DE1540471A1 - Elektromagnetisches Schaltgeraet,insbesondere Schuetz - Google Patents

Description

• Elektromagrietioches Schaltgerätt inabes. Schütz. Es ist bekannt, daß Elektromagnete, deren Polschenkel beim Erregen des Magneten aufeinander schlagen, einem starken mechanischen Verschleiß Im Bereich der Polfläche der Magnete ausgesetzt sind. Dien Int vor allem darauf zurückzuführeng daß die Anzugekraft der Magnete, Yor allem der Wechseletrommagneteg mit Verkleinerung den Luttepalten zwischen den Polflächen zunimmt# so daß der Magnet während der ganzen Anzugsbewegung stark beschleunigt wird und eine schädliche hohe Auftreffgeschwindigkeit erhält, die außerdem ein unerwünschtes Prellen der Kontakte her-.vorruft. Man hat versucht, die Auftreffgeschwindigkeit durch mechanische-Bremehilfen herabzusetzen, z.B. durch Anbringen von Luftkolbenbremsen an den Zugmagneten. Diese Maßnahmen bedingen einen großen Raumbedarf und sind teuer.
• Es ist weiterhin eine Anordnung bekannt" bei der der Anker des Schaltmagneten mit dem Anker eines permanenten Magneten verbunuen ist, so daß der Schaltmagnetanker ain Beginn Beinör Bewegung den Permz#nentmagneten abreissen muß. Hierbei ist der Schaltmagnet im geöffneten Zustand so beeinflußt, daß eine Bewegung erst erfolgen kann, wenn die eiektrom-.gnetische Kraft die Kraft der permanenten Nagneten überwiegt, d.h. Anzugekraft soll gieich Durchzugskraft sein.
• Bei Tauchankermagneten sind Reibungsbremeen beicannt; hierbei muß der Tauchanker in seiner Führung verkanten können. Die Wirkung dieser Reibungebremsen, bei denen sich der Tauchanke#-eIngeitig an einem Führungsteil aniegt, ist aber nur gering. Eine große Abbremsung Ist bei Tauchankern an sich nicht erforderlich, da hier keine Polflächen hart aufeinander -treffen können, vielmehr wird der Tauchanker nahezu aliein durch die Magnetkräfte in der Mittillagt abgebremet. Die be-i-E-förmigen Magnetsystemen auftretenden Schwierigkeiten sind bei den Tauchankermiagneten somit nicht vorhanden.
• Da der Verschleiß bei Magneten mit groijer Eintauchtiefe des beWeglichen Teiles infolge des großen Energieüberschusses und damit verbundenen großen Auftreffgescllwlndigkeiten der Magnets besonders groß istl hat man bei den bekannten Ausführungen von einei- großen Eintauchtiefe Abstv.-nd genommen, um die Bremseinrich-Lungen nicht noch aufwendiger und mit grÖßerem Raumbedurf ausführen zu müssen.
• Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, bei E-förmigen Magnetsystemen mit großer Eintauchtiefe durch etfache Mittel den Verschleiß megiichst klein zu halten und Kontaktprellungen weitgehend zu vermeiden und den Kraftverlauf dem Kraftbedarf mögiiehst anzupassen. Die gestellte Aufl-,#«,1,e"wird duaurch gei-bst, daß die Zugkraft-Magnetweg-Kennlinie unter Festhaiten eines bestimi..Len Wertes b(ji Kontaktberührung durch Vergrößerung der Eintauchtiefe, Verringerung der Magneterregung und -.,nordnung eines im wesentlichen die Anfangszugkraft beeinflussenden magnetischen NebenschlusBes auf einen hinsichtlich des Eraftbedarfs ausreielenden Wert der Anzugskraft bei maximalem Luftspait verringert ist. Um die maximale Anzugskraft der beiden Magnetteile bei maximalem Luftspalt auszunut,-,en,'ist es für Ilagnete mit 1.,.leclieelstrcin,'ce#ätigung vorteilhaft, die Eintauch-tiefe 60 bis 701"' der Wicklungslänge vom bewegiiehen Magnetteil aus gemessen in Abhängigkeit vom Magnetweg zu wählen, wobei der jUrößere Magnetweg der oberen Grenze der Eintauchtiefe zugeordnet ist. Für Ilubmagnete hat sich eine Eintauchtiefe von 70 bis 80% där Wicklungslänge als vorteilhaft erwiesen. Eine vorteilhafte Ausbildung den magnetischen Nebenschlusses besteht aus einem im Inneren des Spulenkörpers angeordneten geschlitzten Ring aus magnetisch leitendem Materiaj. Die Anordnung den Ringes im Spulenkörper kann zur Pertigungsvereinfachung in den Spulenkörper mit eingepreßt werden. f An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sind weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert.
• In Fig. 1 ist die Kraftbedarfskurve 1 eines Schützes in Ab- hängigkeit vom Luftspalt angegeben. Die Strecke 2 entspricht dem .Gewicht-des Magnetankers zusätzlich des Gewichtes von Kont##'kttrÄger und beweglichen Scha.Ltstücken sowie der Druckkraft evtl. vorhandener Rückdruckfedern. Nach einem gewissen Hub wird die Rückdruckkraft um die Kontriktdruckkraft-der Öffnerkontakte vermindert, so daß der Kraftbedarf entsprechend der Strecke 3 erforderlich ist. Die Strecke 4 nach dem Hub 5 stellt den Kraftbedaef bei Betätigung der 11,auptschaltglieder dar und die Strecke 6 beinhaltet den Zusatzbedarf beim Auflegen der Schließerhilfskontakte. Die Zugkraftkurven des Magneten 7, 8 und 9 entsprechen der Eintauchtiefe 7a, 8a, 9a einen Magnetankern des in Pig. 2 schematisch dargestellten, aus Festmagnatteil 10 und beweglichem Magnetteil 11 bestehenden E-förmigen Magneta'yoteme. Bei Verwendung einer großen Eintauchtiefe geniäü der Zugkraftkurve 9 tritt eine Erhöhung der Zugkraft über den gesamten Magnetweg, ineben. aber eine Erhöhung der Anfangszugkraft auf, die, wie bereits erwähnt, zu einer hohen Beschleunigung des beweglichen Magnetteils und damit. verbunden zu einer hohen Auftreffgeachwindigkeit der Kontakte und Magnetteile führt.

  Werden in der Spule 12 des in Fit 3 dargestellten lqagnet»,veteme

  als magnetischer Nabenschluß raugnetisch Ultendf#B.lisee 15. ange-

  o , rdnet, so geht die Zugkraftkurve 9.in die Xure,6 14 aub,P,14., 1,

  über, und es ergibt steh eine relativ gute An er, gpgkraft-

  kurve an-die Kraftbedarfakurve. Da die erforderliche Stärke dqo magnetischen Nebauschlueses in einem bestimmten Verhältnis zum Mitteischenkelquerechnitt etehtg ist die Anwendung eines Nebenachlusses nur bei kleindn bis-mittleren Magneten sinnvol.L.
• Die Streuung, 4,h. die Stärke des magnetischen Nebenschlusses ist vor allem durch die Stärke des verwendeten Bleches, den Abstand vom Magneten senkrecht zur Bewegungsrichtung und das Maß der LuftBpaltüberbrückung in Bewegungerichtung beeinflußbar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der den Nebenschluß bildende Ring bei abgefallenem beweglichem Magnetteii dessen Mittelschenkel in ieiner Bewegungerichtung um ca. 1/3 des Gesamtmagnetwegea überragt. Die gewünschte Beeinflussung der Magnetzugkraftkurve wird also dadurch erreicht, daß der Streufluß im wesentlichen nur zu Beginn der Ankerbewegung wirksam ist. Bei Kontaktberührungt was etwa bei einem Drittel des Gesamtmagnetweges erfolgt, ist die Zugkraft nach Kurve 14 gegenuber dem Wert n.-.ch Kurve 7 erhöht worden. Um den notwendigel Wort wieder zu erreichen, wird die Erregung den Magnetzynteme noweit abgesenkt und der magnetische Nebenschluß entsprechend angepaßt, daß ein Kraftverlauf gemäß Kurve 15 erzielt wird. Gleichzeitig voralndert »1211 die Scheinleistungeaufnahme beim Einachaiten-Der Spulenntrom in der Einschaltstellung des

  Mitigi-zi-tsystems sinkt wesentlich, so daß unter 1-#eibeh.#zItung des

  b# i.p-.en Sputenetroxes die Stroniersparnis zur Vergrö,ier-unü, Jeki

  im eingeach:,Liteten Zustand des Magneten au2.genutzt

  111erbei ergibt sich die Mö,#j,.it,-hxeitt den Hestluft,

  21-, t# ii, Mittelschenkei soweit zu vergi,#l#Jat'nI, duij eine flititur--

  #IIenkols mig.41.Ich Iit und aarz kostapietige litiu

  1)as i."

  vereinfachung, da somit für die Hersteliung der Teile durch Stan-, zen größere Toleranzgrenzen vorhanden sind. Infolge der geringeren Magneterregung vermindert sich*cL-.'&e Magnetauftreffgeschwindigkeit .und es ergibt sich eine hohe mechanische Lebensdauer.
• Durch die vergrößerte Eintauchtiefe erhöht sich zwar die bewegte Masse, da aber die in die Bewegungsenergie quadratisch eingehenae Geschwindigkeit nur etwa 601;111 der bisherigen ieuftreffgeschwindigkeit beträgt, ist die beim Schütz naüh der Erfindung zu vernichtende Auftreffenergie sehr ki,ein. Durch die 'J'ergrü3erung der 11-1.intauchtiefe, z.B. 50 bis 701""lig ist dar, Stanzerk weBentlich verschieden langer Schenkel hinfällig geworden, so daß der Stanzvorgang wesentlich einfacher ist. Bei 505/o Eintauchtiefe könnenschaltender und nichtechaltender Magnetteil gleich ausgestanzt werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Eiektromagnetisches ch..titgerät mit E-förmigem Magneten, insb#es. Schütz, mit einem in die Betätigungespule eintauchenden Schenkei,.dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft-Magnetweg-Kennlinie unter Festhalten eines bestimmten Wertes bei Kontaktberührung durch Vergrößerung der Eintauchtiefe, Verringerung der Nagneterregung und Anordnung eines im wesentlichen die Anfangszugkraft beeinflussenden magnetischen Nebenschlusses auf einen hinsichtlich deskraftbedarfs ausreichenden Wert der Anzugekraft bei maximalem Luftspalt verringert ist.
2. 2. Schaltgerät inabee. für Wechselstrombetätigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe 60 bis 70% der Wicklungslänge vom beweglichen Magnetteil aus gemessen In Ab- hängigkeit vom Magnetweg beträgt, wobei der größere Magnet-Weg der oberen Grenze der Eintauchtiefe zugeordnet ist. 3. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gqkennzeichnet, daß für Hubmagnete eine Eintauchtiefe von 70 bis 80% der Wicklungslänge gewählt ist. 4. Schaltgerit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetiiehe Nebenschluß aus einem im Inneren des Spulenkörpernangeordneten geschlitzten.Ring aus magnetiech lettendem Material besteht. ',jcli...-tger-ät nach '#Lnspruch 1 ouer t,., dadurch j.,ekeinLeiclinet, daß der Nebensch-luß "znl-e,)i-dnet i3t, da. Jer IL)'ti,eufiuß bei. 1.ontaktbei-U.',ii-unt!, nahezu xein(2 Verringerung der Zugkraft bewirkt. b. Schaltgerät wich i*tr..#ipr-uci. i oie!, 4, d,-idu,-ei,. e-eker.n,#*eicl,.iiet, daU der Ring bei abt;(,;*a.Lierieiri bewei-,Lichem Magnetteii dessen 1,litteiscilenke.L in seiner 13ewei-,uii,#-srici.iti#nL; um ca. 1/17 des Ge- sarrtmat-.netweges überrnti-t. 7. üclia--Ltg(erät nach 1, 4 oler C, d,;#iu-,-li daß der ning in den st.