DE3523051A1

DE3523051A1 - AC contactor

Info

Publication number: DE3523051A1
Application number: DE19853523051
Authority: DE
Inventors: Kurt Held
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-01-02

Abstract

The invention relates to an AC contactor having an armature which is operated by a magnet system and is effectively connected to a contact carrier which holds the moving contact parts of the contact system and is loaded by a restoring spring force. In this case, the armature is effectively connected via an intermediate slide (which is supported such that it can be displaced relative to the contact carrier) and via a coupling spring to the contact carrier, and the contact carrier is provided with an additional mass, in accordance with Patent Application P 3430363.4. The additional mass is spring loaded against a stop on the contact carrier, via a separate additional spring, against the movement direction of the contact carrier.

Description

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Wechselstromschütz mit einem von einem Magnetsystem betätigten Anker, der mit einem die beweglichen Kontaktteile des Kontaktsystems haltenden, rückstellfederkraftbelasteten Kontaktträger in Wirkverbindung steht, wobei der Anker über einen relativ zum Kontaktträger verschiebbar gelagerten Zwischenschieber und über eine Koppelfeder mit dem Kontaktträger in Wirk verbindung steht und der Kontaktträger mit einer Zusatz masse versehen ist, nach Patentanmeldung P 34 30 363.4.The main patent concerns an AC contactor with an armature operated by a magnet system, the with the moving contact parts of the contact system holding, spring loaded contact carrier in Operational connection is made, the anchor via a relative intermediate slide slidably mounted to the contact carrier and in effect via a coupling spring with the contact carrier is connected and the contact carrier with an additive is provided according to patent application P 34 30 363.4.

Durch den Gegenstand des Hauptpatentes soll ein bekanntes Wechselstromschütz (DE-GM 81 34 374) dahingehend verbes sert werden, daß die Kontaktsicherheit eines Wechselstrom schützes noch weiter erhöht wird. Das Abfangen des wie derkehrenden Kontaktträgers wird hier über eine vorge spannte Koppelfeder erreicht. Das Magnetaufreißen wird hier zwar beseitigt, es ist aber ein großes Rückschwingen des Kontaktträgers zu verzeichnen, weil die Koppelfeder nach dem dynamischen Haltekraft-Tal dimensioniert ist. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Zusatzmasse über die Koppelfeder entgegen der Einschaltrichtung an den Kontakt träger zu drücken. Hier ist ein dynamischer Kraftgewinn durch Nutzung der Zusatzmasse zur Zeitverzögerung zu ver zeichnen. Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll insbesondere der Rückschwingweg des Kontaktträgers noch kleiner werden. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Zusatzmasse über eine gesonderte Zusatz feder entgegen der Bewegungsrichtung des Kontaktbrücken trägers gegen einen Anschlag am Kontaktbrückenträger federkraftbelastet ist. Die Zusatzmasse verhindert zu nächst einen Rücklauf des Kontaktträgers im Stromnull durchgang und bewirkt in Verbindung mit der zusätzli chen Blattfeder ein zeitverzögertes Auftreffen des Kon taktträgers auf den Anker. Die Zusatzfeder bewirkt in Verbindung mit der Zusatzmasse eine Zeitverzögerung, mit dem Vorteil, daß die dynamische Haltekraft wesentlich größer ist als wenn die Koppelfeder ohne Zeitverzögerung nach dem Haltekrafttal dimensioniert ist. Für die opti male Zeitverzögerung (Kraftgewinn) kann die Zusatz- Blattfeder ihrer Funktion entsprechend dimensioniert werden, d.h. eine Abstimmung von Vorspannkraft und Feder steilheit auf die dem Volumen nach mögliche Zusatzmasse ist möglich, so daß der Kraftbedarf möglichst lange über nommen werden kann, wodurch das Haltekraft-Tal über brückt wird. Hier hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorspannkraft der Koppelfeder gegenüber der Zu satzfeder ca. zehnmal stärker ist. Als vorteilhaft hat sich eine konstruktive Ausführung ergeben, die darin be steht, daß die Zusatzfeder eine Blattfeder ist und als Koppelfeder zwei Schraubenfedern dienen. Das Rückschwin gen ist gegenüber der Ausführung gemäß Hauptpatent we sentlich geringer, da die Federrate der Koppelfeder prak tisch fast keinen Einfluß auf den Rückschwingweg hat, wohl aber auf die Kraft, die den Anker beaufschlagt (F _vorspann + C · S). Es können zwei relativ lange Federn mit kleinem c-Wert Verwendung finden. Der Kontaktträger kann bei Gleich- und Wechselstromantrieb gleich ausge führt werden, da Zusatzmasse und Blattfeder bei Gleich stromantrieb entfallen kann.By the subject of the main patent, a known AC contactor (DE-GM 81 34 374) is to be improved so that the contact reliability of an AC contactor is further increased. The interception of the returning contact carrier is achieved here via a pre-tensioned coupling spring. The magnetic tearing is eliminated here, but there is a large swinging back of the contact carrier because the coupling spring is dimensioned according to the dynamic holding force valley. It has also been proposed to push the additional mass over the coupling spring against the switch-on direction to the contact carrier. Here a dynamic gain in power can be recorded by using the additional mass to delay the time. The object of the present invention is intended, in particular, to reduce the return path of the contact carrier even further. This is achieved in a simple manner in that the additional mass is spring-loaded via a separate additional spring against the direction of movement of the contact bridge carrier against a stop on the contact bridge carrier. The additional mass prevents first of all a return of the contact carrier in the zero current passage and, in conjunction with the additional leaf spring, causes a delayed impact of the contact carrier on the armature. The additional spring in conjunction with the additional mass causes a time delay, with the advantage that the dynamic holding force is significantly greater than if the coupling spring is dimensioned according to the holding force valley without a time delay. For the optimal time delay (gain of force), the additional leaf spring can be dimensioned according to its function, that is, a coordination of the preload force and spring steepness to the volume of possible additional mass is possible, so that the power requirement can be taken over as long as possible, so that Holding force valley is bridged. Here it has proven to be advantageous if the biasing force of the coupling spring is about ten times stronger than that of the set spring. An advantageous design has been found to be that the additional spring is a leaf spring and serve as coupling spring two coil springs. The return swing is considerably lower compared to the version according to the main patent, since the spring rate of the coupling spring has practically no influence on the return swing, but it does have an effect on the force _acting on the armature (F _preload + C · S) . Two relatively long springs with a small c value can be used. The contact carrier can be performed equally with direct and alternating current drive, since additional mass and leaf spring can be omitted with direct current drive.

Anhand der Zeichnung wird die Ausführung des Gegenstandes des Hauptpatentes und die der vorliegenden Erfindung ein schließlich der Wirkungsweise näher erläutert. Based on the drawing, the execution of the object of the main patent and that of the present invention finally the mode of operation is explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Wechselstrom schützes gemäß Hauptpatent, Fig. 1 is a schematic representation of the AC contactor according to the main patent,

Fig. 2 den Stromverlauf im Erregersystem über der Zeit, den Weg des Kontaktträgers über der Zeit sowie den Zustand eines Öffner- und Schließerkontaktes über der Zeit für eine Anordnung gemäß Hauptpa tent, Fig. 2 shows the current variation in the exciter system over time, the path of the contact carrier over time as well as the state of a break and make contact over time for an arrangement according to Hauptpa tent,

Fig. 3 die gegenüber dem Hauptpatent verbesserte Ausfüh rung des Wechselstromschützes in schematischer Darstellung, Fig. 3, with respect to the main patent improved exporting tion of the AC contactor in a schematic representation;

Fig. 4 eine Ausführung mit einer Blattfeder als Zusatz feder, Fig. 4 shows an embodiment with a leaf spring a supplementary spring,

Fig. 5 die durch die Verbesserung erreichte Verflachung des Diagrammes "Weg des Kontaktträgers über der Zeit" in der Darstellung gemäß Fig. 2 und Fig. 5 the flattening achieved by the improvement of the chart "way of the contact carrier over time" in the illustration according to Fig. 2 and

Fig. 6 die dynamische Haltekraft der Magnetteile über der Zeit. Fig. 6 shows the dynamic holding force of the magnetic parts over time.

Das in der Zeichnung dargestellte Wechselstromschütz be steht aus dem Gehäuse 1, in dem das Magnetsystem mit dem Kern 2 und der Spule 3 sowie der Anker 4 und der durch die Rückdruckfeder 5 federkraftbelastete Kontaktträger 6 gelagert sind. Mit dem Kontaktträger 6 ist gemäß Ausfüh rung Fig. 1 und 2 eine Zusatzmasse 8 fest verbunden. Der als Klappanker ausgebildete Anker 4 ist über die Feder 7 an den einen Schenkel des Kernes gedrückt. An der anderen Seite liegt der Anker 4 an dem relativ zum Kontaktträger 6 beweglichen Teil 9 an, das seinerseits über die Koppel feder 10 mit dem Kontaktträger 6 in Wirkverbindung steht.The AC contactor shown in the drawing be from the housing 1 , in which the magnet system with the core 2 and the coil 3 and the armature 4 and the spring loaded by the return spring 5 contact carrier 6 are mounted. With the contact carrier 6 is in accordance exporting tion Fig. 1 and 2 secured to an auxiliary composition 8. The anchor 4 designed as a hinged anchor is pressed by the spring 7 against one leg of the core. On the other side of the armature 4 lies against the movable relative to the contact carrier 6 part 9, 10 in turn communicates via the coupling spring with the contact carrier 6 in operative connection.

Wird nun das Magnetsystem erregt, so ergibt sich ein Strom verlauf im Magnetsystem, wie er aus Fig. 2 zu ersehen ist. Der Kurvenverlauf ist mit 11 bezeichnet. Der Anker 4 bewegt sich in Richtung auf den Kern 2 zu; das bewegliche Teil 9 wird in Bewegung gesetzt, die vorgespannte Koppel feder 10 weiter gespannt. Mit zunehmendem Druck der Kop pelfeder 10 wird der Kontaktträger 6 entgegen der Kraft der Rückdruckfeder 5 bewegt - siehe hierzu das Diagramm "Weg des Kontaktträgers über Zeit" mit dem Bezugszeichen 12 -, wodurch die nicht näher dargestellten Öffner-Kon takte über den Kontaktträger 6 geöffnet werden. Die Öff nung der Kontakte bleibt erhalten, wie der Kurvenzug 13 zeigt, da die Ankopplung des Ankers 4 an den Kontaktträ ger 6 mit der Zusatzmasse 8 über die Federelemente 10 erfolgt, so daß infolge der bis dahin gespeicherten kine tischen Energie ein Rückschwingen des Kontaktträgers 6 im Stromnulldurchgang des Erregersystems ausgeschlossen ist.If the magnet system is now excited, there is a current profile in the magnet system, as can be seen from FIG. 2. The course of the curve is designated 11 . The armature 4 moves in the direction of the core 2 ; the movable part 9 is set in motion, the biased coupling spring 10 further tensioned. With increasing pressure of the Kop pelfeder 10 , the contact carrier 6 is moved against the force of the back pressure spring 5 - see the diagram "path of the contact carrier over time" with the reference numeral 12 -, whereby the normally closed contacts are opened via the contact carrier 6 will. The opening of the contacts remains intact, as the curve 13 shows, since the coupling of the armature 4 to the contact carrier 6 with the additional mass 8 takes place via the spring elements 10 , so that, due to the previously stored kinetic energy, the contact carrier 6 swings back is excluded in the current zero crossing of the excitation system.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist die Koppel feder in zwei Schraubenfedern aufgeteilt, die sich einer seits am Kontaktträger 6 und andererseits an dem beweg lichen Zwischenschieber 9 abstützen. Der Zwischenschieber 9 ist gegen Anschläge 17 des Kontaktträgers 6 gedrückt. Der Angriffspunkt des Ankers 4 ist in Fig. 4 durch einen Pfeil dargestellt. Die Zusatzmasse 8 wird hier durch eine Blattfeder 18 entgegen der Bewegungsrichtung des Kontakt brückenträgers 6 im Einschaltsinne gegen den Anschlag 19 am Kontaktträger 6 gedrückt. Die freien Enden der Blatt federn 18 stützen sich an den Vorsprüngen 20 des Kontakt trägers 6 ab. Etwa in der Mitte der Blattfeder 18 liegt die ballig ausgeführte Anlagefläche 21 der Zusatzmasse 8 an. Beim Bewegen der Zusatzmasse 8 umgreift die Blatt feder 18 die ballige Anlagefläche 21 der Zusatzmasse 8. Die Blattfeder ist im Verhältnis zu den beiden Koppelfe dern 10 relativ schwach ausgeführt, und so dimensioniert, daß sie kurzzeitig den Kraftbedarf des Schützes übernehmen kann (Zeitverzögerung). Der Zwischenschieber 9 legt etwa einen Weg von 4/10 mm zurück, wenn der Kontaktträger 6 samt seiner Zusatzmasse 8 auf den Anker 4 auftrifft. So mit beträgt das Rückschwingen des Kontaktträgers 6 nur etwa 0,4 mm. In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the coupling spring is divided into two coil springs, which are supported on the one hand on the contact carrier 6 and on the other hand on the movable intermediate slide 9 . The intermediate slide 9 is pressed against stops 17 of the contact carrier 6 . The point of attack of the armature 4 is represented by an arrow in FIG. 4. The additional mass 8 is pressed here by a leaf spring 18 against the direction of movement of the contact bridge carrier 6 in the switch-on direction against the stop 19 on the contact carrier 6 . The free ends of the leaf springs 18 are supported on the projections 20 of the contact carrier 6 . Approximately in the middle of the leaf spring 18 , the spherical bearing surface 21 of the additional mass 8 lies. When moving the additional mass 8 , the leaf spring 18 engages around the spherical contact surface 21 of the additional mass 8 . The leaf spring is relatively weak in relation to the two Koppelfe 10 , and dimensioned so that it can temporarily take over the power requirement of the contactor (time delay). The intermediate slide 9 covers a distance of approximately 4/10 mm when the contact carrier 6 together with its additional mass 8 strikes the armature 4 . So with the swinging back of the contact carrier 6 is only about 0.4 mm.

Wird nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 das Magnet system erregt, so ergibt sich entsprechend Fig. 2 der gleiche Stromverlauf im Magnetsystem, der aus Fig. 4 er sichtlich ist. Der Kurvenverlauf ist hier mit 11 bezeich net. Der Anker bewegt sich in Richtung auf den Kern 2 zu. Der Kontaktträger 6 wird über den Zwischenschieber 9 und die vorgespannten Koppelfedern in Bewegung gesetzt, und mit zunehmendem Druck auf die Koppelfeder 10 wird mit dem Kontaktträger auch die Zusatzmasse 8 durch den Anschlag 14 bewegt. Da die Blattfeder 18 schwächer als die Koppelfe dern 10 ausgebildet ist, führt die Zusatzmasse 8 bei Er reichen des Ein-Anschlages des Kontaktträgers 6 einen größeren Weg aus, d.h. das Zurückschnellen vom federbe lasteten Schieber zu federbelasteter Zusatzmasse erfolgt mit einer Zeitverzögerung. Dieser Sachverhalt ist aus dem Kurvenverlauf des Diagrammes "Weg des Kontaktträgers über der Zeit", das in Fig. 4 ebenfalls mit dem Bezugs zeichen 12 versehen ist, zu entnehmen. Der Streubereich des Weg-Zeitverhaltens, bedingt durch die Phasenlage, ist gestrichelt in Fig. 5 dargestellt und mit 19 bezeichnet. Die in Fig. 6 über der Zeit aufgetragene dynamische Hal tekraft nimmt Bezug auf das Kontaktträgerweg/Zeit-Diagramm der Fig. 5.If the magnet system is excited according to the exemplary embodiment according to FIG. 3, then the same current curve results in FIG. 2 in the magnet system that it is evident from FIG. 4. The course of the curve is designated 11 here. The armature moves in the direction of the core 2 . The contact carrier 6 is set in motion via the intermediate slide 9 and the prestressed coupling springs, and with increasing pressure on the coupling spring 10 , the additional mass 8 is also moved through the stop 14 with the contact carrier. Since the leaf spring 18 is formed weaker than the Koppelfe 10 , the additional mass 8 performs at He range the on-stop of the contact carrier 6 from a larger path, ie the snap back from the spring-loaded slide to spring-loaded additional mass takes place with a time delay. This fact can be seen from the curve of the diagram "path of the contact carrier over time", which is also provided with the reference sign 12 in FIG. 4. The scattering range of the path-time behavior, due to the phase position, is shown in dashed lines in FIG. 5 and designated 19 . The dynamic holding force plotted over time in FIG. 6 refers to the contact carrier path / time diagram of FIG. 5.

Claims

1.AC contactor with an armature actuated by a magnet system, which is in operative connection with a contact carrier holding the movable contact parts, restoring spring force loaded contact carrier, the armature being operatively connected via an intermediate slide which can be displaced relative to the contact carrier and via a coupling spring with the contact carrier stands and the contact carrier is provided with an additional mass, according to Pa tentanmeldung P 34 30 363.4, characterized in that the additional mass ( 8 ) via a separate additional spring ( 18 ) against the direction of movement of the contact carrier ( 6 ) against a stop ( 14 ) on the contact carrier ( 6 ) is spring loaded.

2. AC contactor according to claim 2, characterized in that the coupling spring ( 10 ) against the additional spring ( 18 ) is biased approximately ten times stronger.

3. AC contactor according to claim 1 or 2, characterized in that the set spring is a leaf spring ( 18 ) and serve as a coupling spring ( 10 ) two coil springs.