DE3625338C2 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät insbeson­ dere zur Verwendung als Motorschutzschalter.

Dabei geht die Erfindung von einem Schaltgerät aus, wie es aus der DE-OS 26 32 901 bekannt ist. Das dort beschriebene Schaltgerät weist in einem elektrisch isolierendem Gehäuse mindestens ein Schaltkontaktpaar mit zwei zwischen Offen- und Schließstellungen beweglichen Kontakten und einen Schalt­ mechanismus auf. Der Schaltmechanismus weist seinerseits einen freigebbaren Hebel zur Einleitung einer automatischen Öffnungsbewegung der Schaltkontakte sowie mindestens eine überstromabhängige Auslöseeinrichtung zum Auslösen des frei­ gebbaren Hebels beim Auftreten eines vorgegebenen Überstroms auf. Die beiden Schaltkontakte sind an zwei schwenkbaren, im Kontaktschließzustand etwa parallel zueinander verlaufenden und gegensinnig vom Schalterstrom durchflossenen Kontaktarmen angeordnet, von denen der eine Kontaktarm mit dem freigeb­ baren Hebel gekuppelt ist. Des weiteren ist eine elektromag­ netische Betätigungseinrichtung vorgesehen, die lösbar mit dem anderen Kontaktarm gekoppelt ist und eine Bewegung dieses anderen Kontaktarms zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung ermöglicht. Die elektromagnetische Betä­ tigungseinrichtung ist seitlich am Schaltgerät angeordnet. Schließlich ist lastseitig am Schaltgerät ein elektrisch damit in Reihe geschaltetes Überlastrelais angeordnet.

Aus der US-PS 4 258 343 ist ein weiteres Schaltgerät bekannt, bei welchem zwei bewegliche Brückenkontakte gesondert schalt­ bar einander gegenüberliegend in zwei parallelen und gegen­ sinnig stromdurchflossenen Leitungsabschnitten innerhalb des Schaltgeräts angeordnet sind. Der eine Brückenkontakt ist mittels eines manuell betätigbaren Schaltmechanismus und der andere Brückenkontakt über eine elektromagnetische Betäti­ gungseinrichtung betätigbar. Außerdem sind mit den beiden Brückenkontakten noch ein thermisches Überlastrelais sowie eine magnetische Überstromauslöseeinrichtung in Reihe ge­ schaltet. Alle diese Komponenten sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

Aus der US-PS 4 255 732 ist ein weiteres elektrisches Schalt­ gerät bekannt, das in einem Isoliergehause mindestens ein Schaltkontaktpaar aufweist, bei welchem die beiden Kontakte an zwei jeweils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbaren, im Schließzustand etwa parallel zueinander verlaufenden und gegensinnig vom Schalterstrom durchflossenen Kontaktarmen angeordnet sind. Auf den einen Schaltarm wirkt ein manuell betätigbarer Schaltmechanismus, der auch mittels einer magnetischen Überlastauslöseeinrich­ tung zum Auslösen einer automatischen Schalteröffnungsbewe­ gung im Überstromfall ausgestattet ist. Der andere Kontaktarm ist im Überstromfall durch elektromagnetische Abstoßungs­ kräfte zwischen den beiden Kontaktarmen gesondert in Öffnungsstellung beweglich, wobei seine Bewegung durch ein Magnetjoch verstärkt wird, welche die beiden Kontaktarme umschließt.

Bei den beschriebenen bekannten Schaltgeräten sind die zum eigentlichen Schaltgerät gehörenden Komponenten alle in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und funktionell miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät zu schaffen, das vielseitig und leicht und kostengünstig an unterschiedliche Nennströme an­ paßbar ist und sich für eine kostengünstigere und flexiblere Realisierung von Motorschaltanlagen, automatisierten elektri­ schen Verteilungssystemen und Energieverteilungsanlagen eig­ net.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Patentan­ spruch 1 angegebene Schaltgerät gelöst und kann gemäß den An­ sprüchen 2 und 3 vorteilhaft weiter ausgestaltet sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ist der eine bewegliche Kontaktarm über den genannten freigebbaren Hebel mit dem mechanischen Schaltmechanismus und den zugehörigen Betäti­ gungselementen verbunden, und der andere bewegliche Kontakt­ arm ist mit der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung für eine Betätigung durch diese gekuppelt. Dabei ist die elektromagnetische Betätigungseinrichtung modular ausge­ bildet, und ihre Kuppelstange zum anderen Kontaktarm verläuft durch eine Öffnung der Bodenwand. Der modulare Überstrom­ fühler zur automatischen Betätigung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung beim Auftreten eines bestimmten Über­ stromzustands ist dabei als abnehmbarer und daher leicht aus­ tauschbarer Modul an dem Schaltgerät montiert, so daß ein leichter und schneller Austausch gegen einen gleichartigen Stromfühler mit anderem Auslösestrom möglich und daher das Schaltgerät leicht an unterschiedliche Auslöseströme anpaßbar ist.

Eine derartige Anpassung ist bei den eingangs erläuterten bekannten Schaltgeräten nicht möglich.

Bei dem eingangs erläuterten Schaltgerät nach der DE-OS 26 32 901 stellt das an das eigentliche Schaltgerät an­ gepaßte Überlastrelais ein selbständige Schaltgerät dar, das mit dem eigentlichen Schaltgerät elektrisch in Reihe geschal­ tet ist. Im Gegensatz dazu dient der als abnehmbarer Modul ausgebildete Stromfühler bei dem erfindungsgemäßen Schalt­ gerät ausschließlich zur Betätigung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung für den anderen beweglichen Kontakt­ arm.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung verschie­ dener diskreter Komponenten in einem herkömmlichen Metallschrank, der an einer Wand oder einer Anlagen­ tafel montiert ist,

Fig. 2 ein zusammengesetztes Schaltgerät nach der Erfindung in isometrischer Darstellung,

Fig. 3 die verschiedenen Teile des in Fig. 2 dargestellten erfindungs­ gemäßen Schaltgeräts in auseinander­ gezogener Darstellung,

Fig. 4 ein Vertikalschnitt in der Ebene IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine isometrische Darstellung des Sockels und des elektromagnetischen Betätigungsorgans des Schaltgeräts,

Fig. 5A einen Schnitt durch das elektro­ magnetische Betätigungsorgan,

Fig. 6 eine isometrische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Schaltgeräts nach der Erfindung,

Fig. 7 eine auseinandergezogene Darstellung der verschiedenen Teile des Schalt­ geräts nach Fig. 6,

Fig. 8 eine isometrische Darstellung der Sockelbaugruppe des Schaltgeräts nach Fig. 6, und

Fig. 9 ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Schaltgeräts.

Bei herkömmlichen Kombinationen von Anlassern und Schutzeinrichtungen werden diese zwar üblicherweise im gleichen Schaltschrank montiert, aber diese Komponenten liegen jeweils als gesonderte Geräte, nämlich gesonderte Überstromschutzschalter, Sicherungen, Schaltschütze und Überlaßrelais vor.

In Fig. 1 ist eine solche herkömmliche Anordnung von Anlassern und Schutzeinrichtungen zum Schutz nachgeschalteter elektrischer Leitungen, Geräte und Einrichtungen darge­ stellt, und diese bekannte Anordnung weist einen Metall­ schrank 10 zur Aufnahme der erforderlichen elektrischen Geräte, nämlich eines Relais oder Schaltschützes 12, eines Überlastrelais 14, eines Motorschutzgeräts wie beispiels­ weise eines Überstromschutzschalters 16, einer Sicherung 18 und anderer Ausrüstungen 22 auf. Die verschiedenen Geräte 12 bis 22 sind mit gegenseitigen Abständen im Schaltschrank 10 angeordnet und nach Bedarf elektrisch miteinander verdrahtet. Solche herkömmlichen Anordnungen haben einen beträchtlichen Raumbedarf und ein beträchtliches Gewicht. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Kombination der notwendigen Schaltfunktionen vor allem Größe und Gewicht gegenüber den gegenwärtigen Anlagen zu verringern.

Gemäß der Erfindung sind bei dem in Fig. 2 beispiels­ weise dargestellten erfindungsgemäßen Schaltgerät die Funktionen der meisten der in Fig. 1 gezeigten verschiedenen Komponenten in dem in Fig. 2 dargestellten Gerät kombiniert, das ein Gehäuse 28 mit einem Sockel 30 und einem Deckel 32 aufweist. An einem Ende des Gehäuses 28 ist ein modulares Überlastrelais 34 angebaut. In Fig, 3 zeigt eine auseinander­ gezogene Darstellung von Gehäuse, Gehäusesockel, Gehäuse­ deckel und Überlastrelais, wie die verschiedenen modularen Einheiten bzw. Baugruppen nach Bedarf voneinander getrennt und wie sie zu dem integrierten Schaltgerät zusammengesetzt werden können.

Die Grundeinheit des Schaltgeräts kann eine einphasige oder mehrphasige Konstruktion sein; vorzugsweise handelt es sich um einen dreipoligen Ausschalter 36 mit dem isolierenden Gehäuse 28 und einem Hochgeschwindigkeits-Abschaltmechanis­ mus 38 (Fig, 4) zur automatischen Schnellabschaltung bei hohen Überströmen. Das Gehäuse 28 weist eine isolierende Bodenwand 40 und etwa ebene und isolierende Trennwände 42 (Fig. 3) auf, welche das Gehäuse in vier benachbarte Kammern unterteilen. Der dargestellte Ausschalter 36 ist als dreipoliges Gerät abgebildet, und drei der vier Gehäuse­ kammern dienen zur Aufnahme jeweils einer Poleinheit, und die vierte Kammer 44 beherbergt eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 46 (Fig. 3).

Der Schaltmechanismus 38 (Fig. 4) weist nur einen einzigen Betätigungsmechanismus 48 und einen einzigen Verriegelungsmechanismus 50 für alle drei Schalterpole auf und ist in der mittleren Poleinheit angeordnet. Außerdem weist der Schaltmechanismus 38 eine gesonderte thermische Auslöseeinrichtung 52 und eine elektromagnetische Hoch­ geschwindigkeitsauslöseeinrichtung 54 auf. Diese Ein­ richtungen sind in den US-Patenten 4 220 935 und 4 255 732 erläutert. Jede Poleinheit des Schaltgeräts weist zwei voneinander trennbare Kontakte 56 und 58 auf, die an einem oberen bzw. unteren schwenkbaren Kontaktarm 60 bzw. 62 befestigt sind. Außerdem ist jede Poleinheit mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung 64 ausgestattet. Der elektrische Stromkreis durch das Schaltgerät verläuft von einem Anschluß 66 über einen Leiter 68, eine Brücke 70, den unteren Kontaktarm 62, die Kontakte 56 und 58, den oberen Kontaktarm 60, eine Brücke 72 und einen Leiter 74 zu einem Lastanschluß 76.

Der oberen Kontaktarm 60 ist durch einen Stift 78 mit einem Schwenkhebel 80 verbunden, der seinerseits mittels einer Klammer 84 starr an einer isolierenden Kuppelstange 82 befestigt ist. Eine zwischen dem Kontaktarm 60 und dem Leiter 74 verlaufende Zugfeder 86 dient dazu, den oberen Kontaktarm 60 in der in Fig. 4 dargestellten Stellung mit Bezug auf den Schwenkhebel 80 zu halten. Der obere Kontakt­ arm und der Schwenkhebel 80 sind daher bei normalen Strom­ flußbedingungen über das Schaltgerät als gemeinsame Einheit drehbar.

Der Betätigungsmechanismus 48 ist in der mittleren Polkammer des Schaltgeräts angeordnet und sitzt auf zwei mit gegenseitigem Abstand angeordneten starren metallenen Stützplatten 88, die im Sockel 40 der mittleren Polein­ heit befestigt sind. In den Stützplatten 88 ist ein bügel­ förmiger Betätigungshebel 90 in Form eines kopfstehenden U schwenkbar gelagert, wobei die Enden dieses Hebels in U-förmigen Einschnitten 92 der Platten liegen.

Der Betätigungshebel 90 weist einen Flansch 94 auf, der in eine Öffnung einer Schiebeplatte 96 eingreift. Diese Schiebeplatte 96 ist mittels einer Führungsplatte 98 ver­ schiebbar im Deckel 32 gehaltert und weist einen Flansch 100 auf, der in einen Handgriff 102 aus Kunststoffspritzguß hineinragt.

Der obere Kontaktarm 60 der mittleren Poleinheit ist aber eine Kniehebelanordnung mit einem oberen Kniehebel­ glied 104 und einem unteren Kniehebelglied 106 mit einem freigebbaren Hebel 108 gekuppelt, der seinerseits mittels eines Stiftes 110 schwenkbar zwischen den Platten 88 gelagert ist. Die Kniehebelglieder 104 und 106 sind mittels eines Kniegelenkstifts 112 gelenkig miteinander verbunden. Das Kniehebelglied 106 ist mittels eines Stiftes 114 gelenkig mit dem Hebel 80 der mittleren Poleinheit und das Kniehebelglied 104 mittels eines Stiftes 116 gelenkig mit dem freigebbaren Hebel 108 verbunden.

Zwischen dem Kniegelenkstift 112 und dem Bügelbereich des Betätigungshebels 90 sind zwei unter Zugspannung stehende Sprungwerksfedern 118 angeordnet. Der untere Kontaktarm 62 ist mittels eines Stiftes 120 gelenkig an der Bodenwand 40 montiert.

Die Kontakte 56 und 58 können von Hand geöffnet werden, indem der Handgriff 102 aus der Ein-Stellung nach rechts (Fig. 4) in die Aus-Stellung geschoben ward. Diese Verschiebung des Handgriffs bewirkt, daß die Schiebe­ platte 96 den Betätigungshebel 90 dreht und damit die Wirkungslinie der Sprungwerksfedern 118 nach rechts ver­ lagert, so daß die Kniehebelglieder 104 und 106 zusammen­ klappen, wodurch die Kuppelstange 82 im Uhrzeigersinn gedreht wird und dadurch in allen drei Poleinheiten gleich­ zeitig jeweils den oberen Kontaktarm 60 in seine Offen­ stellung bewegt, so daß die Kontakte in allen drei Polein­ heiten gleichzeitig geöffnet werden. Der Kontaktarm 60 befindet sich dann in der in Fig. 4 gestrichelt einge­ zeichneten Stellung.

Das Schließen der Kontakte von Hand erfolgt durch umgekehrte Verschiebung des Handgriffs 102 auf der Aus­ stellung in die Ein-Stellung, wodurch die Wirkungslinie der Sprungwerksfedern 118 nach links verlagert wird und dadurch die Kniehebelglieder 104 und 106 wieder in die in Fig. 4 gezeigte Stellung bewegt werden. Dadurch wird die Kuppelstange 82 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß die oberen Kontaktarme 60 aller drei Poleinheiten gleiche zeitig in die Schließstellung bewegt werden. Eine Druck­ feder 122 drückt den unteren Kontaktarm 62 um den Dreh­ stift 120 nach oben, um die Kontakte 56 und 58 in gutem elektrischem Kontakt miteinander zu halten.

Der freigebbare Hebel 108 ist in seiner in Fig. 4 dargestellten Stellung durch einen Sperrmechanismus 50 verriegelt, dessen Konstruktion und Wirkungsweise in der US-PS 4 255 732 beschrieben sind.

Die gesonderte elektromagnetische Hochgeschwindig­ keits-Auslöseeinrichtung 54 ist für jeden Schalterpol vor­ gesehen und weist ein U-förmiges Polstück 124 auf, dessen Schenkel den Leiter 74 umschließen. Ein Anker 126 ist gelenkig im Gehäuse angeordnet und weist einen laminierten magnetischen Arm 128 und ein Betätigungselement 130 auf. Die thermische Auslöseeinrichtung 52 jeder Poleinheit weist ein Bimetallelement 132 mit einer Einstellschraube 134 auf.

Befindet sich der Schaltmechanismus in seiner ver­ riegelten Stellung (Fig. 4), wirken die Federn 118 über die Kniehebelanoranung und den Stift 116 im Sinne einer Vorspannung des freigebbaren Hebels 108 im Gegenuhrzeiger­ sinn um den Stift 110. Eine Bewegung dieses freigehbaren Hebels 108 im Gegenuhrzeigersinn wird jedoch durch den Sperrmechanismus 50 gesperrt.

Beim Auftreten eines Überstroms einer vorgegebenen Größe in irgendeiner der Poleinheiten wird der Anker­ arm 128 an das betreffende Polstück 124 angezogen, wodurch der Anker 126 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt und den Luftspalt zwischen dem Polstück und dem Ankerarm schließt und dabei das Betätigungselement 130 im Gegenuhrzeiger­ sinn schwenkt, so daß der Sperrmechanismus 50 freigegeben wird. Die auf den Kniegelenkstift 112 wirkende Kraft der Federn 118 wird durch das obere Kniehebelglied 104 auf den freigebbaren Hebel 108 übertragen, so daß dieser nach Freigabe im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 110 herum geschwenkt wird. Diese Schwenkung des Hebels führt schließlich dazu, daß der Anlenkstift 116 des oberen Kniehebelglieds über die Wirkungslinie der Federn 118 hinaus nach links verschoben wird, was dann das Zusammen­ klappen der Kniehebelanordnung mit der daraus resultierenden Drehung des Hebels 30 im Uhrzeigersinn zur Folge hat, so daß über die Kuppelstange 82 die oberen Kontaktarme 60 aller drei Poleinheiten gleichzeitig im Sinne einer Öffnung der Kontakte bewegt werden.

Während dieser Bewegung wird der Handgriff 102 in eine zwischen der Aus- und der Ein-Stellung befindlichen Auslöse-Stellung bewegt, um eine Sichtanzeige darüber zu liefern, daß eine automatische Schalterauslösung statt­ gefunden hat. Der Schaltmechanismus muß dann erst zurück­ gestellt und wieder verriegelt werden, bevor nach einer automatischen Auslösung das manuelle wiederschließen der Kontakte erfolgen kann.

Bei geschlossenen Schaltkontakten und verriegeltem Schaltmechanismus (Fig. 4) erzeugt ein niedrigerer Über­ strom, der noch kein Ansprechen des elektromagnetischen Schnellauslösers 54 verursacht, in erhöhtem Male Wärme und bewirkt, daß das obere Ende des Bimetallelements 132 sich nach links ausbiegt (Fig. 4). Die Einstellschraube trifft dann auf den Anker 126 auf. Dies bewirkt eine Drehung der Kuppelstange 82 im Uhrzeigersinn und löst damit den automatischen Abschaltvorgang und die Trennung der Kontakte in allen drei Schalterpolen wie bei der magnetischen Schnellauslösung aus.

Weiter weist der Schaltmechanismus einen magnetischen Schlitzmotor 136 auf, wie er in der US-PS 4 220 934 beschrieben ist.

Bei Kurzschlußbedingungen fließen extrem hohe Über­ ströme über das Schaltgerät 36. Der Stromfluß durch den Leiter 68 und den unteren Kontaktarm 62 sowie durch den oberen Kontaktarm 60 erzeugen einen starken magnetischen Fluß in dem geschlitzten Eisenkörper des Schlitzmotors 136, wodurch eine hohe elektrodynamische Kraft auf den unteren Kontaktarm 62 und den oberen Kontaktarm 60 wirkt. Da die Stromrichtungen im unteren Kontaktarm 62 und im oberen Kontaktarm 60 entgegengesetzt verlaufen, drängen die auf die beiden Kontaktarme wirkenden elektrodynamischen Kräfte diese auseinander, um die Kontakte zu öffnen. Die Offen­ tellungen der so auseinanderbewegten beiden Kontaktarme 60 und 62 sind in Fig. 4 jeweils strichpunktiert dargestellt.

Beim Auftreten eines Überstroms baut sich diese die Kontakt­ arme auseinandertreibende elektrodynamische Kraft extrem schnell auf, so daß durch das daraus folgende extrem schnelle öffnen der Kontakte eine strombegrenzende Wirkung erzielt wird. Die Öffnungsbewegung des unteren Kontaktarms 62 erfolgt dabei als Drehung im Gegenuhrzeigersinn um den Stift 120 und unter Zusammendrücken der Feder 122, und die Öffnungsbewegung des oberen Kontaktarms 60 erfolgt als Drehung im Uhrzeigersinn um den Stift 78 gegen die Vor­ spannkraft der Feder 86.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 46 (Fig. 5) weist einen Elektromagneten 138, einen Anker 149, eine Kuppelstange 142 (Fig. 5) und ein Hebelwerk 144 auf. Der Anker 140 ist auf der Kuppelstange 142 montiert, die drehbar gelagert ist, so daß der Anker um einen Winkel von etwa 20° in und außer Berührung mit dem Kern 139 des Elektromagneten 138 schwenkbar ist. Der Kern 139 trägt eine Wicklung 141. Zwischen dem Anker 140 und dem Kern 139 ist eine Druckfeder 146 angeordnet, welche den Anker bei entregter Spule vom Kern 139 wegdrückt. Dadurch arbeitet die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 46 stromaus­ fallsicher. Der Anker und der Kern sind jeweils aus Stahlblechen in herkömmlicher Weise laminiert aufgebaut und mit Isoliermaterial, beispielsweise Epoxyharz um­ kleidet. Der Elektromagnet 138 besteht demgemäß aus dem Kern 139 und seiner Umkleidung, und der Anker 140 aus einem Eisenteil und einer Umkleidung.

Das Hebelwerk 144 weist mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Arme 148 auf, die jeweils einer Phase zugeordnet und starr auf der Kuppelstange 142 montiert sind, so daß sie beim Schwenken des Ankers 140 zusammen mit der Kuppelstange 142 gedreht werden. Jeder Arm 148 ist mit einem Hebel 150 gekuppelt, der auf einem in einem festen Rahmenelement 154 befestigten Achszapfen 152 kippbar gelagert ist. Das in Fig. 5 rechte Ende jedes Hebels 150 weist einen Schlitz 156 zur Aufnahme eines Zapfens 158 auf, der an dem betreffenden Arm 148 ange­ ordnet ist. Das andere Ende jedes Hebels 150 ist mittels eines Stifts 162 gelenkig mit einem Lenker 164 verbunden, der durch eine Öffnung in der Bodenwand 40 (Fig. 4) nach oben zum unteren Kontaktarm 62 ragt, an welchem er mittels eines Stifts 166 (Fig. 4 und 5) angelenkt ist. Wenn also der Elektromagnet 138 erregt ist, befinden sich die Lenker 164 in ihren oberen Stellungen, wie dargestellt.

Jeder Lenker 164 weist einen Längsschlitz 168 auf, und die Feder 122 (Fig. 4) drängt den unteren Kontakt­ arm 62 in seine obere Stellung, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Kontakten 56 und 58 herzustellen. In dieser Stellung befindet sich der Stift 166 am oberen Ende des Schlitzes 168, und diese Stellung ist normaler­ weise bei Erregung des Elektromagnets 138 gegeben. Wird der Elektromagnet 138 entregt, drängt die Druckfeder 146 (Fig. 5A) den Anker 140 im Gegenuhrzeigersinn vom Kern 139 weg und schwenkt ihn um einen Winkel von etwa 15 bis 20°, wodurch die Lenker 164 nach unten gezogen werden und dabei die unteren Kontaktarme 62 aller drei Poleinheiten eben­ falls nach unten ziehen und die Kontakte 56 und 58 öffnen. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 46 arbeitet also als Schütz, indem sie die unteren Kontaktarme 62 im Sinne einer Kontakttrennung nach unten zieht.

Bei erregtem Elektromagneten 138 und geschlossenen Kontakten 56 und 58 ermöglicht das Vorhandensein der Schlitze 168 in den Lenkern 164 die schon oben beschriebene Öffnungsbewegung der unteren Kontaktarme 62 im Sinne einer Strombegrenzung bei Kurzschlußströmen. Wenn also ein hoher Kurzschlußstrom auftritt, werden die unteren Kontaktarme 62 und die oberen Kontaktarme 60 in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg geschleudert, wobei die Stifte 166 (Fig, 4 und 5) der unteren Kontaktarme 62 sich in den Schlitzen frei nach unten bewegen können und folglich das Hebel­ werk 144 diese Kontaktöffnungsbewegung nicht behindert.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt, wonach ein Schaltgerät 172 ein Gehäuse 174 mit einem Sockel 176 und einem Deckel 178 und einem Gehäuse­ teil 180 zur Aufnahme einer Überlastüberwachungseinrichtung aufweist. In Fig. 7 sind die verschiedenen Gehäuseteile 174 bis 180 in auseinandergezogener Darstellung gezeigt. Ein Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen der Erfindung liegt darin, daß bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 5 die elektromagnetische Betätigungsein­ richtung in einer Gehäusekammer auf einer Seite der Schalter­ anordnung angeordnet ist. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 ist die elektromagnetische Betätigungsein­ richtung 182 vollständig im Sockel 176 also unterhalb des die Schalteranordnung aufnehmenden Gehäusemittel­ teils 174 angeordnet.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 (Fig. 8) weist einen elektromagnetischen Kern 184 auf, der in einen Isoliermaterialkörper 186, beispielsweise aus Epoxiharz, eingebettet ist. Oberhalb des Kerns 184 ist ein Anker 188 angeordnet, der mittels einer Druckfeder 190 vom Kern 184 weggedrängt wird. Außerdem weist die elektro­ magnetische Einrichtung ein Hebelwerk mit einem Hebel 192, einer Kuppelstange 194 und zwei Armen 196 auf. Der Hebel und die Arme sind jeweils fest auf der Kuppelstange 194 montiert, die bei einer Schwenkung des Ankers 188 mitge­ dreht wird. Außerdem weist das Hebelwerk Lenker 198 auf, die mittels Zapfen 200 an dem Hebel 192 bzw. den Armen 196 angelenkt sind.

Die Lenker 198 sind in Ausführung und Wirkungsweise ähnlich den Lenkern 164 und weisen ebenfalls Langlöcher 202 auf, in welche an den unteren Kontaktarmen 62 angeordnete Stifte 166 eingreifen. Demgemäß sind bei Erregung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 182 die Lenker 198 angehoben und ermöglichen einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Kontakten 56 und 58. Dabei ermöglichen die Langlöcher 202 ebenso wie die Langlöcher 168 (Fig. 4) das Auseinanderschleudern der Kontaktarme 60 und 62 bei starken Überströmen wie im zuvor erläuterten Ausführungs­ beispiel.

Ebenso drückt die Feder 190 bei Entregung der elektro­ magnetischen Betätigungseinrichtung 182 den Anker 188 vom Kern 184 weg und bewirkt dadurch das Herunterziehen dieser Kontaktarme 162.

Normalerweise wird, wenn der Handgriff 102 nach links (Fig. 4) bewegt wird, um die Kontakte 56 und 58 zu schließen, auch ein Schalter 203 (Fig. 9) geschlossen, wodurch die Wicklung 141 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung erregt wird. Die unteren Kontaktarme 62 werden durch die Feder 122 nach oben vorgespannt. Fällt jedoch die Spannung an der Wicklung 141 aufgrund irgendeiner Störung weg, öffnet die elektromagnetische Betätigungseinrichtung durch die Wirkung der Feder 146 die Kontakte, indem die unteren Kontaktarme 62 über die Lenker 164 nach unten gezogen werden.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 kann außerdem in einer Anzahl verschiedener Weisen erregt oder entregt werden, beispielsweise durch ein ferngesteuertes Relais 209, das entweder manuell oder computergesteuert (Fig. 9) werden kann, beispielsweise durch eine Funktion einer öffentlichen Einrichtung, wodurch die anderen Schalt­ organe des Stromkreises der elektromagnetischen Einrichtung übersteuer werden. Zusätzlich kann die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 182 durch eine modulare Überlast­ überwachungseinrichtung gesteuert werden, die sich in dem Gehäuseteil 180 befindet.

Zu diesem Zweck können die Überlastüberwachungsmittel ein Bimetallorgan, eine thermische magnetische Einrichtung oder Kombinationen davon aufweisen. Auch andere Arten stromfühlender Organe beispielsweise der Festkörperbauart können bei der Überlastüberwachungseinrichtung Anwendung finden. In jedem Fall ist gemäß der Erfindung diese strom­ fühlende Überwachungseinrichtung in modularer Bauweise ausgeführt und abnehmbar am Gehäuse 174 montiert, um nach bedarf für Wartungs- oder Reparaturzwecke oder zum Austausch durch ähnliche Baugruppen mit anderen Nennstromwerten einfach ausgetauscht werden zu können. Beispielsweise kann in Verbindung mit der elektromagnetischen Betätigungs­ einrichtung 182 ein Stromfühler für niedrige, mittlere oder höhere vorgegebene Überlastströme vorgesehen sein.

Beispielsweise ist ein modularer Überstromfühler 204 im Gehäuseteil 180 untergebracht, der nur auf die elektro­ magnetische Betätigungseinrichtung 46 im Sinne einer Erregung oder Entregung derselben wirkt. Der magnetische Schnellauslöser 54 arbeitet unabhängig vom Fühler 204, obwohl beide auf den gleichen Stromfluß über das Schalt­ gerät 36 ansprechen.

Der Fühler 204 weist pro Phase einen Stromwandler 206 und eine inverse Zeitverzögerungslogikschaltung 210 mit einer Zeitvorgabe 208 auf. Außerdem weise der Fühler 204 einen oder mehrere nach Belieben vorzusehende einsteck­ bare Steuermoduln auf, die nach Bedarf der Schaltung 210 zuzuordnen sind, beispielsweise ein Phasengleichgewichts­ modul 212, ein Überlastmodul 214, ein Langzeitbeschleunigungs­ modul 216 und ein Heizmodul 218. Diese Moduln sind abnehm­ bar montiert und werden je nach Bedarf gesondert oder kombi­ niert eingesetzt. Infolgedessen wird ein Überlaststrom­ signal von der Spule des Stromwandlers 206 von der inversen Zeitverzögerungs­ logikschaltung 210 empfangen, wo es analysiert und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird, der im Überlastmodul 214 eingestellt ist. Übersteigt das Signal den Schwellenwert, öffnet die Logikschaltung 210 den Stromkreis zur elektromagnetischen Erregerwicklung 141, um die elektromagnetische Betätigungseinrichtung zu entregen und die Kontakte 56 und 58 zu öffnen.

Das Schaltgerät 36 weist also einen magnetischen Schnellauslöser 54 und den modularen Überstromfühler 204 auf. Während der erstere einen festen Nennstrom aufweist, ermöglicht der letztere nach Bedarf einen veränderlichen Nennstrom.

Gemäß der Erfindung überwacht der modulare Überstrom­ fühler 204 den Strom über das Schaltgerät zur Steuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 46 bzw. 182 zusätzlich zu der Steuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung durch ein Fernbetätigungsorgan. Normalerweise übersteuert das Fernbetätigungsorgan den modularen Überstromfühler 204.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät stellt also ein neues und miniaturisiertes integriertes Motorschalt­ gerät dar, das alle Funktionen der diskreten Komponenten einschließlich eines Ausschalters, eines Schützes und eines Strombegrenzers aber ein einziges Kontaktpaar (je Phase) wahrnimmt.

Claims (3)

1. Elektrisches Schaltgerät mit

• - einem Isoliergehäuse (28) mit einer Bodenwand (40)
• - mindestens einem Schaltkontaktpaar mit zwei zwischen Offen- und Schließstellungen beweglichen Kontakten (56, 58),
• - einen Schaltmechanismus (38) mit einem zur Einleitung einer automatischen Kontaktöffnungsbewegung freigebbaren Hebel (108),
• - und einer ersten überstromabhängigen Auslöseeinrichtung (52) zum Auslösen des freigebbaren Hebels (108) beim Auf­ treten eines ersten vorgegebenen Überstromzustands,
• - wobei die beiden Kontakte (56, 58) an zwei jeweils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbaren, im Kontaktschließzustand etwa parallel zuein­ ander verlaufenden und gegensinnig vom Schalterstrom durch­ flossenen Kontaktarmen (60, 62) angeordnet sind, die bei einem zweiten vorgegebenem Überstromzustand einer strombe­ grenzenden Kontaktöffnung durch elektromagnetische Abstoßung unterliegen,
• - wobei der eine Kontaktarm (60) mit dem freigebbaren Hebel (108) gekuppelt ist,
• - und wobei der andere Kontaktarm (62) lösbar mit einer modularen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (46) gekuppelt ist, deren Kuppelstange (142) durch eine Öffnung der Bodenwand (49) ragt,
• - und mit einem modularen Überstromfühler (204) zur automatischen Betätigung der elektromagnetischen Betätigungs­ einrichtung (46) beim Auftreten eines dritten vorgegebenen Überstromzustands,
• - wobei der Überstromfühler (204) abnehmbar an dem Schaltgerät montiert ist und wahlweise gegen eine entspre­ chende Stromfühlereinrichtung mit anderem Auslösestrom aus­ lösbar ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (46) einen An­ ker (140), ein Hebelwerk (144) und die mit dem anderen Kontaktarm (62) verbundene Kuppelstange (142) aufweist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (46) durch Fernsteuersignale unabhängig vom Überstromfühler (204) betätigbar ist.