DE927402C

DE927402C - Electric switch cartridge

Info

Publication number: DE927402C
Application number: DEK13655A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr-Ing Kesselring
Original assignee: FKG AG
Current assignee: FKG AG
Priority date: 1951-06-23
Filing date: 1952-03-27
Publication date: 1955-05-09
Also published as: CH305032A

Description

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1955ISSUED MAY 9, 1955

2i c2i c

Elektrische SchaltpatroneElectric switch cartridge

Zusatz zum Zusatzpatent 876Addition to additional patent 876

Im Patent 842 809 ist eine Schaltpatrone beschrieben, die in einem geschlossenen Gehäuse mindestens ein bewegliches, magnetisch beeinflußbares Schaltelement aufweist, welches mindestens in einer Stellung zwei feststehende, in dem Gehäuse befindliche Kontakte elektrisch verbindet, wobei die Querschnitte der Stromzuführungen überall mindestens so groß sind, daß die beim Betrieb der Schaltpatrone erzeugte Wärme größtenteils über die Stromzuführungen abgeleitet wird. Nach dem Hauptpatent ist das gesamte mit dem Schaltelement zusammenwirkende Magnetsystem nebst den Erregerwindungen im Gehäuse gasdicht eingebaut, und es sind nur die Stromzufü'hrungen aus dem Gehäuse isoliert und gasdicht herausgeführt. In einer besonderen Ausführungsform ist der durch die Schaltelemente elektrisch zu überbrückende Spalt zwischen den Hauptstromzuführungen in Richtung derselben angeordnet.In the patent 842 809 a switching cartridge is described, which in a closed housing has at least one movable, magnetically influenceable switching element, which is at least in one position electrically connects two fixed contacts located in the housing, the Cross-sections of the power supply lines are everywhere at least so large that the operation of the switch cartridge Most of the heat generated is dissipated via the power supply lines. According to the main patent, the whole is with the switching element interacting magnet system together with the excitation windings built into the housing in a gas-tight manner, and there are only the power supply lines from the housing insulated and gas-tight. In a particular embodiment, the through the Switching elements electrically to be bridged gap between the main power supplies in the direction the same arranged.

Die Erfindung bezweckt nun, diese Ausfüihrungsform weiter zu verbessern, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß mindestens an einer senkrecht zur Längserstreckung stehenden Fläche jeder Hauptstromaufübrung ein diie Hauptstromzuführung U-förmig umgebendes Magnetsystem befestigt ist, wobei mindestens je die eine Außenfläche der Magnetscfoenkel als Magnetpol ausgebildet ist und wobei die .beiden U-förmigenThe invention now aims to improve this embodiment further, according to the invention characterized in that at least one surface perpendicular to the longitudinal extension of each Main power supply on the main power supply U-shaped surrounding magnet system is attached, with at least one outer surface the Magnetscfoenkel is designed as a magnetic pole and the .beiden U-shaped

Magnetsysteme voneinander elektrisch isoliert sind und zusammen den magnetischen Kreis zur Betätigung des Schaltelementes bilden. Damit die Kontaktfläche, auf der die z. B. auswechselbaren feststehenden Kontakte befestigt werden, und die zugehörigen Magnetpole möglichst einfach bearbeitet werden können, ist es zweckmäßig, die Tragfläche der feststehenden Kontakte in einer Ebene mit den Magnetpolflächen anzuordnen. Die Kontaktprelhingen können dadurch vermieden werden, daß mindestens der eine der feststehenden Kontakte in der Schaltrichtung durchfedern kann. Um hierbei eine gute Federung zusammen mit geringem Kontaktwiderstand zu erzielen, ist es zweckmäßig, ein elastisches Material, wie Stahl, Bronze od. dgl., mit Silber, Platin od. dgl. zu plattieren. Eine Verbiegung mit zunehmender Temperatur (Bimetalleffekt) läßt sich vermeiden, wenn das elastische Material beidseitig plattiert wird. Neben transao latorisch bewegten Schaltelementen, wie sie im Hauptpatent beschrieben und dargestellt sind, können mit Vorteil auch Klappanker verwendet werden, die aus nebeneinander angeordneten Teilen aus fecromagnetiedhem bzw. elektrisch gut leiitendem Material zusammengesetzt sind. Unter elektrisch gut leitendem Material ist ein Material zu verstehen mit einer Leitfähigkeit, die mindestens so groß ist wie diejenige van. Aluminium. Der Klappanker kann als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein, wobai am einen Hebelarm- die magnetischen Einschaltkräfte, am andern Hebelarm elastische Ausschaltkräfte wirken. Dies hat den Vorteil, daß das Schaltelement nur einen Freiheitsgrad aufweist, nämlich die Drehbewegung um eine feste Kante oder eine Wälzbewegung um die jeweilige Momentanachse. Bei Anordnungein mit fester Drehkante ist es zweckmäßig, Mittel anzuwenden, durch die eine Relativbewegung zwischen der Drehkante des Schaltelementes und der Unterlage verhindert wird. Hierzu eignen sich beispielsweise Bandfedern, die so angeordnet sind, daß sie die gedachte Verlängerung der Drehkante senkrecht schneiden. Auch bei sich abwälzenden Schaltelementen müssen Mittel angewendet werden, um eine sch'lupffreie Bewegung zwischen dem Schaltelement und der Unterlage zu gewährleisten, wofür in an sich bekannter Weise Bandfedern verwendet werden können.Magnet systems are electrically isolated from each other and together form the magnetic circuit for actuation of the switching element form. So that the contact surface on which the z. B. interchangeable fixed Contacts are attached, and the associated magnetic poles processed as easily as possible can be, it is useful to have the supporting surface of the fixed contacts in a plane with the To arrange magnetic pole surfaces. The contact prelhingen can be avoided that at least one of the fixed contacts in the switching direction can deflect. In order to achieve good suspension along with low contact resistance To achieve, it is useful to use an elastic material such as steel, bronze or the like Silver, platinum or the like to be plated. A bend with increasing temperature (bimetal effect) can be avoided if the elastic material is clad on both sides. In addition to transao moving switching elements, as described and shown in the main patent, Hinged anchors can also be used with advantage, consisting of parts arranged next to one another from fecromagnetiedhem or good electrical conductivity Material are composed. A material with good electrical conductivity is a material understand with a conductivity that is at least as great as that of van. Aluminum. The folding anchor can be designed as a two-armed lever, whereby on one lever arm the magnetic switch-on forces, elastic switch-off forces act on the other lever arm. This has the advantage that the Switching element has only one degree of freedom, namely the rotary movement around a fixed edge or a rolling motion around the respective instantaneous axis. In the case of an arrangement with a fixed rotating edge it is appropriate to use means by which a relative movement between the rotating edge the switching element and the pad is prevented. Band springs, for example, are suitable for this purpose. which are arranged so that they intersect the imaginary extension of the rotating edge perpendicularly. Means must also be used in the case of shifting elements that roll themselves in order to achieve a slip-free To ensure movement between the switching element and the base, which is known per se Way ribbon springs can be used.

In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes , dargestellt. Fig. ι ist eine perspektivische Ansicht einer Einleitersehaltpatrone, mit einem Schaltelement, dessen Aufbau aus der Teilansicht gemäß Fig. 2 entnommen werden kann. Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Emleiterschaltpatrone mit vier Ankern.In the drawing, embodiments are for example of the subject invention is illustrated. Fig. Ι is a perspective view of a single conductor holder cartridge, with a switching element, the structure of which can be seen from the partial view according to FIG. Fig. 3 shows schematically the structure of an Emleiterschaltpatrone with four armatures.

In Fig. ι bedeuten 1 und 2 Stromzuführungen; und 4 sind Bohrungen zur Aufnahme der Anschlußschrauben; 5 und 6 sind Schraubenbolzen, welche mittels nicht sichtbarer Isolierrohre und Isolierscheiben 7 und 8 die Schienen 1 und 2, die durch eine überstehende Isolierplatte 9 getrennt sind, miteinander verbinden; 10 und 11 sind Ansätze an den Schienen, deren Seitenflächen senkrecht zur Längserstreckung der Schienen 1 und 2 stehen. An diesen Seitenflächen sind die Maginetsysteme 12 und 13 auf der einen Seite, die Magnetsysteme 14 und 15 auf der anderen Seite mittels Schraubenbolzen 16 und 17 unverrückbar befestigt. Die Fläche ABCD, bestehend aus den Stirnflächen der Ansätze 10 und 11 und den Außenflächen der Maginetschenkel 12 ... 15, wird nach Zusammenbau geschliffen, so daß diese Flächen alle in einer Ebene liegen. Die Bohrungen 18 und 19 mit Gewinde dienen zur Befestigung der auswechselbaren, feststehenden Schaltstücke. Die U-förmigen Magnetsysteme 12, 13 und 14, 15 sind unten durch Luftspalte getrennt, von denen in der Zeichnung nur der Spalt 21 gestrichelt angedeutet ist. Der magnetische Rückschluß findet außerdem über die Joche 22, 23 statt, die von den U-förmigen . Magnetsystemen durch eine Isolierplatte 24 getrennt sind; 25 ist die Zusatzerregerwidklunig, 26 d'ieVormagnetisieirungswicklung. In Fig. Ι 1 and 2 mean power supply lines; and 4 are holes for receiving the connecting screws; 5 and 6 are screw bolts which, by means of non-visible insulating tubes and insulating washers 7 and 8, connect the rails 1 and 2, which are separated by a protruding insulating plate 9, to one another; 10 and 11 are approaches to the rails, the side surfaces of which are perpendicular to the longitudinal extension of the rails 1 and 2. The magnet systems 12 and 13 on one side and the magnet systems 14 and 15 on the other side are fixed immovably on these side surfaces by means of screw bolts 16 and 17. The surface ABCD, consisting of the end surfaces of the lugs 10 and 11 and the outer surfaces of the maginet legs 12 ... 15, is ground after assembly so that these surfaces are all in one plane. The threaded holes 18 and 19 are used to attach the exchangeable, fixed contact pieces. The U-shaped magnet systems 12, 13 and 14, 15 are separated at the bottom by air gaps, of which only the gap 21 is indicated by dashed lines in the drawing. The magnetic return also takes place via the yokes 22, 23, which are from the U-shaped. Magnet systems are separated by an insulating plate 24; 25 is the additional exciter adverse, 26 d'ie pre-magnetization winding.

Fig. 2 zeigt das zugehörige Schaltelement. Die mit Fig. ι übereinstimmenden Teile haben die gleichen Bezugszahlen. Es bedeutet 30 die vorzugsweise aus Silber bestehemde Strombrücke mit dem Ansatz 31; 32 und 33 sind die mit der Strombrücke 30 starr verbundenen Magnetan'ker. Durch zwei Blattfedern, von denen nur die vordere mit Bezugszeichen 35 in der Zeichnung sichtbar ist, wird die Drehachse des Schaltelementes¹ fixiert. Die Feder 35 ist einerseits an einem Ansatz 36 des Magnetankers 33 befestigt, andererseits an einem Ansatz 37 des Magneltschenkels 14. Die Ansätze 36 und 37 liegen so·, daß die Blattfeder 35 die gedachte Fortsetzung der Drehkante α schneidet, so daß sie bei der Bewegung des Ankers praktisch keine Deformation erleidet. 38 ist die Ausschaltfeder, die einerseits auf den gegen die Kontaktfläche um den Winkel α .geneigten Ansatz 31 drückt; andererseits stützt sie sich an der nur gestrichelt angedeuteten Fläche 39 ab. Durch die Schräglage der Feder 38 wird erreicht, daß die beiden Blattfedern immer gespannt sind. 40 und 41 sind die feststehenden Schaltstücke in Form von Silberplättchen, von denen das Schaltstück 41 etwas durchfedern kann. Sie sind mittels der Schrauben 42, 43 befestigt.Fig. 2 shows the associated switching element. The parts that correspond to FIG. 1 have the same reference numbers. It denotes 30 the current bridge, which is preferably made of silver, with the extension 31; 32 and 33 are the magnet armatures rigidly connected to the current bridge 30. ^{The axis of rotation of the switching element 1 is} fixed by two leaf springs, of which only the front one is visible with reference numeral 35 in the drawing. The spring 35 is attached on the one hand to an extension 36 of the armature 33, on the other hand to an extension 37 of the magnetic arm 14. The extensions 36 and 37 are so · that the leaf spring 35 intersects the imaginary continuation of the rotating edge α , so that it moves during the movement of the anchor suffers practically no deformation. 38 is the opening spring, which on the one hand presses on the shoulder 31 inclined at the angle α against the contact surface; on the other hand, it is supported on the surface 39, which is only indicated by dashed lines. The inclined position of the spring 38 ensures that the two leaf springs are always tensioned. 40 and 41 are the fixed contact pieces in the form of silver plates, of which the contact piece 41 can spring through a little. They are fastened by means of screws 42, 43.

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 1 no und 2 ist folgende: Die Vormagnetisierungswicklung· 26 ist dauernd erregt, jedoch nur so stark, daß die Anker 32, 33 (Fig. 2) entgegen der Ausschaltfeder 38 noch nicht angezogen werden. Wird nun zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Zusatzeinschaltwicklung 25 beispielsweise durch einen Stromimpuls ebenfalls erregt, so überwiegt die auf die Anker 32, 33 ausgeübte magnetische Zugkraft die im Gegensinn wirkende Kraft der Ausschaltfeder 38. Das Schaltelement dreht isich um die Drehkante a, die Strombrücke 30 kommt in Berührung mit dem Schaltstück 41, drückt diese® durch bis zur Berührung mit der Stirnfläche des Ansatzes 11, wodurch der Stromschluß zwischen den Schienen 1 und 2 bewerkstelligt ist. Die Polflächen der Anker und 33 liegen etwas tiefer als die KontaktflächeThe mode of operation of the arrangement according to FIGS. 1 and 2 is as follows: The bias winding 26 is constantly excited, but only so strongly that the armatures 32, 33 (FIG. 2) are not yet attracted against the opening spring 38. If the additional switch-on winding 25 is now also excited at a predetermined point in time, for example by a current pulse, the magnetic tensile force exerted on the armatures 32, 33 outweighs the opposing force of the switch-off spring 38. The switching element rotates around the rotating edge a, the current bridge 30 comes in contact with the switching piece 41, it pushes through until it comes into contact with the end face of the projection 11, whereby the current connection between the rails 1 and 2 is established. The pole faces of the armature and 33 are slightly lower than the contact surface

der Strombrücke 30, kommen jedoch mit den Polflächen der Magiietsysteme 12, 13 bzw. 14, 15 nicht in Berührung. Der Luftspalt in der Einschaltstellung soll noch mindestens 0,02 mm betragen. Vom Augenblick des Kontaktschlusses an fließt nun ein Strom von der Schiene 1 über den Ansatz 10, das feststehende Schaltstück 40, die Strombrücke 30, das feststehende Schaltstück 41, den Ansatz 11 und weiter durch die Schiene 2. Hierdurch entsteht ein zusätzliches Magnetfeld, herrührend vom Hauptstrom, das nun den Kontakt geschlossen hält. Dieser Zustand dauert bis zu dem Augenblick, da der Hauptstrom annähernd ο wird. Es überwiegt dann, sofern in diesem Zeitpunkt auch die Zusatzeinschaltwicklung 25 stromlos ist, die Wirkung der Ausschaltfeder 38. Das Schaltelement dreht sich im Uhrzeigersinn um die Drehkaintea, wodurch der Kontakt wieder geöffnet wird.the current bridge 30, but do not come with the pole faces of the magic systems 12, 13 or 14, 15 in touch. The air gap in the switch-on position should be at least 0.02 mm. From the moment the contact is closed, a current flows from the rail 1 via the attachment 10, the fixed contact piece 40, the current bridge 30, the fixed contact piece 41, the extension 11 and further through the rail 2. This creates an additional magnetic field, originating from the Main current, which now keeps the contact closed. This state lasts until the moment the main flow is approximately ο. It then predominates, provided that the additional switch-on winding is also present at this point in time 25 is de-energized, the action of the opening spring 38. The switching element rotates in Clockwise around the Drehkaintea, making the Contact is reopened.

Die 'ganze Anordnung wird zweckmäßig gekapselt, wie dies beispielsweise in Fig. 2 des Hauptpatents angedeutet ist.The 'whole arrangement is expediently encapsulated, as shown, for example, in Fig. 2 of the main patent is indicated.

Bei Schaltpatronen für große Nennstromstärken und insbesondere für hohe Kurzschlußfestigkeit ordnet man zweckmäßig mehrere Anker an, wie dies in Fig. 3 schematisch angedeutet ist. Die mit Fig. ι übereinstimmenden Teile weisen die gleichen Bezugszahlen auf. Hinzugekommen sind der untere Ansatz 90 mit dem Schaltelement 91, ferner die Ansätze 92 und 93 mit den Magnetsystemen 94 und 95 und den Ankern 96 und 97. Die Magnetsysteme 94 und 95 weisen jedoch keine Zusatzeinschailtwicklung auf, sondern wenden entweder nur vom Hauptstrom in den Zuführungssc'hienen 1 und 2 erregt oder noch zusätzlich durch eine nicht dargestellte Vormagnetis'ierungswicklung. Mit Schaltpatronen gemäß Fig. 3 können ohne Schwierigkeiten Gleichrichter bis zu 10 000 A bei einer Kurzschluß festigkeit für mehr als 100 000 A gebaut werden.With switch cartridges for large nominal currents and especially for high short-circuit strength if several anchors are expediently arranged, as is indicated schematically in FIG. 3. With Fig. Ι matching parts have the same reference numerals. The lower one was added Approach 90 with the switching element 91, furthermore the approaches 92 and 93 with the magnet systems 94 and 95 and the armatures 96 and 97. The magnet systems 94 and 95, however, do not have any additional winding on, but either only energized by the main current in the feed rails 1 and 2 or additionally by a pre-magnetization winding (not shown). With switch cartridges According to FIG. 3, rectifier up to 10,000 A with a short circuit strength can be used without difficulty be built for more than 100,000 A.

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Electric switch cartridge that is in a closed Housing has at least one movable, magnetically controllable switching element, which at least in one position two fixed contacts located in the housing electrically connects, the cross-sections of the power supply lines everywhere at least ' are so 'that the heat generated during operation of the switch cartridge is largely over the power supply is derived, according to patent 876 117, characterized in that at least on one surface of each main power supply that is perpendicular to the longitudinal extension a magnet system surrounding the main power supply in a U-shape is, wherein at least one outer surface of each of the magnet legs is designed as magnet poles are and wherein the two U-shaped magnet systems are electrically isolated from each other and together form the magnetic circuit for actuating the switching element.

2. Switching cartridge according to claim 1, characterized in that the supporting surfaces of the fixed Contacts lie in one plane with the magnetic pole surfaces. 6g

3. Switching cartridge according to claim 1, characterized characterized in that at least one of the fixed contacts in the switching direction is resilient.

4. Switching cartridge according to claim 1, wherein the switching element is a hinged armature which consists of juxtaposed parts made of ferromagnetic or good electrical conductivity Material is composed, characterized in that the hinged anchor as a two-armed Lever is formed, with the magnetic switch-on forces on a lever arm, on the elastic switch-off forces act on the other lever arm.

5. Switching cartridge according to claim 4, wherein the armature is on a base around an edge rotates, characterized by means that allow a relative movement between the edge and the base impede.

6. switching cartridge according to claim 4, wherein the armature rolls on a base, characterized by means that ensure a slip-free transfer.

7. switching cartridge according to claim 1, characterized in that in the switched-on state of the switching element there is a magnetic working air gap of at least 0.02 mm.

1 sheet of drawings