DE1119963B

DE1119963B - Anordnung zum Daempfen der Kontaktprellungen bei elektromagnetischen Schaltgeraeten,insbesondere bei Schaltschuetzen

Info

Publication number: DE1119963B
Application number: DEL35338A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Meyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-02-12
Filing date: 1960-02-12
Publication date: 1961-12-21
Also published as: US3196231A; CH408165A; FR1280265A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, z. B. Schaltschütz, bei dem die festen Kontaktstücke baulich dem stationären Teil des Antriebsapparates zugeordnet sind. Sie können auf Tragkörpern des stationären Teiles befestigt oder auf besonderen Stützen angeordnet sein. Die beweglichen Kontakte sind in ein transversal verschiebbares Element (Schaltkopf) mit unter Vorspannung stehenden Federn eingelegt.

An solche Schütze werden hinsichtlich der Lebensdauer recht hohe Anforderungen gestellt. Ein Schütz soll eine große Zahl von Schaltungen sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Beziehung ausführen können. Die elektrische bzw. Kontaktlebensdauer hängt in hohem Maße von den Einschaltprellungen der Kontakte ab.

Zur Dämpfung von Kontaktprellungen hat man bisher Anordnungen angewendet, die z. B. durch Reibungswiderstände eine Verringerung der die Prellung verursachenden Kräfte bewirken. Dadurch lassen sich aber nicht alle Prellursachen beseitigen.

Eine der Ursachen für die Einschaltprellungen ist das Aufschlagen des beweglichen Ankers auf den festen Magneten des zum Antrieb des Schützes dienenden Magnetsystems. Die dadurch verursachten Prellungen sind besonders deshalb schädlich, weil sie erst längere Zeit nach dem Berühren der stromführenden Kontakte (etwa 10 bis 20 ms) auftreten, wenn also der Strom bereits häufig auf hohe Werte aufgelaufen ist und die durch die Prellung verursachten Lichtbögen zu erhöhtem Kontaktabbrand bzw. zum Verschweißen der Kontakte führen können.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Auftreten der durch den Ankeraufschlag verursachten Prellung im wesentlichen auf die höherfrequenten Anteile des Stoßvorganges zurückzuführen ist. Die kinetische Energie des beweglichen Ankers bleibt beim Auf treffen auf den festen Magneten zum großen Teil als Bewegungsenergie des Gesamtmagneten bzw. des Gesamtschützes einschließlich der Befestigungsfläche erhalten. Ein geringer Teil wird in Schwingungsenergie umgewandelt, wobei die Schwingungen als Frequenzgemisch von niederfrequenten (etwa 100 Hz) und höherfrequenten (etwa 1000 bis 2000 Hz) Anteilen auftreten.

Diese höherfrequenten Anteile besitzen die Eigenschaft, daß sie sich in starren Bauelementen ohne nennenswerte Abschwächung nach allen Richtungen ausbreiten. So wird die Schwingungsenergie auch von der Berührungsstelle der beiden Magnetteile über den festen Magneten, den Tragkörper und die die festen Kontaktstücke tragenden Stützen zu den festen Kon-

Anordnung zum Dämpfen

der Kontaktprellungen

bei elektromagnetischen Schaltgeräten,

insbesondere bei Schaltschützen

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dr.-Ing. Herbert Meyer, Neumünster,
ist als Erfinder genannt worden

taktstücken weitergeleitet. Die festen Kontaktstücke führen also eine dieser Schwingung entsprechende Bewegung aus. Das relativ niederfrequente System, beweglicher Kontakt und Kontaktkraftfeder, kann die durch den Ankerschlag hervorgerufenen hochfrequenten Bewegungen des Festkontaktes nicht mitmachen, was zu der unerwünschten Kontaktöffnung (Prellung) führt.

Dieser Zustand wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die betriebsmäßig beim Stoß durch Aufschlagen des Ankers auf den festen Magneten auftretende Schwingungsenergie höherer Frequenzen von den festen Kontakten ferngehalten ist. Hierfür können an sich alle diejenigen Maßnahmen verwendet werden, welche sich bisher in der Technik, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, zum Fernhalten unerwünschter Schwingungen von ruhenden Teilen, ergeben haben. Dies kann z. B. durch Einschalten eines mechanischen Tiefpasses in den Ausbreitungsweg der Schwingungsenergie zwischen der Entstehungsstelle (Berührungsfläche von Anker und festem Magnet) und Festkontaktstück geschehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Es ist mit 1 bezeichnet der Magnet eines Schaltschützes, der auf einem Tragkörper 2 gehalten ist. Er kann z. B. durch nicht dargestellte Teile der Stützen 3, 4 für die festen Kontaktstücke 5, 6 oder durch einen ebenfalls nicht dargestellten, als obere Abdeckung dienenden und z. B. als Lichtbogenlöschkammer ausgeführten Aufsatz gegen seine Unterlage gedrückt werden. Mit 7 ist der bewegliche Kontakt-

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apparat bezeichnet, der aus dem Magnetanker und dem Schaltkopf besteht, der die durch die vorgespannten Kontaktkraftfedern 8 gehaltene Kontaktbrücke 9 enthält und mittels der Hubfedern 10 gegen einen nicht dargestellten Anschlag in seine Ruhelage gedrückt wird. Eine solche Ausführung ist z. B. durch die deutsche Patentschrift 945 709 bekannt.

Der erfindungsgemäße mechanische Tiefpaß wird in dem Ausführungsbeispiel durch die in dem Federhaus 11 untergebrachte, stark vorgespannte Feder 12, auf derem oberen Ende sich der feste Magnet 1 abstützt, gebildet.

Eine weitere mögliche Ausführungsform istz. B. die entsprechende Anordnung einer vorgespannten Blattfeder. Es ist zwar bekannt, den festen Magneten zur

Magnetmasse

Stoßdämpfung auf Gummipuffer oder ähnliche Unterlagen zu stellen; mit solchen Ausführungen läßt sich aber nicht die gewünschte Tiefpaßwirkung erzielen.

Das Magnetsystem (Magnet und Anker) stellt zusammen mit der Feder 12 ein schwingungsfähiges Gebilde dar. Bei ausreichend tiefer Abstimmung der Eigenfrequenz dieses Systems kann man die Übertragung der hochfrequenten Anteile des Stoßschwingungsgemisches auf den Tragkörper 3, 4 und damit auch auf die festen Kontakte 5, 6 praktisch völlig verhindern. Zweckmäßig ist es, die Eigenfrequenz des Systems (Magnet und Dämpfungsfeder 12) etwa so groß zu machen wie die Eigenfrequenz des bewegliehen Kontaktes 9 und der Kontaktkraftfeder 8. Diese Bedingung lautet:

Kontaktmasse

Dämpfungsfederkonstante

Kontaktkraftfederkonstante

Bei einer derartigen Auslegung der Dämpfungsfeder 12 werden aber infolge der Speicherung der kinetischen Energie des Ankers in Form potentieller Energie in der Dämpfungsfeder die Auslenkungen dieser Feder leicht so groß, daß konstruktive Schwierigkeiten entstehen. Andererseits genügen wegen der relativ kleinen Wegamplituden der abzusperrenden Schwingungen relativ kleine Auslenkungen der Dämpfungsfeder 12. Diese beiden Forderungen lassen sich mit hoher Vorspannung der Feder 12 erreichen. Trotz niedriger Eigenfrequenz bleiben die Auslenkungen klein.

Die günstigste Einstellung der Vorspannung ergibt sich erfindungsgemäß, wenn die durch die Umwandlung der kinetischen Energie des Ankers in potentielle Energie in der Feder zu einer Auslenkung von etwa 0,5 bis 1 mm der Feder 12 führt.

Durch die als mechanischer Tiefpaß wirkende nachgiebige Lagerung des festen Magneten wird nicht nur der höherfrequente Schwingungsanteil von den festen Kontakten ferngehalten. Es ergibt sich auch noch die an sich bekannte Wirkung der Dämpfung des Ankeraufschlages.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zum Dämpfen der Kontaktprellungen bei elektromagnetischen Schaltgeräten, insbesondere bei Schaltschützen, dadurch gekenn- zeichnet, daß die betriebsmäßig beim Stoß durch Aufschlagen des Ankers auf den festen Magneten auftretende Schwingungsenergie höherer Frequenzen von den festen Kontakten ferngehalten ist.

2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet in an sich bekannter Weise mittels eines Puffers auf seinem Tragkörper gelagert ist und daß der Puffer so dimensioniert ist, daß er Tiefpaßeigenschaften hat.

3. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (M_mag) des Schaltmagneten, die Federkonstante des Puffers (C_Dämp) und die Masse des beweglichen Kontaktes (M_Kontakt), die Federkonstante der in letzterem enthaltenden Federn (C_Kontakt) der Bedingung

M,

mag

M,

'Dämp

Kontakt 'Kontakt

entsprechen.

4. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Puffer eine gegebenenfalls in einem Gehäuse unter Vorspannung gehaltene Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder oder eine Mehrzahl davon verwendet ist.

5. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder so gewählt ist, daß die kinetische Energie des Ankers eine Auslenkung der Feder von etwa 0,5 bis 1 mm bewirkt.

6. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an dem Tragorgan für den festen Magneten befestigt ist, während der feste Magnet sich auf der Feder abstützt.

7. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsfeder eine Blattfeder oder eine Mehrzahl davon verwendet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen