DE1286215B

DE1286215B - Protective tube contact relay, especially for switching inductively loaded circuits

Info

Publication number: DE1286215B
Application number: DE1965D0048955
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut; Stocker
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1965-12-18
Filing date: 1965-12-18
Publication date: 1969-01-02

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen Schutzrohrkontakt, insbesondere zum Schalten induktiv belasteter Stromkreise.The present invention relates to a novel protective tube contact, especially for switching inductively loaded circuits.

In weitesten Gebieten der Nachrichtentechnik setzt sich die Anwendung von Schutzrohrkontakten immer mehr durch, wobei der Zug der Entwicklung zu kleineren Baumaßen und Kontaktgewichten geht. Man versucht, die Kontakte etwa der Größe von Transistoren anzupassen und Steuerleistung bei der Betätigung dieser Kontakte einzusparen. Diese Verkleinerung bringt eine Fülle von Problemen an der Kontaktstelle selbst mit sich, die gelöst werden müssen, wenn ein derartiger Schutzrohrkontakt die an ihn gestellten Anforderungen erfüllen soll.The application continues in the broadest areas of communications engineering of protective tube contacts more and more, with the train of development towards smaller ones Dimensions and contact weights goes. One tries to make the contacts about the size of Adapt transistors and save control power when actuating these contacts. This downsizing brings a plethora of problems at the point of contact itself with it, which must be solved if such a protective tube contact the should meet the requirements set.

In erster Linie ist die Kontaktstelle gegen Formänderungen empfindlich. Viele Formänderungen entstehen durch Einwirkung der beim Ausschaltvorgang in induktiv belasteten Schaltkreisen entstehenden Entladungen. Solange beim Öffnen des Kontakts die unselbständig gezündete Glimmentladung vorherrscht, bleiben die Materialwanderungen, welche zu Deformationen der Kontaktstelle führen und schließlich den Ausfall des Kontakts verursachen, gering. Wenn aber der Rekombinationseffekt der ionisierten Ladungsträger in der Entladungsstrecke des öffnenden Kontakts eine Glimmentladung nicht mehr ermöglicht, sondern zu einer selbständigen Entladung führt, entstehen Lichtbogenentladungen, deren Einwirkung auf das Kontaktmaterial rasch zuerstörend ist. Die Entladung kann bei ein und demselben Schaltkreis entweder in der Glimmform oder Bogenform erfolgen, und die Ursachen, weswegen die eine oder andere Entladungsform auftritt, sind noch weitgehend unbekannt.The contact point is primarily sensitive to changes in shape. Many changes in shape are caused by inductive action during the switch-off process Discharges caused by loaded circuits. As long as when opening the contact the automatically ignited glow discharge prevails, the material migrations remain, which lead to deformation of the contact point and ultimately the failure of the Cause contact, low. But if the recombination effect of the ionized Charge carriers in the discharge path of the opening contact create a glow discharge no longer made possible, but rather leads to an independent discharge Arc discharges, the effect of which on the contact material is quickly disruptive is. The discharge can either be in the glow form in one and the same circuit or arc shape, and the reasons why one or the other form of discharge occurs are still largely unknown.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die es beim Schutzrohrkontakt ermöglicht, die Bogenentladung in eine Glimmentladung zurückzuführen.It is the object of the present invention to provide an arrangement which enables the arc discharge to form a glow discharge when the protective tube is in contact traced back.

Dies geschieht dadurch, daß bei einem Schutzrohrkontaktrelais mit einem die Erregung der Kontaktanker bewirkenden Magnetfeld überlagerten, wenigstens während der Öffnungsphase wirksamen Gleichmagnetfeld erfindungsgemäß dieses Gleichmagnetfeld einerseits derart klein gehalten ist, daß die Anzugs-und Abfallbedingungen der Kontaktanker nicht wesentlich geändert sind, andererseits aber ausreicht, die ansonsten auftretenden, intermittierenden Bogenentladungen zu verhindern.This is done by using a protective tube contact relay superimposed on a magnetic field causing the excitation of the contact armature, at least According to the invention, this direct magnetic field effective during the opening phase on the one hand is kept so small that the tightening and dropping conditions of the contact anchor are not changed significantly, but on the other hand it is sufficient, the otherwise occurring, prevent intermittent arc discharges.

Es ist in der Starkstromtechnik seit langem üblich, den Schaltlichtbogen durch ein zusätzliches Magnetfeld (Blasfeld) örtlich und zeitlich zu begrenzen. Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen Schutzmagnetfeld jedoch nicht um den in der Starkstromtechnik bekannten Blaseffekt, vielmehr wird durch das Schutzmagnetfeld das Auftreten einer selbständigen Entladung, also eines Lichtbogens, unterdrückt und nicht nur örtlich und zeitlich begrenzt.It has long been common in heavy current engineering to use the switching arc limited in terms of location and time by an additional magnetic field (blown field). However, the protective magnetic field according to the invention is not the one in The bubble effect known from heavy current engineering, rather it is caused by the protective magnetic field the occurrence of an independent discharge, i.e. an electric arc, is suppressed and not just limited in terms of location and time.

Für die Erzeugung des Schutzmagnetfeldes bestehen verschiedene Möglichkeiten. Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein in Richtung der Längsachse der Kontaktanker magnetisierter Magnet gleichachsig zur Längsachse wenigstens eines der Kontaktanker angeordnet. Dabei kann es sich z. B. um einen stabförmigen Elektromagneten oder Dauermagneten handeln.There are various options for generating the protective magnetic field. According to a first embodiment of the invention, at least one is in the direction of Longitudinal axis of the contact armature magnetized magnet coaxial to the longitudinal axis at least one of the contact anchors arranged. It can be, for. B. a rod-shaped Acting electromagnets or permanent magnets.

In weiterer Ausbildung der vorgenannten Ausführungsform kann wenigstens ein mit einer Innenbohrung versehener Permanentmagnet außerhalb des Schutzrohres über die Lötanschlüsse eines der beiden Kontaktanker geschoben sein.In a further development of the aforementioned embodiment, at least a permanent magnet with an inner bore outside the protective tube be pushed over the soldered connections of one of the two contact anchors.

Vorteilhaft kann auch wenigstens ein mit einer Innenbohrung versehener Permanentmagnet innerhalb des Schutzrohres auf wenigstens einen der beiden Kontaktanker geschoben sein.At least one provided with an inner bore can also be advantageous Permanent magnet inside the protective tube on at least one of the two contact anchors be pushed.

Bei der letztgenannten Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, den über wenigstens einen Kontaktanker geschobenen Permanentmagneten in das Schutzrohr einzuschmelzen.In the last-mentioned embodiment, it may be useful to use the Permanent magnets pushed into the protective tube via at least one contact armature to melt down.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Kontaktanker aus einem Werkstoff mit einer geringen Remanenz bestehen und wenigstens einer der beiden Kontaktanker durch entsprechende Magnetisierung mit einer magnetischen Vorspannung versehen ist. In diesem Falle kann auf die Verwendung gesonderter Dauermagnete verzichtet werden.Another embodiment of the invention is that the contact anchor consist of a material with a low remanence and at least one of the both contact anchors by appropriate magnetization with a magnetic preload is provided. In this case, the use of separate permanent magnets can be dispensed with will.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch denkbar, das Schutzmagnetfeld durch eine zumindest die Projektion des Arbeitsluftspaltes überdeckende Zusatzwicklung zur Erregerwicklung elektromagnetisch zu erzeugen, welche dann vorteilhaft unter der eigentlichen Erregerwicklung zu liegen kommt. Der geringe Strom für diese Wicklung braucht lediglich während der Öffnungsphase des Kontaktankerpaares aufgebracht zu werden, allerdings muß er rechtzeitig auf dem zur Verhinderung der Entladung notwendigen Wert angestiegen sein.In a further embodiment of the invention, it is also conceivable to use the protective magnetic field by an additional winding that covers at least the projection of the working air gap to generate the excitation winding electromagnetically, which is then advantageous below the actual excitation winding comes to rest. The low current for this winding only needs to be applied during the opening phase of the contact armature pair be, however, it must be timely on the necessary to prevent the discharge Value increased.

Im nachfolgenden wird an Hand von vier schematischen Darstellungen das Wesen der Erfindung näher erläutert. Die F i g. 1 zeigt in zwei Ansichten den grundsätzlichen Aufbau eines Schutzrohrkontaktrelais mit den Merkmalen der Erfindung; die F i g. 2 bis 4 zeigen drei weitere verschiedene Ausführungsformen.The following is based on four schematic representations the essence of the invention explained in more detail. The F i g. 1 shows the in two views basic structure of a protective tube contact relay with the features of the invention; the F i g. 2 to 4 show three further different embodiments.

In der F i g. 1 ist ein von dem Spulenkörper 1 mit der Erregerwicklung 2 konzentrisch umgebenes Schutzrohr 3 mit den beiden Kontaktankern 4 und dem der Übersichtlichkeit halber nur in den äußeren Teilen und nicht im Arbeitsluftspalt durch Längsstrichelung angedeuteten Erregermagnetfeld 5 dargestellt. Die obere Ansicht zeigt lediglich den Schutzkontakt mit der gestrichelt eingezeichneten Projektion des Arbeitsluftspaltes.In FIG. 1 shows a protective tube 3, concentrically surrounded by the coil body 1 with the excitation winding 2, with the two contact armatures 4 and, for the sake of clarity, only in the outer parts and not in the working air gap indicated by longitudinal dashed lines. The top view only shows the protective contact with the dashed projection of the working air gap.

Im Arbeitsluftspalt, der bei Schutzkontaktrelais bekanntlich mit der Kontaktstrecke identisch ist, treten beim Öffnen, insbesondere induktiv belasteter Stromkreise, die vorstehend beschriebenen, eine allmähliche Zerstörung des Kontaktes bewirkenden, intermittierenden Bogenentladungen auf. Nähert man nun der Lötöse des rechten Kontaktankers 4 in Richtung seiner Längsachse einen kleinen Magneten 7, so zeigt sich bereits bei magnetischen Feldstärken, die im Arbeitsluftspalt in der Größenordnung weit unter der der Erregerfeldstärke liegen, ein Verschwinden dieser Bogenentladungen. Die Feldlinien des Schutzmagnetfeldes 6 sind punktiert angedeutet. Wie man erkennt, verlaufen sie im wesentlichen in gleicher Richtung wie das Erregerfeld und suchen sich den Weg des geringsten magnetischen Widerstandes über den Kontaktanker 4 bzw. dessen Lötanschluß. Im Augenblick der Abschaltung des Erregerstroms in der Wicklung 2 klingt dieser und damit das Erregerfeld 5 nach einer Exponentialfunktion mit negativem Exponenten ab, ist also im Zeitpunkt des Auftretens der hohen Abschaltspannung am Kontaktankerpaar 4 wenigstens teilweise vorhanden, so daß tatsächlich eine Überlagerung des Schutzmagnetfeldes 6 mit diesem abklingenden Erregermagnetfeld 5 stattfindet. Über die sich weiter abspielenden physikalischen Vorgänge, die letztlich das Entstehen von kurzzeitigen Bogenentladungen verhindern, sind zur Zeit noch keine bindenden Angaben möglich. Fest steht, daß die relative Polung von Erregerfeld 5 und Schutzmagnetfeld 6 keinen Einfluß auf diesen Effekt haben, sondern im vorhersehbaren Ausmaß geringfügig die Anzugs- und Abfallbedingungen verändern.In the working air gap, which is known to be associated with the earthing contact relay Contact path is identical, occur when opening, especially inductively loaded Circuits, the ones described above, a gradual destruction of the contact causing intermittent arc discharges. If you now approach the soldering lug of the right contact anchor 4 in the direction of its longitudinal axis a small magnet 7, this is already evident at magnetic field strengths in the working air gap in the Order of magnitude far below that of the excitation field strength, this disappears Arc discharges. The field lines of the protective magnetic field 6 are indicated by dotted lines. As can be seen, they run essentially in the same direction as the excitation field and look for the path of the least magnetic resistance via the contact anchor 4 or its solder connection. At the moment the excitation current is switched off in the Winding 2 sounds this and thus the excitation field 5 according to an exponential function with a negative exponent, i.e. it is at the time of occurrence of the high cut-off voltage on the pair of contact anchors 4 at least partially present, so that actually a superposition of the protective magnetic field 6 with this decaying excitation magnetic field 5 takes place. About the physical processes that continue to take place, which ultimately prevent the occurrence of short-term arc discharges are not yet available binding information possible. It is certain that the relative polarity of excitation field 5 and protective magnetic field 6 have no influence on this effect, but in a predictable way Modify the tightening and dropping conditions slightly.

Als Schutzmagnet kann sowohl ein Elektromagnet 7 nach F i g. 1 als auch ein Permanentmagnet verwendet werden, wie ihn in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform die F i g. 3 und 4 zeigen. Die F i g. 2 zeigt einen kleinen Permanentmagneten 8, der hülsenförmig ausgebildet ist und in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Achse des Schutzkontaktes, magnetisiert ist. Dieser Permanentmagnet 8 wird einfach über die außerhalb des Schutzkörpers 3 verlaufenden Anschlußenden des Kontaktankers 4 geschoben. Da die Kontaktanker bei vielen Schutzkontaktrelais an ihrer Einschmelzstelle ein rundes Profil aufweisen, kann die Befestigung des Permanentmagneten 8 bei entsprechender Wahl seiner Innenbohrung oft einfach durch Preßsitz erfolgen. Selbstverständlich sind auch andere äußere Gestaltungen des Dauermagneten 8, z. B. würfelförmige Ausbildungen, möglich. Auch kann z. B. bei Flachschutzkontakten in dem Dauermagneten an Stelle der Bohrung ein Schlitz angebracht sein.As a protective magnet, both an electromagnet 7 according to FIG. 1 as a permanent magnet can also be used, as in a particularly useful one Embodiment FIG. 3 and 4 show. The F i g. 2 shows a small permanent magnet 8, which is sleeve-shaped and in the axial direction, d. H. towards the Axis of the protective contact, is magnetized. This permanent magnet 8 becomes simple via the connecting ends of the contact armature extending outside the protective body 3 4 pushed. Because the contact anchor in many earthing contact relays is at their melting point have a round profile, the attachment of the permanent magnet 8 can with appropriate Choice of its inner bore is often done simply by a press fit. Of course are also other external designs of the permanent magnet 8, for. B. cube-shaped formations, possible. Also z. B. with flat protection contacts in the permanent magnet in place a slot must be attached to the hole.

Die F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welchem ein hülsenförmiger Dauermagnet 8 innerhalb des Schutzkörpers 3 auf das Einschmelzprofil des einen Kontaktankers 4 aufgeschoben ist. Die axiale Magnetisierung wird auch hier beibehalten.The F i g. 3 shows a further embodiment in which a sleeve-shaped Permanent magnet 8 within the protective body 3 on the melting profile of a contact armature 4 is postponed. The axial magnetization is also retained here.

Die F i g. 4 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei welcher der Dauermagnet 8, welcher das Einschmelzprofil des einen Kontaktankers 4 umgibt, bei der Herstellung des Schutzkörpers 3 mit diesem verschmolzen ist.The F i g. 4 finally shows an embodiment in which the Permanent magnet 8, which surrounds the melting profile of a contact armature 4, at the production of the protective body 3 is fused with this.

Im allgemeinen wird man bei den beiden letzten Ausführungsformen die Dauermagnete erst nach erfolgter Einschmelzung und Abkühlung magnetisieren bzw. nochmals aufmagnetiseren, wenn nicht die nach Wiederabkühlung verbleibende Remanenz bei den geringen verlangten magnetischen Feldstärken ausreichen sollten, insbesondere, wenn man die heute erhältlichen Dauermagnete mit hoher Curietemperatur verwendet.In general, in the case of the last two embodiments, the Permanent magnets are only magnetized or cooled after they have melted down and cooled down. magnetize again, if not the remanence remaining after re-cooling should be sufficient for the low required magnetic field strengths, in particular, if you use the permanent magnets available today with a high Curie temperature.

Wählt man die im allgemeinen aus weichmagnetischem Material hergestellten Kontaktanker aus einem Material mit einer wenn auch geringen Koerzitivkraft, so reicht es zur Erzeugung des Schmutzmagnetfeldes in vielen Fällen aus, wenigstens einem der beiden Kontaktanker durch entsprechende Magnetisierung eine remanente magnetische Vorspannung zu verleihen. Die Anzugs- und Abfallbedingungen der Kontaktanker werden durch diese Maßnahmen nicht wesentlich verändert.If one chooses those generally made of soft magnetic material Contact anchor made of a material with an albeit low coercive force, see above it is sufficient to generate the dirt magnetic field in many cases, at least one of the two contact anchors through appropriate magnetization a remanent to impart magnetic bias. The tightening and dropping conditions of the contact anchors are not significantly changed by these measures.

Claims

Claims: 1. Protective tube contact relay, especially for switching of inductively loaded circuits with one of the excitation of the contact armature effecting magnetic field superimposed, effective at least during the opening phase DC magnetic field, characterized in that this DC magnetic field on the one hand is kept so small that the tightening and dropping conditions of the contact armature are not changed significantly, but on the other hand it is sufficient, the otherwise occurring, prevent intermittent arc discharges.

2. Protective tube contact relay according to Claim 1, characterized in that at least one in the direction of the longitudinal axis the contact armature (4) magnetized magnet (7) coaxial to the longitudinal axis at least one of the contact anchors (4) is arranged.

3. protective tube contact relay according to claim 2, characterized in that at least one provided with an inner bore Permanent magnet (8) outside of the protective tube (3) via the soldered connections of a the two contact anchors (4) is pushed.

4. protective tube contact relay according to claim 2, characterized in that at least one provided with an inner bore Permanent magnet (8) within the protective tube (3) on at least one of the two Contact anchor (4) is pushed.

5. Earthing contact relay according to claim 4, characterized characterized in that the permanent magnet pushed over at least one contact armature (8) is melted into the protective tube (3).

6. Earthing contact relay according to claim 1, characterized in that the contact anchor (4) made of a material with a low remanence and at least one of the two contact anchors by appropriate Magnetization is provided with a magnetic bias.

7. Earthing contact relay according to claim 1, characterized in that the protective magnetic field (6) is at least the projection of the working air gap overlapping under the excitation winding (2) arranged additional winding is generated.