EP0432299A1 - Wechselstromschütz - Google Patents

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EP0432299A1
EP0432299A1 EP89123031A EP89123031A EP0432299A1 EP 0432299 A1 EP0432299 A1 EP 0432299A1 EP 89123031 A EP89123031 A EP 89123031A EP 89123031 A EP89123031 A EP 89123031A EP 0432299 A1 EP0432299 A1 EP 0432299A1
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EP
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additional mass
contact carrier
spring
contact
friction means
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Kurt Held
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/30—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock, e.g. by balancing of armature
    • H01H50/305—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock, e.g. by balancing of armature damping vibration due to functional movement of armature

Definitions

  • the invention relates to an AC contactor with an armature actuated by a magnet system, which is in operative connection via a coupling spring with a contact carrier holding the movable contact parts of the contact system, resilient spring-loaded contact carrier and the contact carrier is provided with an additional mass which is provided by an additional spring counter to the switch-on direction of the Contact carrier is pressed against a stop on the contact carrier.
  • Such an AC contactor is known from European patent application 0 174 467.
  • the present invention is said to make it even easier to determine the delay. This is achieved in a simple manner by the fact that friction means influencing the free movement act on the additional mass. The additional mass is thus delayed in both directions.
  • rebound damping is achieved, so that there is practically no swinging back of the contact carrier in critical phase positions. Without the damping caused by the friction, the contact carrier swings back, which means that it can hit the anchor several times.
  • a simple design for the friction means influencing the movement without separate additional parts results if the friction means consist of a prestressed cover which presses on the additional mass with parts.
  • the friction means can also be realized with a commercially available part, it also being possible to dispense with a special shape of the cover if the friction means consists of a silicone rubber tube, which is held against the other part either in a groove in the contact carrier or in the additional mass.
  • the delay of the additional mass can be determined even better if the friction means consist of a convexly bent leaf spring held on the contact carrier, the convex part of which is pressed into a corresponding recess in the additional mass. This results in a progression of the friction effect from the starting position in both directions of movement of the contact carrier.
  • a normal, smooth leaf spring to achieve the progressive frictional force can be used if the friction means consist of an additional mass which can be rotated about an axis on the contact carrier and which, opposite the pivot point, rests in an elliptical shape on a leaf spring which is supported in the contact carrier and runs in the direction of movement of the contact carrier.
  • the friction means consist of an angle spring, the angle of which is supported on the contact carrier and one leg of which presses on a side of the additional mass running parallel to the direction of movement and the other leg forms the additional spring.
  • the AC contactor shown in FIG. 1 has a housing 1 in which the magnet system with the core 2 of the coil 3 as well as the armature 4 and the contact carrier 6 spring-loaded by the back pressure spring 5 are mounted.
  • the anchor 4 designed as a hinged anchor is pressed by the spring 7 against one leg of the core.
  • the armature 4 rests on the intermediate slide 9, which is movable relative to the contact carrier 6 and which in turn is operatively connected to the contact carrier 6 via the coupling spring 10.
  • the intermediate slide 9 is pressed against stops 11 of the contact carrier.
  • the direction of attack of the anchor is shown by an arrow 12.
  • the additional mass 8 is pressed by the additional spring 13 against the direction of movement of the contact carrier 6 in the switch-on direction against the stop 14 on the contact carrier 6.
  • the spring 13 is designed as a leaf spring.
  • the free ends 15, 16 of the leaf spring are supported on the projections 17 of the contact carrier 6.
  • the contact surface of the additional mass 8 on the additional spring 13 is designated 18 in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the free ends 21, 22 of the friction spring 19 are supported on a correspondingly formed projection 23 of the contact carrier 6.
  • the spherical surface 24 of the friction spring 19 exerts a frictional effect on the additional mass 8, so that a delay is achieved both in the outward and in the return movement is, which delays the rebound of the contact carrier 6. 3, 3a, instead of the friction spring 19, the damping friction is achieved by means of a prestressed cover 25.
  • the friction surface 26 on a projection 27 of the cover 25 lies on one of the side surfaces of the additional mass 8. The remaining storage of the additional mass takes place as in the embodiment of FIG 2, without the side friction spring.
  • vibration damping of the additional mass 8 is achieved via a suitable silicone rubber hose 28, which is inserted into a groove 29 in the additional mass 8.
  • the silicone tube 28, which can be bought as an abrasion-resistant material by the meter, rests on one side surface 51 of the contact carrier, whereas the additional mass rests on the other side surface 51 with its other end.
  • the additional mass 8 here also carries out a slight rotary movement, which has a favorable effect on the delay time and the damping.
  • a progressive frictional force is generated via a lateral leaf spring 30 which has a convexly curved part 31 which engages in a corresponding recess 32 in the additional mass 8.
  • the additional mass 8 By engaging the convexly curved part 31 in the recess 32, the additional mass 8 is held in a central position. Since the leaf spring 13 can be omitted in this example, there are limit stops 33, 34. As soon as the additional mass moves out of the central position, a progressive frictional force is generated via the side leaf spring 30. Here, too, there is a time delay for bridging the dynamic holding force valley and the damping via the increasing friction prevents the contact carrier from repeatedly hitting the armature.
  • a prestressed leaf spring 35 is present on one side of the additional mass 8 is supported with its free end on the contact carrier 6 and extends in the direction of movement of the contact carrier. Opposite the leaf spring, the additional mass 8 is rotatably mounted on the contact carrier 6 via an axis 36.
  • the surface 37 of the additional mass 8, which lies opposite the axis 36, is essentially elliptical, ie the radius in the end region of the additional mass 8 is larger than the radius in the central part of the mass, so that the friction increases in both directions with increasing rotational movement of the mass - or coupling force, which is transmitted from the additional mass 8 to the contact carrier 6, increased.
  • both the required time delay and the vibration damping of the additional mass 8 are achieved, so that here, too, the contactor drive functions properly at 50 and 60 Hz mains frequency.
  • FIGS. 8 and 9 show the current profile in the magnet system, which is designated by 43.
  • the line that represents the time course of the opening and closing functions is designated 44 and 45.
  • the curve course designated by 47 from FIG. 9 represents the dynamic holding force of the pole faces over time, which corresponds over time to the time course of the diagram according to FIG.
  • time 48 shown as a dashed line, the anchor hits the yoke.
  • the dashed line 49 represents the point in time in the contact carrier 6 strikes the armature with a delay.
  • the back vibration 50 is so low that repeated contact of the contact carrier 6 on the armature is excluded.
  • the essential distinction between the diagrams (FIGS. 8 and 9) compared to the prior art E-OS 0 174 467 is that the return vibration 50 is practically no longer significant.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstromschütz mit einem von einem Magnetsystem betätigbaren Anker, der mit einem beweglichen Kontaktteil des Kontaktsystems haltenden, rückstellfederkraftbelasteten Kontaktträger in Wirkverbindung steht. Der Kontaktträger ist hier mit einer Zusatzmasse versehen und über eine Koppelfeder mit dem Anker in Wirkververbindung gebracht, wobei die Zusatzmasse gegenüber dem Kontaktträger und einem zusätzlich vorgesehenen Zwischenteil, an dem der Anker angekoppelt ist, beweglich ist. Die sich einerseits am Kontaktträger abstützende Koppelfeder kann andererseits an einem abgewinkelten Ende des Zwischenteils anliegen, das gegen die Zusatzmasse gedrückt wird, wobei die Zusatzmasse gegen einen Anschlag am Kontaktträger anliegt oder über eine gesonderte Zusatzfeder entgegen der Bewegungsrichtung des Kontaktträgers gegen einen Anschlag am Kontaktträger federkraftbelastet ist. An der Zusatzmasse greifen die freie Bewegung beeinflussende Reibmittel an, so daß eine Verzögerung der Zusatzmasse entsprechend dem Reibverhalten erzielt werden kann. Dadurch wird die generelle Empfindlichkeit eines Magnetsystems bei unebenen Polflächen auf das Schließverhalten erheblich reduziert. Besonders von Vorteil ist dies, wenn ein Schütz bei 50 und 60 Hz Netzfrequenz optimal sein kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstromschütz mit einem von einem Magnetsystem betätigten Anker, der über eine Koppelfe­der mit einem die beweglichen Kontaktteile des Kontaktsystems haltenden, rückstellfederkraftbelasteten Kontaktträger in Wirk­verbindung steht und der Kontaktträger mit einer Zusatzmasse versehen ist, die von einer Zusatzfeder entgegen der Einschalt­richtung des Kontaktträgers gegen einen Anschlag am Kontaktträ­ger gedrückt ist.
  • Ein derartiges Wechselstromschütz ist aus der europäischen Pa­tentanmeldung 0 174 467 bekannt. Durch die Anordnung der Zusatz­masse in Verbindung mit der Feder wird zwar eine relativ gute Rückpralldämpfung erreicht. Durch die vorliegende Erfindung soll die Verzögerung noch besser bestimmbar sein. Dies wird auf ein­fache Weise dadurch erreicht, daß an der Zusatzmasse die freie Bewegung beeinflussende Reibmittel angreifen. Die Verzögerung der Zusatzmasse erfolgt hierdurch in beiden Richtungen. Bei starken Einschaltschlägen wird hierdurch eine Rückpralldämpfung erzielt, so daß in kritischen Phasenlagen praktisch kein Rück­schwingen des Kontaktträgers auftritt. Ohne die Dämpfung durch die Reibung tritt ein Rückschwingen des Kontaktträgers auf, wo­durch dieser mehrfach auf den Anker schlagen kann. Dadurch ist nicht zu vermeiden, daß dieses Auftreffen zeitmäßig in den Be­reich des stationären Haltekrafttales bei 50 oder 60 Hz Netzfre­quenz fällt, wodurch es zum Aufreißen des bereits geschlossenen Magnetsystems kommen kann. Durch die Erfindung wird die gene­relle Empfindlichkeit eines Magnetsystems bei unebenen Polflä­chen auf das Schließverhalten erheblich reduziert. Besonders von Vorteil ist dies, wenn ein Schütz bei 50 und 60 Hz Netzfrequenz zum Einsatz kommt, weil normal ein System nur für eine Frequenz optimal sein kann.
  • Eine einfache Ausführung für die Bewegung beeinflussender Reib­mittel ohne gesonderte Zusatzteile ergibt sich, wenn die Reib­mittel aus einem vorgespannten Deckel bestehen, der mit Teilen auf die Zusatzmasse drückt. Die Reibmittel können auch mit einem handelsüblichen Teil verwirklicht werden, wobei auch auf eine spezielle Form des Deckels verzichtet werden kann, wenn das Reibmittel aus einem Silikongummischlauch besteht, der entweder in einer Nut im Kontaktträger oder in der Zusatzmasse gehalten gegen das andere Teil drückt. Die Verzögerung der Zusatzmasse läßt sich noch besser bestimmen, wenn die Reibmittel aus einer konvex gebogenen am Kontaktträger gehaltenen Blattfeder beste­hen, deren konvexer Teil in eine entsprechende Ausnehmung in der Zusatzmasse gedrückt ist. Hierdurch ergibt sich eine Progression der Reibwirkung von der Ausgangslage her in beiden Bewegungs­richtungen des Kontaktträgers. Mit einer normalen glatten Blattfeder zur Erzielung der progressiven Reibkraft kann aus­gekommen werden, wenn die Reibmittel aus einer um eine Achse am Kontaktträger drehbaren Zusatzmasse bestehen, die dem Drehpunkt gegenüberliegend eliptisch geformt an einer im Kontaktträger abgestützten Blattfeder anliegt, die in Bewegungsrichtung des Kontaktträgers verläuft.
  • Eine weitere einfache konstengünstige Ausführungsform der pro­gressiven Reibung ergibt sich, wenn die Reibmittel aus einer Winkelfeder bestehen, deren Winkel am Kontaktträger abgestützt ist und deren einer Schenkel an einer parallel zur Bewegungs­richtung verlaufenden Seite der Zusatzmasse andrückt und deren anderer Schenkel die Zusatzfeder bildet.
  • Anhand der Zeichnung werden verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
    • FIG 1 eine schematische Darstellung des Wechselstromschützes mit Zusatzmasse und Federanordnungen,
    • FIG 2, 3, 3a, 4 den Kontaktträger mit Zusatzmasse und erfindungs­gemäßen Reibfedern, die linear wirken,
    • FIG 5, 6, 7 erfindungsgemäße Kontaktträgerausführungen, deren Reibkraft beim Schaltvorgang progressiv wirkt.
    • FIG 8 in einem Diagramm den Stromverlauf in dem Magnetsystem über der Zeit, den Weg des Kontaktträgers über der Zeit sowie den Zustand eines Öffner- und Schließerkontaktes über der Zeit und
    • FIG 9 die dem Diagramm nach FIG 8 zugeordnete dynamische Halte­kraft der Magnetteile über der Zeit.
  • Das in FIG 1 dargestellte Wechselstromschütz hat ein Gehäuse 1, in dem das Magnetsystem mit dem Kern 2 der Spule 3 sowie der Anker 4 und der durch die Rückdruckfeder 5 federkraftbelastete Kontaktträger 6 gelagert sind. 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 Zwischenschieber 9 an, der sei­nerseits über die Koppelfeder 10 mit dem Kontaktträger 6 in Wirkverbindung steht. Der Zwischenschieber 9 ist gegen Anschläge 11 des Kontaktträgers gedrückt. Die Angriffsrichtung des An­kers ist durch einen Pfeil 12 dargestellt. Die Zusatzmasse 8 wird durch die Zusatzfeder 13 entgegen der Bewegungsrichtung der Kontaktträgers 6 im Einschaltsinne gegen den Anschlag 14 am Kon­taktträger 6 gedrückt. Die Feder 13 ist im Ausführungsbeispiel nach FIG 2 als Blattfeder ausgebildet. Die freien Enden 15, 16 der Blattfeder stützen sich an den Vorsprüngen 17 des Kontakt­trägers 6 ab. Die Anlagefläche der Zusatzmasse 8 an der Zusatz­feder 13 ist im Ausführungsbeispiel nach FIG 2 mit 18 bezeich­net. Im Ausführungsbeispiel nach FIG 2 ist gemäß der Erfindung zusätzlich eine Reibfeder 19, die an den parallel zur Bewegungs­richtung verlaufenden Seitenfläche 20 der Zusatzmasse 8 einer­seits angreift. Die freien Enden 21, 22 der Reibfeder 19 stützen sich an einem entsprechend ausgebildeten Vorsprung 23 des Kon­taktträgers 6 ab. Bei Bewegung der Zusatzmasse 8 in Richtung des Pfeiles 12 übt die ballige Fläche 24 der Reibfeder 19 eine Reibwirkung auf die Zusatzmasse 8 aus, so daß sowohl bei der Hin- als auch bei der Rückbewegung eine Verzögerung erreicht wird, die den Rückprall des Kontaktträgers 6 verzögert. Im Aus­führungsbeispiel nach FIG 3, 3a wird anstelle der Reibfeder 19 die dämpfende Reibung über einen vorgespannten Deckel 25 er­zielt. Die Reibfläche 26 an einem Vorsprung 27 des Deckels 25 liegt auf einer der Seitenflächen der Zusatzmasse 8 auf. Die übrige Lagerung der Zusatzmasse erfolgt wie im Ausführungsbei­spiel nach FIG 2, ohne die seitliche Reibfeder.
  • Im Ausführungsbeispiel nach FIG 4 wird über einen geeigneten Silikongummischlauch 28, der in eine Nut 29 in der Zusatzmasse 8 eingelegt ist, eine Schwingungsdämpfung der Zusatzmasse 8 erzielt. Der Silikonschlauch 28, der als abriebfeste Meterware gekauft werden kann, liegt an der einen Seitenfläche 51 des Kon­taktträgers an, wohingegen die Zusatzmasse mit ihrem anderen Ende an der anderen Seitenfläche 51 anliegt. Die Zusatzmasse 8 führt hier zusätzlich eine leichte Drehbewegung aus, die sich günstig auf die Verzögerungszeit und die Dämpfung auswirkt.
  • Im Ausführungsbeispiel nach FIG 5 wird über eine seitliche Blatt­feder 30, die einen konvex gebogenen Teil 31 aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung 32 der Zusatzmasse 8 eingreift, eine progressive Reibkraft erzeugt.
  • Durch das Eingreifen des konvex gebogenen Teiles 31 in die Aus­nehmung 32 wird die Zusatzmasse 8 in einer Mittellage gehalten. Da auf die Blattfeder 13 in diesem Beispiel verzichtet werden kann, sind Wegbegrenzungsanschläge 33, 34 vorhanden. Sobald sich die Zusatzmasse aus der Mittellage herausbewegt, wird über die seitliche Blattfeder 30 eine progressive Reibkraft erzeugt. Auch hier entsteht eine Zeitverzögerung zur Überbrückung des dynamischen Haltekrafttales und durch die Dämpfung über die zunehmende Reibung wird ein wiederholtes Auftreffen des Kon­taktträgers auf den Anker vermieden.
  • Im Ausführungsbeispiel nach FIG 6 ist auf einer Seite der Zu­satzmasse 8 eine vorgespannte Blattfeder 35 vorhanden, die sich mit ihrem freien Ende am Kontaktträger 6 abstützt und in Bewe­gungsrichtung des Kontaktträgers verläuft. Der Blattfeder ge­genüberliegend ist die Zusatzmasse 8 über eine Achse 36 am Kontaktträger 6 drehbar gelagert. Die Fläche 37 der Zusatzmasse 8, die der Achse 36 gegenüberliegt, ist im wesentlichen elip­tisch ausgebildet, d.h. der Radius im Endbereich der Zusatzmas­se 8 ist größer als der Radius im Mittelteil der Masse, so daß sich mit zunehmender Drehbewegung der Masse in beiden Richtungen die Reib- bzw. Koppelkraft, die von der Zusatzmasse 8 auf den Kontaktträger 6 übertragen wird, vergrößert. Dadurch wird sowohl die erforderliche Zeitverzögerung als auch die Schwingungsdämp­fung der Zusatzmasse 8 erreicht, so daß auch hierbei eine ein­wandfreie Funktion des Schützantriebes bei 50 und 60 Hz Netz­frequenz gegeben ist.
  • Im Ausführungsbeispiel nach FIG 7 ist anstelle der Reibfeder 22 eine Winkelfeder 38 vorhanden, deren Winkel 39 sich in einer Ausnehmung des Vorsprungs 40 am Kontaktträger 6 abstützt. Der eine Schenkel 41 der Winkelfeder 38 erzeugt die Reibwirkung, wie für die Feder 22 geschildert, an der Seitenfläche 20 der Zusatzmasse 8. Der andere Schenkel 42 übernimmt die Funktion der Blattfeder 18. Wie ersichtlich, in FIG 7 gestrichelt darge­stellt, wird die Kraft des ersten Schenkels 41 auf die Seiten­fläche 23 vergrößert, wenn der Schenkel 42 in die gestrichelt dargestellte Lage gebracht wird.
  • Die FIG 8 und 9 zeigen den Stromverlauf im Magnetsystem, der mit 43 bezeichnet ist. Die Linie, die den zeitlichen Verlauf der Öffner- und Schließerfunktion darstellt, ist mit 44 und 45 bezeichnet. Mit 46 ist der Weg des Kontaktträgers 6 über der Zeit bezeichnet. Der mit 47 bezeichnete Kurvenverlauf aus FIG 9 stellt die dynamische Haltekraft der Polflächen über der Zeit dar, der im zeitlichen Ablauf dem zeitlichen Verlauf des Dia­gramms nach FIG 8 entspricht. Zum Zeitpunkt 48, als gestrichelte Linie dargestellt, trifft der Anker auf das Joch auf. Die ge­strichelt dargestellte Linie 49 stellt den Zeitpunkt dar, in dem der Kontaktträger 6 auf den Anker verzögert auftrifft. Die Rückschwingung 50 ist derart gering, so daß ein wiederholtes Auftreffen des Kontaktträgers 6 auf den Anker ausgeschlossen ist. Die wesentliche Unterscheidung der Diagramme (FIG 8 und 9) gegenüber dem Stand der Technik E-OS 0 174 467 besteht darin, daß die Rückschwingung 50 praktisch nicht mehr ins Gewicht fällt.

Claims (7)

1. Wechselstromschütz mit einem von Magnetsystem (2, 3) betätig­ten Anker (4), der über eine Koppelfeder (10) mit einem die be­weglichen Kontaktteile des Kontaktsystems haltenden, rückstell­federkraftbelasteten Kontaktträger (6) in Wirkverbindung steht und der Kontaktträger (6) mit einer Zusatzmasse (8) versehen ist, die von einer Zusatzfeder (13) entgegen der Einschaltrich­tung des Kontaktträgers (6) gegen einen Anschlag am Kontaktträ­ger (6) gedrückt ist, dadurch gekennzeich­net, daß an der Zusatzmasse (8) die freie Bewegung beein­flussende Reibmittel (19) angreifen.
2. Schütz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Reibmittel (19) aus einem vorge­spannten Deckel (25) bestehen, der mit Teilen (27) auf die Zusatzmasse (8) drückt.
3. Schütz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Reibmittel (19) aus einem Sili­kongummischlauch (28) besteht, der entweder in einer Nut (29) im Kontaktträger (6) oder in der Zusatzmasse (8) gehalten gegen das andere Teil drückt.
4. Schütz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Reibkraft der Reibmittel (19) be­wegungswegabhängig verstärkt ist.
5. Schütz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Reibmittel (19) aus an einer konvex gebogenen am Kontaktträger (6) gehaltenen Blattfeder (35) be­steht, deren konvexer Teil in einer entsprechenden Ausnehmung in der Zusatzmasse (8) gedrückt ist.
6. Schütz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Reibmittel (19) aus einer um eine Achse (36) am Kontaktträger (6) drehbaren Zusatzmasse (8) besteht, die dem Drehpunkt gegenüberliegend eliptisch geformt an einer im Kontaktträger (6) abgestützten Blattfeder (35) an­liegt, die in Bewegungsrichtung des Kontaktträgers (6) verläuft.
7. Schütz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Reibmittel (19) aus einer Winkel­feder (38) bestehen, deren Winkel (39) am Kontaktträger (6) abgestützt ist und deren einer Schenkel (41) an einer parallel zur Bewegungsrichtung verlaufenden Seite (20) der Zusatzmasse (8) andrückt und deren anderer Schenkel (42) die Zusatzfeder (13) bildet.
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