DE102014012454B4

DE102014012454B4 - Contactor with fast switching properties

Info

Publication number: DE102014012454B4
Application number: DE102014012454.1A
Authority: DE
Inventors: Andrej Ignatov; Robert Kralik
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2034-08-22
Also published as: UA116005C2; RU2599380C1; DE102014012454A1

Abstract

Schaltschütz (1) mit einem elektromagnetischen Antrieb, wobei der Antrieb einen Anker (2) aufweist, der bei Betätigung des Antriebs von einer Ausgangsstellung in eine angezogene Stellung bewegbar ist, wobei das Schaltschütz (1) ferner einen mit dem Anker (2) gekoppelten Kontaktträger (4) aufweist, wobei durch Bewegung des Ankers (2), von der Ausgangsstellung in die angezogene Stellung, der Kontaktträger (4) durch den Anker (2) getrieben von einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung überführbar ist, der Kontaktträger (4) lösbar mit dem Anker (2) gekoppelt ist, das Schaltschütz (1) eine Entriegelungsvorrichtung aufweist, mittels der die Kopplung zwischen Anker (2) und Kontaktträger (4) bei angezogenem Anker (2) gelöst werden kann, so dass der Kontaktträger (4) unabhängig vom Anker (2) von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung überführbar ist, und die Entriegelungsvorrichtung eine schnell arbeitende Betätigungseinrichtung (6) und ein Verriegelungselement (7) umfasst, welches durch die schnell arbeitende Betätigungseinrichtung (6) von einer verriegelnden Stellung, in der das Verriegelungselement (7) Anker (2) und Kontaktträger (4) miteinander koppelt, in eine entriegelnde Stellung überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (4) über eine Schaltstange (11) des Schaltschützes (1) mit dem Anker (2) koppelbar ist, wobei das Verriegelungselement (7) in einer Richtung senkrecht zur Schaltstange (11) beweglich am Anker (2) gelagert ist, und wobei ein unteres Ende (12) der Schaltstange (11) auf dem Verriegelungselement (7) aufsitzt, wenn das Verriegelungselement (7) in der verriegelnden Stellung ist.Contactor (1) with an electromagnetic drive, the drive having an armature (2) which can be moved from an initial position to an energized position when the drive is actuated, the contactor (1) also having a contact carrier coupled to the armature (2). (4), wherein by moving the armature (2) from the initial position to the attracted position, the contact carrier (4) driven by the armature (2) can be transferred from an open position to a closed position, the contact carrier (4) is detachably coupled to the armature (2), the contactor (1) has an unlocking device, by means of which the coupling between the armature (2) and the contact carrier (4) can be released when the armature (2) is tightened, so that the contact carrier (4) can be transferred from the closed position to the open position independently of the armature (2), and the unlocking device comprises a fast-acting actuating device (6) and a locking element (7) which, by the fast-acting actuating device (6), can be moved from a locking position into which couples the locking element (7), armature (2) and contact carrier (4) to one another, can be moved into an unlocking position, characterized in that the contact carrier (4) can be connected to the armature (2nd ) can be coupled, wherein the locking element (7) is movably mounted on the armature (2) in a direction perpendicular to the shift rod (11), and wherein a lower end (12) of the shift rod (11) is seated on the locking element (7) when the locking element (7) is in the locking position.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltschütz nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The present invention relates to a contactor according to the preamble of independent claim 1.

Das gattungsgemäße Schaltschütz weist einen elektromagnetischen Antrieb auf, wobei der Antrieb einen Anker aufweist, der bei Betätigung des Antriebs von einer Ausgangsstellung in eine angezogene Stellung bewegbar ist. Das gattungsgemäße Schaltschütz weist ferner einen mit dem Anker gekoppelten Kontaktträger auf, wobei durch Bewegung des Ankers, von der Ausgangsstellung in die angezogene Stellung, der Kontaktträger durch den Anker getrieben von einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung überführbar ist, der Kontaktträger lösbar mit dem Anker gekoppelt ist, wobei das Schaltschütz eine Entriegelungsvorrichtung aufweist, mittels der die Kopplung zwischen Anker und Kontaktträger bei angezogenem Anker gelöst werden kann, so dass der Kontaktträger unabhängig vom Anker von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung überführbar ist, und die Entriegelungsvorrichtung eine schnell arbeitende Betätigungseinrichtung und ein Verriegelungselement, welches durch die schnell arbeitende Betätigungseinrichtung von einer verriegelnden Stellung, in der das Verriegelungselement Anker und Kontaktträger miteinander koppelt, in eine entriegelnde Stellung überführbar ist. Der Kontaktträger ist mit einem oder mehreren Kontakten bestückt, die mit entsprechenden Festkontakten zusammenwirken. In der geöffneten Stellung des Kontaktträgers sind die Kontakte geöffnet, so dass der Hauptstromkreis des Schaltschützes geöffnet ist. In der geschlossenen Stellung des Kontaktträgers hingegen sind die Kontakte geschlossen, der Hauptstromkreis des Schaltschützes ist daher ebenfalls geschlossen. Im einfachsten Fall ist der Kontaktträger als einfache Kontaktbrücke ausgebildet.The contactor of the generic type has an electromagnetic drive, the drive having an armature which can be moved from an initial position into an energized position when the drive is actuated. The contactor of the generic type also has a contact carrier coupled to the armature, with movement of the armature from the initial position to the attracted position, the contact carrier being driven by the armature from an open position to a closed position and being detachable from the armature is coupled, wherein the contactor has an unlocking device, by means of which the coupling between the armature and the contact carrier can be released when the armature is attracted, so that the contact carrier can be transferred from the closed position to the open position independently of the armature, and the unlocking device is a fast-acting actuating device and a locking element which can be transferred from a locking position, in which the locking element couples the armature and the contact carrier to one another, into an unlocking position by the fast-acting actuating device. The contact carrier is equipped with one or more contacts that interact with corresponding fixed contacts. In the open position of the contact carrier, the contacts are open, so that the main circuit of the contactor is open. In the closed position of the contact carrier, on the other hand, the contacts are closed and the main circuit of the contactor is therefore also closed. In the simplest case, the contact carrier is designed as a simple contact bridge.

Bei dem aus der DE 41 04 533 A1 bekannten elektrischen Schalter wird ein Kontaktelement im Falle eines Kurzschlusses von einer elektromagnetische Antriebsvorrichtung in eine geöffnete Stellung überführt.At the one from the DE 41 04 533 A1 known electrical switches, a contact element is transferred into an open position in the event of a short circuit by an electromagnetic drive device.

Aus der DE 298 24 020 U1 ist ein Mittelspannungsschalter bekannt, dessen Kontaktträger mit einem Wirbelstromauslöser verbunden ist, der den Kontaktträger im Falle eines Kurzschlusses in eine geöffnete Stellung überführt.From the DE 298 24 020 U1 a medium-voltage switch is known whose contact carrier is connected to an eddy current release, which moves the contact carrier to an open position in the event of a short circuit.

Gattungsgemäße Schaltschützte sind weit verbreitet und werden in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt, um kleine sowie große Lasten zu schalten. Auch das Schalten ohne Last wird oft mittels gattungsgemäßer Schaltschütze bewerkstelligt. Ein weiteres Schaltschütz ist beispielsweise aus DE 10 2010 031 907 B9 bekannt.Generic contactors are widespread and are used in a wide variety of areas to switch small and large loads. Switching without a load is also often accomplished by means of contactors of the generic type. For example, another contactor is off DE 10 2010 031 907 B9 known.

Ein Nachteil vieler gattungsgemäßer Schaltschütze ist die Trägheit Ihres elektromagnetischen Antriebs. Um das Schaltschütz abzuschalten, muss die Antriebsspule des Antriebs entregt werden. Das Abschalten des Stroms bewirkt jedoch, dass in der Spule Ströme induziert werden, was dazu führt, dass das magnetische Feld noch eine Zeitlang aufrechterhalten bleibt. Zwischen dem Abschalten des Antriebs und dem Öffnen der Kontakte besteht daher ein nicht zu vernachlässigender Zeitversatz. Die Öffnungszeit gattungsgemäßer Schütze beträgt nicht selten mehr als 100 Millisekunden. Bei den am Markt verfügbaren Schaltschützen der gattungsgemäßen Art sind Öffnungszeiten zwischen 10 Millisekunden und 150 Millisekunden zu beobachten.A disadvantage of many generic contactors is the inertia of their electromagnetic drive. To turn off the contactor, the drive coil of the drive must be de-energized. However, switching off the current causes currents to be induced in the coil, which causes the magnetic field to continue for a while. There is therefore a time lag between switching off the drive and opening the contacts that should not be neglected. The opening time of generic contactors is often more than 100 milliseconds. Opening times of between 10 milliseconds and 150 milliseconds can be observed in contactors of the generic type that are available on the market.

Gattungsgemäße Schaltschütze sind daher nicht als Schnellschalter geeignet. Schnellschalter werden beispielsweise benötigt, um den Laststromkreis beim Auftreten eines Kurzschlusses möglichst schnell zu öffnen, um zu verhindern, dass durch den Kurzschluss Beschädigungen hervorgerufen werden. Üblicherweise wird der Laststromkreis dazu von einer geeigneten Steuerelektronik überwacht, so dass ein ungewöhnlicher Anstieg der Stromstärke über einen vorbestimmten Stromstärkenschwellwert detektiert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Erkennung eines Kurzschlusses an anderen Kriterien festzumachen, beispielsweise an der Geschwindigkeit des Stromanstiegs. Im Falle eines Kurzschlusses steigt die Stromstärke im Laststromkreis extrem schnell an. Um größeren Schaden zu verhindern, ist es daher unabdingbar, dass der Stromkreis nach Erreichen der vorbestimmten Schwellstromstärke oder aufgrund eines anderen Auslösekriteriums möglichst schnell geöffnet wird. Die Öffnungszeiten bekannter Schaltschütze der gattungsgemäßen Art sind zu diesem Zweck unzureichend. In vielen Fällen ist es daher notwendig, zusätzlich zum Schaltschütz einen geeigneten Schnellschalter zum Öffnen des Stromkreises vorzusehen.Generic contactors are therefore not suitable as quick switches. High-speed switches are required, for example, in order to open the load circuit as quickly as possible when a short circuit occurs, in order to prevent damage being caused by the short circuit. For this purpose, the load circuit is usually monitored by suitable control electronics, so that an unusual increase in the current intensity above a predetermined current intensity threshold value is detected. However, it is also possible to base the detection of a short circuit on other criteria, for example on the rate at which the current rises. In the event of a short circuit, the current in the load circuit increases extremely quickly. In order to prevent greater damage, it is therefore essential that the circuit is opened as quickly as possible after the predetermined threshold current intensity has been reached or on the basis of another triggering criterion. The opening times of known contactors of the generic type are insufficient for this purpose. In many cases it is therefore necessary to provide a suitable high-speed switch for opening the circuit in addition to the contactor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Schaltschütz der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass das Schaltschütz Schnellschalteigenschaften aufweist, um den Hauptstromkreis bei Bedarf möglichst schnell öffnen zu können.It is therefore the object of the present invention to further develop the contactor of the generic type in such a way that the contactor has fast switching properties in order to be able to open the main circuit as quickly as possible if required.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Schaltschütz der gattungsgemäßen Art dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn der Kontaktträger über eine Schaltstange des Schaltschützes mit dem Anker koppelbar ist, wobei das Verriegelungselement in einer Richtung senkrecht zur Schaltstange beweglich am Anker gelagert ist, und wobei ein unteres Ende der Schaltstange auf dem Verriegelungselement aufsitzt, wenn das Verriegelungselement in der verriegelnden Stellung ist.The object is achieved by the features of independent claim 1. Accordingly, in a contactor of the generic type, the object is achieved according to the invention if the contact carrier can be coupled to the armature via a switching rod of the contactor, with the locking element being rotated in a direction perpendicular to the Switch rod movably mounted on the anchor and wherein a lower end of the shift rod rides on the latch member when the latch member is in the latched position.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die Trägheit des elektromagnetischen Antriebs des Schaltschützes beim Öffnen der Kontakte ohne Bedeutung ist, da der Kontaktträger unabhängig vom Anker in die geöffnete Stellung gebracht werden kann. Zu diesem Zweck kann eine entsprechende Rückstellvorrichtung vorgesehen sein. Im einfachsten Fall ist der Kontaktträger so ausgerichtet, dass er nach Entkoppelung vom Anker rein aufgrund der Schwerkraft automatisch in die geöffnete Stellung zurückfällt. Die Bewegung des Kontaktträgers von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung kann jedoch auch anderweitig unterstützt werden. Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet dabei eine konstruktiv besonders einfache und kostengünstige Ausführung des erfindungsgemäßen Schaltschützes. Ebenfalls stellt die erfindungsgemäße Lösung eine konstruktiv besonders einfache Ausführung der Entriegelungsvorrichtung dar. Durch die schnell arbeitende Betätigungseinrichtung wird gewährleistet, dass sowohl die Entkoppelung des Kontaktträgers vom Anker als auch der Öffnungsvorgang durch die Bewegung des Kontaktträgers von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung besonders rasch stattfinden.The solution according to the invention has the advantage that the inertia of the electromagnetic drive of the contactor is irrelevant when the contacts open, since the contact carrier can be brought into the open position independently of the armature. A corresponding resetting device can be provided for this purpose. In the simplest case, the contact carrier is aligned in such a way that, after decoupling from the armature, it automatically falls back into the open position purely as a result of gravity. However, the movement of the contact carrier from the closed position to the open position can also be supported in other ways. The solution according to the invention ensures a structurally particularly simple and cost-effective design of the contactor according to the invention. The solution according to the invention also represents a structurally particularly simple design of the unlocking device. The fast-acting actuating device ensures that both the decoupling of the contact carrier from the armature and the opening process by moving the contact carrier from the closed position to the open position take place particularly quickly .

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous exemplary embodiments of the present invention are the subject matter of the dependent claims.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Entriegelungsvorrichtung so eingerichtet, dass die Kopplung zwischen Anker und Kontaktträger bei Erreichen einer bestimmten Schwellstromstärke im Hauptstromkreis des Schaltschützes automatisch gelöst wird. Dadurch werden Schäden, die im Hauptstromkreis aufgrund eines eventuell auftretenden Kurzschlusses entstehen könnten, wirksam verhindert. Es ist jedoch auch möglich, die Betätigung der Entriegelungsvorrichtung an einem anderen Auslösekriterium wie zum Beispiel der Geschwindigkeit des Stromanstiegs festzumachen.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the unlocking device is set up in such a way that the coupling between the armature and the contact carrier is automatically released when a certain threshold current intensity is reached in the main circuit of the contactor. This effectively prevents damage that could occur in the main circuit due to a short circuit that may occur. However, it is also possible to base the actuation of the unlocking device on another triggering criterion, such as the rate at which the current rises.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kontaktträger durch eine erste Feder in Richtung der geöffneten Stellung vorgespannt. Diese Ausführungsform stellt eine besonders einfache Maßnahme dar, um den Kontaktträger nach der Entkopplung vom Anker möglichst schnell von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung zu bewegen. Dadurch wird die aufgrund der Schwerkraft resultierende Beschleunigung des Kontaktträgers unterstützt. Diese Ausführungsform ermöglicht jedoch auch, dass das Schaltschütz in jeder denkbaren Position bzw. Ausrichtung verbaut werden kann. Die Federkraft bewirkt, falls eine entsprechend starke Feder eingesetzt wird, eine Rückstellung des Kontaktträgers in die geöffnete Stellung, und zwar unabhängig davon, ob der Kontaktträger so ausgerichtet ist, dass die Schwerkraft bereits eine Bewegung des Kontaktträgers von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bewirken würde.In a further preferred embodiment of the present invention, the contact carrier is prestressed in the direction of the open position by a first spring. This embodiment represents a particularly simple measure for moving the contact carrier from the closed position to the open position as quickly as possible after it has been decoupled from the armature. This supports the acceleration of the contact carrier resulting from gravity. However, this embodiment also allows the contactor to be installed in any conceivable position or orientation. If a sufficiently strong spring is used, the spring force causes the contact carrier to return to the open position, regardless of whether the contact carrier is aligned in such a way that gravity already causes the contact carrier to move from the closed position to the open position would.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verriegelungselement dabei vorzugsweise durch eine zweite Feder in Richtung der verriegelnden Stellung vorgespannt. Dadurch wird erreicht, dass Kontaktträger und Anker automatisch wieder miteinander gekoppelt werden, wenn auch der Anker von der angezogenen Stellung in die Ausgangsstellung zurückgekehrt ist. Das Verriegelungselement wird nach Rückstellung des Ankers automatisch wieder in die verriegelnde Stellung gebracht.In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the locking element is preferably prestressed in the direction of the locking position by a second spring. This ensures that the contact carrier and the armature are automatically coupled to one another again when the armature has also returned from the tightened position to the starting position. After the anchor has been reset, the locking element is automatically brought back into the locking position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert die schnell arbeitende Betätigungseinrichtung auf dem Prinzip der Wirbelstrominduktion, und weist hierzu eine Betätigungsspule sowie eine als Betätigungsanker dienende Aluminiumscheibe auf, in der bei Aktivierung der Betätigungsspule Wirbelströme erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform lassen sich besonders kurze Aktivierungszeiten für die Entriegelung erzielen. Dadurch findet auch die Entkoppelung des Kontaktträgers vom Anker besonders schnell statt. Um dabei eine besonders schnelle Beschleunigung der Betätigungseinrichtung zu erreichen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung eine Kondensatorbank aufweist, von der die Betätigungsspule gespeist wird. Durch die Kondensatorbank kann kurzfristig ausreichend elektrische Energie zur Beschleunigung der Aluminiumscheibe bereitgestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, den Kurzschlussstrom zur Bestromung der Betätigungsspule bzw. zur Aktivierung einer anderen geeigneten Betätigungseinrichtung zu nutzen.According to a further preferred embodiment of the present invention, the fast-acting actuating device is based on the principle of eddy current induction, and for this purpose has an actuating coil and an aluminum disc serving as an actuating armature, in which eddy currents are generated when the actuating coil is activated. In this embodiment, particularly short activation times for unlocking can be achieved. As a result, the decoupling of the contact carrier from the armature also takes place particularly quickly. In order to achieve a particularly rapid acceleration of the actuating device, it can be provided according to the invention that the actuating device has a capacitor bank from which the actuating coil is fed. The capacitor bank can provide sufficient electrical energy to accelerate the aluminum disc in the short term. Alternatively, it is also possible to use the short-circuit current to energize the actuating coil or to activate another suitable actuating device.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verriegelungselement als Verriegelungszylinder ausgebildet. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Fertigung des Verriegelungselements möglich.According to a further preferred embodiment of the present invention, the locking element is designed as a locking cylinder. This enables the locking element to be manufactured in a simple and cost-effective manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement eine Bohrung aufweist, durch die das untere Ende der Schaltstange hindurch fällt, wenn das Verriegelungselement in die entriegelnde Stellung gebracht wird. Auch hierdurch wird eine konstruktiv besonders einfache und vor allen Dingen zuverlässige Entriegelung erreicht.According to a further preferred embodiment of the present invention, it can be provided that the locking element has a bore through which the lower end of the shift rod falls when the locking element is brought into the unlocked position. This also achieves unlocking that is structurally particularly simple and, above all, reliable.

Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass in der Bohrung ein Absatz ausgebildet ist, auf dem das untere Ende der Schaltstange ruht, wenn sich das Verriegelungselement in der verriegelnden Stellung befindet. Dadurch wird zum einen eine besonders kompakte Bauweise möglich, zum anderen wird dadurch gewährleistet, dass die Schaltstange nach der Rückstellung des Ankers von der angezogenen Stellung in die Ausgangsstellung wieder zuverlässig mit dem Anker gekoppelt wird.Particularly preferably, it can be provided that a step is formed in the bore, on which the lower end of the shift rod rests when the locking element is in the locking position. On the one hand, this enables a particularly compact design and, on the other hand, it ensures that the switching rod is again reliably coupled to the armature after the armature has been reset from the attracted position to the starting position.

Eine kompakte Bauweise und ein zuverlässiges Schaltverhalten wird ferner dadurch begünstigt, dass die Schaltstange koaxial zum Anker in dem Anker aufgenommen ist.A compact construction and a reliable shifting behavior are further favored by the fact that the shift rod is accommodated in the armature coaxially to the armature.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Schaltstange am unteren Ende verjüngt, so dass dort ein geringerer Außendurchmesser besteht als im darüber liegenden Bereich. Dadurch kann auch die Bohrung im Verriegelungselement kleiner ausgeführt werden, wodurch auch das Verriegelungselement insgesamt kompakter wird und weniger Bauraum beansprucht. Auch wird dadurch erreicht, dass das Verriegelungselement eine möglichst geringe Masse hat, wodurch insgesamt relativ wenig Energie aufgewendet werden muss, um das Verriegelungselement zur Entkopplung des Kontaktträgers vom Anker zu beschleunigen. Die Entriegelungsvorrichtung kann dadurch besonders schnell betätigt werden.According to a further preferred embodiment of the present invention, the shift rod is tapered at the lower end, so that there is a smaller outside diameter than in the area above it. As a result, the borehole in the locking element can also be made smaller, which also makes the locking element more compact overall and takes up less space. This also ensures that the locking element has the lowest possible mass, which means that relatively little energy has to be expended overall in order to accelerate the locking element for decoupling the contact carrier from the armature. As a result, the unlocking device can be actuated particularly quickly.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Anker durch eine dritte Feder in Richtung der Ausgangsstellung vorgespannt. Dadurch kann der Anker nach Entregung der Antriebsspule auf besonders einfache und zuverlässige Weise von der angezogenen Stellung in die Ausgangsstellung rückgeführt werden. Eine vorteilhafte Bauweise ergibt sich dabei, wenn die Feder vorzugsweise zwischen einem oberen, dem Kontaktträger zugewandten Ende des Ankers und einem feststehenden Teil des Schaltschützes angeordnet ist, wobei die dritte Feder die Schaltstange umschließt. Eine sichere Anlage der Feder am Anker und eine kompakte Bauweise werden dabei gewährleistet, wenn die dritte Feder in einer Ringnut des Ankers aufgenommen ist.In a further preferred embodiment of the present invention, the armature is prestressed in the direction of the initial position by a third spring. As a result, after the drive coil has been de-excited, the armature can be returned from the attracted position to the starting position in a particularly simple and reliable manner. An advantageous design results when the spring is preferably arranged between an upper end of the armature facing the contact carrier and a fixed part of the contactor, with the third spring enclosing the switching rod. A secure installation of the spring on the armature and a compact design are guaranteed when the third spring is accommodated in an annular groove of the armature.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Schaltschütz eine Steuerelektronik zur Erfassung des Stromverlaufs im Hauptstromkreis des Schaltschützes und zur Auslösung der Entriegelungsvorrichtung bei Erreichen einer gewissen Schwellstromstärke. Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche Systeme zur sicheren Erkennung eines Kurzschlusses und zur Abschaltung des Hauptstromkreises in dem erfindungsgemäßen Schaltschütz integriert. Die Entriegelung kann alternativ auch direkt durch den Kurzschlussstrom ausgelöst und/oder betätigt werden, so dass die Elektronik entfallen kann.In a further preferred embodiment of the present invention, the contactor includes control electronics for detecting the course of the current in the main circuit of the contactor and for triggering the unlocking device when a certain threshold current intensity is reached. In this embodiment, all systems for reliably detecting a short circuit and for switching off the main circuit are integrated in the contactor according to the invention. Alternatively, unlocking can also be triggered and/or actuated directly by the short-circuit current, so that the electronics can be omitted.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaltschütz eine Lichtbogenlöscheinrichtung auf. Dadurch können mit dem erfindungsgemäßen Schaltschütz hohe Lasten geschaltet werden. Die erfindungsgemäß vorgesehene Schnellschaltfunktion des Schaltschützes sorgt dabei dafür, dass der beim Abschaltvorgang entstehende Schaltlichtbogen auch beim Auftreten eines Kurzschlusses zuverlässig gelöscht werden kann.In a further preferred embodiment of the present invention, the contactor has an arc quenching device. As a result, high loads can be switched with the contactor according to the invention. The quick-switching function of the contactor provided according to the invention ensures that the switching arc that occurs during the switch-off process can be reliably extinguished even if a short circuit occurs.

Weiter vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Schaltschütz als Gleichspannungsschütz ausgeführt.More preferably, the contactor according to the invention is designed as a DC voltage contactor.

Mit dem erfindungsgemäßen Schaltschütz lassen sich Öffnungszeiten von ca. 3 Millisekunden realisieren.Opening times of approximately 3 milliseconds can be realized with the contactor according to the invention.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.An exemplary embodiment of the present invention is explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:

1: eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltschützes in einer Ausgangsstellung,
2: das erfindungsgemäße Schaltschütz aus 1 im geschlossenen Zustand mit dem Anker des elektromagnetischen Antriebs in einer angezogenen Stellung und dem Kontaktträger in einer geschlossenen Stellung,
3: das erfindungsgemäße Schaltschütz aus den 1 und 2 im geschlossenen Zustand kurz nach Betätigung der Entriegelungsvorrichtung, und
4: das erfindungsgemäße Schaltschütz aus den 1 - 3 im bereits geöffneten Zustand mit dem Anker in der angezogenen Stellung und dem Kontaktträger in der geöffneten Stellung.

Show it:

1 : a schematic sectional view of a contactor according to the invention in an initial position,
2 : the contactor according to the invention 1 in the closed state with the armature of the electromagnetic drive in an energized position and the contact carrier in a closed position,
3 : the contactor according to the invention from 1 and 2 in the closed state shortly after actuation of the unlocking device, and
4 : the contactor according to the invention from 1 - 3 in the already open state with the armature in the attracted position and the contact carrier in the open position.

Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die im zugehörigen Beschreibungstext nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.For the following explanations, the same parts are denoted by the same reference symbols. If a drawing contains reference symbols that are not discussed in more detail in the associated descriptive text, reference is made to the preceding or following descriptions of the figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltschützes in einer Schnittansicht. Das erfindungsgemäße Schaltschütz 1 ist mit einem magnetischen Antrieb ausgerüstet, dessen Anker 2 von einer den Anker koaxial umschließenden Antriebsspule 3 angetrieben wird. Der Anker 2 ist über eine Schaltstange 11 mit einem beweglichen Kontaktträger 4 verbunden, an dem ein beweglicher Kontakt 18 des Schaltschützes gelagert ist. Zwischen dem beweglichen Kontakt 18 und dem Kontaktträger 4 sind Kontraktdruckfedern 20 vorgesehen, die bei geschlossenem Schaltschütz dafür sorgen, dass der bewegliche Kontakt 18 gleichmäßig an den beiden in der Darstellung lediglich schematisch angedeuteten Festkontakten 19 anliegt. Die beiden Festkontakte 19 sind elektrisch voneinander isoliert und werden bei geschlossenem Schaltschütz durch den beweglichen Kontakt 18 elektrisch miteinander verbunden. 1 shows a schematic representation of a contactor according to the invention in a sectional view. The contactor 1 according to the invention is equipped with a magnetic drive whose armature 2 is coaxial with the armature enclosing drive coil 3 is driven. The armature 2 is connected via a switching rod 11 to a movable contact carrier 4 on which a movable contact 18 of the contactor is mounted. Between the movable contact 18 and the contact carrier 4, contract pressure springs 20 are provided which, when the contactor is closed, ensure that the movable contact 18 bears evenly against the two fixed contacts 19 indicated only schematically in the illustration. The two fixed contacts 19 are electrically insulated from one another and are electrically connected to one another by the movable contact 18 when the contactor is closed.

Die Schaltstange 11 ist nicht fest mit dem Anker 2 verbunden sondern lösbar mit diesem gekoppelt. Sie ist koaxial zum Anker 2 in einer Längsbohrung des Ankers aufgenommen, wobei das untere Ende 12 der Schaltstange auf einem Absatz 14 eines durch den Anker gehaltenen Verriegelungszylinders 7 aufsitzt. Der Verriegelungszylinder 7 ist in einer quer zur Längsbohrung des Ankers 2 verlaufenden zweiten Bohrung aufgenommen und in dieser axial beweglich gelagert.The switching rod 11 is not firmly connected to the armature 2 but detachably coupled to it. It is accommodated coaxially with the armature 2 in a longitudinal bore of the armature, the lower end 12 of the switching rod being seated on a shoulder 14 of a locking cylinder 7 held by the armature. The locking cylinder 7 is accommodated in a second bore running transversely to the longitudinal bore of the armature 2 and is mounted in this bore so that it can move axially.

Solange der Verriegelungszylinder 7 in der in 1 gezeigten Stellung verbleibt, ist die Schaltstange 11 mit dem Anker 2 gekoppelt und bewegt sich daher mit diesem mit. Die beiden Federn 5, die zwischen zwei seitlich auskragenden Anschlägen 21 des Kontaktträgers 4 und der oberen Gehäusewand des erfindungsgemäßen Schaltschützes angeordnet sind, sorgen dafür, dass die Schaltstange mit dem unteren Ende 12 nicht abheben kann, sondern gegen den Absatz 14 des Verriegelungszylinders 7 gedrückt wird.As long as the locking cylinder 7 is in the in 1 remains in the position shown, the switching rod 11 is coupled to the armature 2 and therefore moves with it. The two springs 5, which are arranged between two laterally projecting stops 21 of the contact carrier 4 and the upper housing wall of the contactor according to the invention, ensure that the lower end 12 of the switching rod cannot lift off, but is pressed against the shoulder 14 of the locking cylinder 7 .

Wird nun die Antriebsspule 3 des elektromagnetischen Antriebs bestromt, und der Antrieb dadurch betätigt, so bewegt sich der Anker zusammen mit der Schaltstange 11 und dem Kontaktträger 4 nach oben, bis der bewegliche Kontakt 18 mit den Festkontakten 19 in Kontakt kommt, und die Kontaktdruckfedern 20 entsprechend komprimiert werden. Der Anker 2 bewegt sich dabei von der in 1 gezeigten Ausgangsstellung in die in 2 gezeigte angezogene Stellung, in der er an dem Joch 17 des elektromagnetischen Antriebs anliegt. Gleichermaßen wird der Kontaktträger 4 von der in 1 gezeigten geöffneten Stellung in die in 2 gezeigte geschlossene Stellung überführt.If the drive coil 3 of the electromagnetic drive is energized and the drive is actuated as a result, the armature moves upwards together with the switching rod 11 and the contact carrier 4 until the movable contact 18 comes into contact with the fixed contacts 19 and the contact pressure springs 20 be compressed accordingly. The armature 2 moves from the in 1 into the starting position shown in 2 shown tightened position in which it rests against the yoke 17 of the electromagnetic drive. Likewise, the contact carrier 4 is separated from the in 1 to the open position shown in FIG 2 shown closed position transferred.

Das Öffnen der Kontakte kann auf zweierlei Art und Weise erfolgen. Entweder wird die Antriebsspule des elektromagnetischen Antriebs einfach abgeschaltet. In diesem Fall dauert es allerdings eine Weile, bis das elektromagnetische Feld soweit abgebaut ist, dass der Anker 2 dadurch von der angezogenen Stellung in die Ausgangsstellung zurückfällt. Seine Bewegung wird dabei unterstützt durch die zwischen Joch 17 und Anker 2 angeordnete Spiralfeder 15, von der die Schaltstange 11 umschlossen ist. Die Spiralfeder 15 dient sozusagen als Rückstellfeder. Sie ist in entsprechenden Nuten 16 und 22 des Ankers bzw. des Jochs aufgenommen.The contacts can be opened in two ways. Either the drive coil of the electromagnetic drive is simply switched off. In this case, however, it takes a while for the electromagnetic field to dissipate to such an extent that the armature 2 falls back from the attracted position to the starting position. Its movement is supported by the coil spring 15 which is arranged between the yoke 17 and the armature 2 and by which the shift rod 11 is enclosed. The spiral spring 15 serves, so to speak, as a restoring spring. It is received in corresponding grooves 16 and 22 of the armature and yoke, respectively.

Eine zweite Möglichkeit, die Kontakte zu öffnen, besteht bei dem erfindungsgemäßen Schaltschütz darin, Anker 2 und Schaltstange 11 voneinander zu entkoppeln. Hierzu wird der Verriegelungszylinder 7 einfach nach rechts verschoben, bis das untere Ende 12 der Schaltstange 11 nicht mehr auf dem Absatz 14 des Verriegelungszylinders aufliegt, sondern durch die im Verriegelungszylinder 7 ausgebildete Querbohrung 13 hindurchtreten kann. Der Verriegelungszylinder 7 wird hierzu von einer schnell arbeitenden Betätigungseinrichtung 6 angetrieben. Die Betätigungseinrichtung 6 basiert auf dem Prinzip der Wirbelstrominduktion und weist eine Betätigungsspule 9 sowie eine als Betätigungsanker dienende Aluminiumscheibe 10 auf, in der bei Aktivierung der Betätigungsspule Wirbelströme erzeugt werden, die zu einer elektromagnetischen Abstoßung führen, so dass die Scheibe 10 nach rechts bewegt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aluminiumscheibe 10 gegenüber der Betätigungsspule in horizontaler Richtung axial beweglich gelagert und nicht mit dem Verriegelungszylinder 7 gekoppelt. Zwischen Aluminiumscheibe und Verriegelungszylinder ist daher eine Relativbewegung in vertikaler Richtung möglich. Alternativ kann die Aluminiumscheibe auch fest mit dem Verriegelungszylinder verbunden sein. In diesem Fall ist die Aluminiumscheibe vorzugsweise oben abgeflacht, um eine Kollision mit dem Schaltergehäuse zu verhindern. Die Betätigungsspule 9 wird von einer nicht dargestellten Kondensatorbank gespeist, von der die erforderliche Antriebsenergie zur Verfügung gestellt wird.A second possibility of opening the contacts consists in the contactor according to the invention in decoupling the armature 2 and the switching rod 11 from one another. To do this, the locking cylinder 7 is simply shifted to the right until the lower end 12 of the shift rod 11 no longer rests on the shoulder 14 of the locking cylinder, but can pass through the transverse bore 13 formed in the locking cylinder 7 . For this purpose, the locking cylinder 7 is driven by a fast-acting actuating device 6 . The actuating device 6 is based on the principle of eddy current induction and has an actuating coil 9 and an aluminum disc 10 serving as an actuating armature, in which eddy currents are generated when the actuating coil is activated, which lead to electromagnetic repulsion, so that the disc 10 is moved to the right. In the exemplary embodiment shown, the aluminum disk 10 is mounted such that it can move axially in the horizontal direction relative to the actuating coil and is not coupled to the locking cylinder 7 . Relative movement in the vertical direction is therefore possible between the aluminum disk and the locking cylinder. Alternatively, the aluminum disk can also be permanently connected to the locking cylinder. In this case the aluminum disc is preferably flattened on top to prevent collision with the switch housing. The actuating coil 9 is fed by a capacitor bank, not shown, from which the required drive energy is made available.

Der entriegelte Zustand ist in 3 dargestellt. Das untere Ende 12 der Schaltstange sitzt nun nicht mehr auf dem Absatz 14 auf, welcher in der Querbohrung 13 des Verriegelungszylinders 7 ausgebildet ist, sondern kann durch die Querbohrung 13 hindurchtreten. Kontaktträger 4 und Schaltstange 11 werden zusammen durch die beiden Federn 5 nach unten gedrückt, bis das verjüngte untere Ende 12 der Schaltstange vollständig in die Querbohrung 13 eingetaucht ist. Auf diese Weise können die Kontakte besonders schnell geöffnet werden. Realisierbar sind Öffnungszeiten von etwa 3 Millisekunden.The unlocked state is in 3 shown. The lower end 12 of the shift rod no longer sits on the shoulder 14 which is formed in the transverse bore 13 of the locking cylinder 7, but can pass through the transverse bore 13. Contact carrier 4 and switching rod 11 are pushed down together by the two springs 5 until the tapered lower end 12 of the switching rod is completely immersed in the transverse bore 13 . In this way, the contacts can be opened particularly quickly. Opening times of about 3 milliseconds are feasible.

Es kann sein, dass sich der Anker 2 nach dem Öffnungsvorgang selbst bei abgeschaltetem Antrieb immer noch in der angezogenen Stellung befindet, so wie es in 4 gezeigt ist. Der Kontaktträger 4 ist hingegen bereits in der geöffneten Stellung. Sobald das durch die Antriebsspule des elektromagnetischen Antriebs erzeugte magnetische Feld soweit abgebaut ist, dass die durch das magnetische Feld erzeugte Kraft nicht mehr ausreicht, um den Anker 2 in der angezogenen Stellung zu halten, kehrt auch der Anker 2 wieder in die in 1 gezeigte Ausgangsstellung zurück. Die Rückstellfeder 8 des Verriegelungszylinders 7 sorgt dabei dafür, dass sich der Verriegelungszylinder 7 nach links zurück in die verriegelnde Stellung bewegt, sobald das untere Ende 12 der Schaltstange den Absatz 14 erreicht hat. Kontaktträger 4 und Anker 2 werden dadurch automatisch wieder miteinander gekoppelt. Um das erfindungsgemäße Schaltschütz wieder einsatzbereit zu machen, muss zunächst die nicht dargestellte Kondensatorbank wieder aufgeladen werden, damit auch die schnell arbeitende Betätigungseinrichtung 6 wieder einsatzbereit ist.After the opening operation, even with the drive switched off, the armature 2 may still be in the tightened position, as shown in Fig 4 is shown. The contact carrier 4, on the other hand, is already in the open position. As soon as the magnetic field generated by the drive coil of the electromagnetic drive has dissipated to such an extent that the force generated by the magnetic field is no longer sufficient to hold the armature 2 in the attracted position, the armature 2 also returns to the in position 1 shown starting position. The return spring 8 of the locking cylinder 7 ensures that the locking cylinder 7 moves back to the left into the locking position as soon as the lower end 12 of the shift rod has reached the shoulder 14 . Contact carrier 4 and armature 2 are thus automatically reconnected to one another. In order to make the contactor according to the invention ready for use again, the capacitor bank (not shown) must first be recharged so that the fast-acting actuating device 6 is also ready for use again.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellungen lediglich schematischer Natur sind. Einige Teile des erfindungsgemäßen Schaltschützes sind nicht dargestellt. Zudem wird darauf hingewiesen, dass lediglich ein Festkontaktpaar sowie ein zugehöriger beweglicher Kontakt dargestellt sind. Das erfindungsgemäße Schaltschütz kann jedoch auch mehrpolig ausgeführt sein. Auch die Lichtbogenlöscheinrichtung, die bei dem erfindungsgemäßen Schaltschütz üblicherweise vorgesehen ist, ist der Anschaulichkeit halber nicht dargestellt.It is pointed out that the representations are only of a schematic nature. Some parts of the contactor according to the invention are not shown. In addition, it is pointed out that only one fixed contact pair and one associated movable contact are shown. However, the contactor according to the invention can also be multi-pole. The arc extinguishing device, which is usually provided in the contactor according to the invention, is also not shown for the sake of clarity.

Claims

Contactor (1) with an electromagnetic drive, the drive having an armature (2) which can be moved from an initial position to an energized position when the drive is actuated, the contactor (1) also having a contact carrier coupled to the armature (2). (4), wherein by moving the armature (2) from the initial position to the attracted position, the contact carrier (4) driven by the armature (2) can be transferred from an open position to a closed position, the contact carrier (4) is detachably coupled to the armature (2), the contactor (1) has an unlocking device, by means of which the coupling between the armature (2) and the contact carrier (4) can be released when the armature (2) is tightened, so that the contact carrier (4) can be transferred from the closed position to the open position independently of the armature (2), and the unlocking device comprises a fast-acting actuating device (6) and a locking element (7) which, by the fast-acting actuating device (6), can be moved from a locking position into which couples the locking element (7), armature (2) and contact carrier (4) to one another, can be transferred to an unlocking position, characterized in that the contact carrier (4) can be connected to the armature (2nd ) can be coupled, wherein the locking element (7) is movably mounted on the armature (2) in a direction perpendicular to the shift rod (11), and wherein a lower end (12) of the shift rod (11) is seated on the locking element (7) when the locking element (7) is in the locking position.

Contactor (1) after claim 1 , characterized in that the unlocking device is set up in such a way that the coupling between the armature (2) and the contact carrier (4) is automatically released when a certain threshold current intensity is reached in the main circuit of the contactor (1).

Contactor (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the contact carrier (4) is biased by a first spring (5) in the direction of the open position.

Contactor (1) after claim 1 , characterized in that the locking element (7) is biased by a second spring (8) in the direction of the locking position.

Contactor (1) after claim 1 or 4 , characterized in that the fast-acting actuating device (6) is based on the principle of eddy current induction and has an actuating coil (9) and an aluminum disc (10) serving as an actuating armature, in which eddy currents are generated when the actuating coil (9) is activated.

Contactor (1) after claim 5 , characterized in that the actuating device (6) has a capacitor bank from which the actuating coil (9) is fed.

Contactor (1) after claim 1 , characterized in that the locking element (7) has a bore (13) through which the lower end (12) of the shift rod (11) falls through when the locking element (7) is brought into the unlocking position.

Contactor (1) after claim 7 , characterized in that in the bore (13) a shoulder (14) is formed, on which the lower end (12) of the shift rod (11) rests when the locking element (7) is in the locking position.

Contactor (1) according to one of Claims 1 , 7 and 8th , characterized in that the switching rod (11) is accommodated coaxially to the armature (2) in the armature (2).

Contactor (1) according to one of Claims 1 , 7 until 9 , characterized in that the shift rod (11) is tapered at the lower end (12).

Contactor (1) according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the armature (2) is biased by a third spring (15) in the direction of the initial position.

Contactor (1) after claim 11 , characterized in that the third spring (15) is arranged between an upper end of the armature (2) facing the contact carrier (4) and a stationary part of the contactor (1), the third spring (15) controlling the switching rod (11 ) encloses.

Contactor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contactor (1) comprises control electronics for detecting the current profile in the main circuit of the contactor (1) and for triggering the unlocking device when a certain threshold current intensity is reached.