DE3037951A1 - Protection circuit for changeover switch contacts - protects contacts against arc burn-off using resistor(s), capacitor and extra contact - Google Patents
Protection circuit for changeover switch contacts - protects contacts against arc burn-off using resistor(s), capacitor and extra contactInfo
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Abstract
Description
"Schaltungsanordnung zum Schutz eines gleichstromführenden "Circuit arrangement for the protection of a direct current carrying
Schaltkontaktes" Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz einer einen Gleichstrom-Laststrom führenden, aus einem festen und einem beweglichen Kontaktstück gebildeten Kontaktstelle eines Schaltkontaktes gegen Lichtbogenabbrand, mit einer eine Kapazität und wenigstens einen ohmschen Widerstand aufvseisenden Schutzbeschaltung. Switching contact "The invention relates to a circuit arrangement to protect a direct current load current, consisting of a fixed and a movable contact piece formed contact point of a switching contact against arcing, with a capacitance and at least one ohmic resistance Protective circuit.
Imine Kontaktstelle in ei einen Schaltkontakt, z. D . in einem Relais, die aus einem festen und einem beweglicljen Kontaktstück besteht, kann insbesondere während des Ausschaltens beschädigt werden. Damit die Beschädigung mögliChst gering bleibt, hat man parallel zu der Kontaktstelle eine Reihenschaltung aus einer Kapazität und einem ohmschen Widerstand angeordnet (vergleiche Literaturstelle "Technische Erläuterungen und Anwendungsempfehlungen für Quecksilberfilmkontakt-Relais' der Firma C.P. Clare Elektronik GhbH, 1976, Seite 12, Bild 9). Um eine ausreichende Lebensdauer zu erzielen und eine optimale schutzbesChaltutg zU erhalten, ist es notwendig, den ohmschen Widerstand niecierohmig auszubilden, da sonst der Spannungsabfall die Bildung eines Lichtbogens begünstigt. Imine contact point in egg a switching contact, z. D. in a relay, which consists of a fixed and a movable contact piece, can in particular damaged during shutdown. So that the damage is as low as possible remains, you have a series connection of a capacitance parallel to the contact point and an ohmic resistor (see reference "Technische Explanations and recommendations for use for mercury film contact relays' der C.P. Clare Elektronik GhbH, 1976, page 12, Fig. 9). To be adequate To achieve service life and a to receive optimal protection, it is necessary to design the ohmic resistance to be low-resistance, otherwise the Voltage drop favors the formation of an electric arc.
Dadurch jedoch ist die Itnpulsbelastung des R-C-Gliedes und des Kontaktes beim Ausschalten relativ hoch.However, this reduces the pulse load on the R-C element and the contact relatively high when switched off.
Schaltet man parallel zu dem ohmschen Widerstand einen Gleichrichter, der beim Einschalten in Sperrichtung, beim Ausschalten in Flußrichtung beansprucht wird, dann kann zwar die Impulsbelastuny mit dieser Schaltung reduziert werden; der Kondensator jedoch, der auch bei der erstgenannten bckannten Schaltung groß sein muß, ist auch hier mit hoher Kapazität auszubilden, da er bis zum Erreichen der notwendigen Spannungstragfähigkeit der Kontaktstelle den vollen Laststrom übernehmen muß.If you connect a rectifier in parallel to the ohmic resistor, which stresses when switching on in the blocking direction, when switching off in the flow direction then the pulse load can be reduced with this circuit; the capacitor, however, which is also large in the case of the first mentioned circuit must be, is to be trained here with a high capacity, since it is to be achieved take over the full load current due to the necessary voltage carrying capacity of the contact point got to.
Zur Erzielung einer hohen Abschaltleistung ist daher der Einsatz eines entsprechend leistungsstarken und damit großvolumigen Relais oder eine großvolumige Beschaltung erforderlich.To achieve a high breaking capacity, the use of a correspondingly powerful and therefore large-volume relays or a large-volume relay Wiring required.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei gleichbleibender Schaltleistung eine Baugrößenverringerung oder bei gleicher Baugröße eine Schaltleistungserhöhung erzi.elt werden können, wobei gleichzeitig ein günstigerer Preis erzielbar wird.The object of the invention is to provide a circuit arrangement of the initially mentioned to create the type mentioned, in which the switching capacity remains the same, a size reduction or an increase in switching capacity can be achieved with the same size, at the same time a cheaper price can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktstelle durch ein festes und ein bewegliches Kontaktstück eines Wechslerschaltkontaktes gebildet ist und daß die Kapazität parallel zu dem festen Kontaktstück und einem weiteren festen Kontaktstück, welche beiden Festkontakte zusammen mit dem beweglichen Kontaktstück den Wechslerschaltkontakt bilden, geschaltet ist.This object is achieved according to the invention in that the contact point by a fixed and a movable contact piece of a changeover switching contact is formed and that the capacitance is parallel to the fixed contact piece and one another fixed contact piece, which two fixed contacts together with the movable one Contact piece form the changeover switching contact, is switched.
In vorteilhafter Weise ist der ohmsche Widerstand parallel zum Mittelpunkt oder Sternpunkt. des Wechslerschaltkontaktes und dem anderen ie.ten Kontakt.e:tück geschaltet. Es besteht auch die Möglichkeit, den ohmschen Widerstand parallel zu der Kapazität in Reihe mit Erde zu schalten. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, beide Widerstände ei.nzusetzen.The ohmic resistance is advantageously parallel to the center point or star point. of the changeover switching contact and the other ie.th contact switched. There is also the option of applying the ohmic resistance in parallel the capacity to be connected in series with earth. A third possibility is to to use both resistors.
Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele bekannter Schutzschaltungsanordnungen und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.Based on the drawing, in the two exemplary embodiments of known protective circuit arrangements and one embodiment of the invention are illustrated, the invention is intended as well as further advantageous improvements and further advantages explained in more detail and to be discribed.
Es zeigt: Figur 1 und 2 je eine bekannte Schaltungsanordnung uncl Figur 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.It shows: FIGS. 1 and 2 each a known circuit arrangement and FIG FIG. 3 shows a circuit arrangement according to the invention.
In der Figur 1 ist eine erste bekannte Schaltungsanordnung dargestellt. Diese besitzt ein Relais 10 mit einem festen Kontaktstück 12 und einem beweglichen Kontaktstück 14; der aus den beiden Kontaktstücken 12 und 14 gebildeten Kontaktstelle ist eine Schutzbeschaltung 16 (R-C-Glied 16) parallelgeschaltet, die aus einem Kondensator 18 und einem ohmschen Widerstand 20 gebildet ist, welche beide in Reihe geschaltet sind. Mit der Bezugs ziffer 22 ist der Lastwiderstand bezeichnet.A first known circuit arrangement is shown in FIG. This has a relay 10 with a fixed contact piece 12 and a movable one Contact piece 14; the contact point formed from the two contact pieces 12 and 14 a protective circuit 16 (R-C element 16) is connected in parallel, which consists of a capacitor 18 and an ohmic resistor 20 is formed, both of which are connected in series are. Reference number 22 denotes the load resistance.
In der Figur 2 ist wieder das Relais 10 mit der Kontaktstelle 12 und 14 dargestellt, der eine Schutzbeschaltung 24 parallelgeschaltet ist, die aus einer Reihenschaltung eines-Kondensators 26 und eines ohmschen Widerstandes 28 gebildet ist, wobei sich parallel zu dem ohmschen Widerstand eine Diode 30 befindet. Auch hier ist der Lastwiderstand mit 22 bezeichnet.In the figure 2 is again the relay 10 with the contact point 12 and 14 shown, which a protective circuit 24 is connected in parallel, which consists of a Series connection of a capacitor 26 and an ohmic resistor 28 is formed is, wherein a diode 30 is parallel to the ohmic resistor. Even here the load resistance is denoted by 22.
Bei der Schaltungsanordnung nach Figur 1 verläuft der Ausschaltvorgang wie folgt: wenn der bewegliche Kontakt bzw. das bewegliche Kontaktstück 14 und das Kontak-tstück 12 miteinander in Berührung stehen, dann fließt der Laststrom von Pl's zu Erde. Der Kondensator 18 ist dabei entladen. In dem Augen blick, wenn sich das bewegliche Kontaktstück 14 von dem Festkontaktstück 12 entfernt, wird der Spannungsabfall bzw.In the circuit arrangement according to FIG. 1, the switch-off process takes place as follows: when the movable contact or the movable contact piece 14 and the Contact piece 12 are in contact with each other, then the load current flows from Pl's to earth. The capacitor 18 is discharged. In the moment when the movable contact piece 14 is removed from the fixed contact piece 12, the voltage drop respectively.
der Widerstand über der Kontaktstelle stark erhöht, so daß der Strom im wesentlichen über das R-C-Glied 16 fließt, wodurch sich der Kondensator 18 auflädt. Dadurch wird praktisch ein Lichtbogen vermieden. Der Widerstand 20 muß dabei niederohmig sein, da sonst dessen Spannungsabfall die Bildung eines Lichtbogens begünstigt. Andererseits muß der Kondensator 18 eine ausreichend große Kapazität aufweisen, damit seine Ladespannung während der Laufzeit des Kontaktes nicht zu yron wird. Dadurch ist die Schaltungsanordnung gemäß der Figur 1 sehr großvolumig, wenn eine ausreichende Leistung geschaltet werden soll.the resistance across the contact point is greatly increased, so that the current essentially flows through the R-C element 16, as a result of which the capacitor 18 is charged. This practically avoids an electric arc. The resistor 20 must have a low resistance otherwise its voltage drop will favor the formation of an electric arc. On the other hand, the capacitor 18 must have a sufficiently large capacity, so that its charging voltage does not become yron during the term of the contact. As a result, the circuit arrangement according to FIG. 1 has a very large volume when one sufficient power is to be switched.
Auf der anderen Seite ist die Impulsbelastung des R-C-Gliedes 16 und des Schaltkontaktes beim Schließen recht hoch.On the other hand, the pulse load on the R-C link is 16 and of the switching contact quite high when closing.
Diese Impulsbelastung kann bei der Anordnung gemäß der Figur 2 dadurch reduziert werden, daß parallel ZU den Widerstand 28 eine Diode 30 geschaltet ist, die als Gleichrichter wirkt und so geschaltet ist, daß sie beim Einschalten in Sperrrichtung und beim Ausschalten in Flußrichtung beansprucht wird. Die Impulsbelastung ist zwar bei dieser Schaltung verkleinert; der Kondensator jedoch muß auch hier groß sein, da er bis zum Erreichen der notwendigen Spannungstragfähigkeit der Kontaktstelle den vollen Laststrom übernehmen muß.This impulse load can be avoided in the arrangement according to FIG be reduced that a diode 30 is connected in parallel to the resistor 28, which acts as a rectifier and is switched in such a way that it is reversed when switched on and is stressed in the flow direction when switching off. The impulse load is true reduced in size in this circuit; the capacitor, however, must also be large here, as it continues until the contact point has reached the necessary stress-bearing capacity must take over the full load current.
In der Figur 3 ist nun eine erfindungsgemäße Ausgestaltung dargestellt. Diese besitzt anstatt eines einfachen Öffnungsrelais, wie in den Anordnungen nach den Figuren 1 und 2, ein Wechslerrelais 40 mit einem ersten festen Kontaktstück 42, einem zweiten festen Kontaktstück 44, einem Stern- oder Mittelpunkt 46 und einem beweglichen Kontaktstück 48. Parallel zu dem Sternpunkt bzw. Mittelpunkt 46 Und dem zweiten festen Kontaktstück 44 ist ein Widerstand 50 geschaltet und parallel zu den ersten Kontaktstück 42 und dem zweiten Kontaktstück 44 ist ein Kondensator 52 geschaltet; zwischen' dem Kontaktstück 44 und Erde ist ein zweiter Widerstand 54 geschaltet. Damit befindet sich das eine Ende des Kondensators zwischen den beiden Widerständen 50 und 54; das andere Ende des Kondensators 52 ist zwischen dem Kontaktstück 42 und dem Lastwiderstand?2 angeschlossen. Die Wirkungsweise dieser Anordnun<j ist nun folgende. Im Norma:Lzustand liegt das bewegliche KonLaktstück 48 an dem festen Kontaktstück 42 an, so daß ein Stromfluß über den Widerstand22, das feste Kontaktstück 42, das bewegliche Kontaktstück 48 und den Mittelpunkt 46 erfolyen kann. Sobald das bewegliche Kontaktstück sich von dem festen Kontaktstück 42 abhebt, entsteht ein Lichtbogen.An embodiment according to the invention is now shown in FIG. This has instead of a simple opening relay, as in the arrangements below Figures 1 and 2, a Changeover relay 40 with a first fixed Contact piece 42, a second fixed contact piece 44, a star or center point 46 and a movable contact piece 48. Parallel to the star point or center point 46 and the second fixed contact piece 44, a resistor 50 is connected and in parallel to the first contact piece 42 and the second contact piece 44 is a capacitor 52 switched; between 'the contact 44 and earth is a second resistor 54 switched. This puts one end of the capacitor between the two Resistors 50 and 54; the other end of the capacitor 52 is between the contact piece 42 and the load resistor? 2. The mode of action of this arrangement <j is now the following. In the normal state, the movable contact piece 48 rests on the fixed contact piece 42, so that a current flow through the resistor 22, the fixed Contact piece 42, the movable contact piece 48 and the center point 46 take place can. As soon as the movable contact piece lifts off from the fixed contact piece 42, an arc is created.
Wenn das bewegliche Kontaktstück 48 an dem Kontaktstück 44 anliegt, dann fließt der Strom nicht-mehr durch. den Lichtbogen, sondern über den Mittelpunkt 46 und den Festkontakt 44 hin zum Kondensator und lädt diesen auf. Dabei erlischt der Lichtbogen und weil die Dejonisation sehr rasch erfolgt, wird ein neuer Lichtbogen nicht mehr gezündet, insbesondere deshalb, weil der Abstand des beweglichen Kontaktstückes 48 vom Festkontakt 42 so gewählt ist, daß ein Durchschlag verhindert ist. Die Zeit, die das bewegliche'Kontaktstück braucht, um vc festen Kontaktstück 42 zu dem Kontaktstück 44 zu gelangen, beträgt bei kleinem Relais 1 bis 2 Millisekunden, und zumindest solange brennt der Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken 42 und 48. Diese Brenndauer des Lichtbogens ist jedoch kürzer als die mittlere Brenndauer bei der Abschaltung von Wechselstrom, die 5 Millisekunden bei 50 Hz beträgt. Die Wechsei s tromabschal tl eis tung von den bekannten Schaltkontakten ist aber wesentlich höher als ihre Gleichstromabschaltleistung ohne Schutzbeschaltung.When the movable contact piece 48 rests against the contact piece 44, then the current no longer flows through. the arc, but about the center point 46 and the fixed contact 44 to the capacitor and charges it. It goes out the arc, and because the dejonization occurs very quickly, a new arc is created no longer ignited, especially because of the distance between the movable contact piece 48 is selected by the fixed contact 42 so that a breakdown is prevented. The time, which the movable'Kontaktstück needs to vc fixed contact piece 42 to the contact piece 44 takes 1 to 2 milliseconds with a small relay, and at least as long as the arc burns between the contact pieces 42 and 48. This burning time of the arc is shorter than the average burning time when switching off of alternating current, which is 5 milliseconds at 50 Hz. The alternate shawl The output of the known switch contacts is much higher than theirs DC breaking capacity without protective circuit.
Mit der erfindungsgemäßen Schutzbeschaltung gem. der Fig. 3 ist daher mit der gieSchen Gleichstromabschaltleistung und Lebensdauer zu rechhen, Wie sie für den Schaltkontakt als Wechselstromschaltleikstung angegeben ist. Darin liegt der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzbeschaltung.With the protective circuit according to the invention according to FIG Expect the same DC breaking capacity and service life as they do is specified for the switching contact as AC switching power. In it lies the particular advantage of the protective circuit according to the invention.
Die Bildung des Lichtbogens, die bei ZU langer Brenndauer das Relais zerstören würde, wird daher nicht verhindert, sondern der Lichtbogen wird erst nach dem vollständigen Öffnen des Arbeitskontaktes bzw. des beweglichen Kontaktstückes 48 mit der Laststromübernahme durch den Kondensator gelöscht. Weil zur Löschung des Lichtbogens der Strom nur sehr kurz unterbrochen werden muß, wenn die Kontaktstelle schon ihre volle Spannungstragfähigkeit erreicht hat, um danach ein Wiederzünden des Lichtbogens zu verhindern, kann als Kondensator ein solcher mit einer relativ kleinen Kapazität verwendet werden. Daher reduzieren sich wegen des kleinen Bauvolumens des Kondenstors 52 das Gesamtvolumen und die Kosten £üfi die gesamte Schaltungsanordnung nennenswert. Weiterhin können die Widerstandswerte der Widerstände 50 und 54 je nach Anwendung und Schalthäufigkeit in weiten Grenzen variiert werden. Es besteht auch die Möglichkeit,.den einen oder den anderen Widerstand wegfallen zu lassen. Der Innenwiderstand des Spannungsteilers, der aus den Widerständen 50 und 54 gebildet ist, muß so gewählt werden, daß der Kondensator 52 auch während der kürzesten Einschaltzeit des Relais 40 genügend weit auf seinen Endwert umgeladen wird, damit für di.e Lichtbogenlöschung eine ausreichende Ladung zur Verfügung steht. Entfällt der Widerstand 54, dann wird der Kondensator im Einschaltzustand des. Relais 40 bis auf den Spannungswert Null entladen. Ist der Widerstand 54 vorhanden, so wird der Kondensator 52 während der Einschaltzeit des Relais auf Spannungswerte umgeladen, deren Polarität umgekehrt sind zu denen, die er während der Ausschaltzeit erreicht hat. ])adurch wird die Lichtbogenlöschung gefördert.The formation of the arc that causes the relay to burn for too long would destroy, is therefore not prevented, but the arc is only after the complete opening of the normally open contact or the movable contact piece 48 deleted with the load current transfer by the capacitor. Because for deletion of the arc, the current only has to be interrupted very briefly when the contact point has already reached its full voltage-carrying capacity, in order to then re-ignite To prevent the arc can be used as a capacitor with a relative small capacity can be used. Therefore reduce because of the small construction volume of the capacitor 52 the total volume and the costs £ üfi the entire circuit arrangement noteworthy. Furthermore, the resistance values of resistors 50 and 54 can each can be varied within wide limits depending on the application and switching frequency. It exists also the possibility to drop one or the other resistance. The internal resistance of the voltage divider, which is formed from resistors 50 and 54 is, must be chosen so that the capacitor 52 even during the shortest switch-on time of the relay 40 is recharged sufficiently far to its final value, so that for di.e arc extinction a sufficient charge is available. If the resistor 54 is omitted, then the capacitor in the switched-on state of the relay 40 down to the voltage value zero unload. If the resistor 54 is present, the capacitor 52 is during the Switch-on time of the relay reloaded to voltage values, the polarity of which is reversed are among those he reached during the switch-off time. ]) aby becomes the Arc quenching promoted.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (3)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803037951 DE3037951A1 (en) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Protection circuit for changeover switch contacts - protects contacts against arc burn-off using resistor(s), capacitor and extra contact |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803037951 DE3037951A1 (en) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Protection circuit for changeover switch contacts - protects contacts against arc burn-off using resistor(s), capacitor and extra contact |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3037951A1 true DE3037951A1 (en) | 1982-05-13 |
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ID=6113875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803037951 Withdrawn DE3037951A1 (en) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Protection circuit for changeover switch contacts - protects contacts against arc burn-off using resistor(s), capacitor and extra contact |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3037951A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0666581A1 (en) * | 1993-02-22 | 1995-08-09 | Tai-Her Yang | D.C. cut-off extinguishing ARC circuit |
| WO1999045553A1 (en) * | 1998-03-04 | 1999-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Direct current magnet system for an electromagnetic switching device |
| WO2015149870A1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Commutating circuit |
-
1980
- 1980-10-08 DE DE19803037951 patent/DE3037951A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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