zurückstoßende Kraft werden nun in einer solchen Weise einander angepaßt, daß in der Anfangsposition der Auslösevorrichtung auf den Anker eine resultierende Kraft ausgeübt wird, die in der Richtung zum Permanentmagneten wirkt. Wenn diese Anziehungskraft anschließend in einer solchen Weise beeinflußt wird, daß die von der Druckfeder 27 ausgeübte Kraft zu überwiegen beginnt, dann wird der Anker 23 durch sein Kopfstück 36 in Richtung fort vom Schenkel 20 des Joches bewegt. Unter dem Einfluß dieser Bewegung können die Kontakte eines elektrischen Schalters z.B. zur Unterbrechung eines Stromkreises geöffnet werden.
• Es sein nun die Fig. 5 betrachtet. Die beiden einander gleichen magnetisch getrennten Zweige 44 und 45 sind durch die Magnetwicklung 46, welche in der Form einer "8" geflochten ist, in einer solchen Weise umschlungen, daß die in den Zweigen 44 und 45 unter dem Einfluß eines in der Magnetwindung 46 fließenden Stroms erzeugten Magnetfelder gleichen Betrag, aber entgegengesetzte Richtung haben. Das vom Permanentmagneten 22 erzeugte Magnetfeld wird infolgedessen in dem einen Zweig verstärkt und im anderen Zweig abgeschwächt. Wenn die Magnetisierung des Joches wie erwähnt auf den Punkt A in Fig. 6 eingestellt ist, ist es klar, daß die magnetische Gesamtinduktion B im Magnetkreis als Folge der nichtlinearen Gestalt der Hystereseschleife abnimmt. Wenn diese Abnahme genügend groß ist, wird der Anker unter dem Einfluß der Druckfeder 27 bewegt. Die Richtung, in welcher der Strom durch die Magnetwindung 46 fließt, hat keinen Einfluß auf die Flußabnahme, und daher ist die Forderung erfüllt, daß die Auschaltcharakteristiken für Kurzschlußströme und relativ hohe Überströme unabhängig von der im jeweiligen Augenblick herrschenden Polarität des auszuschaltenden Stromes sind.
• Es wurde gefunden, daß, wenn die Feldstärke des Permanentmagneten 22, die Federkraft der Druckfeder 27 und die magnetischen Charakteristiken des Joches 27 und des Ankers 23 geeignet gewählt sind, das Magnetfeld im Magnetkreis durch eine Magnetwicklung, die nur aus einer einzigen Windung besteht, genügend abgeschwächt werden kann, um eine Bewegung des Ankers zu bewirken. Dies hat den Vorteil, daß die Magnetwicklung 46 direkt in den zu schützenden Stromkreis eingefügt werden kann und ihre Drahtdicke auf den zu erwartenden maximalen Kurzschlußstrom dimensioniert werden kann. Durch Bildung mehrerer voneinander getrennter Zweige im Magnetkreis, z.B. durch mehrere Öffnungen 43, läßt sich eine noch größere Abschwächung des Magnetfeldes unter Installierung einer einzigen Magnetwicklung 46 entsprechend der Fig. 5 herbeiführen. Durch Installation mehrerer Magnetwicklungen, die elektrisch voneinander isoliert sind, ist es z.B. möglich, eine mehrphasige elektrische Energieverteilungsanlage in einfacher Weise unter Verwendung einer Auslösevorrichtung zu schützen. Natürlich kann auch für jede einzelne Phase eine gesonderte Öffnung 43 mit einer zugeordneten Magnetwicklung 46 vorgesehen werden.
• Das Bimetallelement 37 ist in einer solchen Weise angeordnet, daß sich bei seiner Aufheizung das freie Ende dieses Elementes in Richtung fort von den Schenkeln 20 und 21 des Joches biegt. Wenn sich die Basisseite 38 des Bimetallelementes 37 weiter vom Joch wegbewegt, wird der Schenkel 40 des Bimetallelementes, von einer bestimmten Position an, auf das Kopfstück des Ankers 36 eine Kraft in Richtung fort vom Schenkel 20 des Joches ausüben. Infolgedessen wird der erste Magnetkreis unterbrochen, mit der Folge, daß sich sein magnetischer Widerstand erhöht und der Anker 23 unter dem Einfluß der Druckfeder 27 weiter nach außen bezüglich des Joches 35 bewegt wird.
• Die Ablenkung des Bimetallelementes relativ zum Joch bleibt auch relativ klein wegen der gewählten U-Form des Bimetallelementes. Als Folge davon kehrt das Bimetallelement nach dem Ausschalten des Überstroms relativ schnell in seine Anfangsposition zurück, wie sie in Fig. 4c gezeigt ist, so daß der Anker relativ schnell durch eine äußere Kraft wieder in seine Anfangsposition zurückgebracht werden kann, wie es in Fig. 4a gezeigt ist.
• Durch die gewählte Anordnung läßt sich eine kompakte und empfindliche Konstruktion schaffen, die wenig Raum einnimmt und die innerhalb des im allgemeinen relativ kleinen Gehäuses automatischer Schalter eingebaut werden kann. Wenn z.B. der Ort der Magnetwicklung 46 Probleme beim Einbau der Auslösevorrichtung im Schalter darstellt, kann vorteilhafterweise ein gesonderter Körper verwendet werden, um einen zweiten magnetischen Kreis mit magnetisch getrennten Zweigen in Reihe mit dem ersten Magnetkreis einzufügen.
• In der Fig. 7 ist ein zu diesem Zweck verwendbarer länglicher zylindrischer Körper 48 aus magnetischem Material schematisch dargestellt, der z.B. zwischen den Permanentmagneten 22 und den Anker 23 eingebracht werden kann, so daß seine Längsachse in die Richtung der Magnetachse (N-S) des Permanentmagneten 22 weist.
• Mit Hilfe der Öffnung 49, die in der radialen Richtung im Körper 48 gebildet ist, werden zwei Zweige 50 und 51 geschaffen, die durch Luft magnetisch voneinander getrennt sind und die vergleichbar mit den magnetisch getrennten Zweigen 44 und 45 der Basisseite 32 des Joches sind. Ausnehmungen 52 zur Aufnahme einer Magnetwicklung 46, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, sind in der Mantelfläche des zylindrischen Körpers 48 am Ort der Zweige 50 und 51 gebildet.
• Es ist klar, daß der Körper 48 auch andere geeignete Formen haben kann, nötigenfalls mit mehreren voneinander magnetisch getrennten Zweigen. Wenn ein solcher gesonderter Körper 48 verwendet wird, muß der Permanentmagnet 22 eine derartige Stärke haben, daß zumindest dieser Körper 48 auf oder nahe an seinen Sättigungspunkt eingestellt wird.

Claims (22)

1. Auslösevorrichtung für einen elektrischen Schalter, enthaltend ein Joch (20, 21, 32) aus magnetischem Material, das einen beweglich angeordneten langgestreckten Anker (23) trägt, von welchem ein Endabschnitt nach außen aus dem Joch (20, 21, 32) vorsteht, einen fest angeordneten Permanentmagneten (22), wobei der Anker (23) und das Joch (20, 21, 32) einen Magnetkreis bilden, um den Anker (23) unter dem Einfluß des Magnetflusses des Permanentmagneten (22) in einer ersten Position zu halten, eine am Anker (23) angreifende Federeinrichtung (27), mindestens eine Magnetwicklung (30; 46) zum elektromagnetischen Bewegen des Ankers (23) in eine zweite Position, in welcher der genannte Endabschnitt des Ankers (23) weiter aus dem Joch (20, 21, 32) heraussteht als in der ersten Position, und eine Bimetalleinrichtung (33; 37) zum thermischen Bewegen des Ankers (23) in die zweite Position, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Magnetwicklung (30; 46) Teil eines weiteren Magnetkreises (19, 23, 25; 43-45; 48- 52) bildet, um den Anker (23) während des Betriebs unabhängig von der Polarität eines in der mindestens einen Magnetwicklung (30; 46) fließenden elektrischen Stroms in die zweite Position zu bewegen, und daß die Bimetalleinrichtung (33; 37) zur elektrothermischen Bewegung des Ankers (23) in die zweite Position angeordnet ist.

2. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, worin der weitere Magnetkreis ein weiteres Joch (19) aus magnetischem Material aufweist, das den genannten Endabschnitt des Ankers (23) aufnimmt, wobei das Ende dieses Endabschnittes in ein Kopfstück (25) übergeht, das einen höheren magnetischen Widerstand als der Anker (23) hat und das aus einer Seite des weiteren Joches (19) nach außen vorsteht, und wobei dieses Ende in der ersten Position des Ankers (23) in einem Abstand von derjenigen Seite des weieren Joches (19) liegt, durch welches das Kopfstück (25) hervorsteht, und wobei die mindestens eine Magnetwicklung (30) um den Endabschnitt des Ankers (23) herum angeordnet ist.

3. Auslösevorrichtung nach Anspruch 2, worin die beiden Joche (20, 21, 32; 19) zu einer einzigen strukturellen Einheit kombiniert sind und jedes Joch (20, 21, 32; 19) einen offenen U-förmigen oder einen geschlossenen oder faktisch geschlossenen U-förmigen Querschnitt hat.

4. Auslösevorrichtung nach Anspruch 3, worin die beiden Joche (20, 21, 32; 19) als Ganzes einen im wesentlichen U-, S-, E-, 8- oder 9-förmigen Querschnitt haben, wobei zwei einander benachbarte Seiten mit einer Durchtrittsöffnung für den Anker (32) versehen sind.

5. Auslösevorrichtung nach Anspruch 4, worin die beiden Joche (20, 21, 32; 19) integriert (18) sind.

6. Auslösevorrichtung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, worin das Kopfstück (25) und der Anker (23) derart bestimmt sind, daß sie in Teilen ineinander passen.

7. Auslösevorrichtung nach Anspruch 6, worin das Kopfstück (25) und der Anker (23) durch eine Zapfen/Loch-Verbindung (28, 29) aneinander befestigt sind.

8. Auslösevorrichtung nach Anspruch 7, worin die Zapfen/Loch-Verbindung (28, 29) eine Gewindeverbindung ist.

9. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8 einschließlich, worin das Kopfstück (25) aus Kunststoff hergestellt ist.

10. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9 einschließlich, worin eine Hülse (53) aus magnetisch nichtleitendem Material um den genannten Endabschnitt des Ankers (23) und den im weiteren Joch (19) befindlichen Teil des Kopfstückes (25) herumgelegt ist, wobei sich die Enden dieser Hülse (53) in die Durchtrittsöffnungen des weiteren Joches (19) für den Anker (23) erstrecken und wobei die mindestens eine Magnetwicklung (30) um die Hülse (53) herumgelegt ist.

11. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, worin der weitere Magnetkreis mindestens ein Paar magnetisch voneinander getrennt verlaufender Zweige (44, 45; 50, 51) aus magnetisch leitendem Material aufweist und magnetisch in Reihe mit dem einen Magnetkreis angeordnet ist und wobei mindestens ein Paar von Zweigen (44, 45; 50, 51) durch die mindestens eine Magnetwicklung (46) in einer solchen Weise umschlungen ist, daß die Zweige (44, 45; 50, 51) durch einen während des Betriebs in der mindestens einen Magnetwicklung (46) fließenden elektrischen Strom zueinander entgegengesetzt magnetisiert werden, so daß das auf den Anker (23) wirkende resultierende Magnetfeld kleiner wird als das auf ihn wirkende Magnetfeld des Permanentmagneten (22), um den Anker (22) in die zweite Position zu bewegen.

12. Auslösevorrichtung nach Anspruch 11, worin der weitere Magnetkreis durch mindestens eine im Joch (32) hergestellte Öffnung (43) gebildet ist , wobei die an diese mindestens eine Öffnung (43) angrenzenden Abschnitte des Joches (32) das mindestens eine Paar magnetisch voneinander getrenner Zweige (44, 45) bilden.

13. Auslösevorrichtung nach Anspruch 11, worin das mindestens eine Paar voneinander magnetisch getrennter Zweige (50, 51) des weiteren Magnetkreises in mindestens einem Körper (48) aus magnetischem Material gebildet ist, der in der Längsrichtung des Ankers (23) positioniert ist.

14. Auslösevorrichtung nach Anspruch 13, worin der mindestens eine Körper (48) im wesentlichen stabförmig ist und mindestens eine sich in radialer Richtung erstreckende Öffnung (49) hat, so daß diejenigen Abschnitte des mindestens einen Körpers (48), die gesehen in der Längsrichtung, an die mindestens eine Öffnung (49) angrenzen, das mindestens eine Paar voneinander magnetisch getrennter Zweige (50, 51) bilden.

15. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, worin eine weitere Magnetwicklung (34) vorgesehen und um den Anker herum (23) und innerhalb des einen Joches (20, 21, 32) angeordnet ist, um das Magnetfeld des Permanentmagneten (22) in dem einen Magnetkreis elektromagnetisch durch einen weiteren elektrischen Strom abzuschwächen und dadurch den Anker (23) in die zweite Position zu bewegen.

16. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, worin zwischen dem Anker (23) und dem Permanentmagneten (22) ein Nebenschluß (31) aus magnetischem Material angeordnet ist, um das Magnetfeld in dem einen Magnetkreis zu beeinflussen.

17. Auslösevorrichtung nach Anspruch 16, worin der Nebenschluß (31) eine beweglich angeordnete Platte ist.

18. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, worin der Querschnitt des Ankers (23) in der Nähe des Permanentmagneten (22) reduziert ist, so daß der Anker an dieser Stelle in der ersten Position durch den Permanentmagneten (22) faktisch magnetisch gesättigt wird.

19. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, worin die Bimetalleinrichtung (33, 37) mindestens ein langgestrecktes elektrothermisches Bimetallelement aufweist, dessen ein Ende am Joch (2, 21, 32) befestigt ist und dessen anderes Ende in der Lage ist, in einer frei beweglichen Weise am nach außen vorstehenden Endabschnitt des Ankers (23) oder am Kopfstück (25) anzugreifen und dadurch den Anker (23) während des Betriebs in die zweite Position zu bewegen.

20. Auslösevorrichtung nach Anspruch 19, worin das mindestens eine langgestreckte Bimetallelement (37) derart angeordnet ist, daß seine Längsachse einen spitzen Winkel (α) mit der Längssachse des langgestreckten Ankers (23) bildet.

21. Auslösevorrichtung nach Anspruch 19, worin das mindestens eine Bimetallelement (37) ungefähr U-förmig ist und mit seiner Basisseite (38) im wesentlichen parallel zum Anker (23) liegt, wobei der eine Schenkel (39) des mindestens einen Bimetallelementes (37) an derjenigen Seite (21) des einen Joches (20, 21, 32) befestigt ist, durch welches der Anker (23) nicht nach außen vorsteht, und wobei der andere Schenkel (40) des mindestens einen Bimetallelementes (37) in der Lage ist, an dem nach außen vorstehenden Endabschnitt des Ankers (23) oder am Kopfstück (27) anzugreifen.

22. Elektrischer Schalter mit einem Gehäuse, das mit mindestens einem Kontaktpaar, einem Federsystem und einer Betätigungseinrichtung versehen ist, um das mindestens eine Kontaktpaar unter dem Einfluß der Kraft des Federsystems in eine oder eine andere Position zu bringen, wobei die Betätigungseinrichtung eine Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche aufweist.