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Elektrisches Schütz
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schütz, dessen bewegliche Kontakte durch ein der
Kraftübertragung dienendes, zwischen dem elektromagnetischen System und den beweglichen
Kontakten angeordnetes Lenkhebelgetriebe betätigt werden.
Bekannt ist, dass bei Schützen die beweglichen Kontakte im Moment des Einschaltens abgebremst werden, wobei ihre kinetische Energie zu einer elastischen Formänderung führt, die nach Beendigung des Einschaltvorganges einen Schwingungsvorgang hervorruft, der in einem öffnen und Schliessen der
Kontakte besteht ; die Kontakte prallen also wie zwei elastisch zusammenstossende Körper voneinander ab.
Dieses Verhalten bezeichnet man als das durch das Kontaktsystem verursachte Rückprellen. Es ist umso stärker, je grösser die sich bewegende ungefederte Masse und je grösser die Endgeschwindigkeit ist, die sich aus der magnetischen Zugkraft ergibt. Zur Beseitigung dieser schädlichen Prellerscheinung wird eine mechanische Bremsung angewendet, mittels der die Endgeschwindigkeit vermindert wird. Dies wird durch Anordnung eines elastischen Materials, wie einer Feder oder Gummi, erreicht, das die aufgespeicherte kinetische Energie während der elastischen Formänderung durch Reibungskräfte verbraucht.
Nachteilig an der oben angeführten Lösung ist, dass die Werkstoffe einerseits während des Betriebes ständig eine Deformationsarbeit leisten, wodurch sich eine vorzeitige Ermüdung ergibt, anderseits, dass sich infolge der linearen Kennlinie dieser Brems-bzw. Dämpfungsvorrichtungen, diese Kennlinie sich an die beschleunigende Bewegungslinie des bewegten Teiles unvorteilhaft anschmiegt.
Bekanntermassen verursacht der Betätigungsmagnet des Schützes beim Einschalten unerwünscht starke Schläge. Der bewegte Eisenkern behält während des Einschaltens beim Aufschlagen auf den feststehenden Eisenkern einen Teil seiner kinetischen Energie bei, wodurch ein Rückprall verursacht wird. Ein kleinerer Teil der kinetischen Energie des bewegten Eisenkernes verwandelt sich in Schwingungen verschiedener Frequenz, wobei sich die hochfrequenten Schwingungen vor allem in die starren Teile der Vorrichtung fortpflanzen.
So gelangen diese hochfrequenten Schwingungen von dem festen Eisenkern über den Tragteil des Eisenkernes, den feststehenden Teil und den Träger der festen Kontakte auf die festen Kontakte. Die festen Kontakte führen eine den hochfrequenten Schwingungen entsprechende Bewegung aus.
Die niederfrequenten Schwingungen gelangen von dem beweglichen Eisenkern über einen starren Hebelarm oder einen andern Antriebsteil auf den Tragbalken der beweglichen Kontakte und von da zu den beweglichen Kontakten. Die beweglichen Kontakte führen eine der niederfrequenten Schwingung entsprechende Bewegung aus.
Der Unterschied zwischen den Schwingungen der festen und beweglichen Kontakte verursacht
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jene unerwünschte Prellerscheinung der Kontakte, die durch den Betätigungsmagnet hervorgerufen wird.
Diese Art der Prellerscheinung ist deshalb so schädlich, weil sie erst auftritt, nachdem die
Kontakte bereits einige Zeit geschlossen sind und der Strom daher schon stark genug ist, um beim
Trennen der Kontakte einen Lichtbogen zu verursachen. Dadurch vergrössert sich der Abbrand der
Kontakte, was zur Verminderung der Lebensdauer führt. Für die Beseitigung der durch den
Betätigungsmagneten verursachten Prellungsschwingung wird ebenfalls eine mechanische Bremsung (Gegenfeder) angewendet. Bei grossen Apparaten ist die Ausführung mit Luftdämpfungskolben bekannt, die an die Betätigungswelle, meistens an der Seite des Apparates, auf dem Teil ausserhalb des
Antriebssystems angebaut sind.
Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass, obwohl hiedurch die
Aufprallgeschwindigkeit vermindert wird, wegen der grossen Entfernung zur Stossstelle der Kontakte und wegen der unvorteilhaften Ausbildung der ganzen Anordnung, die Prellung nur mässig gedämpft wird.
Bekannt sind auch verschiedene Anordnungen zur Führung des das Kontaktsystem tragenden beweglichen Balkens, z. B. die Ausbildung von Führungsbahnen an den beiden Enden oder an den Seiten des beweglichen Balkens, oder die Führung in einem Bügel.
Ein gemeinsamer Nachteil dieser Ausführungen ist, dass die Führung längs zweier verhältnismässig grosser und voneinander weit entfernter Führungsflächen erfolgt, wodurch sich die Unterschiede in den
Toleranzen erhöhen, die nach dem Pressen der Kunststoffe bei der Erkaltung vom Schrumpfen herrühren und die beim späteren Zusammenbau Passungsschwierigkeiten, im Betrieb Verklemmungen oder Hängenbleiben verursachen.
Zur Vermeidung all dieser Nachteile wird gemäss der Erfindung ein elektrisches Schütz der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dessen Besonderheit darin besteht, dass in einem die beweglichen
Kontakte tragenden Balken im Bereich des Anschlusses des Lenkhebelgetriebes der eine Teil eines aus Dämpfungskolben und Zylinder bestehenden Dämpfungssystems angeordnet ist, dessen anderer Teil auf der Grundplatte des elektrischen Schützes befestigt ist. Vorzugsweise kann der Zylinder des Dämpfungssystems in dem die beweglichen Kontakte tragenden Balken ausgebildet sein, wogegen der als Führungsbolzen ausgebildete, feststehende Dämpfungskolben auf der Grundplatte des Schützes befestigt ist.
Die Vorteile des erfindungsgemässen prellvermindernden Schützes besteht darin, dass die aus elastischen, aber festen Stoffen (z. B. Feder, Stahl, Gummi) gefertigten Bauteile wegfallen, und dass ferner die dämpfende Wirkung an die Kennlinie der sich beschleunigenden Bewegung derart angepasst wird, dass sich bei Anwachsen der Geschwindigkeit auch die dämpfende bzw. bremsende Wirkung als Funktion des Weges erhöht. Die in der Nähe der beweglichen Kontakte (Prellstelle) angebrachte prellvermindernde Vorrichtung, dient gleichzeitig auch dazu, den die Kontaktsysteme tragenden beweglichen Balken als Führungsbolzen zu führen.
Das vom feststehenden Eisenkern bis zu den feststehenden Kontakten durchlaufende hochfrequente bzw. vom beweglichen Eisenkern bis zu den beweglichen Kontakten durchlaufende niederfrequente Schwingungssystem wird ausgleichend gedämpft.
Die Grösse der Dämpfungskraft ist so bemessen, dass die Dämpfung beider Schwingungssysteme gleichzeitig durchgeführt werden kann. Schliesslich wird als neue technische Wirkung die durch den Magnet verursachte Prellerscheinung auf ein Mindestmass herabgesetzt, wodurch die Erhöhung der elektrischen Lebensdauer des Apparates erreicht wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen, das Prellen vermindernden und das bewegliche System führenden Schützes wiedergibt.
Auf dem feststehenden Eisenkernträger--3--des Magnetsystems ist der feststehende Eisenkern - angebracht, ihm gegenüber befindet sich der bewegliche Eisenkern--5--, der durch den Antrieb--6--mit dem die beweglichen Kontakte--8--tragenden Balken--7--verbunden ist.
Die Führung des die beweglichen Kontakte--8--tragenden Balkens--7--wird in der Nähe
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--9-- besorgt. Inim feststehenden Teil des Schalters befindliche Schraubenmutter--11--festgelegt. Auf dem feststehenden Teil befindet sich auch der Träger --12-- der festen Kontakte-13-.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen, das Prellen vermindernden und das bewegliche System zugleich führenden Schützes ist die folgende :
In der Zeichnung ist das Schütz in geöffnetem Zustand dargestellt. Beim Einschalten wird im Antriebsmagnet ein Teil der kinetischen Energie des sich bewegenden Eisenkernes zufolge der
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Schlagwirkung in schwingende Energie umgewandelt. Wie bereits erwähnt, entstehen zwei Schwingungen, eine niederfrequente (in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet), mit dem Weg : beweglicher Eisenkern-5--, Antrieb-6--, die beweglichen Kontakte tragender Balken --7--, bewegliche Kontakte-8-.
Die andere Schwingung ist eine hochfrequente, deren Verlauf in der Zeichnung durch einen strichlierten Linienzug angedeutet ist, mit dem Weg : fester Eisenkern-4-, Träger-3-des festen Eisenkernes, fester Teil Träger-12-der festen Kontakte, feste Kontakte-13-.
Die beiden Schwingungen werden durch die ein Prellen vermindernde und das bewegliche System führende Vorrichtung mit feststehendem Kolben (in der Zeichnung punktiert angedeutet) derart in der
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die oberhalb desselben befindliche Luft verdichtet, die dann über den um den Zylindermantel ausgebildeten engen Luftspalt herausgedrückt wird. Hiedurch wirkt der Kolben bremsend auf den Trägerbalken --7-- und verhindert damit das Zurückprellen der beweglichen Kontakte--8--, anderseits werden die beiden Schwingungssysteme durch das Einfügen des Kolbens --9-- gleichzeitig gedämpft, wobei das bewegliche System auch geführt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Schütz, dessen bewegliche Kontakte durch ein der Kraftübertragung dienendes, zwischen dem elektromagnetischen System und den beweglichen Kontakten angeordnetes
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Kontakte (8) tragenden Balken (7) im Bereich des Anschlusses des Lenkhebelgetriebes (6) der eine Teil eines aus Dämpfungskolben (9) und Zylinder (10) bestehenden Dämpfungssystems angeordnet ist, dessen anderer Teil auf der Grundplatte (1) des elektrischen Schützes befestigt ist.
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