DE19638753C2

DE19638753C2 - Contactor, preferably vacuum contactor

Info

Publication number: DE19638753C2
Application number: DE1996138753
Authority: DE
Inventors: Eckehard Gebauer; Wolfgang Pohl; Juergen Czinczoll
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2016-09-14
Also published as: DE19638753A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes mehrpoliges Schütz, zum Schalten von symmetrischen Drehstromverbrauchern z. B. Motore, vorzugsweise ein Vakuumschütz mit synchronisierter Öffnung und synchronisiertem Schließen der Hauptkontakte in den Vakuumschaltkammern, mit dem eine elektrische gleich der mechanischen Lebensdauer und unabhängig von der jeweiligen Belastung erreicht werden soll, und bei dem weiter der bei bisherig vorgeschlagenen Anordnungen hohe technische Aufwand verringert werden soll.The invention relates to an electromagnetically actuated multi-pole contactor for Switching symmetrical three-phase consumers z. B. motors, preferably a Vacuum contactor with synchronized opening and closing of the Main contacts in the vacuum interrupters, with an electrical equal to that mechanical life and regardless of the load should be, and in which the high in previously proposed arrangements technical effort should be reduced.

Erfindungsgemäß soll dies dadurch geschehen, daß eine Bezugsphase bzw. ein Be zugspol in dem Vakuumschütz gewählt wird, von dessen Strom eine Zusatzerregung für den Magnetkreis gewonnen wird und weiter die von dem abzuschaltenden Strom in dieser Bezugsphase ausgehenden magnetischen Kräfte für die gewünschte synchroni sierte Arbeitsweise herangezogen werden, damit die Kontakte in einem bereits vorge schlagenen günstigen Zeitfenster öffnen bzw. schließen.According to the invention, this should be done in that a reference phase or a loading pull pole in the vacuum contactor is selected, from the current of which an additional excitation is obtained for the magnetic circuit and further in from the current to be switched off this reference phase outgoing magnetic forces for the desired synchroni based working methods are used so that the contacts are pre- Open or close the favorable time window.

Characteristic of the known prior art

Der zwischen den Hauptkontakten im Öffnungsvorgang oder auch bei Einschalten und Prellen der Hauptkontakte entstehende Lichtbogen führt insbesondere bei einem Kontaktsysstem in Luft zu einem, dem Quadrat des Stromes proportionalen Kontakt materialabbrand. Dies führt abhängig von der Belastung zu unterschiedlichen elektri schen und teilweise extrem niedrigen elektrischen Lebensdauern der Hauptkontakte. Die Folge ist eine hoher Wartungsaufwand und Materialaufwand.The one between the main contacts during the opening process or when switching on arcing and bouncing of the main contacts leads in particular to one Contact system in air to a contact proportional to the square of the current material burn. This leads to different electri depending on the load and sometimes extremely low electrical lifetimes of the main contacts. The result is a high level of maintenance and material.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden bereits exakt im Nulldurchgang des abzu schaltenden Stromes synchron öffnende Schaltsysteme in Luft vorgeschlagen, die sich wegen des zu hohen Aufwandes zur Steuerung und der zu geringen wiederkehrenden elektrischen Festigkeit in Luft nicht realisieren ließen. Auch die Anordnung der Haupt kontakte in einer Vakuumkammer brachte zwar eine wesentliche Verminderung des Kontaktstückabbrandes, aber noch nicht die gewünschte und notwendige Angleichung der elektrischen an die mechanische Lebensdauer, die prinzipiell nur durch das voll kommene Vermeiden eines resultierenden Abbrandes der Hauptkontaktstücke zu errei chen war.In order to avoid these disadvantages, the ab was already exactly in the zero crossing switching current synchronously opening switching systems in air are proposed because of the too high control effort and the too low recurring electrical strength in air could not be achieved. Even the arrangement of the main contacts in a vacuum chamber brought about a significant reduction in Contact piece erosion, but not yet the desired and necessary adjustment the electrical to the mechanical life, which in principle only by the full to avoid resulting burnout of the main contact pieces Chen was.

Zu diesem Zweck wurde nach DE 41 05 697 C2 eine Anordnung vorgeschlagen, bei der die Hauptkontakte in der Vakuumschaltkammer nicht exakt im Stromnulldurch gang sondern in einem definierten Zeitfenster von 2 < t < 0 ms vor dem Stromnulldurchgang öffnen sollen. Bei dieser dann kurzen Lichtbogenbrenndauer und bei einer kleinen Kontaktöffnung entsteht praktisch kein resultierender Kontaktstückabbrand, da der ge samte von der jeweiligen Katode entstehende und emittierte Metalldampf wieder an der jeweiligen Anode niedergeschlagen wird. Diese, für eine Drehstromanordnung mit sym metrischer, aber auch unsymmetrischer Last (mit belastbaren Nulleiter) ausgelegte An ordnung verwendet für jeden Schützpol einen gesonderten Magnetantrieb, dessen je weils zugeordnete Steuereinrichtung in jedem Schützpol unabhängig von der Asym metrie der Ströme in einem z. B. Drei-Phasen-Netz die Kontakte in dem vorgesehenen Zeitfenster öffnen. Bei einer symmetrischen Belastung könnte die Steuerung auf einem oder evtl. zwei Pole reduziert werden.For this purpose, an arrangement has been proposed according to DE 41 05 697 C2 the main contacts in the vacuum interrupter chamber are not exactly at zero current but in a defined time window of 2 <t <0 ms before the current zero crossing should open. With this short arc burning time and with a small one Contact opening practically no resulting contact piece erosion occurs because the ge all of the metal vapor generated and emitted by the respective cathode is returned to the respective anode is deposited. This, for a three-phase arrangement with sym metric, but also asymmetrical load (with resilient neutral conductor) order uses a separate magnetic drive for each contactor pole because associated control device in each contactor pole regardless of the Asym metrie of the currents in a z. B. Three-phase network the contacts in the intended Open time window. With a symmetrical load, the control could open one or possibly two poles can be reduced.

Dies wird in einer, die grundlegenden Gedanken der Anordnung nach DE 41 05 697 C2 nutzenden weiteren Anordnung nach DE 41 05 698 A1 vorgeschlagen. Bei diesem dreipoligen Schütz mit gemeinsamem Magnetantrieb, wird der Magnetantrieb so gesteuert, daß in einer Phase die Kontaktstücke in dem nach DE 41 05 697 C2 vorgeschlagenen optimalen Zeitfenster von 2 < t < 0 ms öffnen und dann die beiden anderen Schützpole gemeinsam und gleichzeitig, z. B. nach DE 10 51 357 B, ebenso in dem gleichen Zeitfenster von 2 < t < 0 ms vor dem dann gleichen Stromnulldurchgang, bei 50 Hz nach 5 ms, öffnen.This is one of the basic ideas of the arrangement according to DE 41 05 697 C2 further arrangement according to DE 41 05 698 A1 proposed. With this three-pole contactor with common magnetic drive, the magnetic drive controlled so that in one phase the contact pieces in the according to DE 41 05 697 C2 open the suggested optimal time window of 2 <t <0 ms and then the two other contact poles together and simultaneously, e.g. B. according to DE 10 51 357 B, also in the same time window of 2 <t <0 ms before the same current zero crossing, at 50 Hz after 5 ms, open.

Beiden Anordnungen ist gemeinsam, daß eine aufwendigere Steuerung des bzw. der Magnetantriebe mit Hilfe von, aus dem Netz und dem Schützantrieb gewonnenen und in einer Steuerung zu verarbeitenden Signalen erforderlich ist. Auch der in der DE 41 05 698 A1 gemachte Vorschlag, einen exakt und zeitgenau arbeitenden Magnetantrieb bzw. exakt zeitgenaue Arbeitsweise der gesamten bewegten Schützmechanik zu erreichen, erfordert wegen der mechanischen und magnetischen und nicht vermeidbaren Toleranzen einen noch zu hohen Aufwand.Both arrangements have in common that a more complex control of the Magnetic drives with the help of, obtained from the network and the contactor drive and signals to be processed in a controller is required. Also in DE 41 05 698 A1 Proposed, an exact and timely working magnetic drive or exactly timely operation of the entire moving contactor mechanism achieve, requires because of the mechanical and magnetic and unavoidable Tolerances are still too much effort.

Purpose of the inventive idea

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung soll, unter Nutzung der Grundgedanken nach DE 41 05 697 C2, eine Angleichung der elektrischen an die mechanische Lebensdauer in einem Vakuumschütz, und dieses Ziel mit einem wesentlich verminderten Aufwand erreicht werden.With the arrangement proposed according to the invention, using the Basic ideas according to DE 41 05 697 C2, an approximation of the electrical to the mechanical life in a vacuum contactor, and this goal with one significantly reduced effort can be achieved.

State the nature of the invention

Dem Erfindungsgedanken liegt die Aufgabe zugrunde, den erforderlichen Aufwand für die gewünschte synchronisierte Arbeitsweise zu reduzieren und hierfür die Wirkun gen des abzuschaltenden Stromes auszunutzen.The idea of the invention is based on the task, the required effort for the desired synchronized way of working and to reduce the effect against the current to be switched off.

So soll im Gegensatz zu DE 41 05 698 A1 weder ein Magnetantrieb mit einem not wendigen gleichbleibenden und konstanten Ein- und Ausschaltverzug zwingend vorge schrieben sein, noch soll ein, die verschiedenen Signale bzw. Parameter verarbeiten der Prozessor erforderlich sein, sondern es sollen mit einem normalen Aufwand und üblich ausgeführte Magnetantriebe Verwendung finden. In contrast to DE 41 05 698 A1, neither a magnetic drive with an emergency maneuverable constant and constant switch-on and switch-off delay is mandatory should be written, should still process the various signals or parameters the processor may be required but it should be done with a normal effort and commonly used magnetic drives are used.

Hierzu soll der normalen Erregung des Magneten mit Gleichstrom eine von dem abzuschaltenden Strom in einer gewählten Bezugsphase gewonnene und ihm zeitlich proportionale zusätzliche und pulsierende Erregung überlagert werden (ähnlich der, jedoch nur für einpolige Kontaktzungenanordnungen vorgeschlagenen Anordnung nach DE 12 63 138 B). Weiter sollen die, insbesondere in den modernen und sehr kompakt aufgebauten Luft- wie Vakuum-Schützen und dem Magnetkreis naheliegenden Strom bahnen bzw. Teilen davon, z. B. den Vakuumschaltkammern, auftretenden, vom Strom verursachten und auf den beweglichen Magnetanker wirkenden magnetischen Kräfte für den gewünschten synchroniserten Ausschaltvorgang genutzt werden.For this purpose, the normal excitation of the magnet with direct current should be one of those current to be switched off in a selected reference phase and obtained in time proportional additional and pulsating excitation are superimposed (similar to that however only proposed arrangement for single-pole reed arrangements DE 12 63 138 B). Next should be, especially in the modern and very compact built-up air and vacuum contactors and current close to the magnetic circuit lanes or parts thereof, e.g. B. the vacuum interrupters occurring from the current caused and acting on the movable magnet armature magnetic forces can be used for the desired synchronized switch-off process.

Damit soll in einem Bezugspol die Kontaktöffnung in bereits vorgeschlagener Weise in einem Zeitfenster von 2 < t < 0 ms vor dem Stromnulldurchgang die Hauptkontakte geöffnet und in den beiden anderen Schützpolen die Kontaktöffnung in einem gleichen Zeitfenster von 2 < t < 0 ms gleichzeitig, oder auch geringfügig zeitlich veresetzt, vor dem nachfolgenden gemeinsamen Stromnulldurchgang, z. B. bei 50 Hz nach 5 ms, erfolgen.In this way, the contact opening is to be made in a reference pole in the manner already proposed in the main contacts in a time window of 2 <t <0 ms before the current zero crossing opened and in the other two contact poles the contact opening in the same Time window of 2 <t <0 ms at the same time, or also slightly time-shifted, before subsequent common zero current z. B. at 50 Hz after 5 ms.

In Erweiterung des Erfindungsgedankens könnte weiter aus einer der nachfolgend aus schaltenden Schützpole bzw. dessem Strom eine weitere Zusatzerregung für den Mag netkreis gewonnen werden, die erst im Stromnulldurchgang in der Bezugsphase zuge schaltet wird und die gewünschte synchronisierte Öffnung der Hauptkontakte der bei den nachfolgenden Schützpole unterstützt bzw. steuert.In expanding the concept of the invention, one of the following could further develop switching contactor poles or its current a further additional excitation for the Mag netkreis be won, which only in the zero phase in the reference phase is switched and the desired synchronized opening of the main contacts at supports or controls the following contactor poles.

Für den auch vorteilhafterweise zu erreichenden synchronisierten Einschaltvorgang soll als wahlweise Ergänzung der Einschaltbefehl für das Schütz aus einer günstigen Pha senlage der Netzspannung abgeleitet werden und in Erweiterung des Erfindungsge dankens als ein weiteres Kriterium ein Einschaltbefehl nur dann gegeben werden, bzw. ein Einschaltvorgang nur dann eingeleitet werden, wenn, wie in bereits vorgeschlagener Weise, die beiden Spannungssysteme vom Netz und die vom Motor noch erzeugte und abklingende Restspannung nicht mehr als 30° elektrisch voneinander abweichen.For the synchronized switch-on process which is also advantageously to be achieved as an optional supplement to the switch-on command for the contactor from an inexpensive pha Senlage of the mains voltage are derived and in extension of the invention thanks as a further criterion a switch-on command can only be given or a switch-on process can only be initiated if, as in already proposed Way, the two voltage systems from the network and those still generated by the motor and decaying residual voltage should not differ from each other by more than 30 °.

Der Erfindungsgedanken soll nachstehend anhand der in den Zeichnungen aufgeführten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigtThe idea of the invention will be described below with reference to those shown in the drawings Exemplary embodiments are explained. It shows

Fig. 1 das Prinzipschaltbild des Vakuumschützes, Fig. 1 shows the principle circuit diagram of the vacuum contactor,

Fig. 2 den prinzipiellen mechanischen Aufbau, Fig. 2 shows the basic mechanical structure,

Fig. 3 den Verlauf der Ströme und den Ausschaltvorgang im Dreiphasensystem Fig. 3 shows the course of the currents and the turn-off process in the three-phase system

Fig. 4 den Ausschaltvorgang anhand der Magneterregung Fig. 4 shows the turn-off process based on the magnetic excitation

Fig. 5 die Wechselwirkung der Strom-Magnetfelder auf den Betätigungsmagnet am Beispiel eines E-förmigen Magneten, und Fig. 5 shows the interaction of the current magnetic fields on the actuating magnet using the example of an E-shaped magnet, and

Fig. 6 am Beispiel eines U-förmigen Magneten Fig. 6 using the example of a U-shaped magnet

Fig. 7 die Lage der Magnetfelder am Beispiel eines parallel zur Kontaktbahn angeord neten E-Magneten. Fig. 7, the position of the magnetic fields using the example of a parallel to the contact path angeord N-magnet.

In Fig. 1 werden mit 1, 2, 3 die Vakuumschaltkammern eines dreipoligen Schützes, mit 4 die Magneterregerspule, mit 5 eine Zusatzwicklung und mit 6 eine Einrichtung zum Gewinnen einer dem Strom in der mittleren Bezugsphase 2 (S) proportionalen Zusatzerregung, z. B. Stromwandler dargestellt. In Fig. 1 with 1 , 2 , 3, the vacuum interrupters of a three-pole contactor, with 4 the magnetic excitation coil, with 5 an additional winding and with 6 a device for gaining an additional excitation proportional to the current in the middle reference phase 2 (S), e.g. B. Current transformer shown.

In Fig. 2 stellen 12 das Schützgehäuse, 7 den festen z. B. E-förmigen Magnetkern, 8 den beweglichen Magnetanker befestigt an der, beweglich im Drehpunkt 10 gelagerten Klappe 9, 11 die mit 9 gekoppelte Gabel zur Betätigung der Vakuumschaltkammer 2, 13 deren festen und 14 deren beweglichen Anschlußbolzen, 4 die Haupterregerspule und 5 die Zusatzerregerspule dar.In Fig. 2 12 represent the contactor housing, 7 the fixed z. B. E-shaped magnetic core, 8 the movable magnet armature attached to the, movably mounted in the pivot 10 flap 9 , 11 coupled with 9 fork for actuating the vacuum interrupter 2 , 13 its fixed and 14 its movable connecting bolts, 4 the main excitation coil and 5 the Additional excitation coil.

Fig. 3 zeigt den Stromverlauf in einem symmetrischen 3-Phasennetz und den mit erfin dungsgemäßen Mitteln zu erreichenden Ausschaltvorgang. Fig. 3 shows the current profile in a symmetrical 3-phase network and the switch-off process to be achieved with means according to the invention.

In Fig. 4 ist der Ein- und Ausschaltvorgang anhand des Verlaufs der Magnetflüsse prin zipiell dargestellt. Bei to soll das Einschalten der Haupterregung 4 erfolgen, worauf zu erst die beiden Schützpole R und T bei t1 und danach bei t2 nachfolgend die Haupt kontakte im Schützpol S schließen sollen. Damit wird dem konstanten, von der Haupt erregung 4 erzeugten Magnetfluß Φ ein dem Strom in der Phase S proportionaler Mag netfluß Φ_I überlagert und der resultierende Magnetfluß Φ_res erzeugt. Die Speisung der Zusatzspule 5 kann z. B. durch einen Stromwandler 6 (Fig. 1) erfol gen.In Fig. 4, the on and off process is shown in principle on the basis of the course of the magnetic fluxes. At to turn on the main excitation 4 , whereupon first the two contact poles R and T at t1 and then at t2 the main contacts in the contactor pole S should close. Thus, the constant magnetic flux der generated by the main excitation 4 is superimposed on the current in phase S magnetic flux Φ _I and the resulting magnetic flux Φ _{res is} generated. The supply of the additional coil 5 can, for. B. by a current transformer 6 ( Fig. 1) suc gene.

Nach Ausschalten der Haupterregung im Zeitpunkt ta und dem nachfolgendem Bewe gungsbeginn des Magnetankers 8, wird ab t3 die weitere Magnetankerbewegung durch den Magnetfluß Φ_I und so gesteuert, daß ab dem Zeitpunkt tS und in dem vorgesehe nen Zeitfenster töS, (Fig. 3) von 2 < t < 0 ms die Hauptkontakte im Schützpol S öffnen. Die weitere und nachfolgende Öffnung der Hauptkontakte in Phase R und T soll dann (in Fig. 4 nicht näher dargestellt) durch die weitere Ausschaltbewegung des Magnetan kers bis zu deren nachfolgendem Stromnulldurchgang (Fig. 3) bzw. im Zeitbereich töR (2 < t < 0 ms) erfolgen.After switching off the main excitation at the point in time ta and the subsequent movement of the magnet armature 8 , the further magnet armature movement is controlled by the magnetic flux Φ _I and from t3 such that from the point in time tS and in the designated time window töS, ( Fig. 3) of 2 <t <0 ms open the main contacts in contactor pole S. The further and subsequent opening of the main contacts in phases R and T should then (not shown in Fig. 4 in more detail) by the further switch-off movement of the magnet armature until their subsequent current zero crossing ( Fig. 3) or in the time domain töR (2 <t < 0 ms).

In Erweiterung des Erfindungsgedankens könnte aber auch vorteilhafterweise das Öff nen einer dieser beiden Schützpole, z. B. T zeitlich geringfügig versetzt etwas später, nach Fig. 3 im Bereich töT erfolgen, sollte aber spätestens kurz nach dem Stromnull durchgang (etwa 1 ms) bei töT' erolgt sein.As an extension of the inventive concept, however, the opening of one of these two protective poles, for. B. T slightly offset in time somewhat later, according to FIG. 3 in the area töT, but should be achieved at the latest shortly after the zero current crossing (about 1 ms) at töT '.

In Fig. 5 und 6 ist mit 15 der resultierende Magnetfluß Φ_res und mit 16 der mit dem Strom in den Schützpolen bzw. den Vakuumschaltkammern verbundene Magnetfluß gekennzeichnet, anhand von Ausführungsbeispielen mit quer zu den Kontaktbahnen 1, 2 und 3 liegenden U- bzw. E-förmigen Magnetsystem und in Fig. 7 mit einem parallel zur mittleren und Bezugsphase S liegenden E-Magnet, wobei die beweglichen Magnet anker den Kontaktbahnen bzw. Vakuumschaltkammern direkt gegenüber liegen.In FIGS. 5 and 6 is 15, the resulting magnetic flux Φ _res and marked with 16 of the associated with the current in the contactor poles or the vacuum switching chambers magnetic flux, by means of embodiments with transverse to the contact tracks 1, 2 and 3 U or E-shaped magnet system and in Fig. 7 with an E-magnet lying parallel to the middle and reference phase S, the movable magnet anchors lying directly opposite the contact tracks or vacuum interrupters.

Bei Einschalten der Magneterregerspule 4 mit Gleichspannung wird der Magnetanker 8 von dem Magnetfluß Φ angezogen. Über die Befestigungsklappe 9 und die Gabel 11 wird damit die bewegliche Elektrode 14 der Vakuumschaltkammer freigegeben, so daß über die Wirkung des äußeren Luftdruckes die Hauptkontakte in den Vakuumkam mern geschlossen werden. Mit Hilfe z. B. eines Stromwandlers 6 oder einer ähnlichen Einrichtung wird über einen, nicht näher dargestellten Gleichrichter und Speisung der Zusatzwicklung 5 ein dem Strom proportionaler Zusatzfluß Φ_I im Magnetkreis überlagert, so daß der resultierende Magnetfluß Φ_res entsteht, Fig. 1 und 4. Bei Ausschalten der Erregerspule 4 wird dann durch Φ_I der Magnetanker bis zum Erreichen des Ab fallwertes des Magnetankers Φ_ab gehalten und dann weiter die Ausschaltbewegung mit beeinflußt und so, daß die Hauptkontakte in der Vakuumschaltkammer der Bezugsphase in dem gewünschten Zeitfenster von 2 < t < 0 ms vor dem Stromnull durchgang öffnen.When the magnet excitation coil 4 is switched on with direct voltage, the magnet armature 8 is attracted to the magnetic flux Φ. About the mounting flap 9 and the fork 11 , the movable electrode 14 of the vacuum interrupter chamber is released so that the main contacts in the vacuum chamber are closed via the effect of the external air pressure. With the help of e.g. B. a current transformer 6 or a similar device over a rectifier, not shown, and feeding the additional winding 5, a current proportional additional flux Φ _{I is} superimposed in the magnetic circuit, so that the resulting magnetic flux Φ _res occurs, Fig. 1 and 4. When switched off the exciting coil 4 is then Φ _I of the solenoid armature to reach the ex of the magnet armature Φ falling value _from maintained and then affect the switching-off movement with and so that the main contacts in the vacuum interrupter chamber of the reference phase in the desired time window of 2 <t <0 ms open before zero current.

Damit diese gewünschte Öffnung auch bei größeren Strömen in der gleichen Weise erfolgt, kann der Zusatzerregung bzw. dem Zusatzfluß Φ_I eine Sättigungscharakte ristik durch an sich bekannte Mittel gegeben werden.So that this desired opening takes place in the same way even with larger currents, the additional excitation or the additional flow Φ _{I can be given} a saturation characteristic by means known per se.

Diese Zusatzerregung soll dabei von einer Bezugsphase, vorzugsweise S bzw. dem mittleren Schützpol 2 abgenommen werden. Nach Öffnung der Hauptkontakte in Phase S sollen dann in bereits vorgeschlagener Weise die Hauptkontakte in Phase R und T, Schützpole 1 und 3 vor ihren gemeinsamen nachfolgenden Stromnulldurchgang, bei 50 Hz nach 5 ms und ebenso in dem vorgeschlagenen Zeitfenster von 2 < t < 0 ms öffnen.This additional excitation should be taken from a reference phase, preferably S or the middle contact pole 2 . After opening the main contacts in phase S, the main contacts in phases R and T, contactor poles 1 and 3 should then be in their already proposed manner before their common subsequent zero crossing, at 50 Hz after 5 ms and also in the proposed time window of 2 <t <0 ms to open.

In Erweiterung der Erfindungsgedanken könnte auch eine Zusatzerregung von einer dieser Phasen R oder T abgenommen und, jedoch in wesentlich kleinerer Größe der Zusatzerregung Φ_I zugefügt werden, um im Bedarfsfall auch die gewünschte Öffnung der Schützpole R und T zu unterstützen.In extension of the inventive concept, an additional excitation could also be taken from one of these phases R or T and, however, added to the additional excitation wesentlich _I in a much smaller size in order to support the desired opening of the contactor poles R and T if necessary.

Die gewünschte synchronisierte Kontaktöffnung kann weiter durch Nutzung der von den Strömen erzeugten, und bei geeigneter konstruktiver Anordnung auf den Magnet anker wirkenden Stromkräfte unterstützt bzw. auch allein erreicht werden, Fig. 5, 6 und 7.The desired synchronized contact opening can be further supported or also achieved by using the current forces generated by the currents and acting on the magnet armature with a suitable structural arrangement, FIGS . 5, 6 and 7.

Liegt der Magnetanker 8 den Hauptstrombahnen direkt und quer gegenüber, wirken die konzentrischen Magnetfelder der Betriebsströme in den drei Phasen R, S, T direkt auf ihn ein.If the magnet armature 8 is directly and transversely opposite the main current paths, the concentric magnetic fields of the operating currents in the three phases R, S, T act directly on it.

Fig. 5 und 6 zeigt schematisiert den Querschnitt eines Schützes mit U- bzw. E-förmigen Magnetantrieb und die bei positiver Stromhalbwelle in Phase S sich einstellenden kon zentrischen Magnetfelder um die Strombahnen. Nach Ausschalten der konstanten Haupterregung 4 und in Fig. 5 und 6 dargestellten begonnenen Ausschaltbewegung des Magnetankers 8 noch fließenden niedrigen Magnetfluß Φ_res bzw. Φ_I unterstützt das konzentrische Magnetfeld der Strombahnen durch die auf den Magnetanker anziehen den Kräfte dessen Ausschaltbewegung, so daß bei geeigneter Auslegung und Abstim mung die gewünschte Kontaktöffnung in der Bezugsphase S erreicht wird. In Erwei terung des Erfindungsgedankens soll dabei die Kontaktbahn der Phase S dem Magnet anker 8 räumlich näher angeordnet werden, Fig. 6, so daß bis zum Stromnulldurchgang in Phase S diese vorangig beeinflußt wird, während die weitere Ausschaltbewegung der Phasen R und T danach und sinnvollerweise auch geringfügiger beeinflußt wird, da sich der Magnetanker dann bereits in voller Auschaltbewegung befindet und nur in den folgenden 5 ms bis zum Stromnulldurchgang in Phase R und T geführt werden soll. FIGS. 5 and 6 schematically shows the cross-section of a contactor with U- or E-shaped magnet drive and with a positive current half-wave in phase S autogenous con centric magnetic fields around the current paths. After switching off the constant main excitation 4 and in Fig. 5 and 6 started switching off movement of the magnet armature 8 still flowing low magnetic flux Φ _res or Φ _I supports the concentric magnetic field of the current paths by the forces attracting to the magnet armature, its switching-off movement, so that when suitable Interpretation and coordination the desired contact opening is achieved in the reference phase S. In expansion of the inventive concept, the contact path of phase S should be arranged closer to the magnet armature 8 , Fig. 6, so that up to the current zero in phase S this is affected beforehand, while the further turn-off movement of phases R and T thereafter and sensibly is also influenced to a lesser extent, since the magnet armature is then already in the full switch-off movement and is to be guided in the R and T phases only in the following 5 ms until the current zero crossing.

Da bei der zu erreichenden Ausschaltbewegung der Magnetfluß Φ_res bereits niedrig ist, ist eine gegenseitige Beeinflussung der Magnetfelder im Anker und um die Strom bahnen im Sinne einer Anziehung oder Abstoßung vernachlässigbar, so daß allein die anziehende Wirkung der konzentrischen Magnetfelder um die Kontaktbahnen auf den Magnetkern 8 wirken. Dadurch ist eine evtl. notwendige Ausschaltung der Haupterre gung zu einer bestimmten Polarität des abzuschaltenden Stromes bei der kombinierten Nutzung beider erfindungsgemäßen Mittel nicht erforderlich.Since the magnetic flux Φ _{res is} already low when the switch-off movement is to be achieved, a mutual influence of the magnetic fields in the armature and around the current paths in the sense of attraction or repulsion is negligible, so that only the attractive effect of the concentric magnetic fields around the contact paths on the magnetic core 8 act. As a result, it may not be necessary to switch off the main excitation to a specific polarity of the current to be switched off when the two agents according to the invention are used in combination.

In Erweiterung des Erfindungsgedankens ist auch die gleiche Wirkung bei einem, den Strombahnen parallel angeordneten Magnetanker bzw. Magnetantrieb zu erzielen. Hier würde vorteilhafterweise der Anker direkt parallel zur Bezugsphase S liegen und von deren konzentrischen Magnetfeld in gewünschter Weise für den erfindungsgemäßen Ablauf des Ausschaltvorganges bevorzugt beeinflußt werden, Fig. 7. Eine versetzte La ge der Kontaktbahn in Phase S gegenüber R und T wäre dann u. U. nicht erforderlich.In expanding the concept of the invention, the same effect can also be achieved with a magnet armature or magnet drive arranged in parallel with the current paths. Here, the armature would advantageously be directly parallel to the reference phase S and be influenced by the concentric magnetic field in the desired manner for the sequence of the switch-off process according to the invention, FIG. 7. An offset position of the contact path in phase S with respect to R and T would then u. May not be necessary.

In Weiterführung der vorteilhaften Möglickeiten und Wirkungen des Erfindungsge dankens und der erfindungsgemäßen Nutzung der Zuatzerregung soll diese die Anker kerbewegung in Einschaltrichtung unterstützen, um eine "weiches" Schließen der Hauptkontaktstücke in den Vakuumschaltkammern zu erreichen und den bei Kontaktschließen auftretenden sprunghaften Anstieg in den dem Magnet entgegen wirkenden Kräften zu überwinden helfen.In continuation of the advantageous possibilities and effects of the invention thanks and the use of additional excitation according to the invention, this should anchor Kerker movement in the switch-on direction support to a "soft" closing the To reach main contact pieces in the vacuum interrupters and the at Closing contact occurring sudden increase in the direction of the magnet help to overcome acting forces.

Dieser Effekt kann weiter dadurch verbessert werden, daß auch bei den im Einschalt vorgang zuerst schließenden Schützpolen 1 und 3, bzw. den Phasen R und T eine kurze Zeitdifferenz von 1 bis max. 2 ms vorgesehen wird. Dies bleibt auf den synchroni sierten Ausschaltvorgang bzw. der nach der Kontaktöffnung in Phase S nachfolgenden Kontaktöffnung in den Phasen R und T und dem Löschen des Vakuumbogens, ohne negativen Einfluß auf die zu erreichende Vermeidung eines resultierenden Kontaktab brandes, wenn diese versetzte Öffnung z. B. der Hauptkontakte in Phase T in dem Zeitbereich von 2 < t < 0 ms der Kontaktöffnung der anderen Phase R versetzt beginnt und bei t = 0, d. h. im Stromnulldurchgang in den dann elektrisch in Reihe liegenden Phasen R und T erfolgt ist. Da nach Löschen des Lichtbogens und der Stromunter brechung in Phase S beide Vakuumkammern in R und T in Reihe liegen, ist eine Vakuumkammer, in dem angeführten Beispiel in Phase R allein in der Lage die Stromunterbrechung zu bewerkstelligen und der wiederkehrenden Spannung standzu halten. Damit könnte aber auch die Kontaktöffnung in Phase T gegenüber R versetzt im Zeitbereich töT erfolgen, sollte aber zum Zeitpunkt töT', 1 ms nach Stromnull durchgang erfolgt sein.This effect can be further improved by the fact that even with the contactor poles 1 and 3 , which close first when switching on, or the phases R and T, there is a short time difference of 1 to max. 2 ms is provided. This remains on the synchronized switching off or after the contact opening in phase S subsequent contact opening in phases R and T and the extinguishing of the vacuum arc, without a negative impact on the avoidance of a resultant Kontaktab fire to be achieved if this offset opening z. B. the main contacts in phase T begins in the time range of 2 <t <0 ms of the contact opening of the other phase R and has occurred at t = 0, ie in the zero current crossing in the then electrically connected phases R and T. Since after extinguishing the arc and the current interruption in phase S both vacuum chambers in R and T are in series, a vacuum chamber, in the example in phase R alone, is able to manage the current interruption and withstand the recurring voltage. However, this could also result in the contact opening in phase T being offset with respect to R in the time range töT, but should have occurred at the time töT ', 1 ms after the current zero crossing.

Eine gezielte Einschaltung des Magnetantriebes könnte diesen für das Einschalten gün stigen Effekt noch unterstützen, wenn die Hauptkontakte von R und T in einem Zeitpunkt geschlossen werden, mit dem keine größeren Stromausgleichsvorgänge ver bunden sind, vorzugsweise im Spannungsmaximum der Spannung U_RT.A targeted activation of the magnetic drive could support this effect, which is favorable for switching on, if the main contacts of R and T are closed at a time with which no major current equalization processes are connected, preferably in the voltage maximum of the voltage U _RT .

Der gleiche Effekt kann auch bei einem Fehlen der Zusatzerregung genutzt werden. The same effect can also be used in the absence of additional excitation.

Im Einschaltvorgang ist nach Bewegungsbeginn des Magnetankers der Magnetfluß Φ voll ausgebildet. In dem weiteren Bewegungsablauf in Schließrichtung des Magneten werden die Hauptkontakte in den zuletzt öffnenden Phasen R und T, jetzt aber zuerst geschlossen.The magnetic flux Φ is in the switch-on process after the magnet armature begins to move fully trained. In the further course of movement in the closing direction of the magnet become the main contacts in the last opening phases R and T, but now first closed.

Bei dieser im Prinzip einphasigen Einschaltung, die Belastungsimpedanzen in Phase R und T des Verbrauchers, z. B. Motors liegen über einer verketteten Spannung U_RT in Reihe, fließt ein niedriger Strom, wodurch deren Magnetfelder die Schließbewegung des Magnetankers nicht oder nur unbedeutend behindern. Dies gilt auch nach Schließen der Hauptkontakte in der Vakuumkammer der Bezugsphase S, da dann der Magnetanker sich bereits kurz vor seiner Endlage befindet. Bei einer Anord-nung des Magnetantriebes parallel zu den Kontaktbahnen und des Magnetankers direkt der Bezugsphase S zugeordnet, Fig. 7, ist die Beeinflussung durch die Magnetfelder von Phase R und T vollkommen ausgeschlossen.In this in principle single-phase switch-on, the load impedances in phase R and T of the consumer, for. B. Motors are above a chained voltage U _RT in series, a low current flows, whereby their magnetic fields do not or only insignificantly hinder the closing movement of the armature. This also applies after the main contacts have been closed in the vacuum chamber of the reference phase S, since the magnet armature is then already shortly before its end position. If the magnetic drive is arranged parallel to the contact tracks and the magnet armature is directly assigned to the reference phase S, FIG. 7, the influence of the magnetic fields of phases R and T is completely excluded.

Von besonderen Vorteil des nach dem erfindungsgemäßen nacheinander folgenden Schließens der Hauptkontaktstücke während des Einschaltvorganges ist, daß der mit dem Schließen der Kontaktstücke auftretende Gegenkraftsprung verteilt wird und damit vom Magnetantrieb leichter überwunden werden kann.Of particular advantage of the successive following the invention Closing the main contact pieces during the switch-on process is that with the closing of the contact pieces occurring counterforce jump is distributed and so that the magnetic drive can be overcome more easily.

Zusätzlich könnte vorteilhafterweise durch eine geeignete konstruktive Anordnung und Dimensionierung der auf den Magnetanker wirkenden und von dem Strom in Phase R und T verursachten Kräfte die Schließgeschwindigkeit der Kontaktstücke in Phase S verringert und damit eine Prellneigung im Schließvorgang vermieden werden.In addition, could be advantageously by a suitable structural arrangement and Dimensioning of the magnet armature and of the current in phase R and T forces caused the closing speed of the contacts in phase S reduced and thus a tendency to bounce in the closing process can be avoided.

In Weiterführung dieses Gedankens könnte auch ein zeitlich geringfügig versetztes Schließen der Hauptkontakte in Phase R und T, z. B. um 1-2 ms diese Wirkung unter stützen. Dabei würde auch das damit evtl. erforderliche zeitversetzte Öffnen der Haupt kontakte in Phase R und T zulässig sein, wenn es innerhalb des Zeitfensters von 2 < t ≦ 0 ms erfolgt, da bereits eine Vakuumschaltkammer in Phase R oder T die Abschaltung allein beherrscht.A continuation of this idea could also be a slightly delayed one Closing the main contacts in phase R and T, z. B. this effect by 1-2 ms support. The time-delayed opening of the main that would be necessary contacts in phase R and T may be permitted if it is within the time window of 2 <t ≦ 0 ms takes place because a vacuum interrupter in phase R or T already switches off mastered alone.

Diese günstigen Wirkungen einer erfindungsgemäßen Anordnung könnten weiter un terstützt werden, wenn eine Einschaltung des Magnetantriebes so erfolgt, daß die Hauptkontakte in Phase R und T, evtl. zeitlich geringfügig versetzt, in einem Zeitpunkt geschlossen werden, bei dem kein nachfolgender größerer Stromausgleichsvorgang auf tritt, z. B. im Spannungsmaximum der Spannung U_RT.These favorable effects of an arrangement according to the invention could be further supported if the magnetic drive is switched on in such a way that the main contacts in phase R and T, possibly with a slight offset in time, are closed at a time when no subsequent major current equalization process occurs. z. B. in the voltage maximum of the voltage U _RT .

In Erweiterung der Erfindungsgedanken kann vorteilhafterweise und in bereits vorge schlagener Weise der Haupterregerstrom nach Ausschalten mit Hilfe bekannter Mittel in einer definierten Rampenfunktion ausgeschaltet bzw. gegen Null geführt werden. Weiter kann es bei geeigneter Abstimmung und gleichbleibenden Ein- und Ausschalt verhalten möglich sein, das Ein- und Ausschalten der konstanten Haupterregung des Magneten bei einfach abzuleitenden Signalen aus Belastungsstrom, z. B. Stromnull durchgänge zum Ausschalten oder Spannungsnulldurchgänge für den Einschaltbefehl zu nutzen. In expanding the inventive concept can advantageously and already in pre the main excitation current after switching off using known means can be switched off in a defined ramp function or brought to zero. It can continue with suitable coordination and constant on and off switching behavior can be switched on and off the constant main excitation of the Magnets for easily derived signals from load current, e.g. B. Zero current passages for switching off or voltage zero crossing for the switch-on command to use.

Ebenso soll durch eine gesteuerte Einschaltung des Magnetantriebes erreicht werden, daß das Schütz nur dann eingeschaltet wird, wenn die treibende Netzspannung und die in einem zuzuschaltenden Motor noch vorhandene Restspannung nicht mehr als ±30° elektrisch voneinander abweichen, um hohe Ausgleichsströme durch einen Ummagneti sierungsvorgang im Motor zu vermeiden.Likewise, controlled activation of the magnetic drive is intended to achieve that the contactor is only switched on when the driving mains voltage and the residual voltage still present in a motor to be switched on not more than ± 30 ° electrically differ from each other in order to compensate for high compensating currents avoiding the process of motorization.

Nach dem Erfindungsgedanken können beide Möglichkeiten zur gewünschten syn chronisierten Ausschaltung, die stromabhängige Zusatzerregung und die Wirkungen der Magnetfelder des zu schaltenden Betriebsstromes in Kombination genutzt werden. Es ist aber nach dem Erfindungsgedanken auch möglich je nach Schützgröße und kon struktiver Auslegung nur eine der beiden vorgeschlagenen Möglichkeiten zu nutzenAccording to the idea of the invention, both options for the desired syn chronized switch-off, the current-dependent additional excitation and the effects the magnetic fields of the operating current to be switched can be used in combination. But it is also possible, depending on the size of the contactor and con structural interpretation to use only one of the two proposed options

Claims

1. Electromagnetically operated three-pole contactor for switching three-phase consumers, consisting of a magnetic drive with direct current excitation and with a fixed 7 and movable magnetic part 8 and contact tracks 1 , 2 , 3 with a contact system, the movable magnetic part 8 the main current paths 1 , 2 , 3 directly opposite and with which a synchronized opening and closing is to be achieved and in which the contact opening takes place first in a reference pole, characterized in that the force effect of the magnetic fields 16 of the main current paths 1 , 2 , 3 are used for a synchronized switching on and off, in such a way that after switching off the main excitation current 4 of the magnetic drive 7 , 8 and reaching the waste excitation, this force effect influences the further switching-off movement of the magnet armature 8 that an additional excitation 5 is provided in the magnetic drive, which is an additional excitation proportional to the current to be switched off in the reference phase Magnetic excitation causes such that this additional excitation 5 influences the switch-off movement, in such a way that both additional influences, the magnetic drive or the magnet armature 8 , in a selected reference phase, the main contact pieces in an optimal time window for the switch-off process before the zero current crossing, for vacuum contactors in already proposed way in a time window of 2 <t <0 ms, and that in the already proposed manner with a three-pole contactor in the two other contact poles, the main contact pieces are opened later and simultaneously, at a mains frequency of 50 Hz after 5 ms, and that at the magnet excitation current is switched on in such a way that the contact pieces in the two last-opening but first-closing contactor poles within a time range of ± 2 ms to the voltage maximum of the driving voltage (or 90 ° electrically offset to the reference phase voltage, ie at their voltage minimum) are closed and support of the magnet excitation occurs only after the reference contactor pole is closed and until then the forces caused by the currents in the contactor poles on the magnet armature 8 to a desired extent Act.

2. Contactor according to claim 1, characterized in that the middle contact path 2 (phase S) is provided as a reference pole.

3. Contactor according to claim 1 or 2, characterized in that an additional excitation 5 , 6 for the magnetic drive is obtained from the current in the reference pole and this additional excitation of the constant main excitation 4 is superimposed.

4. Contactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that one, smaller than the additional excitation gained from the reference phase additional excitation from one of the other two phase currents is used, around the opening of the contact pieces in these two other contact poles in the same time window of 2 <t <0 ms before their common current zero crossing and delayed from the reference phase, at 50 Hz by 5 ms, and that their effect compared to that obtained from the reference phase.

5. Contactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the additional excitations have a saturation characteristic.

6. Contactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that through measures known per se within the switch-off time range before Zero current crossing of t <2 ≦ 0 ms later than the reference phase the opening contactor poles an additional difference of about 1 to max 2 ms in their Opening times is provided and that of these two contactor poles subsequently opening 1 ms after the current zero crossing is open at the latest and that in the switch-on process in these two contactor poles the main contacts in about one closed in the same short period of time.

7. Contactor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnet excitation current 4 is only switched on when the two voltage systems, mains voltage and residual voltage of the motor, no longer occur when the motor drive is to be switched and the contactor is switched on again for a short time than 30 ° electrically differ from each other.

8. Contactor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnet armature 8 is parallel to a contact path of the reference phase.

9. Contactor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnet armature 8 is transverse to the three contact paths of the contactor poles 1 , 2 , 3

10. Contactor according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the selected reference phase, the contact track or a part thereof, for. B. the vacuum interrupter is offset from the other and closer to the armature 8 .

11. Contactor according to one of claims 1 to 2 and 6 to 10, characterized in that only the effect of the magnetic fields 16 caused by the current around the contact tracks on the magnet armature 8 is used for the desired synchronized operation alone.

12. Contactor according to one of claims 1 to 2 and 6 to 10, characterized in that only the additional excitation 5 , 6 , derived from the current in the reference phase, is superimposed on the constant DC excitation 4 of the magnetic drive and is used for the desired synchronized mode of operation.

13. Contactor according to one of claims 1 to 2 and 6 to 10, characterized in that for the synchronized operation to be achieved in addition to the additional excitation 5 obtained from the reference phase for the magnetic circuit additionally derived from the other phases, but weaker in their effect additional excitation the magnetic circuit is supplied.

14. Contactor according to one of claims 1 to 13, characterized in that the switch-on torque for the magnetic drive depends on its time behavior known means is chosen so that in the first closing contact poles the main contacts at the time of the voltage maximum their phase in one symmetrical three-phase system can be closed.

15. Contactor according to one of claims 1 to 14, characterized in that it is a vacuum contactor.