DE102013114403B3 - Electromagnetic switching device - Google Patents
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Abstract
Elektromagnetisches Schaltgerät, enthaltend – einen in einem Formgehäuse (7) geführt gelagerten Kontaktbrückenhalter (9), – im Formgehäuse (7) für jeden der zu schaltenden Pole zwei ortsfeste Festkontaktträger (13) mit je einem Festkontaktstück (19), – im Kontaktbrückenhalter (9) polweise nebeneinander und beweglich gelagerte und von Kontaktdruckfedern (15; 16) beaufschlagte Kontaktbrücken (11) mit einem Paar Brückenkontaktstücke (17), die in oder außer Verbindung mit den polweise zugeordneten Festkontaktstücken (19) bringbar sind, – einen Magnetantrieb (5; 6), bestehend aus einem Magnetkern (21), einer Antriebsspule (27) und einem von rückstellenden Mitteln beaufschlagten Magnetanker (23), wobei bei entregter Antriebsspule (27) ein Luftspalt (A) zwischen Magnetanker (23) und Magnetkern (21) besteht, sowie – ein zwischen Magnetanker (23) und Kontaktbrückenhalter (9) vorgesehenes Verbindungsteil (31; 32), dadurch gekennzeichnet, dass – am Kontaktbrückenhalter (9) für jede Kontaktbrücke (11) ein Anschlag (33; 34) angeordnet ist, der im Verlaufe des Einschaltvorgangs auf die jeweilige Kontaktbrücke (11) trifft, und – in der Wirkungskette zwischen Verbindungsteil (31; 32), Magnetanker (23), Magnetkern (21) und wenigstens mittelbar Formgehäuse (7) federelastische Mittel (39; 40) vorgesehen sind, gegen deren Kraftwirkung im abschließenden Verlaufe des Einschaltvorgangs der Luftspalt (A) geschlossen wird.Electromagnetic switching device, comprising - a contact bridge holder (9) mounted in a mold housing (7), - two stationary fixed contact carriers (13) each having a fixed contact piece (19) in the mold housing (7) for each of the poles to be switched, - in the contact bridge holder (9 ) contactable with a pair of bridge contact pieces (17) which can be brought into or out of connection with the pole-wise associated fixed contact pieces (19), - a magnetic drive (5, 6) ), consisting of a magnetic core (21), a drive coil (27) and acted upon by a restoring means armature (23), wherein deenergized drive coil (27) an air gap (A) between the armature (23) and magnetic core (21) consists, and - a connection part (31; 32) provided between magnet armature (23) and contact bridge holder (9), characterized in that - at the contact bridge holder r (9) for each contact bridge (11) has a stop (33; 34) is arranged, which meets in the course of the switch-on to the respective contact bridge (11), and - in the chain of action between the connecting part (31; 32), armature (23), magnetic core (21) and at least indirectly molded housing (7) resilient means (39; 40) are provided against the force of which is closed in the final course of the switch-on the air gap (A).
Description
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit elektromagnetischem Antrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Elektromagnetische Schaltgeräte dieser Gattung, z.B. Schütze, verbinden und trennen Lasten in Niederspannungsnetzen. The invention relates to a switching device with electromagnetic drive according to the preamble of
Aus der Druckschrift
Elektromagnetische Schaltgeräte werden häufig zum Schalten von Elektromotoren verwendet. Bei modernen, energieeffizienten Elektromotoren (so genannten lE-Ill/IV-Motoren) sind die Stromspitzen während des Anlaufs größer als bei herkömmlichen Motoren. Dabei kann es aufgrund der durch die höheren Einschaltströme bewirkten elektrodynamischen Kräfte zum Abheben der Kontaktbrücke von den Festkontaktträgern entgegen der Kraftwirkung der Kontaktdruckfedern kommen. Das Abheben der Kontaktbrücke, welches im Verlaufe eines Einschaltvorgangs auch mehrfach hintereinander erfolgen kann, führt in der Regel zu einer thermischen Überlastung oder sogar zu einem Verschweißen der Kontaktstücke. Der geschilderte Nachteil wird ebenso beim Schalten von Kondensatoren beobachtet, was in der Regel zur Zerstörung der vorgeschalteten Strombegrenzungswiderstände führt. Eine Möglichkeit zur Vermeidung des geschilderten Nachteils ist die generelle Erhöhung der Kontaktdruckkraft, was jedoch eine Anpassung des elektromagnetischen Antriebs, d.h. eine Erhöhung der Antriebsleistung, bzw. eine umfassende Neukonstruktion des Schaltgerätes erfordert. Electromagnetic switching devices are often used for switching electric motors. In modern, energy-efficient electric motors (so-called IE-III / IV motors), the peak currents during startup are greater than with conventional motors. In this case, due to the electrodynamic forces caused by the higher inrush currents, lifting of the contact bridge from the fixed contact carriers may occur counter to the force effect of the contact pressure springs. The lifting of the contact bridge, which can be done several times in succession in the course of a switch-on, usually leads to a thermal overload or even to a welding of the contact pieces. The described disadvantage is also observed when switching capacitors, which usually leads to the destruction of the upstream current limiting resistors. One way of avoiding the described disadvantage is the general increase of the contact pressure force, but this requires an adaptation of the electromagnetic drive, i. an increase in drive power, or a comprehensive redesign of the switching device requires.
Druckschrift
Die internationale Patentanmeldung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem vorhandenen elektromagnetischen Schaltgerät dessen Einschaltvermögen mit einfachen konstruktiven Mitteln zu erhöhen. The invention is therefore based on the object, starting from an existing electromagnetic switching device to increase its breaking capacity with simple design means.
Ausgehend von einem elektromagnetischen Schaltgerät der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Starting from an electromagnetic switching device of the type mentioned, the object is achieved by the features of the independent claim, while the dependent claims advantageous developments of the invention are apparent.
Am Kontaktbrückenhalter ist für jede Kontaktbrücke ein Anschlag angeordnet, der im Verlaufe des Einschaltvorgangs nach erfolgter Kontaktgabe der Brückenkontaktstücke mit den zugehörigen Festkontaktstücken auf die jeweilige Kontaktbrücke trifft. Die auf die Kontaktstücke wirkende Kontaktkraft wird hierbei von der Kontaktdruckfeder aufgebracht entsprechend dem bis zum Auftreffen des Anschlags überwundenen Hub. Der Luftspalt zwischen Magnetanker und Magnetkern ist hier noch nicht geschlossen. Im abschließenden Verlaufe des Einschaltvorgangs wird der Luftspalt geschlossen, indem die durch den Luftspalt vorhandene Anzugskraft gegen federelastische Mittel arbeitet, die in der Wirkungskette zwischen Verbindungsteil, Magnetanker, Magnetkern und Formgehäuse oder einem mit dem Formgehäuse statisch verbundenen Element vorgesehen sind. Die Federkraft der elastischen Mittel wird vom Verbindungsteil auf den Kontaktbrückenhalter und den Anschlag übertragen, wodurch diese Federkraft als zusätzliche Kontaktkraft wirkt. Ein Abheben der Brückenkontaktstücke von den Festkontaktstücken, d.h. eine Öffnungsbewegung der Kontaktbrücke infolge eines höheren Einschaltstroms, müsste von der mit einer relativ geringen Masse ausgestatteten Kontaktbrücke über den an der Kontaktbrücke anliegenden Anschlag entgegen der relativ hohen Massenträgheit von Kontaktbrückenhalter, Verbindungsteil und Magnetantrieb überwunden werden. Hierbei ergibt sich noch der Vorteil, dass bei einem mit Drehstrom betriebenen mehrpoligen elektromagnetischen Schaltgerät durch die Anschläge eine Verteilung der Abhebekräfte auf den Kontaktbrückenhalter erfolgt, was eine geringere Bemessung der Kontaktdruckmittel erlaubt. At the contact bridge holder a stop is arranged for each contact bridge, which strikes in the course of the power-on after the contact of the bridge contact pieces with the associated fixed contact pieces on the respective contact bridge. The contact force acting on the contacts is in this case applied by the contact pressure spring corresponding to the overcome until the impact of the stroke stop. The air gap between magnet armature and magnetic core is not closed here yet. In the final course of the switch-on process, the air gap is closed by the tightening force present through the air gap working against resilient means, which are provided in the chain of action between the connecting part, armature, magnetic core and mold housing or an element statically connected to the mold housing. The spring force of the elastic means becomes transmitted from the connecting part on the contact bridge holder and the stop, whereby this spring force acts as an additional contact force. A lifting of the bridge contact pieces of the fixed contact pieces, ie an opening movement of the contact bridge due to a higher inrush current, would have to be overcome by the contact bridge with a relatively low mass over the abutting against the contact bridge stop against the relatively high inertia of the contact bridge holder, connector and magnetic drive. This results in the advantage that in a multi-pole electromagnetic switching device operated by a three-phase current, the abutment distributes the lifting forces onto the contact bridge holder, which allows a smaller dimensioning of the contact pressure means.
Der im abschließenden Verlaufe des Einschaltvorgangs noch zu schließende Luftspalt gewährleistet, dass unter Berücksichtigung sämtlicher mechanischer Toleranzen und der Kontaktabbrände die Kontaktbrücken während der elektrischen Lebensdauer des Schaltgerätes immer an den Anschlägen anliegen. Außerdem wird der absolute Kontaktverschleiß an den Kontaktstücken über die federelastischen Mittel und der unterschiedliche Kontaktverschleiß zwischen den Kontaktstückpaaren eines Pols bis zu einem gewissen Grade durch die Führungstoleranzen der Kontaktbrücke im Kontaktbrückenhalter und des Kontaktbrückenhalters im Formgehäuse ausgeglichen. The air gap to be closed in the final course of the switch-on process ensures that, taking into account all mechanical tolerances and the contact erosion, the contact bridges always rest against the stops during the electrical life of the switching device. In addition, the absolute contact wear on the contact pieces via the resilient means and the different contact wear between the pairs of contact pieces of a pole is to a certain extent offset by the guide tolerances of the contact bridge in the contact bridge holder and the contact bridge holder in the molded housing.
Das Einschaltvermögen des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltgerätes ist also gegenüber einem herkömmlichen Schaltgerät erheblich erhöht worden. Hierzu wurde das herkömmliche Schaltgerät über einfache konstruktive Maßnahmen verbessert, indem ausgehend von den vorhandenen Baugruppen – insbesondere Magnetantrieb, Verbindungsteil und Kontaktsystem – lediglich der Kontaktbrückenhalter mit den Anschlägen ausgestattet wurde und die federelastischen Mittel am Magnetantrieb oder Verbindungsteil angeordnet wurden. The breaking capacity of the electromagnetic switching device according to the invention has thus been considerably increased compared to a conventional switching device. For this purpose, the conventional switching device has been improved by simple design measures, starting from the existing modules - in particular magnetic drive, connector and contact system - only the contact bridge holder was equipped with the attacks and the resilient means were arranged on the magnetic drive or connecting part.
Die Erfindung wirkt sich auch bei folgenden Anwendungen positiv aus: Zum einen wird beim Schalten von Kondensatoren ein Verschweißen bzw. Verpappen der Kontaktstücke infolge der kurzzeitigen Inrush-Ströme und die dadurch regelmäßig erfolgende Zerstörung der vorgeschalteten Strombegrenzungswiderstände vermieden. Zum anderen ist nach einem Kurzschluss das Schaltgerät weiter verwendbar, d.h. die Kontaktstücke können nahezu als verschweißfrei betrachtet werden. The invention also has a positive effect on the following applications: On the one hand, welding of the contact pieces as a result of the short-term inrush currents and the regular destruction of the upstream current-limiting resistors thereby avoided during the switching of capacitors. On the other hand, after a short circuit, the switching device can continue to be used, i. The contact pieces can be considered almost as free from welding.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Anschlag in einfach zu realisierender Weise als ein am Kontaktbrückenhalter befestigtes Zusatzteil ausgeführt. In a further development of the invention, the stop in an easy-to-implement manner is designed as a fixed to the contact bridge holder additional part.
Zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften des Schaltgerätes besteht der Anschlag aus temperaturfestem Material, insbesondere aus Metall. To improve the thermal properties of the switching device, the stop consists of temperature-resistant material, in particular of metal.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung wird der Anschlag durch die auf Blocklänge zusammengedrückte Kontaktdruckfeder gebildet. Hierbei komprimiert die Kontaktdruckfeder im anfänglichen Verlaufe des Einschaltvorgangs auf ihre Blocklänge und dient im nicht weiter komprimierbaren Zustand als Anschlag. In an alternative development of the invention, the stop is formed by the contact pressure spring compressed to block length. In this case, the contact pressure spring compresses in the initial course of the switch-on their block length and is used in the not further compressible state as a stop.
Die federelastischen Mittel können in vorteilhafter Weise als metallische Federn oder als gummiartiges Material ausgebildet sein. The resilient means may be advantageously formed as metallic springs or as a rubber-like material.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die federelastischen Mittel unmittelbar zwischen Magnetkern und Formgehäuse, z.B. im Bereich der Magnetkernlagerung, oder mittelbar zwischen Magnetkern und Formgehäuse angeordnet. In an expedient development, the resilient means are located directly between the magnetic core and the molded housing, e.g. in the magnetic core storage, or indirectly arranged between the magnetic core and mold housing.
In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise können hierbei die federelastischen Mittel an wenigstens einem der Befestigung des Magnetkerns dienenden Befestigungselement angeordnet sein. In manufacturing technology advantageously, in this case the resilient means can be arranged on at least one of the fastening of the magnetic core serving fastener.
Dabei können die federelastischen Mittel zwischen dem Befestigungselement und dem im Formgehäuse stationär gelagerten Wickelkörper der Antriebsspule angeordnet sein. In this case, the resilient means between the fastener and the stationary mounted in the mold housing winding body of the drive coil can be arranged.
Ist das Befestigungselement als im Formgehäuse gelagerter Quersteg ausgebildet, sind zweckmäßigerweise die federelastischen Mittel endseitig an diesem angeordnet. If the fastening element is designed as a transverse web mounted in the form of a housing, the resilient means are expediently arranged on the end thereof.
Vorteilhafterweise befinden sich an dem Quersteg gegenüberliegend zu den aus gummiartigem Material bestehenden federelastischen Mitteln unmittelbar mit dem Formgehäuses zusammenwirkende und ebenfalls aus gummiartigem Material bestehende Dämpfungselemente höherer Steifigkeit. Die höhere Steifigkeit der Dämpfungselemente gegenüber den federelastischen Mitteln ist z.B. durch unterschiedliche konstruktive oder stoffliche Ausgestaltung zu erreichen. Die Dämpfungselemente dämpfen in bekannter Weise beim Einschaltvorgang das Prellen des Magnetankers auf den Magnetkern. Insbesondere sind federelastisches Mittel und Dämpfungselement einteilig ausgebildet. Advantageously located on the crosspiece opposite to the existing of rubber-like material elastic means directly cooperating with the mold housing and also made of rubber-like material damping elements higher rigidity. The higher stiffness of the damping elements compared to the resilient means is e.g. to achieve by different structural or material design. The damping elements dampen the bouncing of the armature on the magnetic core in a known manner during the switch-on. In particular, resilient means and damping element are integrally formed.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die federelastischen Mittel zwischen Magnetanker und Kontaktbrückenhalter anzuordnen, insbesondere zwischen Verbindungsteil und Kontaktbrückenhalter. Another development of the invention is to arrange the resilient means between armature and contact bridge holder, in particular between the connecting part and contact bridge holder.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen Further details and advantages of the invention will become apparent from the following, explained with reference to figures embodiment. Show it
In
Der Magnetantrieb
Die
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So lässt sich einerseits der in den
Die erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltgeräte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1; 2 1; 2
- Schaltgerät switchgear
- 3; 4 3; 4
- Kontaktsystem Contact system
- 5; 6 5; 6
- Magnetantrieb magnetic drive
- 7 7
- Formgehäuse case shape
- 9 9
- Kontaktbrückenhalter Contact bridge holder
- 11 11
- Kontaktbrücke Contact bridge
- 13 13
- Festkontaktträger Fixed contact carrier
- 15; 16 15; 16
- Kontaktdruckfeder Contact pressure spring
- 17 17
- Brückenkontaktstück Bridge contact piece
- 19 19
- Festkontaktstück Fixed contact piece
- 21 21
- Magnetkern magnetic core
- 23 23
- Magnetanker armature
- 25 25
- Wickelkörper bobbin
- 27 27
- Antriebsspule drive coil
- 31; 32 31; 32
- Verbindungsteil connecting part
- 33; 34 33; 34
- Anschlag attack
- 35; 36 35; 36
- Befestigungselement fastener
- 37 37
- Quersteg crosspiece
- 39; 40 39; 40
- federelastisches Mittel elastic means
- 41 41
- Dämpfungselement damping element
- 43 43
- Hohlraum cavity
- 45 45
- Seitenarm sidearm
- 47 47
- Fenster window
- A A
- Luftspalt air gap
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310114403 DE102013114403B3 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Electromagnetic switching device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310114403 DE102013114403B3 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Electromagnetic switching device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013114403B3 true DE102013114403B3 (en) | 2015-04-09 |
Family
ID=52693481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310114403 Active DE102013114403B3 (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Electromagnetic switching device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013114403B3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107195508A (en) * | 2017-07-06 | 2017-09-22 | 天水二三电器有限公司 | A kind of contact apparatus |
Citations (3)
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DE4123369A1 (en) * | 1991-07-15 | 1993-04-08 | Oppach Schaltelektronik | EM switching unit with contact bounce prevention - has bridging compact mounted on elastic pad relative to armature supported on core with elastic mount |
US5844457A (en) * | 1996-11-25 | 1998-12-01 | Eaton Corporation | Electromagnetically operated electric switching apparatus |
WO2012033262A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | Ematech Inc. | Electric power switching apparatus preventing malfunction |
-
2013
- 2013-12-18 DE DE201310114403 patent/DE102013114403B3/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: EATON INTELLIGENT POWER LIMITED, IE Free format text: FORMER OWNER: EATON ELECTRICAL IP GMBH & CO. KG, 12529 SCHOENEFELD, DE |
|
R082 | Change of representative |