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Title:
CIRCUIT BREAKER HAVING A PASSIVELY HEATED BIMETAL ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/083191
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a circuit breaker, comprising at least two connection contacts, which are electrically connected within the circuit breaker by means of a switching contact (1). Furthermore, the circuit breaker comprises an electromagnetic tripping device (2), which acts on the switching contact (1) and the coil (3) of which is connected between the at least two connection contacts, and a bimetal element (4) that acts on the switching contact (1). For said circuit breaker, the electrical connection between the at least two connection contacts is led past the bimetal element (4), and the bimetal element is thermally coupled to said electromagnetic tripping device (2).

Inventors:
KATZENSTEINER MATTHIAS (AT)
Application Number:
PCT/EP2013/075178
Publication Date:
June 05, 2014
Filing Date:
November 29, 2013
Export Citation:
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Assignee:
EATON IND AUSTRIA GMBH (AT)
International Classes:
H01H71/24; H01H71/40
Foreign References:
EP0849761A21998-06-24
DE1822570U1960-12-01
EP0037490A11981-10-14
Other References:
See also references of EP 2926358A1
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Claims:
Patentansprüche

1. Leitungsschutzschalter, umfassend

zumindest zwei Anschlusskontakte, die innerhalb des Leitungsschutzschalters über einen Schaltkontakt (1) elektrisch verbunden sind,

einen auf den Schaltkontakt (1) wirkenden elektromagnetischen Auslöser (2), dessen Spule (3) zwischen die zumindest zwei Anschlusskontakte geschaltet ist und

ein auf den Schaltkontakt (1) wirkendes Bimetall-Element (4),

dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrische Verbindung zwischen den zumindest zwei Anschlusskontakten am Bimetall- Element (4) vorbei geführt ist und das Bimetall-Element (4) mit dem genannten

elektromagnetischen Auslöser (2) thermisch gekoppelt ist.

2. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetall- Element (4) beabstandet zum elektromagnetischen Auslöser (2) angeordnet ist. 3. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetall- Element (4) und der elektromagnetische Auslöser (2) im Leitungsschutzschalter direkt benachbart angeordnet sind.

4. Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetall-Element (4) wenigstens im Bereich der thermischen Kopplung mit dem elektromagnetischen Auslöser (2) und/oder der elektromagnetische Auslöser (2) wenigstens im Bereich der thermischen Kopplung mit dem Bimetall-Element (4) mit einer Beschichtung versehen ist/sind, welche wenigstens 90% der Infrarotstrahlung absorbiert.

5. Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetall-Element (4) oberhalb des elektromagnetischen Auslösers (2) angeordnet ist oder eine Leitvorrichtung zum Leiten heißer Luft vom elektromagnetischen Auslöser (2) auf das Bimetall-Element (4) vorgesehen ist.

6. Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetall-Element (4) wenigstens einen Teil eines Jochs (5) des elektromagnetischen Auslösers (2) bildet.

7. Baureihe von mehreren Leitungsschutzschaltern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (3) aus unterschiedlich dickem Draht gefertigt sind und im Wesentlichen denselben Durchmesser, insbesondere Außendurchmesser, aufweisen.

8. Baureihe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Bimetall-Element (4) und dem elektromagnetischen Auslöser (2) bei mehreren

Leitungsschutzschaltern nach einem der Ansprüche 2 bis 6 im Wesentlichen gleich groß ist.

Description:
LEITUNGSSCHUTZSCHALTER MIT PASSIV BEHEIZTEM BIMETALLELEMENT

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter, umfassend zumindest zwei

Anschlusskontakte, die innerhalb des Leitungsschutzschalters über einen Schaltkontakt elektrisch verbunden sind, einen auf den Schaltkontakt wirkenden elektromagnetischen Auslöser, dessen Spule zwischen die zumindest zwei Anschlusskontakte geschaltet ist, und einen auf den Schaltkontakt wirkenden Bimetall- Aktuator respektive ein auf den

Schaltkontakt wirkendes Bimetall-Element.

STAND DER TECHNIK

Leitungsschutzschalter (kurz„LS-Schalter" beziehungsweise engl,„circuit breaker") dienen dem Schutz einer Leitung vor zu hoher Strombelastung. Wird ein vorgegebenen Grenzwert überschritten, so wird der zwischen den Anschlusskontakten liegende Schaltkontakt geöffnet und damit der Stromkreis unterbrochen. Die Auslösung in herkömmlichen

Leitungsschutzschaltern kann in der Regel elektromagnetisch, mit Hilfe eines Bimetall- Elements, manuell sowie in vielen Fällen auch über einen externen Anschluss erfolgen.

Die elektromagnetische Auslösung zielt vor allem auf das Trennen des Stromkreises bei hohem Überstrom ab. Weil die Spule des elektromagnetischen Auslösers des

Leitungsschutzschalters vom Strom durchflössen ist, welcher auch über die

Anschlusskontakte fließt, ist die vom elektromagnetischen Auslöser erzeugte Kraft abhängig von der Stromstärke. Über einem bestimmten Schwellwert wird der Schaltkontakt durch diese Kraft geöffnet. Der elektromagnetische Auslöser spricht sehr schnell an, wodurch die Verzögerungszeit zwischen dem Auftreten eines Überstroms und dem Öffnen des

Schaltkontakts nur sehr kurz ist. Die Auslösung über das Bimetall-Element (zumeist in Streifenform) erfolgt deutlich langsamer und soll vor allem übermäßig lang anhaltenden Strom, welcher nur geringfügig über einem festgesetzten Grenzwert liegt, verhindern. Das Bimetall-Element ist zu diesem Zweck in die elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des

Leitungsschutzschalters geschaltet und wird demzufolge von dem über die Anschlusskontakte fließenden Strom durchflössen. Dabei wird das Bimetall-Element entsprechend seinem elektrischen Widerstand allmählich erwärmt und schaltet nach einer Verzögerungszeit ab, die von der Höhe des Stroms abhängt. Ein höherer Überstrom führt dabei zu einem früheren Abschalten, ein niedrigerer Strom zu einem späteren Abschalten.

Nachteilig an bekannten Leitungsschutzschaltern ist, dass das Bimetall-Element durch die mitunter sehr hohen über die Anschlusskontakte des Leitungsschutzschalters fließenden Ströme belastet wird. Weiterhin ist der Aufbau eines Leitungsschutzschalters aufgrund der vielen Einzelteile aufwändig. Schließlich verursacht der über das Bimetall-Element fließende Strom, welcher auch als Ohmscher Widerstand wirkt, eine erhebliche Verlustleistung und führt damit zu einem schlechten Wirkungsgrad des Leitungsschutzschalters.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Leitungsschutzschalter anzugeben. Insbesondere soll eine Strombelastung des Bimetall-Elements verringert oder vermieden werden und/oder die am Leitungsschutzschalter abfallende Verlustleistung verringert werden und/oder der Aufbau eines Leitungsschutzschalters vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die elektrische Verbindung zwischen den zumindest zwei Anschlusskontakten am Bimetall-Element vorbei geführt ist und das Bimetall-Element mit dem genannten

elektromagnetischen Auslöser thermisch gekoppelt ist.

Auf diese Weise wird das Bimetall-Element passiv beheizt, das heißt lediglich durch die Abwärme des elektromagnetischen Auslösers erwärmt. In Folge kann auch die am

Leitungsschutzschalter abfallende Verlustleistung verringert werden. Darüber hinaus werden der thermische und elektromagnetische Kurzschlussauslöser räumlich und funktionell vereint, das heißt sie können eine Baugruppe bilden. Dadurch wird der Aufbau eines

Leitungsschutzschalters vereinfacht. In der Regel strebt man für den thermischen Auslöser eines Leitungsschutzschalters (d.h. für das Bimetall-Element) eine weitgehende Unabhängigkeit von der Umgebungstemperatur an. Deswegen wählt man die„Arbeitstemperatur", also jene Temperatur bei der die Krümmung des Bimetall-Elements so groß ist, dass der Schaltkontakt geöffnet wird, vergleichsweise hoch (z.B. über 100°C). Außerdem sollte das Bimetall-Element ein ausreichendes Arbeitsvermögen für die Auslösung des Auslösemechanismus des Leitungsschutzschalters aufweisen. Das heißt, das Produkt aus Weg und Kraft am freien Ende des Bimetall-Elements sollte ausreichend groß sein. Dafür ist ein ausreichender Abstand der Arbeitstemperatur zur

Referenztemperatur (z.B. 20°C) nötig. In der Spule eines Magnetauslösers eines Leitungsschutzschalters ist im Überlastbereich in der Regel eine Temperatur gegeben, die als Arbeitstemperatur für das Bimetall ausreichend ist. Weiterhin ist auch die Heizleistung des genannten elektromagnetischen Auslösers in den meisten Fällen ausreichend, um das Bimetall-Element zu beheizen und eine sichere

Auslösung des Leitungsschutzschalters durch das Bimetall-Element zu gewährleisten. Weiterhin ist folgender Umstand für das genannte Funktionsprinzip von Vorteil: Spulen für große Nennströme weisen eine geringe Windungszahl bei großem Leiterquerschnitt auf, wohingegen Spulen für kleine Nennströme eine im Vergleich dazu große Windungszahl mit geringem Leiterquerschnitt aufweisen. Dadurch werden größenordnungsmäßig im

Wesentlichen gleiche magnetische Kräfte über einen großen Nennstrombereich erzielt.

Demgemäß ist auch die in Wärme umgesetzte Leistung größenordnungsmäßig gleich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.

Günstig ist es aber auch, wenn das Bimetall-Element beabstandet zum elektromagnetischen Auslöser, insbesondere beabstandet zur Spule, angeordnet ist. Dadurch kann eine gute elektrische Isolation zwischen dem elektromagnetischen Auslöser, insbesondere dessen Spule, und dem Bimetall-Element erzielt werden. Ein Kurzschluss der Spule durch das Bimetall- Element wird somit auch dann vermieden, wenn die Isolation der Spule aus irgendeinem Grund defekt sein sollte.

In einer bevorzugten Variante des Leitungsschutzschalters sind das Bimetall-Element und der elektromagnetische Auslöser, insbesondere dessen Spule, im Leitungsschutzschalter direkt benachbart angeordnet. Auf diese Weise kann das Bimetall-Element gut durch thermische Strahlung erwärmt werden.„Direkt benachbart" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen dem elektromagnetischen Auslöser, insbesondere dessen Spule, und dem Bimetall- Element in der für die Wärmeübertragung durch Strahlung relevanten Zone keine

nennenswerte Abschirmung durch andere Bauteile erfolgt. Bevorzugt sollen wenigstens 90% der vom elektromagnetischen Auslöser, insbesondere dessen Spule, in dieser Zone

ausgehenden Strahlen ungehindert auf das Bimetall-Element auftreffen. Das sind 90% jener Strahlen, welche vom elektromagnetischen Auslöser ausgehen und aufgrund der räumlichen Lage des elektromagnetischen Auslösers und des Bimetall-Elements zueinander prinzipiell auf das Bimetall-Element treffen können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bimetall-Element wenigstens im Bereich der thermischen Kopplung mit dem elektromagnetischen Auslöser und/oder der der

elektromagnetische Auslöser wenigstens im Bereich der thermischen Kopplung mit dem Bimetall-Element mit einer Beschichtung versehen ist/sind, welche wenigstens 90% der Infrarotstrahlung absorbiert. Auf diese Weise gelingt die Wärmeübertragung vom

elektromagnetischen Auslöser auf das Bimetall-Element besonders gut. Das Bimetall-Element und/oder der elektromagnetische Auslöser können zu diesem Zweck entsprechen beschichtet sein. Für eine gute Wärmeübertragung ist dabei das Absorptionsvermögen im Infrarotbereich relevant, im sichtbaren Wellenlängenbereich können die genannten Elemente durchaus eine andere Farbe als schwarz haben.

Günstig ist es, wenn das Bimetall-Element oberhalb des elektromagnetischen Auslösers, insbesondere oberhalb der Spule, angeordnet ist oder eine Leitvorrichtung zum Leiten heißer Luft vom elektromagnetischen Auslöser auf das Bimetall-Element vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das Bimetall-Element gut durch Konvektion erwärmt werden. Vom

elektromagnetischen Auslöser aufsteigende warme Luft streicht dabei um das Bimetall- Element und erwärmt dieses. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn dabei eine turbulente Strömung erzeugt wird, insbesondere durch die Form des elektromagnetischen Auslösers, dessen Spule oder der Leitvorrichtung.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Leitungsschutzschalters bildet das Bimetall-Element wenigstens einen Teil eines Jochs des elektromagnetischen Auslösers. Einerseits kann das Bimetall-Element wiederum durch Wirbelströme erwärmt werden, andererseits bildet es einen Teil des magnetischen Jochs des elektromagnetischen Auslösers, wodurch sich ein besonders starker synergetischer Effekt ergibt. Diese Variante der Erfindung funktioniert dann besonders gut, wenn das Bimetall-Element einen vergleichsweise hohen Eisenanteil hat. Generell tragen Wirbelströme bei einer Frequenz von 50 Hz nur einen vergleichsweise kleinen Anteil zu Erwärmung des Bimetall-Elements bei.

Bei einer Baureihe von mehreren Leitungsschutzschaltern ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Spulen aus unterschiedlich dickem Draht gefertigt sind und im Wesentlichen denselben Durchmesser, insbesondere Außendurchmesser, aufweisen. Dadurch kann eine Baureihe von Leitungsschutzschaltern mit relativ wenigen unterschiedlichen Bauformen seiner Bestandteile aufgebaut werden, da alle Spulen denselben Durchmesser (vorzugsweise denselben Außendurchmesser) aufweisen und die Bauteile des Leitungsschutzschalters ohne größere Adaptierungen zueinander passen. Im Idealfall brauchen überhaupt keine

unterschiedlichen Bauformen der Bestandteile der Leitungsschutzschalter vorgesehen sein. In einer vorteilhaften Variante werden die unterschiedlich dicken Spulendrähte zudem auf Spulenhülsen mit unterschiedlichem Durchmesser gewickelt, sodass sich innerhalb der Baureihe von Leitungsschutzschaltern Spulen mit im Wesentlichen demselben

Außendurchmesser ergeben.

Günstig ist es bei einer Baureihe von mehreren Leitungsschutzschaltern schließlich, wenn der Abstand zwischen dem Bimetall-Element und dem elektromagnetischen Auslöser, insbesondere dessen Spule, bei mehreren Leitungsschutzschaltern im Wesentlichen gleich groß ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Wärmeübergang von dem

elektromagnetischen Auslöser auf das Bimetall-Element innerhalb einer Baureihe von

Leitungsschutzschaltern mit unterschiedlich dickem Spulendraht im Wesentlichen gleich ist.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 ein erstes Beispiel für einen Auslösemechanismus eines Leitungsschutzschalters und;

Fig. 2 ein zweites Beispiel für einen Auslösemechanismus eines Leitungsschutzschalters mit größerem Querschnitt eines Spulendrahts. DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel für einen Auslösemechanismus eines Leitungsschutzschalters. Generell umfasst ein Leitungsschutzschalter zumindest zwei Anschlusskontakte, die innerhalb des Leitungsschutzschalters über einen Schaltkontakt 1 elektrisch verbunden sind. Weiterhin umfasst der Leitungsschutzschalter respektive sein Auslösemechanismus einen auf den Schaltkontakt 1 wirkenden elektromagnetischen Auslöser 2, dessen Spule 3 zwischen die zumindest zwei Anschlusskontakte geschaltet ist sowie ein auf den Schaltkontakt 1 wirkendes Bimetall-Element 4.

Konkret umfasst der elektromagnetische Auslöser 2 neben der Spule 3 auch ein Joch 5 sowie einen in der Fig. 1 nicht sichtbaren weil eingezogenen Schlaganker respektive Stößel. Das Bimetall-Element 4 ist an einem Bimetall-Träger 6 befestigt und kann mit einer Schraube 7, welche durch eine gehäusefeste Mutter 8 geführt ist, in seiner Lage (in der Fig. 1 vertikal) eingestellt werden. Der Bimetall-Träger 6 stützt sich am (in der Fig. 1 nur ausschnittsweise dargestellten) Gehäuse 10 des Leitungsschutzschalters 1 ab, und wird solcherart gegen Verdrehen gesichert.

Auf diese Weise kann der Schaltpunkt beziehungsweise der Auslösepunkt des Bimetall- Elements 4 justiert werden. Weiterhin kann der Abstand des Bimetall-Elements 4 zum elektromagnetischen Auslöser 2 an verschieden große Spulen 3 angepasst werden. Obwohl für unterschiedliche Stromstärken unterschiedlich große Drahtquerschnitte der Spulen 3 benötigt werden und die Spulen 3 auch ansonsten unterschiedliche Abmessungen aufweisen können, können dadurch Leitungsschutzschalter für unterschiedliche Ströme im Wesentlichen gleich aufgebaut sein.

Der Schaltkontakt 1 umfasst einen feststehenden Festkontakt 11 sowie ein bewegliches Schaltstück 12, das gleichzeitig Teil eines Hebelsystems 13 ist. Das Schaltstück 12 ist aus Gründen der besseren Verständlichkeit mit kleinen Ringen gekennzeichnet, um die Funktion des Hebelsystems 13 nachfolgend besser erläutern zu können. Das Hebelsystem 13 umfasst weiterhin einen Schaltstück-Träger 14, der um eine gehäusefeste Achse 15 drehbar gelagert ist und mit Punkten gekennzeichnet ist. Das Schaltstück 12 ist um die auf dem Schaltstück- Träger 14 angeordnete Achse 16 drehbar gelagert. Weiterhin umfasst das Hebelsystem 13 eine Klinke 17, die um eine auf dem Schaltstück-Träger 14 angeordnete Achse 18 drehbar gelagert ist und ebenfalls mit Punkten gekennzeichnet ist. Darüber hinaus umfasst das Hebelsystem 13 eine Klinkenauflage 19, die um die Achse 15 drehbar gelagert ist und mit kleinen Kreuzen gekennzeichnet ist. Schließlich umfasst das Hebelsystem 13 eine

Torsionsfeder 20, welche die Klinke 17 und die Klinkenauflage 19 gegeneinander drückt, sowie eine Zugfeder 21, deren Kraft auf das Schaltstück 12 wirkt. In der Fig. 1 sind schließlich noch Anschlussdrähte 22 und 23 dargestellt, welche den elektromagnetischen Auslöser 2 beziehungsweise das Schaltstück 12 mit den nach außen geführten Anschlusskontakten des Leitungsschutzschalters verbinden. Dagegen ist die elektrische Verbindung zwischen den zumindest zwei Anschlusskontakten am Bimetall- Element 4 vorbei geführt. Zuletzt zeigt Fig. 1 noch einen Bügel 24, welcher die Klinke 17 mit einem Schalthebel des Leitungsschutzschalters verbindet.

Die Funktion des in der Fig. 1 dargestellten Auslösemechanismus ist nun wie folgt:

In einer EIN-Stellung ist das Bimetall-Element 4 gerade, sodass die Torsionsfeder 20 die Klinkenauflage 19 auf die Klinke 17 drückt und sich die Klinke 17 mit ihrem Fortsatz in der Klinkenauflage 19 verhakt. Dadurch können der Schaltstück-Träger 14, die Klinke 17 und die Klinkenauflage 19 nur gemeinsam bewegt, das heißt um die gehäusefeste Achse 15 gedreht werden. Die Feder 21 zieht das Schaltstück 12 im Uhrzeigersinn um die Achse 16, wodurch der Schaltkontakt 1 in der EIN-Stellung geschlossen bleibt. Wird der Schalthebel des Leitungsschalters nun in die AUS-Stellung bewegt, so zieht der Bügel 24 den Schaltstück- Träger 14, die Klinke 17 und die Klinkenauflage 19, die ineinander verhakt sind, gegen den Uhrzeigersinn und bewirkt damit, dass die Achse 16 nach rechts bewegt wird wodurch in Folge der Schaltkontakts 1 geöffnet wird.

Als weitere Möglichkeit kann die Auslösung des Leitungsschutzschalters durch den elektromagnetischen Auslöser 2 bewirkt werden. Bei zu hohem Strom drückt der Schlaganker auf die Klinkenauflage 19, sodass die Verriegelung zwischen der Klinke 17 und der

Klinkenauflage 19 aufgehoben wird. Die Klinkenauflage 19 und die Klinke 17 befinden sich dann in der in Fig. 1 dargestellten Position. Durch die Zugfeder 21 wird der Schaltstück- Träger 14 nun um die Achse 15 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wobei die Klinke 17 nach oben ausweicht und dabei eine Drehung im Uhrzeigersinn vollführt. Dadurch wandert die auf dem Schaltstück-Träger 14 angeordnete Achse 16 nach rechts, wodurch der Schaltkontakt 1 geöffnet wird. In ähnlicher Weise erfolgt die Auslösung des Leitungsschutzschalters mit Hilfe des Bimetall- Elements 4. Dieses drückt bei starker Erwärmung auf einen Vorsprung der Klinkenauflage 19, wodurch diese wiederum um die Achse 15 gegen den Uhrzeigersinn gedreht und damit die Verriegelung zwischen der Klinke 17 und der Klinkenauflage 19 aufgehoben wird. Diese Situation ist in der Fig. 1 dargestellt. Der weitere Bewegungsablauf ist völlig analog zu jenem, der bei der Auslösung durch den elektromagnetischen Auslöser ausgeführt wird.

Die Auslösung durch den elektromagnetischen Auslöser 2 und das Bimetall-Element 4 sind also im Wesentlichen gleichwirkend. Lediglich die Angriffspunkte, die Richtungen sowie gegebenenfalls die Größe der vom elektromagnetischen Auslöser 2 respektive dem Bimetall- Element 4 auf die Klinkenauflage 19 aufgebrachten Kräfte sind unterschiedlich. In beiden Fällen wird jedoch eine Drehung der Klinkenauflage 19 um die Achse 15 gegen den

Uhrzeigersinn bewirkt.

Durch die Anordnung des Bimetall-Elements 4 in unmittelbarer Nähe des

elektromagnetischen Auslösers 2 wird das Bimetall-Element 4 durch die Abwärme des elektromagnetischen Auslösers 2 erwärmt. Der elektromagnetische Auslöser 2, dessen

Hauptfunktion das Detektieren von Kurzschlussströmen und das Öffnen des Schaltkontakts 1 bei Überstrom ist, wirkt also gleichzeitig als Heizwicklung. Dadurch ergibt sich eine

Doppelnutzung des elektromagnetischen Auslösers 2.

Der in der Fig. 1 dargestellte Auslösemechanismus des Leitungsschutzschalters weist noch folgende weitere Merkmale auf:

Im vorliegenden Beispiel ist das Bimetall-Element 4 beabstandet zum elektromagnetischen Auslöser 2, insbesondere beabstandet zur Spule 3, angeordnet. Dadurch kann eine gute elektrische Isolation zwischen dem elektromagnetischen Auslöser 2, insbesondere dessen Spule 3, und dem Bimetall-Element 4 erzielt werden. Ein Kurzschluss der Spule 3 durch das Bimetall-Element 4 wird somit auch dann vermieden, wenn die Isolation der Spule 4 aus irgendeinem Grund defekt sein sollte. Je näher das Bimetall-Element 4 am

elektromagnetischen Auslöser 2 angeordnet ist, umso besser ist jedoch die Wärmeübertragung vom elektromagnetischen Auslöser 2 an das Bimetall-Element 4.

Weiterhin sind das Bimetall-Element 4 und der elektromagnetische Auslöser 2, insbesondere dessen Spule3, im Leitungsschutzschalter direkt benachbart angeordnet. Auf diese Weise kann das Bimetall-Element 4 gut durch thermische Strahlung erwärmt werden, denn zwischen dem elektromagnetischen Auslöser 2, insbesondere dessen Spule 3, und dem Bimetall- Element 4 erfolgt in der für die Wärmeübertragung durch Strahlung relevanten Zone keine nennenswerte Abschirmung durch andere Bauteile. Bevorzugt trifft wenigstens 90% der vom elektromagnetischen Auslöser 2, insbesondere dessen Spule 3, in der relevanten

Übertragungszone ausgehenden Strahlung ungehindert auf das Bimetall-Element 4. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Bimetall-Element 4 so ausgerichtet, dass die Wärmeübertragung auf einer möglichst großen Fläche stattfindet.

Von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn das Bimetall-Element 4 wenigstens im Bereich der thermischen Kopplung mit dem elektromagnetischen Auslöser 2 und/oder der elektromagnetische Auslöser 2 wenigstens im Bereich der thermischen Kopplung mit dem Bimetall-Element 4 mit einer Beschichtung versehen ist/sind, welche wenigstens 90% der Infrarotstrahlung absorbiert. Auf diese Weise gelingt die Wärmeübertragung durch Strahlung vom elektromagnetischen Auslöser 2 auf das Bimetall-Element 4 besonders gut.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Bimetall-Element 4 wie in der Fig. 1 dargestellt oberhalb des elektromagnetischen Auslösers 2, insbesondere oberhalb der Spule 3, angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Bimetall-Element 4 nicht nur durch Strahlung sondern auch durch Konvektion in Form von warmer Luft, die vom elektromagnetischen Auslöser 2 aufsteigt und um das Bimetall-Element 4 streicht, erwärmt. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Leitvorrichtung zum Leiten heißer Luft vom elektromagnetischen Auslöser 2 auf das Bimetall-Element 4 vorgesehen sein.

Obwohl die in der Fig. 1 dargestellte Variante des Auslösemechanismus eines

Leitungsschutzschalters von Vorteil ist, sind auch andere Ausführungsformen denkbar.

Generell ist es möglich, zwischen dem Bimetall-Element 4 und dem elektromagnetischen Auslöser 2 ein Zwischenelement beziehungsweise eine Zwischenschicht (z.B. Teflon, Glasseide) vorzusehen. Beispielsweise kann das Bimetall-Element 4 den elektromagnetischen Auslöser 2, insbesondere dessen Spule 3, auch berühren, wodurch das Bimetall-Element 4 gut durch Wärmeleitung erwärmt wird.

Von Vorteil ist es auch, wenn das Bimetall-Element 4 wenigstens einen Teil des Jochs 5 des elektromagnetischen Auslösers 2 bildet. Beispielsweise kann das Joch 5 dazu oben an der Spule 3 vorbeigeführt werden. Dadurch wird das Bimetall-Element 4 einerseits durch

Wirbelströme erwärmt, andererseits bildet es einen Teil des Jochs 5 des elektromagnetischen Auslösers 2, wodurch sich ein besonders starker synergetischer Effekt ergibt. Diese Variante der Erfindung funktioniert dann besonders gut, wenn das Bimetall-Element 4 einen vergleichsweise hohen Eisenanteil aufweist. Eine Schicht eines Bimetall-Elements 4 ist oft ohnehin aus magnetischem Stahl und kann dann gleichzeitig als Teil des Eisenrückschlusses beziehungsweise Jochs 5 des elektromagnetischen Auslösers 2 dienen. Bei dieser Variante sollte die magnetische Kraft auf das Bimetall-Element 4 bei Kurzschlussströmen

berücksichtigt werden, und auch dass Wirbelströme bei einer Frequenz von 50 Hz einen vergleichsweise kleinen Anteil zu Erwärmung des Bimetall-Elements 4 beitragen.

Die Fig. 2 zeigt nun eine Variante eines Auslösemechanismus eines Leitungsschutzschalters, welcher der in der Fig. 1 dargestellten Variante sehr ähnlich ist. Im Unterschied dazu weist die Spule 3 des elektromagnetischen Auslösers 2 jedoch einen wesentlich größeren

Querschnitt auf als die in der Fig. 1 gezeigten Spule 3 und ist daher für einen höheren

Nennstrom geeignet. Zudem ist das Bimetall-Element 4 im vorderen Bereich nach unten gekröpft. Im Wesentlichen ist die Funktionsweise des in der Fig. 2 dargestellten

Auslösemechanismus aber gleich wie für den in der Fig. 1 dargestellten

Auslösemechanismus.

Von Vorteil ist es, wenn die Spulen 3 mehrerer unterschiedlicher Leitungsschutzschalter einer Baureihe von Leitungsschutzschaltem wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt im Wesentlichen denselben Durchmesser (hier Innendurchmesser) aufweisen. Dadurch kann eine Baureihe von Leitungsschutzschaltem mit relativ wenigen unterschiedlichen Bauformen seiner Bestandteile aufgebaut werden. Im Idealfall brauchen überhaupt keine unterschiedlichen Bauformen der Bestandteile der Leitungsschutzschalter vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Abstand zwischen den Bimetall-Elementen 4 und den elektromagnetischen Auslöser 2, insbesondere deren Spulen 3, bei mehreren

unterschiedlichen Leitungsschutzschaltem einer Baureihe von Leitungsschutzschaltem im Wesentlichen gleich groß ist, so wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Dadurch ist der Wärmeübergang vom elektromagnetischen Auslöser 2 auf das Bimetall-Element 4 innerhalb einer Baureihe von Leitungsschutzschaltem mit unterschiedlich dickem Spulendraht im Wesentlichen gleich. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Baureihe von unterschiedlichen

Leitungsschutzschaltem weisen die Spulen 3 im Wesentlichen denselben Innendurchmesser auf. Dies ist jedoch keineswegs zwingend. Denkbar wäre beispielsweise auch, dass die Spulen 3 alle im Wesentlichen denselben Außendurchmesser aufweisen. Dadurch ist der

Wärmeübergang vom elektromagnetischen Auslöser 2 auf das Bimetall-Element 4 innerhalb einer Baureihe von Leitungsschutzschaltern mit unterschiedlich dickem Spulendraht auch ohne Anpassung des Abstands des Bimetall-Elements 4 mit Hilfe der Schraube 7 im

Wesentlichen gleich groß. Dazu können die unterschiedlich dicken Spulendrähte auf

Spulenhülsen mit unterschiedlichem Durchmesser gewickelt werden, sodass sich innerhalb der Baureihe von Leitungsschutzschaltern Spulen 3 mit im Wesentlichen demselben

Außendurchmesser ergeben. Eine weitere Möglichkeit, den Auslösemechanismus an verschieden große Spulen 3 anzupassen, ist auch dadurch gegeben, dass ein austauschbares Übertragungsstück vorgesehen werden kann, über welches das Bimetall-Element 4 auf der Klinkenauflage 19 angreift. Alternativ kann auch eine unterschiedlich lange Kröpfung (vergleiche Fig. 2) zu diesem Zweck vorgesehen sein. In den dargestellten Beispielen krümmt sich das Bimetall-Element 4 bei Erwärmung zur Spule 3 hin. Der Auslösemechanismus kann aber auch so aufgebaut sein, dass sich das Bimetall-Element 4 bei Erwärmung von der Spule 3 weg biegt. Beispielsweise könnte das Bimetall-Element 4 in den Figuren 1 und 2 unter der Spule 3 angeordnet sein und

beispielsweise an einem Vorsprung der Klinkenauflage 19 angreifen. Vorteilhaft liegt das Bimetall-Element 4 in seiner (unerwärmten) Anfangslage sehr nahe an der Spule 3. Biegt sich das Bimetall-Element 4 bei Erwärmung dann nach unten, so wird die Klinkenauflage 19 gegen den Uhrzeigersinn bewegt, wodurch der Auslösemechanismus in der bereits weiter oben beschriebenen Weise ausgelöst wird.

Das Bimetall-Element 4 kann, so wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, aktiv eine thermoelastisch bedingte Kraft zum Entklinken eines Auslösemechanismus aufbringen. Alternativ wäre aber auch möglich, dass das Bimetall-Element 4 vorgespannt ist und den Auslösemechanismus im EIN-Zustand hält. Geht diese Kraft bei Erwärmung des Bimetall- Elements 4 zurück, so wird der Auslösemechanismus ausgelöst, das heißt der Schaltkontakt 1 getrennt. Abschließend wird angemerkt, dass die Auslösevorrichtung nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt ist und daher auch andere Proportionen aufweisen kann. Weiterhin kann die Auslösevorrichtung auch mehr oder weniger Bauteile als dargestellt umfassen.

Lageangaben (z.B.„oben",„unten",„links",„rechts", etc.) sind auf die jeweils beschriebene Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß an die neue Lage anzupassen. Beispielsweise können der elektromechanische Auslöser 2 und das Bimetall-Element 4 anstatt wie dargestellt horizontal auch vertikal ausgerichtet sein. Schließlich wird angemerkt, dass sich die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung auf beliebige Art und Weise kombinieren lassen.




 
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