DE3718634A1

DE3718634A1 - Lichtbogenfreier elektromagnetischer schalter

Info

Publication number: DE3718634A1
Application number: DE19873718634
Authority: DE
Inventors: In Suk Kim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1987-12-03
Also published as: SE462880B; IT1216816B; KR880001003A; US4802051A; SE8702178L; JPH0413801B2; SE8702178D0; GB2191341A; KR890000968B1; GB8712337D0; CA1271502A; IT8748007A0; JPS62287528A; GB2191341B; FR2599551A1; DE3718634C2; FR2599551B1

Description

Die Erfindung betrifft einen allgemein verwendbaren elek tromagnetischen Schalter. Insbesondere betrifft sie einen verbesserten elektromagnetischen Schalter, der ohne Bil dung eines Lichtbogens arbeitet und bei dem die beim Stand der Technik verwandten Silberkontakte entfallen. Die Verbesserung liegt darin, daß Kontaktabschnitte zwi schen den festen Anschlüssen und dem Anker ausgebildet sind. Damit kann ein Halbleiter bei offenem Kreis voll ständig von der spannungsversorgung abgetrennt werden.

Bei konventionellen elektromagnetischen Schaltern sind die Kontakte aufgrund der Bildung eines Lichtbogens und der sich dadurch ergebenden Ionisierung der Luft zwischen den Kontakten bei Unterbrechen des Stromflusses einer Korrosion und einer Abnutzung unterworfen.

Zum Vermeiden einer Korrosion und eines Wegschmelzens des Kontaktmaterials infolge des Lichtbogens und der Ionisie rung der Luft zwischen den Kontakten wird ein bidirektio naler Thyristor (Triac) parallel an die Spannungsversor gung und die Last geschaltet. Ein besonderer Steueran schluß wird zur unsynchronen Korrektur vorgesehen. Die Bildung des Lichtbogens wird dadurch eingeschränkt.

Zahlreiche Vorrichtungen sind bekannt, bei denen zum Schutz des Kontaktes die Bildung des Lichtbogens mit ei nem Halbleiter unterbunden wird. Zum Stand der Technik sei verwiesen auf die US-PS 35 55 353, 35 58 910, 36 93 808 und 37 36 446, die veröffentlichten JP-Patent anmeldungen Sho 49-745, 51-1 18 056, 52-1 22 853 und 53-1 10 432 und die KR-Patentanmeldung 84-5220. Die meisten dieser Vorrichtungen haben jedoch einen Nachteil. Dieser ergibt sich daraus, daß eine Schaltung an die Spannungs versorgung angeschaltet wurde. Eine Steuervorrichtung und die Last beruhten dann ausschließlich auf einem Unterbre chen des inneren Spannungsabfalls (mit umgekehrter Pola rität). Der plötzliche Stromfluß zwischen der Spannungs versorgung und der Last wurde dann unterbrochen, falls die Spannungsversorgung zum Beispiel bei einem Blitz schlag ausgeschaltet wurde. Die bekannten Vorrichtungen haben das anstehende Problem in bezug auf Sicherheit nicht lösen können. Deshalb wurden sie in der Praxis nicht verwendet.

Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung in der Ausbildung einer Vorrichtung, mit der das oben erwähnte Sicherheitsproblem gelöst wird und die zu einem verbes serten lichtbogenfreien elektrischen Schalter führt, bei dem der Kontaktwiderstand durch Erhöhen der Kontaktflä che unter gleichzeitigem Weglassen von Silberkontakten im Kontaktabschnitt herabgesetzt, ein Anstieg der Tempe ratur der Kontakte infolge hohen Stromflusses vermieden, der Leistungsverbrauch herabgesetzt und die Vorrichtung vor sämtliche Zufälligkeiten aufgrund einer Wärmeerzeu gung in den Kontakten geschützt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung zylinder förmige Bohrungen anstelle von Silberkontaktabschnitten in den festen Anschlüssen vor, deren Umfang zur Anpas sung an den Krümmungsradius der Kontaktabschnitte, die ihrerseits Vorsprünge des Ankers sind, abgerundet sind. Leitende Stifte, um die Schraubenfedern gewickelt sind, werden von Isolierscheiben abgestützt und damit gegenüber den festen Anschlüssen isoliert und sind auch über Hilfs anschlüsse an einen Anschluß bzw. ein Tor des Thyristors angeschlossen.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungs form wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Schalters,

Fig. 2(A) eine Aufsicht auf den Anker dieses Schalters,

Fig. 2(B) ein Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 2(A),

Fig. 2(C) ein Schnitt entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 2(A),

Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung der wich tigsten Teile des Schalters und

Fig. 4(A), 4(B), 4(C) und 4(D) je eine schematische Dar stellung des Schalters in verschiedenen Be triebsstellungen.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 3 weisen fe ste Anschlüsse 2 und 2′ zylinderförmige Bohrungen 4 und 4′ auf. Diese weisen die gleiche Größe wie sonst die Sil berkontakte in derjenigen Stellung auf, in der übliche Kontakte angeordnet sein sollten. Ihr Umfang r ist zur Anpassung an den Krümmungsradius der Kontaktabschnitte 3 und 3′, die Vorsprünge auf dem Anker 1 bilden, abgerun det.

Im Innenraum der zylinderförmigen Bohrungen 4 und 4′ sind leitende Stifte 5 und 5′ angeordnet. Um diese sind Schrau benfedern 6 und 6′ gewickelt. Die Stifte stehen auf Iso lierscheiben 7 und 7′. Diese isolieren sie gegenüber den feststehenden Anschlüssen 2 und 2′. Die Köpfe 11 und 11′ der Stifte 5 und 5′ sind so ausgebildet, daß die letzte ren nicht von den Hilfsanschlüssen 8 und 8′ freigegeben werden. Der Anschluß T 2 und das Tor G des Thyristors sind an die Hilfsanschlüsse 8 und 8′ angeschlossen. Sie sind in einen nicht dargestellten Rahmen aus Kunstharz einge bettet. Der feste Anschluß 2 liegt um den Betrag h höher als der feste Anschluß 2′. Ein Elektromagnet M ist in be kannter Weise in dem Rahmen aus Kunstharz angeordnet.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 weisen die auf dem elektrisch leitenden Anker 1 vorgesehenen Kontaktabschnit te die Form konventioneller warzenförmiger Silberkontakt abschnitte auf. Sie werden auch in den Fig. 2(A) bis 2(C) gezeigt. Der Thyristor T ist vorzugsweise außerhalb des aus Kunstharz bestehenden Rahmens angeordnet.

Die in Fig. 3 dargestellten Bohrungen 9 und 10 dienen zum Durchführen der leitenden Stifte 5 und 5′. In Fig. 1 ist die Spannungsversorgung mit AC, ein Schalter mit SW, ein Widerstand mit R und die Last mit L bezeichnet.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der Elektro magnet M bei geschlossenem Schalter SW erregt. Der Anker 1 wird von seiner in Fig. 4(A) gezeigten Lage in die in Fig. 4(B) gezeigte Lage bewegt. Damit berührt der Kon taktabschnitt 3 den aus der zylinderförmigen Bohrung 4 des feststehenden Anschlusses 2 hochstehenden leitenden Stift 5. Gleichzeitig werden der Anschluß T 2 des Thyri stors T, der feststehende Anschluß 2 und der Anker sämt lich miteinander verbunden. Gemäß der Darstellung in Fig. 4(C) berührt auch der Kontaktabschnitt 3′ des Ankers 1 die Spitze des leitenden Stiftes 5′. Damit wird das Tor des Thyristors T aktiviert. Dieser verbindet die fest stehenden Anschlüsse 2 und 2′. Wenn dann der Kontaktab schnitt 3′ des Ankers 1 den leitenden Stift 5′ nach un ten drückt, wie dies in Fig. 4(D) dargestellt ist, schiebt dieser die Schraubenfeder 6′ zusammen und bewegt sich durch die Bohrung 9 in der Isolierscheibe 7′ nach unten. Damit entsteht eine Berührung zwischen dem Kon taktabschnitt 3′ und dem Umfang r der zylinderförmigen Bohrung 4′ des feststehenden Anschlusses 2′. Als Ergeb nis fließt bei leitendem Zustand des Thyristors T ohne Erzeugung eines Lichtbogens ein Strom durch den Anker 1 vom feststehenden Anschluß 2 zum feststehenden Anschluß 2′.

In dieser Lage bei Anliegen des Kontaktabschnittes 3′ am Umfang r des feststehenden Anschlusses 2′ fließt der durch die Last L durchtretende Strom wegen des Innenwi derstandes des Thyristors T nicht durch diesen, sondern durch den Anker 1. Damit ergibt sich ein normaler Strom weg. Da der gesamte Umfang r der zylinderförmigen Bohrun gen 4 und 4′ die Kontaktabschnitte 3 und 3′ des Ankers 1 berührt, fließt ein Strom über eine Berührungslinie, die durch den Umfang der Kontaktabschnitte 3 und 3′ (deren Durchmesser) vergrößert wird. Die Berührungslinie hat so mit einen niedrigeren Übergangswiderstand als die konven tionellen punktförmigen Kontakte. Als Ergebnis hiervon steigt die Temperatur auch bei einem hohen Strom nicht an. Ebenso können die erforderliche elektrische Leistung herabgesetzt und aufwendige Kontakte weggelassen werden.

Bei Stromfluß in die Last L, wie dies oben beschrieben wurde, wird bei Öffnen des Schalters SW in Umkehrung der oben beschriebenen Reihenfolge der Kontaktabschnitt 3′ des Ankers 1 vom Umfang r der zylinderförmigen Bohrung 4′ im feststehenden Anschluß 2′ getrennt, so daß der bis dahin durch den Anker 1 zwischen den festen Anschlüssen 2 und 2′ und dem Thyristor T fließende Strom nach einer kurzen Zeit unterbrochen wird, weil sich der Kontaktab schnitt 3′ des Ankers 1 auch vom Toranschluß G des Thy ristors T gelöst hat.

Da der Kontaktabschnitt 3 des Ankers 1 sich vom Umfang r der zylinderförmigen Bohrung 4 im feststehenden Anschluß 2 gelöst hat, kann zwischen den Kontaktabschnitten 3 und 3′ und den Umfängen r und r′ der zylinderförmigen Bohrun gen 4 und 4′ kein Lichtbogen entstehen. Hierdurch wird der Kontakt geschützt.

In anderen Worten bedeutet dies, daß der Thyristor T zum Unterdrücken eines Lichtbogens abgeschaltet wird, und der Raum zwischen den feststehenden Anschlüssen 2 und 2′ ist offen und damit sind auch die Anschlüsse zur Spannungs versorgung und zur Last nicht mehr miteinander verbunden, so daß der Thyristor T bei offenem Schalter abgetrennt ist. Dies führt zu einer hohen Sicherheit.

Erfindungsgemäß wird eine Halbleiterschaltung zum Vermei den der Entstehung eines Lichtbogens verwendet. Ein Un terschied gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich dabei durch die andere Ausbildung der Schaltung zwischen den beiden feststehenden Anschlüssen 2 und 2′ als Haupt anschlüssen und dem Thyristor T als Halbleiter. Im Ver gleich mit dem Stand der Technik werden dadurch viele Nachteile vermieden. Beim Stand der Technik bestand die Gefahr einer Zerstörung der Isolation des Halbleiters bei Öffnen des Schalters, da der Thyristor elektrisch zwi schen der Last und der Spannungsversorgung lag. Die beim Stand der Technik übliche Verwendung von Silberkontakten trieb die Kosten in die Höhe. Alles dies entfällt bei der Erfindung.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird ein Thyristor verwendet. Bei einem Speisen der Schaltung mit Gleich spannung kann stattdessen der Kollektor eines Transistors mit dem Hilfsanschluß 8, sein Emitter mit dem feststehen den Anschluß 2′ auf der Lastseite und seine Basis mit dem anderen Hilfsanschluß 8′ verbunden werden. Diese Schal tung mit einem Transistor fällt in den Bereich der Erfin dung.

Claims

1. Elektromagnetischer Schalter mit feststehenden An schlüssen, einem über diesen beweglichen elektrisch leitenden Anker mit den Anschlüssen zugekehrten Kon taktabschnitten und mit einem über einen Schalter an eine Spannungsversorgung anschließbaren Elektromagne ten, dadurch gekennzeichnet, daß in den feststehenden Anschlüssen (2, 2′) Bohrungen (4, 4′) vorgesehen sind, elektrisch leitende Stifte (5, 5′) auf Isolierscheiben (7, 7′) innerhalb der Bohrungen (4, 4′) angeordnet sind und durch diese zwecks möglicher Berührung mit den Kontaktabschnitten (3, 3′) durchtreten und ein Thyristor mit seinem Tor (G) und einem Anschluß (T ₂) mit den Stiften (5, 5′) verbindbar ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (5, 5′) auf Hilfsanschlüssen (8, 8′) gehal ten und diese über die Isolierscheiben (7, 7′) an den feststehenden Anschlüssen (2, 2′) befestigt sind.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Bohrungen (4, 4′) zylinderförmig sind.

4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Umfänge (r, r′) der Bohrungen (4, 4′) zur Anpassung an den Krümmungshalbmesser der Kontaktab schnitte (3, 3′) abgerundet sind.

5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Stifte (5, 5′) von Schraubenfedern (6, 6′) umschlossen und diese zwischen den Köpfen der Stifte (5, 5′) und den Isolierscheiben (7, 7′) einge spannt sind.