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Elektrisches, z. B. als Schaltschütz ausgebildetes Schaltgerät
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, bei dem Gegenkontakte für die beweglichen Kontakte baulich dem stationären Teil des Antriebssystems für die beweglichen Kontakte zugeordnet sind, inaem der stationäre Teil, 7. B. eines Schaltmagneten von einem Tragkörper gefasst und der Tragkörper zu Stützen für die Gegenkontakte ausgebildet ist. Mit dem Anker des Schaltmagneten ist ein Halter gekuppelt, der die beweglichen Kontakte fasst.
An solche Schaltgeräte werden hinsichtlich der Lebensdauer recht hohe Anforderungen gestellt. Ein Schaltschütz soll eine grosse Zahl von Schaltungen sowohl mechanischer als auch in elektrischer Beziehung ausführen können. Die elektrische bzw. Kontaktlebensdauer hängt in hohem Masse von dem Einschaltprel- lungen der Kontakte ab.
Zur Bedämpfung von Kontaktprellungen hat man bisher Anordnungen angewendet, die z. B. durch Reibungswiderstände eine Vernichtung bzw. Verringerung der die Prellung verursachenden Kräfte bewirken. Dadurch lassen sich aber nicht alle Prellursachen beseitigen.
Eine der Ursachen für die Einschaltprellungen ist das Aufschlagen des beweglichen Ankers auf den festen Magneten des zum Antrieb des Schützes dienenden Magnetsystems. Die dadurch verursachten Prellungen sind besonders deshalb schädlich, weil sie erst längere Zeit nach dem Berühren der stromführen-
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der Kontakte führen können.
DieErfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Auftreten der durch den Ankeraufschlag verursachten Prellung im wesentlichen auf die höherfrequenten Anteile des Stossvorganges zurückzuführen ist. Die kinetische Energie des beweglichen Ankers bleibt beim Auftreffen auf den festen Magneten zum grossen Teil als Bewegungsenergie des Gesamtmagneten bzw. des Gesamtschützes einschliesslich der Befestigungsfläche erhalten. Ein geringer Teil wird in Schwingungsenergie umgewandelt, wobei die Schwingungen als Frequenzgemisch von niederfrequenten (zirka luü Hz) und höherfrequenten (zirka 1000 - 2000 Hz) Anteilen auftreten.
Die hochfrequenten Anteile besitzen die Eigenschaft, dass sie sich in starren Bauelementen ohne nennenswerte Abschwächung nach allen Richtungen ausbreiten. So wird die Schwingungsenergie auch von der Berührungsstelle der beiden Magnetteile über den festen Magneten, den Tragkörper und die die festen Kontakte tragenden Stützen zu den festen Kontakten weitergeleitet. Die festen Kontakte führen also eine dieser Schwingung entsprechende Bewegung aus. Das relativ niederfrequente System : Beweglicher Kontakt und Kontaktkraftfeder kann die durch den Ankerschlag hervorgerufenen hochfrequenten Bewegungen des Festkontaktes nicht mitmachen, was zu der unerwünschten Kontaktöffnung (Prellung) führt.
Dieser Zustand wird erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass die beim Aufprall des beweglichen Teiles (Ankers) des Antriebssystems auftretende Schwingungsenergie höherer Frequenzen als der Eigenfrequenz ies Systems : Kontaktmasse-Kontaktdruckfeder des beweglichen Kontaktes von den Gegenkontakten daJurch ferngehalten ist, dass bei in an sich bekannter Weise mittels eines Puffers auf seinem Tragkörper gelagertem stationärem Teil der Puffer so dimensioniert ist, dass er Tiefpasseigenschaften dermassen hat, lass seine Eigenschwingungszahl gleich oder kleiner ist als die des beweglichen Kontaktsystems.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
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Die Fig. 1 zeigt das Schaltgerät in Ansicht, während die Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1 darstellt.
Es ist mit 1 der feste Magnet eines Schaltschützes bezeichnet, der auf einem Tragkörper 2 gehalten ist. Er kann z. B. durch nicht dargestellte Teile der Stützen 3,4 für die festen Kontakte 5,6 oder durch einen ebenfalls nicht dargestellten, als obere Abdeckung dienenden und z. B. als Lichtbogenlös (hkam- mer ausgeführten Aufsatz gegen seine Unterlage gedrückt werden. Mit 7 ist der bewegliche Kontaktapparat bezeichnet, der aus dem Magnetanker und dem Schaltkopf besteht, der die durch die vorgespannten Kontaktkraftfedern 8 gehaltenen Kontakte 9 (Brückenkontakte) enthält und mittels der Hubfederr. 10 gegen einen nicht dargestellten Anschlag in seine Ruhelage gedrückt wird.
Eine solche Ausführung ist z. B. durch die deutschepatentschrift Nr. 945709 bekannt.
Der erfindungsgemässe mechanische Tiefpass wird in dem Ausführungsbeispiel durch die in dem Federhaus 11 untergebrachte, stark vorgespannte Feder 12, auf deren oberem Ende sich der feste Magnet 1 abstützt, gebildet.
Eine weitere mögliche Ausführungsform ist z. B. die entsprechende Anordnung einer vorgespannten Blattfeder. Es ist zwar bekannt, den festen Magneten zur Stossdämpfung auf Gummipuffer oder ähnliche Unterlagen zu stellen ; mit solchen Ausführungen lässt sich aber nicht die gewünschte Tiefpasswirkung erzielen.
Das Magnetsystem (fester Magnet und Anker) stellt zusammen mit der Feder 12 ein schwingungsfähiges Gebilde dar. Bei ausreichend tiefer Abstimmung der Eigenfrequenz dieses Systems kann man die Übertragung der hochfrequenten Anteile des Stossschwingungsgemisches auf den Tragkörper 3, 4 und damit auch auf die festen Kontakte 5,6 praktisch völlig verhindern. Zweckmässig ist es, die Eigenfrequenz des Systems (Magnet undDämpfungsfeder 12) etwa so gross zu machen wie die Eigenfrequenz des beweglichen Kontaktes 9 und der Kontaktkraftfeder 8.
Diese Bedingung lautet :
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tischen Energie des Ankers in Form potentieller Energie in der Dämpfungsfeder die Auslenkungen dieser Feder leicht so gross, dass konstruktive Schwierigkeiten entstehen. Anderseits genügen wegen der relativ kleinen Wegamplituden der abzusperrenden Schwingungen relativ kleine Auslenkungen der Dämpfungsfeder 12. Diese beiden Forderungen lassen sich mit hoher Vorspannung der Feder 12 erreichen. Trotz niedriger Eigenfrequenz bleiben die Auslenkungen klein.
Die günstigste Einstellung der Vorspannung ergibt sich erfindungsgemäss, wenn die durch die Umwandlung der kinetischen Energie des Ankers in potentielle Energie in der Feder zu einer Auslenkung von zirka 0, 5 bis 1 mm der Feder 12 führt,
Durch die als mechanischer Tiefpass wirkende nachgiebige Lagerung des festen Magneten wird nicht nur der höherfrequente Schwingungsanteil von den festen Kontakten ferngehalten. Es ergibt sich auch noch die an sich bekannte Wirkung der Dämpfung des Ankeraufschlages.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisches, z. B. als Schaltschütz ausgebildetes Schaltgerät, bei dem die Gegenkontakte für die beweglichen Kontakte baulich dem stationären Teil des Antriebssystems für die beweglichen Kontakte zugeordnet sind, indem der stationäre Teil, z. B. eines Schaltmagneten, von einem Tragkörper gefasst und der Tragkörper zu Stützen für die Gegenkontakte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Aufprall des beweglichen Teiles (Ankers) des Antriebssystems auftretende Schwingungsenergie höherer Frequenzen als der Eigenfrequenz des Systems :
Kontaktmasse-Kontaktdruckfeder des beweglichen Kontaktes von den Gegenkontakten dadurch ferngehalten ist, dass bei in an sich bekannter Weise mittels eines Puffers auf seinem Tragkörper gelagertem stationärem Teil der Puffer so dimensioniert ist, dass er Tief- passejgenschaften dermassen hat, dass seine Eigenschwingungszahl gleich oder kleiner ist als die des beweglichen Kontaktsystems.
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