EP2036107A1 - Method and device for secure operation of a switch unit - Google Patents

Method and device for secure operation of a switch unit

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Publication number
EP2036107A1
EP2036107A1 EP06761747A EP06761747A EP2036107A1 EP 2036107 A1 EP2036107 A1 EP 2036107A1 EP 06761747 A EP06761747 A EP 06761747A EP 06761747 A EP06761747 A EP 06761747A EP 2036107 A1 EP2036107 A1 EP 2036107A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
switching
slide
spring
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06761747A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Adunka
Peter Hartinger
Bardo Koppmann
Norbert Maschke
Norbert Mitlmeier
Ludwig Niebler
Fritz Pohl
Thomas Rölke
Alf Wabner
Norbert Zimmermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2036107A1 publication Critical patent/EP2036107A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • H01H2001/506—Fail safe contacts, i.e. the contacts being kept in a safe position, usually in an open circuit position, at end of life time of switch
    • 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 present invention relates to a method and a device for safe operation of a switching device.
  • the invention further relates to a switching device for carrying out the method and a switching device with such a device.
  • a low-voltage electrical switching device such as a contactor, a circuit breaker or a compact starter, for switching the current paths on one or more so-called main contacts, which can be controlled by one or more control magnets.
  • the main contacts consist of a movable contact bridge and fixed contact pieces to which the consumer and the supply device are connected.
  • a corresponding on or off signal is given to the control magnets.
  • the control magnets act by means of their armature on the movable contact bridges such that the contact bridges perform a relative movement with respect to the fixed contact pieces and either close or open the current paths to be switched.
  • contact surfaces are made of materials, such as silver alloys, which are used at these locations. probably on the contact bridge and the contact pieces are applied and have a certain thickness.
  • the materials of the contact surfaces are subject to wear in each of the switching operations. Factors that can influence this wear are:
  • Environmental influences such as vapors or suspended matter, etc.
  • the switching device can not the consumer switch off more safely, although there is a switch-off command of the control.
  • the switch-off signal in spite of the switch-off signal, at least the current path with the welded main contact will continue to flow or conduct electricity. The consumer is therefore not completely disconnected from the utility. Since the consumer remains in a non-safe state, the switching device is a potential source of error.
  • IEC 60 947-6-2 where during operation, an additional protection mechanism acts on the same main contacts as the control solenoid, blocking the protection function.
  • the object of the present invention is to identify such potential sources of error and to react accordingly.
  • the present invention makes it possible, with little effort, to detect contact welding when it is switched off and thus to prevent the switching device from operating in an unsafe manner and to respond accordingly.
  • the switching device has at least one main contact which can be switched on and off and at least one switching drive with a movable armature.
  • the main contact has fixed contacts and a movable one
  • the contact bridge On.
  • the armature When the armature is switched on and off by means of a contact slide, it acts on the contact bridge in such a way that the corresponding main contact is closed or opened.
  • the contact slide has at least parts of a force and / or path-controlled release mechanism.
  • the invention it is detected after switching off, whether a predetermined force value and / or a predetermined distance has been exceeded. In case of exceeding the further operation of the switching device is interrupted by triggering the contact breaking means by the trigger mechanism.
  • the armature After switching off the armature, the armature can not move the contact slider back so far that the main contacts can be opened. In this case, there is a welding of at least one main contact.
  • the contact opening spring of the shift actuator presses with full spring force over the armature and over the contact slide on the welded main contact. Due to the fully acting contact opening force of the switching drive triggers the force and / or path-controlled release mechanism. As a result, the operation of the switching device can be actively interrupted.
  • a means designed especially for breaking a welded main contact provides a contact opening force which is considerably greater than that of the contact opening force of the return spring of the switching drive. It can be broken with high probability of the welded main contact and a safe operation of the switching device can be restored.
  • the triggering of the contact breaking agent can be carried out in a purely mechanical way, in which e.g. mechanically a spring accumulator is unlocked as energy storage by the trigger mechanism of the contact slide.
  • a switching contact when the predetermined force value and / or the predetermined travel distance is exceeded, a switching contact is actuated which releases the contact break-up means.
  • the triggering mechanism of the contact slider can be advantageously made compact to securely hold the switching contact, such as a contactor. a microswitch to operate.
  • a release agent in the form of a lifting or submersible magnet or generally an actuator for triggering the Kunststoffetzbrechmit- means is excited or de-energized via the switching contact.
  • the release agent can on the
  • the contact slide as parts of the trigger mechanism on two slide elements, which can move in the direction of actuation of the switching drive, that is, in the opening and closing direction of the contact bridge, relative to each other against a spring element.
  • the spring element is in particular biased. After switching off and in the case of at least one welded main contact, the spring element triggers the contact break-out means or the switching contact for releasing the contact break-up means according to the invention.
  • the spring element when switching off and in the case of at least one welded main contact, the spring element is pressed together in such a way that a bolt or pivot lever movably mounted in the contact slide is deflected transversely to the actuating direction.
  • a part of the unlocking mechanism of the contact break-off means or of the switching contact for releasing the contact break-up means can be arranged in the actuation path of the contact slide according to the invention.
  • the bolt or pivot lever In normal operation, the bolt or pivot lever is not extended, so that it can not enter into a mechanical operative connection with the aforementioned unlocking mechanism.
  • the extended or deflected lever or latch takes with it the unlocking mechanism of the contact breaking means or the bolt of the switching contact for releasing the contact breaking means.
  • the spring force of the spring element is smaller than the contact opening force of the switching drive.
  • the spring force is dimensioned so that in particular only in the case of a welded main contact, the spring is significantly compressed.
  • the spring force of the spring element is greater than the sum of the spring forces of the contact load springs.
  • the contact breaking means according to the invention is a switching mechanism or a spring accumulator.
  • a correspondingly force-sized switch lock can be used to break a welded main contact. This is particularly advantageous in cases where a separate switch lock, e.g. is used to protect against a short circuit or overcurrent.
  • the contact breaking means is a spring-loaded.
  • the spring force of the spring accumulator is significantly larger compared to the contact opening force of the switching drive in order to break as reliably as possible a welded main contact can.
  • the release agent may be configured such that the
  • Contact breaker is triggered in the electrically excited state.
  • the release agent acts mechanically on the contact breaker and unlatches or unlocks it.
  • the release means may be designed such that it actively retains an unlocking or a release of the contact breakout agent. Only in case of error, i. After detection of a welded main contact, the release agent is de-energized by interrupting the power supply, so that this falls back, thereby unlocking the contact breaker.
  • the further operation of the switching device is interrupted by opening a switching element arranged in series with the main contact in the current path. This is necessary in particular for high-security switching devices. In this case will be included Occurrence of a welded main contact assumed that the end of the life of the switching device is reached.
  • the further operation is interrupted by at least one control line for controlling the switching drive is interrupted.
  • a restart of the switching drive is made impossible.
  • the method according to the invention can advantageously be carried out in a switching device.
  • a device corresponding to the method for the safe operation of a switching device can be integrated into such a switching device.
  • the switching device according to the invention which carries out the method according to the invention for reliable switching of consumers or has a device according to the invention, is in particular a contactor, a circuit breaker, a compact branch or a compact starter.
  • the switching device is a three-pole switching device with three main contacts for switching on and off of three current paths with a switching drive.
  • FIG. 5 shows the first embodiment of the device with welded main contacts of the switching device and triggering a switching contact according to the invention
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the device according to the invention.
  • the operational shutdown that is, in particular after a switch-off signal to open the three main contacts of a three-pole switching device, checks whether all main contacts of the switching device have been opened. According to the invention, this is done by whether a predetermined force value and / or a predetermined travel distance of the triggering mechanism has been exceeded. If this is the case, contact welding can be assumed.
  • the further operation of the switching device is then interrupted or only allowed for a predetermined number of switching operations.
  • the number of switching actions may e.g. range from 100 to 1000.
  • the detection of the predetermined force value or the predetermined distance in the switched-off state preferably takes place in a purely mechanical way by means of a spring system integrated in the contact slide.
  • the detection of the force acting on the contact slide and against the actuating direction or the changes in the outer dimensions of the contact slide to the distance in the direction of actuation can also be done on optical, magnetic, inductive or capacitive ways.
  • Corresponding sensors, such as force sensors, light barriers and the like, are sufficiently known for metrological detection.
  • the switching device 1 has at least one main switchable contact 4 and a switching drive 2 with a movable armature 5 on.
  • the main contact 4 has fixed contact pieces and a movable contact bridge.
  • the armature 5 acts on switching on and off by means of a contact slide 3 on the contact bridge such that the corresponding main contact 4 is closable and obvious.
  • the contact slide 3 comprises at least parts of a force and / or path-controlled release mechanism. After the switch-off and when a predetermined force value and / or a predetermined distance dX has been exceeded, the contact break-off means can be triggered by the triggering mechanism to interrupt the further operation of the switching device 1. For illustration, a dashed line of action extending from the contact slide 3 to a release means 11 as part of the triggering mechanism is shown in FIG.
  • the distance dX is located. At this distance dX the contact slide 3 would be compressed in the presence of a welded main contact 4.
  • the contact slide 3 is part of the triggering mechanism.
  • the triggering mechanism also comprises the release means 11 in the form of a latch, which can release a contact break-up means 10.
  • the contact breaker 10 then breaks at least one welded main contact 4 when triggered.
  • the switch-on and switch-off control signals for switching on and off the main contacts 4 are applied to the switching drive 2 via terminals A1 and A2 and via a control device 6.
  • the switching drive 2 is for example an electromagnetic drive or a so-called control magnet. As a result, acts via an armature 5 of the switching drive 2, via the contact slide 3 and against the contact load spring 9, a force on the contact bridge. The force is applied via a not shown in the switching drive 2 contact opening spring.
  • the contact opening spring has a spring force, which is considerably greater than the spring force of the contact load springs 9.
  • the main contacts 4 are opened, and thus the load M shown by the supply device, here by the three lines or current paths L1-L3, characterized, separated.
  • a stop 8 which supports the excess force of the switching drive 2.
  • the spring force which corresponds to the height of the spring force of the contact load springs 9 acts.
  • the stop is already integrated in the switching drive.
  • control voltage is applied to the control terminals A1, A2, this is e.g. via the control device 6 for
  • Switching drive 2 forwarded.
  • the switching drive 2 is energized.
  • the slider or armature 5 and the contact slide 3 are in the switch-on, ie in the example of FIG 2 to the right, moves.
  • the contact load springs 9 press the movable contact pieces of the main contact 4 against the fixed contact pieces and close the main circuit.
  • the contact breaker 10 may be, for example, a spring energy storage.
  • Such spring energy storage 10 may be, for example, already known of circuit breakers or compact starters switching locks.
  • the switching mechanism or the contact opening means 10 is triggered and strikes with a very high force on or on the welded main contacts 4.
  • the force of the contact break-up means 10 must be dimensioned correspondingly large. In the case of a spring store as a contact breaker 10 this remains in the unlatched position and can not be reset.
  • the spring accumulator 10 may alternatively have a mechanism by means of which the spring of the spring accumulator again stretched and the unlocking mechanism 11 can be latched again.
  • the resetting of the entire mechanism 10, 11 takes place manually.
  • the reset can also be done remotely. A user is made aware of the accident and must accordingly, for example, by an exchange of the switching device 1, respond to it.
  • FIG 3 shows a first embodiment of the device according to the invention with properly closed main contacts 4 of a switching device 1.
  • a contact bridge 41 can be seen, which is pressed by a return spring 9 against the fixed contact pieces in the switching device 1.
  • the reference numeral 42 denotes contacts, which are in the example of the present FIG 3 in new condition.
  • a current flow through the current paths L1-L3 is possible.
  • only one pole of the main contact 4 is shown.
  • the designation of the current paths L1-L3 indicates that the present switching device 1 is a three-pole switching device.
  • a contact slide 3 In the central region of FIG. 3, a contact slide 3 is shown. In the switched-on state shown, the contact slide 3 does not contact the contact bridge 41, so that no external force acts on the contact slide 3 itself.
  • the contact slide 3 has two slide elements 31, 32 which are movable in the direction of actuation of the switching drive 2 relative to one another against a particular biased spring element 33.
  • the slide elements 31, 32 are held apart by the spring element 33 introduced between the slide elements 31, 32.
  • the first slide element 31 is axially and telescopically guided in the second slide element 32. Due to an internal mechanical In contact slide can ensure that the length of the contact slide remains limited.
  • the contact opening means or, as shown in the example of the present FIG. 3, a switching contact 20 can be triggered by means of the spring element 33 for releasing the contact breaking means.
  • the spring element 33 may be a ring, plate or cylinder spring, in particular of metal.
  • the spring element 33 may also be a component made of an elastic material such as rubber or silicone. Such a component may in particular be cylindrical.
  • the backdrop 39 has a slope. During a relative movement of the first slide element 31 to the second slide element 32, the slope runs against a latch 30 arranged transversely to the actuating direction of the contact slide 3 in the second slide element 32.
  • the spring element 33 When switching off and in the case of at least one welded main contact 4, the spring element 33 can be compressed such that the latch 30 or pivot lever movably mounted in or on the contact slide 3 can be deflected transversely to the actuating direction, so that the contact break-up means can be released or the switching contact 20 can be released the contact breaker is triggered.
  • the electrical switching contact 20 In the lower right part of FIG 3, the electrical switching contact 20 is shown.
  • the switching contact 20 has two electrical connections 25, 26, via which in the case of a closed switching contact bridge 24, an electric current can be performed. About the two electrical connections 25, 26, the power supply for a release agent for triggering a contact breaking means is preferably performed. Alternatively, a switching signal can also be read in via the two connections 25, 26, which can be evaluated by a control device of the switching device.
  • the switching contact 20 has, for example, a contact clip 21, which is held in the position shown by means of a strap return spring 22.
  • the lower end of the contact clip 21 is designed as a latching tooth, which engages in a web of the switching contact bridge 24 and thus prevents the means of a Heidelberg Wegn- return spring 23 biased switching contact bridge 24 from opening the closed contacts of the switching contact 20.
  • the switching contact 20 is preferably in a switching device
  • the switching contact 20 is not in a mechanical operative connection with the contact slide 3.
  • the two slide elements 31 and 32, the spring element 33, the bolt 30, the link 39 and the components 21-26 of the switching contact 20 belong to the triggering mechanism.
  • FIG 4 shows the first embodiment of the device when the main contacts 4 of the switching device 1 are properly opened.
  • the armature 5 also takes the contact slide 3, in particular the second slide element 32, with.
  • About the spring element 33 acting from the armature 5 is Contact opening force of the switching drive 2 transmitted to the first slider element 31.
  • the first slide element 31 acts on the contact bridge 41 and opens the associated main contact 4.
  • the spring force of the spring element 33 biased here is greater than the sum of the spring forces of the contact load springs 9. As a result, the main contacts 4 are completely opened by the path to the end the armature 5 acts on the contact slide 3.
  • the spring element 33 is not compressed.
  • the switching contact 20 is not in a mechanical operative connection with the contact slide 3, so that the switching contact 20 is not triggered.
  • FIG 5 shows the first embodiment of the device with welded main contacts 4 of the switching device 1 and triggering of the switching contact 20 according to the invention.
  • the switching contacts 42 of the main contact 4 are worn. This often has the consequence that the switch contacts 42 at least one of the main contacts 4 welded together.
  • the spring force of the spring element 33 is smaller than the contact opening force of the switching drive 2
  • the two slide elements 31, 32 of the contact slide 3 are now forced together. As a result, the two slide elements 31, 32 are displaced relative to one another.
  • the slope of the link 39 of the first slider element 31 now runs against the bolt 30 and deflects this laterally, that is transversely to the direction of actuation of the contact slide 3, from.
  • the laterally deflected latch 30 can now act mechanically on the "in-the-way" contact clip 21 of the switch contact 20.
  • the contact clip 21 subsequently unlocks the switch contact bridge 24 so that the electrical connection via the connections 25, 26 is interrupted. is broken.
  • FIG. 5 also shows the distance dX in the region of the spring element 33.
  • the triggering mechanism is triggered upon reaching the marked predetermined distance dX.
  • the release agent may e.g. have a lifting or submersible magnets.
  • a latch can be moved back out of a contact opening means, whereby this can break open the at least one main contact 4 by means of a Aufbrechst Formulaels.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the device according to the invention, in particular a detailed view of a contact slide 3 '.
  • Reference numeral 31 ' denotes a first contact slide element as the first slide element and reference numeral 32' denotes a second contact slide element as the second slide element.
  • four pressure springs 33 ' are clamped by way of example as a spring element.
  • a bolt 35 is mounted in the first contact slide element 31 'and engages in a link 35 of a pivot lever 34.
  • the pivot lever 34 is mounted in the second contact slide element 32'.
  • the bolt 35 moves in the direction of movement of the first contact slide element 31 '.
  • the bolt 35 brings the pivoting lever 34 for deflection in accordance with the indicated transverse movement Q.
  • the deflection movement Q causes the pivoting lever 34 to strike the release slider 11 ', which in turn can be mechanically coupled to a latch lock or to a contact break-up means.
  • the release slide 11 ' has one or more struts 38, into which an angled end piece 37 of the pivoting lever 34 can engage in deflection for triggering the contact breaking means or the switching mechanism.
  • Possibility is the switching mechanism or the contact breaker itself not shown.
  • the inventive device for safe operation of a switching device is inherently safe until the end of its life. In the event of an error, the switching device assumes a safe state.
  • the further operation of the switching device 1 can also be interrupted if a arranged in series with the main contact 4 in the current path L1-L3 switching element has been opened or if at least one control line for controlling the switching drive 2 has been interrupted.
  • the switching device 1 according to the invention which carries out the method according to the invention for safe switching of consumers M or has a device according to the invention, is in particular a contactor, a circuit breaker or a compact branch.
  • the switching device is a three-pole switching device with three main contacts 4 for switching on and off of three current paths L1-L3 with a switching drive. 2
  • the use of the device within a compact starter in which both the contact opening during operational switching and a shutdown in the event of overcurrent occur through the same contacts.
  • a protective function is achieved even when reaching the end of the life.
  • the customer who uses this switching device does not need any additional protective measures, such as providing an externally wired mirror contact or an upstream protective device.

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Abstract

The invention relates to a method and corresponding device for secure operation of a switch unit (1), comprising at least one main contact (4) which may be switched on or off and at least one switch actuator (2) with a moving armature (5). The main contact (4) comprises fixed contact pieces and a moving contact bridge (41). The armature (5) acts on the contact bridge (41) for switching on and off by means of a contact slider (3), such that the corresponding main contact (4) is closed or opened. The contact slider (3) comprises at least parts of a force and/or displacement controlled trigger mechanism. The method comprises the following steps: a) recognition of exceeding a force value and/or a given displacement run (dX) on switching off and b) interrupting further operation of the switch unit (1) by triggering the trigger mechanism when the above are exceeded.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines SchaltgerätesMethod and device for safe operation of a switching device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schaltgerät zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Schaltgerät mit einer derartigen Vorrichtung.The present invention relates to a method and a device for safe operation of a switching device. The invention further relates to a switching device for carrying out the method and a switching device with such a device.
Mit Schaltgeräten, insbesondere Niederspannungsschaltgeräten, lassen sich die Strombahnen zwischen einer elektrischen Versorgungseinrichtung und Verbrauchern und damit deren Be- triebsströme schalten. Das heißt, indem vom SchaltgerätWith switching devices, in particular low-voltage switching devices, the current paths between an electrical supply device and consumers and thus their operating currents can be switched. That is, by the switchgear
Strombahnen geöffnet und geschlossen werden, lassen sich die angeschlossenen Verbraucher sicher ein- und ausschalten.Opened and closed current paths, the connected consumers can be switched on and off safely.
Ein elektrisches Niederspannungsschaltgerät, wie beispiels- weise ein Schütz, ein Leistungsschalter oder ein Kompaktstarter, weist zum Schalten der Strombahnen einen oder mehrere so genannte Hauptkontakte auf, die von einem oder auch mehreren Steuermagneten gesteuert werden können. Prinzipiell bestehen die Hauptkontakte aus einer beweglichen Kontaktbrücke und festen Kontaktstücken, an die der Verbraucher und die Versorgungseinrichtung angeschlossen sind. Zum Schließen und Öffnen der Hauptkontakte wird ein entsprechendes Ein- oder Ausschaltsignal an die Steuermagnete gegeben. Die Steuermagnete wirken mittels ihres Ankers derart auf die beweglichen Kon- taktbrücken ein, dass die Kontaktbrücken eine Relativbewegung in Bezug auf die festen Kontaktstücke vollziehen und entweder die zu schaltenden Strombahnen schließen oder öffnen.A low-voltage electrical switching device, such as a contactor, a circuit breaker or a compact starter, for switching the current paths on one or more so-called main contacts, which can be controlled by one or more control magnets. In principle, the main contacts consist of a movable contact bridge and fixed contact pieces to which the consumer and the supply device are connected. To close and open the main contacts, a corresponding on or off signal is given to the control magnets. The control magnets act by means of their armature on the movable contact bridges such that the contact bridges perform a relative movement with respect to the fixed contact pieces and either close or open the current paths to be switched.
Zur besseren Kontaktierung zwischen der\ Kontaktstücken und den Kontaktbrücken sind an Stellen, an denen beide aufeinander treffen, entsprechend ausgebildete Kontaktflächen vorgesehen. Diese Kontaktflächen bestehen aus Materialien, wie beispielsweise Silberlegierungen, die an diesen Stellen so- wohl auf die Kontaktbrücke als auch die Kontaktstücke aufgebracht sind und eine bestimmte Dicke aufweisen.For better contact between the \ contact pieces and the contact bridges are provided at locations where both meet, formed corresponding contact surfaces. These contact surfaces are made of materials, such as silver alloys, which are used at these locations. probably on the contact bridge and the contact pieces are applied and have a certain thickness.
Die Materialien der Kontaktflächen sind bei jedem der Schalt- Vorgänge einem Verschleiß unterworfen. Faktoren, die diesen Verschleiß beeinflussen können, sind:The materials of the contact surfaces are subject to wear in each of the switching operations. Factors that can influence this wear are:
■ zunehmender Kontaktabbrand oder Kontaktabrieb mit steigender Anzahl von Ein- und Ausschaltvorgängen, ■ increasing contact wear or contact wear with increasing number of on and off operations,
■ zunehmende Verformungen,■ increasing deformations,
■ zunehmende Kontaktkorrosion durch Lichtbogeneinwirkung und■ Increased contact corrosion due to arcing and
■ Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Dämpfe oder Schwebstoffe usw..■ Environmental influences, such as vapors or suspended matter, etc.
Als Folge davon werden die Betriebsströme nicht mehr sicher geschaltet, was zu Stromunterbrechungen, zu Kontaktaufheizungen oder zu Kontaktverschweißungen führen kann.As a result, the operating currents are no longer safely switched, which can lead to power interruptions, contact heating or contact welding.
Daher wird sich insbesondere mit zunehmendem Kontaktabbrand die Dicke der an den Kontaktflächen aufgebrachten Materialien verringern. Der Schaltweg zwischen den Kontaktflächen derTherefore, especially with increasing contact erosion, the thickness of the materials applied to the contact surfaces will decrease. The switching path between the contact surfaces of
Kontaktbrücke und der Kontaktstücke wird länger, was letztendlich die Kontaktkraft beim Schließen verringert. Als Folge davon werden mit zunehmender Anzahl von Schaltvorgängen die Kontakte nicht mehr richtig schließen. Durch die daraus re- sultierenden Stromunterbrechungen oder aber auch durch ein verstärktes Einschaltprellen kann es dann zu einer Kontaktaufheizung kommen. Als Folge davon kann es zu einem zunehmenden Aufschmelzen des Kontaktmaterials kommen, was zu einem Verschweißen der Kontaktflächen der Hauptkontakte führen kann.Contact bridge and the contact pieces is longer, which ultimately reduces the contact force when closing. As a result, with increasing number of switching operations, the contacts will not close properly. Due to the resulting power interruptions or else by an increased switch-on bounce, contact heating may then occur. As a result, there may be an increasing melting of the contact material, which may lead to a welding of the contact surfaces of the main contacts.
Ist ein Hauptkontakt des Sσhaltgerätes verschlissen oder sogar verschweißt, kann das Schaltgerät den Verbraucher nicht mehr sicher ausschalten, obwohl ein Ausschaltbefehl der Ansteuerung vorliegt. So wird gerade bei einem verschweißten Kontakt trotz des Ausschaltsignals zumindest die Strombahn mit dem verschweißten Hauptkontakt weiter ström- beziehungs- weise spannungsführend bleiben. Der Verbraucher wird folglich nicht vollständig von der Versorgungseinrichtung getrennt. Da der Verbraucher in einem nicht sicheren Zustand verbleibt, stellt das Schaltgerät eine potentielle Fehlerquelle dar.If a main contact of the Sσhaltgerätes worn or even welded, the switching device can not the consumer switch off more safely, although there is a switch-off command of the control. Thus, in the case of a welded contact, in spite of the switch-off signal, at least the current path with the welded main contact will continue to flow or conduct electricity. The consumer is therefore not completely disconnected from the utility. Since the consumer remains in a non-safe state, the switching device is a potential source of error.
Dadurch kann beispielsweise bei Kompaktstartern nach derThus, for example, in compact starters after the
IEC 60 947-6-2, bei denen beim betriebsmäßigen Schalten ein zusätzlicher Schutzmechanismus auf dieselben Hauptkontakte wirkt wie der Steuermagnet, die Schutzfunktion blockiert werden.IEC 60 947-6-2, where during operation, an additional protection mechanism acts on the same main contacts as the control solenoid, blocking the protection function.
Zum sicheren Betrieb von Schaltgeräten und damit zum Schutz des Verbrauchers und der elektrischen Anlage sind solche Fehlerquellen zu vermeiden.For safe operation of switching devices and thus to protect the consumer and the electrical system such sources of error should be avoided.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche potentiellen Fehlerquellen zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren.The object of the present invention is to identify such potential sources of error and to react accordingly.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit denThis object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device with the
Merkmalen des Anspruchs 11. Im Anspruch 21 ist ein geeignetes Schaltgerät zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Im Anspruch 22 ist ein geeignetes Schaltgerät mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. In den Untersprüchen 2 bis 10, 12 bis 20 und 23 sind Verfahrens- und Vorrichtungsvarianten enthalten.Features of claim 11. In claim 21, a suitable switching device for performing the method is specified. In claim 22, a suitable switching device is specified with the device according to the invention. In the sub-claims 2 to 10, 12 to 20 and 23 process and device variants are included.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht mit geringem Aufwand, eine Kontaktverschweißung beim Ausschalten und damit einen nicht mehr sicheren Betrieb des Schaltgerätes zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes weist das Schaltgerät zumindest einen ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt und zumindest einen Schaltantrieb mit einem beweglichen Anker auf. Der Hauptkon- takt weist feststehende Kontaktstücke und eine beweglicheThe present invention makes it possible, with little effort, to detect contact welding when it is switched off and thus to prevent the switching device from operating in an unsafe manner and to respond accordingly. In the method and the device for safe operation of a switching device, the switching device has at least one main contact which can be switched on and off and at least one switching drive with a movable armature. The main contact has fixed contacts and a movable one
Kontaktbrücke auf. Der Anker wirkt beim Ein- und Ausschalten mittels eines Kontaktschiebers derart auf die Kontaktbrücke, dass der entsprechende Hauptkontakt geschlossen bzw. geöffnet wird. Weiterhin weist der Kontaktschieber zumindest Teile ei- nes kraft- und/oder weggesteuerten Auslösemechanismus auf.Contact bridge on. When the armature is switched on and off by means of a contact slide, it acts on the contact bridge in such a way that the corresponding main contact is closed or opened. Furthermore, the contact slide has at least parts of a force and / or path-controlled release mechanism.
Erfindungsgemäß wird nach dem Ausschalten erkannt, ob ein vorgegebener Kraftwert und/oder eine vorgegebene Wegstrecke überschritten worden ist. Im Fall einer Überschreitung wird der weitere Betrieb des Schaltgerätes durch Auslösen des Kontaktaufbrechmittels durch den Auslösemechanismus unterbrochen.According to the invention, it is detected after switching off, whether a predetermined force value and / or a predetermined distance has been exceeded. In case of exceeding the further operation of the switching device is interrupted by triggering the contact breaking means by the trigger mechanism.
Eine Überschreitung des vorgegebenen Kraftwerts bzw. der vor- gegebenen Wegstrecke liegt insbesondere dann vor, wenn derExceeding the predetermined force value or the given distance is particularly present when the
Anker den Kontaktschieber nach dem Ausschalten nicht mehr soweit zurückbewegen kann, dass die Hauptkontakte sich öffnen lassen. In diesem Fall liegt eine Verschweißung zumindest eines Hauptkontakts vor. Die Kontaktöffnungsfeder des Schaltan- triebs drückt mit voller Federkraft über den Anker und über den Kontaktschieber auf den verschweißten Hauptkontakt. Durch die voll einwirkende Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs löst der kraft- und/oder weggesteuerte Auslösemechanismus aus. Daraufhin kann der Betrieb des Schaltgerätes aktiv un- terbrochen werden.After switching off the armature, the armature can not move the contact slider back so far that the main contacts can be opened. In this case, there is a welding of at least one main contact. The contact opening spring of the shift actuator presses with full spring force over the armature and over the contact slide on the welded main contact. Due to the fully acting contact opening force of the switching drive triggers the force and / or path-controlled release mechanism. As a result, the operation of the switching device can be actively interrupted.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der sichere Betrieb eines Schaltgerätes, wie zum Beispiel eines Schützes, eines Leistungsschalters oder eines Kompaktabzweigs, und insbesondere der sichere Betrieb eines dreipoligen Schaltgerätes gewährleistet. Vorzugweise stellt im Auslösungsfall ein speziell zum Aufbrechen eines verschweißten Hauptkontaktes ausgebildetes Mittel eine im Vergleich zur Kontaktöffnungskraft der Rückstellfeder des Schaltantriebs erheblich größere Kontaktaufbrechkraft zur Verfügung. Es kann mit hoher Wahrscheinlichkeit der verschweißte Hauptkontakt aufgebrochen und ein sicherer Betrieb des Schaltgerätes wieder hergestellt werden.With the method and apparatus of the invention, the safe operation of a switching device, such as a contactor, a circuit breaker or a compact feeder, and in particular the safe operation of a three-pole switching device is guaranteed. Preferably, in the case of release, a means designed especially for breaking a welded main contact provides a contact opening force which is considerably greater than that of the contact opening force of the return spring of the switching drive. It can be broken with high probability of the welded main contact and a safe operation of the switching device can be restored.
Die Auslösung des Kontaktaufbrechmittels kann auf rein mecha- nischem Wege erfolgen, in dem z.B. mechanisch ein Federspeicher als Kraftspeicher durch den Auslösemechanismus des Kontaktschiebers entriegelt wird.The triggering of the contact breaking agent can be carried out in a purely mechanical way, in which e.g. mechanically a spring accumulator is unlocked as energy storage by the trigger mechanism of the contact slide.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei Überschreiten des vorgegebenen Kraftwertes und/oder der vorgegebenen Wegstrecke ein Schaltkontakt betätigt, welcher das Kontaktaufbrechmittel freigibt. In diesem Fall kann der Auslösemechanismus des Kontaktschiebers vorteilhaft kompakt ausgeführt werden, um sicher den Schaltkontakt, wie z.B. einen Mikroschalter, betäti- gen zu können.In a further embodiment, when the predetermined force value and / or the predetermined travel distance is exceeded, a switching contact is actuated which releases the contact break-up means. In this case, the triggering mechanism of the contact slider can be advantageously made compact to securely hold the switching contact, such as a contactor. a microswitch to operate.
In einer weiteren Ausführungsform wird über den Schaltkontakt ein Freigabemittel in Form eines Hub- oder Tauchmagneten oder allgemein eines Aktors zur Auslösung des Kontaktaufbrechmit- tels erregt bzw. entregt. Das Freigabemittel kann auf denIn a further embodiment, a release agent in the form of a lifting or submersible magnet or generally an actuator for triggering the Kontaktaufbrechmit- means is excited or de-energized via the switching contact. The release agent can on the
Entriegelungsmechanismus des Kontaktaufbrechmittels einwirken.Release mechanism of Kontaktbrechbrechmittels act.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Kontaktschieber als Teile des Auslösemechanismus zwei Schieberelemente auf, die sich in Betätigungsrichtung des Schaltantriebs, das heißt in Öffnungs- und Schließrichtung der Kontaktbrücke, relativ zueinander gegen ein Federelement bewegen können. Das Federelement ist insbesondere vorgespannt. Nach dem Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweißten Hauptkontaktes löst das Federelement das Kontaktaufbrechmittel bzw. den Schaltkontakt zur Freigabe des Kontaktauf- brechmittels gemäß der Erfindung aus.In a further embodiment, the contact slide as parts of the trigger mechanism on two slide elements, which can move in the direction of actuation of the switching drive, that is, in the opening and closing direction of the contact bridge, relative to each other against a spring element. The spring element is in particular biased. After switching off and in the case of at least one welded main contact, the spring element triggers the contact break-out means or the switching contact for releasing the contact break-up means according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird beim Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweißten Hauptkontaktes das Federelement derart zusammengepresst, dass ein im Kontaktschieber beweglich angebrachter Riegel oder Schwenkhebel quer zur Betätigungsrichtung ausgelenkt wird. Dadurch wird dasIn a preferred embodiment, when switching off and in the case of at least one welded main contact, the spring element is pressed together in such a way that a bolt or pivot lever movably mounted in the contact slide is deflected transversely to the actuating direction. This will do that
Kontaktaufbrechmittel freigegeben bzw. der Schaltkontakt zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels ausgelöst.Break contact released or the switching contact to release the Kontaktbrechbrechmittels triggered.
Ein Teil des Entriegelungsmechanismus des Kontaktaufbrechmit- tels oder des Schaltkontaktes zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels kann im Betätigungsweg des erfindungsgemäßen Kontaktschiebers angeordnet sein. Im ordnungsgemäßen Betrieb ist der Riegel oder Schwenkhebel nicht ausgefahren, so dass er nicht mit dem zuvor genannten Entriegelungsmechanismus in eine mechanische Wirkverbindung treten kann. Im Fehlerfall, das heißt insbesondere bei Vorliegen eines verschweißten Hauptkontaktes, nimmt der ausgefahrene bzw. ausgelenkte Hebel oder Riegel den Entriegelungsmechanismus des Kontaktaufbrechmittels bzw. den Riegel des Schaltkontaktes zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels mit.A part of the unlocking mechanism of the contact break-off means or of the switching contact for releasing the contact break-up means can be arranged in the actuation path of the contact slide according to the invention. In normal operation, the bolt or pivot lever is not extended, so that it can not enter into a mechanical operative connection with the aforementioned unlocking mechanism. In the event of a fault, that is to say in particular in the presence of a welded main contact, the extended or deflected lever or latch takes with it the unlocking mechanism of the contact breaking means or the bolt of the switching contact for releasing the contact breaking means.
Im Besonderen ist die Federkraft des Federelements kleiner als die Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs. Dadurch kann die Rückstellfeder beim Ausschalten des Schaltantriebs die Federkraft des Federelements im Kontaktschieber überwinden.In particular, the spring force of the spring element is smaller than the contact opening force of the switching drive. As a result, the return spring when switching off the switching drive overcome the spring force of the spring element in the contact slide.
Es lassen sich dann beide Schieberelemente gegeneinander verschieben. Die Federkraft ist so bemessen, dass insbesondere nur im Fall eines verschweißten Hauptkontakts die Feder deutlich zusammengepresst wird.It can then move both slide elements against each other. The spring force is dimensioned so that in particular only in the case of a welded main contact, the spring is significantly compressed.
Weiterhin ist im Besonderen die Federkraft des Federelements größer als die Summe der Federkräfte der Kontaktlastfedern. Dadurch werden der erfindungsgemäße Kontaktschieber bzw. die beiden Schieberelemente des Kontaktschiebers beim ordnungsgemäßen Öffnen der Hauptkontakte nicht zusammengedrückt.Furthermore, in particular, the spring force of the spring element is greater than the sum of the spring forces of the contact load springs. As a result, the contact slide according to the invention or the two slide elements of the contact slide when properly opening the main contacts not compressed.
Des Weiteren ist das Kontaktaufbrechmittel gemäß der Erfin- düng ein Schaltschloss oder ein Federspeicher.Furthermore, the contact breaking means according to the invention is a switching mechanism or a spring accumulator.
Im ersten Fall kann ein entsprechend kräftemäßig dimensioniertes Schaltschloss zum Aufbrechen eines verschweißten Hauptkontaktes verwendet werden. Dies ist insbesondere in den Fällen vorteilhaft, in denen ein separates Schaltschloss z.B. zum Schutz gegenüber einem Kurzschluss oder einem Überstrom eingesetzt wird.In the first case, a correspondingly force-sized switch lock can be used to break a welded main contact. This is particularly advantageous in cases where a separate switch lock, e.g. is used to protect against a short circuit or overcurrent.
Im zweiten Fall ist das Kontaktaufbrechmittel ein Federspei- eher. Die Federkraft des Federspeichers ist im Vergleich zur Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs deutlich größer, um möglichst zuverlässig einen verschweißten Hauptkontakt aufbrechen zu können.In the second case, the contact breaking means is a spring-loaded. The spring force of the spring accumulator is significantly larger compared to the contact opening force of the switching drive in order to break as reliably as possible a welded main contact can.
Das Freigabemittel kann derart ausgebildet sein, dass dasThe release agent may be configured such that the
Kontaktaufbrechmittel im elektrisch erregten Zustand ausgelöst wird. In diesem Fall wirkt das Freigabemittel mechanisch auf das Kontaktaufbrechmittel ein und entklinkt bzw. entriegelt dieses.Contact breaker is triggered in the electrically excited state. In this case, the release agent acts mechanically on the contact breaker and unlatches or unlocks it.
Das Freigabemittel kann derart ausgebildet sein, dass dieses aktiv eine Entriegelung bzw. eine Entklinkung des Kontaktaufbrechmittels zurückhält. Erst im Fehlerfall, d.h. nach Erkennen eines verschweißten Hauptkontaktes, wird das Freigabemit- tel durch Unterbrechung der Stromzufuhr entregt, so dass dieses zurückfällt und dabei das Kontaktaufbrechmittel entriegelt.The release means may be designed such that it actively retains an unlocking or a release of the contact breakout agent. Only in case of error, i. After detection of a welded main contact, the release agent is de-energized by interrupting the power supply, so that this falls back, thereby unlocking the contact breaker.
In einer weiteren Ausführungsform wird der weitere Betrieb des Schaltgerätes unterbrochen, indem ein in Reihe mit dem Hauptkontakt in der Strombahn angeordnetes Schaltelement geöffnet wird. Dies ist insbesondere bei hochsicherheitsrele- vanten Schaltgeräten erforderlich. In diesem Fall wird bei Auftreten eines verschweißten Hauptkontakts davon ausgegangen, dass das Ende der Lebensdauer des Schaltgerätes erreicht ist.In a further embodiment, the further operation of the switching device is interrupted by opening a switching element arranged in series with the main contact in the current path. This is necessary in particular for high-security switching devices. In this case will be included Occurrence of a welded main contact assumed that the end of the life of the switching device is reached.
Bei weniger hohen sicherheitstechnischen Anforderungen kann dagegen eine vorgegebene Anzahl von weiteren Schalthandlungen, wie z.B. von 100 oder 1000 Schalthandlungen, nach Auftreten und Behebung eines verschweißten Hauptkontaktes noch zugelassen werden.In the case of less stringent safety requirements, on the other hand, a predefined number of further switching operations, such as eg. of 100 or 1000 switching operations, after occurrence and elimination of a welded main contact still be allowed.
Im Besonderen wird der weitere Betrieb unterbrochen, indem zumindest eine Steuerleitung zum Steuern des Schaltantriebs unterbrochen wird. Dadurch wird ein Wiedereinschalten des Schaltantriebs unmöglich gemacht.In particular, the further operation is interrupted by at least one control line for controlling the switching drive is interrupted. As a result, a restart of the switching drive is made impossible.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft in einem Schaltgerät durchgeführt werden.The method according to the invention can advantageously be carried out in a switching device.
Des Weiteren kann eine zum Verfahren korrespondierende Vor- richtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes in ein derartiges Schaltgerät integriert sein.Furthermore, a device corresponding to the method for the safe operation of a switching device can be integrated into such a switching device.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät, das zum sicheren Schalten von Verbrauchern das erfindungsgemäße Verfahren durchführt oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, ist insbesondere ein Schütz, ein Leistungsschalter, ein Kompaktabzweig oder ein Kompaktstarter.The switching device according to the invention, which carries out the method according to the invention for reliable switching of consumers or has a device according to the invention, is in particular a contactor, a circuit breaker, a compact branch or a compact starter.
Insbesondere ist das Schaltgerät ein dreipoliges Schaltgerät mit drei Hauptkontakten zum Ein- und Ausschalten von drei Strombahnen mit einem Schaltantrieb.In particular, the switching device is a three-pole switching device with three main contacts for switching on and off of three current paths with a switching drive.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Vorrichtung innerhalb eines Kompaktstarters, bei dem sowohl die Kontaktöffnung beim betriebsmäßigen Schalten als auch eine Abschaltung bei Überstrom durch dieselben Kontakte erfolgt. Hier wird eine Schutzfunktion auch bei Erreichen des Endes der Lebensdauer erreicht. Der Kunde, der diese Schaltvorrichtung einsetzt, braucht keine zusätzlichen Schutzvorkehrungen, wie z.B. einen extern verdrahteten Spiegelkontakt oder ein vorgeschaltetes Schutzorgan, vorzusehen.Particularly advantageous is the use of the device within a compact starter, in which both the contact opening during the operational switching and a shutdown in case of overcurrent by the same contacts. Here, a protective function is achieved even when reaching the end of the life. The customer who uses this switching device, There is no need for additional protective measures, such as an externally wired mirror contact or an upstream protective device.
Weitere vorteilhafte Ausführungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and preferred developments of the invention can be found in the dependent claims.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen derselben werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher be- schrieben. Es zeigen:The invention and advantageous embodiments thereof are described in more detail below with reference to the following figures. Show it:
FIG 1 ein vereinfachtes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,1 shows a simplified flow chart of the method according to the invention,
FIG 2 beispielhaft eine Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes gemäß der Erfindung,2 shows by way of example a device for safe operation of a switching device according to the invention,
FIG 3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen3 shows a first embodiment of the invention
Vorrichtung bei ordnungsgemäß geschlossenen Haupt- kontakten eines Schaltgerätes,Device with properly closed main contacts of a switching device,
FIG 4 die erste Ausführungsform der Vorrichtung bei ordnungsgemäß geöffneten Hauptkontakten des Schaltgerätes,4 shows the first embodiment of the device when the main contacts of the switching device are properly opened,
FIG 5 die erste Ausführungsform der Vorrichtung mit verschweißten Hauptkontakten des Schaltgerätes und Auslösung eines Schaltkontaktes gemäß der Erfindung und5 shows the first embodiment of the device with welded main contacts of the switching device and triggering a switching contact according to the invention and
FIG 6 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.6 shows a second embodiment of the device according to the invention.
Wie in FIG 1 dargestellt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach einem Ausschaltsignal im Wesentlichen die beiden folgenden Schritte durchgeführt: Schritt a) Erkennen, ob nach dem Ausschalten ein vorgegebener Kraftwert und/oder eine vorgegebene Wegstrecke (dX) des Auslösemechanismus überschritten worden ist, undAs shown in FIG. 1, in the method according to the invention after a switch-off signal essentially the following two steps are carried out: Step a) Recognize whether after switching off a predetermined force value and / or a predetermined distance (dX) of the triggering mechanism has been exceeded, and
Schritt b) Unterbrechung des weiteren Betriebs desStep b) Interruption of the further operation of the
Schaltgerätes (1) durch Auslösen des Kontaktaufbrechmittels (10) im Falle einer Überschreitung.Switching device (1) by triggering the contact breaking means (10) in case of exceeding.
Es wird nach dem betriebsmäßigen Ausschalten, das heißt insbesondere nach einem Ausschaltsignal zum Öffnen der drei Hauptkontakte eines dreipoligen Schaltgerätes, überprüft, ob alle Hauptkontakte des Schaltgerätes geöffnet wurden. Erfin- dungsgemäß erfolgt dies dadurch, ob ein vorgegebener Kraftwert und/oder eine vorgegebene Wegstrecke des Auslösemechanismus überschritten worden ist. Ist dies der Fall, so kann von einer Kontaktverschweißung ausgegangen werden. Der weitere Betrieb des Schaltgerätes wird dann unterbrochen bzw. nur noch für eine vorgegebene Anzahl von Schalthandlungen zugelassen. Die Anzahl der Schalthandlungen kann z.B. in einem Bereich von 100 bis 1000 liegen.It is after the operational shutdown, that is, in particular after a switch-off signal to open the three main contacts of a three-pole switching device, checks whether all main contacts of the switching device have been opened. According to the invention, this is done by whether a predetermined force value and / or a predetermined travel distance of the triggering mechanism has been exceeded. If this is the case, contact welding can be assumed. The further operation of the switching device is then interrupted or only allowed for a predetermined number of switching operations. The number of switching actions may e.g. range from 100 to 1000.
Die Erfassung des vorgegebenen Kraftwertes bzw. der vorgege- benen Wegstrecke im ausgeschalteten Zustand erfolgt vorzugsweise auf rein mechanischem Wege mittels eines im Kontaktschieber integrierten Federsystems. Die Erfassung der auf den Kontaktschieber und entgegen der Betätigungsrichtung einwirkenden Kraft bzw. die Änderungen der äußeren Abmessungen des Kontaktschiebers um die Wegstrecke in Betätigungsrichtung kann auch auf optischem, magnetischem, induktivem oder kapazitivem Wege erfolgen. Entsprechende Sensoren, wie Kraftsensoren, Lichtschranken und dergleichen, sind zur messtechnischen Erfassung hinreichend bekannt.The detection of the predetermined force value or the predetermined distance in the switched-off state preferably takes place in a purely mechanical way by means of a spring system integrated in the contact slide. The detection of the force acting on the contact slide and against the actuating direction or the changes in the outer dimensions of the contact slide to the distance in the direction of actuation can also be done on optical, magnetic, inductive or capacitive ways. Corresponding sensors, such as force sensors, light barriers and the like, are sufficiently known for metrological detection.
FIG 2 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes 1 gemäß der Erfindung. Das Schaltgerät 1 weist zumindest einen ein- und ausschaltbaren Haupt- kontakt 4 und einen Schaltantrieb 2 mit einem beweglichen Anker 5 auf. Der Hauptkontakt 4 weist feststehende Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke auf. Der Anker 5 wirkt beim Ein- und Ausschalten mittels eines Kontaktschiebers 3 derart auf die Kontaktbrücke, dass der entsprechende Hauptkontakt 4 schließbar und offenbar ist. Der Kontaktschieber 3 umfasst zumindest Teile eines kraft- und/oder weggesteuerten Auslösemechanismus. Das Kontaktaufbrechmittel ist nach dem Ausschalten und bei Überschreitung eines vorgegebenen Kraft- werts und/oder einer vorgegebenen Wegstrecke dX durch den Auslösemechanismus zur Unterbrechung des weiteren Betriebs des Schaltgerätes 1 auslösbar. Zur Veranschaulichung ist eine vom Kontaktschieber 3 zu einem Freigabemittel 11 als Teil des Auslösemechanismus verlaufende gestrichelte Wirklinie in FIG 2 eingezeichnet.2 shows by way of example a device for safe operation of a switching device 1 according to the invention. The switching device 1 has at least one main switchable contact 4 and a switching drive 2 with a movable armature 5 on. The main contact 4 has fixed contact pieces and a movable contact bridge. The armature 5 acts on switching on and off by means of a contact slide 3 on the contact bridge such that the corresponding main contact 4 is closable and obvious. The contact slide 3 comprises at least parts of a force and / or path-controlled release mechanism. After the switch-off and when a predetermined force value and / or a predetermined distance dX has been exceeded, the contact break-off means can be triggered by the triggering mechanism to interrupt the further operation of the switching device 1. For illustration, a dashed line of action extending from the contact slide 3 to a release means 11 as part of the triggering mechanism is shown in FIG.
Im Beispiel der FIG 2 ist die Wegstrecke dX eingezeichnet. Um diese Strecke dX würde der Kontaktschieber 3 bei Vorliegen eines verschweißten Hauptkontakts 4 zusammengedrückt werden.In the example of FIG 2, the distance dX is located. At this distance dX the contact slide 3 would be compressed in the presence of a welded main contact 4.
Im vorliegenden Beispiel ist der Kontaktschieber 3 Teil des Auslösemechanismus. Der Auslösemechanismus umfasst im Beispiel der FIG 2 zudem das Freigabemittel 11 in Form einer Verklinkung, welches ein Kontaktaufbrechmittel 10 freigeben kann. Das Kontaktaufbrechmittel 10 bricht bei Auslösung dann zumindest einen verschweißten Hauptkontakt 4 auf.In the present example, the contact slide 3 is part of the triggering mechanism. In the example of FIG. 2, the triggering mechanism also comprises the release means 11 in the form of a latch, which can release a contact break-up means 10. The contact breaker 10 then breaks at least one welded main contact 4 when triggered.
Die Ein- und Ausschaltsteuersignale zum Ein- und Ausschalten der Hauptkontakte 4 werden über Klemmen Al und A2 und über eine Steuereinrichtung 6 an den Schaltantrieb 2 angelegt.The switch-on and switch-off control signals for switching on and off the main contacts 4 are applied to the switching drive 2 via terminals A1 and A2 and via a control device 6.
Beim Ausschalten wird der Schaltantrieb 2 über die Steuereinrichtung 6 entregt. Der Schaltantrieb 2 ist z.B. ein elektromagnetischer Antrieb oder ein sogenannter Steuermagnet. Als Folge davon wirkt über einen Anker 5 des Schaltantriebs 2, über den Kontaktschieber 3 und entgegen der Kontaktlastfeder 9 eine Kraft auf die Kontaktbrücke. Die Kraft wird über eine im Schaltantrieb 2 nicht weiter dargestellte Kontaktöffnungsfeder aufgebracht. Die Kontaktöffnungsfeder weist eine Feder- kraft auf, die erheblich größer ist als die Federkraft der Kontaktlastfedern 9. Die Hauptkontakte 4 werden geöffnet, und damit der gezeigte Verbraucher M von der Versorgungseinrichtung, hier durch die drei Leitungen bzw. Strombahnen L1-L3, gekennzeichnet, getrennt.When switching off the switching drive 2 is de-energized via the control device 6. The switching drive 2 is for example an electromagnetic drive or a so-called control magnet. As a result, acts via an armature 5 of the switching drive 2, via the contact slide 3 and against the contact load spring 9, a force on the contact bridge. The force is applied via a not shown in the switching drive 2 contact opening spring. The contact opening spring has a spring force, which is considerably greater than the spring force of the contact load springs 9. The main contacts 4 are opened, and thus the load M shown by the supply device, here by the three lines or current paths L1-L3, characterized, separated.
Zwischen dem Schaltantrieb 2 und dem Kontaktschieber 3 befindet sich ein Anschlag 8, der die überschüssige Kraft des Schaltantriebs 2 abstützt. Auf den Kontaktschieber 3 wirkt nur die Federkraft, die der Höhe der Federkraft der Kontaktlastfedern 9 entspricht. In der Praxis ist der Anschlag bereits im Schaltantrieb integriert.Between the switching drive 2 and the contact slide 3 is a stop 8, which supports the excess force of the switching drive 2. On the contact slide 3 only the spring force, which corresponds to the height of the spring force of the contact load springs 9 acts. In practice, the stop is already integrated in the switching drive.
Wird an den Steuerklemmen Al, A2 eine SteuerSpannung ange- legt, so wird diese z.B. über die Steuereinrichtung 6 zumIf a control voltage is applied to the control terminals A1, A2, this is e.g. via the control device 6 for
Schaltantrieb 2 weitergeleitet. Der Schaltantrieb 2 zieht an. Auch der Schieber oder Anker 5 und der Kontaktschieber 3 werden in Einschaltrichtung, das heißt im Beispiel der FIG 2 nach rechts, bewegt. Die Kontaktlastfedern 9 drücken die be- weglichen Schaltstücke des Hauptkontaktes 4 gegen die feststehenden Schaltstücke und schließen den Hauptstromkreis.Switching drive 2 forwarded. The switching drive 2 is energized. Also, the slider or armature 5 and the contact slide 3 are in the switch-on, ie in the example of FIG 2 to the right, moves. The contact load springs 9 press the movable contact pieces of the main contact 4 against the fixed contact pieces and close the main circuit.
Wird der Schaltantrieb 2 wieder ausgeschaltet und liegt ein verschweißter Hauptkontakt 4 vor, wirkt die gesamte Öffnungs- kraft des Schaltantriebs 2 auf den Kontaktschieber 3. DerIf the switching drive 2 is switched off again and there is a welded main contact 4, the entire opening force of the switching drive 2 acts on the contact slide 3. Der
Teil des Auslösemechanismus im Kontaktschieber 3 erkennt gemäß der Erfindung die erhöhte Kraft und öffnet die Verklin- kung, wie z.B. eine Schaltschlossverklinkung oder die Ver- klinkung 11 des Kontaktaufbrechmittels 10. Das Kontaktauf- brechmittel 10 kann z.B. ein Federkraftspeicher sein. Solche Federkraftspeicher 10 können zum Beispiel bereits von Leistungsschaltern oder Kompaktstartern bekannte Schaltschlösser sein. Das Schaltschloss bzw. das Kontaktaufbrechmittel 10 wird ausgelöst und schlägt mit einer sehr hohen Kraft auf den oder auf die verschweißten Hauptkontakte 4 auf. Um dabei eine möglichst sichere Aufbrechung zu erreichen, muss die Kraft des Kontaktaufbrechmittels 10 entsprechend groß dimensioniert sein. Im Falle eines Federspeichers als Kontaktaufbrechmittel 10 bleibt dieses in der ausgeklinkten Stellung und kann nicht mehr zurückgesetzt werden. Der Federspeicher 10 kann alternativ eine Mechanik aufweisen, mittels der die Feder des Federspeichers wieder gespannt und die Entriegelungsmechanik 11 wieder verklinkt werden kann. Vorzugsweise erfolgt das Zurücksetzen der gesamten Mechanik 10, 11 manuell. Die Rücksetzung kann auch ferngesteuert erfolgen. Ein Anwender wird so auf den Störfall aufmerksam gemacht und muss entsprechend, beispielsweise durch einen Austausch des Schaltgerätes 1, darauf reagieren.Part of the trigger mechanism in the contact slide 3 recognizes according to the invention, the increased force and opens the Verklin- kung, such as a switching lock latch or the latch 11 of the Kontaktaufbrechmittels 10. The contact breaker 10 may be, for example, a spring energy storage. Such spring energy storage 10 may be, for example, already known of circuit breakers or compact starters switching locks. The switching mechanism or the contact opening means 10 is triggered and strikes with a very high force on or on the welded main contacts 4. In order to achieve the safest possible disruption, the force of the contact break-up means 10 must be dimensioned correspondingly large. In the case of a spring store as a contact breaker 10 this remains in the unlatched position and can not be reset. The spring accumulator 10 may alternatively have a mechanism by means of which the spring of the spring accumulator again stretched and the unlocking mechanism 11 can be latched again. Preferably, the resetting of the entire mechanism 10, 11 takes place manually. The reset can also be done remotely. A user is made aware of the accident and must accordingly, for example, by an exchange of the switching device 1, respond to it.
FIG 3 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei ordnungsgemäß geschlossenen Hauptkontakten 4 eines Schaltgerätes 1. Im oberen Bereich der FIG 3 ist eine Kontaktbrücke 41 zu sehen, welche durch eine Rückstellfeder 9 gegen die feststehenden Schaltstücke im Schaltgerät 1 gedrückt wird. Mit dem Bezugszeichen 42 sind Kontakte bezeichnet, welche sich im Beispiel der vorliegenden FIG 3 im Neuzustand befinden. Im gezeigten EIN-Zustand des Schaltgerätes 1 ist ein Stromfluss durch die Strombahnen L1-L3 möglich. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Pol des Hauptkontaktes 4 dargestellt. Die Bezeichnung der Strombahnen L1-L3 zeigt dabei an, dass es sich bei dem vorliegenden Schaltgerät 1 um ein dreipoliges Schaltmittel handelt.3 shows a first embodiment of the device according to the invention with properly closed main contacts 4 of a switching device 1. In the upper part of FIG 3, a contact bridge 41 can be seen, which is pressed by a return spring 9 against the fixed contact pieces in the switching device 1. The reference numeral 42 denotes contacts, which are in the example of the present FIG 3 in new condition. In the ON state of the switching device 1 shown, a current flow through the current paths L1-L3 is possible. For reasons of clarity, only one pole of the main contact 4 is shown. The designation of the current paths L1-L3 indicates that the present switching device 1 is a three-pole switching device.
Im mittleren Bereich der FIG 3 ist ein Kontaktschieber 3 dargestellt. Im gezeigten eingeschalteten Zustand liegt der Kontaktschieber 3 nicht an der Kontaktbrücke 41 an, so dass auf den Kontaktschieber 3 selbst keine äußere Kraft einwirkt. Der Kontaktschieber 3 weist zwei Schieberelemente 31, 32 auf, die in Betätigungsrichtung des Schaltantriebs 2 relativ zueinander gegen ein insbesondere vorgespanntes Federelement 33 bewegbar sind. Die Schieberelemente 31, 32 werden durch das zwischen den Schieberelementen 31, 32 eingebrachte Federele- ment 33 auseinander gehalten. Das erste Schieberelement 31 ist im zweiten Schieberelement 32 axial und teleskopartig verschiebbar geführt. Durch einen internen mechanischen An- schlag im Kontaktschieber kann dafür Sorge getragen werden, dass die Länge des Kontaktschiebers begrenzt bleibt.In the central region of FIG. 3, a contact slide 3 is shown. In the switched-on state shown, the contact slide 3 does not contact the contact bridge 41, so that no external force acts on the contact slide 3 itself. The contact slide 3 has two slide elements 31, 32 which are movable in the direction of actuation of the switching drive 2 relative to one another against a particular biased spring element 33. The slide elements 31, 32 are held apart by the spring element 33 introduced between the slide elements 31, 32. The first slide element 31 is axially and telescopically guided in the second slide element 32. Due to an internal mechanical In contact slide can ensure that the length of the contact slide remains limited.
Nach dem Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweiß- ten Hauptkontakts 4 ist das Kontaktaufbrechmittel oder, wie im Beispiel der vorliegenden FIG 3 gezeigt, ein Schaltkontakt 20 mittels des Federelements 33 zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels auslösbar. Das Federelement 33 kann eine Ring-, Teller- oder Zylinderfeder, insbesondere aus Metall, sein. Das Federelement 33 kann auch ein aus einem elastischen Werkstoff wie Gummi oder Silikon gefertigtes Bauteil sein. Ein solches Bauteil kann insbesondere zylindrisch ausgeführt sein.After switching off and in the case of at least one welded main contact 4, the contact opening means or, as shown in the example of the present FIG. 3, a switching contact 20 can be triggered by means of the spring element 33 for releasing the contact breaking means. The spring element 33 may be a ring, plate or cylinder spring, in particular of metal. The spring element 33 may also be a component made of an elastic material such as rubber or silicone. Such a component may in particular be cylindrical.
Im Beispiel der FIG 3 ist auf einer Außenseite des erstenIn the example of Figure 3 is on an outer side of the first
Schieberelements 31 eine Kulisse 39 aufgebracht. Die Kulisse 39 weist eine Schräge auf. Die Schräge läuft bei einer Relativbewegung des ersten Schieberelements 31 zum zweiten Schieberelement 32 gegen einen im zweiten Schieberelement 32 quer zu Betätigungsrichtung des Kontaktschiebers 3 angeordneten Riegel 30 an.Slider element 31, a backdrop 39 applied. The backdrop 39 has a slope. During a relative movement of the first slide element 31 to the second slide element 32, the slope runs against a latch 30 arranged transversely to the actuating direction of the contact slide 3 in the second slide element 32.
Das Federelement 33 ist beim Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweißten Hauptkontakts 4 derart zusammen- pressbar, dass der im oder am Kontaktschieber 3 beweglich angebrachte Riegel 30 oder Schwenkhebel quer zur Betätigungsrichtung auslenkbar ist, so dass das Kontaktaufbrechmittel freigebbar bzw. der Schaltkontakt 20 zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels auslösbar ist. Im rechten unteren Teil der FIG 3 ist der elektrische Schaltkontakt 20 dargestellt. Der Schaltkontakt 20 weist zwei elektrische Anschlüsse 25, 26 auf, über welche im Falle einer geschlossenen Schaltkontaktbrücke 24 ein elektrischer Strom geführt werden kann. Über die beiden elektrischen Anschlüsse 25, 26 ist vorzugsweise die Stromzufuhr für ein Freigabemittel zur Auslösung eines Kontaktaufbrechmittels geführt. Über die beiden Anschlüsse 25, 26 kann alternativ auch ein Schaltsignal eingelesen werden, welches von einer Steuereinrichtung des Schaltgerätes ausgewertet werden kann. Der Schaltkontakt 20 weist beispielhaft einen Kontaktbügel 21 auf, der mittels einer Bügelrückstellfeder 22 in der gezeigten Position gehalten wird. Das untere Ende des Kontaktbügels 21 ist als Rastzahn ausgebildet, der in einen Steg der Schaltkontaktbrücke 24 greift und somit die mittels einer Schaltkontaktbrücken- rückstellfeder 23 vorgespannte Schaltkontaktbrücke 24 daran hindert, die geschlossenen Kontakte des Schaltkontakts 20 zu öffnen.When switching off and in the case of at least one welded main contact 4, the spring element 33 can be compressed such that the latch 30 or pivot lever movably mounted in or on the contact slide 3 can be deflected transversely to the actuating direction, so that the contact break-up means can be released or the switching contact 20 can be released the contact breaker is triggered. In the lower right part of FIG 3, the electrical switching contact 20 is shown. The switching contact 20 has two electrical connections 25, 26, via which in the case of a closed switching contact bridge 24, an electric current can be performed. About the two electrical connections 25, 26, the power supply for a release agent for triggering a contact breaking means is preferably performed. Alternatively, a switching signal can also be read in via the two connections 25, 26, which can be evaluated by a control device of the switching device. The switching contact 20 has, for example, a contact clip 21, which is held in the position shown by means of a strap return spring 22. The lower end of the contact clip 21 is designed as a latching tooth, which engages in a web of the switching contact bridge 24 and thus prevents the means of a Schaltkontaktbrücken- return spring 23 biased switching contact bridge 24 from opening the closed contacts of the switching contact 20.
Der Schaltkontakt 20 ist vorzugsweise so in einem SchaltgerätThe switching contact 20 is preferably in a switching device
1 angeordnet, dass der Kontaktbügel 21 quer zur Betätigungsrichtung des Kontaktschiebers 3 liegt. Im gezeigten AUS- Zustand des Schaltgerätes 1 steht der Schaltkontakt 20 nicht in einer mechanischen Wirkverbindung mit dem Kontaktschie- ber 3.1 arranged that the contact clip 21 is transverse to the actuation direction of the contact slide 3. In the OFF state of the switching device 1 shown, the switching contact 20 is not in a mechanical operative connection with the contact slide 3.
Die beiden Schieberelemente 31 und 32, das Federelement 33, der Riegel 30, die Kulisse 39 sowie die Bauteile 21-26 des Schaltkontakts 20 gehören zum Auslösemechanismus.The two slide elements 31 and 32, the spring element 33, the bolt 30, the link 39 and the components 21-26 of the switching contact 20 belong to the triggering mechanism.
FIG 4 zeigt die erste Ausführungsform der Vorrichtung bei ordnungsgemäß geöffneten Hauptkontakten 4 des Schaltgerätes 1.4 shows the first embodiment of the device when the main contacts 4 of the switching device 1 are properly opened.
Im Vergleich zur FIG 3 ist nun der Anker 5 des SchaltantriebsCompared to FIG 3, the armature 5 of the switching drive is now
2 nach oben gerückt. Dabei nimmt der Anker 5 auch den Kontaktschieber 3, insbesondere das zweite Schieberelement 32, mit. Über das Federelement 33 wird die vom Anker 5 wirkende Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs 2 auf das erste Schieberelement 31 übertragen. Das erste Schieberelement 31 wirkt schließlich auf die Kontaktbrücke 41 und öffnet den zugehörigen Hauptkontakt 4. Die Federkraft des hier vorgespann- ten Federelements 33 ist größer als die Summe der Federkräfte der Kontaktlastfedern 9. Dadurch werden die Hauptkontakte 4 vollständig um den Weg geöffnet, um den der Anker 5 auf den Kontaktschieber 3 einwirkt. Das Federelement 33 wird dabei nicht zusammengedrückt.2 moved up. In this case, the armature 5 also takes the contact slide 3, in particular the second slide element 32, with. About the spring element 33 acting from the armature 5 is Contact opening force of the switching drive 2 transmitted to the first slider element 31. Finally, the first slide element 31 acts on the contact bridge 41 and opens the associated main contact 4. The spring force of the spring element 33 biased here is greater than the sum of the spring forces of the contact load springs 9. As a result, the main contacts 4 are completely opened by the path to the end the armature 5 acts on the contact slide 3. The spring element 33 is not compressed.
Auch im gezeigten AUS-Zustand des Schaltgerätes 1 steht der Schaltkontakt 20 nicht in einer mechanischen Wirkverbindung mit dem Kontaktschieber 3, so dass der Schaltkontakt 20 nicht ausgelöst wird.Even in the OFF state of the switching device 1 shown, the switching contact 20 is not in a mechanical operative connection with the contact slide 3, so that the switching contact 20 is not triggered.
FIG 5 zeigt die erste Ausführungsform der Vorrichtung mit verschweißten Hauptkontakten 4 des Schaltgerätes 1 und Auslösung des Schaltkontaktes 20 gemäß der Erfindung. Wie die vorliegende FIG 5 zeigt, sind die Schaltkontakte 42 des Haupt- kontaktes 4 verschlissen. Dies hat häufig zur Folge, dass die Schaltkontakte 42 zumindest eines der Hauptkontakte 4 miteinander verschweißen. Da die Federkraft des Federelements 33 kleiner ist als die Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs 2, werden nun zwangsweise die beiden Schieberelemente 31, 32 des Kontaktschiebers 3 zusammengedrückt. Dadurch werden die beiden Schieberelemente 31, 32 relativ zueinander verschoben. Die Schräge der Kulisse 39 des ersten Schieberelements 31 läuft nun gegen den Riegel 30 an und lenkt diesen seitlich, das heißt quer zu Betätigungsrichtung des KontaktSchiebers 3, aus. Dies hat zur Folge, dass der seitlich ausgelenkte Riegel 30 nun mechanisch auf den „im Weg" stehenden Kontaktbügel 21 des Schaltkontaktes 20 einwirken kann. Der Kontaktbügel 21 entriegelt nachfolgend die Schaltkontaktbrücke 24, so dass die elektrische Verbindung über die Anschlüsse 25, 26 unter- brochen wird.5 shows the first embodiment of the device with welded main contacts 4 of the switching device 1 and triggering of the switching contact 20 according to the invention. As the present FIG 5 shows, the switching contacts 42 of the main contact 4 are worn. This often has the consequence that the switch contacts 42 at least one of the main contacts 4 welded together. Since the spring force of the spring element 33 is smaller than the contact opening force of the switching drive 2, the two slide elements 31, 32 of the contact slide 3 are now forced together. As a result, the two slide elements 31, 32 are displaced relative to one another. The slope of the link 39 of the first slider element 31 now runs against the bolt 30 and deflects this laterally, that is transversely to the direction of actuation of the contact slide 3, from. As a result, the laterally deflected latch 30 can now act mechanically on the "in-the-way" contact clip 21 of the switch contact 20. The contact clip 21 subsequently unlocks the switch contact bridge 24 so that the electrical connection via the connections 25, 26 is interrupted. is broken.
In der FIG 5 ist weiterhin die Wegstrecke dX im Bereich des Federelements 33 dargestellt. Dazu ist gestrichelt das Feder- element 33 im entlasteten Zustand gemäß FIG 3 eingezeichnet. In FIG 5 wird der Auslösemechanismus mit Erreichung der eingezeichneten vorgegebenen Wegstrecke dX ausgelöst.FIG. 5 also shows the distance dX in the region of the spring element 33. For this purpose, dashed lines the spring element 33 in the unloaded state shown in FIG 3. In FIG 5, the triggering mechanism is triggered upon reaching the marked predetermined distance dX.
Ist nun eine Stromversorgungsleitung eines Freigabemittels oder Aktors über die elektrischen Anschlüsse 25, 26 geführt, so wird dieses bzw. dieser entregt. Das Freigabemittel kann z.B. einen Hub- oder Tauchmagneten aufweisen. Dadurch kann z.B. eine Verklinkung aus einem Kontaktaufbrechmittel zurück- gefahren werden, wodurch dieses den zumindest einen Hauptkontakt 4 mittels eines Aufbrechstößels aufbrechen kann.Now, if a power supply line of a release agent or actuator on the electrical connections 25, 26 out, so this or this is de-energized. The release agent may e.g. have a lifting or submersible magnets. Thereby, e.g. a latch can be moved back out of a contact opening means, whereby this can break open the at least one main contact 4 by means of a Aufbrechstößels.
FIG 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere eine Detailansicht eines Kontakt- Schiebers 3' . Mit dem Bezugszeichen 31' ist ein erstes Kontaktschieberelement als erstes Schieberelement und mit dem Bezugszeichen 32' ein zweites Kontaktschieberelement als zweites Schieberelement bezeichnet. Zwischen den beiden Kontaktschieberelementen 31' , 32' sind beispielhaft vier Druck- federn 33' als Federelement eingespannt. Ein Bolzen 35 ist im ersten Kontaktschieberelement 31' gelagert und greift in eine Kulisse 35 eines Schwenkhebels 34. Der Schwenkhebel 34 ist im zweiten Kontaktschieberelement 32' gelagert.6 shows a second embodiment of the device according to the invention, in particular a detailed view of a contact slide 3 '. Reference numeral 31 'denotes a first contact slide element as the first slide element and reference numeral 32' denotes a second contact slide element as the second slide element. Between the two contact slide elements 31 ', 32', four pressure springs 33 'are clamped by way of example as a spring element. A bolt 35 is mounted in the first contact slide element 31 'and engages in a link 35 of a pivot lever 34. The pivot lever 34 is mounted in the second contact slide element 32'.
Bewegen sich aufgrund einer Kontaktverscheißung die beiden Kontaktschieberelemente 31' , 32' relativ aufeinander zu, so verfährt der Bolzen 35 in Bewegungsrichtung des ersten Kontaktschieberelements 31' . Gleichzeitig bringt der Bolzen 35 den Schwenkhebel 34 zum Auslenken entsprechend der einge- zeichneten Querbewegung Q. Durch die Auslenkbewegung Q trifft der Schwenkhebel 34 auf den Auslöseschieber 11' , der wiederum mit einer Schaltschlossverklinkung oder mit einem Kontaktaufbrechmittel mechanisch gekoppelt sein kann. Der Auslöseschieber 11' weist hierzu eine oder mehrere Streben 38 auf, in die ein abgewinkeltes Endstück 37 des Schwenkhebels 34 bei Auslenkung zur Auslösung des Kontaktaufbrechmittels bzw. des Schaltschlosses eingreifen kann. Aus Gründen der Übersicht- lichkeit ist das Schaltschloss bzw. das Kontaktaufbrechmittel selbst nicht dargestellt.If the two contact slide elements 31 ', 32' move relative to one another due to contact fouling, the bolt 35 moves in the direction of movement of the first contact slide element 31 '. At the same time, the bolt 35 brings the pivoting lever 34 for deflection in accordance with the indicated transverse movement Q. The deflection movement Q causes the pivoting lever 34 to strike the release slider 11 ', which in turn can be mechanically coupled to a latch lock or to a contact break-up means. For this purpose, the release slide 11 'has one or more struts 38, into which an angled end piece 37 of the pivoting lever 34 can engage in deflection for triggering the contact breaking means or the switching mechanism. For the sake of clarity Possibility is the switching mechanism or the contact breaker itself not shown.
Gemäß einer nicht weiter dargestellten Ausführungsform kann der Schwenkhebel auch im ersten Kontaktschieberelement gelagert sein. Das zweite Kontaktschieberelement weist einen Steg auf, der dem Schwenkhebel zugeordnet ist. Bewegen sich die beiden Kontaktschieberelemente aufgrund einer Kontaktver- schweißung relativ aufeinander zu, so kann der Steg den Schwenkhebel in eine Auslöseposition drücken.According to an embodiment not shown, the pivot lever may also be mounted in the first contact slide element. The second contact slide element has a web which is associated with the pivot lever. If the two contact slide elements move relative to one another due to contact welding, the web can press the pivoting lever into a triggering position.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes ist inhärent sicher bis zum Ende der Lebensdauer. Im Fehlerfall geht das Schaltgerät in einen sicheren Zu- stand über.The inventive device for safe operation of a switching device is inherently safe until the end of its life. In the event of an error, the switching device assumes a safe state.
Der weitere Betrieb des Schaltgerätes 1 kann auch unterbrochen werden, wenn ein in Reihe mit dem Hauptkontakt 4 in der Strombahn L1-L3 angeordnetes Schaltelement geöffnet worden ist oder wenn zumindest eine Steuerleitung zum Steuern des Schaltantriebs 2 unterbrochen worden ist.The further operation of the switching device 1 can also be interrupted if a arranged in series with the main contact 4 in the current path L1-L3 switching element has been opened or if at least one control line for controlling the switching drive 2 has been interrupted.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät 1, das zum sicheren Schalten von Verbrauchern M das erfindungsgemäße Verfahren durchführt oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, ist insbesondere ein Schütz, ein Leistungsschalter oder ein Kompaktabzweig.The switching device 1 according to the invention, which carries out the method according to the invention for safe switching of consumers M or has a device according to the invention, is in particular a contactor, a circuit breaker or a compact branch.
Insbesondere ist das Schaltgerät ein dreipoliges Schaltgerät mit drei Hauptkontakten 4 zum Ein- und Ausschalten von drei Strombahnen L1-L3 mit einem Schaltantrieb 2.In particular, the switching device is a three-pole switching device with three main contacts 4 for switching on and off of three current paths L1-L3 with a switching drive. 2
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Vorrichtung innerhalb eines Kompaktstarters, bei dem sowohl die Kontaktöff- nung beim betriebsmäßigen Schalten als auch eine Abschaltung bei Überstrom durch dieselben Kontakte erfolgt. Hier wird eine Schutzfunktion auch bei Erreichen des Endes der Lebensdauer erreicht. Der Kunde, der diese Schaltvorrichtung einsetzt, braucht keine zusätzlichen Schutzvorkehrungen, wie z.B. einen extern verdrahteten Spiegelkontakt oder ein vorgeschaltetes Schutzorgan vorzusehen. Particularly advantageous is the use of the device within a compact starter, in which both the contact opening during operational switching and a shutdown in the event of overcurrent occur through the same contacts. Here, a protective function is achieved even when reaching the end of the life. The customer who uses this switching device, does not need any additional protective measures, such as providing an externally wired mirror contact or an upstream protective device.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes (1) mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt (4) und zumindest einem Schaltantrieb (2) mit einem beweglichen Anker (5), wobei der Hauptkontakt (4) feststehende Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke (41) aufweist, wobei der Anker (5) beim Ein- und Ausschalten mittels eines Kontaktschiebers (3) derart auf die Kontaktbrücke (41) wirkt, dass der entsprechende Hauptkontakt (4) geschlossen bzw. geöffnet wird, und wobei der Kontaktschieber (3) zumindest Teile eines kraft- und/oder weggesteuerten Auslösemechanismus für ein Kontaktaufbrechmittel (10) zum Aufbrechen zumindest eines verschweißten Hauptkontakts (4) umfasst, mit den Schritten: a) Erkennen, ob nach dem Ausschalten ein vorgegebener Kraftwert und/oder eine vorgegebene Wegstrecke (dX) des Auslösemechanismus überschritten worden ist und b) Unterbrechung des weiteren Betriebs des Schaltgerätes (1) durch Auslösen des Kontaktaufbrechmittels (10) im Falle einer Überschreitung.1. A method for the safe operation of a switching device (1) having at least one main contact (4) and at least one switching drive (2) with a movable armature (5), wherein the main contact (4) fixed contact pieces and a movable contact bridge ( 41), wherein the armature (5) acts on the contact bridge (41) during switching on and off by means of a contact slide (3) such that the corresponding main contact (4) is closed or opened, and wherein the contact slide (3) at least parts of a force and / or path-controlled release mechanism for a contact breaking means (10) for breaking at least one welded main contact (4), comprising the steps of: a) detecting whether after switching off a predetermined force value and / or a predetermined distance (dX ) of the release mechanism has been exceeded and b) interrupting the further operation of the switching device (1) by triggering the contact break - off means (10) in Case of exceeding.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des vorgegebenen Kraftwertes und/oder der vorgegebenen Wegstrecke (dX) ein Schaltkontakt (20) betätigt wird, welcher das Kontaktaufbrechmittel (10) freigibt.2. The method according to claim 1, characterized in that when exceeding the predetermined force value and / or the predetermined distance (dX), a switching contact (20) is actuated, which releases the Kontaktaufbrechmittel (10).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Schaltkontakt (20) ein Freigabemittel (11) in Form eines Hub- oder Tauchmagneten zur Auslösung des Kontaktaufbrechmittels (10) erregt bzw. entregt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that via the switching contact (20) a release means (11) in the form of a lifting or submersible magnet for triggering the contact breaking means (10) is energized or de-energized.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktschieber (3) zwei Schieberelemente (31, 32) aufweist, die sich in Betätigungsrichtung des Schaltantriebs (2) relativ zueinander gegen ein Federelement (33) bewegen können, wobei das Federelement (33) nach dem Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweißten Hauptkontakts (4) das Kontaktaufbrechmittel (10) bzw. den Schaltkontakt (20) zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels (10) auslöst.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the contact slide (3) has two slide elements (31, 32) which can move in the direction of actuation of the switching drive (2) relative to each other against a spring element (33), wherein the spring element (33) after switching off and in the case of at least one welded main contact (4) triggers the contact breaking means (10) or the switching contact (20) for releasing the contact breaking means (10).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweißten Hauptkontakts (4) das Federelement (33) derart zu- sammengepresst wird, dass ein im Kontaktschieber (3) beweglich angebrachter Riegel (30) oder Schwenkhebel (34) quer zur Betätigungsrichtung ausgelenkt wird, so dass das Kontaktaufbrechmittel (10) freigegeben bzw. der Schaltkontakt (20) zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels (10) auslöst wird.5. The method according to claim 4, characterized in that when switching off and in the case of at least one welded main contact (4) the spring element (33) is compressed such that a contact slide (3) movably mounted latch (30) or pivot lever ( 34) is deflected transversely to the actuating direction, so that the contact breaking means (10) released or the switching contact (20) for releasing the contact breaking means (10) is triggered.
β. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (33) kleiner ist als die Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs (2).β. A method according to claim 4 or 5, characterized in that the spring force of the spring element (33) is smaller than the contact opening force of the switching drive (2).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (33) größer ist als die Summe der Federkräfte der Kontaktlastfedern (9) .7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the spring force of the spring element (33) is greater than the sum of the spring forces of the contact load springs (9).
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktaufbrechmittel (10) ein Schaltschloss oder ein Federspeicher ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact breaking means (10) is a switching mechanism or a spring accumulator.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Betrieb unterbrochen wird, indem ein in Reihe mit dem Hauptkontakt (4) in der Strombahn (L1-L3) angeord- netes Schaltelement geöffnet wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the further operation is interrupted by a in series with the main contact (4) in the current path (L1-L3) angeord- net switching element is opened.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Betrieb unterbrochen wird, indem zumindest eine Steuerleitung zum Steuern des Schaltantriebs (2) unterbrochen wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the further operation is interrupted by at least one control line for controlling the switching drive (2) is interrupted.
11. Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes (1) mit zumindest einem ein- und ausschaltbaren Hauptkontakt (4) und zumindest einem Schaltantrieb (2), wobei der Hauptkontakt (4) feststehende Kontaktstücke und eine bewegliche Kontaktbrücke (41) aufweist, wobei der bewegliche Anker (5) beim Ein- und Ausschalten mittels eines Kontaktschiebers (3) derart auf die Kontaktbrücke (41) wirkt, dass der entsprechende Hauptkontakt (4) schließbar und offenbar ist, wobei der Kontaktschieber (3) zumindest Teile eines kraft- und/oder weggesteuerten Auslösemechanismus für ein Kontaktaufbrechmittel (10) zum Aufbrechen zumindest eines verschweißten Hauptkontakts (4) umfasst, und wobei das Kontaktaufbrechmittel (10) nach dem Ausschalten und bei Überschreitung eines vorgegebenen Kraftwerts und/oder einer vorgegebenen Wegstrecke (dX) durch den Auslösemechanismus zur Unterbrechung des weiteren Betriebs des Schaltgerätes (1) auslösbar ist.11. Device for the safe operation of a switching device (1) with at least one main switch (4) and at least one switching drive (2), wherein the main contact (4) fixed contacts and a movable contact bridge (41), wherein the movable Anchor (5) when switching on and off by means of a contact slide (3) on the contact bridge (41) acts such that the corresponding main contact (4) is closable and obvious, wherein the contact slide (3) at least parts of a force and / or A contact breakout trigger mechanism (10) for breaking open at least one welded main contact (4), and wherein said contact breaker means (10) is turned off by said release mechanism to break off and exceed a predetermined force value and / or distance (dX) further operation of the switching device (1) can be triggered.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des vorgegebenen Kraftwertes und/oder der vorgegebenen Wegstrecke (dX) ein Schaltkontakt (20) betätigbar ist, welcher das Kontaktaufbrechmittel (10) freigibt. 12. The device according to claim 11, characterized in that when exceeding the predetermined force value and / or the predetermined distance (dX), a switching contact (20) is actuated, which releases the Kontaktaufbrechmittel (10).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass über den Schaltkontakt (20) ein Freigabemittel (11) in Form eines Hub- oder Tauchmagneten zur Auslösung des Kontakt- aufbrechmittels (10) erregbar bzw. entregbar ist.13. The device according to claim 12, characterized in that via the switching contact (20) a release means (11) in the form of a lifting or submersible magnet for triggering the contact breaker means (10) is excitable or excitable.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktschieber (3) zwei Schieberelemente (31, 32) aufweist, die in Betätigungsrichtung des Schaltantriebs (2) relativ zueinander gegen ein Federelement (33) bewegbar sind, wobei nach dem Ausschalten und im Falle zumindest eines verschweißten Hauptkontakts (4) mittels des Federelements (33) das Kontaktaufbrechmittel (10) bzw. der Schaltkontakt (20) zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels (10) auslösbar ist.14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the contact slide (3) has two slide elements (31, 32) which are movable in the actuating direction of the switching drive (2) relative to each other against a spring element (33), wherein the switch-off and in the case of at least one welded main contact (4) by means of the spring element (33) the break contact means (10) or the switch contact (20) for releasing the contact breaking means (10) can be triggered.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (33) beim Ausschalten und im Falle zu- mindest eines verschweißten Hauptkontakts (4) derart zusammenpressbar ist, dass ein im Kontaktschieber (3) beweglich angebrachter Riegel (30) oder Schwenkhebel (34) quer zur Betätigungsrichtung auslenkbar ist, so dass das Kontaktaufbrechmittel (10) freigebbar bzw. der Schaltkontakt (20) zur Freigabe des Kontaktaufbrechmittels (10) auslösbar ist.15. The device according to claim 14, characterized in that the spring element (33) can be compressed in such a way that at least one welded main contact (4) is at least one welded contact (3) in the contact slide (3) movably mounted latch (30) or pivot lever ( 34) is deflectable transversely to the actuating direction, so that the contact break-off means (10) releasable or the switching contact (20) for releasing the contact breaking means (10) can be triggered.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (33) kleiner ist als die Kontaktöffnungskraft des Schaltantriebs (2) .16. The apparatus of claim 14 or 15, characterized in that the spring force of the spring element (33) is smaller than the contact opening force of the switching drive (2).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (33) größer ist als die Summe der Federkräfte der Kontaktlastfedern (9) . 17. Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the spring force of the spring element (33) is greater than the sum of the spring forces of the contact load springs (9).
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktaufbrechmittel (10) ein Schaltschloss oder ein Federspeicher ist.18. Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that the contact breaking means (10) is a switching mechanism or a spring accumulator.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Betrieb unterbrechbar ist, wenn ein in Reihe mit dem Hauptkontakt (4) in der Strombahn (L1-L3) angeordne- tes Schaltelement geöffnet worden ist.19. The device according to one of claims 11 to 19, characterized in that the further operation is interruptible when a in series with the main contact (4) in the current path (L1-L3) arranged angeordne- tes switching element has been opened.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Betrieb unterbrechbar ist, wenn zumindest eine Steuerleitung zum Steuern des Schaltantriebs (2) unterbrochen worden ist.20. Device according to one of claims 11 to 20, characterized in that the further operation can be interrupted if at least one control line for controlling the switching drive (2) has been interrupted.
21. Schaltgerät, das zum sicheren Schalten von Verbrauchern das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführt, wobei das Schaltgerät ein Schütz oder ein Leistungsschalter oder ein Kompaktabzweig ist.21. Switching device, the method according to one of claims 1 to 10 carries out for safe switching of consumers, wherein the switching device is a contactor or a circuit breaker or a compact feeder.
22. Schaltgerät zum sicheren Schalten von Verbrauchern mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei das Schaltgerät ein Schütz oder ein Leistungsschalter oder ein Kompaktabzweig ist.22. Switching device for safe switching of consumers with a device according to one of claims 11 to 20, wherein the switching device is a contactor or a circuit breaker or a compact feeder.
23. Schaltgerät nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät ein dreipoliges Schaltgerät mit drei Hauptkontakten (4) zum Ein- und Ausschalten von drei Strombahnen (L1-L3) mit einem Schaltantrieb (2) ist. 23. Switching device according to claim 21 or 22, characterized in that the switching device is a three-pole switching device with three main contacts (4) for switching on and off of three current paths (L1-L3) with a switching drive (2).
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