DE8524828U1 - Fehlerstromauslöser - Google Patents

Description

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BROWN, BOVERI 4 CIE Aktiengesellschaft Mannheim 28. Aug. 1985

Mp.-Nr. 604/85 ZPT/P4 - Ft/Sd

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Fehlerstromauslöser

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromauslöser gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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Sie betrifft insbesondere einen Fehlerstromauslöser nach dem Sperrmagnetprinzip. Ein derartiger Sperrmagnet ist ein spezieller Typ von Haltemagneten, bei denen die von dem Permanentmagneten erzeugte Anzugskraft auf den Anker

dadurch geschwächt wird, daß bei Auftreten eines Fehler-25

stromes das Magnetjoch in seinen Sättigungsbereich gebracht wird, wodurch der magnetische Widerstand so hoch wird, daß die magnetische Übertragung der Magnetkraft des Permanentmagneten gesperrt wird* Im Joch, das im allgemeinen geschlossen sein muß, wird durch zunehmende Induktionssteigerung die Permerbilität aufgrund der Sättigung soweit verkleinert bzw. der magnetische Widerstand vergrößert, daß der Anker infolge der Federkraft abfällt.

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Mp.-Nr. 6OM/85 2 28. Aug. 1$85 j

Derartige Sperrmägrietauslöser öind in relativ großer § Anzahl bekanntgeworden, siehe AT-PS 337 812, 361 571
oder 1 282 182. Bei allen diesen Sperrmägrietauslösern
besteht das Joch aus zwei neberieinanderliegenden Jochblechen, die ein Fenster aufweisen, durch das hindurch
die Spule gewickelt ist. Das Einbringen der Spule ist
sehr schwierig, da die Spule mittels Durchschieben des
Drahtes durch die Blechöffnungen gewickelt werden mußte.

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auch störanfällig.

Die Aufbringung der Spule wird dadurch in gewissem Maße
erleichtert, daß die Spulendrähte auf einen Spulenkörper

aufgebracht werden können, leer in die Öffnung bzw. das

\ Fenster eingesetzt wird, so daß nur noch der Spulenkörper verdreht werden muß. Dennoch ist der Fertigungsauf- ^ wand relativ groß, weil die Spule am Auslöser selbst zu ' wickeln ist. . '

Aufgabe der Erfindung ist,, einen Fehlerstromauslöser

nach dem Sperrmagnetprinzip zu schaffen, bei dem die

Spule ohne Durchschieben des Drahtes außerhalb der BIe- *

ehe gewickelt werden kann. |

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die sjj

kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. t

Auch bei diesem Auslöser wird in jeder der beiden Sti'om- | richtungen durch die Spule eine Schwächung der Summe der %

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Magnetflüsse zum Anker hin bewirkt, so daß sich der er- f findungsgemäße Auslöser besonders als Auslöser für Puls- f strom-Gleichfehlerätrom eignet. Es wird nämlich in jeder I Stromrichtung der Spule in einem Steg eine Schwächung j des Magnetflusses und in einem anderen Steg des anderen I f

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Jochbleches eine durch Sättigung gebremste Verstärkung erfolgen. Wie auch bei den bekannten Sperrmagnetauslösern wird durch Verminderung der Summe der Magnetflüsse die Haltekraft bis zum Abreißen des Ankers verringert.

Ein Magnetauslöser für Schutzschalter, bei dem das Joch aus zwei nebeneinanderliegenden Jochblechen gebildet ist und insgesamt eine U-Form aufweist, ist aus der DE-OS 1¹S infill halfannkBeunrrfen. Äiif niet JSnhfinltfli. finden sind zwei

Spulen aufgeschoben, von denen die eine als Fehlerstromspule und die andere als Federspannungsspule benutzt wird. Der Magnetanker liegt mit einem Ende an der einen Polfläche des einen Schenkels des ersten Bleches und mit seinem anderen Ende an der anderen gegenüberliegenden Polfläche des zweiten Jochbleches des zweiten Schenkels quasi kreuzförmig an. Dieser bekannte Auslöser ist ein sogenannter echter Haltemagnetauslöser, der nach dem •!Differenzial-System" arbeitet (siehe DE-OS 15 13 564,

Seite 3, 2.Abs.). Als Sperrmagnetauslöser kann dieser 20

bekannte Auslöser nicht verwendet werden.

Anhand der Zeichnung in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Sperrmagnetauslösers,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Sperrmagnetauslöser mit aufgewickelter Spule und eingezeichnetem Magnetflußlinien,
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Fig.3 u.4 zwei schematische Darstellungen eines elektromagnetischen Ersatzbildes der Spulen gemäß der Figuren 1 und 2 und

Fig.5 u.6 je eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf eine realisiert Aufsicht auf eine realisierte Ausgestaltung des Magnetauslösers.

Es sei jetzt bezug genommen auf die Figuren 1 und 2.

in der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Sperrmagnetauslöser ohne Spule dargestellt. Dieser Sperrmagnetauslöser wird gebildet durch zwei U-förmige, nebeneinanderliegende Joche

10 und 11, die voneinander mittels einer Isolierzwischen-15

schicht 12 getrennt sind. Die beiden Jochbleche 10 und 11 sind U-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln 13, 14 bzw. 15, 16 und je einem die beiden Schenkel miteinander verbindenden Steg 17 und 18. Die.freien Schenkelenden der

Schenkel 13, 14 bzw. 15, 16 bilden Polflächen, auf denen 20

ein Klappanker 19 aufgebracht bzw. aufgelegt ist. Der Klappanker besitzt an seiner oberen Seite einen Fortsatz 20, in dem eine Bohrung 21 vorgesehen ist, in dem eine Ankerzugfeder 22 eingehängt ist. Das andere Ende der

Ankerzugfeder 22 ist an einem ortsfesten Haken 23 25

eingehängt. An der Außenseite eines Schenkelpaares 14 und 16 ist ein Permanentmagnet 24 befestigt.

Von dem Permanentmagnet aus verlaufen Magnetflußlinien 25

durch den Steg 17, den Schenkel 13 hin zum Anker, der die 30

Magnetflußlinien 25 in den Schenkel 15 des benachbarten Jochbleches. 11 leitet. Von dort verlaufen die Magnetflußlinien 25 in" den anderen Schenkel 16 des Jochbleches 11 und von dort"in den Permanentmagneten 24,

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,wobei zusätzlich ein Magnetfluß 26 von dem Schenkel 14 über den Anker 19 in den gegenüberliegenden Schenkel 16 verläuft.

Um die beiden Schenkel 13 und 15 gemeinsam umschließend ist eine Spule 27 herumgewickelt, durch die ein Strom I fließt. Dieser Strom bewirkt einen Magnetfluß gemäß den Magnetflußlinien 28 bzw. 29 in den beiden Jochblechen und über den Anker zurück zu den beiden Schenkeln 13 und 15.

Der Magnetfluß 28 reduziert den Magnetfluß 25 im Jochblech 10, wogegen sich der Magnetfluß 29 sich zu dem Magnetfluß 25 im Jochblech 11 hinzuaddiert, so daß der Magnetfluß in dem Jochblech 11 zu einer Sättigung des Magnetjochbleches führt, wodurch der gesamte Magnetfluß im System soweit reduziert wird, daß die Klappankerfeder 22 den Anker 19 von den Polflächen abzieht.

Die Wirkungsweise der Anordnungen gemäß den Figuren 1 und 2

ist ersichtlich aus den Figuren 3 und 4, in denen jeweils 20

das Ersatzschaltbild des Systems gemäß Figur 2 dargestellt ist.

Die einzelnen Komponenten des Ersatzschaltbildes gemäß Figuren 3 und 4 sind die folgenden:

D = Permanentmagnet 24

RjJ = Nebenfluß (Luftspalt bzw. magnetische Isolation 12

zwischen den Jochblechen
Rj = Magnetwiderstände in den Jochblechen

Rt = Magnetwiderstände von Luftspalten 30

R^ = Magnetwiderstände am Anker

Sp = Spule

Parallel zu dem Dauermagnet D befindet sich der Luftspalt des Nebenflusses Rjj. An dem Verbindungspunkt

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zwischen dem einen Bein von Rjj schließen sich die als zwei voneinander getrennt gezeichnete Magnetwiderstande in den Jochblechen Rj an; in Reihe damit liegt die Spule Sp und der Luftspaltwiderstand Rl zwischen dem Schenkel 15 und dem Magnetanker sowie der Magnetwiderstand am Anker R^ im Bereich des einen Schenkels 15 des Joches 11. Parallel zu dem einen Magnetwiderstand Rj, der Spule, dem Luftspalt Rl;? und dem Magnetwiderstand am Anker liegt eine Reihenschaltung zwischen dem Magnetwiderstand Ram» dem Magnetwiderstand am Anker R^ im Bereich des anderen Schenkels 16 sowie ein Luftspaltwiderstand Rl4> der an der Polfläche zwischen dem Schenkel 16 und dem Magnetanker auftritt. An dem Verbindungspunkt zwischen dem Magnetwiderstand R^₁ im Bereich des Schenkels 15 und dem Magnetwiderstand R^ schließt sich der Magnetwiderstand R^ des Magnetankers 19 in dem Bereich des Schenkels 13» daran in Reihe damit der Luftspaltwiderstand Rli zwischen dem Schenkelende des Schenkels 13 und dem Magnetanker, die Spulenwicklung Sp und der eine Teil des Magnetwiderstandes Rj des Jochbleches 10 an. In Reihe zu diesem (linken) Teilwiderstand Rj schließt sich der weitere Teilwiderstand Rj an, der an den gemeinsamen Verbindungspunkt des Nebenschlusses R^ mit dem Dauermagneten D anschließt. Zwischen den beiden Widerständen Rj des Jochbleches schließt sich eine Reihenschaltung des Luftspaltes zwischen dem Schenkel 14 und dem Magnetanker 19 und dem entsprechenden Bereich des Magnetankers R^ an. Das andere Bein dieser Reihenschaltung ist zwischen R^m und dem anderen Magnetwiderstand am Anker R^ angeschlossen.

Im stromlosen Zustand, also im Haltezustand und unter Annahme symmetrischer^Magne^vr¹ derstände erfolgt eine Dreiteilung des Gleichflus · aber die drei Zweige und

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über die den Magnetwiderstand Rj^ geht kein nennenswerter Magnetfluß. Hiernach gilt:

Wenn in der Spule Sp ein Strom fließt, erhält man B»;rchflutungen OO / (Z), (siehe Figur 4), wodurch der Magnetfluß über Rl■] stark vermindert, über Rl2 aber nur wenig erhöht wird, da im letzteren ,der Sättigungseffekt eintritt. Die Differenz wird über den Widerstand Ram ausgeglichen; die Summe aller Magnetflüsse an der Ankerfläche jedoch wird kleiner, so daß es zur Haltekraftverringerung bzw. zum

Abreißen des Ankers unter der Wirkung der Federkraft kommt. Die Formel hierfür lautet:

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Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Seitenansicht und eine Aufsicht einer konkreten Ausgestaltung eines Haltemagnet- bzw. Sperrmagnetauslösers.

Die Spule 27 ist auf einen Spulenkörper 30 aufgewickelt, der über den Schenkel 31 aufgesteckt ist, der au6 den beiden Jochschenkeln 15 und 13 gebildet ist. Auf der

gegenüberliegenden Seite ist der Permanentmagnet mittels 30

eines hutprofilartigen Haltebleches 32 befestigt und die gesamte Anordnung ist in ein Kunststoffgehäuse 33 eingebaut, aus dem nach obön heraus ein Betätigungsstößel 34

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herausragt, der mit einem nicht näher dargestellten Schaltschloß in Verbindung steht. An den beiden Schmalseitenflächen des Gehäuses 33 sind Flansche 35 und 36 angeformt, mit denen das Gehäuse 33 mit dem Magnetauslöser in ein Schaltgerät eingebaut werden kann.

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Claims (3)

&bull; · · 1 Mp.-Nr. 604/85 9 28. Aug. 1985 Ansprüche 5

1. Fehlerstromauslöser nach dem Sperrmagnetprinzip, mit einem aus zwei Joehblcchen (10, 11) gebildeten Joch mit mindestens einer Polfläche an jedem Jochblech (10, 11), mit einem Permanentmagneten (24), der beide Jochbleche (10, 11) tiberdeckt, mit einem Magnetanker (19)» der aufgrund des vom Permanentmagneten (24) erzeugten Magnetflusses gegen die Kraft einer Feder (22) gegen die Jochbleche an die Polflächen der beiden Jochbleche gezogen ist, und mit einer Spule (27) die bei Auftreten eines sit* durchfließenden Stromes (I) die von dem Permanentmagneten in den Jochblechen erzeugten Magnetflüsse so beeinflußt, daß die Anzugskraft auf den Anker verringert wird, so daß der Magnetauker von der Feder von den Polflächen abgerissen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Jochbleche (10, 11) U-förmig ausgebildet und nebeneinander ein U-förmiges Joch bildend angeordnet sind unc? daC die Spule (27) um einen Schenkel des U-förraigen Joches - zwei nebeneinanderliegende Schenkel der beiden Jochbleche umgebend herumgewickelt ist.

2. Fehlerstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker die beiden Schenkelenden des U-förmigen Joches aus beiden Jochblechen überdeckt.

3. Fehlerstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet an der Außenfläche des spulenfreien Scherikels des U-Joches, beide Jochbleche überdeckend, angebracht ist.