DE1194956B

DE1194956B - Electromagnetic contactor

Info

Publication number: DE1194956B
Application number: DEL39481A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hillebrand
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-07-06
Filing date: 1961-07-06
Publication date: 1965-06-16
Also published as: AT238284B; SE303534B

Description

Elektromagnetisches Schaltschütz Die Erfindung betrifft ein älektromagnetisches Schaltschütz mit e16ktromagnet#isdhL-r Auslösung durch Abschalten des -Spulenstromes des Schaltmagneten. Derartige SchaltschUtze #sind -dein Wesen nach Lastschalter mit der Besonderheit, daß gie (vgl. VDE 9660, 12.52) betriebsmäßig auftretende und zu erwartende, über dem Nennstrom (Dauerstrom) des Schützes liegende Ströme mit Sicherheit abzuschalten vermögen. Durch dem Schütz zugeordnete 'üimetaflauslöser wird nach Maßgabe der Dauer der Überlastung die Sdhützspule stromlos gemacht, was den Abfall des Schaltmagnetankers und die Öff- nung der Schützkontäkte bewirkt.Electromagnetic contactor The invention relates to an electromagnetic contactor with electromagnetic triggering by switching off the coil current of the switching magnet. Such contactors are - their essence, load switches with the special feature that gie (cf. VDE 9660, 12.52) are able to safely switch off currents that occur during operation and that are expected to be higher than the rated current (continuous current) of the contactor. The relay coil is de-energized by the relay associated with the contactor, depending on the duration of the overload, which causes the switching magnet armature to drop and the contactor contacts to open .

Es sind Schütze -bekannt, die als Leistungsschalter anzusehen sind, d.h. Schütze, die in der Lage sind, abzuschalten, z. B. sogenannte Ölschütze. Bei -diesen Schützen sind zwei Magnetsysteme vorhanden, von denen -das eine über einen Ililf#sdh#dter die Stromlosmachung des anderen, nämlich des Schaltmagneten -bewirkt und bei denen der Magnetanker die beweglichen Kontakte von den festen Kontakten wegschlägt. 'Ein derartiges Schütz Ist recht aufwendig; es erfordert einen erheblichen -technischen Aufwand.There are contactors known that are to be regarded as circuit breakers, i.e. contactors capable of switching off, e.g. B. so-called oil contactors. at -These contactors have two magnet systems, one of which has one Ililf # sdh # dter de-energizes the other, namely the switching magnet and where the magnet armature separates the moving contacts from the fixed contacts hits away. Such a contactor is quite expensive; it requires a considerable amount -technical effort.

Es ist ferner ein Schaltschütz bekannt, bei dem im Kurzschlußfall durch einen elektromagnetisch angetriebenen Schaltbolzen die Kontakttrennung sowie die Stromlosmachung eines Magnetsystems -erfolgt, welches sich verklinkt. Um dieses Schütz wieder einschalten zu können, muß durch einen zusätzlichen Auslösemagneten -die Verklinkung wieder aufgehoben werden. Bei diesem Schütz wird-ein kräftiges Magnetsystem zum Aufschlagen der Kontakte, ein Verklinkungsmechanismus sowie ein zusätzlicher Entklinkungsmagnet benötigt.There is also a contactor known in which in the event of a short circuit the contact separation as well as by an electromagnetically driven switch pin a magnet system is de-energized and latched. To this To be able to switch on the contactor again, an additional tripping magnet must be used -the locking will be canceled again. This contactor will be a powerful one Magnet system for striking the contacts, a latching mechanism and a additional unlocking magnet required.

Weiterhin ist es bekannt, zum Schutze einer Anlage und der -die Anlage steuernden Schütze besondere Abschmelzsicherungen vorzusehen, z. B. sogenannteNiederspannungs-Hochleistungssicherungen, die im Kurzschlutfalle (auch strombegren:zend) die Auftrennung des -mit dem Kurzschluß behafteten Stromkreises bewirken.It is also known to protect a system and the system controlling contactors to provide special fuse, z. B. so-called low-voltage high-performance fuses, which in the case of a short circuit (also current limit: zend) the separation of the -with the short circuit affected circuit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftschütz an sich konventioneller Ausführung, d. h. also ein Schütz, das einen Schaltmagneten, mit dem Anker des Schaltmagneten gekuppelten, aus Isoliermaterial bestehenden Kontaktträger, von diesem "federnd #gefäßten, bewegliche Kontakte, -dem Kontäktsystem zugeorilnete Löschbleche enthält und das 'bei Erregung des Schaltmagneten die Kontakte schließt, bei Enterregung des Magneten unter der Wirkung von Rückholfedern, die an dem Magnetanker bzw. dem mit diesem gekuppelten Kontaktträger angreifen, den Kontaktträger unter Öffnung der Kontakte in die Ruhestellung bnngen, enthält, zu einem Leistungssehältgerät auszubilden, d. -h. einem Schaltgerät, das :in der Lage ist, auch Kurzschlüsse sicher, und zwar strombegrenzend -abzuschalten, ohne daß es dazu eines besonderen merkbaren teffinischen Aufwandes bedarf.The invention is based on the object of providing an air contactor of conventional design, d. H. So a contactor, which contains a switching magnet, coupled with the armature of the switching magnet, consisting of insulating material contact carrier, from this "spring-loaded, movable contacts, -the contact system assigned quenching plates and which 'closes the contacts when the switching magnet is energized, when de-energizing the Magnets under the action of return springs, which act on the magnet armature or the contact carrier coupled to it, bend the contact carrier into the rest position by opening the contacts, to form a power control device, i.e. a switching device that: in the It is also able to switch off short circuits safely, specifically in a current-limiting manner, without the need for any special noticeable teffinic effort.

Erfindungsgemäß wird dies -dadurch erreicht, daß bei einem sölehen Schütz die Kontaktbracke mit den Festkontaktstücken in an -sich bekannter Weise eine Leiterschleife zum Erzeugen einer elektrodynamischen Kontaktbrücken-öffnungskraft bildet. Im einzelnen ist das erfindungsgemäße Schütz so ausgeführt, daß das aus festem und beweglichem Kontakt bestehende Kontäktsystem hinsichtlich -der auf es wirkenden Kräfte (Kontaktdruck durch die an dem beweglichen Kontakt angreifende Kontaktdruckfeder - gegebenenfalls auch Eigenfederung des beweglichen Kontaktes bei geschlossenem Kontakt - kontaktöffnende Wirkung durch den über die Kontakte fließenden Strom) derart"bemessen ist, daß der bewegliche Kontakt bei einem höheren als dem betriebsmäßig auftretenden Stromwert unter der dy- namischen Stromwirkung entgegen der den Kontaktdruck erzeugenden Kraft in die -öffnungsstellung strebt oder geht und daß ein gemäß diesem Überstrom ansprechendes, besonders -bewegliches Stellglied, vorzugsweise ein Magnetanker, über einen Hilfskontakt den Schaltmagneten stromlos macht.According to the invention, this is achieved in that, in the case of a single contactor, the contact bracket forms a conductor loop with the fixed contact pieces in a manner known per se for generating an electrodynamic contact bridge opening force. In detail, the contactor according to the invention is designed so that the Kontäktsystem consisting of fixed and movable contact with respect to -the forces acting on it (contact pressure by the contact pressure spring acting on the movable contact - possibly also natural springing of the movable contact when the contact is closed - contact opening effect by the current flowing through the contacts) is "dimensioned in such a way that the movable contact strives or goes into the open position at a current value higher than the operationally occurring current value under the dynamic current effect against the force generating the contact pressure and that an overcurrent responding, A particularly movable actuator, preferably a magnet armature, de-energizes the switching magnet via an auxiliary contact.

Die durch die Erfindun,-, erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Bauteile der erfindungs-,cremäßen Ausführung die eines normalen Schützes D mit ausgeprägter Schleife sind. Die besondere Funktion der Kontaktöffnung wird selbsttätig nur im Störungsfall wirksam; das Schütz ist wie jedes normale Schütz mit therinischen Auslösern kombinierbar. Zusätzliche Auslösemagneten können als einfache Eisenumschlüsse der Stromschienen, z. B. der Kontaktstücke, ausgebildet werden. Sie können nachträglich fertig geeicht eingebaut. werden.. Sie können eventuell durch Luftspaltverstellung auch auf verschiedene, z.B. kleinere Stromgrenzwerte zum Schutz kleinerer Verbraucher bzw. thermischer Auslöser bei gleicher Schützengröße eingestellt werden. Die zur dynamischen Kontaktöffnung benötigte Schleife ergibt gleichzeitig eine scharfe magnetische Beblasung des Kurzschlußlichtbogens und ermöglicht zusammen mit der'Doppelunterbrechung einen steilen Anstieg der Lichtbogenspannung und damit starke Dämpfung und Begrenzung des Kurzschlußstromes; gleichzeitig ergibt die Ausführung der Kontakte als Brückenkontakt die geringste, durch den Kurzschlußstrom zu beschleunigende Masse und ermöglicht dadurch kleinsten Ausschaltverzug. Es lassen sich extrem kurze Ausschaltzeiten und damit eine wirksame Strombegrenzung erreichen.The advantages achieved by the invention are that the Components of the invention, cream version that of a normal contactor D with pronounced Loop are. The special function of the contact opening is only automatic in the Malfunction effective; the contactor is like any normal contactor with therinic triggers combinable. Additional release magnets can be used as simple iron enclosures Busbars, e.g. B. the Contact pieces are formed. she can be installed subsequently calibrated. be .. you can eventually get through Air gap adjustment also to different, e.g. smaller current limit values for protection smaller consumer or thermal release set for the same contactor size will. The loop required for dynamic contact opening results at the same time a sharp magnetic blowing of the short-circuit arc and enables together with the double interruption a steep increase in the arc voltage and thus strong damping and limitation of the short-circuit current; at the same time results in execution of the contacts as a bridge contact is the least that can be accelerated by the short-circuit current Mass and thus enables the smallest switch-off delay. It can be extremely short Achieve switch-off times and thus an effective current limitation.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes nach den Ansprüchen schematisch dargestellt. Darin ist in Fig. 1 das Kontaktsystem eines Luftschützes in der Schließstellung, Fig. 2 das unter der elektrodynamischen Stromwirkung geöffnete Kontaktsystem, F i g. 3 das durch Enterregung des Schaltmagneten in der Offenstellung befindliche Kontaktsystem, F i g. 4 im Diagramm die Schaltzeit, Strombegrenzung, Schaltweg des Kontaktes und des Schaltankers über der Zeit wiedergegeben.In the drawing, an embodiment of the subject matter according to the claims is shown schematically. 1 shows the contact system of an air contactor in the closed position, FIG. 2 shows the contact system opened under the effect of electrodynamic current, FIG . 3 the contact system located in the open position by de-energizing the switching magnet, FIG . 4 shows the switching time, current limitation, switching travel of the contact and the switching armature over time.

Die F i g. 1 bis 3 stellen jeweils einen Pol eines mehrpoligen Schaltschützes dar. Die Brückenkontakte sind in einem gemeinsamen Kontaktträger gefaßt, der seinerseits mit dem Schaltanker gekuppelt ist.The F i g. 1 to 3 each represent a pole of a multi-pole contactor. The bridge contacts are held in a common contact carrier, which in turn is coupled to the switch armature.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen ist der Einfachheit halber von den Kontakten in der Einzahl gesprochen. Selbstverständlich bezieht sich die Erfindung vorzugsweise auf Schaltgeräte mit mehreren Kontakten bzw. Kontaktpaaren. Die Erfindung ist nicht nur bei Schaltgeräten mit Brückenkontaktgabe (Zweifachunterbrechung), sondern auch bei solchen mit Fingerkontakten (Einfachunterbrechung) anwendbar.In the description and in the claims is for the sake of simplicity spoken of the contacts in the singular. Of course, the refers Invention preferably on switching devices with several contacts or contact pairs. The invention is not only applicable to switching devices with bridge contact (double interruption), but can also be used for those with finger contacts (single interruption).

Das elektrodynamische Aufschleudern von Kontakten bei Leistungsschaltern ist an sich bekannt. Bei den in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Schaltschützen ist wie bei den bekannten Schützen ein aus festen SchaItstücken und als Kontaktbrücke ausgeführtem, beweglichem Schaltstück bestehendes Kontaktsystem vorhanden. Die Strombahn ist aber so ausgelegt, daß ausgeprägt enge Schleifen, gebildet aus der Kontaktbrücke 1 und den festen Schaltstücken2 und 3, vorhanden sind. Fig. 1 zeigt die Kontaktanordnung bei Kurzschlußbeginn, Fig. 2 zeigt die dynamisch geöffnete Kontaktanordnung während des Löschvorganges, und Fig. 3 zeigt die Kontaktanordnung nach erfolgter Aussehaltung und Rückstellung des enterregten Schaltmagneten4. 5 ist der Kontaktbrückenträger, 6 ist die Kontaktdruckfeder, 7 die Uchtbogenlöschkammer, 8 ist das Löschpaket, 9 ist ein Auslösemagnet, 10 ist der Anker eines Auslösemagneten, 11 und 15 sind die Schalter des Auslösemagneten9; 12 deutet schematisch die Schaltung des Schützes an, 13 ist die Schaltmagnetspule, 14 ist ein Ein-Drucktaster.The electrodynamic spin-on of contacts in circuit breakers is known per se. In the case of the FIGS. 1 to 3 , as in the case of the known contactors, there is a contact system consisting of fixed switching pieces and a moving contact piece designed as a contact bridge. The current path is designed in such a way that distinctly tight loops, formed from the contact bridge 1 and the fixed contact pieces 2 and 3, are present. 1 shows the contact arrangement at the start of the short circuit, FIG. 2 shows the dynamically opened contact arrangement during the extinguishing process, and FIG. 3 shows the contact arrangement after the de-energized switching magnet 4 has been disengaged and reset. 5 is the contact bridge carrier, 6 is the contact pressure spring, 7 is the arc extinguishing chamber, 8 is the extinguishing package, 9 is a tripping magnet, 10 is the armature of a tripping magnet, 11 and 15 are the switches of the tripping magnet 9; 12 schematically indicates the circuit of the contactor, 13 is the switching solenoid, 14 is a push button.

Die Anordnung arbeitet wie folgt: Der Ausgangszustand ist in F i g. 1 dargestellt. Durch Drücken des Ein-Drucktasters 14 wird die Spule 13 des Schaltmagneten 4 erregt. Der Schaltmagnet 4 zieht an und schließt den Leistungsstromkreis über die Kontaktstücke 2, 1, 3. Für einen Kurzschlußfall sei als Beispiel angenommen: Kurzschlußstrom JK = 10 000 A"ff !5##e 1800 Ä öffnungsschwellwert der Kontaktanordnung Jd = 3 000 A,lf n 5500 Ä Ansprechwert des Auslösemagnetankers JA = 2 200 A"if A 4000 Ä Der durch die enge Schleife fließende Kurzschlußstrom übt auf die Kontaktbrücke 1 eine Kraft aus, die bei dem angenommenen Strom ein Vielfaches der Kontaktkraft beträgt. Unter der Wirkung dieser dynamischen Kraft bewegt sich die Kontaktbrücke2 bereits im ersten ansteigenden Ast des Kurzschlußstromes gegen die Kraft der Feder 6 in Ausschaltrichtung und trifft zur Zeit t2 (F i g. 4) auf den noch ruhenden Kontaktträger auf. Der Löschvorgang ist dabei zur Zeit tA bereits beendet. Zur Zeit t, ist der Ansprechwert des Auslösemagneten 9 erreicht, und nach einer Betätigungszeit t, 11/15 öffnen bzw. schließen die Hilfsschalter 11 und 15, die durch eine gemeinsame Brücke des Auslöseankers 10 verstellt werden. Da der Anker des Schaltmagneten 4 mit einer größeren Masse und deshalb Aussehaltverzug behaftet ist und zum Feldabbau des Schaltmagneten ebenfalls Zeit erforderlich ist, wird eine Zurückbewegung der Kontaktbrücke von ihrem Anschlag an dem noch ruhenden Kontaktträger unter der Wirkung der Reaktionskraft und der Kraft der Feder 6 stattfinden können. Die Geschwindigkeit der Rückwärtsbewegung wird bei geeigneter Dämpfung der kinetischen Kontaktbrückenenergie kleiner sein als die öffnungsgeschwindigkeit, so daß die Kontaktbrücke, gegebenenfalls nach geringem Rückwärtsweg, von dem Kontaktträger und dem über 11 oder 15 enterregten Magneten 4 in die endgültige stationäre Ausstellung gebracht wird. Die Hilfsschalter 11 und 15 sind Schalter mit bleibenden Ein- und Aus-Stellungen, so daß das Schütz ohne vorherige Rückstellung der Hilfsschalter 11 oder 15 nicht wieder auf den noch bestehenden Kurzschluß schalten kann. Dadurch ist ein Pumpen des Schützes vermieden. Der Hilfssehalter 11 unterbricht den Stromkreis der Schaltspule des Schützes. Man kann die Schützspule aber auch - wie angedeutet - zusätzlich durch den Hilfsschalter 15 kurzschließen.The arrangement works as follows: The initial state is in FIG. 1 shown. By pressing the push button 14, the coil 13 of the solenoid 4 is excited. The switching magnet 4 attracts and closes the power circuit via the contact pieces 2, 1, 3. For a short circuit, assume as an example: Short circuit current JK = 10 000 A "ff! 5 ## e 1800 Ä opening threshold value of the contact arrangement Jd = 3 000 A, lf n 5500 Ä Response value of the releasing magnet armature JA = 2 200 A "if A 4000 Ä The short-circuit current flowing through the narrow loop exerts a force on the contact bridge 1 that is a multiple of the contact force for the assumed current. Under the effect of this dynamic force, the contact bridge 2 moves in the first rising branch of the short-circuit current against the force of the spring 6 in the disconnection direction and hits the contact carrier which is still idle at time t2 (FIG. 4). The deletion process has already ended at time tA. At time t, the response value of the tripping magnet 9 is reached, and after an actuation time t, 11/15 the auxiliary switches 11 and 15, which are adjusted by a common bridge of the tripping armature 10, open or close. Since the armature of the switching magnet 4 has a larger mass and is therefore subject to delay and time is also required to break the field of the switching magnet, the contact bridge will move back from its stop on the still resting contact carrier under the effect of the reaction force and the force of the spring 6 can. With suitable damping of the kinetic contact bridge energy, the speed of the backward movement will be less than the opening speed, so that the contact bridge, possibly after a short backward path, is brought into the final stationary exhibition by the contact carrier and the 11 or 15 de-energized magnet 4. The auxiliary switches 11 and 15 are switches with permanent on and off positions, so that the contactor cannot switch to the short-circuit that still exists without first resetting the auxiliary switch 11 or 15. This prevents the contactor from pumping. The auxiliary holder 11 interrupts the circuit of the switching coil of the contactor. One can but also the contactor coil - as indicated - also short-circuit through the auxiliary switch 15th

Um die vorbehandelte Wirkung besonders einwandfrei zu erzielen, sind folgende Merkmale eines Schützes zweckmäßig aufeinander abgestimmt: 1. Die Schleifenabmessungen und der Kontaktdruck sind so ausgelegt, daß der öffnungsschweRwert Jt; wenig höher als der größtmögliche betriebsmäßig auftretende Strom ist und daß der Ansprechwert JA des Auslösemagneten zwischen diesen beiden Werten liegt.In order to achieve the pretreated effect particularly well, the following features of a contactor are appropriately matched to one another: 1. The loop dimensions and the contact pressure are designed so that the opening threshold Jt; is slightly higher than the greatest possible operational current and that the response value JA of the tripping magnet is between these two values.

2. Die Masse der Kontaktbrücke 1, die Steilheit der Feder 6, der mögliche Öffnungsweg der Kontaktbrücke 1 beim Aufschleudem und das eventuelle erforderliche Dämpfungsmittel 16 gegen Kontaktprellungen einerseits sowie der Aus-Schaltverzug des Schaltmagnetankers und des Kontaktträgers andererseits sind so aufeinander abgestimmt, daß die Kontaktbrücken nach der dynamischen Öffnung und dem Löschvorgang ohne Verzug in die endgültige Ausstellung gebracht werden.2. The mass of the contact bridge 1, the steepness of the spring 6, the possible opening path of the contact bridge 1 when slinging on and the possibly required damping means 16 against contact bruises on the one hand and the off-switching delay of the switching magnet armature and the contact carrier on the other hand are coordinated so that the contact bridges can be brought to the final exhibition without delay after dynamic opening and deletion.

3. Der Schwellbereich, der das Stromgebiet umfaßt zwischen labilem Kontaktdruck und nur geringem öffnungsweg der Brücke, ist möglichst klein zu halten, damit der Abbrand der Kontaktauflagen gering bleibt. Wegen dieses Schwellbereichs ist schweißfestes Kontaktmaterial, z. B. AgC, zu verwenden. 3. The swelling area, which encompasses the current area between unstable contact pressure and only a small opening path of the bridge, is to be kept as small as possible so that the erosion of the contact pads remains low. Because of this swelling area, sweat-proof contact material, e.g. B. AgC to use.

Patentschutz wird nur begehrt für die Kombination der Merkmale der einzelnen Ansprüche.Patent protection is only sought for the combination of the features of the individual claims.

Claims

Claims: 1. Electromagnetic contactor with electromagnetic release by switching off the coil current, characterized gekennzeichn et that the contact bridge (1) with the fixed contact pieces (2, 3) forms a conductor loop in a known manner for generating an electrodynamic contact bridge opening force.

2. Contactor according to claim 1, characterized in that the current loop resulting from the current path in the fixed (2, 3) and movable contact piece (1) is dimensioned so that the opening threshold value for the dynamic contact opening is slightly above the response value of an overcurrent release (9 ) which, when responding, de-energizes the switching coil. 3. Contactor according to claims 1 and 2, characterized in that the mass of the movable contact piece (1) the steepness of the contact compression spring (6) and any friction or damping elements arranged to dampen contact bounces, and also the opening path of the movable contact piece on the one hand as well as the switch-off delay of the switching magnet armature (4) with the holder (5) holding the movable contact piece, on the other hand, are matched to one another in such a way that the movable contact piece remains in the switched-off position or is finally brought into this after the dynamic opening and extinguishing of the switching-off arc.

Considered publications: Deutsche Auslegesehriften No. 1079 176, 1107330.