DE8806830U1 - Sicherung - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine Sicherung zum Auftrennen einer Netzleitung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Derartige Sicherungen werden im allgemeinen als Sicherungsautomaten bezeichnet und weisen eine Sprung-Mechanik auf, die bei Überschreiten eines zulässigen Stromes einen mechanischen Schalter öffnet. Diese Sprung-Mechanik kann auch von außen über einen Druckknopf ausgelöst werden. Zum Wiederanschalten der Sicherung dient ein weiteres Betätigungsorgan, das gleichzeitig beim Herausspringen der Sicherung den ausgelösten Zustand anzeigt.

Bei der bekannten Sicherung ist nicht nur die Mechanik umständlich und aufwendig, es besteht vielmehr noch der Nachteil,

daß man nach dem Auslösen der Sicherung, wenn der entsprechend« Stromkreis aufgetrennt ist, naturgemäß dann kein Lich^. zur Verfügung hat und die betreffende Sicherung somit nicht findet, wenn der zu dieser Sicherung gehörige Stromkreis auch die Beleuchtung versorgt, die in der Nähe des Sicherungskastens angebracht ist.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Sicherung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß über eine einfachere Konstruktion eine verbesserte Bedienbarkeit der Anordnung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptan-Spruches angegebenen Merkmale gelöst.

Insbesondere wird dadurch, daß beim Auslösen der Sicherung, wenn also der zugehörige Stromkreis aufgetrennt wird, ein Not-Beleuchtungselement aufleuchtet, das entweder den Ort beleuchtet, an dem sich die Sicherungen befinden, oder aber die ausgelöste Sicherung selbst kennzeichnet, so daß der Benutzer die Sicherung leicht findet und (nach Beseitigung des Kurzschlusses) wieder einschalten kann.

2g Vorzugsweise umfassen die elektrischen Betätigungsmittel zum Auslösen der Sicherung einen ersten Magneten, der am Betätigungsorgan für den Schalter befestigt ist, sowie einen am Gehäuse befestigten Elektromagneten, der von einem Strom durchflossen wird, dessen Amplitude proportio-

gQ nal zum Laststrom ist. Durch eine entsprechende Stromwandlereinrichtung mit Gleichrichtung wird vom gehäusefesten Elektromagneten ein Feld erzeugt, das den Magneten am Betätigungsorgan abstößt, bis der Schalter geöffnet wird. Wenn man die Konstruktion so wählt, daß der erste Magnet im geschlossenen Zustand des Schalters einen Magnetkreis durch Kontakt im wesentlichen luftspaltfrei schließt, so wird eine Sprung-Schaltcharakteristik erzielt. Sobald nära-

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lieh der Elektromagnet ein Feld erzeugt, das den ersten Magneten vom Magnetkreis abheben läßt, so daß ein Luftspalt entsteht/ wird die Anziehungskraft im Magnetkreis sprunghaft abgesenkt, wodurch die zum weiteren Abstoßen des ersten Magneten notwendige Kraft, die durch magnetische Abstoßung erzielt wird, entsprechend sinkt. Diese Auslöseart betrifft die abzusichernden pulsförmigen Überströme, wobei der Zeitverlauf des Auslösevorganges über die tragen Massen des zu bewegenden Betätigungsorganes einstellbar isc.

Zur Dauer-Überstromauslösung wird das Magnetfeld des Elektromagneten bzw. der diesem proportionale Strom über ein geeignetes Element aufintegriert, wobei das elektrisch erregte Magnetfeld dann (abrupt) verstärkt wird, wenn der aufintegrierte Betrag einen eingestellten Grenzwert erreicht hat. Dies kann z.B. durch einen NTC-Widerstand (Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten) bewerkstelligt werden, der von einem, zum Laststrom proportionalen Strom durchflossen wird und sich dabei aufheizt, bis seine Sprungtemperatur erreicht ist und er seinen Widerstand abrupt verringert, um somit den Stromfluß durch den Elektromagneten ebenso sprunghaft ansteigen zu lassen.

Vorzugsweise umfaßt die Anordnung zum Halten des Schalters in der geöffneten Stellung ebenfalls einen (zweiten) Magneten, der der ersten Magneten in der geöffneten Stellung des Schalters festhält. Dadurch, da" bei der vorliegenden Neuerung keinerlei mechanische Teile vorgesehen sind, die komplizierte Bewegungen ausführen müssen, wie dies bei den bisherigen Auslosemechanismen der Fall ist, können der Aufbau vereinfacht und somit die Kosten für die Sicherung verringert werden. Insbesondere ist ein autci^." ·" :- ter Zusammenbau aufgrund der einfachen Teile zumindest abschnittsweise möglich.

Weitere wesentliche Einzelheiten der vorliegenden Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzuger Ausführungsformen, die im folgenden anhand von Abbildungen erläutert werden- Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des mechanischen

Aufbaus einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung;
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Fig- 2 ein elektrisches Schaltbild für die Anordnung nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Neuerung im Teil-Längsschnitt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Neuerung umfaßt die Sicherung ein Betätigungsorgan 24, das in einem (nicht gezeigten) Gehäuse verschiebbar angeordnet ist. Am einen Ende des Betatigungsorganes 24 sitzt eine Kontaktplatte 15, die je nach Stellung des Betatigungsorganes 24 entweder zwei gehäusefeste Kontakte 17, 17* für den Laststrom, oder zwei ebenfalls gehäusefeste Kontakte 19, 19* für den Notstrom überbrückt. Am Betätigungsorgan 24 ist ein (ringförmiger) Magnet 28 befestigt.

Das Betätigungsorgan 24 führt durch den Eisenkern 44 einer Spule 25, deren Wicklungsenden an Eingangsklemmen C und D einer Steuerung 20 gefUhrt sind. Weitere Klemmen A und B sind mit den Kontakten 19 und 19* verbunden.

Auf dem Eisenkern 44 sitzt weiterhin eine Wicklung 26, die über dem Schalter Sl (Kontakte 17, 17* und Platte 15) mit den Eingangsklemmen E und E' der Sicherung verbunden ist. Diese Wicklung 26 ist sehr niederohmig, im allgemeinen genügt eine einzige, bzw. sehr wenige Windungen.

-&dgr;-Gegenüber der Spule 25 auf ihrem Kern 44 ist ein ebenfalls gehäusefester Permanentmagnet 32 angeordnet, wobei die Polung der Magneten 32 und 28 derart gewählt ist, daß die beiden Magnete voneinander angezogen werden. Weiterhin ist die Stärke der Magneten 32 und 28 so gewählt, daß der Magnet 28 dann, wenn er in Kontakt entweder mit dem Eisenkern 44 oder mit dem Magneten 32 steht, dieser Kontakt aufgrund der wirkenden Haltekräfte bestehen bleibt.

Die Steuerung 20 weist weiterhin Ausgangsleitungen auf, die mit einer Beleuchtungsquelle 43 verbunden sind.

Im folgenden wird die Schaltung der Neuerung anhand von Fig. 2 beschrieben. Hierbei werden für gleiche oder gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Anschlußklemmen D und C der Steuerung 20 über eine Diode Dl und einen temperaturabhängigen Widerstand NTC mit negativem Temperaturkoeffizienten verbunden. Weiterhin ist eine Parallelschaltung, bestehend aus einer wiederaufladbaren Batterie Ba (Lithiumzelle) und einer Zenerdiode Z (deren Zenerspannung entspricht der Ladespannung der Batterie) in Reihe mit einer zweiten Diode D2 geschaltet, wobei diese Reihenschaltung wiederum zwischen den Anschlußklemmen D und C der Steuerschaltung 20 sitzt. Die Dioden Dl und D2 sowie die Zenerdiode sind ausgehend von der Klemme D immer gleichsinnig gepolt.

Parallel zur Batterie Ba ist eine Reihenschaltung, bestehend aus dem Schalter S2 (Anschlußklemmen A und B) und dem Beleuchtungselement 43 geschaltet.

Auf dem Eisenkern 44 der Spule 25 sitzt die (eine) Windung 26, welche über den Schalter Sl mit den Eingangsklemmen E und E' verbunden ist, so daß bei eingeschaltetem Schalter Sl der Laststrom durch die Windung 26 fließt. Dieser Last-

strom durch die Windung 26 induziert in der Spule 25 einen Strom, der nur in einer Richtung fließen kann. Diese Richtung wird durch die Dioden Dl und D2 bestimmt, wobei diese Dioden zwei Stromwege eröffnen: Ein erster Stromweg führt durch die Diode Dl und den nachgeschalteten Widerstand NTC, wobei die Amplitude dieses Stroms durch die Größe des Kaltwiderstandes des NTC-Elementes bestimmt wird. Wenn das NTC-Element dadurch heiß wird, daß über die Wicklung 26 in der Spule 25 ein zu großer Strom während einer länge- ren Zeitdauer induziert wird, so daß die im NTC entstehende Wärme nicht mehr genügend abgeführt werden kann, so wird die Sprungtemperatur des NTC-Elementes erreicht, worauf dieses seinen Widerstand abrupt verringert. Sobald dieser sehr viel niedrigere Widerstand erreicht ist, fließt ein gegenüber dem Kalt-Zustand erhöhter Strom durch die Spule 25, wobei die Polung der Diode Dl so gewählt ist, daß dieser Strom zu einem Magnetfeld führt, das den Magneten 28 abstößt. Weni al, &ogr; der durch die Spule 25 fließende Strom die entsprechende Amplitude erreicht, wird der Magnet 28 abgestoßen und somit der Schalter Sl geöffnet.

In dem Zustand, in welchem der Schalter Sl noch geschlossen ist, wird über die Diode D2 die Batterie Ba aufgeladen, wobei die Ladespannung über die Zenerdiode Z stabilisiert wird. Die Zenerdiode Z dient jedoch nicht nur zum Stabilisieren der Ladespannung für die Batterie Ba, sondern auch dazu, bei Auftreten einer Spitze des Laststromes einen erhöhten Stromfluß durch die Spule 25 ( in einer einzigen Richtung) zu ermöglichen. Wenn diese Spitze groß genug ist, um den Magneten 28 entsprechend abzustoßen bzw. vom Eisenkern 44 abzuheben, so wird das Betätigungselement 24 nach oben (in Fig. 1) gehoben, bis der Magnet 28 am gehäusefesten Magneten 32 hängenbleibt. In diesem Zustand ist der Schalter Sl geöffnet, der Schalter S2 jedoch geschlossen, so daß die Batterie Ba an die Beleuchtungsquelle 43 gekoppelt ist und diese aufleuchtet.

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Vorzugsweise ist die Beleuchtungsquelle 43 in der Nähe

des Betätigungselementes 24 oder direkt an diesem vorgesehen, so daß der Benutzer bei ausgelöster Sicherung diese auch im Dunkeln leicht finden kann. 5

Bei der in Fig. 3 gezeigten weiteren bevorzugten Ausführungsform der Neuerung sind die zuvor beschriebenen Teile wieder mit denselben Bezugsziffern versehen. Bei dieser Anordnung ist das Gehäuse 10 in drei aneinander befestigte Gehäuseabschnitte 11/ 12 und 13 unterteilt, wobei die Spule 25 mit ihrem Magnetkern am mittleren Gehäuseteil befestigt ist. Im unteren Gehäuseteil 13, aus dem ein (üblicher) Schraubsockel 14 mit den Anschlüssen E und E¹ ragt, sind die Kontakte 17 und 17' befestigt. Außerdem stützt sich in einer Bohrung im unteren Gehäuseabschnitt 13 eine Druckfeder 22 ab, welche das Betätigungselement 24 bzw. 24* in die Aus-Stellung der Sicherung beaufschlagt.

An einem unteren Abschnitt 24' des Betätigungselementes ist die zuvor beschriebene Kontaktplatte 15 mittels einer Schraube 21 oder dergleichen befestigt, deren Kontaktkörper 16 bzw. 18 mit entsprechenden Kontaktkörpern auf den Kontakten 17, 17* bzw. 19, 19' zusammenwirken und somit Stromkreise schließen können.

Der untere Abschnitt 24' des Betätigungselementes ist mit einem oberen Abschnitt 24 verbunden, wobei an der Verbindungsstelle der erste Magnet 28 eingespannt ist. Dieser erste Magnet 28 besteht aus einem Magnetkörper 31 und zwei plattenförmigen Eisenpolen ?9 und 30.

Der zweite Magnet 32 umfaßt insgesamt drei plattenförmige Polschuhe 33, 34 und 35 mit jeweils dazwischenliegenden Magneten 36 und 37. Die Polung der Magnete sowie die Abstände der Polschuhe sind hierbei derart gewählt, daß dei¹ erste Magnet 28 zum zweiten Magnet 32 zwei verschiedene Stellungen einnehmen kann. In einer unte/on Stellung be-

findet sich die obere mit N bezeichnete Polplatte 30 des Magneten 28 etwas unterhalb (in Fig. 3) der untersten Polplatte 35, in der zweiten Stellung befindet sich die untere Polplatte 29 des Magneten 28 (mit S bezeichnet) bei der mittleren Polplatte 34 des Magneten 32, während die obere Polplatte 30 des unteren Magneten 28 im Bereich der obersten Polplatte 33 des Magneten 32 liegt.

Im oberen Gehäuseabschnitt 11 ist eine Öffnung vorgesehen, dur:h welche ein Hohlzapfen 41 ragt, der an einem Halter "6 sitzt, in dem wiederum der obere Magnet 32 fest angeordnet ist. Der Hohlzapfen 41 weist eine Bohrung 39 auf, durch die das Oberende des Betatigungsorganes 24 hindurchgleiten kann. Im gehäuseäußeren Abschnitt ist die Bohrung 39 derart erweitert, daß auch dann, .renn das Oberende des Betatigungsorganes 24 noch nicht ganz aus dem Hohlzapfen 41 hervorragt, dieses Ende von außen sichtbar ist.

Das Haiteelement 38 ist im oberen Gehäuseabschnitt 11 verschiebbar angeordnet und wird über eine Feder 27 nach oben gedrückt, die mit ihrem unteren Ende auf dem mittleren Abschnitt 12 des Gehäuses 10 aufsitzt. Der Abschnitt 38 weist weiterhin einen Auslösezapfen 42 auf, der durch eine Bohrung im oberen Gehäuseabschnitt 11 hervorragt. Weiterhin ist am oberen Abschnitt 11 das Beleuchtungselement 43 vorgesehen.

Zwischen dem mittleren Gehäuseabschnitt 12 und dem unteren Gehäuseabschnitt 13 ist noch die Steuerung 20 (in Form einer gedruckten Schaltung) angeordnet, wobei diese Anordnung sowie die elektrischen Verbindungen zum Anschlußsockel 14 bzw. zum Beleuchtungselement 43 sowie zu der Spule 25 bzw. der Wicklung 26 für den Fachmann keine Schwierigkeit bedeuten.

Die in Fig. 3 gezeigte Stellung entspricht dem geschlossenen Stromkreis, wobei die untere Polplatte 29 des Magne-

ten 2&udiagr; fest auf dem Eisenkern 44 sitzt und von diesem festgehalten wird. Sobald - wie oben beschrieben - durch die Spule 25 ein Stromfluß erregt wird, dessen resultierendes Magnetfeld den Magneten 28 abstößt, springt der Magnet 28 zusammen mit dem Betätigungselement 24 so weit nach oben, bis seine obere Polplatte 30 im Bereich der untersten Polplatte 35 des Magneten 32 gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Oberende des Betatigungsorganes 24 innerhalb der Ausnehmung 40 sichtbar. Gleichzeitig

&iacgr;&udiagr; werden die Kontakte 13 ürid IS' über die Platte 15 verbun = den, so daß das Beleuchtungsorgan 43 aufleuchtet. Der Benutzer kann nun die Sicherung leicht finden und (nachdem er zuvor den Kurzschluß beseitigt hat), wieder eindrücken. Hierzu drückt der Benutzer auf das Organ 41 und schiebt so den Magneten 32 und damit auch gleichzeitig den Magneten 28 nach unten, bis der Magnet 28 mit seiner untersten Polplatte 29 auf dem Eisenkern 44 aufsitzt. Beim Aufsitzen steigt sprunghaft die (Halte-) Kraft zwischen dem Kern 44 und dem Magneten 28 an, so daß der Benutzer nunmehr das Organ 41 wieder loslassen kann und der Magnet 28 die Haltekraft des Magneten 32 überwindet. Die in Fig. 3 gezeigte Position ist nunmehr wieder erreicht.

Zum manuellen Auslösen drückt der Benutzer auf den Stift 42, so daß die unterste Polplatte 35 des Magneten 32 auf dem Eisenkern 44 aufsitzt. In diesem Moment wird im Kern 44 eine zum Magneten 28 gleichgerichtete magnetische Orientierung geschaffen, so daß der Magnet 28 wieder hochspringt. In diesem Fall springt er aber so weit, daß seine unterste Polplatte 29 im Bereich der mittleren Polplatte 34 des oberen Magneten 32 zu liegen kommt. Läßt nun der Benutzer den Knopf 42 wieder los, so wird der Halter 38 über die Feder 27 nach oben verschoben. Noch bevor der Halter 38 ganz am Oberende des oberen Gehäuseteils 11 anschlägt, wird das Betätigungselement 24 durch einen entsprechenden Absatz an seinem ünterende festgehalten, der mit einem Abschnitt des mitleren Gehäuseteils 12 bzw. mit dem kon-

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zentrischen Kernabschnitt des Magnetkerns 44 in Eingriff kommt. Die Feder 27 drückt den Halter 38 weiter nach oben, bis wieder die zuvor beschriebene ausgelöste Stellung erreicht ist, bei welcher die obere Polplatte 30 des Magneten 28 im Bereich der untersten Polplatte 35 des Magneten 32 gehalten wird.

Claims (7)

1. Sicherung zum Auftrennen einer Netzleitung bei Überschreiten eines zulässigen Laststromes, mit einem ersten Schalter, der über ein in einem Gehäuse verschiebbares Betätigungsorgan manuell einschaltbar ist,
   dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) zum Öffnen des ersten Schalters (Sl) elektrische Betätigungsmittel (25, 28), ein zweiter Schalter (S2) am Betätigungsorgan (24) sowie ein mit dem zweiten Schalter (S2) zum Einschalten verbundenes Not-Beleuchtungselement (43) vorgesehen sind.
2. 2. Sicherung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Betätigungsmittel einen am Betätigungs-

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   organ (24) befestigten ersten Magneten (28) und einen am Gehäuse (10) befestigten Elektromagneten (25) umfassen, der so dem ersten Magneten (28) gegenüber angeordnet ist, daß das Betätigungsorgan (24) durch Abstoßungskräfte zwischen dem ersten Magneten (28) und dem Elektromagneten (25) zum Öffnen des ersten Schalters (Sl) verschiebbar ist.
3. 3. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß am Gehäuse (IJ) Magnetmittel (44) derart gegenüber dem ersten Magneten (28) angeordnet sind, daß der erste Magnet (28) in der Schließstellung des ersten Schalters (Sl) von den Magnetmitteln (44) festgehalten wird. 15
4. 4. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) ein zweiter Magnet (32) derart gegenüber dem ersten Magneten (28) angeordnet ist, daß der erste Magnet (28) in der geöffneten Stellung des ersten Schalters (Sl) vom zweiten Magneten (28) festgehalten wird.
5. 5. Sicherung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (25) über mindestens eine Diode (Dl, D2) kurzgeschlossen ist und einen Eisenkern (44) umfaßt, auf dem unter Bildung eines Transformators mindestens eine Windung (26) sitzt, die mit Anschlußklemmen (E, E') der Sicherung über den Schalter (Sl) von Strom durchflossen werden kann.
6. 6. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) eine wiederaufladbare Batterie (Ba) vorgesehen ist, die über den zweiten Schalter (S2) an das Beleuchtunguelement (43) koppelbar ist.

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7. 7. Sicherung nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Batterie (Ba) über eine Diode (D2) mit einer

   Wicklung des Elektromagneten (25) verbunden ist.

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