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Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltschütz mit festen und beweglichen Kontakten, die an einem Kontaktträger fixiert sind, der mit einem beweglichen Anker gekoppelt ist, der gegenüber liegend zu einem Joch angeordnet ist, wobei zwischen Anker und Joch eine Ankerrückstellfeder und eine Magnetspule angeordnet sind.
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Schütze werden aus Kostengründen immer häufiger mit Einheitsantrieben für AC- und DC/UC-Betätigung ausgestattet. Das heißt, für die unterschiedlichen Ansteuerungsarten wird der gleiche Eisenkreis verwendet. Hierbei werden zum Beispiel geblechte E-Magnetsysteme oder T-Ankersysteme eingesetzt. DC/UC-Antriebe werden dabei meist durch Vorschalten einer Ansteuerelektronik verwirklicht. Solche E-Magnetsysteme haben aber bei reiner AC-Ansteuerung ein Problem beim Anzug der Geräte.
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Die Forderung, ein Kippverhalten nach der Norm NFC63-110 (Normes francaises appareillage industriel a basse tension) wird bei reiner AC-Ansteuerung nicht mehr erreicht. Für die AC-Ansteuerung gibt es keine Einschaltschwelle, was dazu führt, dass bei Anlegen der AC-Spannung an die Spule sich das Magnetsystem in Bewegung setzt, wenn die Energie im Magnetsystem so hoch ist, dass die Kraft der Rückdruckfeder überwunden wird. Problematisch ist nun, dass das Magnetsystem gegen die Hauptkontaktfeder läuft, womit ein Hängenbleiben des Magnetsystems verbunden sein kann. Das heißt, es wird insgesamt kein definiertes Kippverhalten ausgelöst.
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Es sind Antriebssysteme beispielsweise für T-Ankermagnetsysteme bekannt, die jedoch nicht über das Kippverhalten nach der Norm NFC63-110 verfügen. Das Kippverhalten wird hier innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbereichs erreicht. Um die Anforderung nach der Norm zu erfüllen, das heißt, das Hochregeln der Prüfspannung bis das Gerät ohne Verharrzeit einschaltet, ist eine Ansteuerelektronik erforderlich. Dies ist jedoch mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden.
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Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein elektromagnetisches Schaltschütz zu schaffen, das auf einfache Weise ein definiertes Kippverhalten realisiert.
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Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches Schaltschütz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein elektromagnetisches Schaltschütz mit festen und beweglichen Kontakten gelöst, die an einem Kontaktträger fixiert sind, der mit einem beweglichen Anker gekoppelt ist, der gegenüberliegend zu einem Joch angeordnet ist, wobei zwischen Anker und Joch eine Ankerrückstellfeder und eine Magnetspule angeordnet sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass vor der Magnetspule ein Schalter mit einem Schaltelement angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Schaltelement kann beispielsweise als Thyristor, Triac, Transistor oder Relais ausgebildet sein.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel schaltet das Schaltelement im Schalter vor der Magnetspule erst dann die Spannung an die Magnetspule frei, wenn eine bestimmte Spannung überschritten wird. Die Spannung wird an den Eingangsklemmen detektiert, zum Beispiel über einen Komparator, eine Z-Diode oder einen Varistor. Die Spannung an der Magnetspule kann ebenfalls detektiert werden, beispielsweise über einen Komparator, eine Z-Diode oder einen Varistor, um zum Beispiel bei Thyristoren einen Phasenanschnitt über den gesamten Zeitraum des Betriebes zu vermeiden. Die beiden detektierten Spannungen werden anschließend ausgewertet (zum Beispiel durch einen Mikrocontroller, Komparator, einen Operationsverstärker, ein Logikgatter oder über diskrete Bauteile) und in Abhängigkeit von den eingestellten Werten wird das Schaltelement angesteuert.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung mit Schaltelement vor der Magnetspule bestehen darin, dass die Magnetspule nur noch von Spannungswerten erreicht wird, die zu einer sauberen Schaltung führen. Durch das erfindungsgemäße Schaltelement wird ein Flattern des Schütz vermieden. Es besteht auch nicht mehr das Risiko, dass es wegen einer zu geringen Spannung beim Einschalten zum Verschweißen der Kontakte kommt. Zudem gibt es keinen Energieverbrauch unterhalb der Einschaltschwelle.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Schaltelement im Schalter vor der Magnetspule so ausgebildet, dass es die Spannung an der Magnetspule wegschaltet, wenn eine bestimmte Spannung unterschritten wird. Auch hier wird die Spannung an den Eingangsklemmen zum Beispiel über einen Komparator, eine Z-Diode oder einen Varistor detektiert. Die detektierte Spannung wird anschließend zum Beispiel durch einen Mikrocontroller, Komparator, Operationsverstärker, Logikgatter oder diskrete Bauteile ausgewertet, und in Abhängigkeit von den eingestellten Werten wird das erfindungsgemäße Schaltelement abgesteuert.
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Auch hier bestehen die Vorteile darin, dass die Magnetspule von Spannungswerten erreicht wird, die ein sauberes Schalten ermöglichen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel besteht nicht mehr die Gefahr, dass die Kontakte auf Grund einer zu geringen Spannung und eines gleichzeitigen magnetischen Stoßes verschweißen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel besteht kein Energieverbrauch unterhalb der Ausschaltschwelle.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Schaltelement derart ausgebildet ist, dass das Schaltelement die Spannung an die Magnetspule wegschaltet, wenn eine bestimmte Spannung unterschritten ist.
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Hierbei wird die Spannung an den Eingangsklemmen detektiert. Die detektierte Spannung wird anschließend ausgewertet, und in Abhängigkeit von den eingestellten Werten wird das Schaltelement abgesteuert.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schaltelement derart ausgebildet ist, dass das Schaltelement erst dann die Spannung an die Magnetspule freischaltet, wenn eine bestimmte Spannung überschritten ist. Auch hier wird die Spannung an den Eingangsklemmen detektiert. Die Spannung an der Magnetspule kann ebenfalls detektiert werden, um zum Beispiel bei Thyristoren einen Phasenanschnitt über den gesamten Zeitraum des Betriebes zu vermeiden. Die beiden detektierten Spannungen werden anschließend ausgewertet und in Abhängigkeit von den eingestellten Werten wird das Schaltelement angesteuert.
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Erfindungsgemäß kann das Schaltelement vorzugsweise als Thyristor oder als Triac oder als Transistor oder als Relais ausgebildet sein.
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Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass im Schalter eine erste Detektionseinheit angeordnet ist, die die Eingangsspannung detektiert und an eine Auswerte- und Steuereinheit weiterleitet, die dann das Schaltelement steuert.
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Als Weiterführung des obigen Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein dass im Schalter eine zweite Detektionseinheit angeordnet ist, die die Spulenspannung detektiert und an die Auswerte- und Steuereinheit weiterleitet, die dann über die ausgewerteten Spannungswerte für beide Spannungen das Schaltelement steuert.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass der Schalter ein AC-Schalter ist.
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Das erfindungsgemäße elektromagnetische Schaltschütz zeichnet sich dadurch aus, dass durch Positionierung eines Schaltelements wie zum Beispiel vorzugsweise eines Thyristors, eines Triac, eines Transitors oder eines Relais, in einem Schalter vor der Magnetspule ein definiertes Kippverhalten ermöglicht wird. Dieses definierte Kippverhalten führt dazu, dass ein Flattern des Schütz vermieden wird, dadurch, dass die Magnetspule nur noch von Spannungswerten erreicht wird, die zu einem definierten Schaltvorgang führen. Die erfindungsgemäße Anordnung mit Schaltelement führt außerdem dazu, dass ein Verschweißen der Kontakte auf Grund einer zu geringen Spannung beim Einschalten vermieden wird. Des Weiteren gibt es keinen Energieverbrauch unterhalb der Einschaltschwelle beziehungsweise unterhalb der Ausschaltschwelle.
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Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung erläutert.
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Dabei zeigen schematisch:
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1 eine Schaltskizze eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltschütz, bei welchem zwischen Spannungsquelle und Magnetspule vorzugsweise ein AC-Schalter geschaltet ist;
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2 eine Schaltskizze eines erfindungsgemäßen AC-Schalters, bei welchen nur die Eingangsspannung detektiert wird;
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3 eine Schaltskizze eines erfindungsgemäßen AC-Schalters, bei welchen die Eingangsspannung und die Magnetspulenspannung detektiert wird.
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1 zeigt eine Schaltskizze eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltschütz, bei welchem zwischen einer Spannungsquelle 1 und einer Magnetspule 2 vorzugsweise ein AC- Schalter 3 geschaltet ist.
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2 zeigt eine Schaltskizze eines erfindungsgemäßen AC-Schalters 3, bei welchem über eine Detektionseinheit 4 die Eingangsspannung detektiert wird, diese an eine Auswerte- und Steuereinheit 5 weitergegeben wird und die Auswertung als Resultat an ein Schaltelement 6 übermittelt wird.
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Das erfindungsgemäße Schaltelement 6 kann als Thyristor, Triac, Transistor oder Relais ausgebildet sein.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel kann das Schaltelement 6 vor der Magnetspule derart ausgebildet sein, dass erst dann die Spannung an die Magnetspule 2 freigeschalten wird, wenn eine bestimmte Spannung überschritten wird.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Schaltelement 6 derart ausgebildet sein, dass es vor der Magnetspule 2 die Spannung an die Magnetspule 2 wegschaltet, wenn eine bestimmte Spannung unterschritten wird.
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In 3 ist ebenfalls eine Schaltskizze eines AC-Schalters 3 dargestellt, wobei hier neben der Detektionseinheit 4 für die Eingangsspannung noch eine zusätzliche Detektionseinheit 7 für die Spulenspannung in den AC-Schalter 3 implementiert wurde. Die jeweiligen Detektionseinheiten 4, 7 übermitteln ihre Werte an die Auswerte- und Steuereinheit 5, die dann das Resultat beider ausgewerteter Spannungswerte an das Schaltelement 6 übermitteln.
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Das erfindungsgemäße elektromagnetische Schaltschütz zeichnet sich dadurch aus, dass durch Positionierung eines Schaltelements wie zum Beispiel eines Thyristors, eines Triac, eines Transitors oder eines Relais, in einem Schalter vor der Magnetspule ein definiertes Kippverhalten ermöglicht wird. Dieses definierte Kippverhalten führt dazu, dass ein Flattern des Schütz vermieden wird, dadurch, dass die Magnetspule nur noch von Spannungswerten erreicht wird, die zu einem definierten Schaltvorgang führen. Die erfindungsgemäße Anordnung mit Schaltelement führt außerdem dazu, dass ein Verschweißen der Kontakte auf Grund einer zu geringen Spannung beim Einschalten vermieden wird. Des Weiteren gibt es keinen Energieverbrauch unterhalb der Einschaltschwelle beziehungsweise unterhalb der Ausschaltschwelle.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm NFC63-110 [0003]
- Norm NFC63-110 [0004]
