Kurzschlussschnellauslöser

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußschnellauslöser für ein elektrisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (US-A-3 940 723).

[0002] Leistungsschalter üblicher Bauart weisen in der Regel verschiedenartige Schutzeinrichtungen auf, die insbesondere bei Kurzschluß, Überstrom und thermischer Überlastung zur Vermeidung von Beschädigungen der zu schützenden Anlage und des Leistungsschalters selbst abschalten. Übliche Kurzschlußauslöser arbeiten elektromagnetisch, d.h. das starke Magnetfeld eines Kurzschlußstromes bewirkt üblicherweise eine Drehung einer Welle, die ihrerseits auf ein Arretierglied der Verklinkungseinrichtung, beispielsweise auf eine Halbwelle, einwirkt, deren Drehung unverzüglich zur Aufhebung der Verklinkung und damit zum Öffnen der Kontakte führt, um deren Beschädigung durch Abbrand zu verhindern.

[0003] Liegt bereits beim Einschalten oder aber zu irgendeinem späteren Zeitpunkt ein Kurzschluß vor, so wird ein solcher Schalter jeweils ohne Verzögerung selbsttätig seine Kontakte öffnen. Es gibt nun aber Anwendungsfälle, bei denen ein Schalter den Kurzschlußstrom eine gewisse Mindestzeit halten soll, um nachgeordneten Schaltern mit trägeren, entsprechend einstellbaren Auslösesystemen Zeit zum Ansprechen bzw. Öffnen zu geben, so daß die Schalter bezüglich ihres Abschaltpunktes selektiv staffelbar sind.

[0004] Einrichtungen zur Einstellung solcher Ansprechzeiten sind bekannt. Es handelt sich dabei um mechanisch oder elektronisch aufgebaute Schaltuhren.

[0005] Daneben ist der Sonderfall denkbar, daß ein Kurzschlußschnellauslöser den Kurzschlußstrom im eingeschalteten Zustand halten und nur während des Einschaltens des Leistungsschalters öffnen soll, falls in dieser Phase bereits ein Kurzschluß vorliegt. Das ist dann sinnvoll, wenn die Schaltkontakte konstruktiv in bezug auf den vorbekannten, maximal möglichen Kurzschlußstrom so ausgelegt sind, daß sie diesen über eine gewisse Zeit, gegebenenfalls bis zum Abschalten durch ein anderes, beispielsweise thermisches Auslösesystem halten können, in der Einschaltphase infolge Prellvorgängen, jedoch starken Abbrand bis zur Zerstörung erleiden würden.

[0006] Diese Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde. Sie wird im Falle eines Kurzschlußschnellauslösers der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0007] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile ergeben. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1

einen Kurzschlußschnellauslöser mit Arretiereinrichtung in perspektivischer Darstellung im Ruhezustand des Schalters;

Fig. 2

diesselbe Anordnung einschießlich der zugehörigen Verklinkungseinrichtung.

[0009] Im einzelnen zeigt Fig. 1 im linken Teil den vereinfacht gezeichneten elektromagnetischen Auslösemechanismus. Im Falle eines Kurzschlußstromes zieht das entsprechend überhöhte Magnetfeld der Stromzuführung 14 den Drehanker 15 derart an, daß dieser wiederum eine Drehbewegung auf die Welle 12 überträgt (vgl. Pfeile). Das an der Welle 12 angebrachte Auslöseglied 10 würde nun normalerweise unverzüglich die in Fig. 2 gezeigte Verklinkungseinrichtung lösen zwecks Öffnen der Schaltkontakte.

[0010] Diese Auslösung wird jedoch blockiert durch die Arretiereinrichtung; und zwar mit Zeitverzögerung. Die Arretiereinrichtung ist bevorzugt als selbständige Baueinheit ausgebildet und besitzt eine Grundplatte 30. Auf dieser befindet sich der Spannhebel 32, der beim Einschalten durch die in Fig. 2 gezeigte Anlenkstange 24 im Bild nach unten bewegt wird. Dabei wird das Federglied 34 angespannt einschließlich der Rückstellfeder 35. Der vorzugsweise scheibenförmig ausgebildete Schwungkörper 36 (nachfolgend als Schwungscheibe bezeichnet) wird dabei im Gegenuhrzeigersinn um ca. 20° verdreht (vgl. Pfeile). Infolge der Trägheit des Systems geschieht dieser Vorgang mit einer gewissen Zeitverzögerung im Millisekundenbereich. Bis zum Ablauf dieser Zeit ist also das Auslöseglied 10 frei beweglich und kann im Falle eines bereits eingetretenen Kurzschlusses eine Schnellauslösung in bekannter Weise herbeiführen. Nach Ablauf der genannten Verzögerungszeit sperrt das Arretierglied 38 über den Haltewinkel 11 die Welle 12. Ein nunmehr auftretender Kurzschluß führt jedenfalls über die hier in Rede stehende Auslösevorrichtung nicht mehr zur Öffnung der Schaltkontakte. Zur Festsetzung der Schwungscheibe 36 in der Blockierstellung dient neben dem Sperrhebel 40, der kurz vor Erreichen der Blockierstellung in eine Ausnehmung oder Nase der Schwungscheibe (36) einrastet, weiterhin der Anschlag 44. Auf diese Weise bleibt die Blockierstellung zuverlässig aufrechterhalten über die gesamte Einschaltzeit des Schalters.

[0011] Beim Abschalten des Schalters wird der Spannhebel 32 von der Verklinkungseinrichtung bzw. deren Anlenkstange 24 freigegeben. Nunmehr kann der Spannhebel 32 durch das Federglied 34 rückgestellt werden, wobei er mittels des Rückstellgliedes 42 den Sperrhebel 40 ebenfalls entriegelt. Dadurch kann die Schwungscheibe 36 durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 35 an ihren Ausgangspunkt zurückkehren.

[0012] Aus Fig. 2 wird die Anordnung und Funktion einer üblichen Verklinkungseinrichtung deutlich. Die Schaltwelle ist mit 17 bezeichnet. Sie wird von einem Umlenkhebel 25 über die Anlenkstange 24, das Kniegelenk 19a sowie den Mitnahmehebel 18 bewegt zwecks Schließung der Öffnung der Schaltkontakte. Der Umlenkhebel 25 kann durch manuelle Betätigung eines außerhalb des Gehäuses befindlichen Bedienungs- bzw. Schalthebels oder durch einen Antrieb betätigt werden. Dabei wirkt die Anlenkstange 24 - wie schon erwähnt - auf den Spannhebel 32 der Arretiereinrichtung ein.

[0013] Wenn sich das Auslöseglied 10, das als Stanzblech oder Gußteil ausgebildet sein kann, in unblockiertem Zustand befindet, kann sich die Welle 12 im Gegenuhrzeigersinn drehen (vgl. Fig. 1). Dabei nimmt sie die Halbwelle 22 im Uhrzeigersinn mit, womit der Klinkenhebel 21 in der bekannten Weise abfällt und die Verklinkungseinrichtung, d.h. insbesondere die Glieder 20, 19b und 19a einschließlich Mitnahmehebel 18 löst. Dabei kippt auch die Anlenkstange 24 im Bild nach unten, wobei sie den Spannhebel 32 freigibt.

[0014] Die erfindungsgemäße Konzeption ergibt einen wesentlichen Vorteil hinsichtlich der Sicherheit einer Schaltanlage gegenüber herkömmlichen Anlagen. Schalter ohne einen Kurzschlußschnellauslöser würden ohne Reaktion die Anlage auf eine etwa bereits vorhandene Kurzschlußsituation aufschalten, verklinken und damit evtl. schwerwiegende Schädigungen zur Folge haben. Umgekehrt würden Schalter mit herkömmlichen Kurzschlußschnellauslösern zu jeder Zeit einen Kurzschlußstrom abschalten. Dies ist wiederum für die hier angstrebte selektive Staffelung unerwünscht.

Bezugszeichenliste

[0015] 

10

Auslöseglied

11

Haltewinkel

12

Welle

14

Stromzuführung

15

Drehanker

17

Schaltwelle

18

Mitnahmehebel (Kurbel)

19a,b

Kniegelenk

20

Rollenhebel

20a

Rolle (drehbeweglich an Teil 20)

21

Klinkenhebel

22

Halbwelle

24

Anlenkstange

25

Umlenkhebel

30

Grundplatte

32

Spannhebel

34

Federglied

35

Rückstellfeder

36

Schwungkörper bzw. -scheibe

38

Arretierglied

40

Sperrhebel

42

Rückstellglied (für Teil 40)

44

Anschlag (für Teil 36)

Ansprüche

1. Kurzschlußschnellauslöser für ein elektrisches Schaltgerät mit einer lösbaren, mehrere Glieder umfassenden Verklinkungseinrichtung für das Öffnen oder Schließen der elektrischen Kontakte, mit einem die Verklinkung auslösenden, elektrodynamisch beaufschlagten Auslöseglied (10), gekennzeichnet durch eine auf das Auslöseglied (10) wirkende Arretiereinrichtung mit

(a) einem Spannhebel (32), der beim Einschaltvorgang zwecks Spannen mindestens eines Federgliedes (34) auslenkbar ist;

(b) einem Federglied (34), das auf der einen Seite mit dem Spannhebel (32), auf der anderen Seite mit einem drehbar gelagerten Schwungkörper (36) außermittig verbunden ist;

(c) einem Schwungkörper (36) der ein Arretierglied (38) aufweist, das mittels seiner beim Einschalten einsetzenden, gemäß seiner Trägheit zeitverzögerten und winkelbegrenzten Umlaufbewegung das Auslöseglied (10) mechanisch blockiert;

(d) wobei Spannhebel (32) und Schwungkörper (36) mittels mindestens einer Rückstellfeder (35) in bezug auf den Abschaltvorgang selbstrückstellend ausgebildet sind.

2. Kurzschlußschnellauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Spannhebels (32) beim Einschaltvorgang durch ein Glied (24) der Verklinkungseinrichtung erfolgt.

3. Kurzschlußschnellauslöser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen scheibenförmigen Schwungkörper (36), der einen gemeinsamen Befestigungspunkt (39) für das Federglied (34) und die Rückstellfeder (35) aufweist, wobei die Federn (34, 35) als Spiralfedern ausgebildet sind.

4. Kurzschlußschnellauslöser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Dauer der Umlaufbewegung der Schwungscheibe (36) und damit die Zeitverzögerung der Blockierung mittels Stärke, Befestigungsort und Weg der Federn sowie der Masse der Schwungscheibe einstellbar ist.

5. Kurzschlußschnellauslöser nach einem der vorangegehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das am Umfang der Schwungscheibe (36) vorspringende Arretierglied (38) beim Erreichen der Endlage der Schwungscheibe (36) in Eingriff kommt mit einem an der Welle (12) befestigten Haltewinkel (11).

6. Kurzschlußschnellauslöser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Haltewinkel (11) und Auslöseglied (10) gemeinsam als einstückiges Teil ausgebildet sind.

7. Kurzschlußschnellauslöser nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sperrhebel (40) zur Fixierung der Schwungscheibe (36) in ihrer Endlage, und mindestens einem Rückstellglied (42) zur Freigabe der Rückbewegung der Schwungscheibe (36) in die Ausgangslage.

Claims

1. Short circuit quick-action trip device for an electrical switching apparatus with a releasable latching equipment, which comprises several members, for the opening or closing of the electrical contacts, with a trip member (10) acted on electrodynamically and tripping the latching, characterised by a locking equipment, which acts on the trip member (10), with

(a) a tensioning lever (13) which in the switching on process is pivotable out for the purpose of tensioning at least one spring element (34);

(b) a spring element (34) which is eccentrically connected at one end with the tensioning lever (32) and at the other end with a rotatably mounted inertia body (36);

(c) an inertia body (36) which has a locking element (38), which mechanically blocks the trip member (10) by means of its rotational movement which sets in on the switching-on and which is delayed in time and limited in angle according to its inertia;

(d) wherein tensioning lever (32) and inertia body (36) are constructed to be self-resetting by means of at least one restoring spring (35) with respect to the switching-off process.

2. Short circuit quick-action trip device according to claim 1, characterised thereby that the pivoting out of the tensioning lever (32) in the switching-on process is effected by a member (24) of the latching equipment.

3. Short circuit quick-action trip device according to claim 1 or 2, characterised by a disc-shaped inertia body (36), which has a common fastening point (39) for the spring element (34) and the restoring spring (35), wherein the springs (34, 35) are constructed as spiral springs.

4. Short circuit quick-action trip device according to one of the preceding claims, characterised thereby that the predetermined duration of the rotational movement of the inertia disc (36) and thus the time delay of the blocking is settable by means of strength, fastening location and travel of the springs as well as the mass of the inertia disc.

5. Short circuit quick-action trip device according to one of the preceding claims, characterised thereby that the locking member (38), which projects at the circumference of the inertia disc (36), comes into engagement with a retaining bracket (11), which is fastened at the shaft (12), on attainment of the end position of the inertia disc (36).

6. Short circuit quick-action trip device according to one of the preceding claims, characterised thereby that retaining bracket (11) and trip member (10) are constructed jointly as an integral part.

7. Short circuit quick-action trip device according to one of the preceding claims, characterised by a blocking lever (40) for the fixing of the inertia disc (36) in its end position, and at least one restoring member (42) for release of the return movement of the inertia disc (36) into the initial position.

Revendications

1. Déclencheur de court-circuit à action instantanée pour un appareil de commutation électrique comportant un dispositif d'encliquetage détachable et comportant plusieurs organes pour l'ouverture et la fermeture des contacts électriques, comportant un organe de déclenchement (10) sollicité par voie électrodynamique déclenchant l'encliquetage, caractérisé par un dispositif d'arrêt agissant sur l'organe de déclenchement (10), comportant :

(a) un levier de tension (32) qui peut être déplacé lors de l'opération de mise en route pour bander au moins un organe élastique (34) ;

(b) un organe élastique (34) qui est relié sur un côté au levier de tension (32), sur l'autre côté de manière excentrique à un corps à inertie (36) monté en rotation ;

(c) un corps à inertie (36) présentant un organe d'arrêt (38) qui bloque mécaniquement l'organe de déclenchement (10) au moyen de son mouvement en rotation qui commence lors de la mise en route et qui est retardé et limité en angle à cause de son inertie ;

(d) le levier de tension (32) et le corps à inertie (36) étant réalisés avec rappel automatique par rapport à l'opération de coupure au moyen d'au moins un ressort de rappel (35).

2. Déclencheur de court-circuit à action instantanée selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement du levier de tension (32) s'effectue lors de l'opération de mise en route par un organe (24) du dispositif d'encliquetage.

3. Déclencheur de court-circuit à action instantanée selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé par un corps à inertie (36) en forme de disque, qui présente un point de fixation commun (39) pour l'organe élastique (34) et le ressort de rappel (35), les ressorts (34, 35) étant réalisés sous forme de ressorts spiralés.

4. Déclencheur de court-circuit à action instantanée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée prédéterminée du mouvement rotatif du disque à inertie (36) et ainsi le retard du blocage peuvent être réglés au moyen de la force, de l'emplacement de fixation, et du parcours des ressorts, ainsi que par l'intermédiaire de la masse du disque à inertie.

5. Déclencheur de court-circuit à action instantanée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt (38) faisant saillie à la périphérie du disque à inertie (36) vient en engagement avec une équerre de retenue (11) fixée sur l'arbre (12), lorsque la position de fin de course du disque à inertie (36) est atteinte.

6. Déclencheur de court-circuit à action instantanée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équerre de retenue (11) et l'organe de déclenchement (10) sont réalisés conjointement en une seule pièce.

7. Déclencheur de court-circuit à action instantanée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un levier de blocage (40) pour fixer le disque à inertie (36) dans sa position de fin de course, et par au moins un organe de rappel (42) pour libérer le mouvement en retour du disque à inertie (36) dans la position de départ.

Zeichnung