HK34795A

HK34795A - Automatic cutout with an electromagnetic trip

Info

Publication number: HK34795A
Application number: HK34795A
Authority: HK
Inventors: Werner Dipl-Ing Ostermann; Juergen Dipl-Ing Orzechowski
Original assignee: Aeg Niederspannungstechnik Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1990-02-24
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1995-03-17
Also published as: DE59007565D1; NO180607C; DE9002197U1; ATE113409T1; NO910709D0; EP0444283A1; PL164963B1; NO180607B; EP0444283B1; NO910709L; PL289163A1; ES2063236T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter mit einem als Schlagankersystem ausgeführten elektromagnetischen Auslöseorgan, dessen Erregerwicklung von einem rahmenförmigen, aus einem ferromagnetischen Blechstreifen gebildeten Magnetjoch umschlossen ist, welches seinerseits eine einstückig angeordnete, in eine Lichtbogenlaufschiene übergehende hornartige Festkontaktstelle aufweist, und mit einer unterhalb des Auslöseorgans befindlichen Löschkammer mit parallel zum Schlagankersystem angeordneten Löschblechen sowie mit einer senkrecht dazu orientierten, seitlich des Auslöseorgans und vor der Stirnseite des Löschblechpaketes angeordneten beweglichen Kontakteinrichtung.

Ein solches Schaltgerät ist aus der DE 30 31 549 A1 bekannt. Hierbei umgibt ein rahmenförmig geschlossenes Magnetjoch die Erregerwicklung des Auslöseorgans vollständig. Das in ein Lichtbogenleitblech auslaufende Festkontaktstück ist mit dem Magnetjoch verbunden, indem diese Teile insgesamt einstückig aus einem veredelten Stahlblechstreifen gestanzt und gefaltet sind. Um den geschlossenen Rahmen des Magnetjochs zu erhalten, überlappen sich die Schenkel auf der Seite des Festkontaktstückes und werden zusätzlich vernietet. Nachteilig bei diesem Magnetauslöser ist der erhebliche mengenmäßige Mehraufwand an relativ teurem Werkstoff sowie ein zusätzlich erforderlicher mechanischer Arbeitsvorgang.

Des weiteren ist aus der DE-OS 1 966 598 ein elektrischer Kleinselbstschalter bekannt, bei dem ein den Auslösemagneten umgebendes Rückschlußblech zugleich als Träger des Festkontaktstückes dient und mit einem Lichtbogenableithorn versehen ist. Letzteres befindet sich sehr weit entfernt vom Magnetjoch und ist zudem schräg zur Achsrichtung des Auslösers abgeknickt. Eine solche Löschkammer ist für Schalter mit dem heute üblichen hohen Schaltvermögen nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Art das Magnetjoch des Auslöseorgans konstruktiv zu vereinfachen sowie materialsparend auszubilden und ihm zugleich im angrenzenden Löschkammer- und Kontaktbereich des Schalters eine optimale Gestaltung dafür zu geben, daß der Lichtbogen von der Kontaktstelle schnell ablaufen kann und eine Kommutierung des Lichtbogens auf der Festkontaktseite auszuschließen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Leitungsschutzschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist insofern vorteilhaft, als mit geringem Materialaufwand eine kostengünstige Lichtbogenlöscheinrichtung herstellbar ist, die zudem eine hohe Laufgeschwindigkeit des Schaltlichtbogens im Vorkammerbereich gewährleistet. Dabei wird der Lichtbogen besonders im kritischen Bereich vor den Löschblechen durch das Festkontaktstück und die Lichtbogenlaufschiene, die beide vorwiegend aus ferromagnetischem Material bestehen, sicher und schnell angetrieben. Aufgrund der besonderen Anordnung wird der die Lichtbogenlaufschienen umgebende magnetische Fluß des Kurzschlußstromes im Bereich des Vorkammerraumes verstärkt und die hier entstehende sehr wirksame Blasung sorgt für einen schnellen Lichtbogenablauf von der Kontaktstelle. Ferner verringern die vorgeschlagenen Maßnahmen die Rückzündungsneigung des Schalters erheblich.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1: zeigt schematisch einen Leitungsschutzschalter mit im Bereich des Auslöseorgans und der Löschkammer geöffneter oberer Gehäuseschale, während in
Fig. 2: ein Schnitt durch die Löschkammer gemäß der Linie II-II der Fig. 1 wiedergegeben ist. In
Fig. 3: ist das Auslöseorgan mit einem Magnetjoch in abgewandelter Form dargestellt, wobei
Fig. 4: die zugehörige Seitenansicht zeigt.
Fig. 5 und Fig. 6: zeigen weitere alternativ mögliche Ausführungsformen des Magnetjochs im Rahmen des Erfindungsgedankens.

Der gezeigte Leitungsschutzschalter in Schmalbauweise hat ein aus zwei Gehäuseschalen (1a, 1b) gebildetes, von mehreren Nietbolzen (1c) zusammengehaltenes Gehäuse (1), das im oberen Teil einen lediglich angedeuteten Schaltmechanismus (2) aufnimmt. Im mittleren Bereich des Gehäuses ist ein elektromagnetisches Auslöseorgan (3) angeordnet, während der darunter befindliche Sockelbereich überwiegend als Löschkammer (4) ausgebildet ist. Diese ist größtenteils mit parallel zur Bodenfläche des Schalters angeordneten, untereinander paketartig auf Abstand verbundenen Löschblechen (4a) ausgefüllt und mit die Löschbleche beiderseits flankierenden Lichtbogenlaufschienen (5f) bzw. (6) an ihren Schmalseiten begrenzt. Dabei ist die obere Lichtbogenlaufschiene (5f) Teil eines Magnetjochs (5), welches als Eisenrückschluß eine Erregerwicklung (3a) rahmenförmig umgibt. Innerhalb der Erregerwicklung sind wiederum Eisenkerne eines Schlagankersystems (3b) angeordnet, welches letztlich bei einem Kurzschlußstrom den Entklinkungshub des elektromagnetischen Auslöseorgans am Stößel (3c) abgibt.

Das Magnetjoch (5) ist einstückig aus einem Blechstreifen hergestellt und hat oberhalb sowie zu beiden Stirnflächen der Erregerwicklung (3a) einen U-schenkligen Bereich mit einem freien Schenkel (5a), einem Verbindungsjoch (5b) und einem kontaktseitigen Schenkel (5c), an dessen Schenkelende übergangslos eine ohrenförmig vorstehende Festkontaktstelle (5d) mit rückwärts gebogenem Kontakthorn (5e) ausgebildet ist, welches letztlich in die obere Lichtbogenlaufschiene (5f) übergeht. Dabei bildet das Magnetjoch mit seinen Abschnitten (5a, 5b, 5c, 5f) einen nahezu eisengeschlossenen rechteckigen Rahmen um die Erregerwicklung (3a). Wie aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich ist, sind das Ende des kontaktseitigen Schenkels (5c) im Übergang zur Festkontaktstelle (5d) und das schräg vor der Stirnkontur der oberen Löschbleche entlanggeführte Kontakthorn (5c) im Übergang zur Lichtbogenlaufschiene (5f) nahezu eckenbündig eingeschnürt, während an der gegenüberliegenden Rahmenecke das Ende des freien Schenkels (5a) rechtwinklig auf das freie Ende der Lichtbogenlaufschiene (5f) zustrebt, ohne diese jedoch zu berühren. Eine nicht dargestellte Trennwand im Gehäuse zwischen Erregerwicklung und Lichtbogenlaufschiene (5f) gewährleistet, daß bei einem Kurzschlußstrom unter dem Einfluß der magnetischen Kräfte keine leitende Verbindung zwischen Schenkel (5a) und Lichtbogenlaufschiene (5f) auftreten kann. Dies ist insofern wesentlich, als bei Berührung an dieser Rahmenecke eine Stromrichtungsumkehr auftreten und somit die magnetische Blasung behindert würde.

Ferner ist die Erregerspule (3a) einerseits mit einer Ausgangsklemme (7) und andererseits mit dem kontaktseitigen Schenkel (5c) vorzugsweise durch einen Schweißvorgang elektrisch leitend verbunden, so daß sie in Reihe mit der Festkontaktstelle (5d) liegt, die insbesondere durch ein aufgelötetes Kontaktplättchen (5d′) markiert ist. Auf dieses arbeitet ein lediglich schematisch gezeigter beweglicher Kontakthebel (8), der über eine flexible Leitung (8a), einem thermischen Auslöser (9) und eine Verbindungsleitung (10a) mit einer Eingangsklemme (10) in Reihe geschaltet ist. Der thermische Auslöser (9) in Form eines Bimetalls ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem einen Ende der Lichtbogenleitschiene (6) verbunden und dort justierbar.

In der bevorzugten Ausführungsart sind die beiden Lichtbogenlaufschienen (5f, 6) mit einer längs verlaufenden, quer profilierten Sicke (5f′, 6′) (Fig. 1, Fig. 2) versehen, die in Richtung der Löschbleche (4) vorstehend etwa in der Mitte jeder Lichtbogenlaufschiene, d. h. etwa in der Schwenkebene des beweglichen Kontakthebels (8) eingeprägt sind. Die Sicke an der oberen Lichtbogenlaufschiene (5f) beginnt dabei direkt unterhalb des Kontaktplättchens (5d′) und schließt vorzugsweise höhenbündig damit ab. So ist sichergestellt, daß bei einem Abschaltvorgang der unter der Wirkung des magnetischen Blasfeldes von der Kontaktstelle (5d′, 8′) ablaufende Schaltlichtbogen mit seinen Fußpunkten auf der Sicke entlangläuft und eine gute Führung in den Löschblechstapel erfährt, wobei zusätzliche Maßnahmen eine seitliche Begrenzung des Schaltlichtbogens bewirken.

Gleiches gilt für den gegenüberliegenden Fußpunkt des Schaltlichtbogens, der vom sich öffnenden Kontakthebel (8) unter der Wirkung des magnetischen Blasfeldes auf die untere ferromagnetische Lichtbogenlaufschiene (6) überspringt und dort entlang der Sicke (6′) in das Löschblechpaket einlaufen kann. Hierbei wird der Lichtbogen im kritischen Bereich des Vorkammerraumes und vor den Löschblechen (4a) sicher und wirksam angetrieben, da aufgrund des einstückigen Magnetjochs im vorwiegend aus ferromagnetischem Material bestehenden Kontaktbereich (5d, 5e) und im Übergang zur oberen Lichtbogenlaufschiene (5f) der diese Teile umgebende magnetische Fluß verstärkt wird. Ein schneller Lichtbogenablauf von den Kontakthörnern entlang der beiden Lichtbogenlaufschienen in das Löschblechpaket ist damit gewährleistet, ohne daß es zu Rückzündungen an der Kontaktstelle kommt.

In einer abgewandelten Ausführungsart (Fig. 3, Fig. 4) ist das Auslöseorgan (3) im Bereich unterhalb der Erregerwicklung (3a) mit einem Trennschnitt oder Längsschlitz (5g) im Magnetjoch versehen, so daß neben der gegenüber den Schenkeln (5a, 5b, 5c) des Joches schmaler gehaltenen, nur in der Schaltermittelebene befindlichen Lichtbogenlaufschiene (5f) einseitig ein Längssteg (5h) verbleibt, der unmittelbar am Ende des kontaktseitigen Schenkels (5c) unter Auslassung des Kontaktstellenbereiches in Richtung des freien Schenkels (5a) abgewinkelt ist und an dessen Ende direkt anliegt. Dadurch ist ein vollständig geschlossener Eisenrahmen um die Erregerwicklung realisiert. Die eigentliche Lichtbogenlaufschiene (5f) ist neben dem Längssteg (5h) mit Abstand etwa parallel geführt und kann außer der gezeigten glattflächigen Ausbildung auch mit einer querprofilierten Sicke gemäß Fig. 1 und 2 versehen sein.

Eine weitere Abwandlung des Erfindungsgegenstandes, insbesondere bei hohen Stromstärken, ist die Verwendung eines Verbundwerkstoffes als Ausgangsmaterial für das Magnetjoch (5). Hierbei ist der Blechstreifen aus einer Eisenlegierung mit einer Plattierung (5′) aus gut leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, versehen, der maximal die halbe Streifendicke haben kann (Fig. 5). Die plattierte Außenseite des Blechstreifens mit einer Gesamtdicke von etwa 1 mm ist der Erregerwicklung (3a) abgekehrt und befindet sich so in gut leitender Verbindung mit der Kontaktstelle (5d) bzw. (5d′). Um auch die Erregerwicklung fertigungsgünstig direkt mit dem plattierten Werkstoff zu verbinden, ist vorzugsweise am kontaktseitigen Schenkel des Magnetjochs eine Anschlußfahne (5i) nach innen gebogen, an der das eine Wicklungsende mit der plattierten Werkstoffseite Kontaktberührung hat. Zwischen Erregerwicklung und Kontaktstelle ergibt sich so ein geringer Widerstand, was bei höheren Nennströmen vorteilhaft ist.

Eine ähnlich vorteilhafte Wirkung ergibt sich bei der Ausführungsart nach Fig. 6, bei der ein Brückenteil (5k) aus gut leitendem Werkstoff zwischen der Erregerwicklung und der Kontaktstelle angeordnet ist. Das Brückenteil folgt der Außenkontur des Magnetjochs im ohrenförmig vorstehenden Kontaktstellenbereich (5d) und liegt dort außenseitig dicht an, wobei ein Ende mit der Erregerwicklung (3a) verbunden ist, während das andere Ende direkt als Kontaktstelle ausgebildet sein kann. Dies läßt sich beispielsweise durch einen Silberauftrag (5k′) auf dem Kupfergrundwerkstoff des Brückenteils realisieren, so daß ein zusätzliches Kontaktplättchen entfällt. Die Funktion des separaten eisengeschlossenen Magnetjochs im eingangs beschriebenen Sinne bleibt auch bei dieser Ausführung voll erhalten.

Claims

Leitungsschutzschalter mit einem als Schlagankersystem (3b) ausgeführten elektromagnetischen Auslöseorgan (3), dessen Erregerwicklung (3a) von einem rahmenförmigen, aus einem ferromagnetischen Blechstreifen gebildeten Magnetjoch (5) umschlossen ist, welches seinerseits eine einstückig angeordnete, in eine Lichtbogenlaufschiene (5f) übergehende hornartige Festkontaktstelle (5d) aufweist, und mit einer unterhalb des Auslöseorgans befindlichen Löschkammer (4) mit parallel zum Schlagankersystem angeordneten Löschblechen (4a) sowie mit einer dazu senkrecht orientierten, seitlich des Auslöseorgans und vor der Stirnseite des Löschblechpaketes angeordneten beweglichen Kontakteinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5), ausgehend von einem oberhalb und zu beiden Stirnflächen der Erregerwicklung (3a) befindlichen U-schenkligen Bereich (5a, 5b, 5c), an einem Schenkelende mit übergangslos angeordneter, ohrenförmig vorstehender Festkontaktstelle (5d) nebst Kontakthorn (5e) ausgebildet und mittels der daran anschließenden, rückgebogenen Lichtbogenlaufschiene (5f) zu einem die Erregerwicklung (3a) umgebenden rahmenförmig geschlossenen Eisenrückschluß einstückig gefaltet ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Festkontaktstelle (5d) abgekehrte freie Schenkelende (5a) des Magnetjochs (5) und das freie Ende der Lichtbogenlaufschiene (5f) rechtwinklig aufeinanderstoßend ohne gegenseitige Berührung als Rahmenecke ausgebildet sind.
Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Lichtbogenlaufschiene (5f) über den freien Schenkel (5a) des Magnetjochs (5) hinaus und mit Abstand zu dessen Schenkelende freistehend verlängert ist.
Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlaufschiene (5f) und das Kontakthorn (5e) in Längsrichtung mit einer querprofilierten Sicke (5f′) versehen sind.
Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (5f′) etwa in Schwenkebene der beweglichen Kontakteinrichtung (8) angeordnet und in Richtung der Löschbleche (4a) vorstehend eingeprägt ist.
Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (5f′) direkt unterhalb eines Kontaktplättchens (5d′) der Festkontaktstelle beginnend mit deren kontaktseitiger Fläche höhenbündig ausgebildet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lichtbogenlaufschiene (5f) mittels eines Trennschlitzes (5g) in Achsrichtung der Erregerwicklung (3a) ein etwa parallel verlaufender Längssteg (5h) gebildet ist, der vom kontaktseitigen Schenkel (5c) des U-förmigen Magnetjochs (5) unter Auslassung der Festkontaktstelle (5d) und des Lichtbogenhorns (5e) unmittelbar als geschlossener Eisenrahmen um die Erregerwicklung (3a) gebogen ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5) aus einem ferromagnetischen Blechstreifen mit einseitiger Plattierung (5′) eines gut leitenden Werkstoffes hergestellt ist, wobei die ferromagnetische Werkstoffseite der Erregerwicklung (3a) zugekehrt ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am kontaktseitigen Schenkel (5c) des Magnetjochs (5) eine in Richtung der Lichtbogenlaufschiene (5f) gebogene Anschlußfahne (5i) zur direkten elektrisch leitenden Verbindung der Plattierung (5′) mit dem Draht der Erregerwicklung (3a) ausgebildet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkontaktstelle (5d) und das dieser zugekehrte Ende der Erregerwicklung (3a) mittels eines auf dem ferromagnetischen Werkstoff des Magnetjochs (5) aufliegenden Brückenteils (5k) leitend verbunden ist.