DE102004029715B4 - Electromagnetic switching device for switching high inrush currents and measures for separating emerging adhesive and welded connections at the contacts - Google Patents
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Abstract
Elektromagnetisches Schaltgerät mit einem in einem Gehäuse (11) beweglich gelagerten Hebel (1), der einen durch eine Feder (2) gestützten ersten Kontakt (4) trägt, wobei der erste Kontakt (4) in Bezug auf den Hebel (1) formschlüssig geführt bewegbar ist, wobei der Hebel (1) antreibbar ist, um den ersten Kontakt (4) gegen einen feststehenden zweiten Kontakt (7) zu bewegen, wobei der Hebel (1) einen Stützarm (10) aufweist, der den ersten Kontakt (4) führt, wobei der erste Kontakt (4) und der Stützarm (10) durch den Eingriff eines Führungskegels (12) in einer Prägung (13) miteinander formschlüssig verbunden sind und wobei während einer Schließbewegung der erste Kontakt (4) an einem unteren Auflagepunkt (FAu) und einem oberen Auflagepunkt (FAo) am Stützarm (10) des Hebels (1) aufliegt und der Hebel (1) bis zur Berührung des ersten Kontakts (4) mit einem Anschlag (6) des Hebels (1) bewegt wird und während der Schließbewegung Kontaktflächen von Kontaktnieten (8, 9) des ersten Kontakts (4) und des zweiten Kontakts (7) nicht nur zusammengepresst werden, sondern gleichzeitig aufeinander abrollen und gleiten in Folge der durch den Anschlag (6) ausgelösten Kippbewegung des ersten Kontakts (4) gegenüber dem Hebel (1).Electromagnetic switching device having a lever (1) movably mounted in a housing (11) and carrying a first contact (4) supported by a spring (2), the first contact (4) being positively guided relative to the lever (1) is movable, wherein the lever (1) is drivable to move the first contact (4) against a fixed second contact (7), wherein the lever (1) has a support arm (10), the first contact (4) leads, wherein the first contact (4) and the support arm (10) by the engagement of a guide cone (12) in an embossment (13) are positively connected to each other and wherein during a closing movement of the first contact (4) at a lower contact point (FAu ) and an upper support point (FAo) rests on the support arm (10) of the lever (1) and the lever (1) is moved until contact of the first contact (4) with a stop (6) of the lever (1) and during the Closing movement contact surfaces of contact rivets (8, 9) of the ers ten contact (4) and the second contact (7) are not only pressed together, but simultaneously roll on each other and slide as a result of triggered by the stop (6) tilting movement of the first contact (4) relative to the lever (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch angetriebenes Schaltrelais, welches einen oder mehrere über einen Schalthebel gesteuerte Kontakte zum Schließen und Öffnen von elektrischen Stromkreisen aufweist. Derartige Schaltgeräte werden beispielsweise in der Gebäude-Installationstechnik zum Schalten von unterschiedlichen Lampenlasten verwendet.The invention relates to an electromagnetically driven switching relay, which has one or more controlled via a shift lever contacts for closing and opening of electrical circuits. Such switching devices are used for example in the building installation technology for switching different lamp loads.
In vielen Einsatzfällen von elektrischen Schaltgeräten kommen je nach elektrischer Lastart (Lampe, Motor, Ventil, ...) Einschaltströme vor, die um das Vielfache größer sind als die Dauerströme selbst. Bei Glühlampenlasten steigt die Kontaktstrombelastung im Einschaltmoment z. B. auf den zehnfachen Wert des Dauerstroms an. Damit ist oft eine sehr hohe elektrische und thermische Beanspruchung der Kontakte verbunden, welche dann Kontaktverschweißungen zur Folge haben kann.In many applications of electrical switching devices depending on the type of electrical load (lamp, motor, valve, ...) inrush currents that are many times greater than the continuous currents themselves. With incandescent loads, the contact current load increases in the switch-on z. B. to ten times the value of the continuous current. This is often associated with a very high electrical and thermal stress on the contacts, which can then Kontaktverschweißungen result.
Durch die sehr hohe Wärmeeinwirkung nimmt der Einschaltlichtbogen, dessen Temperatur zwischen 2.000 und 10.000°C liegt, einen großen Einfluss auf die Kontaktoberflächen. Dabei können oft Entfestigungs- und Schmelztemperaturen des Kontaktwerkstoffes erreicht werden, wodurch dann beim Zusammentreffen von schmelzflüssigen Berührungsflächen die Kontakte verkleben (leicht lösbar) oder verschweißen (massive metallische Verbindung). Klebe- oder Schweißverbindungen an elektrischen Schaltkontakten lassen sich somit nie mit aller Sicherheit vermeiden.Due to the very high level of heat, the switch-on arc, whose temperature is between 2,000 and 10,000 ° C, has a major influence on the contact surfaces. This often Entfestigungs- and melting temperatures of the contact material can be achieved, which then glue the contact at the confluence of molten contact surfaces (easily solvable) or weld (massive metallic compound). Adhesive or welded joints on electrical switch contacts can never be avoided with complete safety.
Ein elektromagnetisches Schaltgerät ist aus der
Hieraus leitet sich die Aufgabe ab, den unerwünschten Kontaktverbindungen durch gezielte und geeignete konstruktive Maßnahmen zu begegnen und diese somit in der Praxis zu beherrschen. Dies ist einerseits zur Erreichung von möglichst hoher elektrischer Kontaktlebensdauer von Bedeutung, andererseits aber auch um die erforderliche Schaltsicherheit bzw. niedrige Fehlerquote im Verlauf der spezifizierten Lebensdauer zu erreichen.From this, the task is derived from countering the undesirable contact connections by targeted and appropriate design measures and thus to master them in practice. This is on the one hand to achieve the highest possible electrical contact life of importance, on the other hand, but also to achieve the required switching safety and low error rate in the course of the specified life.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schaltgerät gemäß Anspruch 1.This object is achieved by a switching device according to
Bei der Entwicklung und Konstruktion des elektromechanischen Schaltgerätes werden ganz gezielt sämtliche für die thermische Beanspruchung bestimmenden, schaltgerätespezifischen Einflussgrößen, wie Reaktionszeit des Antriebs (tan), Kontaktprellzeit (tprell) sowie auch die Lichtbogenbrenndauer auf ein Minimum zu reduziert.During the development and construction of the electromechanical switching device, all switching-device-specific influencing variables determining the thermal load, such as the reaction time of the drive (t on ), contact bounce time (t bounce ) and also the arc burning time are reduced to a minimum.
Der Schließmodus des Kontaktes (Relativbewegung, Roll- und Gleitbewegung ...) sowie die Kontaktkräfte (Schließ- und Öffnungskräfte) sind gleichzeitig auf ein bestmögliches Maß gebracht. Dies gilt auch für die werkstofftechnische und geometrische Festlegung aller stromführenden Bauteile, um z. B. die entstehende Wärme ausreichend und schnell abführen zu können.The closing mode of the contact (relative movement, rolling and sliding movement ...) and the contact forces (closing and opening forces) are simultaneously brought to the best possible level. This also applies to the material engineering and geometric definition of all live components to z. B. to dissipate the resulting heat sufficiently and quickly.
Im Folgenden wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigen die
Ein im Gehäusesystem
Der Hebel
Nimmt man weiter an, dass der Kontakt
Das erfindungsgemäße Schaltgerät bietet folgende Vorteile:
Die Schließbewegung erfolgt unter einer gleichzeitig stattfindenden Roll- und Gleitbewegung der Kontakte. Dadurch wird die Klebe- und Schweißneigung der Kontakte wesentlich reduziert. Beim Schalten kleiner Lasten wirkt sich diese Relativbewegung als Selbstreinigung der Kontaktoberflächen aus (Zerstörung von Oxidschichten).The switching device according to the invention offers the following advantages:
The closing movement takes place under a simultaneous rolling and sliding movement of the contacts. As a result, the sticking and welding tendency of the contacts is substantially reduced. When switching small loads, this relative movement has the effect of self-cleaning the contact surfaces (destruction of oxide layers).
Dieser Schließmodus begünstigt das Kontakt-Prellverhalten, da die beim Auftreffen der Kontakte auftretenden dynamischen Kräfte durch das Rollen und Gleiten (Reiben) weitestgehend abgefangen werden und somit ein schädliches, langes Beben verhindern.This closing mode favors the contact bounce behavior, as the dynamic forces occurring when the contacts strike are largely absorbed by the rolling and sliding (rubbing) and thus prevent a damaging, long quake.
Der Anschlag
Der Anschlag
Im Falle von Kontaktverschweißungen wirkt bei der Rückbewegung Öffnungsbewegung) des Hebels
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- aa
- Kontaktöffnungcontact opening
- dd
-
Kipprichtung des Kontaktes
4 Tipping direction of thecontact 4 - DD
-
Drehpunkt, um den der Kontakt
4 in Richtung d abkipptPivot to which thecontact 4 tilts in direction d - FAo F Ao
-
Obere Auflagekraft des Kontaktes
4 Upper contact force of thecontact 4 - FAu F au
-
Untere Auflagekraft des Kontaktes
4 Lower contact force of thecontact 4 - FAu' F au '
-
Untere Auflagekraft des Kontaktes
4 am Anschlag6 Lower contact force of thecontact 4 at thestop 6 - FK1 F K1
-
Federkraft, die zum Andrücken des Kontaktes
4 auf Hebelarm10 sowie zum Aufbau der Kontaktkraft FK2 an den Kontaktstücken8 ,9 benötigt wird FK2 Kontaktkraft, die zwischen den Kontaktstücken8 ,9 wirksam istSpring force used to press thecontact 4 onlever arm 10 and to build up the contact force F K2 on the contact pieces8th .9 needed is F K2 contact force between the contact pieces8th .9 is effective - FK2' F K2 '
-
Kontaktkraft, die sich in der Endstellung des Schaltkontaktes zwischen den Kontaktstücken
8 ,9 einstellt. FK2' ist, aufgrund der Kippbewegung des Kontaktes4 um den Punkt D, größer als FK2 Contact force, which is in the end position of the switching contact between the contact pieces8th .9 established. F K2 ' is due to the tilting movement of thecontact 4 around point D, greater than F K2 - FRück F return
-
Am Hebel
1 wirksame Rückstellkraft bzw. am Stützarm10 angreifende AufbrechkraftAt thelever 1 effective restoring force or on thesupport arm 10 attacking breakaway power - FS F S
- Stellkraft des in den Figuren nicht dargestellten AntriebssystemsOperating force of the drive system, not shown in the figures
- hH
-
Hub des Kontaktes
4 innerhalb des Hebels1 (bis zum Anschlag6 )Hub ofcontact 4 inside the lever1 (until the stop6 ) - h'H'
-
Hub des Hebels
1 zwischen Kontakt4 und Stützarm10 (h' = h)Stroke of thelever 1 betweencontact 4 and support arm10 (h '= h) - kk
- Kontaktverschweißungcontact welding
- L1 L 1
-
Wirksamer Hebelarm des Kontaktes
4 , ab Ebene 0 bis zur Kraftwirkungslinie der Federkraft FK1 Effective lever arm of thecontact 4 , fromlevel 0 to the force action line of the spring force F K1 - L2 L 2
-
Mittelpunktslage des Kontaktes
7 bzw. des Kontaktnietes9 ab Ebene 0 betrachtetCenter point ofcontact 7 or of thecontact rivet 9 viewed fromlevel 0 - L3 L 3
- Wirksamer Hebelarm an den verschweißten KontaktenEffective lever arm on the welded contacts
- ΔL.DELTA.L
- Differenzbetrag L1–L2 Difference amount L 1 -L 2
- MM
- Das für die obere Auflagekraft FAo bestimmende DrehmomentThe torque which determines the upper bearing force F Ao
- MA M A
- AufbrechmomentAufbrechmoment
- ss
-
Strecke, um welche sich der Kontakt
4 vom Stützarm10 infolge der Kippbewegung abhebtDistance to which thecontact 4 from thesupport arm 10 lifts as a result of the tilting movement - XX
-
Bewegungsrichtung des Hebels
1 (Schließbewegung)Direction of movement of the lever1 (Closing movement) - X'X '
-
Bewegungsrichtung des Hebels
1 (Öffnungsbewegung)Direction of movement of the lever1 (Opening movement) - 11
- Hebellever
- 22
- Druckfedercompression spring
- 33
- FederführungszapfenSpring guide pin
- 44
- Kontakt (beweglich)Contact (mobile)
- 55
- Auflagenoppencirculation nubs
- 66
-
Anschlag (für Kontakt
4 )Stop (for contact4 ) - 77
- Kontakt (fest)Contact (fixed)
- 8, 98, 9
- Kontaktnietcontact rivet
- 1010
- Stützarmsupport arm
- 1111
- Schaltgeräte-Gehäuse (feststehend)Switchgear housing (fixed)
- 1212
-
Führungskegel, als Teilstück des Stützarmes
10 Guide cone, as a part of thesupport arm 10 - 1313
-
Prägung im Kontakt
4 Imprint incontact 4
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004029715.0A DE102004029715B4 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Electromagnetic switching device for switching high inrush currents and measures for separating emerging adhesive and welded connections at the contacts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE102004029715A1 DE102004029715A1 (en) | 2006-01-05 |
DE102004029715B4 true DE102004029715B4 (en) | 2015-08-06 |
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ID=35483352
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102004029715.0A Expired - Fee Related DE102004029715B4 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Electromagnetic switching device for switching high inrush currents and measures for separating emerging adhesive and welded connections at the contacts |
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CN108091524B (en) * | 2017-12-12 | 2019-07-05 | 北京中车赛德铁道电气科技有限公司 | A kind of transmission connecting structure for heavy DC contactor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09161639A (en) * | 1995-12-07 | 1997-06-20 | Fuji Electric Co Ltd | Moving contact mechanism of electromagnetic contactor |
-
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- 2004-06-21 DE DE102004029715.0A patent/DE102004029715B4/en not_active Expired - Fee Related
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JPH09161639A (en) * | 1995-12-07 | 1997-06-20 | Fuji Electric Co Ltd | Moving contact mechanism of electromagnetic contactor |
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