EP1269597A1 - Schaltverfahren für ein elektromagnetisches schaltgerät und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches schaltgerät - Google Patents

Schaltverfahren für ein elektromagnetisches schaltgerät und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches schaltgerät

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EP1269597A1
EP1269597A1 EP01927626A EP01927626A EP1269597A1 EP 1269597 A1 EP1269597 A1 EP 1269597A1 EP 01927626 A EP01927626 A EP 01927626A EP 01927626 A EP01927626 A EP 01927626A EP 1269597 A1 EP1269597 A1 EP 1269597A1
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EP
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contact
current
load
limit value
circuit
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EP01927626A
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Georg Bollinger
Peter Donhauser
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Siemens AG
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H81/00—Protective switches in which contacts are normally closed but are repeatedly opened and reclosed as long as a condition causing excess current persists, e.g. for current limiting
    • H01H81/04—Protective switches in which contacts are normally closed but are repeatedly opened and reclosed as long as a condition causing excess current persists, e.g. for current limiting electromagnetically operated
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches
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    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • the present invention relates to a switching method for an electromagnetic switching device, in particular a contactor, with at least one load contact which has a current carrying capacity, the load contact being closed,
  • the circuit being opened when a current flowing through the load contact exceeds a current limit value, and an electromagnetic switching device corresponding therewith.
  • Switching methods and switching devices of this type are known. They are used, for example, in a series connection of a contactor with an upstream or downstream circuit breaker or in the form of a so-called sweat-free contactor. In both cases, opening the circuit serves to protect the contactor from short-circuits.
  • an extremely high current surge flows briefly when the circuit is closed.
  • the current surge can be 20 to 30 times the continuous current for transformers, and even 50 to 100 times the continuous current for capacitors.
  • the switchgear must always be dimensioned so that it can switch even this high surge.
  • the switching device must therefore be considerably oversized for switching transformers or capacitors compared to the continuous current to be carried.
  • the object of the present invention is a switching method for an electromagnetic switching device and to specify the corresponding electromagnetic switching device in which the switching device can be dimensioned smaller for the same continuous current to be conducted.
  • the object is achieved in that the circuit is closed again automatically when the current flowing through the load contact falls below the current limit value again due to the opening of the circuit, and in that the current limit value is at most as large as the current carrying capacity.
  • the circuit can be opened in a particularly simple manner when the current limit value is exceeded. If, for closing the load contact, a contact element pair is electrically conductively connected by a contact bridge, which is acted upon by a pressure spring with a pressure force directed at the contact element pair, and the electromagnetic drive acts directly on the contact bridge when the current limit value is exceeded and lifts it from the contact element pair, the load current monitoring element speaks particularly quickly.
  • a contactor has a housing 1 as an example of an electromagnetic switching device.
  • a load contact 2 is arranged in the housing 1.
  • the load contact 2 has a pair of contact elements 3 and a contact bridge 4.
  • the pair of contact elements 3 is connected on the one hand to a load voltage U and on the other hand to a load 6 via a load current monitoring element 5.
  • the load 6 is in turn connected to ground M.
  • a switching coil 7 is acted upon by a switching current IS.
  • the switching coil 7 attracts a main armature 8.
  • a contact carrier 9 is connected to the main anchor 8 and acts on the contact bridge 4 via a pressure spring 10 with a pressure force which is directed onto the pair of contact elements 3.
  • the contact element pair 3 is thus connected in an electrically conductive manner via the contact bridge 4.
  • the circuit is closed from the load voltage U via the load 6 to ground M.
  • a load current IL flows through the load contact 2, the load current monitoring element 5 and the load 6.
  • the Las' current IL causes a contact pressure that is dependent on the load current.
  • the load current IL counteracts the penetration force.
  • the push-through force thus sets a maximum
  • a very high inrush current can flow in the short term when the load contact 2 ⁇ is closed for the first time.
  • the switching current surge may possibly exceed the current carrying capacity of load contact 2.
  • the load current monitoring element 5 is provided to protect the load contact 2. It is connected in series with the load contact 2 and is designed as an electromagnetic drive. If the load current IL exceeds a current limit value which is at most as large as the current carrying capacity of the load contact 2, the load current monitoring element 5 is triggered. It therefore attracts an auxiliary anchor 11. As a result, a plunger 12 and a
  • the entire switching process above takes place without intervention on the control side of the contactor.
  • the switching coil 7 is therefore still subjected to the switching current IS despite the opening of the load contact 2, so that the main armature 8 and the contact carrier 9 remain in the switching position "contactor on".
  • the contactor described above can in principle be used for all loads 6.
  • the application is particularly advantageous if the load 6 is designed as a transformer or as a capacitor, since particularly high current surges occur in these two cases.

Abstract

Zum Schutz eines elektromagnetischen Schaltgeräts beim An-schalten einer Last (6) an eine Vorsorgungsspannung (U) wird ein durch den Lastkontakt (2) fliessender Strom (IL) über-wacht. Wenn der Strom (IL) einen Stromgrenzwert überschrei-tet, der unterhalb der Stromtragfähigkeit des Lastkontakts (2) liegt, wird der Stromkreis unterbrochen, nach dem Absin-ken des durch den Lastkontakt (2) fliessenden Stroms (IL) selbsttätig wieder geschlossen.

Description

Beschreibung
Schaltverfahren für ein elektromagnetisches Schaltgerät und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches Schaltgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltverfahren für ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, mit mindestens einem Lastkontakt, der eine Stromtragfähigkeit aufweist, - wobei der Lastkontakt geschlossen wird,
- wobei das Schließen des Lastkontakts einen Stromkreis schließt,
- wobei der Stromkreis geöffnet wird, wenn ein durch den Lastkontakt fließender Strom einen Stromgrenzwert über- schreitet, sowie ein hiermit korrespondierendes elektromagnetisches Schaltgerät .
Derartige Schaltverfahren und Schaltgeräte sind bekannt. Sie werden beispielsweise in einer Reihenschaltung eines Schützes mit einem vor- bzw. nachgeordneten Leistungsschalter oder in Form eines sogenannten schweißfreien Schützes eingesetzt. In beiden Fällen dient das Öffnen des Stromkreises dem Kurz- schlussschutz des Schützes .
Bei manchen Anwendungen fließt beim Schließen des Stromkreises kurzzeitig ein extrem hoher Stromstoß. Der Stromstoß kann bei Transformatoren das 20- bis 30-fache, bei Kondensatoren sogar das 50- bis 100-fache des Dauerstroms betragen. Das Schaltgerät muss stets so dimensioniert werden, dass es auch diesen hohen Stromstoß sicher schalten kann. Das Schaltgerät muss daher zum Schalten von Transformatoren bzw. Kondensatoren im Vergleich zum zu führenden Dauerstrom erheblich überdimensioniert sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schaltverfahren für ein elektromagnetisches Schaltgerät und das hiermit korrespondierende elektromagnetische Schaltgerät anzugeben, bei denen beim gleichen zu führenden Dauerstrom das Schaltgerät kleiner dimensioniert werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Stromkreis selbsttätig wieder geschlossen wird, wenn der durch den Lastkontakt fließende Strom aufgrund des Öffnens des Stromkreises den Stromgrenzwert wieder unterschreitet, und dass der Stromgrenzwert maximal so groß wie die Stromtragfähigkeit ist.
Denn dadurch wird beim Anschalten der Last an das Stromnetz der Stromkreis zunächst geschlossen und dann vor Überschreiten der Stromtragfähigkeit des Lastkontakts wieder geöffnet. Unmittelbar danach wird zwar der Lastkontakt wieder geschlos- sen. Der beim zweiten Schließen des Lastkontakts auftretende Stromstoß ist aber erheblich geringer als der zuvor aufgetretene Stromstoß. In der Regel überschreitet bereits dieser zweite Stromstoß nicht mehr die Stromtragfähigkeit des Lastkontakts . Im Ergebnis kann daher z. B. zum Anschalten eines Kondensators ein Schaltgerät verwendet werden, bei dem die Stromtragfähigkeit z. B. das 25-fache statt - wie im Stand der Technik - das 75- bis 100-fache des zuführenden Dauerstroms beträgt.
Wenn beim Überschreiten des Stromgrenzwerts zum Öffnen des
Stromkreises der Lastkontakt geöffnet wird, ist kein eigener Schalter zum Öffnen des Stromkreises erforderlich.
Wenn der Strom bei geschlossenem Stromkreis durch einen mit dem Lastkontakt in Reihe geschalteten elektromagnetischen Antrieb fließt, der bei Überschreiten des Stromgrenzwerts ein mit dem elektromagnetischen Antrieb in Reihe geschaltetes Schaltelement öffnet, kann auf besonders einfache Weise bei Überschreiten des Stromgrenzwertes der Stromkreis geöffnet werden. Wenn zum Schließen des Lastkontakts ein Kontaktelementpaar von einer von einer Durchdruckfeder mit einer auf das Kontaktelementpaar gerichteten Durchdruckkraft beaufschlagten Kontaktbrücke elektrisch leitend verbunden wird und der elektromagnetische Antrieb bei Überschreiten des Stromgrenzwerts direkt auf die Kontaktbrücke einwirkt und sie von dem Kontaktelementpaar abhebt, spricht das Laststromüberwachungs- element besonders schnell an.
Wenn ein dem elektromagnetischen Antrieb zugeordneter Umlenk¬ hebel von einem dem elektromagnetischen Antrieb zugeordneten Stößel bei Überschreiten des Stromgrenzwerts aus einer Ruhelage ausgelenkt wird und das Auslenken des Umlenkhebels die Kontaktbrücke von dem Kontaktelementpaar abhebt, ergibt sich eine besonders einfache und kompakte Bauweise des elektromagnetischen Schaltgerätes .
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels . Dabei zeigt in Prinzipdarstellung die einzige
FIG 1 ein elektromagnetisches Schaltgerät.
Gemäß FIG 1 weist ein Schütz als Beispiel eines elektromagne- tischen Schaltgerätes ein Gehäuse 1 auf. Im Gehäuse 1 ist ein Lastkontakt 2 angeordnet. Der Lastkontakt 2 weist ein Kontaktelementpaar 3 und eine Kontaktbrücke 4 auf . Das Kontaktelementpaar 3 ist einerseits an eine Lastspannung U und andererseits über ein Laststromüberwachungselement 5 mit einer Last 6 verbunden. Die Last 6 wiederum ist auf Masse M gelegt.
Zum Schließen des Lastkontakts 2 wird eine Schaltspule 7 mit einem Schaltstrom IS beaufschlagt. Dadurch zieht die Schaltspule 7 einen Hauptanker 8 an. Mit dem Hauptanker 8 ist ein Kontaktträger 9 verbunden, der über eine Durchdruckfeder 10 die Kontaktbrücke 4 mit einer Durchdruckkraft beaufschlagt, die auf das Kontaktelementpaar 3 gerichtet ist. Durch das Anziehen des Hauptankers 8 wird also das Kontakt- elementpaar 3 über die Kontaktbrücke 4 elektrisch leitend verbunden. Dadurch wird der Stromkreis von der Lastspannung U über die Last 6 zu Masse M geschlossen. Über den Lastkontakt 2, das Laststromüberwachungselement 5 und die Last 6 fließt i olglich ein Laststrom IL.
Der Las '-Strom IL bewirkt einen - laststromabhängigen - Kon- taktöff: ungsdruck. Der Laststrom IL wirkt der Durchdruckkraft entgeger . Die Durchdruckkraft legt somit einen maximalen
Strom fe --t, den der Lastkontakt 2 führen kann. Dieser maxima¬ le Stron ist die sogenannte Stromtragfähigkeit des Lastkontakts 2.
Je nach st 6 kann beim erstmaligen Schließen des Lastkontakts 2 λ rzfristig ein sehr hoher Einschaltstromstoß fließen. Der } nschaltstromstoß kann ggf. die Stromtragfähigkeit des Lastkc takts 2 überschreiten. Zum Schutz des Lastkontakts 2 ist dahe das Laststromüberwachungselement 5 vorgesehen. Es ist mit dem Lastkontakt 2 in Reihe geschaltet und als elektromagnetischer Antrieb ausgebildet. Wenn der Laststrom IL einen Stromgrenzwert überschreitet, der maximal so groß wie die Stromtragfähigkeit des Lastkontakts 2 ist, löst das Laststromüberwachungselement 5 aus . Es zieht folglich einen Hilfsanker 11 an. Dadurch wird über einen Stößel 12 und einen
Umlenkhebel 13 die Kontaktbrücke 4 des Lastkontakts 2 von dem Kontaktpaar 3 abgehoben. Der Stromkreis wird also durch Öffnen des Lastkontakts 2 ebenfalls geöffnet, und zwar dadurch, dass der elektromagnetische Antrieb direkt auf die Kontakt- brücke 4 einwirkt.
Durch das Öffnen des Lastkontakts 2 wird auch der Stromfluss durch das Laststromüberwachungselement 5 unterbrochen. Es übt daher auf den Hilfsanker 11 keine Anziehungskraft mehr aus. Der Umlenkhebel 13, der Stößel 12 und der Hilfsanker 11 werden daher mittels einer Rückstellfeder 14 wieder in eine Ruhelage zurückgeführt. Gleichzeitig wird der Lastkontakt 2 aufgrund des Druckes der Durchdruckfeder 10 wieder geschlossen.
Der gesamte obenstehende Schaltvorgang erfolgt ohne Eingriff auf der Ansteuerungsseite des Schützes. Die Schaltspule 7 wird also trotz des Öffnens des Lastkontakts 2 weiterhin mit dem Schaltstrom IS beaufschlagt, so dass der Hauptanker 8 und der Kontaktträger 9 in der Schaltstellung "Schütz ein" verbleiben .
Das obenstehend beschriebene Schütz ist prinzipiell bei allen Lasten 6 anwendbar. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung aber, wenn die Last 6 als Transformator oder als Kondensator ausgebildet ist, da in diesen beiden Fällen besonders hohe Stromstöße auftreten.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltverfahren für ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, mit mindestens einem Lastkontakt (2), der eine Stromtragfähigkeit aufweist,
- wobei der Lastkontakt (2) geschlossen wird,
- wobei das Schließen des Lastkontakts (2) einen Stromkreis schließt,
- wobei der Stromkreis geöffnet wird, wenn ein durch den Lastkontakt (2) fließender Strom (IL) einen Stromgrenzwert überschreitet,
- wobei der Stromkreis selbsttätig wieder geschlossen wird, wenn der durch den Lastkontakt (2) fließende Strom (IL) aufgrund des Öffnens des Stromkreises den Stromgrenzwert wieder unterschreitet,
- wobei der Stromgrenzwert maximal so groß wie die Stromtragfähigkeit ist.
2. Schaltverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beim Überschreiten des Stromgrenzwerts zum Öffnen des Stromkreises der Lastkontakt (2) geöffnet wird.
3. Schaltverf hren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Strom (IL) bei geschlossenem Stromkreis durch einen mit dem Lastkontakt (2) in Reihe geschalteten elektromagnetischen Antrieb (5) fließt, der bei Überschreiten des Stromgrenzwerts ein mit dem elektromagnetischen An- trieb (5) in Reihe geschaltetes Schaltelement (2) öffnet.
4. Schaltverfahren nach Anspruch 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Schließen des Lastkontakts (2) ein Kontaktele- mentpaar (3) von einer von einer Durchdruckfeder (10) mit einer auf das Kontaktelementpaar (3) gerichteten Durchdruckkraft beaufschlagten Kontaktbrücke (4) elektrisch leitend verbunden wird und dass der elektromagnetische Antrieb (5) bei Überschreiten des Stromgrenzwerts direkt auf die Kontaktbrücke (4) einwirkt und sie von dem Kontaktelementpaar (3) abhebt.
Schaltverfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein dem elektromagnetischen Antrieb (5) zugeordneter Umlenkhebel (13) von einem dem elektromagnetischen An- trieb (5) zugeordneten Stößel (12) bei Überschreiten des Stromgrenzwerts aus einer Ruhelage ausgelenkt wird und dass das Auslenken des Umlenkhebels (13) die Kontaktbrücke (4) von dem Kontaktelementpaar (3) abhebt.
Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz, mit mindestens einem Lastkontakt (2), der eine Stromtragfähigkeit aufweist, und einem Laststromüberwachungselement (5) ,
- wobei von dem Laststromüberwachungselement (5) ein von dem Lastkontakt (2) schließbarer Stromkreis geöffnet wird, wenn ein durch den Lastkontakt (2) fließender Strom (IL) einen Stromgrenzwert überschreitet,
- wobei der Stromkreis von dem Laststromüberwachungselement (5) selbsttätig wieder geschlossen wird, wenn der durch den Lastkontakt (2) fließende Strom (IL) aufgrund des Öffnens des Stromkreises den Stromgrenzwert wieder unterschreitet ,
- wobei das Laststromüberwachungselement (5) derart ausgelegt ist, dass der Stromgrenzwert maximal so groß wie die Stromtragfähigkeit ist.
Schaltgerät nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Laststromüberwachungselement (5) auf den Last- kontakt (2) wirkt. Schaltgerät nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Laststromüberwachungselement (5) als mit dem Lastkontakt (2) in Reihe geschalteter elektromagnetischer Antrieb (5) ausgebildet ist, der bei Überschreiten des Stromgrenzwerts ein mit dem elektromagnetischen Antrieb (5) in Reihe geschaltetes Schaltelement (2) öffnet.
Schaltgerät nach Anspruch 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Lastkontakt (2) ein Kontaktelementpaar (3) und eine Kontaktbrücke (4) aufweist,
- dass die Kontaktbrücke (4) von einer Durchdruckfeder (10) mit einer auf das Kontaktelementpaar (3) gerichte- ten Durchdruckkraft beaufschlagt ist und
- dass der elektromagnetische Antrieb (5) bei Überschreiten des Stromgrenzwerts direkt auf die Kontaktbrücke (4) einwirkt und sie von dem Kontaktelementpaar (3) abhebt.
Schaltgerät nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der elektromagnetische Antrieb (5) einen Stößel (12) und einen Umlenkhebel (13) aufweist, dass der Stößel (12) den Umlenkhebel (13) bei Überschreiten des Stromgrenzwerts aus einer Ruhelage ausgelenkt und dass das Auslenken des Umlenkhebels (13) die Kontaktbrücke (4) von dem Kontaktelementpaar (3) abhebt.
EP01927626A 2000-04-07 2001-03-30 Schaltverfahren für ein elektromagnetisches schaltgerät und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches schaltgerät Withdrawn EP1269597A1 (de)

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