Elektrisches Installationsqerät

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter, Leistungsschalter und Fehlerstromschutzschalter besitzen eine Kontaktstelle, die auch als Doppelkontaktstelle ausgebildet sein kann, welche im Falle eines Fehlerstromes, überstromes und/oder Kurzschlußstromes dauerhaft geöffnet werden muss. Zu diesem Zweck besitzt ein Leitungsschutzschalter, Leistungsschalter oder Motorschutzschalter einen thermischen Auslöser, der auf einen überstrom anspricht und im allgemeinen als Thermobimetallstreifen ausgebildet ist, und ein Elektromagnetsystem, welches bei Auftreten eines Kurzschlußstromes die Kontaktstelle öffnet. Sowohl der thermische als auch der magnetische Auslöser wirken auf eine Verklinkungsstelle innerhalb eines Schaltschlosses, welche mit einem beweglichen Kontaktträger für ein bewegliches Kontaktstück gekoppelt ist, so dass aufgrund der Ent- klinkung der Verklinkungsstelle die Kontaktstelle bleibend geöffnet wird. Bei einem Fehlerstromschutzschalter ist ein elektromagnetischen Auslöser vorgesehen, der aufgrund eines Fehlerstromes über einen Stößel eine Verklinkungsstelle entklinkt, so dass auch hier die Kontaktstelle bleibend geöffnet wird.

Eine solche Verklinkungsstelle besitzt normalerweise zwei Elemente, die miteinander zusammenwirken und unter dem Druck einer Feder gegeneinander gedrückt sind. Sobald aufgrund eines überstroms oder Kurzschlußstromes oder eines Fehlerstromes eines der beiden Teile aus der Stellung, in der sich beide berühren, entfernt wird, beispielsweise durch das Thermobimetall, zum Beispiel über einen Schieber oder dergleichen, auf den das Thermobimetall wirkt, kann das andere Element sich verschwenken und gibt dadurch den Kontaktträger frei, so dass eine mit diesem zusammenwirkende Feder den beweglichen Kontaktträger in Ausschaltstellung verbringt.

Beispielsweise bei dem Leitungsschutzschalter S2 der Firma ABB Stotz-Kontakt GmbH, Heidelberg ist dies der Fall. Das Schaltschloss mit einem Klinkenhebel und einem Auslösehebel befindet sich zwischen zwei Platinen und zwischen dem Auslösehebel und dem Klinkenhebel ist die Verklinkungsstelle vorgesehen, die von einem Thermobimetall und dem Anker eines elektromagnetischen Auslösers mittels eines Schiebers entklinkt wird.

Da zwei Elemente aufeinander bewegt werden und somit während des Entklinkungs- vorganges eine Reibkraft zu überwinden ist, benötigt man eine relativ große Kraft, mit der der elektromagnetische Auslöser und der thermische Auslöser und darüber hinaus auch der Auslöser des Fehlerstromschutzschalters auf die Verklinkungsstelle einwirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät zu schaffen, bei dem eine Verklinkungsstelle vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere Verbesserungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In besonders vorteilhafter weise wird als bewegliches Teil des Auslösers ein Element aus einer Formgedächtnislegierung verwendet, die unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes eine Längenänderung oder wenigstens eine Formänderung erfährt. Der besondere Vorteil der Verwendung der Formgedächtnislegierung besteht darin, dass bei mechanischer Kopplung des Aktuators mit dem Kontakthebel der Kon-

takthebel ohne weiteres wieder in Einschaltstellung verbracht werden kann, nämlich einerseits durch einen Stromimpuls auf den Auslöser, der ein rückstellendes elektromagnetisches Feld durch die Spule erzeugt, und andererseits von Hand, wobei die Formgedächtnislegierung durch mechanische Kraft verformt wird.

Dieser Auslöser wirkt auf den als Doppelarmhebel ausgebildeten Kontaktträger, wobei der Auslöser sowohl als thermischer Auslöser als auch als elektromagnetischer Auslöser dienen kann.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Schaltwerkes für ein elektrisches Schaltgerät besteht weiterhin die Möglichkeit, dass parallel zu dem Kontakthebel ein Leiterteilstück vorgesehen ist, welches mit dem Kontakthebel elektrisch leitend verbunden ist, dergestalt, dass durch den Kontakthebel und das Leiterteilstück ein Strom in einer U-Form fließt. Damit wird erreicht, dass bei sehr hohen Strömen auf den Kontakthebel eine Zusatzkraft durch die U-förmige Schleife bzw. die beiden parallel verlaufenden Leiterabschnitte erzeugt wird, wodurch der Kontakthebel in die Ausschaltstellung zusätzlich beschleunigt wird.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen

Fig. 1 Teile eines elektrischen Leitungsschutzschalters in Ein- und Ausschaltstellung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Schaltknebels,

Fig. 3 eine Aufsicht auf den Schaltknebel gemäß Fig. 2. und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ergänzung.

Ein elektrischer Leitungsschutzschalter, anhand dessen die Erfindung dargestellt werden soll, ist in einem Gehäuse untergebracht und besitzt neben Anschlußklemmen und

weiteren Komponenten eine Kontaktstelle 10 mit einem feststehenden Kontaktstück 11 und einem so genannten beweglichen Kontaktstück 12. Dieses bewegliche Kontaktstück ist an einem Kontakthebel 13 angebracht, der an seiner Lagerstelle 14 drehbar gelagert ist. Dadurch wird ein Doppelarmhebel gebildet, mit einem ersten Arm 15, an dem das bewegliche Kontaktstück 12 angeordnet bzw. befestigt ist, und einem zweiten Arm 16, an dessen freiem Ende eine L-förmige Abwinklung 17 vorgesehen ist. Gegen den Kontakthebel 13 im Bereich des beweglichen Kontaktstückes 12 greift eine Druckfeder 18 an, die in der in Fig. 1 dick ausgezogenen Stellung als Kontaktdruckfeder dient, wobei zwischen dem Arm 15 und der Kontaktdruckfeder 18 ein stumpfer Winkel, der von der Kontaktstelle 11 weg geöffnet ist, gebildet ist.

Der Leitungsschutzschalter besitzt einen als eine Spindel 19 aus einem Material, das sich unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes in seiner Form verändert, hier seine Länge ändert, ausgebildeten Aktuator 18. Das elektromagnetische Feld wird durch eine Spule 20 erzeugt, innerhalb der die Spindel 19 angeordnet ist und somit dem durch die Spule 20 erzeugten magnetischen Feld ausgesetzt ist. Die Spindel 19 ist mit ihrer Längsachse etwa senkrecht zu dem Arm 15 ausgerichtet und an dem dem Arm 15 abgewandten Ende ortsfest bei 21 fixiert, so dass sich die Spindel 19 unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes nur in eine Richtung, nämlich in Pfeilrichtung Pi verlängert.

Der Leitungsschutzschalter besitzt weiterhin einen Schaltknebel 22 mit einem Schaltgriff 23, der in einer Drehachse 24 drehbar gelagert ist und auf nicht näher dargestellte Weise mittels einer Feder in Pfeilrichtung P ₂ beaufschlagt ist. Etwa in Verlängerung des Schaltgriffes 23 ist an dem nabenförmigen Abschnitt 25 ein erster Betätigungsarm 26 und ein zweiter Betätigungsarm 27 angeformt, die parallel zueinander und parallel zu dem Schaltgriff 23 verlaufen.

Die Spindel 19 besitzt an ihrem freien Ende einen Rasthaken 19 a, der mit dem Kontakthebel 13 gekoppelt ist. Der Rasthaken 19 a kann beispielsweise durch eine Aussparung 19 c gebildet sein, die beispielsweise durch eine Ausfräsung oder dergleichen gebildet ist. Die Aussparung 19 c wird auf der dem Rasthaken 19 a entgegen gesetzten Seite durch eine Stirnfläche 19 b begrenzt und in dieser Aussparung verläuft der Doppelarmhebel 15 des Kontakthebels 13.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Betätigungsarm 26 an dem Nabenkörper 25 angeformt, wogegen der Betätigungsarm 27 über ein Filmscharnier 28 mit dem Nabenkörper 25 verbunden ist, welches in Verlängerung der Längskante 29 des zweiten Armes in den Nabenkörper einmündet, so dass sich auf der dem Betätigungsarm 26 entgegen gesetzten Seite zwischen dem Betätigungsarm 27 und der Umfangsfläche des Nabenkörpers 25 ein Spalt 30 befindet. Damit kann der Betätigungsarm 27 entgegen der Pfeilrichtung P ₂ , also in Pfeilrichtung P ₃ um das Filmscharnier 28 verschwenkt werden kann, in Pfeilrichtung P ₂ aber nicht, weil sich die dem Nabenkörper 25 zugewandte Stirnkante des Betätigungsarmes 27 gegen die Umfangsfläche des Nabenkörpers 25 anlegt.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Betätigungsarme 26 und 27 bezogen auf die Mittelachse 24 des Nabenkörpers 25 versetzt zueinander angeordnet, so dass sich der Betätigungsarm 27 in Pfeilrichtung P ₃ verschwenken lässt, ohne von dem Betätigungsarm 26 behindert zu werden. Der Betätigungsarm 27 schwenkt, in der in Fig. 2 gezeigten Darstellung, unter dem Betätigungsarm 26 in Pfeilrichtung P ₃ durch. Das freie Ende des Betätigungsarmes 27 ist mit einer kreisbogenförmigen Hohlkehle 31 versehen, deren Aufgabe weiter unten erläutert wird.

Die Fig. 1 zeigt, wie oben dargestellt, die für die Erfindung bedeutsamen Komponenten in Einschaltstellung. Wenn sich nun beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses die Spindel 19 aus magnetischer Formgedächtnislegierung in Pfeilrichtung P ₁ verlängert, wie strichliert mit 19' dargestellt, schlägt die Stirnfläche 19 b der Spindel 19 auf den Arm 15 und verschwenkt den Arm 15 um den Drehpunkt 14, wodurch der Arm 15 zusammen mit der Feder eine Totpunktlinie T erreicht und überschreitet, wodurch die Feder 18 den Kontakthebel 13 plötzlich und schlagartig in die strichlierte Ausschaltstellung 13' verschwenkt. Die Abwinklung 17 bewegt sich dabei auf einem Kreisbogen B ₁ um das Drehlager 14, wogegen sich das freie Ende des Betätigungsarmes 27 auf einem Kreisbogen B ₂ um die Drehachse 24 verschwenkt. Man erkennt, dass sich die beiden Kreisbögen B ₁ und B ₂ überschneiden. Wenn nun der Kontakthebel 13 über die Totpunktstellung hinaus von der Spindel 19 verschwenkt wird, schnappt der Kontakthebel 13 plötzlich in Ausschaltstellung, wobei der Betätigungsarm 27 sich bei der Nachfolgebewegung des Schaltgriffes 22 gegen die Abwinklung 17 anlegt, wodurch in dem Be-

reich, in dem sich die beiden Kurven B -[ und B ₂ überschneiden, der Betätigungsarm 27 in Pfeilrichtung P ₃ verdreht wird, so dass die Abwinklung 17 in dem Zwischenraum zwischen dem Betätigungsarm 26 und dem Betätigungsarm 27 gelangt. Zur Einschaltung wird dann der Schaltknebel in Pfeilrichtung P ₃ verschwenkt. Da die Drehbewegung des Betätigungsarmes 27 nur in Pfeilrichtung P ₃ verlaufen kann, nicht aber in die entgegen gesetzte Richtung, überträgt die Längskante 29 des Betätigungsarmes 27 zumindest im Bereich der überschneidung der Bögen B ₁ und B ₂ die auf den Schaltknebel bzw. Schaltgriff 23 ausgeübte Handkraft auf die Abwinkelung 17 und bewegt den Kontakthebel 13 wieder in die Stellung, die in der Fig. 1 dick ausgezogen ist, also in die Einschaltstellung, zumindest aber bis zur Totpunktlinie T, von wo der Kontakthebel 13 in die Einschaltstellung schnappt. Die kreisbogenförmige Hohlkehle 31 dient dazu, die Abwinklung 17 an dem Betätigungsarm 27 vorbei gleiten zu lassen. In der Einschaltstellung befindet sich, wie dargestellt, die Abwinkelung in dem Zwischenraum zwischen den beiden Betätigungsarmen 26 und 27, während des Ausschaltvorganges befindet sie sich außerhalb des Zwischenraumes und außerhalb des Betätigungsarmes 27 und erst durch weitere Verdrehung des Schaltknebels 22 in Pfeilrichtung P gelangt die Abwinkelung wieder in den Zwischenraum zwischen den beiden Betätigungsarmen 26, 27.

Der lichte Abstand zwischen dem Rasthaken 19 a und der Stirnfläche 19 b ist so bemessen, dass dann, wenn der Kontakthebel 13 die Totpunktlage T überschreitet und in die Ausschaltstellung verschwenkt wird, diese Verschwenkbewegung durch den Rasthaken 19 a bzw. 19 a' nicht behindert wird.

Wenn die Spindel in ihre Lage 19' verbracht ist, dann bestehen zur Rückstellung zwei Möglichkeiten:

Zum einen kann auf die Spule 20 per Fernschaltung ein Impuls aufgegeben werden, der ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches die Spindel wieder in ihre Ausgangstellung zurück verbringt. Mit dieser Formänderung wird über der an der Spindel angeformtes Rastelement 19a (oder Rasthaken) auch der Kontakthebel wieder in die Einschaltstellung verbracht. Die andere Möglichkeit besteht darin, dass über den Kontakthebel beim Einschaltvorgang die Spindel durch mechanische Kraft verformt wird, so dass sie wieder in ihre ursprüngliche, auslösebereite Form zurück gebracht wird.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Am freien Arm 16 des Kontakthebels 13 ist bei dem Anschlußpunkt 44, was auch bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 der Fall ist, über eine Litzenleitung 40 eine Anschlussklemme 41 angeschlossen. Das feststehende Kontaktstück 11 , das mit dem beweglichen Kontaktstück 12 zusammen wirkt und so die Kontaktstelle 10 bildet, ist an einem Leiterteilstück 43 angebracht, welches sich parallel zu dem Kontakthebel 13 (in Einschaltstellung) bis etwa zur Drehstelle 14 erstreckt und dessen freies Ende über eine Litzenleiter 15 mit der Spule 20 verbunden ist. Dadurch fließt im eingeschalteten Zustand durch die Spule 20, den Litzenleiter 45, das Leiterteilstück 43, die Kontaktstelle 10, den ersten Arm 15 und über den Litzenleiter 40 ein Strom I, der eine U-Form bildet, deren U-Grund durch die Kontaktstelle 10 gebildet ist. Wenn nun ein Rohrkurzschluß auftritt, dann übt die U-Form des Stromes I eine Kraft auf den Kontaktarm 15 aus, die diesen in Ausschaltrichtung bewegt.

Es ist selbstverständlich, dass alle Arten von Formgedächtnislegierungen verwendet werden können, nicht nur solche, bei denen sich die Länge ändert, sondern auch solche, bei denen eine Torsionsänderung oder eine andere Formänderung erfolgt. Dabei wird auch eine Modifizierung der übertragung der Bewegung von der Spindel auf den Kontakthebel entsprechend der Art der Formänderung angepasst.