DE10028559C1 - Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz - Google Patents

Abstract

Ein Lastkontakt (1) des Schaltgeräts weist feste Kontaktstücke (2) und eine bewegliche Kontaktbrücke (3) auf. Diese weisen im Neuzustand Kontaktauflagen (8) mit einer Kontaktauflagendicke (d) auf. Die Kontaktbrücke (3) ist von einem Kontaktbrückenträger (6), der sie in einem Mitnahmebereich (7) erfasst, von den Kontaktstücken (2) abhebbar. Der Kontaktbrückenträger (6) weist im Mitnahmebereich (7) nach einer Anzahl (N) von Schaltspielen, nach der unter Nennlast die Kontaktauflagen (8) abgebrannt sind, einen Materialabtrag von maximal 10% der Kontaktauflagendicke (d) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein für eine Nennlast aus­ gelegtes elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, mit mindestens einem Lastkontakt mit festen Kontakt­ stücken und einer beweglichen Kontaktbrücke, die im Neuzu­ stand Kontaktauflagen mit einer anfänglichen Kontaktauflagen­ dicke aufweisen, wobei die Kontaktauflagen nach einer Anzahl von Schaltspielen unter Nennlast abgebrannt sind, wobei die Kontaktbrücke von einem Kontaktbrückenträger, der die Kon­ taktbrücke in einem Mitnahmebereich erfasst, von den festen Kontaktstücken abhebbar ist, wobei der Kontaktbrückenträger zumindest im Mitnahmebereich aus einem verschleißfesten Mate­ rial besteht.

Ein derartiges Schaltgerät ist z. B. aus der EP 0 855 727 A2 bekannt. Auch aus der DE 30 30 702 C2 geht ein ähnliches Schaltgerät hervor.

Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, den sogenannten Kontaktdurchdruck zu erfassen und daraus einen Gesamtabbrand der Kontaktauflagen bzw. eine hiermit korrespondierende Rest­ lebensdauer des Schaltgeräts zu bestimmen. Beispielhaft wer­ den diesbezüglich die DE 44 27 006 A1, die DE 196 03 319 A1 sowie die DE 196 03 310 A1 genannt.

Bei den im Stand der Technik angewendeten Verfahren wird eine Zeit zwischen dem Öffnen des Magnetkreises und dem Öffnen der Lastkontakte erfasst. Aus der erfassten Zeit wird dann der Kontaktdurchdruck errechnet. Die bekannten Verfahren setzen damit implizit voraus, dass der Kontaktdurchdruck und die er­ fassten Zeiten in einem funktionalen Zusammenhang stehen. Von den Erfindern wurde nunmehr erkannt, dass es im Mitnahmebe­ reich des Kontaktbrückenträgers im Lauf der Zeit aufgrund des schlagartigen Abhebens der Kontaktbrücke von den festen Kontaktstücken zu Materialverpressungen und Materialabrieb kommt, welche die erfassten Zeiten beeinflussen und so zu Fehlberechnungen beim Kontaktdurchdruck führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf­ grund der den Erfindern zuzuschreibenden Erkenntnis ein elek­ tromagnetisches Schaltgerät zu schaffen, bei dem derartige Fehlberechnungen nicht mehr auftreten.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das verschleißfeste Ma­ terial derart gewählt ist, dass der Kontaktbrückenträger im Mitnahmebereich nach der Anzahl von Schaltspielen unter Nenn­ last einen Materialabtrag von maximal 10% der anfänglichen Kontaktauflagendicke aufweist.

Dadurch wird die erfasste Zeit nur in einem geringen Umfang beeinflusst, der im Rahmen der Ermittlung des Kontaktdurch­ drucks bzw. der Restlebensdauer noch tolerierbar ist.

Selbstverständlich gilt dabei, dass der Materialabtrag mög­ lichst klein sein sollte. Es sind also möglichst Werte unter 10%, z. B. von 5% und weniger, insbesondere von weniger als 2%, anzustreben.

Wenn das verschleißfeste Material ein Metall ist, insbesonde­ re Stahl, z. B. X5GNi-Stahl, ist der Kontaktbrückenträger im Mitnahmebereich besonders verschleißfest. Alternativ kommen aber auch verschleißfeste Kunststoffe, insbesondere PA 6T/6I (GF 40%) oder PEEK, in Frage.

Wenn das verschleißfeste Material ein Kunststoff ist, kann der Kontaktbrückenträger wahlweise insgesamt oder nur im Mit­ nahmebereich aus dem verschleißfesten Material bestehen. Wel­ che dieser beiden Alternativen gewählt wird, ist im Einzel­ fall zu entscheiden.

Wenn der Kontaktbrückenträger im Mitnahmebereich aus einem anderen Material besteht als im übrigen Bereich, muss das verschleißfeste Material mit dem übrigen Kontaktbrückenträger fest verbunden sein. Mögliche Verbindungen sind Umspritzen, Einlegen und Verrasten sowie Kleben. Falls das verschleißfes­ te Material ein Kunststoff ist, kommt auch ein Zweikomponen­ tenspritzguss in Frage.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät wird vorzugsweise dann ver­ wendet, wenn ihm eine Durchdruckerfassungsschaltung zum Er­ mitteln eines Gesamtabbrands der Kontaktauflagen zugeordnet ist.

Wenn das Schaltgerät eine Montageseite und eine der Montage­ seite gegenüberliegende Frontseite aufweist und auf der Frontseite eine mit der Durchdruckerfassungsschaltung verbun­ dene Anzeige für den Gesamtabbrand angeordnet ist, ist für eine Bedienperson sofort und ohne weiteres, insbesondere ohne Demontage des elektromagnetischen Schaltgeräts, erkennbar, ob die Kontaktauflagen abgebrannt sind, also der Lastkontakt ausgetauscht werden muss.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbin­ dung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 den Grobaufbau eines Schützes,

Fig. 2 einen Lastkontakt im Neuzustand,

Fig. 3 den Lastkontakt von Fig. 2 nach einer Anzahl von Schaltspielen unter Nennlast,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Schützes,

Fig. 5 einen Mitnahmebereich und

Fig. 6 eine zu Fig. 5 alternative Gestaltung.

Gemäß Fig. 1 weist ein Schütz als Beispiel eines elektromagne­ tischen Schaltgeräts drei Lastkontakte 1 auf. Jeder der Lastkontakte 1 weist zwei feste Kontaktstücke 2 und eine bewegli­ che Kontaktbrücke 3 auf.

Zum Einschalten des Schützes wird eine Spule 4 mit einem Strom beaufschlagt. Dadurch wird ein Anker 5 angezogen, mit dem ein Kontaktbrückenträger 6 verbunden ist. Der Kontaktbrü­ ckenträger 6 setzt dadurch die Kontaktbrücken 3 auf den fes­ ten Kontaktstücken 2 ab.

Zum Ausschalten des Schützes wird die Spule 4 nicht mehr mit dem Strom beaufschlagt. Dadurch fällt der Anker 5 ab. Die Kontaktbrücken 3 werden dabei von dem Kontaktbrückenträger 6 in Mitnahmebereichen 7 (siehe Fig. 2 und 3) erfasst und schlagartig von den festen Kontaktstücken 2 abgehoben.

Die festen Kontaktstücke 2 und die Kontaktbrücken 3 weisen gemäß Fig. 2 im Neuzustand Kontaktauflagen 8 mit anfänglichen Kontaktauflagendicken d auf. Das Schütz befindet sich in der Darstellung gemäß Fig. 2 dabei im ausgeschalteten Zustand. Bei jedem Schaltspiel, d. h. bei jedem Ein-Aus-Zyklus des Schüt­ zes, sind die Kontaktauflagen 8 einem Abbrand unterworfen. Die Lastkontakte 1 weisen daher nur eine begrenzte Lebensdau­ er auf. Charakteristisch für die Lebensdauer des Schützes bzw. der Lastkontakte 1 ist die Anzahl N von Schaltspielen unter Nennlast, nach der die Kontaktauflagen 8 abgebrannt sind. Ein derartiger Lastkontakt 1 mit abgebrannten Kontakt­ auflagen 8 ist in Fig. 3 für ein eingeschaltetes Schütz darge­ stellt.

Gemäß Fig. 1 sind die festen Kontaktstücke 2 mit einer Durch­ druckerfassungsschaltung 9 signaltechnisch verbunden. Auch die Spule 4 ist mit der Durchdruckerfassungsschaltung 9 sig­ naltechnisch verbunden. Durch Auswertung von an den festen Kontaktstücken 2 und der Spule 4 auftretenden Strom- bzw. Spannungsspitzen ist erfassbar, zu welchen Zeitpunkten der Magnetkreis bzw. die Lastkontakte 1 beim Überführen des Schützes in den ausgeschalteten Zustand öffnen. Anhand dieser Öffnungszeitpunkte ist dann ein Gesamtabbrand der Kontaktauf­ lagen 8 ermittelbar, der wiederum Rückschlüsse auf die Rest­ lebensdauer des Schützes zulässt. Bezüglich der Details der Ermittlung des Abbrandes wird auf die bereits genannten Schriften DE 44 27 006 A1, DE 196 03 319 A1 und die DE 196 03 310 A1 verwiesen.

Die Durchdruckerfassungsschaltung 9 ist mit Anzeigeeinrich­ tungen 10 für den Gesamtabbrand verbunden. Im einfachsten Fall können die Anzeigeeinrichtungen 10 beispielsweise als Leuchtdioden 10 ausgebildet sein. Die Durchdruckerfassungs­ schaltung 9 und die Leuchtdioden 10 sind dabei gemäß Fig. 4 in einem seitlich des eigentlichen Schützes angeordneten Modul untergebracht. Das Modul kann wahlweise fest oder lösbar mit dem eigentlichen Schütz verbunden sein.

Werden die Leuchtdioden 10 nicht angesteuert, sind die Kon­ taktauflagen 8 beispielsweise noch nicht abgebrannt. Leuchten sie hingegen im Dauerbetrieb, sind die Kontaktauflagen 8 ver­ braucht. Gegebenenfalls kann zwischen diesen beiden Zuständen noch in einem Blinkbetrieb darauf hingewiesen werden, dass die Kontaktauflagen 8 in Bälde verbraucht sind. Wahlweise kann dabei pro Lastkontakt 1 eine eigene Leuchtdiode 10 oder für alle Lastkontakte 1 eine gemeinsame Leuchtdiode 10 vorge­ sehen sein.

Alternativ ist z. B. möglich, dass bei einem Gesamtabbrand von 20% eine, bei einem Gesamtabbrand von 50% eine andere und bei einem Gesamtabbrand von 80% die dritte der Leuchtdi­ oden 10 angesteuert wird.

Die Leuchtdioden 10 sind gemäß Fig. 4 an einer Frontseite 11 angeordnet. Die Frontseite 11 liegt einer Montageseite 12 ge­ genüber, an der das Schütz an einer Befestigungseinrichtung 13 befestigt ist.

Wie bereits erwähnt, wird der Gesamtabbrand anhand von Zeit­ differenzen und hiermit korrespondierenden Schaltwegen ermit­ telt. Es ist daher wichtig, dass die Schaltwege tatsächlich charakteristisch für den Gesamtabbrand sind. Um dies zu er­ reichen, besteht der Kontaktbrückenträger 6 zumindest im Mit­ nahmebereich 7 aus einem verschleißfesten Material. Durch das verschleißfeste Material ist gewährleistet, dass der Kontakt­ brückenträger 6 im Mitnahmebereich 7 nach der Anzahl N von Schaltspielen unter Nennlast einen Materialabtrag von maximal 10% der anfänglichen Kontaktauflagendicke d aufweist. In den nachfolgenden Fig. 5 und 6 sind dabei einzelne Gestal­ tungsmöglichkeiten des Mitnahmebereichs 7 des Kontaktbrücken­ trägers 6 aufgezeigt.

Gemäß Fig. 5 ist im Mitnahmebereich 7 des Kontaktbrückenträ­ gers 6 ein Metallplättchen 14 angeordnet. Das Metallplättchen 14 ist mit dem übrigen Kontaktbrückenträger 6 durch Umsprit­ zen verbunden. Gemäß Ausführungsbeispiel besteht das Metall­ plättchen 14 aus X5GNi-Stahl. Es kommt aber auch ein anderes Metall, z. B. Aluminium, in Frage. Hier ist das verschleiß­ feste Material also ein Metall.

Gemäß Fig. 6 besteht das verschleißfeste Material aus einem Kunststoff 15. Gemäß Fig. 6 ist der Kunststoff 15 mit dem üb­ rigen Kontaktbrückenträger 6 durch Zweikomponentenspritzguss verbunden. Als Material für den Kunststoff kommen insbesonde­ re PA 6T/6I (GF 40%) und PEEK in Frage.

Außer den in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Befestigungsverfahren kommt beispielsweise noch in Frage, dass das verschleißfeste Material 14, 15 mit den übrigen Kontaktbrückenträgern 6 durch Einlegen und Verrasten oder durch Kleben verbunden ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Schütz kann gewährleistet werden, dass der Materialabtrag des Kontaktbrückenträgers 6 im Mit­ nahmebereich 7 nach der Anzahl N von Schaltspielen unter 2% der Kontaktauflagendicke d liegt. Teilweise können sogar Wer­ te unter 1% erreicht werden.

Die Ausbildung des Schaltgerätes als Schütz ist selbstver­ ständlich nur beispielhaft. Es könnte auch als Relais (insbe­ sondere als Leistungsrelais) oder als Trennschalter (also für Nennspannungen über 1000 V) ausgebildet sein.

Claims (9)

1. Für eine Nennlast ausgelegtes elektromagnetisches Schalt­ gerät, insbesondere Schütz, mit mindestens einem Lastkontakt (1) mit festen Kontaktstücken (2) und einer beweglichen Kon­ taktbrücke (3), die im Neuzustand Kontaktauflagen (8) mit ei­ ner anfänglichen Kontaktauflagendicke (d) aufweisen, wobei die Kontaktauflagen (8) nach einer Anzahl (N) von Schaltspie­ len unter Nennlast abgebrannt sind, wobei die Kontaktbrücke (3) von einem Kontaktbrückenträger (6), der die Kontaktbrücke (3) in einem Mitnahmebereich (7) erfasst, von den festen Kon­ taktstücken (2) abhebbar ist, wobei der Kontaktbrückenträger (6) zumindest im Mitnahmebereich (7) aus einem derart verschleißfes­ ten Material besteht, dass der Kontaktbrückenträger (6) im Mitnahmebereich (7) nach der Anzahl (N) von Schaltspielen un­ ter Nennlast einen Materialabtrag von maximal 10% der an­ fänglichen Kontaktauflagendicke (d) aufweist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleißfeste Material ein Metall, insbesondere Stahl, z. B. X5GNi-Stahl, ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleißfeste Material ein Kunststoff, insbesonde­ re PA 6T/6I (GF 40%) oder PEEK, ist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleißfeste Material mit dem übrigen Kontaktbrü­ ckenträger (6) durch Zweikomponentenspritzguss verbunden ist.

5. Schaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleißfeste Material mit dem übrigen Kontaktbrü­ ckenträger (6) durch Umspritzen verbunden ist.

6. Schaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleißfeste Material mit dem übrigen Kontaktbrü­ ckenträger (6) durch Einlegen und Verrasten verbunden ist.

7. Schaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleißfeste Material mit dem übrigen Kontaktbrü­ ckenträger (6) durch Kleben verbunden ist.

8. Schaltgerät nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihm eine Durchdruckerfassungsschaltung (9) zum Ermitteln eines Gesamtabbrands der Kontaktauflagen (8) zugeordnet ist.

9. Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Montageseite (12) und eine der Montageseite (12) gegenüberliegende Frontseite (11) aufweist und dass auf der Frontseite (11) eine mit der Durchdruckerfassungsschaltung (9) verbundene Anzeigeeinrichtung (10) für den Gesamtabbrand angeordnet ist.