DE102023003176A1 - Contactor and switching device - Google Patents

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DE102023003176A1
DE102023003176A1 DE102023003176.3A DE102023003176A DE102023003176A1 DE 102023003176 A1 DE102023003176 A1 DE 102023003176A1 DE 102023003176 A DE102023003176 A DE 102023003176A DE 102023003176 A1 DE102023003176 A1 DE 102023003176A1
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DE
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auxiliary contact
switching element
main switching
contactor
drive
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DE102023003176.3A
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Maximilian Henger
Stefan Dierolf
Hugo Philip Ribeiro
Oliver Kiesewetter
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/541—Auxiliary contact devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • H01H9/167—Circuits for remote indication

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltschütz (2), aufweisend einen Antrieb (4), ein mit dem Antrieb (4) gekoppeltes Hauptschaltelement (5) und eine Hilfskontaktanordnung (6) mit einem Hilfskontakt (6.1), welcher zumindest mittelbar zwangsgeführt mit dem Hauptschaltelement (5) mechanisch gekoppelt ist und einen elektrischen Hilfskontaktschaltkreis (HKS) zu einer Auswertung eines Schaltzustands des Hauptschaltelements (5) schließt, wenn das Hauptschaltelement (5) geöffnet ist. Erfindungsgemäß weist die Hilfskontaktanordnung (6) einen Sicherheits-Hilfskontakt (6.2) auf, welcher elektrisch seriell mit einem elektrischen Widerstand (R1) und gemeinsam mit dem Widerstand (R1) elektrisch parallel zu dem Hilfskontakt (6.1) geschaltet ist. Der Sicherheits-Hilfskontakt (6.2) schließt den Hilfskontaktschaltkreis (HKS) zur Auswertung des Schaltzustands des Hauptschaltelements (5), wenn das Hauptschaltelement (5) geöffnet ist, und ist derart mit dem Hauptschaltelement (5) und/oder dem Hilfskontakt (6.1) und/oder dem Antrieb (4) mechanisch gekoppelt ist, dass eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts (6.2) von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand startet, wenn der Hilfskontakt (6.1) nach einem Öffnen einen vorgegebenen Öffnungsweg erreicht hat, und eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts (6.2) von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand beendet ist, bevor der Hilfskontakt (6.1) nach einem Schließen einen vorgegebenen Schließweg erreicht hat.The invention relates to a contactor (2), comprising a drive (4), a main switching element (5) coupled to the drive (4), and an auxiliary contact arrangement (6) with an auxiliary contact (6.1), which is at least indirectly positively guided with the main switching element (5 ) is mechanically coupled and closes an electrical auxiliary contact circuit (HKS) to evaluate a switching state of the main switching element (5) when the main switching element (5) is open. According to the invention, the auxiliary contact arrangement (6) has an auxiliary safety contact (6.2), which is electrically connected in series with an electrical resistor (R1) and, together with the resistor (R1), electrically connected in parallel to the auxiliary contact (6.1). The safety auxiliary contact (6.2) closes the auxiliary contact circuit (HKS) for evaluating the switching state of the main switching element (5) when the main switching element (5) is open, and is thus connected to the main switching element (5) and/or the auxiliary contact (6.1) and / or the drive (4) is mechanically coupled so that a movement of the safety auxiliary contact (6.2) from a closed state to an open state starts when the auxiliary contact (6.1) has reached a predetermined opening path after opening, and a movement of the Safety auxiliary contact (6.2) from the open state to the closed state is completed before the auxiliary contact (6.1) has reached a predetermined closing path after closing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltschütz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a contactor according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung.The invention relates to a switching device.

Aus dem Stand der Technik sind Schaltschütze bekannt, welche zumindest ein Hauptschaltelement zum Schalten einer elektrischen Last und einen Hilfskontakt aufweisen. Der Hilfskontakt ist zwangsgeführt mit dem Hauptschaltelement gekoppelt und dient zum Öffnen und Schließen einer Meldeleitung zur Schützsteuerung und Signalanzeige. Das heißt, über den Hilfskontakt kann ein Schaltzustand des Hauptschaltelements erfasst werden.Contactors are known from the prior art, which have at least one main switching element for switching an electrical load and an auxiliary contact. The auxiliary contact is positively coupled to the main switching element and is used to open and close a signaling line for contactor control and signal display. This means that a switching state of the main switching element can be detected via the auxiliary contact.

Aus der EP 3 001 444 B1 ist ein Hilfskontaktmechanismus eines Elektromagnetschützes bekannt. Der Hilfskontaktmechanismus umfasst

  • - ein Gehäuse, das kastenförmig ausgebildet ist;
  • - ein Hilfsgleitteil, das über dem Gehäuse angebracht ist und sich aufwärts und abwärts bewegt durch Empfangen eines Drucks von einem Hauptkontaktgleitteil;
  • - ein zweites Gleitteil, welches eine Aufwärts-/Abwärts-Bewegung innerhalb des Hilfsgleitteils ausführt;
  • - ein elastisches Teil, das in einer Führungsnut angeordnet ist, die in dem Hilfsgleitteil ausgebildet ist;
  • - ein Druckteil, das Einfüge-installiert ist in einer Führungsnut und sich aufwärts und abwärts bewegt durch eine elastische Kraft des elastischen Teils; und
  • - einen Mikroschalter, der ein-/ausgeschaltet wird durch das Druckteil.
Das elastische Teil umfasst eine erste Feder, die auf einer oberen Oberfläche des zweiten Gleitstücks angeordnet ist, und eine zweite Feder, die zwischen einer unteren Oberfläche des zweiten Gleitstücks und dem Druckteil angeordnet ist.From the EP 3 001 444 B1 an auxiliary contact mechanism of an electromagnetic contactor is known. The auxiliary contact mechanism includes
  • - a housing that is box-shaped;
  • - an auxiliary slider mounted above the housing and moving up and down by receiving pressure from a main contact slider;
  • - a second sliding part which performs an upward/downward movement within the auxiliary sliding part;
  • - an elastic member disposed in a guide groove formed in the auxiliary slide member;
  • - a pressing member that is insert-installed in a guide groove and moves up and down by an elastic force of the elastic member; and
  • - a microswitch that is switched on/off by the printing part.
The elastic member includes a first spring disposed on an upper surface of the second slider and a second spring disposed between a lower surface of the second slider and the pressing member.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Schaltschütz und eine neuartige Schaltvorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a new contactor and a new switching device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schaltschütz, welcher die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch eine Schaltvorrichtung, welche die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a contactor which has the features specified in claim 1, and by a switching device which has the features specified in claim 4.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Eine Schaltschütz weist einen Antrieb, ein mit dem Antrieb gekoppeltes Hauptschaltelement zum Schalten einer elektrischen Last und eine Hilfskontaktanordnung mit einem Hilfskontakt, welcher zumindest mittelbar zwangsgeführt mit dem Hauptschaltelement mechanisch gekoppelt ist und einen elektrischen Hilfskontaktschaltkreis zu einer Auswertung eines Schaltzustands des Hauptschaltelements schließt, wenn das Hauptschaltelement geöffnet ist, auf.A contactor has a drive, a main switching element coupled to the drive for switching an electrical load and an auxiliary contact arrangement with an auxiliary contact, which is mechanically coupled at least indirectly to the main switching element and closes an electrical auxiliary contact circuit to evaluate a switching state of the main switching element when the main switching element is open.

Erfindungsgemäß weist die Hilfskontaktanordnung einen Sicherheits-Hilfskontakt auf, welcher elektrisch seriell mit einem elektrischen Widerstand geschaltet ist und gemeinsam mit dem Widerstand elektrisch parallel zu dem Hilfskontakt geschaltet ist. Weiterhin schließt der Sicherheits-Hilfskontakt den Hilfskontaktschaltkreis zur Auswertung des Schaltzustands des Hauptschaltelements, wenn das Hauptschaltelement geöffnet ist. Dabei ist der Sicherheits-Hilfskontakt derart mit dem Hauptschaltelement und/oder dem Hilfskontakt und/oder dem Antrieb mechanisch gekoppelt, dass eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand startet, wenn der Hilfskontakt nach einem Öffnen einen vorgegebenen Öffnungsweg erreicht hat, und eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand beendet ist, bevor der Hilfskontakt nach einem Schließen einen vorgegebenen Schließweg erreicht hat.According to the invention, the auxiliary contact arrangement has a safety auxiliary contact, which is electrically connected in series with an electrical resistor and, together with the resistor, is electrically connected in parallel to the auxiliary contact. Furthermore, the safety auxiliary contact closes the auxiliary contact circuit for evaluating the switching state of the main switching element when the main switching element is open. The safety auxiliary contact is mechanically coupled to the main switching element and/or the auxiliary contact and/or the drive in such a way that a movement of the safety auxiliary contact from a closed state to an open state starts when the auxiliary contact reaches a predetermined opening path after opening and a movement of the safety auxiliary contact from the open state to the closed state is completed before the auxiliary contact has reached a predetermined closing path after closing.

Bei einem Schaltvorgang des Hauptschaltelements besteht die Gefahr, dass dieses in einem Übergangszustand verharrt, in welchem das Hauptschaltelement nicht vollständig geöffnet oder nicht vollständig geschlossen ist, jedoch ein mittels des Hilfskontakts geschalteter Hilfskontaktschaltkreis geöffnet ist. In solchen Übergangszuständen besteht, beispielsweise durch Ausbildung von elektrischen Lichtbögen, die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung des Schaltschützes und von dessen Umgebung.During a switching operation of the main switching element, there is a risk that it will remain in a transitional state in which the main switching element is not completely opened or not completely closed, but an auxiliary contact circuit switched by the auxiliary contact is open. In such transition states, there is a risk of damage or destruction to the contactor and its surroundings, for example due to the formation of electrical arcs.

Der in dem vorliegenden Schaltschütz enthaltene Sicherheits-Hilfskontakt, dessen elektrische Verschaltung und mechanische Ansteuerung ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise eine Detektion solcher Übergangszustände. Eine Kodierung von durch den Hilfskontakt und den Sicherheits-Hilfskontakt erzeugten Signalen erfolgt dabei in einfacher und zuverlässiger Weise mittels des elektrischen Widerstands. Eine Überwachung des Schaltschützes, insbesondere des Hilfskontakts und des Sicherheits-Hilfskontakts kann dabei mit bereits existierenden Steuerungssystem ohne eine erforderliche Anpassung dieser erfolgen. Weiterhin ist zur Ausführung der Überwachung keine Implementierung einer Software-Logik im Schaltschütz erforderlich und der Schaltschütz zeichnet sich durch einen einfachen, kostengünstigen und robusten Aufbau aus.The safety auxiliary contact contained in the present contactor, its electrical circuitry and mechanical control enable such transition states to be detected in a particularly advantageous manner. Coding of signals generated by the auxiliary contact and the safety auxiliary contact takes place in a simple and reliable manner by means of the electrical resistance. Monitoring of the contactor, in particular the auxiliary contact and the safety auxiliary contact, can be carried out with an existing control system without any necessary adaptation. Furthermore, no implementation of software logic in the contactor is required to carry out the monitoring Contactor is characterized by a simple, cost-effective and robust design.

In einer möglichen Ausgestaltung des Schaltschützes weist der Antrieb einen Elektromotor und gegebenenfalls zusätzlich ein mit diesem gekoppeltes Getriebe auf. Eine solche Ausbildung des Antriebs ermöglicht das Schalten hoher elektrischer Ströme bzw. Leistungen. Jedoch kann ein derart ausgebildeter Antrieb auch bistabile Zustände, beispielsweise durch Blockieren des Getriebes, einnehmen, in denen sich das Hauptschaltelement und der Hilfskontakt in einem der oben genannten Übergangszustände befinden. Aufgrund der zuverlässigen Detektion solcher Übergangszustände mittels des Sicherheits-Hilfskontakts können auch Schaltschütze mit derartigen Antrieben sicher betrieben werden.In a possible embodiment of the contactor, the drive has an electric motor and, if necessary, an additional gearbox coupled to it. Such a design of the drive enables the switching of high electrical currents or powers. However, a drive designed in this way can also assume bistable states, for example by blocking the transmission, in which the main switching element and the auxiliary contact are in one of the above-mentioned transition states. Due to the reliable detection of such transition states using the safety auxiliary contact, contactors with such drives can also be operated safely.

Beispielsweise wird der Schaltschütz in einer Hochvolt-Batterien, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, verwendet, um einen elektrischen Stromkreis unterbrechen oder schließen zu können. Die Ansteuerung des Schaltschützes erfolgt mittels der Steuerungsvorrichtung, welche insbesondere durch ein so genanntes Batterie-Management-System gebildet ist. Um eine korrekte Ansteuerung des Schaltschützes durchführen zu können, muss dessen Schaltzustand eindeutig zurückgelesen werden können. Dies ist aufgrund des zusätzlichen Sicherheits-Hilfskontakts und der beschriebenen Überwachung in sicherer und zuverlässiger Weise möglich.For example, the contactor is used in a high-voltage battery, for example a motor vehicle, in order to be able to interrupt or close an electrical circuit. The contactor is controlled by means of the control device, which is formed in particular by a so-called battery management system. In order to be able to control the contactor correctly, its switching status must be able to be read back clearly. This is possible in a safe and reliable manner due to the additional safety auxiliary contact and the monitoring described.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch ein Blockschaltbild einer Schaltvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 schematisch ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
  • 3 schematisch ein Blockschaltbild einer Hilfskontaktanordnung eines Schaltschützes der Schaltvorrichtung gemäß 2 und
  • 4 schematisch wegabhängige Verläufe von elektrischen Widerständen des Schaltschützes gemäß 3.
Show:
  • 1 schematically a block diagram of a switching device according to the prior art,
  • 2 schematically a block diagram of a possible exemplary embodiment of a switching device according to the invention,
  • 3 schematically a block diagram of an auxiliary contact arrangement of a contactor of the switching device 2 and
  • 4 schematic path-dependent curves of electrical resistances of the contactor according to 3 .

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in all figures.

In 1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltvorrichtung 1' gemäß dem Stand der Technik dargestellt.In 1 is a block diagram of a switching device 1 'shown according to the prior art.

Innerhalb von Hochvolt-Batterien, beispielsweise Traktionsbatterien für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, werden als so genannte Schaltschütze 2' bezeichnete elektromechanische Schaltelemente eingesetzt, welche einen Stromkreis unterbrechen oder schließen können.Within high-voltage batteries, for example traction batteries for electric or hybrid vehicles, electromechanical switching elements called contactors 2 'are used, which can interrupt or close a circuit.

Eine Ansteuerung und Überwachung eines solchen Schaltschützes 2' erfolgt mittels eines Steuerungssystems 3, insbesondere eines so genannten Batterie-Management-Systems.Such a contactor 2' is controlled and monitored by means of a control system 3, in particular a so-called battery management system.

Der Schaltschütz 2' umfasst ein mit einem Antrieb 4' gekoppeltes Hauptschaltelement 5' zum Schalten einer elektrischen Last. Der Antrieb 4' ist elektromagnetisch ausgebildet und umfasst eine Magnetspule. Fließt ein mittels des Steuerungssystems 3 übertragener Steuerstrom durch die Magnetspule, zieht das Magnetfeld das mechanische Hauptschaltelement 5' in einen aktiven Zustand. Ohne Stromfluss stellt eine Feder wieder einen Ruhezustand wieder und das Hauptschaltelement 5' kehrt wieder in seine Ausgangslage zurück.The contactor 2' includes a main switching element 5' coupled to a drive 4' for switching an electrical load. The drive 4 'is designed to be electromagnetic and includes a magnetic coil. If a control current transmitted by means of the control system 3 flows through the magnetic coil, the magnetic field pulls the mechanical main switching element 5 ' into an active state. Without current flow, a spring returns to a resting state and the main switching element 5 'returns to its initial position.

Um eine korrekte Ansteuerung des Schaltschützes 1' durchführen zu können, muss ein Schaltzustand des Hauptschaltelements 5' eindeutig mittels des Steuerungssystems 3 erkannt werden. Um dies zu realisieren, ist eine Hilfskontaktanordnung 6' vorgesehen. Die Hilfskontaktanordnung 6' umfasst einen Hilfskontakt 6.1', welcher mit dem Hauptschaltelement 5' und/oder dem Antrieb 4' zwangsgeführt gekoppelt ist und einen Hilfskontaktschaltkreis HKS' öffnet oder schließt. Dabei entspricht ein Öffnungsstatus des Hilfskontakts 6.1' einem gegenteiligen Öffnungsstatus des Hauptschaltelements 5', unabhängig von dessen Ansteuerung. Das heißt, ist das Hauptschaltelement 5' geöffnet, ist der Hilfskontakt 6.1' geschlossen. Ist das Hauptschaltelement 5' dagegen geschlossen, ist der Hilfskontakt 6.1' geöffnet.In order to be able to correctly control the contactor 1', a switching state of the main switching element 5' must be clearly recognized by the control system 3. In order to realize this, an auxiliary contact arrangement 6' is provided. The auxiliary contact arrangement 6' comprises an auxiliary contact 6.1', which is positively coupled to the main switching element 5' and/or the drive 4' and opens or closes an auxiliary contact circuit HKS'. An opening status of the auxiliary contact 6.1' corresponds to an opposite opening status of the main switching element 5', regardless of its control. This means that if the main switching element 5' is open, the auxiliary contact 6.1' is closed. However, if the main switching element 5' is closed, the auxiliary contact 6.1' is open.

Elektrische Anschlüsse und Kontakte für den Steuerstrom für die Magnetspule sowie elektrische Anschlüsse und Kontakte für den Hilfskontaktschaltkreis HKS' und zu schaltende Ströme sind im Schaltschütz 2' elektrisch isoliert gegeneinander ausgeführt. Das heißt, es existiert keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Hauptschaltelement 2' und dem Hilfskontakt 6.1'.Electrical connections and contacts for the control current for the solenoid coil as well as electrical connections and contacts for the auxiliary contact circuit HKS 'and currents to be switched are designed to be electrically insulated from one another in the contactor 2'. This means that there is no electrically conductive connection between the main switching element 2' and the auxiliary contact 6.1'.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 mit einem Schaltschütz 2 und einem Steuerungssystem 3. 2 shows a block diagram of a possible exemplary embodiment of a switching device 1 according to the invention with a contactor 2 and a control system 3.

Das Steuerungssystem 3 entspricht dabei insbesondere dem in 1 dargestellten Steuerungssystem 3.The control system 3 corresponds in particular to that in 1 control system 3 shown.

Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltschützes 2' gemäß dem Stand der Technik weist der Schaltschütz 2 einen Antrieb 4 auf, welcher einen Elektromotor und gegebenenfalls ein mit diesem gekoppeltes Getriebe umfasst. Eine solche Ausbildung des Antriebs 4 ermöglicht das Schalten hoher elektrischer Ströme bzw. Leistungen. Jedoch kann ein derart ausgebildeter Antrieb 4 auch bistabile Zustände, beispielsweise durch Blockieren des Getriebes, einnehmen, in denen sich ein Hauptschaltelement 5 und ein Hilfskontakt 6.1 einer Hilfskontaktanordnung 6 des Schaltschützes 2 in einem Übergangszustand befinden.In contrast to that in 1 illustrated embodiment of the contactor 2 'according to the prior art, the contactor 2 has a drive 4, which includes an electric motor and optionally a gearbox coupled to it. Such a design of the drive 4 enables the switching of high electrical currents or powers. However, a drive 4 designed in this way can also assume bistable states, for example by blocking the transmission, in which a main switching element 5 and an auxiliary contact 6.1 of an auxiliary contact arrangement 6 of the contactor 2 are in a transition state.

Unter einem solchen Übergangszustand wird ein Zustand verstanden, in welchem das Hauptschaltelement 5 nicht vollständig geöffnet oder nicht vollständig geschlossen ist, jedoch ein mittels des Hilfskontakts 6.1 geschalteter Hilfskontaktschaltkreis HKS geöffnet ist. Dabei besteht, beispielsweise durch Ausbildung von elektrischen Lichtbögen, die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung des Schaltschützes 2 und von dessen Umgebung.Such a transition state is understood to mean a state in which the main switching element 5 is not completely opened or not completely closed, but an auxiliary contact circuit HKS switched by means of the auxiliary contact 6.1 is open. There is a risk of damage or destruction of the contactor 2 and its surroundings, for example due to the formation of electrical arcs.

Um solche Übergangszustände sicher erfassen zu können, umfasst die Hilfskontaktanordnung 6 ein einen weiteren Hilfskontakt, im Folgenden als Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 bezeichnet.In order to be able to reliably detect such transition states, the auxiliary contact arrangement 6 includes a further auxiliary contact, hereinafter referred to as safety auxiliary contact 6.2.

Der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 ist elektrisch seriell mit einem elektrischen Widerstand R1 geschaltet und gemeinsam mit dem Widerstand R1 elektrisch parallel zu dem Hilfskontakt 6.1 geschaltet.The safety auxiliary contact 6.2 is electrically connected in series with an electrical resistor R1 and, together with the resistor R1, is electrically connected in parallel to the auxiliary contact 6.1.

Der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 ist ausgebildet, den elektrischen Hilfskontaktschaltkreis zur Auswertung des Schaltzustands des Hauptschaltelements 5 zu schließen, wenn das Hauptschaltelement 5 geöffnet ist, insbesondere wenn dieses einen Öffnungszustand erreicht hat, indem elektrische Fehler, beispielsweise aufgrund von Lichtbögen, vermieden werden. Dabei ist der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 derart mit dem Hauptschaltelement 5 und/oder dem Hilfskontakt 6.1 und/oder dem Antrieb 4 mechanisch gekoppelt, dass eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand startet, wenn der Hilfskontakt 6.1 nach einem Öffnen einen vorgegebenen Öffnungsweg erreicht hat. Weiterhin ist der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 derart mit dem Hauptschaltelement 5 und/oder dem Hilfskontakt 6.1 und/oder dem Antrieb 4 mechanisch gekoppelt, dass eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts 6.2 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand beendet ist, bevor der Hilfskontakt 6.1 nach einem Schließen einen vorgegebenen Schließweg erreicht hat.The safety auxiliary contact 6.2 is designed to close the electrical auxiliary contact circuit for evaluating the switching state of the main switching element 5 when the main switching element 5 is open, in particular when it has reached an open state, by avoiding electrical errors, for example due to arcing. The safety auxiliary contact 6.2 is mechanically coupled to the main switching element 5 and/or the auxiliary contact 6.1 and/or the drive 4 in such a way that a movement of the safety auxiliary contact from a closed state to an open state starts when the auxiliary contact 6.1 after a Opening has reached a predetermined opening distance. Furthermore, the safety auxiliary contact 6.2 is mechanically coupled to the main switching element 5 and/or the auxiliary contact 6.1 and/or the drive 4 in such a way that a movement of the safety auxiliary contact 6.2 from the open state to the closed state is completed before the auxiliary contact 6.1 has reached a predetermined closing distance after closing.

Eine Kodierung von durch den Hilfskontakt 6.1 und den Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 erzeugten Signalen für das Steuerungssystem 3 erfolgt dabei in einfacher und zuverlässiger Weise mittels des elektrischen Widerstands R.Coding of signals generated by the auxiliary contact 6.1 and the safety auxiliary contact 6.2 for the control system 3 takes place in a simple and reliable manner by means of the electrical resistance R.

Durch diese sehr einfache Logik kann die bestehende Architektur des Steuerungssystems 3 vollumfänglich übernommen werden. Weiterhin ist zur Ausführung der Überwachung keine Implementierung einer Software-Logik im Schaltschütz 2 erforderlichThis very simple logic allows the existing architecture of the control system 3 to be fully adopted. Furthermore, no implementation of software logic in the contactor 2 is required to carry out the monitoring

In 3 ist ein Blockschaltbild der Hilfskontaktanordnung 6 des Schaltschützes 2 der Schaltvorrichtung 1 gemäß 2 dargestellt.In 3 is a block diagram of the auxiliary contact arrangement 6 of the contactor 2 of the switching device 1 according to 2 shown.

Der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 ist dabei in elektrisch seriell mit dem Widerstand R1 elektrisch parallel zu dem Hilfskontakt 6.1 verschaltet. Ein dargestellter elektrischer Widerstand R2 stellt dabei insbesondere einen Leitungswiderstand im Zweig des Hilfskontakt 6.1 dar.The safety auxiliary contact 6.2 is electrically connected in series with the resistor R1 in parallel to the auxiliary contact 6.1. An electrical resistance R2 shown represents in particular a line resistance in the branch of the auxiliary contact 6.1.

Beispielsweise weist der Widerstand R1 einen Wert von 2 kΩ auf. Der Widerstand R2 wird mit einem Wert von 0 Ω angenommen.For example, resistor R1 has a value of 2 kΩ. The resistance R2 is assumed to have a value of 0 Ω.

4 zeigt Verläufe von elektrischen Widerständen RH, RHi, RSHi, Rges des Schaltschützes 2 gemäß 3 in Abhängigkeit eines jeweiligen Öffnungswegs s, welche mittels des Steuerungssystems 3 erfasst und ausgewertet werden. 4 shows curves of electrical resistances R H , R Hi , R SHi , R tot of the contactor 2 according to 3 depending on a respective opening path s, which are recorded and evaluated by means of the control system 3.

Dabei gibt der Widerstand RH einen Widerstandwert über einer Öffnungsstrecke des Hauptschaltelements 5 an, wobei der Widerstand RH nach einem Beginn einer Schließbewegung des Hauptschaltelements 5 bis zum Erreichen eines vollständig geschlossenen Zustands von einem zumindest nahezu unendlichen Widerstandswert stetig bis auf den Wert „0“ abnimmt und nach einem Beginn einer Öffnungsbewegung bis zum Erreichen eines vollständig geöffneten Zustands stetig bis zum Erreichen des unendlichen Widerstandswerts ansteigt.The resistor R H indicates a resistance value over an opening distance of the main switching element 5, with the resistance R H continuously increasing from an at least almost infinite resistance value to the value “0” after the start of a closing movement of the main switching element 5 until a completely closed state is reached. decreases and increases steadily until the infinite resistance value is reached after the start of an opening movement until a fully opened state is reached.

Der Widerstand RHi gibt einen Widerstandwert über einer Öffnungsstrecke des Hilfskontakts 6.1 an, wobei der Widerstand RHi nach einem Beginn einer mit der Schließbewegung des Hauptschaltelements 5 zwangsgeführten Öffnungsbewegung des Hilfskontakts 6.1 bis zum Erreichen eines vollständig geöffneten Zustands von einem Wert „0“ sprunghaft bis auf einen zumindest nahezu unendlichen Wert ansteigt und nach einem Beginn einer mit der Öffnungsbewegung des Hauptschaltelements 5 zwangsgeführten Schließbewegung bis zum Erreichen eines vollständig geschlossenen Zustands sprunghaft bis zum Erreichen des Werts „0“ abnimmt.The resistance R Hi indicates a resistance value over an opening distance of the auxiliary contact 6.1, whereby the resistance R Hi jumps from a value “0” after the start of an opening movement of the auxiliary contact 6.1, which is positively guided by the closing movement of the main switching element 5, until a completely open state is reached increases to an at least almost infinite value and, after a start of a closing movement forced by the opening movement of the main switching element 5, decreases suddenly until the value “0” is reached until a completely closed state is reached.

Der Widerstand RSHi gibt einen Widerstandwert über einer Öffnungsstrecke des Sicherheits-Hilfskontakts 6.2 an, wobei der Widerstand RSHi nach einem nach dem Erreichen des vorgegebenen Öffnungswegs des Hilfskontakts 6.1 durchgeführten Beginn einer Öffnungsbewegung des Sicherheits-Hilfskontakts 6.2 bis zum Erreichen eines vollständig geöffneten Zustands von einem Wert „0“ sprunghaft bis auf einen zumindest nahezu unendlichen Wert ansteigt und nach einem Beginn einer Schließbewegung, welche durchgeführt wird, bevor der Hilfskontakt 6.1 einen vorgegebenen Schließweg erreicht hat, bis zum Erreichen eines vollständig geschlossenen Zustands sprunghaft bis zum Erreichen des Werts „0“ abnimmt.The resistance R SHi indicates a resistance value over an opening distance of the safety auxiliary contact 6.2, whereby the resistance R SHi after an opening movement of the safety auxiliary contact 6.2 carried out after the predetermined opening path of the auxiliary contact 6.1 has been reached until a fully open state is reached a value "0" increases suddenly to an at least almost infinite value and after a start of a closing movement, which is carried out before the auxiliary contact 6.1 has reached a predetermined closing path, until a completely closed state is reached, suddenly until the value "0" is reached “decreases.

Aufgrund der weg-verzögert zu dem Hilfskontakt 6.1 durchgeführten Öffnungsbewegung des Sicherheits-Hilfskontakts 6.2, wird in einem Übergangszustand, in welchem das Hauptschaltelement 5 noch nicht vollständig geschlossen, und in einem Übergangszustand, im welchem das Hauptschaltelement 5 noch nicht vollständig geöffnet ist, in dem Hilfskontaktschaltkreis HKS als Widerstand Rges der Wert des Widerstands R1 erfasst, da der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 in diesen Übergangszuständen noch geschlossen ist. Ist das Hauptschaltelement 5 vollständig geöffnet, sind der Hilfskontakt 6.1 und der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 geschlossen, so dass der Widerstand Rges des Hilfskontaktschaltkreises HKS den Wert „0“ aufweist. Ist das Hauptschaltelement 5 vollständig geschlossen, sind der Hilfskontakt 6.1 und der Sicherheits-Hilfskontakt 6.2 geöffnet, so dass der Widerstand Rges des Hilfskontaktschaltkreises HKS zumindest nahezu unendlich ist. Somit kann sicher zwischen den Schaltzuständen „offen“ und „geschlossen“ sowie den Übergangszuständen des Hauptschaltelements 5 unterschieden werden.Due to the opening movement of the safety auxiliary contact 6.2, which is carried out with a delay compared to the auxiliary contact 6.1, in a transition state in which the main switching element 5 is not yet completely closed, and in a transition state in which the main switching element 5 is not yet completely opened, in which Auxiliary contact circuit HKS is recorded as resistance R tot, the value of resistor R1, since the safety auxiliary contact 6.2 is still closed in these transition states. If the main switching element 5 is completely open, the auxiliary contact 6.1 and the safety auxiliary contact 6.2 are closed, so that the resistance R tot of the auxiliary contact circuit HKS has the value “0”. If the main switching element 5 is completely closed, the auxiliary contact 6.1 and the safety auxiliary contact 6.2 are open, so that the resistance R tot of the auxiliary contact circuit HKS is at least almost infinite. This means that a reliable distinction can be made between the switching states “open” and “closed” as well as the transition states of the main switching element 5.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
SchaltvorrichtungSwitching device
1'1'
SchaltvorrichtungSwitching device
22
Schaltschützcontactor
2'2'
Schaltschützcontactor
33
SteuerungssystemControl system
44
Antriebdrive
4'4'
Antriebdrive
55
HauptschaltelementMain switching element
5'5'
HauptschaltelementMain switching element
66
HilfskontaktanordnungAuxiliary contact arrangement
6.16.1
HilfskontaktAuxiliary contact
6.26.2
Sicherheits-HilfskontaktSafety auxiliary contact
6'6'
HilfskontaktanordnungAuxiliary contact arrangement
6.1'6.1'
Hilfskontakt Auxiliary contact
HKSHKS
HilfskontaktschaltkreisAuxiliary contact circuit
HKS'HKS'
HilfskontaktschaltkreisAuxiliary contact circuit
RgesRges
WiderstandResistance
RHRH
WiderstandResistance
RHiRHi
WiderstandResistance
RSHiRSHi
WiderstandResistance
R1R1
WiderstandResistance
R2R2
WiderstandResistance
ss
ÖffnungswegOpening path

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 3001444 B1 [0004]EP 3001444 B1 [0004]

Claims (4)

Schaltschütz (2), aufweisend - einen Antrieb (4), - ein mit dem Antrieb (4) gekoppeltes Hauptschaltelement (5) zum Schalten einer elektrischen Last und - eine Hilfskontaktanordnung (6) mit einem Hilfskontakt (6.1), welcher zumindest mittelbar zwangsgeführt mit dem Hauptschaltelement (5) mechanisch gekoppelt ist und einen elektrischen Hilfskontaktschaltkreis (HKS) zu einer Auswertung eines Schaltzustands des Hauptschaltelements (5) schließt, wenn das Hauptschaltelement (5) geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskontaktanordnung (6) einen Sicherheits-Hilfskontakt (6.2) aufweist, welcher - elektrisch seriell mit einem elektrischen Widerstand (R1) geschaltet ist, - gemeinsam mit dem Widerstand (R1) elektrisch parallel zu dem Hilfskontakt (6.1) geschaltet ist, - den Hilfskontaktschaltkreis (HKS) zur Auswertung des Schaltzustands des Hauptschaltelements (5) schließt, wenn das Hauptschaltelement (5) geöffnet ist, und - derart mit dem Hauptschaltelement (5) und/oder dem Hilfskontakt (6.1) und/oder dem Antrieb (4) mechanisch gekoppelt ist, dass - eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts (6.2) von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand startet, wenn der Hilfskontakt (6.1) nach einem Öffnen einen vorgegebenen Öffnungsweg erreicht hat, und - eine Bewegung des Sicherheits-Hilfskontakts (6.2) von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand beendet ist, bevor der Hilfskontakt (6.1) nach einem Schließen einen vorgegebenen Schließweg erreicht hat. Contactor (2), comprising - a drive (4), - a main switching element (5) coupled to the drive (4) for switching an electrical load and - an auxiliary contact arrangement (6) with an auxiliary contact (6.1), which is at least indirectly positively guided is mechanically coupled to the main switching element (5) and closes an electrical auxiliary contact circuit (HKS) to evaluate a switching state of the main switching element (5) when the main switching element (5) is open, characterized in that the auxiliary contact arrangement (6) has a safety auxiliary contact ( 6.2), which - is electrically connected in series with an electrical resistor (R1), - together with the resistor (R1) is electrically connected in parallel to the auxiliary contact (6.1), - the auxiliary contact circuit (HKS) for evaluating the switching state of the main switching element ( 5) closes when the main switching element (5) is open, and - is mechanically coupled to the main switching element (5) and/or the auxiliary contact (6.1) and/or the drive (4) in such a way that - a movement of the safety auxiliary contact (6.2) starts from a closed state to an open state when the auxiliary contact (6.1) has reached a predetermined opening path after opening, and - a movement of the safety auxiliary contact (6.2) from the open state to the closed state has ended, before the auxiliary contact (6.1) has reached a predetermined closing distance after closing. Schaltschütz (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) einen Elektromotor aufweist.Contactor (2). Claim 1 , characterized in that the drive (4) has an electric motor. Schaltschütz (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) ein mit dem Elektromotor gekoppeltes Getriebe aufweist.Contactor (2). Claim 2 , characterized in that the drive (4) has a gearbox coupled to the electric motor. Schaltvorrichtung (1), aufweisend - einen Schaltschütz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und - ein mit dem Schaltschütz (2) elektrisch gekoppeltes Steuerungssystem (3), welches ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Größe eines elektrischen Widerstands (R1) in einem elektrischen Hilfskontaktschaltkreis (HKS) der Hilfskontaktanordnung (6) des Schaltschützes (2) Schaltzustände des Hauptschaltelements (5) und zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand auftretende Übergangszustände des Hauptschaltelements (5) zu ermitteln.Switching device (1), comprising - a contactor (2) according to one of the preceding claims and - a control system (3) electrically coupled to the contactor (2), which is designed to determine switching states of the main switching element (HKS) in an electrical auxiliary contact circuit (HKS) of the auxiliary contact arrangement (6) of the contactor (2) depending on a size of an electrical resistance (R1). 5) and to determine transition states of the main switching element (5) that occur between a fully open state and a fully closed state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3001444B1 (en) 2014-09-26 2017-12-13 LSIS Co., Ltd. Auxiliary contact mechanism of electromagnetic contactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3001444B1 (en) 2014-09-26 2017-12-13 LSIS Co., Ltd. Auxiliary contact mechanism of electromagnetic contactor

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