DE102015119352B4 - Elektromechanischer schutzschalter - Google Patents

Elektromechanischer schutzschalter Download PDF

Info

Publication number
DE102015119352B4
DE102015119352B4 DE102015119352.3A DE102015119352A DE102015119352B4 DE 102015119352 B4 DE102015119352 B4 DE 102015119352B4 DE 102015119352 A DE102015119352 A DE 102015119352A DE 102015119352 B4 DE102015119352 B4 DE 102015119352B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
main
circuit breaker
contact
contact pair
pair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015119352.3A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102015119352A1 (de
Inventor
Marko Fellmer
Peter Faltermeier
Christian Gruber
Christoph Machner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Priority to DE102015119352.3A priority Critical patent/DE102015119352B4/de
Priority to CN201610983067.0A priority patent/CN106683951B/zh
Priority to US15/346,749 priority patent/US9837232B2/en
Publication of DE102015119352A1 publication Critical patent/DE102015119352A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102015119352B4 publication Critical patent/DE102015119352B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54Contact arrangements
    • H01H50/62Co-operating movable contacts operated by separate electrical actuating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54Contact arrangements
    • H01H50/541Auxiliary contact devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54Contact arrangements
    • H01H50/546Contact arrangements for contactors having bridging contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54Contact arrangements
    • H01H50/56Contact spring sets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/02Non-polarised relays
    • H01H51/20Non-polarised relays with two or more independent armatures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • H01H1/2025Bridging contacts comprising two-parallel bridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2235/00Springs
    • H01H2235/01Spiral spring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Elektromechanischer Schutzschalter (100), mit- mindestens einem Hauptkontaktpaar (1, 1'), wobei einer der Hauptkontakte (1) des Hauptkontaktpaars (1, 1') auf einer Hauptkontaktbrücke (2) angeordnet ist,- mindestens einem Nebenkontaktpaar (4, 4') mit einem Material, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Hauptkontakte (1), wobei einer der Nebenkontakte (4) des Nebenkontaktpaars (4, 4') auf einer der Hauptkontaktbrücke (2) parallel geschalteten Nebenkontaktbrücke (5) angeordnet ist,- einen ersten Anker (10) zur Bewegung der Hauptkontaktbrücke (2),- einen zweiten Anker (15) zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke (5), wobei die Anker (10, 15) derartig ausgebildet sind, dass das Nebenkontaktpaar (4, 4') nach dem Hauptkontaktpaar (1, 1') geöffnet und vor dem Hauptkontaktpaar (1, 1') geschlossen wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Schutzschalter zur Trennung hoher Ströme.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Schutzschalter bekannt, die auch als Relais oder Schütz bezeichnet werden. Die grundsätzliche Funktion von derartigen Schutzschaltern besteht darin, mit Hilfe eines vergleichsweise kleinen Stromes, einem Steuerstrom, hohe elektrische Leistungen in einem Laststromkreis zu schalten. Der Strom im Laststromkreis ist dabei um ein Vielfaches größer als der Steuerstrom.
  • Ein Problem, das bei Schutzschaltern auftritt, wenn große Leistungen geschaltet werden, besteht darin, dass bei einem Schalten der Schalterkontakte Lichtbögen entstehen können, die zu einem Verschleiß der Schalterkontakte führen. Diese Schalterkontakte sind bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schutzschaltern zum Beispiel aus Kupfer oder Silber. Insbesondere bei hohen Spannungen und Strömen entstehen unweigerlich Lichtbögen zwischen den zu trennenden Schalterkontakten. Üblicherweise werden diese Lichtbögen durch den zusätzlichen Einsatz wie zum Beispiel von Löschgas oder Löschmagneten gelöscht, um ein sicheres Trennen der Schalterkontakte zu realisieren und um zu verhindern, dass die Lichtbögen nicht auf benachbarte Bauteile des Schutzschalters überspringen und diese schädigen. Dies ist jedoch oftmals aufwändig zu realisieren, insbesondere, wenn der Schutzschalter im Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
  • Die Lastströme, die bei der Verwendung von Schutzschaltern in einem Fahrzeug fließen können, können bis zu 1500 Ampere oder höher sein. Fließt ein derartig hoher Laststrom bei der Trennung der Kontakte durch den Schutzschalter, dann ist die Anzahl der Schaltzyklen der heutzutage verwendeten Schutzschalter aufgrund ihrer Bauweise beschränkt. Die Trennung der Schalterkontakte eines solchen Schutzschalters, dessen Kontakte üblicherweise Kupfer oder Silber enthalten, erfolgt bei einem Trennstrom in dieser Dimension nur wenige Male, da der Trennstrom normalerweise an den Schaltkontakten des Schutzschalters schwere Schäden verursacht. Nach wenigen Schaltzyklen muss der Schutzschalter dann bereits wieder ausgetauscht werden, was den Wartungsaufwand von derartigen Schutzschaltern erhöht.
  • Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 032 456 A1 offenbart ein elektrisches Schaltschütz mit Haupt- sowie Nebenkontakten, einen zur Betätigung der Hauptkontaktbrücken und Nebenkontaktbrücken vorgesehenen Anker und mit Mitteln zur Rückstellung des Ankers von einer Zwischenstellung bzw. Endstellung in eine Ausgangslage. Für den elektromagnetischen Antrieb des Ankers ist eine Vorladespule sowie eine zusätzlich oder unabhängig von der Vorladespule bestrombare Anzugsspule vorgesehen. Dabei ist ein Spulenjoch derart angeordnet, dass die durch das von der Vorladespule erzeugte Magnetfeld auf den Anker wirkende Magnetkraft bei gleicher Bestromung der Vorladespule in der Endstellung des Ankers größer ist als in der Zwischenstellung.
  • In der deutschen Patentschrift DE 547 270 A wird ein Verfahren zum Ein- und Ausschalten, insbesondere von Hochleistungsstromkreisen, vermittels Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten, beschrieben, wobei der zu schaltende Strom kurzzeitig mittels eines zum Vakuumschalter parallel liegenden zweiten Schalters auf den Vakuumschalter übergeleitet wird, in dem sich die Ein- und Ausschaltung vollzieht, während der Strom im Normalzustand über den parallel liegenden zweiten Schalter geleitet ist.
  • Eine spezielle Anwendung wird in der US-Patentschrift US 8,476,997 B2 dargestellt. Hierbei wird ein Soft-Start-System und Verfahren für Fahrzeugstarter beschrieben. Ausführungsformen stellen ein Solenoid bereit, umfassend: eine erste Spule, die Energie erhält, wenn ein Zündschalter geschlossen ist; ein erster Stößel, der betätigt wird, wenn die erste Spule Leistung empfängt; einen ersten Anschluss, der so konfiguriert ist, dass er an einer Kontaktstange des ersten Kolbens anliegt; eine zweite Spule, die Energie erhält, wenn die Kontaktstange des ersten Kolbens an dem ersten Anschluss anliegt; ein zweiter Kolben wird betätigt, wenn die zweite Spule Energie erhält; und einen zweiten Anschluss, der so konfiguriert ist, dass er an einer Kontaktstange des zweiten Kolbens anliegt. Solch ein Solenoid ist konfiguriert, um einem angeschlossenen Motor Leistung auf einem ersten Niveau bereitzustellen, wenn die Kontaktstange des ersten Kolbens an dem ersten Anschluss anliegt und auf einem zweiten Niveau, das höher ist als das erste Niveau, wenn der Kontaktstab des zweiten Kolbens an dem zweiten Terminal anliegt.
  • Das Gebrauchsmuster DE 18 94 372 U beschreibt ein Schaltgerät, mit einer Kontaktbrücke als beweglicher Kontaktteil eines Hauptkontaktes. Jedem Hauptkontakt ist ein schweiss- und abbrandfester Vorkontakt zugeordnet. Als Kontaktmaterial für die Vorkontakte kann beispielsweise Wolfram verwendet werden, das als Kontaktplättchen auf die Kontaktträger aufgeschweißt ist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektromechanischen Schutzschalter derart weiter zu entwickeln, dass die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden bzw. reduziert werden und dass ein sicheres Trennen hoher Ströme bei gleichzeitiger Reduzierung des Kontaktverschleißes und einer Erhöhung der Schaltzyklen erreicht wird.
  • Die Aufgabe wird durch einen elektromechanischen Schutzschalter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Schutzschalter umfasst mindestens ein Hauptkontaktpaar, wobei ein Hauptkontakt auf einer Hauptkontaktbrücke angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Schutzschalter mindestens ein Nebenkontaktpaar mit einem Material, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Hauptkontakte, wobei ein Nebenkontakt auf einer der Hauptkontaktbrücke parallel geschalteten Nebenkontaktbrücke angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Schutzschalter einen ersten Anker zur Bewegung der Hauptkontaktbrücke und einen zweiten Anker zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke, wobei die Anker derart ausgebildet sind, dass das Nebenkontaktpaar nach dem Hauptkontaktpaar geöffnet und vor dem Hauptkontaktpaar geschlossen wird. Damit sind im Normalbetrieb beide Kontaktpaare in Parallelschaltung und können einen hohen Strom tragen, wozu insbesondere das höherwertige Hauptkontaktpaar mit besserer elektrischer Leitfähigkeit beiträgt. Da das Hautkontaktpaar vor dem Nebenkontaktpaar öffnet und später schließt, ist das Risiko der Beschädigung des Hauptkontaktpaars gering. Dieses Risiko trägt das Nebenkontaktpaar, das jedoch aus einem widerstandsfähigeren Material besteht.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch den Schutzschalter zwei voneinander getrennte Kontaktbrücken geschaffen werden, welche zur Reduzierung eines Abbrandes und einer Minimierung des Übergangswiderstandes zwischen den einzelnen Kontakten ausgelegt sind.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein sicheres Trennen hoher Ströme, insbesondere von Strömen, die größer als 1500 Ampere sind, möglich wird.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Leistungsverluste aufgrund der unterschiedlichen Materialpaarungen der Kontakte des Schutzschalters verringert werden. Außerdem wird durch den erfindungsgemäßen Schutzschalter eine größere Anzahl von Schaltzyklen zur Trennung von hohen Strömen möglich. Diese hat eine höhere Lebensdauer des Schutzschalters zur Folge, was wiederum den Wartungsaufwand reduziert.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Kontaktübergangswiderstand im Schutzschalter reduziert wird.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein weiterer Hauptkontakt des Hauptkontaktpaares und ein weiterer Nebenkontakt des Nebenkontaktpaares auf einem Kontaktpol angeordnet. Der Kontaktpol ist das Gegenstück zu den beiden Kontaktbrücken und weist mindestens einen Haupt- und einen Nebenkontakt auf.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Schutzschalter eine Steuereinheit zur Betätigung der beiden Anker, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den ersten Anker und den zweiten Anker derart anzusteuern, dass das Hauptkontaktpaar vor dem Nebenkontaktpaar geöffnet und nach dem Nebenkontaktpaar geschlossen wird. Dadurch wird erreicht, dass die beim Öffnen der Kontakte entstehenden Lichtbögen zu dem Kontaktpaar, das ein Material mit einem höheren Schmelzpunkt aufweist, abgeführt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Steuereinheit ein erstes Federelement und ein zweites Federelement zum Vorspannen des ersten bzw. zweiten Ankers auf, wobei das erste Federelement eine größere Federkraft als das zweite Federelement aufweist. Die Ansteuerung der beiden Anker über Federelemente hat den Vorteil, dass diese Art der Ansteuerung platzsparend ist und zugleich kostengünstig zu realisieren ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Federelement mit dem zweiten Federelement verbunden. Das erste Federelement übt auf das zweite Federelement eine Federkraft aus, die der Federkraft des zweiten Federelements entgegen gerichtet ist, damit der zweite Anker zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke betätigt wird, um nach dem Öffnen des Hauptkontaktpaars das Nebenkontaktpaar zu öffnen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt die Steuereinheit durch eine Antriebseinheit eine Kraft, die der Federkraft des ersten Federelementes entgegenwirkt, um das Schließen des Nebenkontaktpaares vor dem Hauptkontaktpaar zu ermöglichen. Der zweite Anker ist gegenüber dem ersten Anker derart angeordnet, dass eine Bewegungsstrecke des zweiten Ankers kürzer ist als eine Bewegungsstrecke des ersten Ankers.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Antriebseinheit eine Spule, um bei einem Stromfluss durch die Spule eine Magnetkraft zu erzeugen, die der Federkraft des ersten Federelementes entgegenwirkt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Material oder die Beschichtung des Nebenkontaktpaares mit dem höheren Schmelzpunkt Wolfram. Das Material oder die Beschichtung der Hauptkontakte mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit als das Material der Nebenkontakte ist Silber. Die Verwendung von Silber hat den Vorteil, dass der Kontaktübergangswiderstand im Schutzschalter reduziert wird. Die Verwendung von Wolfram als Kontaktmaterial für das Nebenkontaktpaar hat den Vorteil, dass Wolfram aufgrund seines hohen Schmelzpunktes hohe Stromlasten aufnehmen kann und dadurch als eine sogenannte Opferschicht in Frage kommt, um diese hohe Lasten zu schalten.
  • Die mit Wolfram ausgebildeten Nebenkontakte weisen zwar eine geringere elektrische Leitfähigkeit und damit einen höheren Übergangswiderstand auf als die mit Silber versehenen Hauptkontakte. Dafür sind die Nebenkontakte robuster und widerstandsfähiger gegenüber Lichtbögen und werden somit weniger geschädigt als die Hauptkontakte. Damit die Hauptkontakte durch die Lichtbögen weniger beschädigt werden als die Nebenkontakte, werden die Nebenkontakte vor den Hauptkontakten geschlossen und nach den Hauptkontakten geöffnet. Dadurch werden die Lebensdauer des Schutzschalters und die Anzahl der möglichen Schaltzyklen des Schutzschalters selbst bei einem Auftreten von Lichtbögen erhöht, da einer Beschädigung der Nebenkontakte mit dem widerstandfähigerem Material durch Lichtbögen beim Öffnen und Schließen der Kontakte vorgebeugt wird und nicht zum sofortigen Ausfall des erfindungsgemäßen Schutzschalters führt.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
    • 1 eine schematische Abbildung des erfindungsgemäßen Schutzschalters in einer ersten Stellung, in der die Hauptkontakte und die Nebenkontakte geöffnet sind;
    • 2 eine schematische Abbildung des erfindungsgemäßen Schutzschalters nach 1 in einer zweiten Stellung, in der die Hauptkontakte geöffnet und die Nebenkontakte geschlossen sind;
    • 3 eine schematische Abbildung des erfindungsgemäßen Schutzschalters gemäß 1 in einer dritten Stellung, in der die Hauptkontakte und die Nebenkontakte geschlossen sind.
  • 1 zeigt einen Schutzschalter 100 mit zwei Hauptkontaktpaaren 1, 1', wobei beide Hauptkontakte 1 auf einer Hauptkontaktbrücke 2 angeordnet ist. Die Hauptkontaktpaare 1, 1' bestehen aus Silber oder aus einem derartigen Material, das Silber enthält oder sind mit diesem Material beschichtet. Der Schutzschalter 100 umfasst weiterhin zwei Nebenkontaktpaare 4, 4' mit einem Material das einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Hauptkontakte 1. Die Nebenkontaktpaare 4, 4' sind vorzugsweise aus Wolfram oder damit beschichtet. Zwei Nebenkontakte 4 sind auf einer Nebenkontaktbrücke 5 angeordnet, die zu der Hauptkontaktbrücke 2 parallel geschaltet ist. Der Schutzschalter 100 umfasst weiterhin einen ersten Anker 10 zur Bewegung der Hauptkontaktbrücke 2 und einen zweiten Anker 15 zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke 5. Die Anker 10, 15 sind derartig ausgebildet, dass das Nebenkontaktpaar 4, 4' nach dem Hauptkontaktpaar 1, 1' geöffnet und vor dem Hauptkontaktpaar 1, 1' geschlossen wird.
  • 1 zeigt weiterhin, dass der Schutzschalter 100 einen weiteren Hauptkontakt 1' des Hauptkontaktpaares 1, 1' und einen weiteren Nebenkontakt 4' des Nebenkontaktpaares 4, 4' auf jeweils einem Kontaktpol 50 aufweist.
  • Der Schutzschalter 100 umfasst eine Steuereinheit 30 zur Betätigung der Anker 10, 15. Die Steuereinheit 30 ist ausgebildet, um den ersten Anker 10 und den zweiten Anker 15 derart anzusteuern, dass das Hauptkontaktpaar 1, 1' vor dem Nebenkontaktpaar 4,4' geöffnet und nach dem Nebenkontaktpaar 4, 4' geschlossen wird.
  • In einem ersten Anwendungsfall steuert die Steuereinheit 30 den ersten Anker 10 vor dem zweiten Anker 15 an, um das Hauptkontaktpaar 1, 1' vor dem Nebenkontaktpaar 4, 4' zu öffnen. Anschließend steuert die Steuereinheit 30 den zweiten Anker 15 vor dem ersten Anker 10 an, um das Nebenkontaktpaar 4, 4' vor dem Hauptkontaktpaar 1, 1' zu schließen. In einem zweiten Anwendungsfall steuert die Steuereinheit 30 beide Anker 10, 15 gleichzeitig an. Jedoch bedingt durch die Bauform der beiden Anker 10, 15 und deren Anordnung zueinander, ist eine Bewegungsstrecke 36 des zweiten Ankers 15, um die Nebenkontaktpaare 4, 4' zu schließen, kürzer als eine Bewegungsstrecke 37 des ersten Ankers 10, um die Hauptkontaktpaare 1, 1' zu schließen, so dass dadurch erreicht wird, dass die Nebenkontaktpaare 4, 4' vor den Hauptkontaktpaaren 1, 1' schließen. In einem dritten Anwendungsfall ist die Bewegung des ersten Ankers 10 schneller als die Bewegung des zweiten Ankers 15, so dass selbst bei gleich langen Wegstrecken das Hauptkontaktpaar 1, 1' vor dem Nebenkontaktpaar 4, 4' öffnet.
  • Die Steuereinheit 30 umfasst weiterhin ein erstes Federelement 21 und ein zweites Federelement 22 zum Vorspannen des ersten bzw. zweiten Ankers 10, 15. Das erste Federelement 21 weist dabei eine größere Federkraft auf als das zweite Federelement 22. Das erste Federelement 21 ist dabei für die Vorspannung des ersten Ankers 10 zuständig. Das zweite Federelement 22 ist für die Vorspannung des zweiten Ankers 15 zuständig. In der Ausführungsform des Schutzschalters 100 gemäß der 1 ist das erste Federelement 21 mit dem zweiten Federelement 22 verbunden. Das erste Federelement 21 übt dabei auf das zweite Federelement 22 eine Federkraft aus, die der Federkraft des zweiten Federelements 22 entgegen gerichtet ist, damit der zweite Anker 15 zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke 5 betätigt wird, um nach dem Öffnen der Hauptkontaktpaare 1, 1' die Nebenkontaktpaare 4, 4' zu öffnen.
  • Im Folgenden wird das Öffnen und das Schließen der Kontakte des Schutzschalters 100 anhand der 1 bis 3 näher beschrieben: In der 1 befindet sich der Schutzschalter 100 in seiner Ausgangsposition, in der sämtliche Kontakte des Schutzschalters 100, also die beiden Hauptkontaktpaare 1, 1' und die beiden Nebenkontaktpaare 4, 4', geöffnet sind. Dabei werden die beiden Anker 10, 15 durch das erste Federelement 21 nach unten gedrückt. Das erste Federelement 21 weist dazu eine größere Federkraft auf als das zweite Federelement 22. Das den ersten Anker 10 umgebende erste Federelement 21 wirkt also auch auf den zweiten Anker 15.
  • Um die beiden Hauptkontaktpaare 1, 1' und die beiden Nebenkontaktpaare 4, 4' nun von der Ausgangsposition gemäß 1 in eine geschlossene Stellung gemäß der 2 bzw. 3 zu überführen, ist eine Magnetkraft erforderlich, die dem ersten Federelement 21 entgegenwirkt. Diese Magnetkraft wird durch eine stromdurchflossene Spule 35 in einer Antriebseinheit 34 erzeugt. Die Antriebseinheit 34 und die Spule 35 sind dabei Bestandteil der Steuereinheit 30. Die Bewegung der beiden Anker 10, 15 erfolgt dabei über eine Magnetkraft, die durch ein von der stromdurchflossenen Spule 35 gebildetes Magnetfeld erzeugt wird. Die Antriebseinheit 35 zur Bewegung der beiden Anker 10, 15 könnte jedoch alternativ auch über einen elektrischen Antrieb erfolgen, wenn die Federkräfte allein nicht ausreichend sind, um die beiden Anker zu bewegen.
  • Da der zweite Anker 15 zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke 5 einen kürzeren Weg bzw. eine kürzere Bewegungsstrecke 36 zurücklegen muss als der erste Anker 10 zur Bewegung der Hauptkontaktbrücke 2, der eine Bewegungsstrecke 37 zurücklegt, werden zunächst die Kontakte der Nebenkontaktpaare 4, 4' geschlossen, wie dies in der 2 dargestellt ist. Anschließend werden durch die Bewegung des ersten Ankers 10, auf den weiterhin die Magnetkraft wirkt, auch die Kontakte der Hauptkontaktpaare 1, 1' geschlossen werden, wie dies in der 3 dargestellt ist. Ein Strom durch den Schutzschalter 100 wird dabei den Weg des geringsten Widerstandes nehmen und über das Hauptkontaktpaar 1, 1' des einen Kontaktpols 50, das vorzugsweise mit Silber oder einer Silberlegierung beschichtet ist oder aus einem silberhaltigen Material besteht, zu dem Hauptkontaktpaar 1, 1' des anderen Kontaktpols 50 fließen. Silber hat einen Schmelzpunkt von ca. 962 Grad Celsius. Wolfram besitzt einen Schmelzpunkt von ca. 3422 Grad Celsius. Silber hat auch eine wesentlich bessere elektrische Leitfähigkeit als Wolfram.
  • Das Überführen der Schalterkontakte des Schutzschalters 100 von einer geschlossenen Position, wie dies in der 3 dargestellt ist, in eine offene Position gemäß 1, geschieht bei dem erfindungsgemäßen Schutzschalter wie folgt: Zunächst wird der Strom durch die Spule 35 unterbrochen, damit das aufgebaute Magnetfeld erlischt und folglich keine Magnetkraft mehr auf das erste Federelement 21 wirken kann. Da das Federelement 21 eine größere Federkraft aufweist als das Federelement 22 und die beiden Anker 10, 15 miteinander verbunden sind, wirkt in dieser Position eine Federkraft von dem ersten Federelement 21 auf das Federelement 22. Das erste Federelement 21 dehnt sich dabei aus bzw. expandiert, so dass der erste Anker 10 mit den Kontaktflächen aus Silber derart bewegt wird, dass die Hauptkontakte der Hauptkontaktpaare 1, 1' zuerst voneinander getrennt werden. Durch die Expansion des ersten Federelementes 21 wird eine Kraft von dem ersten Anker 10 auf den zweiten Anker 15 ausgeübt. Dies bewirkt, dass sich der zweite Anker 15 nach unten bewegt und das zweite Federelement 22 zusammengedrückt. Die Folge davon ist, dass nach dem Öffnen der Hauptkontakte nun auch die Nebenkontakte der Nebenkontaktpaare 4, 4' mit dem Material aus Wolfram voneinander getrennt werden. Nach diesem Ablauf sind beide Anker 10, 15 von den beiden Kontaktpolen 50 getrennt, wie in der 1 dargestellt.
  • Die dargestellten Ausführungsformen des Schutzschalters 100 gemäß der 1 bis 3 beschreiben einen sogenannten Doppelkontakt-Schutzschalter. Das erfindungsgemäße Prinzip des Schutzschalters 100 funktioniert jedoch ebenso, wenn der Schutzschalter 100 lediglich über einen Kontaktpol 50 verfügt (nicht dargestellt), der mit einem Hauptkontaktpaar 1, 1' und einem Nebenkontaktpaar 4, 4' kontaktierbar ist. Durch die Verwendung von einem Hauptkontaktpaar 1, 1' und einem Nebenkontaktpaar 4, 4' werden zwei voneinander getrennte Kontaktbrücken gebildet, mit denen der Abbrand der Kontakte bei hohen Lastströmen bei der Trennung der Kontakte reduziert und der Übergangswiderstand des Schutzschalters minimiert wird, was auch eine Reduzierung der Leistungsverluste bewirkt.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Elektromagnetischer Schutzschalter
    1, 1'
    Hauptkontaktpaar
    1
    Hauptkontakt der Hauptkontaktbrücke
    1'
    Hauptkontakt des Kontaktpols
    2
    Hauptkontaktbrücke
    4, 4'
    Nebenkontaktpaar
    4
    Nebenkontakt der Nebenkontaktbrücke
    4'
    Nebenkontakt des Kontaktpols
    5
    Nebenkontaktbrücke
    10
    Erster Anker
    15
    Zweiter Anker
    21
    Erstes Federelement
    22
    Zweites Federelement
    30
    Steuereinheit
    34
    Antriebseinheit
    35
    Spule
    36
    Bewegungsstrecke des zweiten Ankers
    37
    Bewegungsstrecke des ersten Ankers
    50
    Kontaktpol

Claims (8)

  1. Elektromechanischer Schutzschalter (100), mit - mindestens einem Hauptkontaktpaar (1, 1'), wobei einer der Hauptkontakte (1) des Hauptkontaktpaars (1, 1') auf einer Hauptkontaktbrücke (2) angeordnet ist, - mindestens einem Nebenkontaktpaar (4, 4') mit einem Material, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Hauptkontakte (1), wobei einer der Nebenkontakte (4) des Nebenkontaktpaars (4, 4') auf einer der Hauptkontaktbrücke (2) parallel geschalteten Nebenkontaktbrücke (5) angeordnet ist, - einen ersten Anker (10) zur Bewegung der Hauptkontaktbrücke (2), - einen zweiten Anker (15) zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke (5), wobei die Anker (10, 15) derartig ausgebildet sind, dass das Nebenkontaktpaar (4, 4') nach dem Hauptkontaktpaar (1, 1') geöffnet und vor dem Hauptkontaktpaar (1, 1') geschlossen wird.
  2. Schutzschalter (100) nach Anspruch 1, wobei der andere Hauptkontakt (1') des Hauptkontaktpaares (1,1') und der andere Nebenkontakt (4') des Nebenkontaktpaares (4, 4') auf einem Kontaktpol (50) angeordnet sind.
  3. Schutzschalter (100) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine Steuereinheit (30) zur Betätigung der beiden Anker (10, 15), wobei die Steuereinheit (30) ausgebildet ist, den ersten Anker (10) und den zweiten Anker (15) derart anzusteuern, dass das Hauptkontaktpaar (1, 1') vor dem Nebenkontaktpaar (4,4') geöffnet und nach dem Nebenkontaktpaar (4, 4') geschlossen wird.
  4. Schutzschalter (100) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (30) ein erstes Federelement (21) und ein zweites Federelement (22) zum Vorspannen des ersten bzw. zweiten Ankers (10, 15) aufweist, und wobei das erste Federelement (21) eine größere Federkraft als das zweite Federelement (22) aufweist.
  5. Schutzschalter (100) nach Anspruch 4, wobei das erste Federelement (21) mit dem zweiten Federelement (22) verbunden ist und eine der Federkraft des zweiten Federelement (22) entgegengerichtete Kraft ausübt, damit der zweite Anker (15) zur Bewegung der Nebenkontaktbrücke (5) betätigt wird, um nach dem Öffnen des Hauptkontaktpaars (4, 4') das Nebenkontaktpaar (4, 4') zu öffnen.
  6. Schutzschalter (100) nach Anspruch 4, wobei zum Schließen des Nebenkontaktpaares (4, 4') vor dem Hauptkontaktpaar (1, 1'), die Steuereinheit (30) durch eine Antriebseinheit (34) eine Kraft erzeugt, die der Federkraft des ersten Federelementes (21) entgegenwirkt, und der zweite Anker (15) gegenüber dem ersten Anker (10) derart angeordnet ist, dass eine Bewegungsstrecke (36) des zweiten Ankers (15) kürzer ist als eine Bewegungsstrecke (37) des ersten Ankers (10).
  7. Schutzschalter (100) nach Anspruch 6, wobei die Antriebseinheit (34) eine Spule (35) umfasst, um bei einem Stromfluss durch die Spule (35) eine Magnetkraft zu erzeugen, die der Federkraft des ersten Federelementes (21) entgegenwirkt.
  8. Schutzschalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Material oder die Beschichtung des Nebenkontaktpaares (4, 4') mit dem höheren Schmelzpunkt, Wolfram ist, und das Material oder die Beschichtung des Hauptkontaktpaares (1, 1') mit der höheren elektrischen Leitfähigkeit als das Material des Nebenkontaktpaares (4, 4'), Silber ist.
DE102015119352.3A 2015-11-10 2015-11-10 Elektromechanischer schutzschalter Active DE102015119352B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015119352.3A DE102015119352B4 (de) 2015-11-10 2015-11-10 Elektromechanischer schutzschalter
CN201610983067.0A CN106683951B (zh) 2015-11-10 2016-11-09 机电保护开关
US15/346,749 US9837232B2 (en) 2015-11-10 2016-11-09 Electromechanical circuit breaker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015119352.3A DE102015119352B4 (de) 2015-11-10 2015-11-10 Elektromechanischer schutzschalter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015119352A1 DE102015119352A1 (de) 2017-05-11
DE102015119352B4 true DE102015119352B4 (de) 2018-06-07

Family

ID=58584322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015119352.3A Active DE102015119352B4 (de) 2015-11-10 2015-11-10 Elektromechanischer schutzschalter

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9837232B2 (de)
CN (1) CN106683951B (de)
DE (1) DE102015119352B4 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7434769B2 (ja) * 2019-09-13 2024-02-21 オムロン株式会社 電磁継電器
DE102020202970B4 (de) * 2020-03-09 2023-11-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Hochvoltschütz
CN111584308B (zh) * 2020-03-23 2022-04-15 中国航天时代电子有限公司 一种可更换式接触装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE547270C (de) 1927-07-14 1932-03-22 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Verfahren zum Ein- und Ausschalten, insbesondere von Hochleistungsstromkreisen, vermittels Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten
DE1894372U (de) 1964-03-26 1964-06-11 Stotz Kontakt Gmbh Schaltgeraet, insbesondere luftschuetz fuer hohe einschaltstromspitzen.
DE102010032456A1 (de) 2010-07-28 2012-02-02 Schaltbau Gmbh Elektrisches Schaltschütz
US8476997B2 (en) 2010-09-02 2013-07-02 Prestolite Electric, Inc. Soft-start systems and methods for vehicle starters

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2348613C2 (de) * 1973-09-27 1975-11-06 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Selbstschalter, insbesondere Schutzschalter
DE10315243B3 (de) * 2003-04-03 2004-08-26 Siemens Ag Elektromechanisches Schaltgerät
CN201549396U (zh) * 2009-11-13 2010-08-11 卓灵智能(深圳)有限公司 用于电联接的双触点结构及其继电器
CN102568936A (zh) * 2012-02-15 2012-07-11 南京全宁电器有限公司 一种可延长使用寿命的接触器
EP2775502B1 (de) * 2013-03-08 2017-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Schaltgerät zum Schalten eines Kondensators
CN104779119B (zh) * 2015-04-13 2017-03-15 温州北方电子机械有限公司 一种大电流电源继电器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE547270C (de) 1927-07-14 1932-03-22 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Verfahren zum Ein- und Ausschalten, insbesondere von Hochleistungsstromkreisen, vermittels Schalter mit im Vakuum liegenden Schaltkontakten
DE1894372U (de) 1964-03-26 1964-06-11 Stotz Kontakt Gmbh Schaltgeraet, insbesondere luftschuetz fuer hohe einschaltstromspitzen.
DE102010032456A1 (de) 2010-07-28 2012-02-02 Schaltbau Gmbh Elektrisches Schaltschütz
US8476997B2 (en) 2010-09-02 2013-07-02 Prestolite Electric, Inc. Soft-start systems and methods for vehicle starters

Also Published As

Publication number Publication date
CN106683951B (zh) 2019-03-08
DE102015119352A1 (de) 2017-05-11
US20170133184A1 (en) 2017-05-11
US9837232B2 (en) 2017-12-05
CN106683951A (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017122008B4 (de) Elektrischer schalter
DE102010016950B4 (de) Elektromagnetisches Relais
EP0876671B1 (de) Elektrisches schaltgerät
EP2980822A1 (de) Schutzschaltgerät und magnetjoch
DE102012212236A1 (de) Schutzschaltgerät und Magnetjoch
WO2006069956A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum sicheren betrieb eines schaltgerätes
DE102015119352B4 (de) Elektromechanischer schutzschalter
EP2309526B1 (de) Leistungsschalter mit parallelen Nennstrompfaden
EP3224852B1 (de) Schaltgerät mit einem antrieb zum betriebsmässigen schalten und mit einem schnellauslöser zum trennen eines strompfads in dem schaltgerät
DE102006028696A1 (de) Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter
EP1173873B1 (de) Selbsterholende strombegrenzungseinrichtung mit flüssigmetall
EP3074998B1 (de) Erdungsschalter für bahnstromanlagen und verfahren zum erden eines teils einer bahnstromanlage mittels eines erdungsschalters
DE102006024249B4 (de) Leitungsschutzschalter
DE102007004528B3 (de) Elektrisches Gleichstromnetz für Wasserfahrzeuge sowie für Offshoreanlagen mit erhöhter Abschaltsicherheit
DE102012005031A1 (de) Installationsschaltgerät
WO2005034162A1 (de) Verfahren zur erhöhung der stromtragfähigkeit und zur beschleunigung des dynamischen kontaktöffnens von leistungsschaltern und zugehöriges schaltgerät
DE1042120B (de) Relais mit zwangsweiser Fuehrung der beweglichen Kontaktfedern und gemeinsamer Abstuetzung der Kontaktgegenfedern
DE102019117804B4 (de) Schalteinrichtung mit einem elektrischen Kontaktsystem
EP2680293B1 (de) Auslösemechanismus
EP3549150B1 (de) Vorrichtung zum trennen eines bordnetzes von einer energiequelle
EP2431993B1 (de) Modularer niederspannungsschalter
EP3146549B1 (de) Schaltgerät
DE102019117802A1 (de) Schaltkontaktsystem einer durch elektrischen Strom betriebenen Schalteinrichtung
DE102011079593A1 (de) Elektromechanisches Schutzschaltgerät
DE102016010820A1 (de) Kontaktelement für einen elektromechanischen Schaltkontakt

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