DE10343005B4

DE10343005B4 - Switching device and method for its production

Info

Publication number: DE10343005B4
Application number: DE2003143005
Authority: DE
Inventors: Ludwig Niebler; Fritz Pohl; Alf Dr. Wabner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2023-09-18
Also published as: DE502004003078D1; WO2005034162A1; CN1849686A; DE10343005A1; EP1671344A1; HK1094089A1; CN100481298C; EP1671344B1

Abstract

Schaltgerät, enthaltend eine Schaltkammer mit wenigstens einem Festkontakt und wenigstens einem Bewegkontakt, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Bewegkontakt (5a, 5b) wenigstens zwei ferromagnetische Teile (20, 30; 21, 22; 25, 26, 28, 29) zur Erzeugung wenigstens zweier elektrodynamischer Magnetkräfte, die in ihren Kraftvektoren zueinander entgegengesetzt gerichtet sind, zugeordnet sind und dass die ferromagnetischen Teile (20, 30; 21, 22; 25, 26, 28, 29) zu dem wenigstens einen Bewegkontakt (5a, 5b) jeweils so positioniert sind, dass der von dem einen ferromagnetischen Teil auf den wenigstens einen Bewegkontakt (5a, 5b) erzeugte Kraftvektor auf den wenigstens einen Festkontakt (3a, 3b) hinzeigt und der Kraftvektor des anderen ferromagnetischen Teiles von dem wenigstens einen Festkontakt (3a, 3b) wegzeigt.Switching device containing a switching chamber with at least one fixed contact and at least one Moving contact, characterized in that the at least one Moving contact (5a, 5b) at least two ferromagnetic parts (20, 30; 21, 22; 25, 26, 28, 29) for generating at least two electrodynamic Magnetic forces, which are directed in opposite directions in their force vectors are assigned, and that the ferromagnetic parts (20, 30; 21, 22; 25, 26, 28, 29) to the at least one moving contact (5a, 5b) are each positioned so that the one of the one ferromagnetic Part on the at least one moving contact (5a, 5b) generated force vector pointing to the at least one fixed contact (3a, 3b) and the force vector the other ferromagnetic part of the at least one fixed contact (3a, 3b) pointing away.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgerät, mit wenigstens einem Festkontakt und wenigstens einem Bewegkontakt und mit einer Laufschiene und zugehörigen Löschblechen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit und zur Beschleunigung des dynamischen Kontaktöffnens.The The invention relates to a switching device, with at least one fixed contact and at least one moving contact and with a running rail and associated splitters according to the generic term of claim 1. In addition, the invention relates to a Procedure for increasing the ampacity and to accelerate the dynamic contact opening.

Schaltgeräte haben im Allgemeinen eine translatorische Kontaktöffnungsbewegung, wobei die Kontakte auf einer Kontaktbrücke angeordnet sind und zur Translationsbewegung ein Brückenträger und eine Kontaktkraftfeder vorhanden sind. Daneben können aber Schaltgeräte eine rotatorischer Kontaktöffnungsbewegung haben, worauf sich die Erfindung ebenfalls bezieht.Have switching devices in general, a translatory contact opening movement, wherein the Contacts on a contact bridge are arranged and the translational movement of a bridge girder and a contact force spring are present. In addition, but can switchgear a rotary contact opening movement have, to which the invention also relates.

An elektrische Schaltgeräte zum Schutz elektrischer Anlagen, aber auch zum Betrieb elektrischer Verbraucher, wird die Anforderung gestellt, elektrische Ströme bis zu einer vorgegebenen Höhe störungsfrei zu führen, und höhere Ströme, z.B. Kurzschlussströme, in möglichst kurzer Zeit auszuschalten. Dazu besitzen sie einen Schaltgeräteantrieb (mechanisches Schaltschloss und/oder Magnetantrieb), welcher die Kontakte mit einer vorgegebenen Kontaktkraft schließt und Auslöseorgane (z.B. n-Auslöser oder elektronisch betätigte Aktoren), welche ein schnelles Öffnen der Schaltkontakte und daher den schnellen Aufbau einer strombegrenzenden Bogenspannung bewirken.At electrical switching devices for the protection of electrical systems, but also for the operation of electrical Consumers, the requirement is made, electrical currents up to a predetermined height trouble-free respectively, and higher currents e.g. Short-circuit currents, in as possible switch off a short time. For this they have a switching device drive (mechanical switch lock and / or magnetic drive), which the Contacts with a given contact force closes and tripping organs (e.g., n-trigger or electronically operated Actuators), which is a fast opening the switching contacts and therefore the rapid construction of a current-limiting Effect arc tension.

Da bei sehr hohen, prospektiven Kurzschlussströmen (z.B. I = 50 kA) die dynamischen Stromkräfte früher wirksam werden, als der Impulsübertrag des Auslöseorgans auf den Bewegkontakt, lässt sich das Kurzschlussschaltverhalten durch Optimierung der antreibenden Magnetfelder verbessern. Die von der Stromhöhe abhängige Magnetfeldstärke kann jedoch schon im Be triebsstrombereich, z.B. bei Motoranlaufströmen, zu einer Schwächung der Kontaktkraft und dadurch zu einer Störung des Stromtragverhaltens führen. Um diese Problem zu beseitigen, kann die vom Schaltgeräteantrieb gelieferte Kraft erhöht werden. Dies führt jedoch zu größer dimensionierten Antrieben, wodurch die Gerätekosten und das Bauvolumen ansteigen. Beides ist aus Wirtschaftlichkeitsgründen unerwünscht, weshalb eine Lösung benötigt wird, welche die genannten Nachteile ausschließt.There at very high, prospective short circuit currents (e.g., I = 50 kA) the dynamic Electricity forces used to be effective earlier be as the momentum transfer the triggering organ on the moving contact, lets the short-circuit switching behavior by optimizing the driving Improve magnetic fields. The current level dependent magnetic field strength can however, already at the operating current range, e.g. at motor starting currents, too a weakening the contact force and thereby to a disturbance of the current carrying behavior to lead. To eliminate this problem, the drive from the switching device delivered power increased become. this leads to however, to larger sized Drives, reducing device costs and the construction volume is rising. Both are undesirable for economic reasons, which is why a solution needed which excludes the mentioned disadvantages.

Zur Nutzung der dynamischen Öffnungskräfte in elektrischen Schaltgeräten wird die Strombahn zwischen Beweg- und Festkontakt in Form einer engen Schleife geführt und/oder es wird das Magnetfeld um den stromdurchflossenen Bewegkontakt durch ferromagnetische Anordnungen (z.B. Slotmotor) so verzerrt, dass starke Lorenzkräfte wirken.to Use of dynamic opening forces in electrical switching devices the current path between moving and fixed contact in the form of a narrow loop and / or it is the magnetic field around the current-carrying moving contact distorted by ferromagnetic devices (e.g., slot motor), that strong Lorenz forces Act.

Aus der DE 42 16 080 A1 ist bereits eine Anordnung zur Kontaktkraftverstärkung bei Relaiskontakten bekannt, bei der die Strombahn zum Bewegkontakt schleifenförmig geführt ist, um die Schleifenkraft als zusätzliche Kontaktkraft auszunutzen. Dabei ist der Strombahn zusätzlich ein Eisenblech in geringem Abstand zugeordnet, um eine weitere Magnetkraft zur Kontaktkraftverstärkung zu erhalten. Weiterhin ist aus der DE 199 12 713 A1 bekannt, bei stromdurchflossenen Schaltkontakten ein Sperrglied mit guter elektrischer Leitfähigkeit vorzusehen. Durch parallele, elektrische Teilströme im Sperrglied und im Bewegkontakt wird eine Bewegung so lange verhindert, bis Strom und Magnetkraft einen vorgegebenen Mindestwert überschreiten. Schließlich werden in der Biographie „Grundlagen der Schaltgerätetechnik" (Springer-Verlag Berlin 1975), insbesondere Seiten 257 bis 274, ISBN 3-540-06075-8 allgemeine Eigenschaften von Schaltgeräten, insbesondere auch von Schützen, beschrieben.From the DE 42 16 080 A1 An arrangement for contact force amplification in relay contacts is already known, in which the current path is looped to Bewegkontakt in order to exploit the loop force as an additional contact force. In this case, the current path is additionally associated with a sheet iron at a small distance in order to obtain a further magnetic force for contact force amplification. Furthermore, from the DE 199 12 713 A1 known to provide a blocking member with good electrical conductivity at current-carrying switching contacts. By parallel, electrical partial currents in the locking member and the moving contact movement is prevented until the current and magnetic force exceeds a predetermined minimum value. Finally, in the biography "Fundamentals of switching device technology" (Springer-Verlag Berlin 1975), in particular pages 257 to 274, ISBN 3-540-06075-8 general characteristics of switching devices, in particular of shooters described.

Die vom Stand der Technik bekannten Anordnungen sind jedoch nicht in der Lage, die gewünschten hohen, dynamischen Strom kräfte zu liefern, ohne die Kontaktkraft bei großen Betriebsströmen (Motoranlaufstrom) empfindlich zu schwächen. Dadurch müssen der Antrieb und die Kontaktkraft größer dimensioniert werden.The However, arrangements known from the prior art are not in able to deliver the desired high, dynamic power to deliver without the contact force at high operating currents (motor starting current) sensitive to weaken. Thereby have to the drive and the contact force are larger.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Schaltgerät zu schaffen, bei welchem die Kontaktkraft bei Betriebsströmen nicht unzulässig geschwächt ist. Daneben soll das zugehörige Herstellungsverfahren zwecks Erhöhung der Stromtragfähigkeit und Beschleunigung des dynamischen Kontaktöffnens vorzuschlagen.task In contrast, it is the object of the invention a switching device to create in which the contact force at operating currents not inadmissible weakened is. In addition, the associated Manufacturing process for the purpose of increasing the current carrying capacity and to propose acceleration of dynamic contact opening.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 angegebene Schaltgerät gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltbereiches ist im Patentanspruch 14 angegeben. Weiterbildungen des Schaltgerätes einerseits und des zugehörigen Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.The Task is inventively by the specified in claim 1 switching device solved. A method of manufacture Such a switching range is specified in claim 14. Further developments of the switching device on the one hand and the associated one Manufacturing process are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt vorteilhafterweise zur Magnetkraftverstärkung u-förmige Joche aus ferromagnetischem Material aus, vorzugsweise aus gewöhnlichem Stahlblech. Dabei lässt man die Magnetkraft auf den Bewegkontakt beim Anstieg von kleinen Strömen (Nennbetrieb) bis zu sehr hohen Strömen (Kurzschlussbetrieb) gezielt das Vorzeichen wechseln. Dies bedeutet konkret, dass bei kleinen Strömen eine kontaktkraftverstärkende Wirkung und bei hohen Strömen eine kontaktkraftschwächende Wirkung erzeugt wird, wodurch sich eine dynamische Öffnungskraft ergibt. Durch geeignete Dimensionierung der ferromagnetischen Bauteile kann ein das Vorzeichen wechselnder oder ein beinahe ausgeglichener Magnetkraftverlauf bei kleinen Strömen eingestellt werden.The inventive method advantageously uses U-shaped yokes made of ferromagnetic for magnetic force amplification Material of, preferably of ordinary steel sheet. there you leave the magnetic force on the moving contact when increasing small currents (rated operation) up to very high currents (Short-circuit operation) selectively change the sign. this means specifically, that with small currents one contact force reinforcing Effect and at high currents a contact force weakening Effect is generated, resulting in a dynamic opening force results. By suitable dimensioning of the ferromagnetic components may be a sign changing or almost balanced Magnetic force curve can be set at low currents.

Zur gerätemäßigen Realisierung der Erfindung werden als Magnetjoche ein erstes, u-förmiges Blech für die Erzeugung der magnetischen Schließkraft und ein zweites, u-förmiges Blech für die Erzeugung der magnetischen Öffnungskraft verwendet, die in geeigneter Weise an der Kontaktanordnung positioniert sind.to device realization The invention, as Magnetjoche a first, U-shaped sheet for the production the magnetic closing force and a second, U-shaped Sheet metal for the generation of the magnetic opening force used, which is suitably positioned on the contact arrangement are.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen in schematischer Darstellung:Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following Figure description of an embodiment with reference to the drawing in conjunction with the claims. It show in a schematic representation:

1 ein Schaltgerät mit einer Schaltbrücke und zugehörigem Antrieb, 1 a switching device with a switching bridge and associated drive,

2 einen Ausschnitt aus 1 zur Verdeutlichung der beiden der Schaltbrücke zugeordneten Eisenjoche, 2 a section from 1 to illustrate the two iron yokes associated with the switching bridge,

3 perspektivisch die jeweilige Orientierung der beiden u-förmigen Eisenjoche, 3 in perspective the respective orientation of the two U-shaped iron yokes,

4 eine Kontaktanordnung mit einer Schaltbrücke und dieser zugeordneten Teiljochen und 4 a contact arrangement with a switching bridge and this associated partial yokes and

5 eine Kontaktanordnung mit daran angebrachten Teiljochen und zwei den Teiljochen zugeordneten Blechen. 5 a contact arrangement with partial yokes attached thereto and two sheets associated with the partial yokes.

In 1 sind die Funktionskomponenten eines bekannten Schützes schematisch dargestellt: Das Schütz besteht im Wesentlichen aus einer Schaltkammer 1 mit den darin vorhandenen Schaltkomponenten und einem Magnetantrieb 10, mit dem elektromagnetisch aktiviert eine mechanische Bewegung der Schaltkontakte erfolgt.In 1 the functional components of a known contactor are shown schematically: The contactor consists essentially of a switching chamber 1 with the existing switching components and a magnetic drive 10 , with the electromagnetically activated mechanical movement of the switching contacts takes place.

In 1 sind in der Schaltkammer Festkontakte 3a und 3b auf Festkontaktträgern 2a und 2b angeordnet und sind diesen zugeordnete Bewegkontakte 5a und 5b auf einer beweglichen Schaltbrücke 4 vorhanden. Der Kontaktanordnung mit den einander gegenüberstehenden Kontakten 3a, 5a und 3b, 5b sind in bekannter weise Löschbleche 9a und 9b zugeordnet, die üblicherweise Teil von Löschblechanordnungen mit einer Lauf- oder Leitschiene 32 sind. Die bewegliche Schaltbrücke 4 ist über eine Kontaktkraftfeder 7 relativ bewegbar mit einem Brückenträger 8 gekoppelt, der mit dem Anker 13 vom Magnetantrieb 10 in die Einschalt- oder Ausschaltposition bewegt wird.In 1 are fixed contacts in the switching chamber 3a and 3b on fixed contact carriers 2a and 2 B arranged and are associated with these moving contacts 5a and 5b on a movable bridge 4 available. The contact arrangement with the opposing contacts 3a . 5a and 3b . 5b are in a known manner quenching plates 9a and 9b assigned, which is usually part of quenching plate assemblies with a running or guardrail 32 are. The movable switching bridge 4 is via a contact force spring 7 relatively movable with a bridge girder 8th coupled with the anchor 13 from the magnetic drive 10 is moved to the switch-on or switch-off.

Im Brückenträger können weitere, relativ bewegliche Elemente enthalten sein, die über Aktoren angetrieben auf die Schaltbrücke einwirken und eine Brückenbewegung auslösen können.in the Bridge girders can provide additional, be contained relatively movable elements that powered by actuators the jumper interact and a bridge movement trigger can.

Der Magnetantrieb 10 besteht im Einzelnen aus einem Magnetjoch 11 mit Magnetspule 12 und einem dem Joch zugeordneten Magnetanker 13, der mit dem Brückenträger 8 über eine Trägerplatte 14 verbunden ist. Auf das Magnetjoch 11 wirkt eine Öffnungsfeder 15, die im Ausschaltzustand des Magnetantriebs 10 die Offenstellung der Schaltbrücken gewährleistet.The magnetic drive 10 consists in detail of a magnetic yoke 11 with magnetic coil 12 and a yoke associated magnet armature 13 that with the bridge girder 8th over a carrier plate 14 connected is. On the magnetic yoke 11 acts an opening spring 15 in the off state of the magnetic drive 10 ensures the open position of the jumpers.

Beim vorstehend beschriebenen Schaltgerät sind zur Steuerung der Kontaktkraft ferromagnetische Teile und zwar insbesondere in der Schaltkammer zwei Eisenjoche 20 und 30 vorhanden, auf deren Funktion weiter unten im Einzelnen eingegangen wird. Ersichtlich ist in 1 nur das Eisenjoch 30, das mit der Lauf- oder Leitschiene 32 verbunden ist.In the switching device described above are for controlling the contact force ferromagnetic parts and that in particular in the switching chamber two iron yokes 20 and 30 whose function will be discussed in detail below. It is evident in 1 only the iron yoke 30 that with the running or guide rail 32 connected is.

Aus 2 ergibt sich die Zuordnung der beiden Magnetjoche 20 und 30 mit Kontaktanordnung aus Festkontakten und Kontaktträger sowie Bewegkontakten und Schaltbrücke. Die Dimensionierung der Magnetjoche 20 und 30, die beide als u-förmige Bleche ausgebildet sind, ergibt sich aus der Verbindung von 1 und 2.Out 2 results in the assignment of the two magnetic yokes 20 and 30 with contact arrangement of fixed contacts and contact carrier and moving contacts and switching bridge. The dimensioning of the magnet yokes 20 and 30 , which are both formed as U-shaped sheets, resulting from the combination of 1 and 2 ,

Entsprechend der in 2 dargestellten Anordnung reagiert das kontaktkrafterzeugende u-förmige Blech 20 durch seine Geometrie und Positionierung an der Schaltbrücke 4 empfindlicher auf den elektrischen Strom in der Schaltbrücke, als das öffnungskrafterzeugende u-förmige Blech 30. Dies bedeutet konkret, das u-förmige Blech 20 wird wegen der kompakten Abmessung schneller aufmagnetisiert und geht wegen der geringen Blechdicke frühzeitig in die magnetische Sättigung.According to the in 2 the arrangement shown reacts the contact-force generating U-shaped plate 20 by its geometry and positioning on the jumper 4 more sensitive to the electric current in the switching bridge than the opening force-generating U-shaped plate 30 , This means concretely, the U-shaped plate 20 is magnetized faster due to the compact size and goes early because of the small sheet thickness in the magnetic saturation.

Das öffnungskrafterzeugende u-förmige Blech 30 überdeckt dagegen mit seiner gesamten Länge den beweglichen Kontakt bzw. die bewegliche Schaltbrücke 4 mit Kontakten 5a und 5b nahezu oder vollständig und besitzt eine größere lichte Weite sowie eine größere Blechdicke. Im Vergleich zum kontaktkrafterzeugenden u-förmigen Blech 20 wird seine magnetische Sättigung daher erst bei höheren elektrischen Strömen erreicht.The opening force generating U-shaped plate 30 On the other hand, it covers the movable contact or the movable switching bridge with its entire length 4 with contacts 5a and 5b almost or completely and has a larger clear width and a larger sheet thickness. Compared to the contact-force generating U-shaped plate 20 Therefore, its magnetic saturation is achieved only at higher electrical currents.

Im Fall eines mechanischen Schaltgeräteantriebs ist das kontaktkrafterzeugende u-förmige Blech 20 entweder an einer Schaltschlosskomponente oder am Schaltergehäuse befestigt. Im Fall eines magnetischen Antriebs entsprechend 1 ist das kontaktkrafterzeugende u-förmige Blech 20 am Brückenträger 8 befestigt und umgreift die Schaltbrücke 4, wobei der Brückenträger die Schaltbrücke entsprechend 1 mit dem dort dargestellten Antrieb 10 koppelt.In the case of a mechanical switching device drive is the contact-force generating U-shaped plate 20 attached either to a switching lock component or to the switch housing. In the case of a magnetic drive accordingly 1 is the contact-force generating U-shaped plate 20 on the bridge girder 8th attached and embraces the jumper 4 , wherein the bridge girder corresponding to the switching bridge 1 with the drive shown there 10 coupled.

Die Möglichkeiten zur Positionierung und Befestigung des kontaktkrafterzeugenden u-förmigen Bleches 20 sind nicht auf diese beiden Fälle begrenzt, wie in einem weiteren Beispiel gezeigt wird.The possibilities for positioning and fixing the contact-force generating U-shaped sheet 20 are not limited to these two cases, as shown in another example.

Das öffnungskrafterzeugende u-förmige Blech 30 ist in beiden Fällen zweckmäßigerweise an der Schaltkammer 1, am Gehäuse oder an einer im Gehäuse befindlichen ruhenden, mechanischen Komponente befestigt.The opening force generating U-shaped plate 30 is expediently at the switching chamber in both cases 1 , attached to the housing or to a stationary, mechanical component located in the housing.

In den vorstehend beschriebenen 1 und 2 führt die Schaltbrücke eine translatorische Bewegung aus, wobei bei entsprechendem Aufbau des Schaltgerätes aber auch eine rotatorische Bewegung möglich ist. Im Fall der rotatorischen Bewegung einer Schaltbrücke sind zu beiden Seiten der Drehachse, entsprechend einer punktsymmetrischen Anordnung, jeweils ein u-förmiges Blech 20 und ein u-förmiges Blech 30 der Schaltbrücke zugeordnet. Die u-förmigen Bleche 30 sind dazu fest mit dem Gehäuse bzw. mit einer im Gehäuse ruhenden mechanischen Komponente verbunden. Die u-förmigen Bleche 20 können ebenfalls fest mit dem Gehäuse verbunden sein, oder mit einem Schaltbrückenträger, der mit dem Schaltgeräteantrieb (mechanischer und/oder elektromagnetischer Antrieb) im kraftschlüssigen Eingriff steht und sich beim Ausschaltvorgang mit der Schaltbrücke in Ausschaltstellung dreht.In the above-described 1 and 2 the switching bridge executes a translational movement, but with a corresponding structure of the switching device but also a rotational movement is possible. In the case of the rotational movement of a switching bridge are on both sides of the axis of rotation, corresponding to a point-symmetrical arrangement, each a U-shaped plate 20 and a U-shaped plate 30 assigned to the jumper. The U-shaped sheets 30 For this purpose, they are firmly connected to the housing or to a mechanical component resting in the housing. The U-shaped sheets 20 can also be firmly connected to the housing, or with a switching bridge carrier, which is in frictional engagement with the switching device drive (mechanical and / or electromagnetic drive) and rotates during switch-off with the switching bridge in the off position.

Die u-förmigen Bleche 20 und 30 sind in vorgegebenem Abstand zueinander positioniert, damit ein magnetischer Kurzschluss zwischen den u-förmigen Blechen 20 bzw. zwischen den u-förmigen Blechen 30 vermieden wird. Als Abstand wird etwa die lichte Weite des jeweiligen u-Spaltes vorgegeben.The U-shaped sheets 20 and 30 are positioned at a predetermined distance from each other, so that a magnetic short circuit between the u-shaped sheets 20 or between the U-shaped sheets 30 is avoided. As a distance, the clear width of the respective u-gap is given as about.

Bei einem einfachunterbrechenden, rotatorischen Bewegkontakt sind nur 1 u-Blech 20 und 1 u-Blech 30 dem Bewegkontakt zugeordnet, wobei wie bei der 2 und/oder der 3 durch geeignete Anordnung der beiden u-förmigen Bleche je eine kontaktöffnende und eine kontaktschließende Magnetkraft auf den stromdurchflossenen Bewegkontakt erzeugt wird, deren resul tierende Kraft beim Übergang von kleinen Strömen bis zu hohen Kurzschlussströmen das Vorzeichen wechseln kann.In a single-break, rotary moving contact are only 1 u-sheet 20 and 1 u-sheet 30 assigned to the moving contact, as in the 2 and / or the 3 By suitable arrangement of the two U-shaped plates depending on a contact-opening and a contact-closing magnetic force is generated on the current-carrying moving contact whose resul tating force can change the sign in the transition from small currents to high short-circuit currents.

Beim dynamischen Kontaktöffnen infolge großer Stromkräfte bewegt sich der Bewegkontakt bzw. die bewegliche Kontaktbrücke aus dem Spalt des kontaktkrafterzeugenden u-förmigen Blechs heraus und taucht in den Spalt des öffnungskrafterzeugenden u-Blechs 30 hinein. Dadurch verschwindet die Kraftwirkung des ersten u-Blechs 20 und die Öffnungskraft des zweiten u-Blechs 30 wirkt ohne Einbuße.During dynamic contact opening due to large current forces, the moving contact or the movable contact bridge moves out of the gap of the contact-force-generating U-shaped metal sheet and plunges into the gap of the opening-generating U-sheet 30 into it. As a result, the force effect of the first u-sheet disappears 20 and the opening force of the second u-plate 30 works without loss.

Im Übergangsbereich der dynamischen Kontaktöffnungsbewegung, d.h. bevor der Bewegkontakt bzw. die bewegliche Schaltbrücke den Spalt des u-förmigen Bleches 20 verlassen kann, kann der auf den Bewegkontakt treffende magnetische Fluss als Flussdifferenz Φ₂ – Φ₁ des zweiten und ersten u-Blechs betrachtet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Blechdicken werden sich die Sättigungsflüsse etwa in der Relation der Blechdicken einstellen. Beträgt die Blechdicke des kontaktkrafterzeugenden u-förmigen Blechs 20 etwa (10 bis 20 %) derjenigen des öffnungskrafterzeugenden u-förmigen Blechs 30, so wird für den Übergangsbereich das resultierende magnetische Feld etwa auf 80 bis 90 % des Feldanteiles des zweiten u-Blechs 30 reduziert. In gleicher Weise wird die zum Kontaktöffnen beitragende, resultierende Magnetkraft reduziert.In the transition region of the dynamic contact opening movement, ie before the moving contact or the movable switching bridge, the gap of the U-shaped plate 20 can leave, the magnetic flux striking the moving contact can be regarded as a flux difference Φ ₂ -φ _{1 of} the second and first u-plate become. Due to the different sheet thicknesses, the saturation fluxes will adjust approximately in relation to the sheet thicknesses. Is the sheet thickness of the contact-force generating U-shaped sheet 20 approximately (10 to 20%) of those of the opening force generating U-shaped sheet 30 Thus, for the transition region, the resulting magnetic field becomes approximately 80 to 90% of the field component of the second u-plate 30 reduced. In the same way, the magnetic force contributing to the contact opening is reduced.

In der 3 ist angedeutet, dass das zweite u-förmige Blech 30 Teil einer bei derartigen Schaltgeräten üblicherweise vorhandenen Lauf- oder Leitschiene 32 sein kann.In the 3 is hinted that the second U-shaped plate 30 Part of a usually existing in such switchgear running or guardrail 32 can be.

In nachfolgender Tabelle ist ein Dimensionierungsbeispiel für die u-förmigen Bleche 20 und 30 angegeben. Die Maße können in vorgegebenem Bereich variieren, wobei es im Wesentlichen auf die gegenseitige Abstimmung ankommt.In the following table is a dimensioning example for the U-shaped sheets 20 and 30 specified. The dimensions can vary in a predetermined range, which essentially depends on the mutual agreement.

Aus der Tabelle ergibt sich, dass der kontaktkrafterzeugende Anteil bis zum Erreichen der magnetischen Sättigung des ersten u-Blechs 20 nur geringfügig größer ist als der öffnungskrafterzeugende Anteil.From the table, it can be seen that the contact force generating portion until reaching the magnetic saturation of the first u-sheet 20 only slightly larger than the opening force generating portion.

Durch Dimensionierung der Länge und der lichten Weite der u-förmigen Bleche 20 und 30, sowie durch die gewählte Überdeckung der Schaltbrücke kann die kontaktkrafterzeugende und die öffnungskrafterzeugende Magnetkraftkomponente über einen größeren Bereich eingestellt werden.By dimensioning the length and the clear width of the U-shaped sheets 20 and 30 , As well as the selected coverage of the switching bridge, the contact force generating and the opening force generating magnetic force component can be adjusted over a larger area.

In einer weiteren Ausführungsform entsprechend 4 werden anstelle des kleinen Jochs 20, das im Schaltbrückenträger 8 an geeigneter Stelle eingebettet ist, zwei kleine Joche 21 und 22 seitlich neben dem Schaltbrückenträger 8 an einer ruhenden Komponente der Schaltkammer 1 oder dem Schaltergehäuse kraftschlüssig angebracht. Diese beiden Joche sind jeweils zwischen dem Schaltbrückenträger 8 und den Schaltkontakten 3a, 5a sowie 3b, 5b positioniert. Durch ihren vorgegebenen Abstand im Millimeter- bzw. Submillimeter-Bereich zum Schaltbrückenträger 8 behindern die beiden Joche 21 und 22 die translatorische Bewegung des Schaltbrückenträgers 8 nicht.In a further embodiment accordingly 4 be in place of the little yoke 20 that in the bridge bridge carrier 8th embedded in a suitable place, two small yokes 21 and 22 laterally next to the bridge bridge carrier 8th at a dormant component of the switching chamber 1 or attached to the switch housing frictionally. These two yokes are each between the bridge bridge carrier 8th and the switch contacts 3a . 5a such as 3b . 5b positioned. Due to their predetermined distance in the millimeter or submillimeter range to the switching bridge carrier 8th hamper the two yokes 21 and 22 the translational movement of the switching bridge carrier 8th Not.

Bei Ersatz des Joches 20 durch die beiden Joche 21 und 22 sind die beiden Joche 21 und 22 so zu positionieren, dass in Schließstellung der Schaltkontakte 3a, 3b und 5a, 5b der Bewegkontaktträger 4 in die u-Spalte der beiden Joche 21 und 22 vollständig oder teilweise eintaucht. Dafür sind die Joche 21 und 22 angeeigneter Stelle an einer ruhenden Komponente der Schaltkammer 1 oder des Gehäuses kraftschlüssig angebracht.When replacing the yoke 20 through the two yokes 21 and 22 are the two yokes 21 and 22 to position so that in the closed position of the switch contacts 3a . 3b and 5a . 5b the moving contact carrier 4 in the u-column of the two yokes 21 and 22 completely or partially immersed. That's what the yokes are for 21 and 22 Appropriate site on a dormant component of the switching chamber 1 or the housing mounted frictionally.

Bei letzterer Abwandlung stützt sich die von den beiden kleinen Jochen 21 und 22 erzeugte Magnetkraft – im Gegensatz insbesondere zu 2 – nicht am Magnetantrieb des Schaltgerätes ab. Dadurch kann der Anrieb in seiner Funktion nicht beeinträchtigt werden.In the latter modification is supported by the two little yokes 21 and 22 Magnetic force generated - in contrast to 2 - not from the magnetic drive of the switching device. As a result, the drive can not be impaired in its function.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entsprechend 5 sind anstelle der beiden kleinen Joche zwei Bleche 25, 26 vorgesehen, die mit ihrer Flachseite etwa die Lage und die Position der Querschenkel der Joche 21, 22 der 4 einnehmen und die dementsprechend an einer ruhenden Komponente der Schaltkammer 1 oder des Gehäuses kraftschlüssig angebracht sind.In a further preferred embodiment accordingly 5 are two sheets instead of the two small yokes 25 . 26 provided, with its flat side about the position and the position of the transverse legs of the yokes 21 . 22 of the 4 take and accordingly on a dormant component of the switching chamber 1 or the housing are mounted non-positively.

In Schließstellung der Schaltkontakte 3a, 5a bzw. 3b, 5b besitzt der bewegliche Kontaktträger einen kleinsten, vorgegebenen Abstand zu den beiden Blechen 25, 26, d.h. ein Abstand im Bereich Submillimeter bis Millimeter. Am beweglichen Kontaktträger sind zwei u-förmige Bleche 28, 29 angebracht, die mit ihren Seitenschenkeln jeweils auf eines der beiden Bleche 25, 26 zeigen, so dass zwei magnetische Kreise gebildet werden, die vom elektrischen Strom im beweglichen Kontaktträger aufmagnetisiert werden, wodurch eine magnetische Haltekraft auf den beweglichen Kontaktträger erzeugt wird.In closed position of the switch contacts 3a . 5a respectively. 3b . 5b the movable contact carrier has a smallest, predetermined distance to the two sheets 25 . 26 ie a distance in the range of submillimeter to millimeter. On the movable contact carrier are two U-shaped plates 28 . 29 attached, with their side legs each on one of the two sheets 25 . 26 show, so that two magnetic circuits are formed, which are magnetized by the electric current in the movable contact carrier, whereby a magnetic holding force is generated on the movable contact carrier.

Die Joche bzw. u-förmigen Bleche 20 oder 21, 22 bzw. die Bleche 25, 26 mit zugeordneten u-förmigen Blechen 28, 29 bestehen jeweils aus ferromagnetischem Material und erzeugen eine dem großen Joch 30 aus ferromagnetischem Material entgegengesetzt gerichtete, magnetische Schließkraft auf die Schaltbrücke 4.The yokes or U-shaped sheets 20 or 21 . 22 or the sheets 25 . 26 with associated u-shaped sheets 28 . 29 each consist of ferromagnetic material and create a big yoke 30 ferromagnetic material oppositely directed, magnetic closing force on the switching bridge 4 ,

Die anhand der einzelnen Figuren beschriebene Erfindung wird insbesondere in einem Schaltgerät mit translatorischer Bewegung des Bewegkontaktes realisiert. Dies kann wie im Beispiel der 1 ein Schütz sein. Die Erfindung kann jedoch ohne Einschränkung auch für Leistungsschalter mit mechanischem oder mit mechanischem/elektrischem Antrieb realisiert sein.The invention described with reference to the individual figures is realized in particular in a switching device with translational movement of the moving contact. This can be done as in the example of 1 to be a contactor. However, the invention can also be realized without restriction for circuit breakers with mechanical or with mechanical / electrical drive.

Wie oben erwähnt, kann die Erfindung aber auch bei einem Schaltgerät mit rotatorischer Schaltbewegung zum Tragen kommen, wobei in diesem Fall das erste Joch bzw. u-förmige Blech 20 den beweglichen Drehkontakt von der dem Kontaktstück zugewandten Vorderseite des Kontaktträgers umgreift, während das zweite Joch bzw. u-förmige Blech 30 den Öffnungsbereich des Drehkontaktes an der Rückseite des Kontaktträgers umgreift.As mentioned above, however, the invention can also be used in a switching device with rotational switching movement, in which case the first yoke or U-shaped plate 20 the movable rotary contact of the contact piece facing the front of the contact carrier engages around while the second yoke or U-shaped plate 30 surrounds the opening portion of the rotary contact on the back of the contact carrier.

Claims

Switching device, comprising a switching chamber with at least one fixed contact and at least one moving contact, characterized in that the at least one moving contact ( 5a . 5b ) at least two ferromagnetic parts ( 20 . 30 ; 21 . 22 ; 25 . 26 . 28 . 29 ) are assigned to generate at least two electrodynamic magnetic forces, which are directed in their force vectors opposite to each other, and that the ferromagnetic parts ( 20 . 30 ; 21 . 22 ; 25 . 26 . 28 . 29 ) to the at least one moving contact ( 5a . 5b ) are each positioned so that the one ferromagnetic part on the at least one moving contact ( 5a . 5b ) generated force vector on the at least one fixed contact ( 3a . 3b ) and the force vector of the other ferromagnetic part of the at least one fixed contact ( 3a . 3b ) pointing away.

Switching device according to Claim 1, with a switching bridge for two moving contacts and with a bridge carrier connected to a drive, characterized in that the ferromagnetic parts have U-shaped yokes ( 20 . 30 ) form.

Switching device according to claim 2, characterized in that a first, U-shaped yoke ( 20 ) of the contact bridge ( 4 ) with the moving contacts ( 5a . 5b ) is assigned such that the magnetic field of the yoke ( 20 ) on the moving contacts ( 5a . 5b ) generates a magnetic clamping force.

Switching device according to claim 2, characterized in that the first U-shaped yoke ( 20 ) with the bridge girder ( 8th ) is positively connected.

Switching device according to Claim 2, characterized in that the first U-shaped yoke consists of two partial yokes ( 21 . 22 ), which provide the moving contacts ( 5a . 5b ) and at a resting component of the switching chamber ( 1 ) are formed, is formed.

Switching device according to claim 1, characterized in that the parts for generating at least one magnetic contact closing force by two U-shaped yokes ( 28 . 29 ) and associated iron sheets ( 25 . 26 ) are formed.

Switching device according to claim 6, characterized in that the yokes ( 28 . 29 ) the moving contacts ( 5a . 5b ) and with the jumper ( 4 ) are positively connected.

Switching device according to claim 6, characterized in that the Jochen ( 28 . 29 ) associated iron sheets ( 25 . 26 ) at quiescent components of the switching chamber ( 1 ) are attached.

Switching device according to claim 2, characterized in that a second, U-shaped yoke ( 30 ) with the switching chamber ( 1 ) is positively connected and is used to generate a magnetic opening force.

Switching device according to claim 2, wherein a guide rail is provided on the switching chamber, characterized in that the second U-shaped yoke ( 30 ) with the guide rail ( 32 ) connected is.

Switching device according to claim 10, characterized in that the guide rail ( 32 ) consists of iron.

Switching device according to claim 10 and 11, characterized in that the guide rail ( 32 ) and the second yoke ( 30 ) consist of one part.

Switching device according to Claims 3 and 9, characterized in that the first yoke ( 20 ) much smaller than the second yoke ( 30 ), preferably in the length dimensions about 2x smaller.

Method for producing a switching device with at least one flow path and at least one fixed contact, wherein the current path between moving and fixed contact in the form of a tight Loop guided and / or the magnetic field around the current-carrying moving contact be distorted by ferromagnetic arrangements such that strong Lorentz forces act as an electrodynamic force, with the following measures in the manufacture of the switching device: - In the switching device is a Arrangement of at least two ferromagnetic parts, by the current is magnetized in at least one moving contact, placed in such a way - that the magnetic field acting on the moving contact is mutually exclusive composed of oppositely directed magnetic field components, - by themselves from the oppositely directed magnetic field components electrodynamic force generated on the moving contact either as an electrodynamic closing force or as an electrodynamic opening force form, - in which the electrodynamic force on the at least one moving contact on the rise of small currents, i.e. at nominal operation, up to very high currents, i. in short-circuit operation, the direction reverses, and the magnetic induction B of the ferromagnetic Arrangement changes the sign, - so that with small currents one contact force reinforcing Effect and at high currents a contact force weakening Effect is achieved and there is an increase in current carrying capacity and accelerating the dynamic contact opening.

Method according to claim 14, characterized in that that in the manufacture of the switching device by the dimensioning the ferromagnetic arrangement of the transition of the magnetic force of a dynamic contact closure force to a dynamic contact opening power is achieved at a given current value.

Method according to claim 14, characterized in that that in the manufacture of the switching device by dimensioning the ferromagnetic arrangement at low currents a contact force weakening effect admitted and limited to a predetermined value.

Method according to claim 14, characterized in that that in the manufacture of the switching device by dimensioning the ferromagnetic arrangement, the contact force weakening effect less than about 50% of the contact force is set.