DE4325324C1

DE4325324C1 - AC contactor

Info

Publication number: DE4325324C1
Application number: DE19934325324
Authority: DE
Inventors: Kurt Held
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2013-07-29
Also published as: WO1995004365A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstromschütz mit einem von einem Magnetsystem betätigten Anker, der mit ei nem die beweglichen Kontaktteile des Kontaktsystems halten den, rückstellfederkraftbelasteten Kontaktträger in Wirk verbindung steht, wobei der Anker über einen relativ zum Kontaktträger verschiebbar gelagerten Zwischenschieber und über eine Koppelfeder mit dem Kontaktträger in Wirkverbin dung steht und der Kontaktträger mit einer Zusatzmasse ver sehen ist, die über eine gesonderte Blattfeder entgegen der Bewegungsrichtung des Kontaktträgers gegen einen Anschlag am Kontaktträger federkraftbelastet ist.The invention relates to an AC contactor an armature operated by a magnet system, which with egg nem hold the moving contact parts of the contact system the contact spring-loaded contact carrier in effect is connected, the anchor via a relative to the Contact carrier slidably mounted intermediate slide and via a coupling spring with the contact carrier in operative connection dung stands and the contact carrier ver with an additional mass can be seen against a separate leaf spring Direction of movement of the contact carrier against a stop is spring loaded on the contact carrier.

Ein derartiges Wechselstromschütz ist aus der DE 35 23 051 A1 bekannt. Um die Problemstellung der vorliegenden Er findung zu verdeutlichen, wird zunächst dieses bekannte Wechselstromschütz anhand der Fig. 3 bis 8 näher erläutert. Das bekannte Wechselstromschütz gemäß Fig. 3 besteht aus einem Gehäuse 1, in dem das Magnetsystem mit einem Kern 2 und einer Spule 3 sowie einem Anker 4 und ein durch eine Rückdruckfeder 5 federkraftbelasteter Kontaktträger 6 gelagert sind. Mit dem Kontaktträger 6 ist gemäß Ausführung Fig. 3 und 4 eine Zusatzmasse 8 fest verbunden. Der als Klappanker ausgebildete Anker 4 ist über eine Feder 7 an den einen Schenkel des Kernes 2 gedrückt. An der anderen Seite liegt der Anker 4 an dem relativ zum Kontaktträger 6 beweglichen Teil 9 an, das einerseits über eine Koppelfeder 10 mit dem Kontaktträger 6 in Wirkverbindung steht.Such an AC contactor is known from DE 35 23 051 A1. In order to clarify the problem of the present invention, this known AC contactor is first explained in more detail with reference to FIGS . 3 to 8. The known alternating-current contactor according to FIG. 3 consists of a housing 1 in which are mounted the magnet system with a core 2 and a coil 3 and an armature 4, and a spring-loaded by a return spring 5 contact support 6. With the contact carrier 6 embodiment Fig. 3 and 4 an additional mass 8 is fixedly connected to the invention. The anchor 4 designed as a hinged anchor is pressed by a spring 7 against one leg of the core 2 . On the other side, the armature 4 bears against the part 9 which is movable relative to the contact carrier 6 and which, on the one hand, is operatively connected to the contact carrier 6 via a coupling spring 10 .

Wird nun das Magnetsystem erregt, so ergibt sich ein Strom verlauf im Magnetsystem, wie er aus Fig. 4 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 Koppelfeder 10 weitergespannt. Mit zunehmendem Druck der Koppelfeder 10 wird der Kontaktträger 6 entgegen der Kraft der Rückdruck feder 5 bewegt (siehe hierzu das Diagramm) "Weg des Kon taktträgers über Zeit" mit dem Bezugszeichen 12, wodurch die nicht näher dargestellten Öffner-Kontakte über den Kontaktträger 6 geöffnet werden. Die Öffnung der Kontakte bleibt erhalten, wie der Kurvenzug 13 zeigt, da die An kopplung des Ankers 4 an den Kontaktträger 6 mit der Zusatzmasse 8 über die Federelemente 10 erfolgt, so daß infolge der bis dahin gespeicherten kinetischen 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. 4. 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 preloaded coupling spring 10 is further tensioned. With increasing pressure of the coupling spring 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 is retained, 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 kinetic energy hitherto stored, the contact carrier 6 oscillates back in the zero current passage of the pathogen system is excluded.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 und 6 ist die Koppelfeder 10 in zwei Schraubenfedern aufgeteilt, die sich einerseits am Kontaktträger 6 und andererseits an dem beweglichen Zwi schenschieber 9 abstützen. Der Zwischenschieber 9 ist gegen Anschläge 17 des Kontaktträgers 6 gedrückt. Der Angriffs punkt des Ankers 4 ist in Fig. 6 durch einen Pfeil darge stellt. Die Zusatzmasse 8 wird hier durch eine Blattfeder 18 entgegen der Bewegungsrichtung des Kontaktbrückenträgers im Einschaltsinne gegen den Anschlag 14 am Kontaktträger 6 gedrückt. Die freien Enden der Blattfeder 18 stützen sich an den Vorsprüngen 20 des Kontaktträgers 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 Blattfeder 18 die ballige Anlagefläche 21 der Zusatzmasse. Die Blattfeder 18 ist im Verhältnis zu den beiden Koppelfedern 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 auftrifft. Somit beträgt das Rückschwingen des Kontaktträgers 6 nur etwa 0,4 mm. In the embodiment of Fig. 5 and 6, the coupling spring is divided into two helical springs 10 which are supported on the one hand on the contact carrier 6 and on the other hand to the movable slide 9 Zvi rule. The intermediate slide 9 is pressed against stops 17 of the contact carrier 6 . The point of attack of the armature 4 is shown in Fig. 6 by an arrow Darge. The additional mass 8 is pressed here by a leaf spring 18 against the direction of movement of the contact bridge carrier in the switch-on direction against the stop 14 on the contact carrier 6 . The free ends of the leaf spring 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 bears. When the additional mass 8 is moved , the leaf spring 18 engages around the spherical contact surface 21 of the additional mass. The leaf spring 18 is made relatively weak in relation to the two coupling springs 10 and is dimensioned such that it can temporarily take over the contactor's power requirement (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. Thus, the swinging back of the contact carrier 6 is only about 0.4 mm.

Wird nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 das Magnetsy stem erregt, so ergibt sich entsprechend Fig. 4 der gleiche Stromverlauf im Magnetsystem, wie er aus Fig. 7 ersichtlich ist. Der Kurvenverlauf ist hier mit 11 bezeichnet. Der An ker 4 bewegt sich in Richtung auf den Kern 2 zu. Der Kon taktträger 6 wird über den Zwischenschieber 9 und die vor gespannten Koppelfedern 10 in Bewegung gesetzt, und mit zu nehmendem Druck auf die Koppelfeder 10 wird mit dem Kon taktträger 6 auch die Zusatzmasse 8 durch den Anschlag 14 bewegt. Da die Blattfeder 18 schwächer als die Koppelfedern 10 ausgebildet ist, führt die Zusatzmasse 8 bei Erreichen des Ein-Anschlages des Kontaktträgers 6 einen größeren Weg aus, d. h. das Zurückschnellen vom federbelasteten Schieber 9 zu federbelasteter Zusatzmasse 8 erfolgt mit einer Zeit verzögerung. Dieser Sachverhalt ist aus dem Kurvenverlauf des Diagrammes "Weg des Kontaktträgers über der Zeit", das in Fig. 7 ebenfalls mit dem Bezugszeichen 12 versehen ist, zu entnehmen. Der Streubereich des Weg-Zeitverhaltens, be dingt durch die Phasenlage, ist gestrichelt in Fig. 7 dar gestellt und mit 19 bezeichnet. Die in Fig. 8 über der Zeit aufgetragene dynamische Haltekraft nimmt Bezug auf das Kontaktträger-Weg/Zeit-Diagramm der Fig. 7. Aus Fig. 7 ist zu erkennen, daß es über den Ein-Anschlag des Kontakt trägers 6 hinaus einen Nachlauf des Kontaktträgers 6 gibt, dem sich ein Rückschwingweg des Kontaktträgers anschließt. Durch dieses Zurückschwingen werden wiederum die Koppelfe dern 10 gespannt, so daß hierdurch bedingt ein zweiter Nachlauf mit einem sich daran anschließenden Zurückschwin gen ergibt. Das Zurückschwingen nach dem ersten Nachlauf ist unkritisch, da die dynamische Haltekraft zu diesen Zeitpunkt ausreichend groß ist, um ein Aufreißen der Kon takte zu verhindern. Kritischer ist dagegen der zweite Nachlauf und das darauf folgende Zurückschwingen des Kon taktträgers 6. Ein Aufreißen der Kontakte in diesem Zeit punkt kann jedoch dadurch verhindert werden, daß der Nach lauf und das Haltekrafttal zeitlich versetzt aufeinander abgestimmt werden. Für eine einzelne der in der Technik üblicherweise vorkommenden Nennfrequenzen 50 oder 60 Hz lädt sich diese Abstimmung mit der beschriebenen Ausfüh rungsform erreichen. Es besteht jedoch der Bedarf nach ei ner Lösung des Problems, wenn das Wechselstromschütz wahlweise mit 50 oder 60 Hz Nennfrequenz betrieben werden soll.If the magnet system is excited according to the exemplary embodiment according to FIG. 5, the same current curve results in FIG. 4 in the magnet system as can be seen in FIG. 7. The course of the curve is designated 11 here. At the ker 4 moves towards the core 2 to. The contact carrier 6 is set in motion via the intermediate slide 9 and the tensioned coupling springs 10 , and with increasing pressure on the coupling spring 10 , the additional carrier 8 is moved by the stop 14 with the contact carrier 6 . Since the leaf spring 18 is designed to be weaker than the coupling springs 10 , the additional mass 8 performs a larger path when the contact carrier 6 reaches the on stop, ie the springing back from the spring-loaded slide 9 to the spring-loaded additional mass 8 takes place with a time delay. This fact can be seen from the course of the curve in the diagram “path of the contact carrier over time”, which is likewise provided with the reference symbol 12 in FIG. 7. The range of the path-time behavior, be determined by the phase position, is shown in dashed lines in Fig. 7 and designated 19 . The dynamic holding force plotted in FIG. 8 over time refers to the contact carrier displacement / time diagram of FIG. 7. From FIG. 7 it can be seen that it is a wake of the contact carrier 6 beyond the on-stop Contact carrier 6 there, which is followed by a return path of the contact carrier. By this swinging back, the Koppelfe countries 10 are excited, so that this results in a second caster with a subsequent Rückschwin conditions. The swinging back after the first caster is not critical, since the dynamic holding force at this point is sufficiently large to prevent the contacts from tearing open. However, the second wake and the subsequent swinging back of the contact carrier 6 is more critical. A tearing of the contacts at this point in time can, however, be prevented in that the after-run and the holding force valley are coordinated with one another at different times. For a single one of the nominal frequencies commonly occurring in technology, 50 or 60 Hz, this coordination can be achieved with the described embodiment. However, there is a need for a solution to the problem if the AC contactor is to be operated either at 50 or 60 Hz nominal frequency.

Aus der EP 0 432 299 A1 ist es bei einem Wechselstromschütz bekannt, eine drehbare Zusatzmasse zur Erzielung einer progressiven Reibkraft an einer Blattfeder schleifend entlang gleiten zu lassen. Die Zusatzmasse ist hier dem Drehpunkt gegenüberliegend elliptisch geformt und liegt an der im Kontaktträger abgestützten Blattfeder an, die in Bewegungsrichtung des Kontaktträgers verläuft.From EP 0 432 299 A1 it is with an AC contactor known, a rotatable additional mass to achieve a grinding progressive friction on a leaf spring to let it slide along. The additional mass here is that Pivot point is elliptically shaped and lies against it the leaf spring supported in the contact carrier, which in Direction of movement of the contact carrier.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wech selstromschütz der obengenannten Art zu schaffen, bei dem im Betrieb mit wahlweise 50 oder 60 Hz Nennfrequenz eine verbesserte Kontaktsicherheit gewährleistet wird, d. h. ein Aufreißen der Kontakte vermieden wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Wechselstromschütz der obengenannten Art die Zusatzmasse derart drehbar gelagert, daß diese auf grund ihrer Trägheit nach Beschleunigung des Kontaktträgers infolge der Ankerkraft auf der Blattfeder in einer Drehbe wegung schleifend entlanggleitet. Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die zur Anlage an der Blattfeder be stimmte Fläche der Zusatzmasse derart abgerundet ist, daß die Anlagefläche in Ruhestellung der Zusatzmasse etwa mit tig an der Blattfeder anliegt und sich die Anlage bei Dre hung der Zusatzmasse zu einem Abstützpunkt der Blattfeder hin verlagert.Therefore, the invention has for its object a change to create a selector contactor of the type mentioned above, in which in operation with either 50 or 60 Hz nominal frequency improved contact security is guaranteed, d. H. a Tearing of the contacts is avoided. To solve this The task is with an AC contactor of the above Art the additional mass rotatably mounted so that it due to their inertia after acceleration of the contact carrier due to the anchor force on the leaf spring in a rotary sliding along the path. Another improvement results if the be to the plant on the leaf spring certain area of the additional mass is rounded such that the contact surface with the additional mass at rest is in contact with the leaf spring and the system at Dre hung the additional mass to a support point of the leaf spring shifted there.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand der Fig. 1, 2 näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS . 1, 2. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführung mit einer drehbar gelagerten Zusatzmasse und Fig. 1 shows an embodiment of the invention with a rotatably mounted additional mass and

Fig. 2 ein Weg-Zeit-Diagramm für den Kontaktträger für die Ausführung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a path-time diagram for the contact carrier for the embodiment according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Ausführung mit einer drehbar gelagerten Zusatzmasse 8 gezeigt. Der prinzipielle Aufbau des Wechselstromschützes stimmt mit dem in Fig. 6 dargestellten Wechselstromschütz, das bereits in der Be schreibungseinleitung im einzelnen beschrieben wurde, überein. Dies schließt auch die Darstellung der Bezugs zeichen und ihre Bedeutung mit ein. Auf eine nochmalige Beschreibung der bereits bekannten Komponenten wird daher an dieser Stelle verzichtet.In Fig. 1, the embodiment of the invention is shown with a rotatably mounted additional mass 8 . The basic structure of the AC contactor corresponds to the AC contactor shown in FIG. 6, which has already been described in detail in the introduction to the description. This also includes the representation of the reference signs and their meaning. A repeated description of the already known components is therefore omitted here.

Die drehbare Lagerung der Zusatzmasse 8 ergibt sich durch eine rundliche Vertiefung 23 in derselben seitlich am von der Blattfeder 18 abgewandten Ende, in die eine ent sprechend geformte Nase 22 des Kontaktträgers 6 eingreift. Fig. 1 zeigt die Zusatzmasse 8 in Ruhestellung, in der sie durch die Blattfeder 18 federkraftbelastet an dem Anschlag 14 anliegt. Die Anlagefläche 21 der Zusatzmasse 8 liegt in dieser Stellung etwa mittig an der Blattfeder 18 an. Bei Bewegung des Kontaktträgers 6 in Richtung Ein-Stellung nimmt die Zusatzmasse 8 kinetische Bewegungsenergie auf, die die Zusatzmasse 8 aufgrund der Massenträgheit selbst bei Verzögerung des Kontaktträgers 6 in derselben Richtung unverändert in Bewegung hält, so daß, bedingt durch die drehbare Lagerung, diese nun eine Drehung erfährt. Dabei gleitet die Anlagefläche 21 auf der Blattfeder 18 entlang und der Anlagepunkt verschiebt sich von der Mitte zum äußeren Rand der Blattfeder 18, der durch Vorsprünge 20 abgestützt ist. Durch das Entlanggleiten der Anlagefläche 21 auf der Blattfeder 18 wird kinetische Energie teilweise in Reibungswärme umgewandelt. Die neue Zusatzmasse 8 ver zögert ebenfalls das Zurückkehren des Zwischenschiebers 9. Sie wird aber durch die erzwungene Drehung gegen die Blatt feder 18 durch Gleitreibung gedämpft. Die Rückkehrgeschwin digkeit und damit auch der Rückschwingweg des Kontakt trägers 6 wird, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, kleiner. Ein zweites Zurückkehren des Kontaktträgers 6 auf den Anker 4 wird dadurch soweit vermindert bzw. nahezu vermieden, daß die Kontakte selbst bei niedriger Haltekraft in einem Hal tekrafttal nicht aufreißen.The rotatable mounting of the additional mass 8 results from a round recess 23 in the same laterally at the end facing away from the leaf spring 18 into which a correspondingly shaped nose 22 of the contact carrier 6 engages. Fig. 1 shows the additional mass 8 in the rest position, in which it rests against the stop 14 by the leaf spring 18 under spring force. In this position, the contact surface 21 of the additional mass 8 lies approximately centrally on the leaf spring 18 . When the contact carrier 6 moves in the on position, the additional mass 8 absorbs kinetic kinetic energy which, due to the inertia, keeps the additional mass 8 unchanged in motion in the same direction even when the contact carrier 6 is decelerated, so that, due to the rotatable mounting, this now occurs undergoes a rotation. The contact surface 21 slides along the leaf spring 18 and the contact point shifts from the center to the outer edge of the leaf spring 18 , which is supported by projections 20 . By sliding along the contact surface 21 on the leaf spring 18 , kinetic energy is partially converted into frictional heat. The new additional mass 8 also delays the return of the intermediate slide 9 . But it is damped by the forced rotation against the leaf spring 18 by sliding friction. The return speed and thus the return path of the contact carrier 6 is, as can be seen from Fig. 2, smaller. A second return of the contact carrier 6 on the armature 4 is reduced or almost avoided so far that the contacts do not tear open even with low holding force in a Hal tekrafttal.

Der verminderte Rückschwingweg des Kontaktträgers 6 und der dadurch bedingte verminderte zweite Nachlauf gewährleisten eine gute Kontaktsicherheit beim Betrieb von Wechsel stromschützen sowohl bei 50 als auch 60 Hz Nennfrequenz.The reduced return path of the contact carrier 6 and the resulting reduced second overrun ensure good contact reliability when operating AC contactors both at 50 and 60 Hz nominal frequency.

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, resilient spring loaded contact carrier, the armature being operatively connected to the contact carrier via a displaceably mounted intermediate slide and via a coupling spring and the contact carrier is provided with an additional mass which is spring-loaded via a separate leaf spring against the direction of movement of the contact carrier against a stop on the contact carrier, characterized in that the additional mass ( 8 ) is rotatably mounted such that due to its inertia after acceleration of the Kon clock carrier ( 6 ) slides along in a rotary motion due to the anchor force on the leaf spring ( 18 ).

2. AC contactor according to claim 1, characterized in that the surface ( 21 ) of the additional mass ( 8 ) intended for contact with the leaf spring ( 18 ) is rounded such that the contact surface ( 21 ) in the rest position of the additional mass ( 8 ) approximately in the center the leaf spring ( 18 ) rests and the system moves when the additional mass ( 8 ) rotates towards a support point of the leaf spring ( 18 ).