DE2615726A1 - Contact system for circuit breakers - has moving contact with switching force boosted by directly associated ferromagnetic member - Google Patents
Contact system for circuit breakers - has moving contact with switching force boosted by directly associated ferromagnetic memberInfo
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Abstract
Description
"Kontaktanordnung""Contact arrangement"
Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung eines elektrischen Kontaktsystems für Trenn-, Last- und/oder Fehlerstromschutzschalter mit mindestens einem festen und mindestens einem beweglichen Kontaktstück, deren Kontaktkraft beim Anstehen eines Stoßstromes mittels mindestens einem der Kontaktanordnung zugeordneten ferromagnetischen Teil verstärkt wird.The invention relates to a contact arrangement of an electrical contact system for disconnectors, load switches and / or residual current circuit breakers with at least one fixed and at least one movable contact piece, whose contact force when queuing a surge current by means of at least one ferromagnetic one assigned to the contact arrangement Part is reinforced.
Derartige Kontaktanordnungen werden generell dort benötigt, wo hohe Stoßströme auftreten können, ohne daß die Kontakte bleibende Schäden erfahren.Such contact arrangements are generally required where high Surge currents can occur without the contacts suffering permanent damage.
Es ist wichtig, daß die anstehenden Stoßströme keine Kontaktverschweißung hervorrufen und somit beim Schalten stets ein sicheres Auftrennen des jeweiligen Stromkreises gewährleistet ist. Zu diesem Zweck sind die Kontaktanordnungen beispielsweise mit aus speziellen Legierungen gefertigten, großflächigen Kontakten ausgerüstet, die mit einer hohen Kontaktkraft gepaart, zum einen eine Kontaktverschweißung absolut verhindern und zum anderen ein stetiges Schalten sicherstellen.It is important that the surge currents present do not weld any contacts and thus always a safe separation of the respective Circuit is guaranteed. For this purpose the contact arrangements are for example equipped with large-area contacts made of special alloys, paired with a high contact force, on the one hand an absolute contact welding prevent and, on the other hand, ensure constant switching.
In einigen Fällen weisen die Kontaktanordnungen Reibkontakte auf bzw. wird durch einen Aufbrecher ein Öffnen der verschweißten Kontakte durch Hebelwirkung oder durch eine elektrodynamische Öffnlmgskraft erzielt.In some cases, the contact arrangements have friction contacts or a breaker will open the welded contacts by leverage or achieved by an electrodynamic opening force.
Dies hat jedoch verschiedene Nachteile, die darin zu sehen sind, daß die Kontaktanordnungen der eingangs erwähnten Kontakt systeme sehr voluminös und konstruktiv aufwendig sind.However, this has several disadvantages, which can be seen in that the contact arrangements of the contact systems mentioned above are very voluminous and are structurally complex.
So ist beispielsweise die Anwendung derartiger Kontaktanordnungen bei Trenn-, Last- und/oder Fehlerstromschutzschaltern völlig ausgeschlossen, da deren Mislöseorgane aufgrund der geforderten Empfindlichkeit nicht dazu geeignet sind, solcher Art ausgebildete Kontaktsysteme funktionssicher zu betntigen.Such is the use of such contact arrangements, for example completely excluded with disconnectors, load switches and / or residual current circuit breakers, because their disengaging organs are not suitable for this due to the required sensitivity are to operate contact systems designed in this way in a functionally reliable manner.
Wenn also derartige Kontakt systeme zur Vermeidung von Kontaktverschweißung durch anstehende Stoß ströme iiber hohe Kontaktkräfte verfügen, so hat das zur Folge, daß empfindliche Auslöseorgane den aus der hohen Kontaktkraft resultierenden Widerstand nicht überwinden, d.h. ein Schalten der Kontakte des Kontaktsystems ist zu schwierig, wenn nicht gar unmöglich und somit ist eine derartige Lösung sehr unbefriedigend.So if such contact systems to avoid contact welding have high contact forces due to the impending surge currents, this has the consequence that sensitive trigger organs the resistance resulting from the high contact force not overcome, i.e. switching the contacts of the contact system is too difficult, if not impossible and thus such a solution is very unsatisfactory.
Kontaktanordnungen, die es ermöglicher, daß durch deren Kontaktstücke und Zuleitlmgen eine Stromschleife gebildet wird und daß die daraus resultierende elektrodynam.ische Kraft zur Kontaktkraftverstärkung herangezogen wird, stellen möglicherweise die besten Annäherungen an die Lösung des Problems dar.Contact arrangements that make it possible that through their contact pieces and supply lines a current loop is formed and that the resultant electrodynamic force is used to increase the contact force may be the best approaches to solving the problem.
Die Verminderung der Kontaktanpresskraft einer Kontaktanordnung eines elektrischen Kontaktsystems, dessen Kontakte eine Stromschleife bilden, beruht auf den elektrodynamischen Abstoßkräften, die durch einen Stromstoß hervorgerufen werden und auf zwei verschiedene Arten entstehen können.The reduction of the contact pressure of a contact arrangement of a electrical contact system, the contacts of which form a current loop, is based on the electrodynamic repulsive forces caused by an electric shock and can arise in two different ways.
Zum einen wird durch eine aus zwei annähernd parallelen Schenkeln (Kontaktstficke) bestehende Kontaktanordnung, an deren freien Enden eine Kontaktaiiflage angeordnet ist, eine Stromschleife gebildet irnd somit zwangsläufig heim Auftreten eines Stromstoßes eine elektrodynarnische Abstoßkraft erzeugt, die ein anstoßen der an den Kontakt stücken angeordneten Kontaktauflagen zur Folge hat, da bekanntlich entgegengesetzt gerichtete Ströme sich abstoßen. Auf dieser Erkenntnis aufbauend, versucht die Fachwelt durch Umkehrung der entgegengesetzt gerichteten Ströme (Stromschleife) bei einer bekannten Kontaktanordnung eben durch Anordnung einer zweiten, dei ersten entgegenwirkenden Stromschleife (Mäanderform) die Abstoßkraft auszunutzen; jedoch erkannte man rechtzeitig, daß eben eine derartige Umkehrung einen enormen kinematischen Aufwand erfordert. Bei Schaltgeräten der eingangs genannten Art steht dies jedoch keinesfalls in Relation zum technisch-wirtschaftlichem Nutzen. On the one hand, there is one of two approximately parallel legs (Kontaktstficke) existing contact arrangement, at the free ends of which a Kontaktaiiflage is arranged, a current loop is formed and thus inevitably occurs a current impulse generates an electrodynamic repulsive force that push a to the Contact pieces arranged contact pads result has, since, as is well known, opposing currents repel each other. On this Building knowledge, the professional world tries by reversing the opposite directed currents (current loop) with a known contact arrangement Arrangement of a second, the first counteracting current loop (meander shape) to use the repulsive force; however, it was recognized in time that it was just such a thing Reversal requires an enormous kinematic effort. With switching devices of the input However, this is in no way related to the technical-economic To use.
Zum anderen erfährt der Strom bei Verwendung eines Punktkontaktes eine Einengung an den Ubergängen. Daher verlaufen die Stromlinien nicht mehr parallel zueinander, wodurch innerhalb des durch die parallel angeordneten Kontaktstücke und deren Kontaktauflagen nicht eine Stromschleife gebildet wird, sondern quasi unendlich viele, die kreisförmig um den Punktkontakt herumliegen, die ebenfalls eine schädliche Kontaktkraftverringerung hervorrufen. Beim Anstehen eines Stromstoßes führt dies zu einer kurzzeitigen Abhebung der Kontakte in der Stromenge, während nach dem Wiederberühren ein Schmelz schweißen der Kontakte eintritt. Da die aktiven Kräfte mathematisch ermittelbar sind, besteht zwar die Möglichkeit, diese auf ein Minimum zu begrenzen; jedoch sind keine Kontaktanordnungen mit geringen Kontaktkräften bekannt geworden, denen Abhebekräfte entgegenwirken, die durch empfindliche Auslöseorgane betätigbar sind und trotzdem beim Fließen eines hohen Stoß stromes einen Schaden erleiden: Von der erstgenannten Abstoßungskraft ausgenommen sind selbstverstandli.ch Kontaktanordnungen, bei denen der Stromfliß keine Stromschleife bildet, d.h. eine gleiche (gleichsinnige) Flußrichtung aufweist. Bei einer annähernd gleichen Stromrichtung i.n den Kontaktstücken kann eine elektrod'rnamische abstoßkraft nicht entstehen. Vielmehr ist in Praxis festzustellen, daß eine sehr geringe elektrodynamische Anziehungskraft zwischen den Kontaktstücken nachweisbar ist. Der Vorteil einer minimalen Anziehungskraft zwischen Kontaktstücken mit annähernd gleicher Stromflußrichtung besteht gegenüber einer Kontaktanordnung, die eine Stromschleife bildet, darin, daß der zu betreibende Aufwand, die nachweStare elektrodynamische Anziehungskraft zwischen den Kontakt stücken beim Auftreten eines Stoß stromes zu erhöhen, minimal ist.On the other hand, the current experiences when using a point contact a narrowing at the transitions. Therefore the streamlines are no longer parallel to each other, whereby within the by the contact pieces arranged in parallel and the contact surfaces of which do not form a current loop, but more or less infinitely many that lie around the point contact in a circle, that too cause a harmful reduction in contact force. When a power surge is pending this leads to a brief lifting of the contacts in the amount of current while after touching again a fusion weld of the contacts occurs. As the active Forces can be determined mathematically, there is the possibility of this on a Limit minimum; however, they are not contact assemblies with low contact forces become known, which counteract the lifting forces caused by sensitive Trigger organs can be actuated and still cause damage when a high surge current flows suffer: Self-understanding.ch is excluded from the first-mentioned force of repulsion Contact arrangements in which the current flow does not form a current loop, i.e. a has the same (same direction) flow direction. With an almost identical current direction An electrodynamic repulsive force cannot arise in the contact pieces. Rather, it can be found in practice that a very low electrodynamic attraction force is detectable between the contact pieces. The advantage of minimal attraction between contact pieces with approximately the same direction of current flow is opposite a contact arrangement which forms a current loop in that the one to be operated Effort, the demonstrable electrodynamic attraction between the contacts pieces to increase when a surge current occurs is minimal.
Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, wirkungsvolle und billig herzustellende Kontaktanordnung zu schaffen, die unter Ausnutzung der physikalischen Gesetzmäßigkeiten einerseits bei einem anstehenden Stoß strom eine Kontaktkraftverstärkung hervorruft und andererseits die Kontaktkraft erhöhende Mittel aufweist.The present invention was therefore the object of a to create simple, effective and inexpensive to manufacture contact arrangements, taking advantage of the laws of physics on the one hand for an upcoming one Impulse current causes a contact force reinforcement and on the other hand the contact force having increasing agents.
Eine derartige Kontaktanordnung ist insbesondere nützlich bei Kontaktsystemen, die ausschließlich durch sehr empfindliche Auslöseorgane betätigbar sind und ihrerseits nur Kontakt systeme mit geringen Kontaktkraften schalten können. Diese Aufgabe wird erfindlmgsgemëß bei einer Kontaktanordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der ferromagnetische Teil den Kontaktstücken unmittelbar zugeordnet ist.Such a contact arrangement is particularly useful in contact systems, which can only be actuated by very sensitive triggering devices and for their part can only switch contact systems with low contact forces. These The object is according to the invention with a contact arrangement of the type described at the outset Art solved in that the ferromagnetic part of the contact pieces directly assigned.
In zweckmaßiger Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß mindestens ein ferromagnetischer Teil zwischen den parallel zueinander verlaufenden Kontaktstücken angeordnet ist. Das stellt sicher, daß der sich innerhalb einer so gebildeten Leiterschleife befindliche ferromagnetische Teil zumindest ziir Abschirmung eines Feldes von einem Kontakt stück dient, d.h. die elktrodynamische Offnungskraft wird im Augenblickswert des anstehenden Stoßstromes um ein beträchtliches Maß verringert.In an expedient development of the invention it is proposed that at least one ferromagnetic part between the parallel to each other Contact pieces is arranged. That ensures that the inside of a so formed conductor loop located ferromagnetic part at least for shielding of a field of a contact piece, i.e. the electrodynamic opening force is reduced by a considerable amount at the instantaneous value of the impulse current.
Ein weiterer überraschender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mindestens en einem Kontaktstück, wohlgemerkt bei einer gleichsinnig stromdurchflossenen Kontaktanordnung, an dessen der Kontaktauflage abgekehrten Seite, je wenigstens ein ferromagnetischer Teil angeordnet ist.Another surprising advantage of the invention is that at least one contact piece, mind you, in the case of one with current flowing through it in the same direction Contact arrangement, on the side facing away from the contact pad, at least each a ferromagnetic part is arranged.
Vorteilhaft ist es, daß der ferromagnetische Teil aus einem magnetisch weichen Stoff besteht, beispielsweise Schmiedeeisen.It is advantageous that the ferromagnetic part consists of a magnetic soft fabric, for example wrought iron.
Darüber hinaus kann der ferromagnetische Teil ein beliebiges Profil aufweisen. Dabei ist der als beliebiges Profil ausgebildete ferromagnetische Teil unmittelbar mit dem Kontaktstück verbunden. Vorteilhaft ist es, den ferromagnetischen Teil IJ-förm.ig auszubilden, wobei die parallelen Schenkel des U-förmigen Teils mindestens ein Kontakt stück von der der Kontaktauflagefläche abgekzhrten Seite umgreift und dem zwischen den Kontaktstücken angeordneten ferromagnetischen Teil unter Bildung zweier Luftspalte kongruent gegenübersteht.In addition, the ferromagnetic part can have any profile exhibit. The ferromagnetic part designed as any profile is here directly connected to the contact piece. It is advantageous to use the ferromagnetic Part IJ -förm.ig to train, with the parallel legs of the U-shaped part at least one contact piece from the side cut away from the contact surface encompasses and the ferromagnetic part arranged between the contact pieces is congruent with the formation of two air gaps.
Das stellt sicher, daß der durch den anstehenden Stoßstrom über die von der Kontaktanordnung gebildten Stromschleife magnetisierte ferromagnetische Teil aufgrund der zusätzlich in diesem gebildeten Kraftfliißrichtiing eine Energie zur VerfUgung stellt, deren Einwirkungszeit in der Größenordnung mindestens einer Millisekunde die bis dahin geringe Kontaktkraft erhöht und somit ein Versr..hweißen der Kontakte verhindert. Die in dem ferromagnetischen Teil erzeugte Kraftflußrichtung, in Richtung auf den Stromschleifenmittelpunkt, ist erheblich.This ensures that the surge current through the Magnetized ferromagnetic current loop formed by the contact arrangement Part due to the addition in this formed force flow direction an energy is available whose exposure time is of the order of at least one millisecond the until then low contact force increases and thus a Versr..hweiß which prevents contacts. The direction of force flow generated in the ferromagnetic part, towards the center of the current loop is significant.
In zweckmäßiger Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß der U-förmige ferromagnetische Teil mit seinen parallelen Schenkeln beide Kontaktstücke von der der Kontaktauflagefläche abgekehrten Seite umgreift.In an expedient further development it is proposed that the U-shaped ferromagnetic part with its parallel legs both contact pieces of the encompasses the side facing away from the contact surface.
Als besonders vorteilhaft wird jedoch nach der Erfindung eine Anordnund mBndestens einem U-förmigen und einem I-förmigen ferromagnetischen TeR-bevorzugt, welche nach Art eines geschlossenen Eisenkreises derart an jeweils einem Kontaktstück fest angeordnet sind, daß die freien Enden der parallelen Schenkeln des U-förmigen ferromagnetischen Teiles, unter Bildung zweier Luft spalte kongr1lRnt dem I-förmigen ferromagnetischen Teil gegenüberstehen.According to the invention, however, an arrangement is particularly advantageous At least one U-shaped and one I-shaped ferromagnetic TeR-preferred, which in the manner of a closed iron circle in each case on a contact piece are fixed that the free ends of the parallel legs of the U-shaped ferromagnetic part, forming two air gaps congruent to the I-shaped part facing ferromagnetic part.
Weitere zweckmnßige Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Schutzansprüchen 9 bis 11 zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the subject matter of the invention can be found in claims 9 to 11.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß Kontakt systeme mit geringen Kontaktkräften ohne großen technologischen Aufwand mit dem erfindungsgemäßen ferromagnetischen Teil nachträglich ausgerüstet werden können.An advantage achieved with the invention is that contact systems with low contact forces without great technological effort with the ferromagnetic part according to the invention can be retrofitted.
Aufgrund der durch die Erfindung vermittelten Lehre ist es nunmehr möglich, daß auch Kontaktanordnungen von Kontaktsystemen mit geringen Kontaktkraften bei Fließen eines Stoßstromes keinen Schaden.-erleiden, d.h. derartige Kontaktsysteme mUssen nach einem anstehenden hohen Stoß strom nicht auf etwaige Beschädigung überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden.Because of the teaching conveyed by the invention, it is now possible that also contact arrangements of contact systems with low contact forces Do not suffer any damage when a surge current flows, i.e. contact systems of this type do not have to be checked for possible damage after a high surge current is present and exchanged if necessary.
Aufgrund der Anwendung eines ferromagnetischen Teils, unter Berticksichtigung der physikalischen Gesetzmäßigkeitenj denen zur Folge ein ferromagnetische Teil auch ohne äußeres Magnetfeld eine snontane Magnetisierung besitzt, ist es möglich, dieses der elektrodynamischnKraft einer gegensinnig stromdurchflossenen Kontaktanordnunt entgegenwirken zu lassen, so daß die elektrodynamische Hebekraft bei einem anstehenden Stoßstrom nicht wirksam wird. Eine weitere den erfindungsgemäßen Gegenstand anhaftende positive Eigenschaft ist die Verringerung des spezifischen magnetischen Widerstandes im magnetischen Kreis.Due to the use of a ferromagnetic part, taking into account of the physical laws which result in a ferromagnetic part has a snontaneous magnetization even without an external magnetic field, it is possible this is the electrodynamic force of a contact arrangement through which current flows in opposite directions to counteract, so that the electrodynamic lifting force in a pending Surge current does not take effect. Another adhering to the article according to the invention A positive feature is the reduction in the specific magnetic resistance in the magnetic circuit.
Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.Further details and appropriate further developments are given below described in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing and explained.
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kontaktanordnung, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, entlang der Linie I-I Fig. 2 eine Schnittdarstellung/unterhalb von Punktkontakten der Ausführungsform gemäß der Fig. 1, Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Darstellung, jedoch unter Hinzufügung eines U-förmigen ferromagnetischen Teils außerhalb der Stromschleife an einem der beiden Kontakt stücke, Fig. 4 eine ähnliche Darstellung gemäß der Fig. 3, wobei jedoch auch der I-förmige ferromagnetische Teil einem Kontakt stück - innerhalb der Stromschleife -fest zugeordnet ist, Fig. 5 eine Umkehrung gemäß der Fig. 4, Fig. 6 eine gleichsinnig vom Strom durchflossene Kontaktanordnung mit an der der Kontaktauflage abgekehrten Seite angeordneten ferromagnetischen Teil, -8- Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer Kontaktanordnung entlang der Linie II-II gemäß der Fig. 6, bei der jedoch nur ein ferromagnetischer Teil an der der Kontaktauflagefläche abgekehrten Seite angeordnet ist, Fig. 8 eine Kontaktanordnung gemäß der Fig. 6, deren Kontakt stücke von einem an der der Kontaktauflageflache abgekehrten Seite angeordneten U-förmigen ferromagnetischen Teil umgriffen ist, unter Bildung zweier Luftspalte, Fig. 9 eine ähnliche Darstellung gemaß der Fig.8, wobei jedoch den parallelen freien Schenkelenden des U-förmigen ferromagnetischen Teils ein I-förmiger Teil kongruent unter Bildung zweier Luftspalte gegenübersteht.It shows: FIG. 1 a schematic representation of a contact arrangement, which is constructed according to an embodiment of the invention, along the line I-I Fig. 2 is a sectional view / below point contacts of the embodiment According to FIGS. 1 and 3, a representation similar to FIG. 2, but with the addition a U-shaped ferromagnetic part outside the current loop on one of the two contact pieces, Fig. 4 is a similar representation according to FIG. 3, wherein but also the I-shaped ferromagnetic part of a contact piece - within is permanently assigned to the current loop, FIG. 5 shows a reversal according to FIG. 4, Fig. 6 shows a contact arrangement through which the current flows in the same direction with on the Contact surface facing away from the ferromagnetic part, -8- Fig. 7 shows a sectional illustration of a contact arrangement along the line II-II according to FIG Fig. 6, in which, however, only a ferromagnetic part on the contact support surface is arranged on the opposite side, FIG. 8 shows a contact arrangement according to FIG. 6, their contact pieces from a side facing away from the contact surface arranged U-shaped ferromagnetic part is encompassed, forming two Air gap, Fig. 9 shows a similar representation according to Fig.8, but with the parallel free leg ends of the U-shaped ferromagnetic part an I-shaped part is congruent with the formation of two air gaps.
Das Kontaktsystem mit ferromagnetischem Teil mit dem zusammen die Kontaktanordnung 50 in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, besteht aus einem festen und einem beweglichen Kontakt stück.The contact system with ferromagnetic part with which together the Contact assembly 50 used in the preferred embodiment consists of a fixed and a moving contact piece.
Die im ganzen mit 50 bezeichnete Kontaktanordnung des Kontaktsystems ist mit Hilfe eines Kniehebels 51 betätigbar. Der Kniehebel 51 selbst besteht aus den beiden Armen 52,53, dem Kniegelenk 54 und den beiden äußeren Gelenken 55,56. Der Arm 52 ist mit seinem äußeren Gelenk 55 in einem festen Widerlager 57 gelagert. Hingegen ist das außere Gelenk 56 des Armes 53 in einem Widerlager 58 des heweglichen Kontaktstückes 59 gelagert und übt iiber das zentrale Kniegelenk 54 irnd einen daran angreifenden Betätigungsgebel 60, einer nicht naher dargestellten Freiauslösung eine Kraft "P" in Schließrichtung und eine Kraft "Q" in Öffnungsrichtung auf das bewegliche Kontaktstück 59 aus.The overall designated 50 contact arrangement of the contact system can be actuated with the aid of a toggle lever 51. The toggle lever 51 itself consists of the two arms 52,53, the knee joint 54 and the two outer joints 55,56. The arm 52 is mounted with its outer joint 55 in a fixed abutment 57. In contrast, the outer joint 56 of the arm 53 is in an abutment 58 of the movable Contact piece 59 is supported and exercises one on it via the central knee joint 54 attacking actuating lever 60, a release not shown in detail a force "P" in the closing direction and a force "Q" in the opening direction on the movable contact piece 59.
In .Schließstelllmg der Kontaktanordnung 50 (der Kniehebel 51 hat seine Endatellung eingenommen), befinden sich die Arme 52,5 nahezu in Strecklage. Durch die Strecklage des Kniehebels 51 wird eine einer Öffnungskraft "Q", welche durch eine parallel zum Kniehebel 51 angeordnete Feder 61 und eine elektrodynamische Kraft erzeugt wird, entgegenwirkende Komponente geschaffen, die entlastend auf eine nicht dargestellte Verklinkungsstelle einwirkt Oberhalb einer Lagerstelle/es beweglichen Kontaktatückes 59 ist ein zur Kontaktanordnung 50 gehörendes flexibles Band 63 angeordnet. Das bewegliche Kontaktstück 59 ist in der Lagerstelle 62 einseitig drehbar gelagert. Zwischen dem freien Ende 63a des Bandes 63 und dem beweglichen Kontaktstiick 59 besteht eine galvanische Verbindung. Ein anderes freies Ende 63b des flexiblen Bandes 63 ist an einem Anschlußstück 64 aufgelegt und bildet zusammen mit den Kontaktstücken 59,65 eine Stromschleife in Pfeilrichtung ßxn. Der Festkontakt 65 bildet mit dem Anschlußstück 66 eine Einheit, damit die von der Stromschleife in Pfeilrichtung "X" übertragenen Kräfte voll aufgenommen werden können. Die freien Enden 59a und 65a der Kontaktstücke 59,65 sind dabei als von einer Kontaktauflagefläche 59b, 65b wegweisende Hbrner 59c, 65c ausgebildet. Am Fußpunkt 59d 65d der Hörner 59c, 65c befindet sich sowohl beim festen al-s auch beim beweglichen Kontaktstück 65, 59 in Form einer Kontaktauflage ein Punttkontakt 67.In. Closing position of the contact arrangement 50 (the toggle lever 51 has its end position taken), the arms 52.5 are almost in the extended position. Due to the extended position of the toggle lever 51, an opening force "Q", which through a parallel to the toggle lever 51 arranged spring 61 and a electrodynamic force is generated, the opposing component created Relief acts on a not shown latching point Above a Bearing point / it movable contact piece 59 is a part of the contact arrangement 50 flexible band 63 arranged. The movable contact piece 59 is in the bearing 62 rotatably mounted on one side. Between the free end 63a of the belt 63 and the movable contact piece 59 there is a galvanic connection. Another free one End 63b of the flexible band 63 is placed on a connection piece 64 and forms together with the contact pieces 59,65 a current loop in the direction of the arrow ßxn. Of the Fixed contact 65 forms a unit with connector 66, so that the current loop forces transmitted in the direction of the arrow "X" can be fully absorbed. The free Ends 59a and 65a of the contact pieces 59, 65 are in this case as from a contact support surface 59b, 65b are formed with directional horns 59c, 65c. At the base 59d 65d of the horns 59c, 65c is located both on the fixed al-s and on the movable contact piece 65, 59 a point contact 67 in the form of a contact pad.
Im Ausführungsbeispiel gemaß der Fig. 1 istein ferromagnetischer Teil 68 annähernd svmmetrisch zu der durch Pfeile gekennzeichneten Stromschleife "X" zwischen den Kontaktstücken 59, 65 angeordnet und bildet mit diesen zusammen eine Einheit.In the embodiment according to Fig. 1 there is a ferromagnetic part 68 approximately symmetrical to the current loop "X" marked by arrows arranged between the contact pieces 59, 65 and together with these forms a Unit.
Ferromagnetische Stoffe sind recht billig und lassen sich zudem auch mit unkomplizierten Werkzeugen leicht bearbeiten.Ferromagnetic materials are quite cheap and can also be used Easily edit with uncomplicated tools.
Die zuvor erwähnte und in der Zeichnung der Fig. 1 angedeutete PfeJlrichtung "X" zeigt den Stromverlauf und verkörpert gleichzeitig die Stromschleife der Kontaktanordnung 50. Bei einem anstehenden Stoß strom wird im ferromagnetischen Teil 68 ein magnetisches Feld H aufgebaut, d.h. der ferromagnetische Teil 68 erfährt die Eigenschaften eines Magneten, dessen Kraftlinien zum Mittel der durch die Pfeile verkörperten Stromschleife "X" wirken. Für den durch die Kraftlinien ver körperten Kraftfluß # M gilt = B. F wobei F die Fläche in cm2 ist, die ihrerseits senkrecht zu den Kraftlinien steht und durch die die Kraftlinien hindurchgehen.The arrow direction mentioned above and indicated in the drawing in FIG "X" shows the course of the current and at the same time embodies the current loop of the contact arrangement 50. In the event of an impending surge current, a magnetic part is created in the ferromagnetic part 68 Field H built up, i.e. the ferromagnetic Part 68 experiences the Properties of a magnet whose lines of force are centered by the arrows embodied current loop "X" act. For the one embodied by the lines of force Force flow # M = B. F where F is the area in cm2, which in turn is perpendicular stands to the lines of force and through which the lines of force pass.
Der magnetische Kraftfluß # Mist im vorliegenden Fall von folgenden Faktoren abhängig: a.) Der Intensität des Stromes, b.) dem Volumen des ferromagnetischen Teiles 68, c.) der Wahl des ferromagnetischen Stoffes, aus dem das Teil 68 hergestellt ist.The magnetic flux # Mist in the present case of the following Factors dependent on: a.) The intensity of the current, b.) The volume of the ferromagnetic Part 68, c.) The choice of the ferromagnetic material from which the part 68 is made is.
Das Volumen des ferromagnetischen Teiles 68 ist seinerseits von den geometrischen Abmessungen der Kontaktanordnung 50 abhängig.The volume of the ferromagnetic part 68 is in turn of the geometric dimensions of the contact arrangement 50 dependent.
Beim erfindungsgemäßen Gegenstand wurde ein Stoff mit idealen Eigenschaften angewandt, nämlich Schmiedeeisen, Schmiedeeisen verfügt über einen hohen Permeabilitätswert µ Die Permeabilität µ des Schmiedeeisens und :aller ferromagnetischen Stoffe stellt den Verknüpfungsfaktor zwischen magnetischer Feldstärke H und magnetischer Kraftflußdichte B dgr.In the subject matter of the invention, a substance with ideal properties was found applied, namely wrought iron, wrought iron has a high permeability value µ The permeability µ of wrought iron and: of all ferromagnetic substances the link factor between the magnetic field strength H and the magnetic flux density B dgr.
B = µ . H und ist ein Maß für die Verstärkung des Kraftflußes des Feldes, welches der elektrodynamischen Kraft der Stromschleife "X" entgegenwirkt. Als weiterer Vorteil ist der bei steigendem Strom (Stromfluß) fallende spezifische magnetische Widerstand QM' beispielsweise des Schmiedeeisens anzusehen. B = µ. H and is a measure of the gain in the power flow of the Field which counteracts the electrodynamic force of the current loop "X". Another advantage is the specific decrease with increasing current (current flow) to consider magnetic resistance QM 'for example of wrought iron.
Bakanntlich ist der spezifisch magnetische Widerstand # M des ferromagnetischen Teils 68 der Länge proportional, dessen Querschnitt jedoch umgekehrt proportional und ist von der Permeabilitätfu abhängig. Temperaturen und somit auch Zustandsänderungen spielen dabei keine Rolle und können daher unberücksichtigt bleiben.As is well known, the specific magnetic resistance # M is the ferromagnetic one Part 68 proportional to the length, whose However, the cross-section is reversed proportional and is dependent on the permeabilityfu. Temperatures and thus also Changes in state do not play a role and can therefore be disregarded.
Die der elektrodynamischen Kraft (Stromschleife "X") entgegenwirkende Kraft ist ein Produkt aus dem Augenblickswert des Stoßstromes und dem magnetischen Kraftfluß t des betreffenden zur Anwendung gebrachten ferromagnetischen Teiles 68, mittels derer, durch erfindungsgemäße Anwendung, eine momentane Kraftverstärkung erzielbar ist.The one that counteracts the electrodynamic force (current loop "X") Force is a product of the instantaneous value of the surge current and the magnetic one Power flow t of the relevant ferromagnetic part 68 brought into use, by means of which, through application according to the invention, an instantaneous force amplification is achievable.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der ferromagnetische Teil 68 einen rechteckigen Querschnitt. Weiterhin ist daraus ersichtlich, daß das unterhalb der Kontaktauflagefläche 59b, 65b geschnittene Kontaktpaar 59,65 jeweils mit einem Punkt bzw. einem Kreuz gekennzeichnet ist. Diese Markierung der Kontaktstücke 59, 65 soll die Stromrichtung in denselben andeuten. Bei einem anstehenden Stoßstrom zu dem sich im Kontaktstück 65 aufbauenden Magnetfeld H wird nunmehr aufgrund der Anordnung des ferromagnetischen Teiles 68 das bewegliche Kontaktstück 59 unmittelbar abgeschirmt, wodurch aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten - Lenz'sche Regel, linke Handregel - die durch den Stoß strom hervorgerufene elektrodynamische Kraft um ein beträchtliches Maß verringert wird, so daß effektiv durch diese Anordnung eines ferromagnetischen Teiles 68 zwischen den Kontaktstücken 59,65 die Bildung von Magnetfeldern und sich abstoßenden elektrodynamischen Kräften verhindert wird, so daß die auf das Kontaktstück 65 ausgeübte Kraft geschwächt wird.As can be seen from FIG. 2, the ferromagnetic part has 68 has a rectangular cross-section. It can also be seen that the below the contact support surface 59b, 65b cut contact pair 59,65 each with one Is marked with a point or a cross. This marking of the contact pieces 59, 65 is intended to indicate the direction of the current in the same. When there is a surge current to the magnetic field H building up in the contact piece 65 is now due to the Arrangement of the ferromagnetic part 68, the movable contact piece 59 directly shielded, whereby due to the physical laws - Lenz's rule, left hand rule - the electrodynamic force caused by the surge current is reduced to a considerable extent, so that it is effective by this arrangement a ferromagnetic part 68 between the contact pieces 59,65 the formation is prevented by magnetic fields and repelling electrodynamic forces, so that the force exerted on the contact piece 65 is weakened.
Im Unterschied zur Fig. 1 und 2 weist die Kontaktanordnung 50 in der Fig. 3 ein zusätzliches ferromagnetisches Teil 69 auf.In contrast to FIGS. 1 and 2, the contact arrangement 50 in FIG 3 shows an additional ferromagnetic part 69.
Der ferromagnetische Teil 69 ist im Gegensatz zum ferromagnetischen Teil 68 unmittelbar dem Kontaktstück 59 von der der Kontaktauflagefläche 59b abgekehrten Seite zugeordnet und weist eine U-Form auf, dessen freie Schenkelenden 69a auf eine Breitseite 68b des ferromagnetischen Teils 68, unter Bildung zweier Luft spalte 70 gerichtet sind.The ferromagnetic part 69 is in contrast to the ferromagnetic Part 68 facing away from the contact piece 59 directly from the contact support surface 59b Associated side and has a U-shape, the free leg ends 69a on a Broad side 68b of the ferromagnetic part 68, below Formation of two Air gaps 70 are directed.
Diese konstruktive Ausgestaltung verlangt zwar gegenüber der Ausführung gemäß der Fig. 1 einen etwas größeren jedoch nicht den ökonomischen Rahmen sprengenden Aufwand, dafür erbringt diese Lösung aber eine wirkungsmäßig weit höhere Kontaktkraftverstärkung. Die höhere Kontaktkraftverstärkung ist auf das zusätzliche ferromagnetische Teil 69, welches dem beweglichen Kontaktstück fest zugeordnet ist, zurückzuführen, da bekanntlich ein so mit Luftspalten gebildeter Eisenkreis beim Anstehen eines Stoßstromes als geschlossener Eisenkreis wirkt, d.h., daß der mit dem beweglichen Kontakt stück 59 fest verbundene ferromagnetische Teil 69 bestrebt ist, sich an dem fest zwischen den Kontaktstücken 59,65 angeordneten ferromagnetischen Teil 68 zu binden, also der elektrodynamischen Kraft mit einer geeigneten Gegenkraft zu begegnen.Although this structural design demands compared to the execution according to FIG. 1 a somewhat larger but not exceeding the economic framework Effort, but this solution results in a far higher increase in contact force in terms of effect. The higher contact force reinforcement is due to the additional ferromagnetic part 69, which is permanently assigned to the movable contact piece, to be traced back because as is well known, an iron circle formed with air gaps when a surge current is present acts as a closed iron circle, i.e. that the piece with the moving contact 59 firmly connected ferromagnetic part 69 endeavors to attach itself to the firmly between to bind the contact pieces 59,65 arranged ferromagnetic part 68, that is to counter the electrodynamic force with a suitable counterforce.
Die elektrodynamischen Restkräfte sind dabei selbst für den nicht eingeweihten Fachmann mittels der Näherungsformel mathematisch ermittelbar, so daß der erf-ndangsgemäße Effekt leicht überprüfbar ist.The electrodynamic residual forces are not even for him initiated expert can be determined mathematically by means of the approximation formula, so that the effect according to the invention can be easily checked.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Variationsmöglichkeit der ferromagnetischen Teile 68, 69 und unterscheidet sich gegenüber der Fig. 3 darin, daß der ferromagnetis,cbe Teil 68 umnittelbar an dem Kontaktstück-65 von der Seite der Kontaktauflagefläche 69b befestigt ist. Bei dieser Darstellung sind ebenfalls gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet. Gegentiber der Fig. 3 weist ein auf diese Art und Weise gebildeter Eisenkreis zwar keinen höheren Kraftfluß# M auf, er zeichnet sich aber gegenüber der in der Fig. 3 dargestellten Variation zur Kontaktkraftverstärkung dadurch aus, daß das Teil 68 auf den Leiter 65 eine Kraft ausübt. Grundsätzlich ist zu dieser Variation der ferromagnetischen Teile 68, 69 auszuführen, daß aufgrund der Wirkung eines geschlossenen Eisenkreises beim Anstehen eines Stoßstromes diese auch unmittelbar an den Kontaktstücken 59, 65 befestigt werden können.4 shows a further possible variation of the ferromagnetic Parts 68, 69 and differs from FIG. 3 in that the ferromagnetis, cbe Part 68 can be wrapped around the contact piece 65 from the side of the contact support surface 69b is attached. In this illustration, the same parts are also the same Numerals. Opposite to Fig. 3 has a formed in this way Iron circle does not show a higher flow of forces # M, but it is opposite the variation shown in FIG. 3 for the contact force reinforcement in that that the part 68 exerts a force on the conductor 65. Basically it is about this Variation of the ferromagnetic parts 68, 69 perform that due to the effect a closed iron circuit when a surge current is present, this also occurs immediately can be attached to the contact pieces 59, 65.
Bei der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind die ferromagnetischen Teile 68, 69 im Gegensatz zu der Anordnung gemäß der Fig. 4 in umgesetzter Folge den Kontaktstücken 59,65 unmittelbar zugeordnet.In the embodiment shown in FIG. 5, the ferromagnetic Parts 68, 69 in contrast to the arrangement according to FIG. 4 in an implemented sequence assigned directly to the contact pieces 59,65.
Bei ffeensinnjfr stromdruchflossenen Kontaktanordnungen 50 kann eine Kontaktkraftverstärkung nur dann erzielt werden, wenn mindestens ein ferromagnetischer Teil 68, 69 zur Erzielung elektrodyn&mischer Kräfte zwischen den Kontaktstücken 59>65 angeordnet ist.In the case of ffeensinnjfor current-carrying contact arrangements 50, a Contact force reinforcement can only be achieved if at least one ferromagnetic Part 68, 69 to achieve electrodynamic forces between the contact pieces 59> 65 is arranged.
Wie die Fig. 6 zeigt, sind im Gegensatz dazu bei einer gleiche sinni.g sbromdurchflossenen Kontaktanordnung 150 die ferromagnetiscllen Teile 168, 171 grundsätzlich an der der Kontaktauflagefläche 159b, 165b abgekehrten Seite befestigt.As shown in FIG. 6, in contrast, the same sense Contact arrangement 150 through which bromide flows, the ferromagnetic parts 168, 171 in principle attached to the side facing away from the contact surface 159b, 165b.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 liegen Kontaktstücke 159, 165 zwischen zwei gleichgeformten ferromagnetischen Teile 168, so daß beim Anstehen eines Stoßstromes zwischen diesen eine elektromagnetische Anziehung erfolgt und die vorhandene geringe elektrodynamische Anziehungskraft der Kontaktstücke 159, 165 der Kontaktanordnung 150 in geeigneter Weise zusätzlich unterstützt. Die ferromagnetischen Teile 168 sind dabei unmittelbar den Kontaktstücken 159, 165 fest zugeordnet.In the embodiment according to FIG. 6 there are contact pieces 159, 165 between two identically shaped ferromagnetic parts 168, so that when queuing a surge current between them an electromagnetic attraction takes place and the existing low electrodynamic attractive force of the contact pieces 159, 165 of the contact arrangement 150 is additionally supported in a suitable manner. The ferromagnetic Parts 168 are directly assigned to the contact pieces 159, 165.
Gemäß der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform der Erfindung, kann einer gleichsinnig stromdurchflossenen Kontaktanordnung 150 aber auch nur ein einziger von der der Kontaktauflagefläche 165b abgekehrten Seite ein ferromagnetischer Teil 168 unmittelbar angeordnet sein.According to the embodiment of the invention shown in FIG. 7, but also only a single contact arrangement 150 through which current flows in the same direction from the side facing away from the contact support surface 165b, a ferromagnetic part 168 be arranged directly.
Dies hat nicht nur den Vorteil einer Materialeinsparung, vielmehr wird hier, durch den bewußt hinter dem Kontaktstück 165 angeordneten ferromagnetischen Teil 168 eine optimale Ausnutzung des durch den Stoßstrom erzeugten Magnetfeldes H bzw.B erzielt. Die optimale Ausnutzung ist ausschließlich auf die Anordnung des ferromagnetischen Teiles 168 zurückzuführen und beruht einzig und allein darauf, daß durch den im Rückweg angeordneten ferromagnetischen Teil 168, welcher zudem einen günstigeren magnetischen Leitwert besitzt, eine gewünschte Verstärkung erzielbar ist. Ein derart verstärktes Magnetfeld übt zwangsläufig eine zusätzliche elektromagnetische Kraft F auf das Kontaktstück 159 aus, wodurch dieses stärker als im Ruhezustand gegen das Kontaktstück 165 gedrückt wird und somit die Kontaktanpreßkraft zwischen beiden erhöht, als auch ein schädliches Verschweißen der Kontaktstücke 159, 165 absolut verhindert.This not only has the advantage of saving material, but rather is here, by the deliberately arranged behind the contact piece 165 ferromagnetic Part 168 an optimal use of the magnetic field generated by the surge current H or B achieved. The optimal utilization is solely based on the arrangement of the ferromagnetic part 168 and is based solely on that by the arranged in the return path ferromagnetic part 168, which also has a more favorable magnetic conductance, a desired one Reinforcement is achievable. Such a strengthened magnetic field inevitably exerts an additional one electromagnetic force F on the contact piece 159, making it stronger than is pressed in the rest state against the contact piece 165 and thus the contact pressure between the two increases, as well as harmful welding of the contact pieces 159, 165 absolutely prevented.
Gemäß einer weiteren konfigurativen Abwandlung, wie sie Fig. 8 zeigt, weist der ferromagnetische Teil 168 ein beliebiges Profil, beispielsweise das einer verengtell U-Form17I auf. Bei dieser U-Form 171 weisen parallel ve.claufende freie Schenkelenden 171a jeweils eine nach innen gerichtete Kröpfung 171c auf und dienen ausschließlich zur Erzielung geeigneter Luftspalte 170 zwischen dem umgriffenen Kontaktstück 165. Auch hier besteht im Prinzip Wirkungsgleiciiheit mit der Ausführung gemäß der Figur 7, jedoch wird die Kontaktanpreßkraft um ein Nuance erhöht.According to a further configurational modification, as shown in FIG. 8, the ferromagnetic part 168 has any desired profile, for example one narrowed U-shape17I. In this U-shape 171 have parallel ve.claufenden free Leg ends 171a each have an inwardly directed crank 171c and serve exclusively to achieve suitable air gaps 170 between the encompassed Contact piece 165. Here, too, there is in principle the same effect as the execution according to FIG. 7, but the contact pressure is increased by a shade.
den Die Fig. 9 bezieht sich auf eine Kontaktanordnung 150 mit/die Kontaktstücke 159, 165 einschließenden ferromagnetischen Teilen 68, 69. Wie aus der Bezifferung ersichtlich ist, weist die Kontaktanordnung 150 ferromagnetische Teile 68, 69 auf, wie sie schon bei der Kontaktanordnung 50, nämlich der Fig. 4 und 5, also der gegensinnig stromdurchflossenen Verwendung gefunden haben, jedoch sind hier beide Teile außen angebracht. Gegenüber den Ausführungen nach den Fig. 7 und 8 erfährt das Kontaktpaar eine weitere Kontaktkraftverstärkung durch das als Anker wirkende ferromagnetische Teil 165. FIG. 9 relates to a contact arrangement 150 with / the Contact pieces 159, 165 including ferromagnetic parts 68, 69. As from The numbering can be seen, the contact arrangement 150 has ferromagnetic Parts 68, 69, as they were already in the contact arrangement 50, namely in FIG. 4 and 5, that is to say the use through which current flows in opposite directions, however Both parts are attached to the outside here. Compared to the explanations according to FIGS. 7 and 8, the contact pair experiences a further increase in contact force through the as Armature acting ferromagnetic part 165.
Die Ursachen einer kontaktkraftverstärkenden Anordnung sowohl bei gleiche als auch bei gegensinnig stromdurchflossenen Kontaktsystemen sind darin zu sehen, daß in beiden Fällen eine Ausnutzung der Magnetisierung erfolgt.The causes of a contact force reinforcing arrangement both in It contains the same as well as contact systems with current flowing through them in opposite directions to see that the magnetization is exploited in both cases.
Der Verlust von magnetischer Energie, nämlich die Streuung, ist umso größer, je weiter der oder die Luftspalte 70/170 im Verhältnis zum Querschnitt des zur Anwendung kommenden ferromagnetischen Teiles 68,69,168,171 ist.The loss of magnetic energy, namely the scattering, is all the more The larger, the wider the air gap (s) 70/170 in relation to the cross-section of the applicable ferromagnetic part is 68,69,168,171.
Zur Erzielung eines konstanten magnetischen Kraftflußes# M bei Anwendling von einem entsprechend geformten bzw. von zwei ferromagnetischen Teilen 68,69, 168, 171 ist es daher von Vorteil, die Luftspalte 70,170 so klein als möglich zu wählen, wodurch zwangsläufig nur mit einer geringen zu vernachlässigenden Streuung zu rechnen ist.To achieve a constant magnetic flux # M for the user of a correspondingly shaped or of two ferromagnetic parts 68, 69, 168, 171 it is therefore advantageous to choose the air gaps 70, 170 as small as possible, which inevitably means that only a small, negligible scatter can be expected is.
Die Erfindung ist nicht auf das In den Figuren dargestellte iisführungsbei spiel beschränkt. Die Kontaktstücke können beispielsweise so ausgebildet werden, daß ohne großen Aufwand der ferromagnetische Teil daran befestigt werden kann. Auch die Form und Abmessung kann beliebig geändert werden. Ferner kann der ferromagnetische Teil auch bereits ein integrierender Bestandteil des Kontaktstückes sein.The invention is not limited to that shown in the figures game limited. The contact pieces can be designed, for example, that the ferromagnetic part can be attached to it without much effort. Even the shape and dimensions can be changed as required. Furthermore, the ferromagnetic Part also already be an integral part of the contact piece.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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