DE6610419U - Fehlerstrom-schutzschalter. - Google Patents

Description

TBF 1550 23o August 1973

Schutzapparate-Gesellschaft Paris & Co. mbH. KB., Schalksmühle Aa.: Sch 34 5O9/21c Gbm

Fehlerstrom-Schutzschalter

Um den Bau kleiner, direkt auslösender Schalter zu ermöglichen, hat man besonders empfindliche Auslöser, die auf der Basis der Flußverdrängung von Permanentmagneten und auch der Flußkompensation arbeiten, gebaut, um kleinere Auslöseleistungen und damit kleinere Wandler zu erreichen.

Solche Auslöser verlangen aber eine besondere Sorgfalt und Sauberkeit (Staubfreiheit) in der Herstellung des Restluftspaltes bzw. der Polschuh-Ankerflächen, da in diesen Fällen mit einem vom Permanentmagneten abfallenden, federbelasteten Anker gearbeitet wird, dessen meist nur wenige ^ betragender Restluftspalt nach jeder Schalterbetätigung mit gleichbleibender Genauigkeit weiderhergestellt werden muß, um gleichbleibende Auslösewerte zu erreichen·

Die Herstellung derartiger Schalter erfordert Präzision, ist zeitraubend, lohn- und materialaufwendig.

Ihre Verwendung ermöglicht aber, da sie kleine Wandler benötigen, den Bau von vierpoligen FI-Schaltern, etwa in der Größe von zwei nebeneinandergesetzten herkömmlichen Sicherungsautomaten (Leistungsselbstschaltern), trotz des großen, für den Auslöser benötigten Volumens.

Der Bau von kleineren und deshalb billigeren, direkt elektromagnetisch auslösenden Fehlerstrom-Schutzschaltern scheiterte bislang daran, daß die erforderliche Auslöseleistung für die mit Freiauslösung versehenen Schaltschlösser verhältnismäßig groß war und

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deshalb auch die erforderlichen Summenstromwandler entsprechend groß und mit mehreren primären Windungen dimensioniert v/erden mußten. So nimmt bei bekannten Ausführungen der Wandler trotz knappster Dimensionierung, was wiederum eine äußerst genaue zeitraubende Justierung des Auslösemechanismus verlangt, zum Teil mehr als 50 % des gesamten Gerätevolumens ein.

Der Bau von kleinen, billigen FI-Schaltern mit direkter elektro- ;magnetischer Auslösung gelingt aber dann, wenn erfindungsgemäß im Schaltschloß mehrere Kraftspeicher mit untersetzender Wirkung nacheinander geschaltet werden, und die Verriegelung des letzten KraftSpeichers über eine Drahtsperre, die zum Zwecke gleichmäßiger Serienfertigung zugfederbelastet ist, vorgenommen wird.

Seine Entriegelung erfolgt über einen im Gleichgewicht befindlichen und zum Zwecke der Einstellung des Schalters auf einen FI-SoIlwert zugfederbelasteten leichten Anker, dessen Übersetzungsverhältnis Arbeits- zu Magnethebelarm > 1 ist und so geformt, daß beide Hebelarme im Gleichgewicht sind. Der Arbeitshebelarm ist so ausgebildet, daß er, sollte er nach magnetischer Erregung am Kern kleben, durch die Klinke des letzten KraftSpeichers beim Ausschalten des Schalters vom Magnetkern losgeschlagen wird. Der Arbeitsluftspalt kann dabei durch den geringen erforderlichen Hub der Drahtsperre und sein Hebelübersetzungsverhältnis kleiner als 0,5 mm gehalten werden, so daß er im Bereich günstiger magnetischer Anzugskräfte liegte

Durch das geringe Gewicht von Anker und Drahtsperre wird der Schalter völlig lageunabhängig, da die für die Einstellung auf eine bestimmte Fehlerstromauslösung erforderliche Federvorspannung über dem Eigengewicht dieser beiden Teile liegt.

Der Kern des Slektrozaagneten besteht aus einem gestanzten und U-förmig abgewxiikelten, zwischen den beiden Schloßplatinen durch Zacken angelenkten Kernblech, das an seinem einen Schenkel als

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Ankerlager ausgebildet ist und gleichzeitig als Distanzstück für die Platinen benutzt wird, während der andere freie Schenkel die Magnetwicklung trägt· Die ungeteilte Ausbildung des Magnetkreises vermeidet in der Herstellung unkontrollierbare zusätzliche magnetische Übergangswiderstände, wie sie durch Zusammenfügung mehrerer Teile zu einem magnetischen Kreis auftreten können* Da sämtliche Anschläge und übertotpunktlagen durch feste und genau definierbare feste Anschläge an den Schloßplatinen und Stanzstellen erreicht werden, ist eine Justage des gesamten Schlosses weder möglich noch nötig.

Ein so hergestelltes Schloß benötigt nur noch eine weniger als ein Zehntel der bisher benötigten Auslöseleistung und dementsprechend einen derart kleinen Wandler mit einem derart kleinen Eisenweg und deshalb günstiger magnetischer Ausnützung, daß dieser als Durchsceckwandler mit an sich kurzen Leiterlängen ausgebildet werden kann, so daß auch bei hohen Stromstärken des Schalters im Betrieb keine hohen Erwärmungen des Gerätes auftreten können.

Die auf dem Wandler aufgebrachte und im PrüfStromkreis liegende, aus mehreren Drahtwindungen bestehende sowie den Prüfstrom untersetzende Tertiärwicklung erlaubt weiter die Verwendung eines kleineren Prüfwiderstandes, so daß das Gesamtvolumen des Schalters kleiner gehalten werden kann als das Volumen zweier aneinandergesetzter herkömmlicher Sicherungsautomaten, und wobei es gleichgültig ist, wie die Konstruktionsgruppen (Schalter, Wandler und Schloß mit- Auslöser) gegeneinander im Schaltergehäuse angeordnet sind=

Durch den Fortfall jeglicher Justagearbeit durch fest in das Schloß eingebaute Anschläge wird im wesentlichen die Montagezeit des Schlosses und damit die Herstellungszeit des gesamten Gerätes auf ein Μΐττΐτη-πτη beschränkt, da nach erfolgtem Zusammenbau der Sollauslösewert nur noch durch die Vorspannung einer Ankerzugfeder in "wenigen Sekunden eingestellt wird, was ebenso maßgeblich zur Verbilligung des Gerätes führt wie zum Beispiel die Einsparung

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von etwa 00 bis 90 % an Wandlereisen, (gegenüber ca. oO fo mit Magnetauslöser) bzw. etwa 90 fo Kupferwicklung, was wiederum zur Einsparung an Gehäusematerial, Verpackung und Transportgewicht (50-60 %) führt.

In der Zeichnung sind in den wesentlichen Strichen mehrere führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, die in der folgenden Beschreibung näher erläutert werden.

So zeigt die Figur 1 eine beispielsweise Ausbildung des hochempfindlichen Schaltschlosses im Einschaltzustand.

Hierin bedeuten

1, 2 die Platinen, zwischen denen die folgenden Schloßteile

montiert sind,

3 den in einem Schlitz der unteren Platine 2 geführten Schieber mit dem den Endpunkt der Kette darstellenden Bolzen 6 und seiner in den nicht dargestellten Kontakt-B balken eingreifenden rückseitigen Verlängerung,

7-9 das erste, zweite und dritte Kettenglied für die erfordarliehe Freiauslösung^

10 die Schaltachse,

11 einen an der Platine 2 angebrachten Anschlagbolzen für das erste Kettenglied 7,,

12 einen an/der Platine 2 angebrachten Anschlagbolzen für das Kettenglied 9· Beide Anschlagbolzen dienen der ge- nauen Festlegung der üb ert otpun ktlage der Kettengelenkpunkte zwischen den Kettengliedern 7* 3 sowie S, 9»

13 den zweiten Auslösehebel zum Auslösen der Kette beim Anschlagen gegen die Anschlagnase 14 des zweiten Kettengliedes β,

15 die Auslösesperre, die den Auslösehebel 13 bis zur Auslösung in «!er gespannten Lage verklinkt und um den Bolzen 15a dreht,

• ·

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den ersten, um den Bolzen 15a drehbaren Auslösehebel zum Auflösen der Auslösesperre 15 mit einem abgewinkelten Kopfteil 17, das so ausgebildet ist, daß einerseits seine beiden abgewinkelten Nasen 18 der Auslösedrahtsperre 19 eine seitliche Führung geben und andererseits das den Nasen entgegengesetzte Teil 20 sich an seiner Stirnfläche 21 gegen die Schlaufe 22 der Auslösedrahtsperre 19 verklinkt und bei Auslösung während seiner Bewegung auf den langen Auslösehebelarm 23 des Ankers 24 schlägt, um beim Kleben des Ankers 24 am Spulenkern 25 infolge Remanenz jenen vom Spulenkern ■wieder loszuschlagen,

den die Ankerschneidenlagerung 27 tragenden freien Schenkel des Spulenkerns 25» der mit seinen Lappen 28 in Ausnehmungen der Platinen 1, 2 eingreift und dadurch gleichzeitig den Abstand beider Platinen zueinander festlegt, ein Schlußstück, das den Anker 24 in seiner Schneidenlagerung 27 sichert und mit seiner ü-förmigen Erweiterung 30 die feste Einstellung des Ankerluftspaltes 31 bei der Montage des Schlosses ermöglicht,

die auf den Spulenkern 25 aufsitzende und mit der Sekundärwicklung des Durehsteckwandlers 33 {siehe Figuren 2 verbundene Auslösespule),

eine Zugfeder, deren zugkraft zwecks Einstellung auf den Sollauslösewert über einen durch eine Tellerfeder 35a gebremsten Einstellhebel 35 einstellbar ist.

'Wird nun infolge eines fließenden Fehlerstronies der durch die Zug- - feder 34 belastete Anker 24 durch das wegen des geringen Luftspaltes starke Magnetfeld angezogen, dann entklinkt er die durch eine Zugfeder 36 belastete erste Auslösedrahtsperre 19, so daß der durch eine Schenkelfeder 37 belastete erste Auslösehebel 16 die in entgegengesetzter Richtung durch eine Schenkelfeder 3S belastete Auslösesperre 15 entklinkt. Hierdurch wird in bekannter Weise der durch eine Schenkelfeder 39 belastete zweite JLuslösehebel 13 frei, der die Kette I₃ S, 9 aus ihrer Obertotpunktlage wirft, die durch den Druck des Schalters ziisansnenknickt und damit den jLussehaltvror-

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gang vollzieht. Der hierbei zurücklaufende Bolzen 6 drückt in bekannter Weise den aweiten Auslösehebel 13 wieder in seine Verklinkung mit der Auslösesperre 15, während die durch eine Schenkelfeder 40 belastete Schalterachse 10 bei ihrer Bewegung in die Ausschaltstellung über den auf ihr sitzenden Rückholhebel 41 den ersten Auslösehebel Io mit der Auslösedrahtsperre 19 verklinkt, so daß dio Einschaltbereitschaft wiederhergestellt ist.

Der für ein solch empfindliches Schloß benötigte kleine Wandler 33 braucht keinen großen Einbauraum, so daß die Lage der drei für einen Fehlerstrom-Schutzschalter erf order!³ ichen Konstruktionsgruppen (Schloß, Wandler, Schalter) zueinander auch dann frei gewählt werden können, wenn die Forderung erfüllt werden soll, aus diesen einen Fehlerärom-Schutzschalter zu bauen, dessen Raum der äußeren Form zweier aneinanderliegender genormter Überstromschalter (Einbau-Sicherungsautomaten) entspricht.

In den Figuren 2-9 sind vier Ausführungsbeispiele je in um 90 gedrehten Aufbauansichten annähernd in natürlicher Größe dargestellte Hierin bedeuten:

42 ein Betätigungsorgan (in den Figuren 2-5 ein Drehgriff,

in den Figuren 6 und 7 ein Handhebel, in den Figuren 8 und 9 ein doppelarmiger Hebel),

43 ein Schaltschloß gemäß Figur 1,

44 einen 4-poligen Schalter bekannter Bauform, von dem andeutungsweise nur die festen Kontakte 45, die Anschlußklemmen 1+6, sowie (in Figur 2) die festen Kontakte mit Anschlußklemmen 47 gezeichnet sind. Die zwischen den Kontakten 45 und 47 (in Figur 2) den Kontaktschluß bewirkenden beweglichen Kontakte und ihr Träger, der meist als Kontaktbalken bezeichnet wird und in den der Bolzen 6 des Schlosses eingreift, sind in der Zeichnung weggelassen,

40 stellt die andeutungsweise äußere Umhüllung des Schalters dar und läßt die erreichbare Kleinheit erkennen.

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In den Figuren ό und 7 ist unter Verwendung der obigen Bezugszeichen eine besonders kleine Bauform dargestellt, die in der Breite beispielsweise nur einem LS-Schalter entspricht. Es ist daraus ersichtlich, in welcher geringen Größe das vorbeschriebene empfindliche Schaltschloß in Verbindung mit dem daraus sich ergebenden kleinen Durchsteckwandler hergestellt werden kann.

Bei dieser Bauform kann das Handbetätigungsorgan 42 auch zwischen dem Schloß 43 und dem Schalter 44 angeordnet sein, so daß der Hebel in der Mitte des Gerätes liegto Die Anschlußklemmen 46 sind, da die Schalterbreite dies nur für schmale Anschlußklemmen und somit nur für geringe Stromstärken zulaßt^ zweckmäßig paarig stufenweise übereinander angeordnet, was auch hier wieder leicht ermöglicht werden kann, da ebenfalls genügend Raum zur Verfügung steht.

Eine weitere Ausbildung der erstrebten schmalen Ausführungsform zeigen die Abbildungen 8 und 9, bei denen der das Betätigungsorgan bildende doppelarmige Hebel 42 beispielsweise zusätzlich durch je eine Ein- und Aasschaltdrucktaste 49 bzw. 50 ergänzt ist, die ggf. über Zwischenglieder 51 auf das Betätigungsorgan 42 wirken. Bei einer noch günstigeren Lösung wird lediglich die Einschalttaste 49 in ihrer vorbezeichneten Wirkung benutzt, während die Ausschaltung über die Ausschalttaste 50 dadurch bewirkt wird, daß diese unmittelbar auf die Auslösesperre 15 (Figur 1) einwirkt.

Claims (4)

TBF 1550 23. August 1973 Schntzapparate-Gesellsehaft Paris & Go. mbH. KG., Schalksmühle Az.: Sch 34 509/21C Gbm Ansprüche

1. Fehlerstrom-Schutzschalter mit Doppelkniehebelschaltschloß und elektromagnetischem Auslöser, gekennzeichnet durch ein Schaltschloß mit mehreren in untersetzendem Sinn nacheinandergeschalteten Kraftspeichern, von denen der dem Elektromagneten nächstliegende vorzugsweise von einer an sich bekannten federbelasteten Drahtklinke gesperrt wird.

2. Fehlerstrom-Schutζschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Schlosses auf einen elektrischen Auslösewert durch die Einstellung einer Zugfederkraft (34) am Anker (24) an einem vorteilhaft durch eine Tellerfeder (35a) gebremsten Einstellhebel (35) erfolgt.

3. Fehlerstrom~Schutzschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (25) des Elektromagneten einstückig aus Bandmaterial so gefertigt ist, daß der freie Schenkel gleichzeitig als Träger des Ankerlagers und als Distanzstück für die Schloßbleche ausgebildet ist.

4. Fehlerstromschutzschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerluftspalt (31) kleiner ist als der für die Entklinkung des ersten KraftSpeichers (15, 16) nötige Hub der Auslösedrahtsperre (19)·