EP0876671A1 - Electrical switching device - Google Patents

Electrical switching device

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EP0876671A1
EP0876671A1 EP97914045A EP97914045A EP0876671A1 EP 0876671 A1 EP0876671 A1 EP 0876671A1 EP 97914045 A EP97914045 A EP 97914045A EP 97914045 A EP97914045 A EP 97914045A EP 0876671 A1 EP0876671 A1 EP 0876671A1
Authority
EP
European Patent Office
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contact
contacts
movable
iron core
contact bridge
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EP97914045A
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German (de)
French (fr)
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EP0876671B1 (en
Inventor
Markus Meier
Bardo Koppmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0876671A1 publication Critical patent/EP0876671A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0876671B1 publication Critical patent/EP0876671B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/001—Means for preventing or breaking contact-welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device with a movable contact element with a pair of movable contacts thereon, a pair of fixed contact elements to which the fixed contacts are individually fastened, a first electromagnetic drive device with a fixed iron core, a movable iron core and a coil which is electrically connected in series with one of the fixed contacts and a second electromagnetic drive device, which comprises a yoke, an armature and a winding, for switching the load current on and off via a transmission element.
  • a so-called n-release is provided as an auxiliary magnet system, on the armature of which a plunger is attached, which serves to open the contacts when overcurrents occur. This is intended to prevent welding of the contacts as a result of overcurrents, the occurrence of which causes the contacts to be more or less separated depending on the current with the formation of arcs.
  • the plunger is guided in the cylindrical cavity of a tubular contact bridge support which can be actuated via a lever by a main magnet system for switching the load current on and off.
  • the auxiliary magnet system is located below the contact arrangement in such a way that the axial line of the plunger is aligned with the longitudinal center axis of the contact bridge carrier.
  • the main magnet system is next to the auxiliary magnet system, i.e. arranged laterally offset to the longitudinal center axis of the contact bridge carrier.
  • DE-OS 28 48 287 discloses a magnetic switch in which the contacts for switching the load circuit on and off are quickly opened when overcurrents occur.
  • the Magnetic switch is an overcurrent sensitive device with a winding through which the load current flows and a magnetic core which is provided with an impact pin.
  • An electromagnet switches the load current on and off via the contacts, for which its armature is coupled via a magnetic energy store to a longitudinally movable transmission element, which thus executes a movement in the longitudinal direction when the electromagnet is energized and in the process fastens those to a movable contact bridge movable contacts from fixed contacts.
  • Magnetic switch on the spring force accumulator in such a way that it suddenly accelerates the transmission element and tears open the contacts to avoid welding.
  • the power transmission of the electromagnet can also be carried out by a push rod which is guided in a transmission element actuated by the magnetic switch.
  • the object of the invention is to improve the switching device of the type mentioned above in such a way that welding of the contacts is avoided by avoiding overcurrent-dependent arcing.
  • the transmission member is designed as a contact bridge support with a window in which the movable contact element is received, that the contact bridge support is coupled to the armature without the intermediary of levers, that the movable iron core is the first drive device is fastened to the contact bridge carrier and that a force proportional to the load current acts on the movable iron core, which holds the contacts over the contact bridge carrier.
  • first and second drive devices are arranged coaxially to one another and have a common line of action of force which is aligned with the axis of symmetry of the contact bridge carrier. This has the advantage that only longitudinal forces become effective and the forces can be fully deployed without loss, ie, for example, friction losses, which usually occur when using deflection levers, are avoided.
  • the contact bridge support comprises two parts that can move relative to one another in one direction, this enables the contact bridge support to be shortened when the magnetic circuit of the second drive device is closed due to the force of the first drive device in such a way that the pressure of the movable contacts on the fixed contacts is increased.
  • the parts of the contact carrier are a contact carrier plate attached to the armature of the second drive device and a contact carrier dome coupled to the latter via a spring.
  • the shortening of the contact bridge carrier described above is easily achieved in this way.
  • the contact carrier dome is provided with the window in which the movable contact element is biased in the direction of the fixed contacts by a contact spring and if a pressure piece is provided which increases the spring travel by which the spring
  • Compression can be shortened.
  • the result of this design is that the additional force of the first drive device is effective when overcurrents occur directly via the contact carrier dome and the pressure piece for pressing the movable contacts onto the fixed contacts.
  • the force of the contact spring is no longer decisive as when switching on by the first drive device.
  • a further advantageous solution is provided if the contact bridge support and the movable iron core can be moved relative to one another in the direction of movement and if the movable iron core is provided with a plunger which is guided through the contour of the contact bridge carrier is guided and tears open the contacts over the contact element in the event of overcurrents.
  • This embodiment can be implemented in a simple manner and means a modification of the solution concept described above. While this freedom from sweat is achieved by means of a dynamic increase in contact force, in the present solution the absence of sweat is brought about by opening the movable contact element.
  • FIG. 2 shows the electrical switching device according to FIG.
  • FIG 3 shows an electrical switching device with no sweat by opening a contact bridge.
  • FIG. 1 shows an electrical switching device 1 according to a first embodiment with a contact device 3, 4, 5 in an arc chamber 2, a main magnet system 16 actuating the contact device 3, 4, 5, and one between the contact device 3, 4, 5 and the main magnet system 16 arranged auxiliary magnet system 22, 23, 24.
  • the main magnet system 16 and the auxiliary magnet system 22, 23, 24 are designed as electromagnetic drive devices.
  • the auxiliary magnet system 22, 23, 24 is advantageously arranged in the line of action of the main magnet system 16, so that, in contrast to the previous technology, which works with reversing levers, both have their effect without delay without the intermediary of reversing levers.
  • the elimination of bellcranks also means a reduction in components, which is usually the goal.
  • 1 shows the system for one phase; the structure is essentially the same for the other phases, so that the description for this one phase also applies to the other phases.
  • the contact device 3, 4, 5 comprises a movable contact bridge 3 as a movable contact element, each with a movable contact 4 at opposite end regions of the contact bridge 3.
  • the movable contacts 4 are arranged opposite a pair of fixed contacts 5.
  • the fixed contacts 5 are each connected to a contact element 6 which is fastened to a housing shoulder 7 inside an upper housing half 8.
  • the contact bridge 3 is inserted into a window 9 of a rod-shaped, two-part contact bridge carrier, which essentially consists of a contact carrier dome 10 and a contact carrier plate 11.
  • the contact carrier dome 10 is held at the top in FIG. 1 via a spiral spring 12 as the main contact spring, the contact carrier dome 10 and the contact bridge
  • the auxiliary magnet system comprises a fixed iron core, which is formed by two U-shaped iron sheets 22, a coil 23 and an armature 24 as a movable iron core.
  • the main magnet system 16 serving as the operating and actuating mechanism is located in a lower housing half 15 as shown in FIG. 1. It is designed as an electromagnet which essentially comprises a fixed iron core 17, a movable armature 18 and a coil or winding (not shown here). tion comprises, which can be acted upon by a control circuit with current to actuate the switching device.
  • FIGS 1 and 2 shows the switching device 1 according to the invention in the switched-on state, i.e. with current supply.
  • the function of the switching device 1 is explained below with reference to FIGS 1 and 2.
  • the contact carrier dome 10 presses the contact bridge 3 directly downward via the pressure piece 26, since the contact spring 12 - as mentioned above - is already almost compressed around the air gap 27.
  • the result of this is that the additional force of the auxiliary magnet system 22, 23, 24 generated when overcurrents occur is transmitted directly to the contact point between the movable 4 and the fixed contacts 5, while otherwise only the substantially small one with normal load currents - re contact force effective through the contact spring 12. So that the described additional force of the auxiliary magnet system 22, 23, 24 can fully develop, the contact carrier dome 10 can be displaced relative to the contact carrier plate 11 with the interaction of the spring 21.
  • the pressure piece 26 could also be integrally formed on the upper edge surface 28 of the window 9 in the contact carrier dome 10 and accordingly the spiral spring 12 could survive the above-mentioned air gap 27 at the lower end of the pressure piece 26 without the mode of operation being affected would change in principle.
  • FIG. 3 shows a switching device 1 according to a second embodiment in the switched-on state. This largely corresponds to the first embodiment of the switching device 1 according to FIGS. 1 and 2. In this respect, a description of the matching components is dispensed with and these are provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2.
  • the essential modification in the second embodiment relates to the construction of the contact bridge support.
  • This also consists of a contact carrier plate 11 and a tubular contact carrier dome 10 with a window 9 for receiving the contact spring 12.
  • the armature 24 of the auxiliary magnet system is mounted movably in the cylindrical cavity 19 of the contact carrier dome 10 and is provided at its upper end with a plunger 29 or striker pin which can be moved into the window 9 when triggered by an overcurrent or short-circuit current.
  • the plunger 29 there is a back pressure spring 30 which is supported on one side on a shoulder 31 in the cylindrical cavity 19 and on the other hand acts on the armature 24.
  • the desired freedom from sweat is achieved in the solution according to the second embodiment by opening the movable contact bridge 3 in the event of an overcurrent or short circuit.
  • the function of the plunger 29 is corresponding, as a result of overcurrents caused by the force of the auxiliary magnet system
  • the contacts 4, 5 are likewise torn open via the plunger 29 of the auxiliary magnet system 22, 23, 24 with the result that arcs are again drawn. These are attracted to the arc extinguishing plates 14, so that the arc resistance increases and the short-circuit current is thereby limited.
  • the short-circuit current is subsequently interrupted by a breaker or disconnector, not shown.

Landscapes

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Abstract

The object of the invention is to prevent movable contacts (4) from being welded to fixed contacts (5) of a switching device (1). This object is achieved by an auxiliary magnet system (22, 23, 24) which is arranged in the main conducting path and generates a contact pressure force corresponding to the exciting current such that, when excess and short-circuit currents occur, there is no arcing between the contacts (4, 5). To that end, the movable iron core (24) of the auxiliary magnet system is connected to the contact bridge carrier (10, 11) which connects and disconnects the contacts (4, 5).

Description

Beschreibungdescription
Elektrisches SchaltgerätElectrical switching device
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schaltgerät mit einem beweglichen Kontaktelement mit einem Paar von be¬ weglichen Kontakten daran, einem Paar von festen Kontaktele¬ menten, an denen die festen Kontakte einzeln befestigt sind, einer ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung mit ei- nem festen Eisenkern, einem beweglichen Eisenkern sowie einer Spule, welche elektrisch in Serie mit einem der festen Kon¬ takte verbunden ist und einer zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung, die ein Joch, ein Anker und eine Wick¬ lung umfaßt, zur Ein- und Ausschaltung des Laststroms über ein Übertragungsglied.The invention relates to an electrical switching device with a movable contact element with a pair of movable contacts thereon, a pair of fixed contact elements to which the fixed contacts are individually fastened, a first electromagnetic drive device with a fixed iron core, a movable iron core and a coil which is electrically connected in series with one of the fixed contacts and a second electromagnetic drive device, which comprises a yoke, an armature and a winding, for switching the load current on and off via a transmission element.
Ein gattungsgemäßes Schaltgerät ist in der deutschen Patent¬ schrift DE 41 04 533 C2 offenbart. Hier ist ein sogenannter n-Auslöser als HilfsmagnetSystem vorgesehen, an dessen Anker ein Stößel befestigt ist, der zum Aufschlagen der Kontakte bei Auftreten von Überströmen dient. Hierdurch soll eine Ver¬ schweißung der Kontakte in Folge von Überströmen verhindert werden, bei deren Auftreten die Kontakte stromabhängig unter Bildung von Lichtbögen mehr oder weniger getrennt werden. Der Stößel ist im zylindrischen Hohlraum eines rohrförmig ausge¬ bildeten Kontaktbrückenträgerε geführt, der über einen Hebel durch ein Hauptmagnetsystem zur Ein- und Ausschaltung des Laststroms betätigbar ist. Hierbei liegt das Hilfsmagnet- system derart unterhalb der Kontaktanordnung, daß die Axial- linie des Stößels mit der Längsmittelachse des Kontakt¬ brückenträgers fluchtet. Das Hauptmagnetsystem ist neben dem Hilfsmagnetsystem, d.h. zur Längsmittelachse des Kontakt¬ brückenträgers seitlich versetzt angeordnet.A generic switching device is disclosed in German Patent DE 41 04 533 C2. Here, a so-called n-release is provided as an auxiliary magnet system, on the armature of which a plunger is attached, which serves to open the contacts when overcurrents occur. This is intended to prevent welding of the contacts as a result of overcurrents, the occurrence of which causes the contacts to be more or less separated depending on the current with the formation of arcs. The plunger is guided in the cylindrical cavity of a tubular contact bridge support which can be actuated via a lever by a main magnet system for switching the load current on and off. The auxiliary magnet system is located below the contact arrangement in such a way that the axial line of the plunger is aligned with the longitudinal center axis of the contact bridge carrier. The main magnet system is next to the auxiliary magnet system, i.e. arranged laterally offset to the longitudinal center axis of the contact bridge carrier.
Die DE-OS 28 48 287 offenbart einen MagnetSchalter, bei dem die Kontakte zur Ein- und Ausschaltung des Laststromkreises bei Auftreten von Überströmen schnell geöffnet werden. Der Magnetschalter ist eine überstromempfindliche Vorrichtung mit einer vom Laststrom durchflossenen Wicklung und einem Magnet¬ kern, der mit einem Schlagstift versehen ist. Ein Elektro¬ magnet schaltet den Laststrom über die Kontakte ein und aus, wozu dessen Anker über einen Magnetkraftspeicher mit einem längsbeweglichen Übertragungsorgan gekuppelt ist, das somit bei Erregung des Elektromagneten eine Bewegung in Längsrich¬ tung ausführt und dabei die an einer beweglichen Kontakt¬ brücke befestigten beweglichen Kontakte von Festkontakten abhebt. Bei Auftreten von Überströmen wirkt der Anker desDE-OS 28 48 287 discloses a magnetic switch in which the contacts for switching the load circuit on and off are quickly opened when overcurrents occur. The Magnetic switch is an overcurrent sensitive device with a winding through which the load current flows and a magnetic core which is provided with an impact pin. An electromagnet switches the load current on and off via the contacts, for which its armature is coupled via a magnetic energy store to a longitudinally movable transmission element, which thus executes a movement in the longitudinal direction when the electromagnet is energized and in the process fastens those to a movable contact bridge movable contacts from fixed contacts. The armature of the
Magnetschalters derart auf den Federkraftspeicher, daß dieser das Übertragungsorgan schlagartig beschleunigt und die Kon¬ takte zur Vermeidung von Verschweißungen aufreißt. Die Kraft¬ übertragung des Elektromagneten kann auch durch eine Schub- Stange erfolgen, die in einem vom Magnetschalter betätigten Übertragungsorgan geführt ist.Magnetic switch on the spring force accumulator in such a way that it suddenly accelerates the transmission element and tears open the contacts to avoid welding. The power transmission of the electromagnet can also be carried out by a push rod which is guided in a transmission element actuated by the magnetic switch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schaltgerät der obengenannten Art derart zu verbessern, daß eine Verschwei- ßung der Kontakte durch Vermeidung von überstromabhängigen Lichtbögen ausgeschlossen wird.The object of the invention is to improve the switching device of the type mentioned above in such a way that welding of the contacts is avoided by avoiding overcurrent-dependent arcing.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Übertragungsglied als Kontaktbrückenträger mit einem Fenster ausgeführt ist, in dem das bewegliche Kontaktelement aufge¬ nommen iεt, daß der Kontaktbrückenträger ohne Zwischenschal¬ tung von Hebeln an dem Anker angekoppelt ist, daß der beweg¬ liche Eisenkern der ersten Antriebsvorrichtung an dem Kon¬ taktbrückenträger befestigt ist und daß auf den beweglichen Eisenkern eine dem Laststrom proportionale Kraft wirkt, die die Kontakte über den Kontaktbrückenträger zuhält.According to the invention, the object is achieved in that the transmission member is designed as a contact bridge support with a window in which the movable contact element is received, that the contact bridge support is coupled to the armature without the intermediary of levers, that the movable iron core is the first drive device is fastened to the contact bridge carrier and that a force proportional to the load current acts on the movable iron core, which holds the contacts over the contact bridge carrier.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht, wenn die erste und zweite Antriebsvorrichtung koaxial zueinander angeordnet sind und eine gemeinsame Kraftwirkungslinie auf¬ weisen, die mit der Symetrieachse des Kontaktbrückenträgers fluchtet. Dies hat den Vorteil, daß lediglich Längskräfte wirksam werden und die Kräfte ohne Verlust voll zur Entfal¬ tung gebracht werden können, d.h. z.B. Reibungsverluste, wie sie beim Einsatz von Umlenkhebeln üblicherweise auftreten, vermieden werden.An advantageous further development of the invention exists if the first and second drive devices are arranged coaxially to one another and have a common line of action of force which is aligned with the axis of symmetry of the contact bridge carrier. This has the advantage that only longitudinal forces become effective and the forces can be fully deployed without loss, ie, for example, friction losses, which usually occur when using deflection levers, are avoided.
Umfaßt der Kontaktbrückenträger zwei Teile, die sich relativ zueinander in einer Richtung bewegen können, so ermöglicht dies, daß sich der Kontaktbrückenträger bei geschlossenem Magnetkreis der zweiten Antriebsvorrichtung aufgrund der Kraftwirkung der ersten Antriebsvorrichtung derart verkürzen kann, daß der Andruck der beweglichen Kontakte auf die festen Kontakte erhöht wird.If the contact bridge support comprises two parts that can move relative to one another in one direction, this enables the contact bridge support to be shortened when the magnetic circuit of the second drive device is closed due to the force of the first drive device in such a way that the pressure of the movable contacts on the fixed contacts is increased.
Vorteilhafterweise sind die Teile des Kontaktträgers eine am Anker der zweiten Antriebsvorrichtung befestigte Kontakt¬ trägerplatte und ein mit dieser über eine Feder gekoppelter Kontaktträgerdom. Die zuvor beschriebene Verkürzung des Kontaktbrückenträgers wird auf diese Art und Weise einfach erreicht.Advantageously, the parts of the contact carrier are a contact carrier plate attached to the armature of the second drive device and a contact carrier dome coupled to the latter via a spring. The shortening of the contact bridge carrier described above is easily achieved in this way.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Kontaktträgerdom mit dem Fenster versehen ist, in dem das bewegliche Kontaktelement durch eine Kontaktfeder in Richtung der festen Kontakte vorgespannt ist und wenn ein Druckstück vorgesehen ist, welches den Federweg, um den die Feder beiFurthermore, it has proven to be advantageous if the contact carrier dome is provided with the window in which the movable contact element is biased in the direction of the fixed contacts by a contact spring and if a pressure piece is provided which increases the spring travel by which the spring
Kompression verkürzbar ist, beschränkt. Diese Ausführung hat zur Folge, daß die Zusatzkraft der ersten Antriebsvorrichtung bei Auftreten von Überströmen direkt über den Kontaktträger¬ dom und das Druckstück zum Andruck der beweglichen Kontakte auf den festen Kontakten wirksam wird. In diesem Fall ist also nicht mehr die Kraftwirkung der Kontaktfeder maßgebend wie beim Einschalten durch die erste Antriebsvorrichtung.Compression can be shortened. The result of this design is that the additional force of the first drive device is effective when overcurrents occur directly via the contact carrier dome and the pressure piece for pressing the movable contacts onto the fixed contacts. In this case, the force of the contact spring is no longer decisive as when switching on by the first drive device.
Eine weitere vorteilhafte Lösung ist gegeben, wenn der Kon- taktbrückenträger und der bewegliche Eisenkern in der Bewe¬ gungsrichtung zueinander verschieblich sind und wenn der bewegliche Eisenkern mit einem Stößel versehen ist, der durch die Kontur des Kontaktbrückenträgers geführt ist und bei Überströmen die Kontakte über das Kontaktelement aufreißt. Diese Ausführung ist auf einfache Weise realisierbar und be¬ deutet eine Abwandlung des oben beschriebenen Lösungskon- zepts . Während bei diesem die Schweißfreiheit durch eine dynamische Kontaktkraftverstärkung erreicht wird, wird die Schweißfreiheit bei der vorliegenden Lösung durch Aufschlagen des beweglichen Kontaktelements bewerkstelligt.A further advantageous solution is provided if the contact bridge support and the movable iron core can be moved relative to one another in the direction of movement and if the movable iron core is provided with a plunger which is guided through the contour of the contact bridge carrier is guided and tears open the contacts over the contact element in the event of overcurrents. This embodiment can be implemented in a simple manner and means a modification of the solution concept described above. While this freedom from sweat is achieved by means of a dynamic increase in contact force, in the present solution the absence of sweat is brought about by opening the movable contact element.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show it:
FIG 1 ein elektrisches Schaltgerät mit Schweißfreiheit durch dynamische Kontaktkraftverstärkung im AUS- Zustand,1 shows an electrical switching device with no sweat due to dynamic contact force amplification in the OFF state,
FIG 2 das elektrische Schaltgerät gemäß FIG 1 im EIN-2 shows the electrical switching device according to FIG.
Zustand und FIG 3 ein elektrisches Schaltgerät mit Schweißfreiheit durch Aufschlagen einer Kontaktbrücke.State and FIG 3 shows an electrical switching device with no sweat by opening a contact bridge.
FIG 1 zeigt ein elektrisches Schaltgerät 1 gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer Kontakteinrichtung 3,4,5 in einer Lichtbogenkammer 2, einem die Kontakteinrichtung 3,4,5 betä¬ tigenden Hauptmagnetsystem 16, und einem zwischen der Kon- takteinrichtung 3,4,5 und dem Hauptmagnetsystem 16 angeordne¬ ten Hilfsmagnetsystem 22,23,24. Das Hauptmagnetsystem 16 und das Hilfsmagnetsystem 22,23,24 sind als elektromagnetische Antriebsvorrichtungen ausgebildet. Das Hilfsmagnetsystem 22,23,24 ist vorteilhafterweise in der Kraftwirkungslinie des HauptmagnetSystems 16 angeordnet, so daß beide im Gegensatz zur bisherigen Technik, die mit Umlenkhebeln arbeitet, unver- zögert ihre Wirkung ohne Zwischenschaltung von Umlenkhebeln entfalten. Der Verzicht auf Umlenkhebel bedeutet außerdem eine Reduzierung an Bauteilen, was üblicherweise angestrebt wird. Die FIG 1 zeigt das System für eine Phase; für die anderen Phasen ist der Aufbau im wesentlichen gleich, so daß die Beschreibung für diese eine Phase auch für die anderen Phasen gilt.1 shows an electrical switching device 1 according to a first embodiment with a contact device 3, 4, 5 in an arc chamber 2, a main magnet system 16 actuating the contact device 3, 4, 5, and one between the contact device 3, 4, 5 and the main magnet system 16 arranged auxiliary magnet system 22, 23, 24. The main magnet system 16 and the auxiliary magnet system 22, 23, 24 are designed as electromagnetic drive devices. The auxiliary magnet system 22, 23, 24 is advantageously arranged in the line of action of the main magnet system 16, so that, in contrast to the previous technology, which works with reversing levers, both have their effect without delay without the intermediary of reversing levers. The elimination of bellcranks also means a reduction in components, which is usually the goal. 1 shows the system for one phase; the structure is essentially the same for the other phases, so that the description for this one phase also applies to the other phases.
Die Kontakteinrichtung 3,4,5 umfaßt eine bewegliche Kontakt¬ brücke 3 als bewegliches Kontaktelement mit jeweils einem beweglichen Kontakt 4 an einander gegenüberliegenden Endbe¬ reichen der Kontaktbrücke 3. Die beweglichen Kontakte 4 sind einem Paar von festen Kontakten 5 gegenüberliegend angeord¬ net. Die festen Kontakte 5 sind jeweils mit einem Kontakt¬ element 6 verbunden, das an einem Gehäuseabsatz 7 im Inneren einer oberen Gehäusehälfte 8 befestigt ist.The contact device 3, 4, 5 comprises a movable contact bridge 3 as a movable contact element, each with a movable contact 4 at opposite end regions of the contact bridge 3. The movable contacts 4 are arranged opposite a pair of fixed contacts 5. The fixed contacts 5 are each connected to a contact element 6 which is fastened to a housing shoulder 7 inside an upper housing half 8.
Die Kontaktbrücke 3 ist in ein Fenster 9 eines stabförmigen, zweiteilig ausgeführten Kontaktbrückenträgers eingeschoben, der im wesentlichen aus einem Kontaktträgerdom 10 und einer Kontaktträgerplatte 11 besteht. Der Kontaktträgerdom 10 ist in FIG 1 oben über eine Spiralfeder 12 als Hauptkontaktfeder gehalten, wobei der Kontaktträgerdom 10 und die KontaktbrückeThe contact bridge 3 is inserted into a window 9 of a rod-shaped, two-part contact bridge carrier, which essentially consists of a contact carrier dome 10 and a contact carrier plate 11. The contact carrier dome 10 is held at the top in FIG. 1 via a spiral spring 12 as the main contact spring, the contact carrier dome 10 and the contact bridge
3 in einer Führung 13 in FIG 1 durch die Spiralfeder 12 nach unten vorgespannt sind. Ein Paar von gruppenweise angeordne¬ ten Lichtbogen-Löschplatten 14 aus einem magnetischen, metal¬ lischen Material sind an einander gegenüberliegenden Seiten der Kontaktbrücke 3 vorgesehen, um die Lichtbögen zu löschen, welche die Kontakttrennung zwischen den beweglichen Kontakten3 are biased downward in a guide 13 in FIG. 1 by the spiral spring 12. A pair of arc-extinguishing plates 14 made of a magnetic, metallic material, arranged in groups, are provided on opposite sides of the contact bridge 3 in order to extinguish the arcs, which separate the contact between the movable contacts
4 und den festen Kontakten 5 gezogen werden.4 and the fixed contacts 5 are pulled.
Das Hilfsmagnetsystem umfaßt einen festen Eisenkern, der durch zwei U-förmige Eisenbleche 22 gebildet ist, eine Spule 23 und einen Anker 24 als beweglichen Eisenkern.The auxiliary magnet system comprises a fixed iron core, which is formed by two U-shaped iron sheets 22, a coil 23 and an armature 24 as a movable iron core.
Das als Betriebs- und Betätigungsmechanismus dienende Haupt¬ magnetsystem 16 liegt gemäß FIG 1 in einer unteren Gehäuse- hälfte 15. Es ist als Elektromagnet ausgeführt, der im wesentlichen einen festen Eisenkern 17, einen beweglichen Anker 18 sowie eine hier nicht dargestellte Spule oder Wick- lung umfaßt, die zur Betätigung deε Schaltgeräts über einen Steuerkreis mit Strom beaufschlagt werden kann.The main magnet system 16 serving as the operating and actuating mechanism is located in a lower housing half 15 as shown in FIG. 1. It is designed as an electromagnet which essentially comprises a fixed iron core 17, a movable armature 18 and a coil or winding (not shown here). tion comprises, which can be acted upon by a control circuit with current to actuate the switching device.
FIG 2 zeigt das erfindungsgemäße Schaltgerät 1 im eingeschal- teten Zustand, d.h. bei Stromführung. Die Funktion des Schaltgeräts 1 wird im Folgenden anhand von FIG 1 und 2 erläutert.2 shows the switching device 1 according to the invention in the switched-on state, i.e. with current supply. The function of the switching device 1 is explained below with reference to FIGS 1 and 2.
Wird das Hauptmagnetsystem 16 angesteuert, bewegt sich dessen Anker 18 in der Figuren-Darstellung nach unten und nimmt die Position gemäß FIG 2 ein. Bei dieser Abwärtsbewegung wird der Kontaktbrückenträger 10,11 infolge der Ankopplung nach unten mitgeführt, wobei die Kontaktfeder 12 nach Auflage der beweg¬ lichen Kontakte 4 auf den festen Kontakten 5 nahezu um den Federweg komprimiert wird, der dem Luftspalt 27 im stromlosen Zustand des Schaltgeräts 1 gemäß FIG 2 entspricht.If the main magnet system 16 is activated, its armature 18 moves downward in the figure and takes the position according to FIG. During this downward movement, the contact bridge support 10, 11 is carried downward as a result of the coupling, the contact spring 12 being compressed after the movable contacts 4 have been placed on the fixed contacts 5, almost by the spring travel which the air gap 27 has when the switching device 1 is de-energized corresponds to FIG 2.
Es stellt sich das Problem, daß mit steigendem Laststrom die Kräfte, die die Kontakte 4,5 auseinandertreiben wollen, an- wachsen. Das Aufreißen der Kontakte 4,5 zieht als unerwünsch¬ te Folgewirkungen die Bildung von Lichtbögen, die damit ver¬ bundene Temperaturerhöhung der Kontakte 4,5 und ein mögliches Verschweißen der Kontakte 4,5 nach sich. Mit steigendem Last¬ strom in der Hauptstrombahn wird aber beim vorliegenden Schaltgerät 1 zur Lösung dieses Problems die Kraft an der Kontaktstelle durch das Hilfsmagnetsystem 22,23,24 erhöht. Dies erfolgt über den Anker 24, des Hilfsmagnetsystems, auf den nach FIG 1 in Richtung Hauptmagnetsyεtem 16 zusammen mit dem Kontaktträgerdom 10 eine Kraft ausgeübt wird. Dabei drückt der Kontaktträgerdom 10 über das Druckstück 26 direkt die Kontaktbrücke 3 nach unten, da die Kontaktfeder 12 - wie oben erwähnt - bereits nahezu um den Luftspalt 27 komprimiert ist. Dies hat zur Folge, daß die bei Auftreten von Überströ¬ men erzeugte zusätzliche Kraft des Hilfsmagnetsystems 22,23,24 direkt auf die Kontaktstelle zwischen den beweg¬ lichen 4 und den festen Kontakten 5 übertragen wird, während ansonsten bei normalen Lastströmen nur die wesentlich kleine- re Kontaktkraft durch die Kontaktfeder 12 wirksam iεt. Damit sich die beschriebene Zusatzkraft des HilfsmagnetSystems 22,23,24 voll entfalten kann, ist der Kontaktträgerdom 10 relativ zur Kontaktträgerplatte 11 unter Zwischenwirkung der Feder 21 verschiebbar.The problem arises that as the load current increases, the forces which want to expel the contacts 4, 5 increase. The tearing of the contacts 4, 5 results in undesired secondary effects in the formation of arcs, the associated increase in temperature of the contacts 4, 5 and a possible welding of the contacts 4, 5 in consequence. With increasing load current in the main current path, the force at the contact point is increased by the auxiliary magnet system 22, 23, 24 in the present switching device 1 to solve this problem. This takes place via the armature 24, the auxiliary magnet system, on which, according to FIG. 1, a force is exerted together with the contact carrier dome 10 in the direction of the main magnet system 16. In this case, the contact carrier dome 10 presses the contact bridge 3 directly downward via the pressure piece 26, since the contact spring 12 - as mentioned above - is already almost compressed around the air gap 27. The result of this is that the additional force of the auxiliary magnet system 22, 23, 24 generated when overcurrents occur is transmitted directly to the contact point between the movable 4 and the fixed contacts 5, while otherwise only the substantially small one with normal load currents - re contact force effective through the contact spring 12. So that the described additional force of the auxiliary magnet system 22, 23, 24 can fully develop, the contact carrier dome 10 can be displaced relative to the contact carrier plate 11 with the interaction of the spring 21.
Von der dargestellten Auεführungεform gemäß FIG 1 abweichend könnte daε Druckstück 26 auch an der oberen Randfläche 28 des Fensterε 9 im Kontaktträgerdom 10 angeformt εein und demgemäß die Spiralfeder 12 um den oben erwähnten Luftεpalt 27 am unteren Ende deε Druckεtückε 26 überεtehen, ohne daß εich die Wirkungsweise prinzipiell ändern würde.1, the pressure piece 26 could also be integrally formed on the upper edge surface 28 of the window 9 in the contact carrier dome 10 and accordingly the spiral spring 12 could survive the above-mentioned air gap 27 at the lower end of the pressure piece 26 without the mode of operation being affected would change in principle.
In FIG 3 ist ein Schaltgerät 1 gemäß einer zweiten Auεfüh- rungεform im eingeschalteten Zustand dargestellt. Dieεeε stimmt weitgehend mit der ersten Ausführungsform des Schalt¬ geräts 1 gemäß FIG 1 und 2 überein. Insoweit wird auf eine Beschreibung der übereinstimmenden Komponenten verzichtet und diese werden mit gleichen Bezugszeichen wie in FIG 1 und 2 versehen.3 shows a switching device 1 according to a second embodiment in the switched-on state. This largely corresponds to the first embodiment of the switching device 1 according to FIGS. 1 and 2. In this respect, a description of the matching components is dispensed with and these are provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2.
Die wesentliche Abwandlung bei der zweiten Auεführungεform betrifft den Aufbau deε Kontaktbrückenträgerε. Dieεer besteht hier zwar auch aus einer Kontaktträgerplatte 11 und einem rohrformigen Kontaktträgerdom 10 mit einem Fenster 9 zur Auf¬ nahme der Kontaktfeder 12. Jedoch ist kein Druckstück vorhan¬ den und der Kontaktträgerdom 10 und die Kontaktträgerplatte 11 sind fest miteinander verbunden, z.B. durch eine Ver- schraubung, durch Verklebung oder Verschweißung. Im zylind- rischen Hohlraum 19 deε Kontaktträgerdomε 10 iεt der Anker 24 des Hilfsmagnetsystems beweglich gelagert und an seinem obe¬ ren Ende mit einem Stößel 29 bzw. Schlagstift versehen, der bei Auslösung durch einen Über- oder Kurzschlußεtrom in das Fenster 9 hinein verschiebbar ist. Um den Stößel 29 herum liegt eine Rückdruckfeder 30, die sich einerεeits an einem Absatz 31 im zylindrischen Hohlraum 19 abstützt und anderer¬ seits am Anker 24 angreift. Die angestrebte Schweißfreiheit wird bei der Lösung gemäß der zweiten Ausführungsform durch Aufschlagen der beweglichen Kontaktbrücke 3 im Überstrom- und Kurzschlußfall erreicht. Entsprechend ist die Funktion des Stößels 29, der infolge von Überströmen durch die Kraftwirkung des HilfsmagnetSystemsThe essential modification in the second embodiment relates to the construction of the contact bridge support. This also consists of a contact carrier plate 11 and a tubular contact carrier dome 10 with a window 9 for receiving the contact spring 12. However, there is no pressure piece and the contact carrier dome 10 and the contact carrier plate 11 are firmly connected to one another, for example by a Ver - screwing, by gluing or welding. The armature 24 of the auxiliary magnet system is mounted movably in the cylindrical cavity 19 of the contact carrier dome 10 and is provided at its upper end with a plunger 29 or striker pin which can be moved into the window 9 when triggered by an overcurrent or short-circuit current. Around the plunger 29 there is a back pressure spring 30 which is supported on one side on a shoulder 31 in the cylindrical cavity 19 and on the other hand acts on the armature 24. The desired freedom from sweat is achieved in the solution according to the second embodiment by opening the movable contact bridge 3 in the event of an overcurrent or short circuit. The function of the plunger 29 is corresponding, as a result of overcurrents caused by the force of the auxiliary magnet system
22,23,24 zusammen mit dem Anker 24 in Richtung Kontaktbrücke 3 beschleunigt wird und diese nach oben schlägt, so daß die Kontakte 4,5 aufgerissen werden. Dabei wird die Rückdruck¬ feder 30 komprimiert. Je nach Stärke der Rückdruckfeder 30 kann das Einsetzen der Schlagwirkung des Stößels 29 gezielt variiert werden kann.22,23,24 is accelerated together with the armature 24 in the direction of the contact bridge 3 and this strikes upwards, so that the contacts 4,5 are torn open. The Rückdruck¬ spring 30 is compressed. Depending on the strength of the back pressure spring 30, the onset of the impact of the plunger 29 can be varied in a targeted manner.
Die beim Aufreißen der Kontakte 4,5 entstehenden Lichtbögen bei der normalen Abschaltung von Lastströmen durch das Haupt- magnetεyεtem 16 werden von den Lichtbogen-Löschplatten 14 an¬ gezogen, gekühlt und infolge hiervon beim Null-Durchgang des Wechselstroms zum Verlöschen gebracht.The arcs which arise when the contacts 4, 5 are opened during the normal disconnection of load currents by the main magnet system 16 are attracted to the arc extinguishing plates 14, cooled and, as a result, quenched when the alternating current passes zero.
Bei Auftreten von Überströmen werden über den Stößel 29 des HilfsmagnetSystems 22,23,24 die Kontakte 4,5 ebenfalls mit der Folge aufgerisεen, daß wiederum Lichtbögen gezogen wer¬ den. Dieεe werden von den Lichbogenlöεchplatten 14 angezogen, εo daß der Lichtbogenwiderεtand wächεt und damit einhergehend der Kurzschlußstrom begrenzt wird. Der Kurzschlußstrom wird nachfolgend von einem nichtdargestellten Unterbrecher oder Trennschalter unterbrochen. If overcurrents occur, the contacts 4, 5 are likewise torn open via the plunger 29 of the auxiliary magnet system 22, 23, 24 with the result that arcs are again drawn. These are attracted to the arc extinguishing plates 14, so that the arc resistance increases and the short-circuit current is thereby limited. The short-circuit current is subsequently interrupted by a breaker or disconnector, not shown.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrischeε Schaltgerät (1) mit: einem beweglichen Kontaktelement (3) mit einem Paar von be- weglichen Kontakten (4) daran; einem Paar von festen Kontak¬ ten (5) und einem Paar von festen Kontaktelementen (6), an denen die festen Kontakte (5) einzeln befestigt sind; einer ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung mit einem festen Eisenkern (22) einem beweglichen Eisenkern (24) sowie einer Spule (23), welche elektrisch in Serie mit einem der festen Kontakte (5) verbunden ist; einer zweiten elektro¬ magnetischen Antriebsvorrichtung (16), die ein Joch (17), ein Anker (18) und eine Wicklung umfaßt, zur Ein- und Ausεchal- tung des Laststroms über ein Übertragungsglied, dadurch gekennz e i chnet , daß das Übertra¬ gungsglied alε Kontaktbrückenträger (10,11) mit einem Fenεter (9) auεgeführt iεt, in dem das bewegliche Kontaktelement (3) aufgenommen ist, daß der Kontaktbrückenträger (10,11) ohne Zwischenεchaltung von Hebeln an dem Anker (18) angekoppelt ist, daß der bewegliche Eisenkern (24) der ersten An¬ triebsvorrichtung an dem Kontaktbrückenträger (10,11) befe¬ stigt ist und daß auf den beweglichen Eisenkern (24) eine dem in der Spule (23) fließenden Strom proportionale Kraft wirkt, die die Kontakte (4,5) über den Kontaktbrückenträger (10,11) zuhält.1. Electrical switching device (1) with: a movable contact element (3) with a pair of movable contacts (4) thereon; a pair of fixed contacts (5) and a pair of fixed contact elements (6), to which the fixed contacts (5) are individually fastened; a first electromagnetic drive device with a fixed iron core (22), a movable iron core (24) and a coil (23) which is electrically connected in series with one of the fixed contacts (5); a second electromagnetic drive device (16), which comprises a yoke (17), an armature (18) and a winding, for switching the load current on and off via a transmission element, characterized in that the transmission element as a contact bridge support (10, 11) with a window (9) in which the movable contact element (3) is received, that the contact bridge support (10, 11) is coupled to the armature (18) without the interposition of levers, that the movable iron core (24) of the first drive device is attached to the contact bridge support (10, 11) and that a force proportional to the current flowing in the coil (23) acts on the movable iron core (24), which contacts (4 , 5) over the contact bridge support (10, 11).
2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn z ei chnet , daß die erste (22,23,24) und zweite elektromagnetische Antriebεvorrichtung (16) koaxial zueinander angeordnet εind und eine gemeinsame Kraftwirkungs- linie aufweisen, die mit der Symmetrieachse des Kontakt¬ brückenträgers (10,11) fluchtet.2. Electrical switching device according to claim 1, characterized in that the first (22, 23, 24) and second electromagnetic drive device (16) are arranged coaxially to one another and have a common line of force acting with the axis of symmetry of the contact bridge girder (10, 11) is aligned.
3. Elektrischeε Schaltgerät nach Anεpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kontakt- brückenträger zwei Teile (10,11) umfaßt, die εich relativ zueinander in einer Richtung bewegen' können. 3. Elektrischeε switching device according Anεpruch 1 or 2, characterized in that the contact bridge carrier has two parts (10,11) which can move relative to each other in a direction εich '.
4. Elektrischeε Schaltgerät nach einem der vorangehenden Anεprüche, dadur ch gekenn ze i chnet , daß die Teile deε Kontaktbrückenträgers eine am Anker (18) der zweiten Antriebsvorrichtung (16) befestigte Kontaktträger- platte (11) und ein mit dieεer über eine Feder (21) gekop¬ pelter Kontaktträgerdom (10) sind.4. Electrical switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the parts of the contact bridge carrier have a contact carrier plate (11) fastened to the armature (18) of the second drive device (16) and a contact carrier plate (11) with the latter via a spring (21 ) are coupled contact carrier dome (10).
5. Elektrischeε Schaltgerät nach einem der vorangehenden Anεprüche, dadurch gekennz ei chne t , daß der Kontaktträgerdom (10) mit dem Fenεter (9) verεehen ist, in dem das bewegliche Kontaktelement (3) durch eine Kontaktfeder (12) in Richtung der festen Kontakte (5) vor¬ gespannt ist und daß ein Druckstück (26) vorgesehen ist, welches den Federweg, um den die Kontaktfeder (12) bei Kompression verkürzbar ist, beschränkt.5. Electrical switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact carrier dome (10) is provided with the window (9) in which the movable contact element (3) is moved by a contact spring (12) in the direction of the fixed contacts (5) is biased and that a pressure piece (26) is provided which limits the spring travel by which the contact spring (12) can be shortened when compressed.
6. Elektrisches Schaltgerät (1) mit: einem beweglichen Kontaktelement (3) mit einem Paar von be¬ weglichen Kontakten (4) daran; einem Paar von festen Kontak- ten (5) und einem Paar von festen Kontaktelementen (6), an denen die festen Kontakte (5) einzeln befestigt εind; einer ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung mit einem festen Eisenkern (22) einem beweglichen Eisenkern (24) sowie einer Spule (23), welche elektrisch in Serie mit einem der festen Kontakte (5) verbunden ist; einer zweiten elektro¬ magnetischen Antriebsvorrichtung (16), die ein Joch (17), ein Anker (18) und eine Wicklung umfaßt, zur Ein- und Ausschal¬ tung des Laststroms über ein Übertragungsglied, dadurch gekenn z ei chnet , daß das Übertra- gungsglied als Kontaktbrückenträger (10,11) mit einem Fenster (9) ausgeführt ist, in dem das bewegliche Kontaktelement (3) aufgenommen ist, daß der Kontaktbrückenträger (10,11) ohne Zwischenεchaltung von Hebeln an dem Anker (18) angekoppelt iεt, daß der bewegliche Eisenkern (24) der ersten An- triebsvorrichtung und der Kontaktbrückenträger (10,11) zuein¬ ander verschieblich sind und daß der bewegliche Eisenkern (24) mit einem Stößel (29) versehen ist, der durch die Kontur deε Kontaktbrückenträgers (10,11) geführt ist und bei Auftre¬ ten von Überströmen die Kontakte (4,5) über das Kontaktele¬ ment (3) aufreißt. 6. Electrical switching device (1) with: a movable contact element (3) with a pair of movable contacts (4) thereon; a pair of fixed contacts (5) and a pair of fixed contact elements (6) to which the fixed contacts (5) are individually attached; a first electromagnetic drive device with a fixed iron core (22), a movable iron core (24) and a coil (23) which is electrically connected in series with one of the fixed contacts (5); a second electromagnetic drive device (16), which comprises a yoke (17), an armature (18) and a winding, for switching the load current on and off via a transmission element, characterized in that the transmission supply member is designed as a contact bridge support (10, 11) with a window (9) in which the movable contact element (3) is received, that the contact bridge support (10, 11) is coupled to the armature (18) without the interposition of levers that the movable iron core (24) of the first drive device and the contact bridge support (10, 11) can be moved relative to one another and that the movable iron core (24) is provided with a plunger (29) which is contoured of the contact bridge support (10, 11) is guided and, when overcurrents occur, the contacts (4, 5) tear open via the contact element (3).
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