DE69230251T2

DE69230251T2 - Kompakter lastschalter

Info

Publication number: DE69230251T2
Application number: DE69230251T
Authority: DE
Inventors: Robert Sehmer; James Tucker
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2012-12-19
Also published as: DE69230251D1; EP0572654A1; MX9207481A; WO1993013537A1; AU3417193A; CA2104007A1; EP0572654A4; EP0572654B1; US5241290A

Description

ART DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schutzvorrichtungen, insbesondere der magnetischen Strombegrenzungs-Schaltkreisunterbrecher und vorzugsweise das Bauelement eines magnetischen Schaltkreisunterbrechers für ein Motorsteuercenter einschließlich eines Kontaktgebers und eines thermischen Schaltkreisunterbrechers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Schaltkreisunterbrecher als solche sind seit langem entweder als diskrete Bauelemente oder als Teil eines integrierten Motorsteuergeräts bekannt, siehe z. B. EP-A- 0062369. Ein magnetischer Schaltkreisunterbrecher muss einen Fehlerstrom unterbrechen und die während des Unterbrechungsvorgangs erzeugte Wärme ableiten. Ein magnetischer Strombegrenzungs-Schaltkreisunterbrecher begrenzt den Strom durch Unterbrechen des Fehlerstroms, bevor er sich voll entwickeln kann. Die Wärmeableitungsanforderungen können größere Schaltkreisunterbrecher erfordern, um Wärme absorbieren und ableiten zu können. Die Menge der erzeugten Wärme ist im allgemeinen der Dauer jedes Lichtbogens proportional, der während des Unterbrechungsvorgangs erzeugt wird, und der Menge des im Lichtbogen geführten Stroms. Zu den auf diesem Gebiet erteilten Patenten gehört das US-Patent 4,118,608 von Frank W. Kussy et al. vom 3. Oktober 1978, das einen TRIPO INDICATOR beschreibt. Frank W. Kussy hat allein uns zusammen mit anderen zahlreiche Patente auf diesem Technologiegebiet veröffentlicht. Bekannt sind auch Schutzvorrichtungen, die die Drehbetätigung eines Knopfes erfordern, um einen EIN- oder AUS- Betrieb zu aktivieren, wie die, die vermutlich von Telemecanique unter deren Bezeichnung INTEGRAL 32 vertrieben wird und die Schaltkreiskontinuität mit Haltekontakten steuert. Offenkundig benutzt wird auch das Klöckner-Moeller-Model PKZ- 2, das vermutlich einen Drehbetätigungsmechanismus mit Hochgeschwindigkeits Stromsensorsolenoiden mit direkter Einwirkung auf die Kontakte hat. Dieser Unterbrecher verwendet ein Zahnrad, das über einen Zentralmechanismus federbelastet angetrieben wird. Eine zusätzliche Verbesserung auf dem Schaltkreisunterbrechergebiet ist erwünscht, um die Unterbrechungszeit und die Menge der während des Unterbrechungsvorgangs erzeugten Wärme zu reduzieren. Eine niedrige Verlustleistung in einem Unterbrecher ermöglicht Komptaktheit.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der kompakte Schaltkreisunterbrecher mit niedriger Verlustleistung der vorliegenden Erfindung, wie er beansprucht wird, leitet einen Unterbrecherstrom selektiv in einem zu schützenden Schaltkreis. Der kompakte Schaltkreisunterbrecher befindet sich in einem Gehäuse, das wenigstens einen stationären Kontakt und einen beweglichen Kontakt umgibt. Der bewegliche Kontakt nimmt selektiv einen von zwei bistabilen Zuständen ein, einen geschlossenen Zustand mit Berührung und einen berührungslosen offenen Zustand. Eine Drehbetätigungseinrichtung veranlasst den stationären Kontakt und den beweglichen Kontakt selektiv, entweder einen geschlossenen oder einen offenen Zustand anzunehmen. Eine Sensorschalteinrichtung bewirkt, dass die Drehbetätigungseinrichtung die Kontakte aus einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand verstellt. Zusätzlich wirkt die Sensorauslöseeinrichtung auf Kontakte, um zu beginnen, einen offenen Zustand in einem Auslösevorgang einzunehmen, wenn der Unterbrecherstrom einen bestimmten Auslösewert in der Fehlerphase erreicht. Die Drehbetätigungseinrichtung veranlasst die Kontakte, sich aus einer geschlossenen in eine offene Position durch Einleiten eines Auslösevorgangs zu verstellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein nichtintegrierter Schutzmechanismus für einen Motoranlasser mit einem Kompaktschaltkreisunterbrecher mit niedriger Verlustleistung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der Motoranlasserschaltung der Fig. 1 mit dem Kompaktschaltkreisunterbrecher der vorliegenden Erfindung getrennt von den übrigen Bauelementen.
Fig. 3 ist eine Aufsicht der Stirnseite des Kompaktschaltkreisunterbrechers.
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linien 4-4 der Fig. 3.
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linien 5-5 der Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linien 6-6 der Fig. 4.
Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung des Kompaktschaltkreisunterbrechers der vorliegenden Erfindung, wobei der Klarheit halber Teile des Gehäuses geschnitten und Elemente weggelassen sind.
Fig. 8 ist eine teilweise auseinandergezogene Darstellung des Kompaktschaltkreisunterbrechers der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist eine Darstellung der Frontplatte des Kompaktschaltkreisunterbrechers der vorliegenden Erfindung beim Vorgang der Verstellung zwischen einer Position mit offenem Kontakt in eine Position mit geschlossenem Kontakt.
Fig. 10 ist ein Querschnitt des Kompaktschaltkreisunterbrechers der Fig. 9 in einer Art ähnlich Fig. 5.
Fig. 11 ist ein Querschnitt der Fig. 9 in der Art der Fig. 6.
Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung des Kompaktschaltkreisunterbrechers, wobei das Gehäuse wie in Fig. 7 teilweise geschnitten ist.
Fig. 13 ist eine Seitenansicht des Kompaktschaltkreisunterbrechers der Fig. 9, wobei das Gehäuse teilweise geschnitten ist.
Fig. 14 ist eine Frontansicht des Kompaktschaltkreisunterbrechers, die den letzten Bewegungsabschnitt zeigt, um die Kontakte in die Einschaltposition zu bringen.
Fig. 15 ist ein Querschnitt des Kompaktschaltkreisunterbrechers der Fig. 14 in der Art der Fig. 6.
Fig. 16 ist ein Querschnitt des Kompaktschaltkreisunterbrechers der Fig. 14 längs der Linien 16-16.
Fig. 17 ist ein vereinfachter Querschnitt der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist, in der Art der Fig. 5.
Fig. 18A ist ein Querschnitt, der die internen Betriebsbauelemente der Fig. 17 am Beginn einer durch den Drehknopf eingeleiteten Ausschaltbewegung zeigt.
Fig. 18B ist eine Fortsetzung der Bewegung der Fig. 18A, die die internen Bauelemente der Fig. 18A zeigt, wenn der Ausschaltvorgang andauert.
Fig. 19 ist ein Querschnitt ähnlich Fig. 4, der die Kontakte beim Übergang in die offene Position zeigt.
Fig. 20 ist eine ähnliche Darstellung, die einen Teil des internen Mechanismus des Kompaktschaltkreisunterbrechers zeigt, wenn die Kontakte in einer Einschaltposition sind.
Fig. 21 ist ein Querschnitt, der den internen Mechanismus des Kompaktschaltkreisunterbrechers während eines Auslösevorgangs zeigt, der die Kontakte in eine offene Position verstellt.
Fig. 22A ist eine Darstellung des in Fig. 18A gezeigten internen Mechanismus, die den Mechanismus zum Ende eines Auslösevorgangs hin zeigt.
Fig. 22B ist eine Teildarstellung der Frontseite des Kompaktschaltkreisunterbrechers der Erfindung, die den Drehknopf bei einem Auslösevorgang zeigt.
Fig. 23 ist eine auseinandergezogene Darstellung der Solenoidbauelemente der vorliegenden Erfindung zusammen mit Bauelemente, die den Solenoiden zugeordnet sind.
Fig. 24 ist eine auseinandergezogene Darstellung in Fortsetzung der Fig. 23, die Bauelemente des Kompaktschaltkreisunterbrechers in engerer Zuordnung zu den Kontakten zeigt.
Fig. 25 ist ein Querschnitt eines beweglichen Kontakts und Bauelementen in sehr kompakter Anordnung.
Fig. 26 ist eine perspektivische Darstellung einer Kontakthaltefeder und ihres Federsitzes.
Fig. 27 ist eine perspektivische Darstellung des Federsitzes der Fig. 26 von einer Bodenperspektive aus.
Fig. 28 ist ein Querschnitt längs der Linie 28-28 der Fig. 26.
Fig. 29 ist eine Aufsicht des Federsitzes der Fig. 26.
Fig. 30 ist eine auseinandergezogene Darstellung, die einen Teil des Unterbrechers der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Hilfsschalter zeigt.
Fig. 31 ist ein Querschnitt der Fig. 30 längs der Linien 31-31.
Fig. 32-A ist eine auseinandergezogene Darstellung des Schalters der Fig. 31. Fig. 32-B ist eine perspektivische Darstellung eines Trägerbauelements für einen beweglichen Kontakt des Schalters der Fig. 31.
Fig. 33 ist eine perspektivische Darstellung des Unterbrechers der vorliegenden Erfindung in Zuordnung zu dem Hilfsschalter, wobei das Gehäuse geschnitten ist, um die Innenverbindung zwischen den beiden Bauteilen zu zeigen.
Fig. 34-A ist eine abstrahierte Darstellung der Kompaktschaltkreisunterbrecher-Bauelemente der Fig. 33, die den Hilfsschalter aktivieren, und des Hilfsschalters.
Fig. 34-B ist eine Darstellung der Bauelemente, wenn der Kompaktschaltkreisunterbrecher auslöst.
Fig. 34-C ist eine Darstellung des Kompaktschaltkreisunterbrechers und der Bauelemente, wenn der Unterbrecher manuell in den Ausschaltzustand gedreht wird.
Fig. 35 ist eine Darstellung des Unterbrechers der vorliegenden Erfindung zusammen mit dem Hilfsschalter, der mit einem Teil des Unterbrechers zusammenwirkt, um eine Anzeige des Ein/Ausschaltzustands des Unterbrechers zu bewirken.
Fig. 36 ist eine Darstellung des Unterbrechers und des Hilfsschalters, wenn der Unterbrecher in einer Ausschaltposition ist.
Fig. 37 ist eine abstrahierte Darstellung des Unterbrechers der vorliegenden Erfindung einschließlich seiner Sperrklinke.
Fig. 38 ist eine Fig. 37 ähnliche Darstellung mit einer Sperrklinke in einer Blockier- bzw. Sperrposition.
Fig. 39 ist eine perspektivische Darstellung des Auslösehebels.
Fig. 40 ist ein Querschnitt längs der Linie 40-40 der Fig. 39.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt den Kompaktschaltkreisunterbrecher 10 der vorliegenden Erfindung in Zuordnung mit üblichen zugehörigen Einheiten, nämlich einem Kontaktgeber 12 und einem thermischen Schaltkreisunterbrecher 14. Der Schaltkreisunterbrecher 10 der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Schaltkreisunterbrecher, der so konstruiert ist, dass er Fehler im Schaltkreis unterbricht, einschließlich des Unterbrechers eines Mittelwerts, der einen bestimmten Auslösewert überschreitet. Der Kontaktgeber 12 ist einer, wie er typischerweise als fernbetätigter Schalter verwendet wird, um einen zugehörigen geschützten Motor ein- und auszuschalten. Der thermische Schaltkreisunterbrecher 14 soll Niederpegelfehler unterbrechen.
Fig. 2 zeigt den Schaltkreisunterbrecher 10 getrennt von den zugehörigen Bauelemente, nämlich dem Kontaktgeber 12 und dem thermischen Unterbrecher 14, und zeigt insbesondere Stifte 16, die besonders geformt sind, um den Unterbrecher 10 mit einem speziellen Kontaktgeber 12 zu verbinden. Die Stifte bzw. Nocken 16 haben speziellen Formen, um sicherzustellen, dass der Schaltkreisunterbrecher 10 und der Kontaktgeber 12 in geeigneter Weise zusammenpassen. Den Kontaktgeber 12 gibt es in verschiedenen Typengrößen, und nur diejenigen, die zur Verwendung mit einem speziellen Schaltkreisunterbrecher 10 geeignet sind, können für diesen wegen der Form der Stifte 16 verwendet werden, da die Stifte 16 so beabstandet sind, dass sie nur für eine Typengröße einer Gruppe möglicher Kontaktgeber passen.
Leitungsanschlüsse 18 (Fig. 23) umfassen einen üblichen Flachkontakt 20, der eine unübliche Seitennut 22 hat, die einem Teil des Gehäuses 24 zugewandt ist, um ein unabsichtliches Herausziehen des Leitungsanschlusses 18 beim Anschliessen von Leitern an die Anschlussseite des Unterbrechers 10 zu verhindern. Das Gehäuse 24 hat ein oberes Gehäuseteil 26, ein unteres Gehäuseteil 28 beziehungsweise mittlere Gehäuseteile 1-4, 30-36. Die Gehäuseaußenseiten sind das obere Gehäuseteil 26, das untere Gehäuseteil 28, das mittlere Gehäuseteil 1/30 und das mittlere Gehäuseteil 4/36. Die Nuten 22 greifen an zugehörigen Abschnitten der mittleren Gehäuseteile 30-34 an. Zwischen den Lastanschlussstiften 16 und den Leitungsan schlüssen 18 befinden sich zwei Kontakte für jede Phase, nämlich ein stationärer Kontakt 38 und ein beweglicher Kontakt 40, von denen jeder zwei konforme Kontaktpunkte 42 hat. Magnetische Verstärker 39 können in denstationären Kontakten 38 verwendet werden. Ein geschlossener Zustand mit Berührung für die Kontakte 38, 40 ist in Fig. 16 gezeigt. In ähnlicher Weise ist ein berührungsloser offener Zustand zwischen den Kontakten 38, 40 in Fig. 4 gezeigt. Ein einzelnes Auslösesolenoid 44 (Fig. 23) erfasst den Strom in einer jeweiligen Phase und leitet einen Auslösevorgang ein, wenn der Strom in der Phase einen bestimmten Auslösewert des Unterbrecherstroms überschreitet, je nachdem, ob der Unterbrecherstrom den Auslösewert um einen großen oder einen kleineren Betrag überschreitet.
Solenoide in bestimmten Bereichen von Auslösestromwerten können vorteilhafterweise mit einer bifilaren Wicklung 46 doppelt bewickelt sein, um den Wicklungsdurchmesser zu minimieren, was in Fig. 23 gezeigt ist. Das freie Ende 48 der Wicklung für das Solenoid 44 ist mit den stationären Kontakten 38 verbunden. Das entgegengesetzte Ende der Wicklung für das Solenoid 44 ist mit dem Leitungsanschluss 18 verbunden. Störauslösungen um einen Auslösewert können bei bestimmten Motoren ein Problem sein. Um die Anzahl von Störauslösungen zu reduzieren, hat der Solenoidrahmen 50 einen ungleichmäßigen Querschnitt, um die Sättigung nahe dem Auslösewert des Unterbrechers zu bewirken. Eine finite Elementanalyse kann angewandt werden, um die geeigneten Rahmenabmessungen zu bestimmen, um die Sättigung auszulösen, typischerweise etwa 10 Mal für den Lastmotorstrom. Wenn die Sättigung nicht erzielbar ist, kann eine typische Trägheitsverzögerung eingefügt werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Der Auslösewert für jedes Solenoid 44 ist in der Fabrik mit einer individuellen Auslösewertschraube 52 individuell einstellbar. Die individuelle Auslösewertschraube 52 verläuft durch einen Einstellauslösesockel 54 in einer individuellen Öffnung. Der Benutzer des Schaltkreisunterbrechers 10 kann eine zentrale Sockeleinstellschraube 56 einstellen, die den Sockel so einstellt, dass alle individuellen Auslösewerte auf einen anderen gemeinsamen Wert geändert werden. Jede individuelle Auslösewertschraube 52 liegt an einem jeweiligen Auslöseeinstellhebel 58 an, um den Grad der Vorlast durch eine Einstellfeder 60 einzustellen.
Die Einstellfeder 60 erstreckt sich zwischen einer Federkappe 62 im Auslöseeinstellhebel 58 und einem Bund 64, der den oberen Umfang eines Stößelkopfes 66 umgibt. Eine übliche Solenoidrückstellfeder 67, die vollkommen im Körper aufgenommen ist, wirkt der Einstellfeder 60 entgegen. Die Aktivierung des Solenoids 44 durch einen Auslösestrom bewirkt, dass sich der Kopf 66 in Richtung auf den Solenoidrahmen 50 bewegt, der den Bund 64 veranlasst, mit einem Kontakthebel zusammenzuwirken und die Kontakte in einem Auslösevorgang in eine offene Position zu verstellen. Der Stößelkopf 66 und der Bund 64 werden zum Solenoidrahmen 50 mittels eines Solenoidschaftes 68 zurückgezogen, der durch eine Schaftöffnung 70 und den Solenoidrahmen 50 verläuft. Die Magnethaltekräfte und die Reibung zwischen dem Solenoidschaft 68 und dem Solenoidrahmen 50 können dadurch reduziert werden, dass die Schaftöffnung 70 mit mehreren Vertiefungen um den Umfang der Schaftöffnung 70 versehen wird. Üblicherweise führt, wie Fig. 4 und 15 zeigen, ein minimales Eindringen der individuellen Auslöseschrauben 52 in den Auslöseeinstellbalken 54 zu einer maximalen Stromeinstellung für den Unterbrecher 10, wenn der Auslöseeinstellsockel 54 vom Auslöseeinstellhebel 58 entfernt ist. Ein Sicherungsstöpsel 72 kann verwendet werden, um den Zugang zur Sockeleinstellschraube 56 zu blockieren, und, wenn er entfernt ist, kann er nicht ersetzt werden, was anzeigt, dass ein Versuch unternommen wurde, die Einstellung des Unterbrechers zu ändern. Versuche, den Sicherungsstöpsel 72 aus der Zugangsöffnung 74 zu entfernen, führt zu einer ausreichenden Verformung des Sicherungsstöpsels 72, um sein Auswechseln zu verhindern. Jeder Auslöseeinstellhebel 58 ist durch einen Schwenkzapfen 76 nahe der Spitze des dreieckigen Einstellhebels 58 oberhalb einer abgewinkelten Einstellstirnfläche 78 entfernt von der Federkappe 62 schwenkbar gelagert. Die individuellen Auslöseschrauben 52 in Zusammenwirkung mit den Auslöseeinstellhebeln 58 und dem Auslöseeinstellsockel 54 wirken als individuelle einstellbare Auslösepegeleinrichtung zur individuellen Änderung des Auslösepegels einer bestimmten Phase. In Zusammenwirkung agieren die individuellen Einstellauslösepegeleinrichtungen für alle Phasen mit einer Sockeleinstellschraube 56 als einstellbare Schaltkreisunterbrecher-Auslösepegeleinrichtung zur gleichzeitigen Änderung des Auslösepegels jedes Auslösesolenoids, um einen gemeinsamen Auslösepegel für den Schaltkreisunterbrecher einzustellen.
Die beweglichen Kontakte 40 sind jeweils an einem individuellen Kontaktträger 80 geführt. Wenn ein Fehler auf einer Phase auftritt, schlägt der Bund 64 gegen einen Auslösehebel 82 eines Kontakthebelzugs, wodurch ein Auslösevorgang über den restlichen Kontakthebelzug eingeleitet wird. Kurz danach stößt der Bund 64 gegen den Solenoidwinkelhebel 84, so dass dieser direkt auf den fehlerbehafteten Kontaktträger 80 einwirkt. Die Drehbetätigungseinrichtung kann dann den Kontakt öffnen. Die Sensorauslöseeinrichtung zum Erfassen des Unterbrecherstroms, die die Drehbetätigungseinrichtung veranlasst, den Kontakt aus einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand zu verstellen, und zur direkten Einwirkung, um die Kontakte zu veranlassen, zu beginnen, den offenen Zustand in einem Auslösevorgang einzunehmen, wenn der Unterbrecherstrom einen bestimmten Auslösewert erreicht, wird durch Zusammenwirkung einer Anzahl von Elementen gebildet. Diese zusammenwirkenden Elemente umfassen ein Solenoid 44 und seine Bauelemente- Kontaktträger 80, den Auslösehebel 82 und den Solenoidwinkelhebel 84.
Obwohl die fehlerhafte Phase die Bewegung zum Öffnen aller Kontake über den Auslösehebel 82 einleitet, bewirkt der Solenoidwinkelhebel 84, da er eine geringere Trägheit hat und direkt auf den zugehörigen Kontaktträger einwirkt, zuerst die Phase des fehlerbehafteten Kontakts zu öffnen. Danach werden die übrigen Kontakte durch die durch den Auslösehebel 84 eingeleitete Verstellung geöffnet. In Abhängigkeit vom Pegel des Fehlers kann der Kontakt für die fehlerbehaftete Phase bereits infolge der Magnetkräfte zu dem Zeitpunkt offen sein, wenn der Winkelhebel 84 die Verstellung durch den zugehörigen Kontaktträger beginnt. Die Magnetkräfte werden von einem umlaufenden Strompfad zwischen den beweglichen Kontakten 40 und dem stationären Kontakt 38 erzeugt. Die Kontaktträger 80 haben ein Meißelspitzenende 86, ein Winkelhebelende 88 und eine Solenoidwinkelhebelvertiefung 90 nahe dem Meißelspitzenende 86. Der bewegliche Kontakt 40 ist gleitbeweglich auf das Meißelspitzenende 86 aufgesetzt und wird dadurch gehalten, dass er zwischen einer Kontaktschulter 92 und der Kontaktfeder 94 festgeklemmt wird. Die Kontaktfeder 94 sitzt auf dem Meißelspitzenende 86. Am gegenüberliegenden, gehaltenen Kontaktfederende 96 ist das Federende 96 von einem Federsitz 97 aufgenommen, der mit Positionierungskreuzarmen 101 an einem Kurzschlussbügel 100 befestigt ist. Der Bügel 100 erstreckt sich zwischen Lichtbogenunterdrückungs-Blechpaketen 102, um ein gleichmäßiges Potential aufrechtzuerhalten. Die Positionierkreuzarme 101 sind satt anliegend in einen Bügelhalter 103 eingesetzt. Wenn die beweglichen Kontakte 40 voll offen sind, ist die Feder 94 von Lichtbogenrückständen wie heißen Metallpartikeln abgeschirmt. Das Federende 96 umgibt einen hohlen, verstärkten Stift 98, und ein Bund 99 umgibt das Federende 96 und den Stift 98. Das offene Ende der Federsitze 97 wird vom Kontakt 40 abgedeckt, wenn dieser voll offen ist. Die Federsitze 97 bestehen aus einem stoßdämpfenden Material wie ZYTEL 101 und tendieren dazu, den Aufprall des Kontaktträgers 80 bei Zuständen mit hohem Fehler zu dämpfen. Das Abschmelzen des glasharten Nylon im Unterdrückungsbereich begünstigt die Lichtbogenabkühlung und eine schnellere Unterbrechung. Der bewegliche Kontakt 40 sollte eine Masse haben, die nicht wesentlich die der Kontaktträger 80 übersteigt, um die Möglichkeit der beweglichen Kontakte 40 zu vermeiden, von der voll zusammengedrückten Feder 94 zurückzuprallen und wesentlich die Abwärtsbewegung des Kontaktträgers 80 zu behindern.
Der Schaltkreisunterbrecher 10 niedriger Verlustleistung der Erfindung erreicht eine niedrige Verlustleistung mit verschiedenen Techniken. Zu diesen Techniken gehört die Drehbetätigungseinrichtung, die sich um eine Betätigungswelle 104 in einer ersten Richtung oder einer Gruppe von parallelen Achsen dreht, und ein Kontakthebelzug, der in einer zweiten Richtung oder einer zweiten Gruppe paralleler Ebenen wirkt. Zusätzlich bewegen sich zahlreiche verschiedene Elemente im wesentlichen in Zusammenwirkung mit den Wellendrehteilen bzw. den Kontakthebelzugelementen hin und her. Ein wesentlicher Abschnitt der Geschwindigkeit, mit der sich die Kontakte 40 in die offene Position verstellen, ist auf die geringe Trägheit der sich bewegenden Elemente zurückzuführen. Die Art, in der die Wellendrehteile und der Kontakthebelzug zusammenwirken, trägt weiter zur Geschwindigkeit und der Kompaktheit des Unterbrechers 10 bei. Die Wellendrehteile haben das Bestreben, sich um die Betätigungswelle 104 zu drehen. Diese Drehelemente, die die Wellendrehteile umfassen, sind im wesentlichen bogenförmig und häufig kreisförmig. Diese Elemente umfassen:
eine Hakenplatte 106, die um die Welle 104 konzentrisch angeordnet ist;
eine Betätigungsscheibe 108, die ebenfalls um die Welle 104 konzentrisch angeordnet ist;
ein Spannelement 110, das an einem Rückstellbetätigungselement 112 schwenkbar gelagert ist, das konzentrisch auf der Welle 104 sitzt, und eine EIN/AUS-Nockenscheibe 114, die konzentrisch auf der Welle 104 sitzt.
Die Welle 104 hat in diesem Bereich mehrere reduzierte Durchmesser für die Drehelemente, die in einem Lagerdurchmesser 116 enden, der der kleinste Durchmesser ist und der in einer Lageröffnung 118 des mittleren Gehäuseteils Nr. 2 mit der Bezugsziffer 32 aufgenommen ist. Entgegengesetzt zu dem Ende der Welle 104, das den Lagerdurchmesser 116 hat, befindet sich das Drehknopfende 120, das in einem rechteckigen Keilabschnitt der Welle 104 endet, das sich über die Stirnseite des oberen Gehäuseteils 26 hinaus erstreckt, um den Drehknopf 122 aufzunehmen, der im wesentlichen langgestreckt ist. Etwa in der Mitte zwischen dem Wellenendlagerdurchmesser 116 und dem Drehknopfende 120 befindet sich ein Betätigungsnocken 124, der ein rechteckiger, abgestufter Körper ist, der sich radial von der Welle aus erstreckt. Ein Abschnitt des Betätigungsnockens 124, ein Stufennocken 125, greift selektiv in eine zentrale Öffnung 126, die eine Betätigungsnockenfläche 128 hat, an der der Stufermocken 125 angreift. Diese Wellendrehteile drehen um eine Schwenkachse parallel zur Betätigungswelle 104. Ein Sperrhebel 130 dreht sich ebenfalls um eine Schwenkachse 132, die parallel zur Betätigungswelle 104 verläuft. Der Sperrhebel 130 jedoch, der mit den Drehwellenteilen zusammenwirkt, ist etwa U-förmig mit einem Kegelstumpfschenkel 134, einer Basis 136 und einem Stößelschenkel 138. Am Stößelschenkel 138 befindet sich eine Federaufnahme 140 zur Befestigung einer Sperrhebel-Rückstellfeder 142, die den Sperrhebel 130 auf den Auslösestößel 144 vorspannt.
Der Auslösestößel 144 und der Rückstellhebel 146 können etwa als Zusatzkomponenten eingeordnet werden, die sich häufig geradlinig wie der Kontaktträger 80 bewegen.
Die Kontakthebelzugelemente umfassen den Auslösehebel 82 am einen Ende, der mit dem Bund 64 zusammenwirkt, um einen Auslösevorgang einzuleiten, einen Auslösehebel 148, eine Auslöseklinke 150 und einen Winkelhebel 152. Der Winkelhebel 152 hat einen Stößelarm 154 und einen Trägerarm 156. Wenn die Kontakte geöffnet werden sollen, wird der Trägerarm 156, angetrieben von den Auslösefedern 158, die über den Stößel 144 und den Stößelarm 154 wirken, in Eingriff mit dem Winkelhebelende 88 des Kontaktträgers 80 für jede Phase gedreht. Ein Auslöse- oder Ausschaltvorgang dauert, sobald er eingeleitet ist, an, bis die Kontakte voll geöffnet sind.
Der Schaltkreisunterbrecher 10 arbeitet in vier (4) Betriebsarten. Eine Betriebsart ist das Einschalten aus einer Ausschaltposition, in der sich der Drehknopfgriff 160 im wesentlichen in einer horizontalen Position 90 Grad von der vertikalen Einschaltposition befindet. Das Einschalten erfordert, dass der Drehknopf 122 manuell in die EIN-Position, die im wesentlichen in Fig. 14 gezeigt ist, aus der Ausschaltposition, die im wesentlichen in Fig. 3 gezeigt ist, verstellt wird. Ein zweiter Vorgang ist ein Ausschaltvorgang aus einer Einschaltposition des Schaltkreisunterbrechers, die in Fig. 14 gezeigt ist, der erfordert, dass ein Bediener den Drehknopf 122 in die horizontale Position und in den die Kontakte öffnenden Vorgang dreht. Ein weiterer Vorgang ist ein Auslösevorgang aus einem Zustand, in dem der Schaltkreisunterbrecher eingeschaltet, und das Solenoid 44 aktiviert ist, so dass ein Auslösevorgang bewirkt wird, der die Kontakte unabhängig von der Betätigung des Drehknopfes 122 öffnet. Der vierte Vorgang ist ein Rückstellvorgang, bei dem der Drehknopf 122 unter einem 45 Grad-Winkel zwischen dem Ein- und dem Ausschaltzustand steht, der anzeigt, dass der Unterbrecher ausgelöst wurde. Die Rückstellung erfolgt durch Verstellen des Drehknopfes 122 aus der 45 Grad-Position in die 90 Grad-Position wie in den späteren Phasen des Ausschaltvorgangs. Die Handhabung des Drehknopfes 122 bei einem Ausschaltvorgang in späteren Phasen initiiert denselben Mechanismus, der einen Auslösevorgang bewirkt. In ähnlicher Weise tritt ein Rückstellvorgang als Teil eines Einschaltvorgangs auf, sobald der Drehknopf in der Ausschaltposition ist.
Ein Einschaltvorgang ist in den Fig. 3-7, 9-17 und Fig. 20 gezeigt. In den meisten Schnittfiguren sind einige Bauelemente, die tatsächlich vorhanden sind, wie in den auseinandergezogenen Darstellungen oder anderen Figuren gezeigt ist, der Klarheit halber nicht dargestellt, um zu zeigen, wie Bauelemente zusammenwirken. Die Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 zeigen den Unterbrecher 10 einer Ausschaltposition. Fig. 4 zeigt den Rückstellhebel 146 in seiner Sperrposition, in der die Kurbelfläche 162 am unteren Abschnitt des Rückstellhebels 146 die Sperrfläche 164 nahe dem Ende des Stößelarms 154 sperrt. Der Stößelarm 154 liegt an dem Winkelhebelende 88 des Kontaktträger 80 an. Dies blockiert die Kontakte 40, 42 in der offenen Position, wie links in der Zeichnung gezeigt. Eine Wellenausnehmung 166 umgibt eine Lagerhülse 167, die in Fig. 23 gezeigt ist und die Lageröffnung 118 umgibt, wenn eine Weghaltefeder 168, die den Rückstellhebel 146 in der Sperr- bzw. Weghalteposition hält und sicherstellt, dass eine Klinke 170 an der EIN/AUS-Nockenscheibe 114 anliegt. Solange der Rückstellhebel 146 in der Sperrposition bleibt, kann kein zufälliges Schließen der Kontakte auftreten. Wenn der Drehknopf 122 in die Einschaltposition in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, dreht die Betätigungswelle 104 in Uhrzeigerrichtung und dreht die Betätigungsnockenscheibe 108, die Hakenplatte 106 und die EIN/AUS-Nockenscheibe 114 in Uhrzeigerrichtung. Die Hakenplatte 106 ist an der Betätigungsscheibe 108 dadurch schwenkbar befestigt, dass sie auf dem Schwenkzapfen 172 auf der Seite des oberen Gehäuseteils 26 der Scheibe 108 schwenkbar befestigt ist. Die Hakenrückstellfeder 174 ist zwischen einem Haken 176 an der Hakenplatte 106 und einem Scheibenzapfen 178 an der Betätigungsscheibe 108 befestigt. Die Feder 174 ist vorgespannt, um einen Haken 180 von der Welle nach außen vorzuspannen. Ein bogenförmiger Vorsprung 182 begrenzt das Ausmaß, mit dem sich der Haken 180 von der Welle 104 nach außen erstreckt. Ein halbkreisförmiger Bügel 184 erstreckt sich zum Ende des oberen Gehäuseteils 26, wie Fig. 5 zeigt, und ein weiter zum oberen Gehäuseteil 26 vorstehender Anschlagvorsprung 186 begrenzt die Drehung der Welle 104, indem er in einer entsprechend geformten bogenförmigen Nut im Inneren des oberen Gehäuseteils 26 läuft. Eine ähnliche Konstruktion bogenförmiger Vorsprünge, Ansätze und Schwenkzapfen erstreckt sich zur Rückseite der Scheibe 108. An einem Drehknopfzapfen 188 ist ein Ende einer Drehknopfrückstellfeder 190 befestigt. Das andere Ende der Drehknopfrückstellfeder 190 ist an einem Federanker 192 befestigt. Die Drehknopfrückstellfeder 190 tendiert dazu, die Welle 104 in Gegenuhrzeigerrichtung in die offene Position der Unterbrecherkontakte 40, 42 zu drehen. Ein bogenförmiger Abstands halter 194 liegt gegen das Rückstellbetätigungselement 112 an, um ein freies Schwenken des Spannelements 110 zum oberen Ende des Abstandshalters 194 zu ermöglichen, und ein Nockenvorsprung 196 steht nach hinten zur EIN/AUS- Nockenscheibe 114 vor und greift in eine Nut 198, so dass die EIN-AUS- Nockenscheibe zusammen mit der Betätigungsscheibe 108 gedreht wird. Das Spannelement 110 hat einen Spannelement-Schwenkzapfen 200 am Betätigungselement, der in einer Spannelement-Schwenkzapfenöffnung 202 des Betätigungselements aufgenommen ist. Eine Spannelement-Rückstellfeder 204 ist am einen Ende an einem Zapfen 206 des Spannelements und am anderen Ende an einem Zapfen 208 des Betätigungselements eingehakt und spannt das Spannelement auf einen minimalen Radius um die Welle 104 vor.
Nahe dem Federzapfen 208 befindet sich ein Spannelement-Rückstellfederschlitz 210 im Betätigungselement 112. Der Schlitz 210 nimmt, wie sein Name besagt, die Spannelement-Rückstellfeder 204 auf.
Das Rückstellbetätigungselement 112 in Verbindung mit dem Rückstellhebel 146 und das Spannelement 110 stellen den Schaltkreisunterbrecher 10 zurück, indem die Kontakte geschlossen werden können, und indem bei dem Vorgang Energie im Speicherenergiemechanismus des Auslösestößels 144 und den Auslösefedern 158 zum Öffnen gespeichert werden kann. Das Betätigungselement 112 hat eine zentrale Öffnung 212 mit einem Durchmesser entsprechend der Welle 104. Ein Betätigungselementanschlag 214 (am Betätigungselement 112) wirkt mit der Klinke 170 (am Rückstellhebel 146) zusammen, um die Drehung des Rückstellbetätigungselements 112 zu verhindern, wenn der Rückstellhebel 146 der Welle 104 am nächsten ist. Der Rückstellhebel 146 wird in diese Drehsperrung durch die Weghaltfeder 168 vorgespannt, die die Drehung des Rückstellbetätigungselements 112 verhindert und die Drehung des Winkelhebels 152 aus der Sperrposition sperrt. Gegenüber der Schwenkzapfenöffnung 202 des Betätigungselements zur entgegengesetzten Seite des Schlitzes 210 befindet sich einen Spannelement-Auflagefläche 216. Die in Fig. 8 gezeigte Schrägfläche 218 bewirkt eine erhebliche Entspannung zur Drehung des Hebels 148.
Ein Auslösenocken 221 am Umfang der Nockenscheibe 114 ergreift den Schalthebel 148, wenn die Unterbrecherbetätigungswelle 104 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, um den Unterbrecher auszuschalten. Der Hebelumfang 224 erfasst die Klinke 170, die den Rückstellhebel 146 gegen die Vorspannung der Feder 168 in eine nicht-sperrende Position während der letzten Phase eines Einschaltvorgangs hebt.
In den früheren Phasen eines Einschaltvorgangs drückt eine Uhrzeigerdrehung der Betätigungsscheibe 108 das Spannelement 110 nach außen gegen die Spannelementfläche 226 und die Druckschaltfedern 158. Wenn sich der Auslösestößel 144 verstellt, um die Auslösefedern 158 zusammenzudrücken, erfassen Vorsprünge 228 am Stößel 144 einen Ansatz 230 (an der Klinke 150), so dass die Auslöseklinke 150 dreht (in Uhrzeigerrichtung). Dies wiederum bewirkt eine Gegendrehung des Auslösehebels 84 und drückt die Auslösehebel-Rückstellfeder 232 zusammen. Wenn der Hebel 144 zunehmend die Auslösefedern 158 zusammendrückt, dreht sich die Auslöseklinke 150 in eine Position, in der Auslöseausnehmungen 234 an der Auslöseklinke 150 an Lippen 236 am Auslösehebel 82 (Fig. 40) angreifen können. Die Lippen 236 befinden sich am Auslösehebel-Schwenklager 238 zwischen äußeren Armen 240. An den Armen 240 greifen die Bünde 64 an, wenn das zugehörige Solenoid 44 betätigt wird. Wenn der Eingriff zwischen den Lippen 236 und den Auslöseausnehmungen 234 erfolgt, werden die Kontakte in der Einschaltposition wie in Fig. 20 arretiert. An dieser Stelle ist der Stößel 144 ebenfalls durch die Vorsprünge 228 und den Ansatz 230 in seiner Position arretiert. Die Rückstellung des Speicherenergiemechanismus zum Öffnen der Kontakte ist nun vervollständigt, wie Fig. 16 zeigt. Der Winkelhebel 152 hindert die Kontakte am Schließen, da sie noch durch den Rückstellhebel 146 gesperrt sind. Wenn der Drehknopfgriff 160 weiter in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, liegen die Betätigungsnocken 124 weiter am Scheibenlager 242 an, so dass die Drehung der Betätigungsscheibe 108 und der zugehörigen Bauelemente bewirkt wird. Die EIN/AUS-Nockenscheibe dreht den Hebelumfang 224, um den Rückstellhebel 146 entgegen der Vorspannung der Weghaltefeder 168 zu heben, wie Fig. 15 zeigt. Sobald die Klinke 170 den Betätigungselementanschlag 214 verlässt, schwenken der Spannhebel 110 und das Rückstellbetätigungselement 112 um die Welle 104 (Fig. 15) in Richtung auf einen entspannten Zustand. Kurz danach zieht die fortgesetzte Drehung der Welle 104 den Hebel 146 vom sperren den Winkelhebel 152 ab und ermöglicht es den Kontakten 40, 42, zu schließen. Während des Einschaltvorgangs drückt der Stößel 144 die Auslösefedern 158 zunehmend zusammen, und der Stößelschenkel 138 des Sperrhebels 130 folgt der Stößelfläche 226. Daher nähert sich der Einschalthaken 244 dem Umfang der Hakenplatte 106. Da die Kontake 40, 42 geschlossen sind, erfaßt der Haken 180 (an der Hakenplatte 106) den Einschalthaken 244, der von der Sperrhebelbasis 136 vorsteht. Der Unterbrecher 10 ist nun im stabilen Einschaltzustand und bleibt in diesem Zustand, bis ein weiterer Betrieb eingeleitet wird, um in die Ausschalt- bzw. Auslösepositionen zu verstellen, in denen die Kontakte 40, 42 offen sind. Bis die Haken 244, 180 in Eingriff sind, führt die Freigabe des Drehknopfes 122 dazu, dass der Unterbrecher in die Ausschaltposition zurückkehrt. Während einer durch das Solenoid eingeleiteten Auslösung kann der Stößel 144 den Stößelschenkel 138 verstellen, um die Haken 244, 180 zu irgendeinem Zeitpunkt, zu dem die Auslösefedern 158 zusammengedrückt sind, lösen. Die Position des Drehknopfgriffs 160 kann eine durch ein Solenoid 44 eingeleitete Auslösung nicht verhindern, die vom Mechanismus des Griffs 160 unabhängig ist.
Wenn an einer bestimmten Phase ein Fehler auftritt, leitet das zugehörige Solenoid 44 für die fehlerbehaftete Phase einen Auslösevorgang für alle Phasen ein. Der Bund 64 wird in Eingriff mit dem Auslösehebel 82 verstellt, der sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, um die Sperrlippen 236 aus den Auslöseausnehmungen 234 an der Auslöseklinke 150 zurückzuziehen und den Speicherenergiemechanismus zu entsperren. Ein 5 : 1-Verhältnis der Hebelarme an der Auslöseklinke 150 verringert die erforderliche Kraft der Solenoide 44. Der Auslösestößel bewegt sich in Richtung auf die Betätigungswelle 104, die die gespeicherte Energie in den Auslösefedern 158 freigibt und den Winkelhebel 152 veranlaßt, gegen das Winkelhebelende 88 des Kontaktträgers 80 zu drehen. Die fortgesetzte Freigabe der gespeicherten Energie öffnet diejenigen Kontakte, die in einem geschlossenen Zustand bleiben. Bevor der Speicherenergiemechanismus die Kontakte vollständig öffnen kann, wird der Solenoidwinkelhebel 84 in die Vertiefung 90 des Solenoidwinkelhebels am Kontaktträger 80 gedreht, so dass die Kontakte in der fehlerbehafteten Phase geöffnet werden. Die geringe Trägheit des Solenoidwinkelhebels 84, der direkt auf den Kontaktträger 80 einwirkt, führt zu einer frühen Unterbrechung der fehlerbehafteten Pha se und niedrigeren Verlustleistungsanforderungen. Die höheren Trägheits- und Abstandstoleranzen des vom Auslösehebel 82 betätigten Mechanismus führen zu einem langsameren Öffnen, obwohl der Auslösehebel 82 zuerst betätigt wurde. Die fortgesetzte Freigabe der gespeicherten Energie veranlasst den Auslösestößel 144, den Sperrhebel 130 zu drehen, so dass der Einschalthaken 244 vom Haken 180 gelöst und der Auslösehaken 246 näher zur Hakenplatte 106 verstellt wird. Die Welle 104 dreht sich dann, um die Drehknopfrückstellfeder 190 (in Gegenuhrzeigerrichtung) zu entspannen, bis der Haken 180 vom Auslösehaken 246 nach einer Drehung von 45 Grad erfasst wird. An dieser Stelle bewirkt der Drehknopf 122 eine Anzeige, dass der Unterbrecher 10 als Ergebnis eines Auslösevorgangs offen ist.
Ein Zustandsfenster 248 im oberen Gehäuseteil 26 unter dem Drehknopf 122 ermöglicht eine direkte Beobachtung des Stößels 144, der in der Auslöse- und Ausschaltposition des Drehknopfes 122 die "OFF"-Markierung 250 wiedergibt. Wenn der Unterbrecher 10 im Einschaltzustand ist, ist eine "ON"-Markierung 252 infolge der Verstellung des Stößels 144 in die Speicherenergieposition sichtbar.
Die Freigabe- und Gegenuhrzeigerdrehung des Betätigungsnockens 124 in die Auslöseposition reicht aus, damit sich der Rückstellhebel 146 in die Sperrposition des Winkelhebels 152 und des Positionierhebels 146 verstellen kann, so dass eine Rückstellung des Speicherenergiemechanismus bei einem nachfolgenden Einschaltvorgang möglich ist. Der Unterbrecher 10 kann jedoch nicht aus einer Auslöseposition eingeschaltet werden. Wenn ein Versuch gemacht wird, den Unterbrecher 10 aus seiner Auslöseposition zu schließen, bevor der Drehknopf 122 in eine Ausschaltposition gedreht wird, ergibt sich kein stabiler Zustand. Die Fläche 214 des Rückstellbetätigungselements 112 ist nicht in einer Position, auf die durch die Fläche 170 des Rückstellhebels 146 eingewirkt wird, und der Einschaltvorgang kann nicht ausgelöst werden. Wenn der Drehknopf 122 nach solch einem Versuch freigegeben wird, dreht sich die Welle 104 in Gegenuhrzeigerrichtung (teilweise Freigabe der Drehknopfrückstellfeder 190), bis der Haken 180 am Auslösehaken 246 gefangen wird.
Bevor der Unterbrecher in einen Einschaltposition gedreht werden kann, muss der Drehknopf in die Ausschaltposition gedreht werden. Die Gegenuhrzeigerbewegung der Welle 104 bringt den Stufermocken 125 in Eingriff mit der Betätigungsnockenfläche 128 an der Hakenplatte 106. Die fortgesetzte Gegenuhrzeigerdrehung der Welle 104 führt dazu, dass der Haken 180 vom Eingriff mit dem Auslösehaken 246 gelöst wird, so dass eine weitere Drehung der Welle 104 und der zugehörigen Elemente wie dem Drehknopf 122 in die volle Ausschaltposition ermöglicht wird, wie am besten Fig. 5 zeigt. Eine ähnliche Gegenuhrzeigerdrehung des Drehknopfes 122 und der Welle 104, wenn der Unterbrecher in der Einschaltposition ist, hat einen ähnlichen Effekt. Der Stufermocken 125 wiederum dreht die Hakenplatte 106 durch Erfassen der Betätigungsnockenfläche 128 und Zurückziehen des Hakens 180 vom Eingriff mit dem Haken 244. Sobald die Haken 244 und 180 gelöst sind, bewirkt die Drehknopfrückstellfeder 190 die Gegenuhrzeigerdrehung des gesamten Mechanismus in eine Stop-Position. Am Scheibenlager 242 greift der Betätigungsnocken 124 an, um die übrigen Wellendrehelemente in Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen, bis der Anschlagvorsprung 186 das Ende der bogenförmigen Nut im Inneren des oberen Gehäuseteils 26 erreicht. Unmittelbar bevor die Drehung endet, bewirkt die Fläche 221 der EIN/AUS-Nockenscheibe 114, dass sich der Auslösehebel 148 in Uhrzeigerrichtung (Fig. 20) dreht. Daraufhin wird der Auslösehebel in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, so dass die Sperrung zwischen dem Auslösehebel 82 und der Auslöseklinke 150 gelöst wird. Somit erfolgt die gleiche Betätigung wie bei einem Auslösevorgang. Die gespeicherten Energien in den Auslösefedern 158 bewirken, dass sich der Auslösestößel 144 nach oben bewegt, und der Winkelhebel 152 in die Kontaktträger dreht. Die Kontaktträger 80 werden vom Trägerarm 156 nach unten gedrückt, so dass die beweglichen Kontakte 40 geöffnet werden. Die Fig. 19-22B zeigen die verschiedenen Aspekte der Auslöse- und Ausschaltvorgänge.
Die Fig. 37 und 38 zeigen einen Sperrbügel 254 und wie er arbeitet, um zu verhindern, dass der Unterbrecher 10 geschlossen wird, wenn die Sperröffnung 256 freiliegt. Wenn ein Bediener das Schließen des Unterbrechers 10 verhindern will, wenn er unbeaufsichtigt ist, kann der Bediener einen Griff 258 erfassen und den Bügel 254 herausziehen, bis die Öffnung 256 freiliegt. Die Bewegung des Bügels 254 entgegen der Vorspannung einer Sperrvorspannungsfeder 260 bewirkt das Rück stellen des Hebels 146, so dass er längs einer Rückstellmittelrampe 262 nach oben läuft. Ein oberer Schenkel 264 einer Sperrvertiefung 266 läuft längs der Rampe 262 und hebt die Klinke 170, so dass sie von dem Rückstellbetätigungselement 112 gelöst wird. Da das Rückstellbetätigungselement 112 nicht gegen eine Drehung gesperrt werden kann, kann der Unterbrecher 10 nicht in eine Einschaltposition gedreht werden. Wenn der Sperrbügel 254 nach innen zurückgezogen wurde, liegen seitliche Arme 268 auf jeder Seite der Sperrvertiefung 266 auf. Die mittlere Rampe 262 bewirkt einen Übergang zwischen der geringen Höhe 270 und der größeren Höhe 272, die die Klinke 170 und den Rückstellhebel 146 nach oben hebt. Die Fig. 30 bis 34 zeigen die Verwendung eines Hilfsschalters für zwei Anzeigefunktionen. Dieser Schalter, obwohl als Hilfsschalter bezeichnet, wird häufig zusammen mit dem Unterbrecher 10 vertrieben.
Die Fig. 30 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des mit der Bezugsziffer 30 versehenen mittleren Gehäuseteils Nr. 1 des Unterbrechers 10 einschließlich der Betätigungsbügelöffnung 274 und der Befestigungsöffnungen 276. Die Befestigungsöffnungen 276 nehmen Hilfspositioniervorsprünge 278 und Hilfshaken 280 auf, um einen Hilfsschalter 282 durch Einrasten zu positionieren. Das gleiche Schema wird auch auf der anderen Seite des Unterbrechers 10 verwendet.
Fig. 31 ist ein Querschnitt des Hilfsschalters 282 längs der Linie 31-31 der Fig. 30. Der Schalter 282 ist in der betätigten Position gezeigt, wobei der Betätigungsbügel 284 bezüglich der Schaltervorderkante 286 nach innen geschoben ist. Die Hilfskontaktfeder 288 ist zusammengedrückt, wie die Feder 290 der normalerweise offenen Kontakte. Die normalerweise offenen Kontakte 292 sind geschlossen. Die Feder 294 der normalerweise geschlossenen Kontakte ist jedoch gestreckt, da die normalerweise geschlossenen Kontakte 296 verschweißt sind. Die federbelastete Verbindung zwischen den normalerweise geschlossenen Kontakten 296 und dem Kontaktträger 298 bewirken eine nachgiebige Verbindung für den Fall, dass die normalerweise geschlossenen Kontakte 296 verschweißt sind, wie gezeigt ist. Wenn dies nicht geschieht, kann sich ein Hilfsvorsprung 300 am Winkelhebel gegen den Betätigungsbügel 284 (Fig. 35 und 36) anlegen und den Unterbrecher 10 am Auslösen hinder. Die Fig. 35 und 36 sollen die Zusammenwirkung zwischen dem Hilfsschal ter-Betätigungsbügel 284 und dem Vorsprung 300 bei der Bewegung von der Ein- in die Ausschaltposition zeigen. Wenn die Kontakte verschweißt sind, erzeugen die Federn 290, 294 ausreichend Elastizität der Verbindung zwischen dem Träger 298 und den Kontakten 292, 296, so dass der Vorsprung durchgleiten kann. Das Teilgehäuse des Hilfsschalters 284 besteht aus der Hilfsgrundplatte 301 und dem Hilfsdeckel 303. Der Hilfsdeckel 303 wird an der Hilfsgrundplatte 301 durch Deckelhaken 305 am Hilfsdeckel 303 gehalten, in die sich an Grundplatten Lippen 307 verriegeln. Die Fig. 32-A ist eine auseinandergezogene Darstellung des Hilfsschalters 282. Die Figure 32-B ist eine perspektivische Darstellung eines Trägers 298 und der zugehörigen Bauelemente. Die übrigen Bauelemente des Schalters 282 sind für den Fachmann verständlich.
Die Fig. 33 und 34 zeigen den Hilfsschalter 282 auf der rechten Seite des Unterbrechers 10 befestigt, wo er als Auslöseanzeiger wirkt, der nur betätigt wird, wenn der Unterbrecher 10 im Auslösezustand ist. Obwohl der Hilfsschalter 282 nicht modifiziert werden muss, um als Auslöseanzeiger zu wirken, müssen interne Bauelemente dem Inneren des Schalters 10 zugefügt werden. Ein Auslöseschalter- Betätigungselement 302 ist von einer Auslöseschalterhebel-Rückstellfeder 304 in eine Schwenkposition federvorgespannt, wie Fig. 33 zeigt. Die Hebelfeder 304 ist an einem Hebel 302 durch einen Hebelzapfen 306 am einen Ende befestigt und liegt am anderen innen am oberen Gehäuseteil 26 an. Der Hebel 302 hat eine relativ komplizierte Konstruktion mit vier Armen, wie am besten die Fig. 34 zeigen. Zwei tropfenförmige Arme 308 laufen in Nuten 310 der benachbarten mittleren Gehäuseteile. Der breite Basisabschnitt 312 des Arms 308 bewirkt eine geführte Reziprokbewegung des Hebels 302. Die schmale Spitze 314 erlaubt eine geeignete Schwenkbewegung des Arms 302. Der Zapfen 306 und die Arme 308 stehen vom Hebel 302 nach oben vor. Ein oberer Ansatz 316 ist nach vorne zur EIN/AUS-Nockenscheibe 114 verlängert. Nächst der Nockenscheibe 114 setzt sich der Ansatz 316 als bogenförmiger Arm 318 fort, der nach oben zur Mitte des Unterbrechers 10 verläuft. Ein Zapfenarm 320 verläuft nach unten vom oberen Ansatz 316 aus und endet in einem Zapfen 322. Fig. 34-A zeigt eine abstrahierte Darstellung von Teile des Mechanismus des Unterbrechers 10 und des Schalters 282, wenn der Unterbrecher 10 in der Einschaltposition ist. Wenn der Unterbrecher 10 durch den Winkelhebel 152 aufgelöst wird, wird der Hilfsauslösehebel 157 gegen den Zapfen 322 gedreht. Der Zapfen 322 wiederum dreht in den Betätigungsbügel 284, wie Fig. 34-B zeigt. Wenn dagegen der Drehknopf 122 einen Ausschaltbetrieb einleitet, stößt der Auslösenocken 222 gegen den Boden des oberen Ansatzes 316 und hebt und schwenkt den Hebel 302, um den Zapfen 322 daran zu hindern, die Bewegung des Auslösehebels 157 auf den Betätigungsbügel 284 zu übertragen.
Der Fachmann erkennt leicht, dass einige der Bindungselemente ausgetauscht werden können, z. B. diejenigen, die als Integral gezeigt sind, können getrennt werden, oder diejenigen, die getrennt sind, können integral ausgebildet werden, ohne die Wirkungsweise der Erfindung nachteilig zu beeinflussen.
Aus der vorherigen Beschreibung ist ersichtlich, dass Abwandlungen am Kompaktschaltkreisunterbrecher der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne von der Lehre der Erfindung abzuweichen. Es ist auch ersichtlich, dass die Erfindung zahlreiche Vorteile hat, von denen einige oben beschrieben wurden, und andere sich aus der Erfindung ergeben. Daher ist der Umfang der Erfindung nur begrenzt, wie dies durch die beigefügten Ansprüche erforderlich ist.

Claims

1. Kompaktschaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung, der selektiv einen Unterbrecherstrom in einen zu schützenden Schaltkreis leitet, bestehend aus

- einem Gehäuse (24),

- stationären Kontakten (38) und beweglichen Kontakten (40), die selektiv einen von zwei bistabilen Zuständen annehmen, einen geschlossenen Zustand mit Berührung, bei dem der Unterbrecherstrom geleitet wird, und einen berührungslosen offenen Zustand, bei dem die Leitung des Unterbrecherstroms verhindert wird,

- einer Drehbetätigungseinrichtung mit kreisförmigen oder bogenförmigen Drehelementen (106, 108, 110), die konzentrisch um eine Welle (104) angeordnet und zwischen einer Einschaltposition und einer Ausschaltposition selektiv verstellbar sind, um die stationären Kontakte (38) und die beweglichen Kontakte (40) zu veranlassen, den geschlossenen oder den offenen Zustand anzunehmen,

- Sensorschalteinrichtungen (44), um den Unterbrecherstrom zu erfassen, wobei jeder Sensorschalteinrichtung (44) ein spezieller Kontakt der stationären und beweglichen Kontakte (38, 40) zugeordnet sind, sollte der von einer speziellen Sensorschalteinrichtung erfaßte Unterbrecherstrom einen vorbestimmten Auslösepegel überschreiten, und die spezielle Sensorschalteinrichtung direkt auf den zugeordneten Kontakt (38, 40) einwirkt, um den zugeordneten Kontakt zu veranlassen, einen offenen Zustand anzunehmen, und um weiterhin auf die Drehbetätigungseinrichtung einzuwirken, in einem Auslösevorgang die nicht zugeordneten Kontakte (38, 40) von einem geschlossenen in einen offenen Zustand zu verstellen, und

- die Drehbetätigungseinrichtung, wenn sie manuell aus der Einschaltposition in die Ausschaltposition gedreht wird, die Kontakte (38, 40) veranlaßt, sich durch Einleiten eines Auslösevorgangs aus der geschlossenen in die offene Position zu verstellen.

2. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehbetätigungseinrichtung Wellendrehelemente an einer Betätigungswelle (104) zum Drehen in einer ersten Richtung und ein Kontakthebelwerk, das in einer zweiten Richtung dreht.

3. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß er weiterhin aufweist

- eine Auslöseenergiespeichereinrichtung zum Speichern und Zuführen von Energie, um die Kontakte (38, 40) des Unterbrechers zu öffnen, und

- wobei das Kontakthebelwerk zwischen einen Kontaktträger (80), die Wellendrehelemente und die Energiespeichereinrichtung geschaltet ist, und

- das Kontakthebelwerk eine Auslöseklinke (150) aufweist, die einen kurzen Hebelarm hat, der antriebsmäßig mit den Wellendrehelementen und der Schaltenergiespeichereinrichtung verbunden ist, sowie einen längeren Hebelarm, der antriebsmäßig mit einem Solenoid (44) verbunden ist, das vom Auslösestrom betätigt wird.

4. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseenergiespeichereinrichtung aufweist

- eine Auslösefeder (158),

- einen Auslösestößel (144), der sich zwischen einer offenen Position entsprechend der offenen Position der Kontakte (38, 40) und einer geschlossenen Position entsprechend der geschlossenen Position der Kontakte (38, 40) hin- und her bewegt, und

- wobei die Auslösefeder (158) den Schaltstößel (144) in die offene Position vorspannt.

5. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontakthebelwerk aufweist

- einen Auslösehebel (82), der vom Solenoid (44) aktiviert wird und die Auslöseklinke (150) gegen die Auslösefedervorspannung positioniert, wobei die Auslöse klinke (150) die Bewegung des Stößels (144) in die offene Position verhindert, bis der Auslösehebel (82) die Klinke (150) infolge des Auslösestroms freigibt.

6. Schaltkreisunterbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontakthebelwerk auch einen Winkelhebel (152) aufweist, der antriebsmäßig mit dem Kontaktträger (80) und dem Auslösestößel (144) verbunden ist, um die gespeicherte Auslöseenergie zu verwenden, die Kontaktträger (80), die die beweglichen Kontakte (40) tragen, in eine offene Position entsprechend dem offenen Zustand der Kontakte zu verstellen.

7. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 6,

- dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin aufweist

- eine EIN/AUS-Nockenscheibe (114) in den Wellendrehelementen, und einen Auslösehebel (148) im Kontakthebelwerk,

- wobei die EIN/AUS-Nockenscheibe (114) mit dem Auslösehebel (148) zusammenwirkt, wenn die EIN/AUS-Nockenscheibe (114) aus einer geschlossenen Position in eine offene Position gedreht wird, um den Auslösehebel (82) zu veranlassen, die Auslöseklinke (150) freizugeben und es den Kontakten (38, 40) zu ermöglichen, zu öffnen.

8. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompaktunterbrecher (10) einen Sperrhebel (130) aufweist, der einen Einschalthaken (244) hat, und die Drehbetätigungseinrichtung Wellendrehelemente auf einer Betätigungswelle (104) hat, von denen eines eine Hakenplatte (106) ist, die selektiv am Einschalthaken (244) angreift, um die Kontakte (38, 40) in einem geschlossenen Zustand und die Betätigungswelle (104) in einer geschlossenen Position zu halten.

9. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hakenplatte (106) einen Sperrhaken (180) aufweist, der selektiv am Haken (244) angreift.

10. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch eine Sperrrückstellfeder (174), die den Sperrhebel (130) selektiv gegen die Hakenplatten (106) vorspannt, und wobei die Hakenplatte (106) einen Sperrhaken (180) hat, der selektiv am Haken (244) angreift.

11. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher weiterhin eine Hakenfreigabeeinrichtung aufweist, um den Einschalthaken (244) zu verlassen, den Sperrhaken (180) freizugeben, so daß die Betätigungswelle (104) eine Ausschaltposition einnehmen kann, und die Kontakte (38), 40) einen berührungsfreien, offenen Zustand annehmen können.

12. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hakenfreigabeeinrichtung aufweist

- einen Betätigungsnocken (124) an der Betätigungswelle (104), und

- eine Betätigungsnockenscheibe (108), die auf der Welle (104) etwa konzentrisch angeordnet ist, an der die Hakenplatte (106) schwenkbar befestigt ist,

- wobei die Hakenplatte (106) eine zentrale Öffnung (126) bildet, die eine Betätigungsnockenfläche (128) hat, an der der Betätigungsnocken (124) angreifen kann, um die Hakenplatte (106) und die zugeordneten Drehelemente freizugeben und es den Kontakten (38, 40) zu ermöglichen, die offene Position anzunehmen, und der Welle (104), die Ausschaltposition anzunehmen.

13. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hakenplatte (106) einen Sperrhaken (180) aufweist, und daß der Sperrhebel (130) einen Auslösehaken (246) hat, der am Sperrhaken (180) aufgrund eines Auslösevorgangs angreift, so daß die Betätigungswelle (104) in eine Auslöseposition drehen kann, in der die Welle (104) durch den Sperrhaken (180) und den Auslösehaken (246) angeordnet ist, und die Kontakte (38, 40) den offenen Zustand annehmen können.

14. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle (104) in einer von drei Positionen gehalten ist, einer Einschaltposition, wenn die Kontakte (38, 40) geschlossen sind, einer Ausschaltposition, wenn die Kontakte (38, 40) offen sind, nachdem ein Bediener die Welle (104) gedreht hat, und einer Auslöseposition nach einem Auslösepegelunterbrecherstrom, der die Kontakte (38, 40) geöffnet hat.

15. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Positionsanzeigeeinrichtung zur Anzeige der Position des Unterbrechers in einer Einschalt-, einer Auslöse- oder einer Ausschaltposition.

16. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsanzeigeeinrichtung aufweist

- die Betätigungswelle (104), die sich durch eine Gehäusevorderwand zu einem Ende eines externen Drehknopfes (120) erstreckt, und

- einen länglichen Betätigungsdrehknopf (122), der mit dem äußeren Ende verbunden ist, wobei die Orientierung des Betätigungsdrehknopfes (122) anzeigt, daß der Unterbrecher in der Einschalt-, der Auslöse- oder der Ausschaltposition ist.

17. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Drehknopfes (122) für die ausgelösten Positionen zwischen den Orientierungen für den Einschalt- und den Ausschaltzustand liegt.

18. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Schaltstößel (144), der von der Sensoreinrichtung freigegeben wird, die wiederum den Einschalthaken (244) vom Sperrhaken (180) löst, so daß die Betätigungswelle (104) und die Hakenplatte (106) in die ausgelöste Position drehen können, in der die Welle (104) und die Platte (106) durch Eingriff des Sperrhakens (180) und des Auslösehakens (246) positioniert sind.

19. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Hakenfreigabe-Rückstelleinrichtung, um den Auslösehaken (246) zu veranlassen, den Sperrhaken (180) freizugeben, und es der Welle (104) zu ermöglichen, eine Ausschaltposition einzunehmen.

20. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung zwischen dem Sperrhaken (180) und dem Auslösehaken (246) den gleichen Mechanismus wie die Ausschalthaken-Freigabeeinrichtung verwendet, jedoch die Welle (104) von einer anderen Position aus beginnt, und die Kontakte (38, 40) bereits im offenen Zustand sind.

21. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hakenfreigabe-Rückstelleinrichtung aufweist

- einen Betätigungsnocken (124) auf der Betätigungswelle (104), und weiterhin eine Betätigungsnockenscheibe (108), die etwa konzentrisch auf der Welle (104) angeordnet ist, an der die Hakenplatte (106) schwenkbar befestigt ist,

- wobei die Hakenplatte (106) eine zentrale Öffnung (126) bildet, die eine Betätigungsnockenfläche (128) hat, an der der Betätigungsnocken (124) angreifen kann, um die Hakenplatte (106) und die zugeordneten Drehelemente freizugeben, und es der Betätigungswelle (104) zu ermöglichen, die offene Position einzunehmen.

22. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine EIN/AUS-Nockenscheibe (114), die den Auslösestößel (144) freigibt, wenn die Welle (104) in eine Ausschaltposition nur dann gedreht wird, nachdem die Welle (104) den Sperrhaken (180) über den Auslösehaken (246) hinaus gedreht hat.

23. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Rückstellhalteeinrichtung zum zwangsweisen Verhindern des Schließens der Kontakte (38, 40), wenn sie ohne wesentliche Drehung der Betätigungswelle (104) in der offenen Position sind.

24. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Rückstelldreheinrichtung, die es den Kontakten (38, 40) ermöglicht, aus der offenen Position in die geschlossene Position durch Drehung der Betätigungswelle (104) verstellt zu werden.

25. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelldreheinrichtung und die Rückstellhalteeinrichtung zu einer Rückstellhebeleinrichtung (146) kombiniert sind, um eine unerwünschte Bewegung der Kontakte (38, 40) in die geschlossene Position zu verhindern, und es den Kontakten (38, 40) zu ermöglichen, sich in die geschlossene Position zu verstellen.

26. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellhebeleinrichtung einen Rückstellhebel (146) aufweist, der antriebsmäßig mit der Drehbetätigungseinrichtung, und mit dem Kontakthebelwerk verbunden ist, um die Verstellung der Kontakte (38, 40) in die geschlossene Position selektiv zu verhindern, wobei der Hebel vorgespannt ist, um die Kontakte (38, 40) daran zu hindern, sich in die geschlossene Position zu verstellen, und der Hebel (146) die Verstellung der Kontakte (38, 40) in die geschlossene Position selektiv frei gibt.

27. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch

- einen Winkelhebel (152) im Kontakthebelwerk, der durch den Rückstellhebel (146) blockiert wird, um die Verstellung der Kontakte (38, 40) in die geschlossene Position zu verhindern, und

- ein Rückstellbetätigungselement (112), das eines der Wellendrehelemente ist, das von dem Rückstellhebel (146) freigegeben wird, damit sich die Kontakte in die geschlossene Position verstellen können.

28. Schaltkreisunterbrecher (10) mit niedriger Verlustleistung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch

- einen Auslösestößel (144) mit Auslösefedern (158), um Energie zu speichern und die Kontakte (38, 40) aus einer geschlossene in eine offene Position zu verstellen, wobei der Stößel (144) eine geschlossene Position und eine offene Position entsprechend der geschlossenen und der offenen Position der Kontakte (38, 40) hat.

- ein Rückstellbetätigungselement (112) mit einer Hebelanschlagfläche (214), und

- ein Spannelement (110) mit einer Rückstellfläche, das auf dem Rückstellbetätigungselement schwenkbar angeordnet ist, wobei an der Hebelanschlagfläche (214) der Rückstellhebel (146) selektiv angreift, um die Drehung des Rückstellbetätigungselements (112) zu verhindern, an der Rückstellfläche des Spannelements (110) ein Drehelement angreift, wenn das Hebelbetätigungselement (12) an einer Drehung gehindert wird, so daß sich das Spannelement (110) radial nach außen verstellen und an einer Spannelementfläche (226) des Auslösestößels (144) angreifen kann, der bei einer weiteren Drehung der Betätigungswelle (104) den Auslösestößel (144) in die offene Position verstellt.