EP2095387A1 - Installationsschaltgerät mit einer doppelunterbrechung - Google Patents

Installationsschaltgerät mit einer doppelunterbrechung

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EP2095387A1
EP2095387A1 EP07819680A EP07819680A EP2095387A1 EP 2095387 A1 EP2095387 A1 EP 2095387A1 EP 07819680 A EP07819680 A EP 07819680A EP 07819680 A EP07819680 A EP 07819680A EP 2095387 A1 EP2095387 A1 EP 2095387A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact bridge
contact
opening
slide
switching device
Prior art date
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Granted
Application number
EP07819680A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2095387B1 (de
Inventor
Ralf MÜLLER
Frank Hustert
Hans-Peter Weyand
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ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB AG Germany filed Critical ABB AG Germany
Publication of EP2095387A1 publication Critical patent/EP2095387A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2095387B1 publication Critical patent/EP2095387B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2409—Electromagnetic mechanisms combined with an electromagnetic current limiting mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2418—Electromagnetic mechanisms combined with an electrodynamic current limiting mechanism

Definitions

  • the invention relates to an installation switching device with a double interruption according to the preamble of claim 1.
  • Generic installation switching devices such as motor protection switch, have at least one Polstrompfad, comprising two fixed contacts and two arranged on a movable contact bridge movable contact pieces through which a pole switch with two contacts and double interruption is formed.
  • the contact bridge is acted upon by a pusher in the opening direction and by a contact pressure spring in the closing direction.
  • generic service switching devices include an electromagnetic release whose armature strikes the contact bridge in the opening direction when a short-circuit current occurs in the pole current path via the pusher as well as unlatching the latching point of a switching mechanism, so that the switch lock permanently closes the contact bridge against the force via an active lever the contact pressure spring acts on opening.
  • the active lever for the permanent keeping open of the contacts by the switching mechanism of the pusher movement hurries after. Under unfavorable conditions, it may happen that the contacts have already been closed again by the contact pressure spring, before the switch lock can cause a permanent opening via the active lever and the pusher.
  • the pusher comprises a slider and a striker, which are arranged substantially displaceable in the direction of movement of the contact bridge relative to this and relative to each other, wherein the arrangement of slide, striker, contact bridge, active lever and armature is arranged so that in case of short circuit, the anchor over the striker the contact bridge opens in the opening direction, the slider lags the striker before the active lever holds the contact bridge against the contact pressure force permanently in the open position on the slide.
  • the pusher according to the invention is thus designed in two pieces. This makes it possible that a first part of the pusher, namely the striker pin can be accelerated very quickly by the anchor in the event of short circuit due to its small mass and thus very quickly hits the contact bridge.
  • the contact bridge has been opened and thus the short-circuit current is interrupted, the force effect of the armature ends on the striker.
  • the contact bridge is now pressed by the force of the contact pressure spring in the closing direction.
  • the inventively as the second part of the pusher the striker lagging slider can slow this countermovement of the contact bridge, so that the contact bridge is prevented from closing the contacts before the active lever, in the due to the greater mechanical inertia of the switch latch the striker still lags, Finally, the contact bridge is permanently held in the open position via the slide.
  • the contact bridge is guided displaceably in a first opening of the slider in its direction of movement.
  • the striker pin is slidably guided in a second opening of the slider in the direction of movement of the contact bridge.
  • the leadership of the striker pin in the second opening of the slide is advantageously dimensioned so that the striker pin in its opening direction of the contact bridge due to an existing frictional force between striker and slider entrains this lagging in the opening direction.
  • the slider in the first opening has a first shoulder, which forms an upper stop for the contact bridge. This ensures a very compact structure.
  • the slider strikes in its opening direction of the contact bridge in its stroke following the striker pin, the opposite action of the contact bridge in the closing direction is slowed down by the first shoulder acting as an upper stop.
  • the slider has on its outer side a second shoulder, which forms a point of application for the active lever.
  • the arrangement of striker, slide and contact bridge is dimensioned so that the mass of the slider is equal to or greater than the sum of the masses of striker and contact bridge. This results in the advantage that the force of the return spring on the contact bridge is smaller than the force acting on the contact bridge due to the genetic energy of the striker pin when opening.
  • the slide in the first, the contact bridge leading opening has a third paragraph, which forms a lower stop for the contact bridge.
  • the contact bridge initially takes the slide partially open in the opening direction during its impact movement in the opening direction and thereby supports its movement lagging in the opening direction following the striking pin. If, after the collapse of the electrodynamic see recoil of the electromagnetic release, the contact bridge due to the force of the contact pressure spring again moves in the opposite direction in the closing direction, so in the embodiment just described, the slider has advanced even further in the opening direction and hits with its first paragraph even earlier on the contact bridge, whereby a still more effective braking of the opposite closing movement of the contact bridge takes place.
  • FIG. 1a shows a functional diagram of an installation switching device according to the invention with a pusher according to the invention in the rest position
  • FIG. 1 b a sectional view of the pusher according to the invention according to FIG. 1 a in the rest position
  • FIG. 2a shows a functional diagram of an installation switching device according to the invention with a pusher according to the invention shortly after the occurrence of a short-circuit current
  • FIG. 2b shows a sectional view of the pusher according to the invention according to FIG. 2a
  • FIG. 3a shows a functional diagram of an installation switching device according to the invention with a pusher according to the invention at maximum deflection of
  • FIG. 3b shows a sectional view of the pusher according to the invention according to FIG. 3a
  • FIG. 4a shows a functional diagram of an installation switching device according to the invention with a pusher according to the invention in the case of opposite movement of the contact bridge and the slide,
  • FIG. 4b shows a sectional view of the pusher according to the invention according to FIG. 4a
  • 5a shows a functional diagram of an installation switching device according to the invention with a pusher according to the invention at the beginning of the action of the switching mechanism on the active lever
  • FIG. 5b shows a sectional view of the pusher according to the invention in the position according to FIG. 5a, FIG.
  • FIG. 6a a functional diagram of an installation switching device according to the invention with a pusher according to the invention with permanent opening through the switch lock via the active lever, FIG.
  • FIG. 6b shows a sectional view of the pusher according to the invention in the position FIG. 6a, FIG.
  • Figure 7 a sectional view of a trigger according to the invention according to a further embodiment
  • FIG. 8 shows a sectional view of a pusher according to the invention in accordance with a third embodiment.
  • FIGS. 1 to 8 identical or equivalent elements or assemblies are designated by the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows an inventive installation switching device 1 with a Polstrompfad 2 between an input terminal 3 and an output terminal 4. It could for example be a Polstrompfad a three-pole motor protection switch, the other two Polstrompfade are constructed accordingly.
  • the pole current path 2 comprises two stationary contact pieces 5, 6 and two movable contact pieces 8, 9 arranged on a movable contact bridge 7, through which a contact point 10 with double interruption is formed.
  • the contact bridge 7 is acted upon by a contact pressure spring 11 in the closing direction, see the directional arrow S.
  • a pusher 12 which engages the contact pressure spring 11 opposite side of the contact bridge 7, this can be applied in the opening direction, see direction arrow O.
  • the Polstrompfad 2 still includes a thermal release 113 and an electromagnetic release 13 with an armature that hits the contact bridge 7 in the opening direction in the event of a short circuit current occurring in the Polstrompfad 2 due to an electrodynamic recoil over the pusher 12, indicated by the action line 14.
  • thermal release 113 which also acts in the case of an overcurrent on the switching mechanism 15, indicated by the action line 114, is known in principle and not the subject of the present invention.
  • the thermal release 113 is shown here only for the sake of completeness.
  • the mechanical system comprising the switching mechanism 15 and the active lever 17 may, for example, be a toggle lever system with a two-stage lock.
  • the active lever 17 is designed as a double-arm lever, the first, acted upon by the switching mechanism 15 lever arm 171 and the second, cooperating with the pusher 12 lever arm 172 form an obtuse angle with each other and is rotatably mounted in a stationary axis of rotation 173, whereby the Wirkhe- at 17 acts as a lever.
  • the mechanical system just described has a certain mechanical inertia, which after unlocking a certain amount of time, for example, 2 to 5 ms, passes before the active lever 17 hits the pusher 12 to apply this permanently in the opening direction.
  • the time to direct impact of the contact bridge 7 by the -Anker of the electromagnetic release 13 is much shorter, it is for example only 1 ms.
  • the pusher 12 is designed in two parts. It comprises a slider 19 and a striking pin 20. As can be seen in the sectional view of Figure 1 b, the pusher 12 is an elongate member having approximately a cylindrical or cuboidal basic shape.
  • the striking pin 20 is guided movably in a second, channel-like opening 22 in the slide 19, likewise in the closing or opening direction of the contact bridge 7. It projects beyond the slide 19 in the direction of the point of the impact anchor.
  • a first shoulder 23 is formed which serves as an upper stop for the contact bridge 7.
  • a second shoulder 24 is formed, which serves as a point of attack for the active lever 17.
  • FIG. 5 a the time is recorded in which the inertia-related delay of the mechanical system consisting of the switching mechanism 15 and the active lever 17 has ended and the active lever 17 designed as a toggle lever is clocked by the switching mechanism 15, indicated by the action arrow K is twisted.
  • the contact point 10 is still open.
  • the slider 19 Upon further upward movement in the closing direction S, the slider 19 hits with its second paragraph 24 on the rotating further clockwise active lever 17.
  • the switch lock 15 is unlatched, and holds - indicated by the arrow K - the active lever 17 permanently in such a position that he holds on the second paragraph 24 the slider 19 so far in the opening direction O that the contact point 10 remains permanently open. A contact bounce has obviously not occurred.
  • the opening of the contact bridge 7 through the armature of the electromagnetic release 13 takes place in the manner described above, preferably with small and medium short-circuit currents. At high short-circuit currents, approximately greater than 1 to 2 kA, the opening is located via an electrodynamic repulsion between the fixed and movable contact pieces 5.6; 8,9 instead.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a slide 19a according to the invention.
  • the first opening 21 is closed at the bottom by a web 25.
  • the range of movement of the contact bridge 7 is thus limited in the first opening 21 between acting as the upper stop first shoulder 23 and the web 25.
  • the advantageous effect of the web 25 is that during the downward movement of the striker pin 20, this acts as a lower stop and the slider 19 actively takes down in the opening direction. He supports the trailing entrainment of the slider 19 down in the opening direction O by the striker 20.
  • Figure 8 shows Another variant. There are instead of a continuous web in the first opening 21 at the open end two paragraphs 26 each with bevelled side surfaces 27th appropriate. The entrainment of the slide 19 through the contact bridge 7 takes place via the inclined surfaces 27th
  • the service switching device thus comprises two moving systems.
  • the first moving subsystem comprises the striker 20 and the contact bridge 7, to the second moving subsystem includes the slider 19.
  • the two moving subsystems must be dimensioned so that the force of the contact pressure spring 11 on the contact bridge 7 is smaller than the force that the Striking pin 20 due to the kinetic energy communicated to it from the armature of the electromagnetic release 13 by the impact.
  • the mass of the slider 19 must be greater or at least equal to the sum of the masses of the striker pin 20 and the contact bridge. 7 LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät (1 ) mit wenigstens einem Polstrompfad (2), umfassend zwei feststehende Kontaktstücke (5, 6) und zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke (7) angeordnete bewegliche Kontaktstücke (8, 9), durch die ein Polschalter mit zwei Kontakten und doppelter Unterbrechung gebildet wird, wobei die Kontaktbrücke (7) durch einen Drücker (12) in Öffnungsrichtung (O) und durch eine Kontaktdruckfeder (11 ) in Schließrichtung (S) beaufschlagt wird, mit einem elektromagnetischen Auslöser (13), dessen Schlaganker im Kurzschlussfall sowohl über den Drücker (12) die Kontaktbrücke (7) in Öffnungsrichtung (O) aufschlägt, als auch die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses (15) entklinkt, so dass das Schaltschloss (15) über einen Wirkhebel (17) die Kontaktbrücke (7) dauerhaft entgegen der Kraft der Kontaktdruckfeder (11 ) öffnend beaufschlagt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drücker (12) einen Schieber (19) und einen Schlagstift (20) umfasst, die im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke (7) relativ zu dieser und relativ zueinander verschieblich angeordnet sind, wobei die Anordnung aus Schieber (19), Schlagstift (20), Kontaktbrücke (7), Wirkhebel (17) und Anker so ein- gerichtet ist, dass im Kurzschlussfall der Anker über den Schlagstift (20) die Kontaktbrücke (7) in Öffnungsrichtung (O) aufschlägt, wobei der Schieber (19) dem Schlagstift (20) nacheilt, bevor der Wirkhebel (17) über den Schieber (19) die Kontaktbrücke (7) entgegen der Kontaktdruckkraft dauerhaft in Offenstellung hält.

Description

Installationsschaltgerät mit einer Doppelunterbrechung Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Installationsschaltgerät mit einer Doppelunterbrechung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Installationsschaltgeräte, beispielsweise Motorschutzschalter, weisen wenigstens einen Polstrompfad auf, umfassend zwei feststehende Kontaktstücke und zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke angeordnete bewegliche Kontaktstücke, durch die ein Polschalter mit zwei Kontakten und doppelter Unterbrechung gebildet ist.
Die Kontaktbrücke wird dabei durch einen Drücker in Öffnungsrichtung und durch eine Kontaktdruckfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Weiter umfassen gattungsgemäße Installationsschaltgeräte einen elektromagnetischen Auslöser, dessen Anker bei Auftreten eines Kurzschlussstromes in dem Polstrompfad sowohl über den Drücker die Kontaktbrücke in Öffnungsrichtung aufschlägt, als auch die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses entklinkt, so dass das Schalt- schloss über einen Wirkhebel die Kontaktbrücke dauerhaft entgegen der Kraft der Kon- taktdruckfeder öffnend beaufschlagt.
Unmittelbar nach dem Aufschlagen der Kontaktbrücke und damit dem Unterbrechen des Kurzschlussstromes in dem Polstrompfad bricht der elektrodynamische Rückstoß des elektromagnetischen Auslösers zusammen und die Kontaktbrücke wird durch die Kraft der Kontaktdruckfeder wieder in Richtung auf ihre Schließstellung hin beauf- schlagt.
Aufgrund der größeren mechanischen Trägheit des Schaltschlosses, verglichen mit derjenigen des den Anker und den Drücker umfassenden Systems, eilt der Wirkhebel zur dauerhaften Offenhaltung der Kontakte durch das Schaltschloss der Drückerbewegung nach. Unter ungünstigen Bedingungen kann es vorkommen, dass die Kontakte durch die Kontaktdruckfeder bereits wieder geschlossen wurden, bevor das Schaltschloss über den Wirkhebel und den Drücker eine dauerhafte Öffnung bewirken kann. Man spricht dann vom Auftreten eines Kontaktprellens, welches unerwünscht ist. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit verbessertem dynamischen Verhalten bei der Kurzschlussstromunterbrechung unter Vermeidung von Kontaktprellen zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß umfasst also der Drücker einen Schieber und einen Schlagstift, die im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke relativ zu dieser und relativ zueinander verschieblich angeordnet sind, wobei die Anordnung aus Schieber, Schlagstift, Kontaktbrücke, Wirkhebel und Anker so eingerichtet ist, dass im Kurzschlussfall der Anker über den Schlagstift die Kontaktbrücke in Öffnungsrichtung aufschlägt, wobei der Schieber dem Schlagstift nacheilt, bevor der Wirkhebel über den Schieber die Kontaktbrücke entgegen der Kontaktdruckkraft dauerhaft in Offenstellung hält.
Der erfindungsgemäße Drücker ist also zweistückig ausgeführt. Dadurch wird es möglich, dass ein erstes Teil des Drückers, nämlich der Schlagstift, im Kurzschlussfall aufgrund seiner kleinen Masse sehr schnell von dem Anker beschleunigt werden kann und somit sehr schnell die Kontaktbrücke aufschlägt.
Wenn die Kontaktbrücke aufgeschlagen wurde und dadurch der Kurzschlussstrom unterbrochen ist, endet auch die Kraftwirkung des Ankers auf den Schlagstift. Die Kontaktbrücke wird jetzt von der Kraft der Kontaktdruckfeder wieder in Schließrichtung gedrückt. Der erfindungsgemäß als zweites Teil des Drückers dem Schlagstift nacheilende Schieber kann diese Gegenbewegung der Kontaktbrücke bremsen, so dass die Kontaktbrücke daran gehindert wird, die Kontakte zu schließen, bevor der Wirkhebel, in der aufgrund der größeren mechanischen Trägheit des Schaltschlosses dem Schlagstift noch weiter nacheilt, über den Schieber die Kontaktbrücke schließlich dauerhaft in Of- fenstellung hält. Somit wird durch das erfindungsgemäße Installationsschaltgerät ein sehr schnelles Aufschlagen der Kontaktbrücke im Kurzschlussfall bei gleichzeitiger Verhinderung des Kontakttprellens erreicht.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Kontaktbrücke in einer ersten Öffnung des Schiebers in ihrer Bewegungsrichtung verschiebbar geführt.
Sehr vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform, bei deren der Schlagstift in einer zweiten Öffnung des Schiebers in Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke verschiebbar geführt ist. Die Führung des Schlagstiftes in der zweiten Öffnung des Schiebers ist dabei vorteilhafterweise so dimensioniert, dass der Schlagstift bei seiner Bewegung in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke aufgrund einer vorhandenen Reibungskraft zwischen Schlagstift und Schieber diesen in Öffnungsrichtung nacheilend mitnimmt.
Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform weist der Schieber in der ersten Öffnung einen ersten Absatz auf, der einen oberen Anschlag für die Kontaktbrücke bildet. Dies gewährleistet einen sehr kompakten Aufbau. Wenn der Schieber bei seiner dem Schlagstift nacheilenden Bewegungen in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke auf diese trifft, so bremst eher über den als oberen Anschlag wirkenden ersten Absatz in die gegenläufige Bewegung der Kontaktbrücke in Schließrichtung.
Vorteilhafterweise weist der Schieber an seiner Außenseite einen zweiten Absatz auf, der einen Angriffspunkt für den Wirkhebel bildet. Weiterhin vorteilhafterweise ist die Anordnung aus Schlagstift, Schieber und Kontaktbrücke so dimensioniert, dass die Masse des Schiebers gleich oder größer ist als die Summe der Massen von Schlagstift und Kontaktbrücke. Daraus resultiert der Vorteil, dass die Kraft der Rückstellungsfeder auf die Kontaktbrücke kleiner ist als die Kraft, die aufgrund der genetischen Energie des Schlagstiftes beim Öffnen auf die Kontaktbrücke wirkt.
Noch weiter vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Schieber in der ersten, die Kontaktbrücke führenden Öffnung einen dritten Absatz aufweist, der einen unteren Anschlag für die Kontaktbrücke bildet. An dem dritten Absatz nimmt die Kontaktbrücke bei ihrer Aufschlagbewegung in Öffnungsrichtung den Schieber zunächst ein Stück in Öff- nungsrichtung mit und unterstützt dadurch dessen dem Schlagstift nacheilende Bewegung in Öffnungsrichtung. Wenn nach dem Zusammenbrechen des elektrodynami- sehen Rückstoßes des elektromagnetischen Auslösers die Kontaktbrücke aufgrund der Kraft der Kontaktdruckfeder sich wieder gegenläufig in Schließrichtung bewegt, so ist bei der gerade beschriebenen Ausführungsform der Schieber noch weiter in Öffnungsrichtung vorangekommen und trifft mit seinem ersten Absatz noch früher auf die Kon- taktbrücke, wodurch ein noch effektiveres Abbremsen der gegenläufigen Schließbewegung der Kontaktbrücke erfolgt.
Anhand der Zeichnungen, in denen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Figur 1a: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker in der Ruhestellung,
Figur 1 b: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers gemäß Figur 1a in der Ruhestellung,
Figur 2a: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker kurz nach Auftreten eines Kurzschlussstromes,
Figur 2b: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers gemäß Figur 2a,
Figur 3a: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker bei maximaler Auslenkung der
Kontaktbrücke in Öffnungsrichtung,
Figur 3b: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers gemäß Figur 3a,
Figur 4a: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker bei gegenläufiger Bewegung der Kontaktbrücke und des Schiebers,
Figur 4b: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers gemäß Figur 4a, Figur 5a: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker bei Beginn der Wirkung des Schaltschlosses auf den Wirkhebel,
Figur 5b: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers in der Position ge- maß Figur 5a,
Figur 6a: ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes mit einem erfindungsgemäßen Drücker bei dauerhafter Öffnung durch das Schaltschloss über den Wirkhebel,
Figur 6b: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drückers in der Position ge- maß Figur 6a,
Figur 7: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Drückers gemäß einer weiteren Ausführungsform, sowie
Figur 8: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Drückers gemäß einer dritten Ausführungsform.
In den Figuren 1 bis 8 sind jeweils gleiche oder gleichwirkende Elemente oder Baugruppen jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät 1 mit einem Polstrompfad 2 zwischen einer Eingangsklemme 3 und einer Ausgangsklemme 4. Es könnte sich beispielsweise um einen Polstrompfad eines dreipoligen Motorschutzschalters handeln, dessen andere beiden Polstrompfade entsprechend aufgebaut sind.
Der Polstrompfad 2 umfasst zwei feststehende Kontaktstücke 5,6 und zwei auf einer beweglichen Kontaktbrücke 7 angeordnete bewegliche Kontaktstücke 8,9, durch die eine Kontaktstelle 10 mit Doppelunterbrechung gebildet ist. Die Kontaktbrücke 7 wird durch eine Kontaktdruckfeder 11 in Schließrichtung, siehe Richtungspfeil S, beauf- schlagt. Durch einen Drücker 12, der an der der Kontaktdruckfeder 11 gegenüberliegenden Seite der Kontaktbrücke 7 angreift, kann diese in Öffnungsrichtung, siehe Richtungspfeil O, beaufschlagt werden. Der Polstrompfad 2 umfasst noch einen thermischen Auslöser 113 und einen elektromagnetischen Auslöser 13 mit einem Anker, der im Falle eines in dem Polstrompfad 2 auftretenden Kurzschlussstromes aufgrund eines elektrodynamischen Rückstoßes über den Drücker 12 die Kontaktbrücke 7 in Öffnungsrichtung aufschlägt, angedeutet durch die Wirklinie 14. Gleichzeitig wirkt der Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 im Kurzschlussfall auch auf ein Schaltschloss 15 und entklinkt dessen Verklinkungsstelle, angedeutet durch die Wirklinie 16, so dass das Schaltschloss 15 im entklinkten Zustand über einen Wirkhebel 17, angedeutet durch die Wirklinie 18, den Drücker 12 dauerhaft in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke 7 beaufschlagt.
Die Funktion des thermischen Auslösers 113, der im Falle eines Überstromes ebenfalls auf das Schaltschloss 15 wirkt, angedeutet durch die Wirklinie 114, ist im Prinzip bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der thermischer Auslöser 113 ist hier nur der Vollständigkeit halber mit dargestellt.
Bei dem mechanischen System umfassend das Schaltschloss 15 und den Wirkhebel 17 kann es sich beispielsweise um ein Kniehebelsystem mit einer zweistufigen Verklin- kung handeln. Der Wirkhebel 17 ist als Doppelarmhebel ausgebildet, dessen erster, von dem Schaltschloss 15 beaufschlagter Hebelarm 171 und dessen zweiter, mit dem Drücker 12 zusammenwirkender Hebelarm 172 einen stumpfen Winkel miteinander bilden und in einer ortsfesten Drehachse 173 drehbar gelagert ist, wodurch der Wirkhe- bei 17 als Umlenkhebel wirkt.
Das gerade beschriebene mechanische System hat eine gewisse mechanische Trägheit, wodurch nach dem Entklinken eine gewisse Zeit, beispielsweise 2 bis 5 ms, vergeht, bevor der Wirkhebel 17 auf den Drücker 12 trifft, um diesen dauerhaft in Öffnungsrichtung zu beaufschlagen. Demgegenüber ist die Zeit bis zum direkten Aufschlagen der Kontaktbrücke 7 durch den -Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 viel kürzer, sie beträgt beispielsweise nur 1 ms.
Dadurch könnte es, wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, passieren, dass die Kontaktbrücke 7 durch die Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder 11 bereits wieder in ihre Ausgangsstellung in der Schließposition zurück gedrückt und die Kontaktstelle 10 dadurch wieder geschlossen wird, bevor noch der Wirkhebel 17 mit dem freien Ende seines zweiten Armes 171 den Drücker und damit die Kontaktbrücke 7 dauerhaft in Öffnungsstellung beaufschlagen können.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die ergriffen werden, um das zu verhindern werden im folgenden beschrieben. Der Drücker 12 ist zweiteilig ausgeführt. Er umfasst einen Schieber 19 und einen Schlagstift 20. Wie in der Schnittdarstellung der Figur 1 b zu sehen, ist der Drücker 12 ein längs erstrecktes Bauteil mit in etwa einer zylindrischen oder quaderförmigen Grundform.
In einer ersten, schlitzartigen Öffnung 21 im Schieber 19, die nach unten zur Schmal- seite des Schiebers 19 hin offen ist, ist die Kontaktbrücke 7 in ihrer Schließ- beziehungsweise in ihrer Öffnungsrichtung verschieblich geführt.
Der Schlagstift 20 ist in einer zweiten, kanalartigen Öffnung 22 in dem Schieber 19 e- benfalls in der Schließ- beziehungsweise Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke 7 beweglich geführt. Er überragt den Schieber 19 nach oben in Richtung des Angriffspunktes des Schlagankers.
In der ersten Öffnung 21 des Schiebers 19 ist ein erster Absatz 23 gebildet, der als o- berer Anschlag für die Kontaktbrücke 7 dient. An der Außenseite des Schiebers 19 ist ein zweiter Absatz 24 gebildet, der als Angriffspunkt für den Wirkhebel 17 dient.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung bei Auftreten eines Kurzschluss- Stroms wird nun im folgenden erläutert. Wenn ein Kurzschlussstrom auftritt, siehe Figur 2a, so schlägt aufgrund des elektrodynamischen Rückstoßes des elektromagnetischen Auslösers 13 dessen Anker auf dem Schlagstift 20 des Drückers 12, angedeutet durch den Impulspfeil I in der Figur 2a. Der Schlagstift 20 wird in Öffnungsrichtung O nach unten beschleunigt, wobei er die Kontaktbrücke 7 in Öffnungsrichtung O mitnimmt. Da- durch werden die beweglichen Kontaktstücke 8,9 von den festen Kontaktstücken 5,6 getrennt und die Doppelkontaktstelle 10 geöffnet. Aufgrund der Massenträgheit setzt sich die Abwärtsbewegung des Schlagstift 20 fort, auch wenn der Anker nach Zusammenbrechen des Kurzschlussstromes bei geöffneter Kontaktstelle 10 wieder in seine Ruheposition zurückkehrt. Die Figur 3a zeigt diesen Zustand, in dem die Kontaktbrücke 7, getrieben durch den Schlagstift 20, ihre maximale Auslenkung in Öffnungsrichtung O erreicht hatte. Die Kontaktdruckfeder 11 ist ganz zusammengedrückt. Aufgrund einer geringen Gleitreibungskraft zwischen dem Schlagstift 20 und dem Schieber 19 im Inneren der zweiten Öffnung 22 wird der Schieber 19 durch den Schlagstift 20 in Öffnungsrichtung O dem Schlagstift 20 nacheilend mitgenommen.
Wenn die maximale Auslenkung der Kontaktbrücke 7 in Öffnungsrichtung O erreicht ist, wird diese aufgrund der Rückstellkraft der Kontaktdruckfeder 11 wieder nach oben in Schließrichtung S beaufschlagt und bewegt, siehe Figur 4a. Für eine gewisse Zeit findet somit eine gegenläufige Bewegung der Kontaktbrücke 7 nach oben und des Schiebers 19 nach unten statt. Wenn der Schieber 19 mit seinem ersten Absatz 23 auf die ihm entgegenkommende Kontaktbrücke 7 trifft, so verlangsamt sich zunächst die Auf- wärtsbewegung der Kontaktbrücke 7, wobei dann aber nach einer kurzen Verharrungs- zeit die Kontaktbrücke 7 den Schieber 19 auf ihrer weiteren Aufwärtsbewegung in Schließrichtung über den ersten Absatz 23 mitnimmt. Diese Situation ist in der Figur 5a und 5b dargestellt.
In der Figur 5a ist derjenige Zeitpunkt erfasst, in dem die trägheitsbedingte Verzöge- rung des mechanischen Systems bestehend aus dem Schaltschloss 15 und den Wirkhebel 17 beendet ist und der als Kniehebel ausgebildete Wirkhebel 17 von dem Schaltschloss 15, angedeutet durch den Wirkungspfeil K, im Uhrzeigersinn verdreht wird. Die Kontaktstelle 10 ist immer noch geöffnet.
Bei weiterer Aufwärtsbewegung in Schließrichtung S trifft der Schieber 19 mit seinem zweiten Absatz 24 auf den sich weiter im Uhrzeigersinn drehenden Wirkhebel 17. Das Schaltschloss 15 ist entklinkt, und hält - angedeutet durch den Pfeil K - den Wirkhebel 17 dauernd in einer solchen Position, dass er über den zweiten Absatz 24 den Schieber 19 so weit in Öffnungsrichtung O festhält, dass die Kontaktstelle 10 dauerhaft geöffnet bleibt. Ein Kontaktprellen hat ersichtlich nicht stattgefunden. Die Öffnung der Kontaktbrücke 7 durch den Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 findet in der oben beschriebenen Weise bevorzugt bei kleinen und mittleren Kurzschlussströmen statt. Bei hohen Kurzschlussströme, etwa größer als 1 bis 2 kA, findet die Öffnung über eine elektrodynamische Abstoßung zwischen den festen und beweglichen Kontaktstücken 5,6; 8,9 statt. Man spricht dabei auch von einer Öffnung durch elektrodynamisches Abstoßen zwischen den Kontaktstücken. Diese Öffnung durch e- lektrodynamisches Abstoßen vollzieht sich schneller als die Öffnung durch den Anker, da keine mechanisch bewegten Zwischenteile, wie z.B. der Anker eines darstellt, betei- ligt sind und daher auch keine trägheitsbedingte Zeitverzögerung auftritt. Der Anker eilt in diesem Fall der Kontaktbrücke anfänglich nach. Die Verhinderung des vorzeitigen Schließens der Kontaktstelle erfolgt nach dem anfänglichen schnellen Öffnen aufgrund des elektrodynamischen Abstossens dann in der Folgezeit aber genau so, wie oben beschrieben.
Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebers 19a. Bei diesem ist die erste Öffnung 21 nach unten hin durch einen Steg 25 verschlossen. Der Bewegungsbereich der Kontaktbrücke 7 ist somit in der ersten Öffnung 21 zwischen dem als oberer Anschlag wirkenden ersten Absatz 23 und dem Steg 25 begrenzt. Die vorteilhafte Wirkung des Steges 25 besteht darin, dass bei der Abwärtsbewegung des Schlagstiftes 20 dieser als unterer Anschlag wirkt und den Schieber 19 aktiv nach unten in Öffnungsrichtung mitnimmt. Er unterstützt dadurch die nacheilende Mitnahme des Schiebers 19 nach unten in Öffnungsrichtung O durch den Schlagstift 20. Eine weitere Variante zeigt die Figur 8. Dort sind anstelle eines durchgängigen Steges in der ersten Öffnung 21 an deren offenem Ende zwei Absätze 26 mit jeweils abgeschrägten Seitenflächen 27 angebracht. Die Mitnahme des Schiebers 19 durch die Kontaktbrücke 7 erfolgt dabei über die schrägen Flächen 27.
Insgesamt umfasst somit das erfindungsgemäße Installationsschaltgerät zwei bewegte Systeme. Das erste bewegte Teilsystem umfasst den Schlagstift 20 und die Kontaktbrücke 7, um das zweite bewegte Teilsystem umfasst den Schieber 19. Die beiden bewegten Teilsysteme müssen so dimensioniert sein, dass die Kraft der Kontaktdruckfeder 11 auf die Kontaktbrücke 7 kleiner ist als die Kraft, die der Schlagstift 20 aufgrund der ihm von dem Anker des elektromagnetischen Auslösers 13 durch den Stoß mitge- teilten kinetischen Energie erfährt. Dazu muss die Masse des Schiebers 19 größer sein oder zumindest gleich der Summe der Massen des Schlagstiftes 20 und der Kontaktbrücke 7. Bezugszeichenliste
1 Installationsschaltgerät
2 Polstrompfad
3 Eingangsklemme
4 Ausgangsklemme
5, 6 Feststehende Kontaktstücke
7 Bewegliche Kontaktbrücke
8, 9 Bewegliche Kontaktstücke
10 Kontaktstelle
11 Kontaktdruckfeder
12 Drücker
13 Elektromagnetischer Auslöser
14 Wirklinie
15 Schaltschloss
16 Wirklinie
17 Wirkhebel
18 Wirklinie
19 Schieber
20 Schlagstift
21 Erste Öffnung
22 Zweiter Öffnung
23 Erster Absatz
24 Zweiter Absatz
25 Steg
26 Absatz
27 Abgeschrägte Seitenflächen
113 Thermischer Auslöser
114 Wirklinie
171 Erster Hebelarm
172 Zweiter Hebelarm
173 Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Installationsschaltgerät (1 ) mit wenigstens einem Polstrompfad (2), umfassend zwei feststehende Kontaktstücke (5,6) und zwei auf einer beweglichen Kontakt- brücke (7) angeordnete bewegliche Kontaktstücke (8,9), durch die ein Polschalter mit zwei Kontakten und doppelter Unterbrechung gebildet wird, wobei die Kontaktbrücke (7) durch einen Drücker (12) in Öffnungsrichtung (O) und durch eine Kontaktdruckfeder (11 ) in Schließrichtung (S) beaufschlagt wird, mit einem elektromagnetischen Auslöser (13), dessen Schlaganker im Kurzschlussfall sowohl über den Drücker (12) die Kontaktbrücke (7) in Öffnungsrichtung (O) aufschlägt, als auch die Verklinkungsstelle eines Schaltschlosses (15) entklinkt, so dass das Schaltschloss (15) über einen den Drücker(12) beaufschlagenden Wirkhebel (17) die Kontaktbrücke (7) dauerhaft entgegen der Kraft der Kontaktdruckfeder (11 ) öffnend beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drücker (12) einen Schieber (19) und einen Schlagstift (20) umfasst, die im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke (7) relativ zu dieser und relativ zueinander verschieblich angeordnet sind, wobei die Anordnung aus Schieber (19), Schlagstift (20), Kontaktbrücke (7), Wirkhebel (17) und Anker so eingerichtet ist, dass im Kurzschlussfall der Anker über den Schlagstift (20) die Kontaktbrücke (7) in Öff- nungsrichtung (O) aufschlägt, wobei der Schieber (19) dem Schlagstift (20) nacheilt, bevor der Wirkhebel (17) über den Schieber (19) die Kontaktbrücke (7) entgegen der Kontaktdruckkraft dauerhaft in Offenstellung hält.
2. Installationsschaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (7) in einer ersten Öffnung (21 ) des Schiebers (19) in ihrer Bewe- gungsrichtung verschiebbar geführt ist.
3. Installationsschaltgerät (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagstift (20) in einer zweiten Öffnung (22) des Schiebers (19) in Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke (7) verschieblich geführt ist.
4. Installationsschaltgerät (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (19) in der ersten Öffnung (21 ) einen ersten, einen oberen Anschlag für die Kontaktbrücke (7) bildenden Absatz (23) aufweist.
5. Installationsschaltgerät (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (19) an seiner Außenseite einen zweiten, einen Angriffspunkt für den
Wirkhebel (17) bildenden Absatz (24) aufweist.
6. Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 5, wobei die Anordnung aus Schlagstift (20), Schieber (19), und Kontaktbrücke (7) so dimensioniert ist, dass die Masse des Schiebers (19) gleich oder größer ist als die Summe der Massen von Schlag- stift (20) und Kontaktbrücke (7).
7. Installationsschaltgerät (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (19) in der ersten Öffnung (21 ) einen dritten, einen unteren Anschlag für die Kontaktbrücke (7) bildenden Absatz (26) aufweist.
8. Installationsschaltgerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (19) an dem freien Ende der ersten Öffnung (21 ) einen die Öffnung abdeckenden Steg (25) aufweist, der einen unteren Anschlag für die Kontaktbrücke (7) bildet.
9. Installationsschaltgerät (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle hoher Kurzschlussströme die Öffnung der Kontaktbrücke (7) durch elektrodynamische Abstoßung zwischen den festen (5,6) und den beweglichen (8,9) Kontaktstücken erfolgt und der Schlaganker der Kontaktbrücke (7) nacheilt.
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