EP2795652A1 - Vorrichtung und verfahren zum schalten elektrischer lastkreise - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum schalten elektrischer lastkreise

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Publication number
EP2795652A1
EP2795652A1 EP12778617.6A EP12778617A EP2795652A1 EP 2795652 A1 EP2795652 A1 EP 2795652A1 EP 12778617 A EP12778617 A EP 12778617A EP 2795652 A1 EP2795652 A1 EP 2795652A1
Authority
EP
European Patent Office
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contact
magnetic
contactor
overload
bridge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12778617.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Schulte
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler 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 Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP2795652A1 publication Critical patent/EP2795652A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/0073—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding actuated by relative movement between two magnets
    • 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
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/26—Electromagnetic mechanisms with windings acting in opposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for switching electrical load circuits, comprising an electromagnetic contactor with a magnetic drive, which is formed from a magnetic yoke with a magnetic coil and a magnet armature to which a contact bridge is coupled as a movable contactor contact via a contact holder, wherein the contactor when switched on a magnetic
  • Holding force for contacting the contact bridge generated with fixed contacts wherein the holding force results from a magnetic field generated by the magnetic coil and the holding force is greater than an armature opening force.
  • the respective load circuit includes a contactor with a magnetic drive.
  • the magnetic drive has a magnetic yoke with a magnetic coil and a magnet armature to which bridge contacts are coupled as movable contactor contacts via a contact holder, and which generates in the on state, a magnetic holding force between the magnetic yoke and armature, which is greater than an armature opening force.
  • the method provides that for welding protection of the bridge contacts in the contactor magnetic drive is a quick shutdown, by which the value of the magnetic holding force in a time that is short of the typical off time of shooters is lowered below the value of the armature opening time, including by a Sperrmagnetfeld an increase in the magnetic resistance in the iron circuit of the magnetic drive and a resulting reduction of the
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved device and an improved method for switching electrical load circuits.
  • the object is achieved with respect to the device by the in claim 1 and in terms of the method by the features specified in claim 8.
  • a device for switching electrical load circuits comprises a
  • electromagnetic contactor with a magnetic drive which is formed of a magnetic yoke with a magnetic coil and a magnet armature to which a contact bridge is coupled as a movable contactor contact via a contact holder, wherein the contactor in the on state, a magnetic holding force for contacting the
  • an overload contact is integrated in a field circuit of the magnet coil in such a way that when the field circuit is closed and the contact bridge moves against the magnetic holding force
  • Solenoid coil can be short-circuited by closing the overload contact.
  • the overload contact by means of which the magnetic coil is short-circuited avoids that in the literature as electromagnetic repulsion, levitation or flutter referred repeated opening and closing of the contact between the contact bridge and the fixed contacts occurs, whereby the contact bridge by arcing between the same and the fixed contacts with welded to the fixed contacts.
  • the contactor remains permanently closed even after switching off an excitation voltage, as a result of which a device to be disconnected is unintentionally further loaded with a supply voltage.
  • the excitation circuit can be deactivated at a first unwanted magnetic lifting of the contact bridge of the fixed contacts, so that a repeated
  • the overload contact is formed by the contact holder and a contact element, wherein the contact holder has a first contact point on a side remote from the contact bridge side and the contact element has a second contact point, wherein the contact element both contacted with the fixed contacts contact bridge and in the off state of Exciter circuit is spaced from the contact holder.
  • the overload contact is formed in such a way, a separate circuit is formed within the exciter circuit.
  • the effect of the electromagnetic repulsion is always associated with a mechanical movement of the contact holder with the contact bridge and the armature, this movement is used in a particularly advantageous manner for the arrangement of the contact points.
  • a control of the solenoid coil can be interrupted, whereby the contactor is largely protected against welding of the contact bridge with the fixed contacts.
  • the contact element as part of the
  • a switching unit is arranged between the overload contact and the magnetic coil, by means of which a closing of the overload contact after closing the exciter circuit and in front of a
  • Switching unit which is formed for example by means of at least a thyristor, can be avoided that the magnetic coil is not short-circuited despite a closed overload contact. By means of the switching unit so initially a current flow is prevented for shorting the solenoid.
  • a fuse or a semiconductor switching element is arranged in the exciter circuit, which or which separates an exciter voltage source from the magnetic coil after activation of the overload contact.
  • Semiconductor switching element are triggered, whereby the excitation circuit is intentionally interrupted.
  • the armature opening force can be generated by means of at least one spring element, wherein the spring element can be prestressed when the magnet coil is energized, so that the contacting between the contact bridge and the
  • the invention relates to a method for switching electrical load circuits, which comprises an electromagnetic contactor with a magnetic drive, which is formed from a magnetic yoke with a magnetic coil and a magnet armature, on which a contact bridge as a movable contactor contact via a contact holder
  • an overload contact is integrated in a field circuit of the magnet coil such that when the field circuit is closed and the contact bridge moves against the magnetic holding force, the magnet coil is short-circuited by closing the overload contact.
  • a contact element for forming the overload contact is moved by means of the magnetic field generated by the magnetic coil.
  • Fig. 1 shows schematically a sectional view of a contactor in the off
  • FIG. 9 shows schematically an equivalent circuit diagram of the contactor according to Figure 14 and opened protective circuit and
  • FIG. 1 and 3 is a sectional view of an electromagnetic contactor 1 and in Figures 2 and 4, an equivalent circuit diagram of the contactor 1 in a state according to Figures 1 and 3 is shown in each case.
  • the contactor 1 can be arranged in a load circuit 2 for switching a load, for example an electrical consumer.
  • a load circuit 2 for switching a load
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the contactor 1 arranged in a load circuit 2, that is to say in a main circuit with an incandescent lamp 3 as an electrical consumer, in the switched-off state according to FIG. 1.
  • the load circuit 2 in which the contactor 1 is arranged has a voltage source 4 for supplying the electrical load in the form of the incandescent lamp 3 with electrical energy.
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the load circuit 2 with the contactor 1 in the switched-on state according to FIG. 3.
  • the contactor 1 has a magnetic drive with a magnetic yoke 1.1, a
  • the contactor 1 has two fixed contacts A, B, which are contacted in the switched-on state of the contactor 1 by means of the contact bridge 1.4, as shown in detail in Figure 3.
  • a holding force F H results from a magnetic field generated by the magnetic coil 1.2, wherein the magnetic coil 1.2 is applied to generate the magnetic field with an excitation voltage U A. If the magnet coil 1.2 is no longer subjected to the exciter voltage U A , the contactor 1 is thus switched off, the magnet armature 1.3 with the contact holder 1.5 and the contact bridge 1.4 arranged thereon by means of a first
  • Spring element 1.6 positioned in the form of a coil spring in an open position. In the open position of the contactor 1 is not turned on, so that the
  • the contact bridge 1.4 is arranged on the fixed contacts A, B of the contactor 1, wherein the first spring element 1.6 upon movement of the armature 1.3 with the contact holder 1.5 and the
  • Contact bridge 1.4 is biased in the direction of the fixed contacts A, B. in the
  • the solenoid coil 1.2 is acted upon by the excitation voltage U A via its two electrical connections (not illustrated in more detail), whereby the electric magnetic field is generated.
  • Such a contactor 1 can be loaded in a fault in the load circuit 2 with a short-circuit current, ie an overload, which is a multiple of its rated current.
  • a short-circuit current ie an overload
  • Such currents can cause the contacts A, B, 1.4 are opened inside the contactor 1 by electromagnetic forces. Ie. the contact bridge is 1.4 by the counter to the holding force F H acting restoring force F R of the first
  • Contact bridge 1.4 are electrically connected. In the worst case, this unwanted opening and closing repeated several times in quick change. This effect is referred to in the literature as electromagnetic repulsion, levitation or fluttering.
  • the re-pressing of the fused contacts A, B, 1.4 by pressing the contact bridge 1.4 by the holding force F H on the fixed contacts A, B can be welded together, so that the contactor 1 even after switching off the
  • Excitation voltage U A remains permanently closed, the disconnected load circuit 2 is thus still charged with a full supply voltage.
  • the invention provides to integrate an overload contact M in a field circuit 5 of the solenoid 1.2, as shown in FIG 5 is shown in more detail.
  • the overload contact M By means of the overload contact M, the solenoid coil 1.2 of the contactor 1 can be short-circuited when electromagnetic repulsion occurs.
  • the overload contact M is acted upon by the excitation voltage U A.
  • Solenoid 1.2 formed by two contact points K1, K2, which are connected via a wire D of the solenoid 1.2 with the same, whereby a separate circuit in the excitation circuit 5 of the solenoid coil 1.2 is formed.
  • a first contact point K1 of the overload contact M is formed by means of the contact holder 1.5 and a second contact point K2 is formed by means of a contact element 1.7, wherein the first contact point K1 is arranged on a side facing away from the contact bridge 1.4 on the contact holder 1.5.
  • the second contact K2 forms the contact element 1.7, the disk-shaped
  • Magnet yoke 1.1 and below the armature 1.3 is arranged.
  • Figure 6 shows an equivalent circuit diagram of the exciter circuit 5 of the solenoid coil 1.2 of the contactor 1 with overload contact M and the load circuit 2, in which the contactor 1 is arranged.
  • the excitation circuit 5 are still a fuse S and arranged between the solenoid coil 1.2 and the overload contact M switching unit SE, which is shown in a possible embodiment in Figure 16.
  • the fuse S is used to interrupt the excitation circuit 5 of the solenoid coil 1.2 after short-circuiting the same by means of the overload contact M.
  • the fuse S between the switching unit SE and a first electrical connection of the solenoid coil 1.2 is arranged, wherein the switching unit SE between the fuse S and the overload contact M is arranged.
  • a semiconductor switching element for interrupting the excitation circuit 5 may be arranged in the same.
  • Excitation voltage U A is closed, the contact element 1.7 is also magnetically activated, whereby it moves in the direction of the armature 1.3.
  • a second spring element 1.8 is arranged, which pretensions during movement of the contact element 1.7 in the direction of the armature 1.3.
  • the same can move more quickly in the direction of the armature 1.3 due to its lower weight compared to the contact bridge 1.4, as the contact bridge moves in the direction of the fixed contacts 1.4 A, B.
  • the overload contact M can already be pressed against the magnet armature 1.3 during a switch-on phase of the magnet coil 1.2, that is to say of the contactor 1, as shown in FIG.
  • the switching unit SE is arranged in the exciter circuit 5, which has an opened switching state. Characterized in that the switching unit SE is open, a short-circuit current flow through the solenoid 1.2 is prevented.
  • Figure 9 shows the contactor 1 in the on state, so that the contact bridge 1.4 is arranged on the fixed contacts A, B and the load circuit 2 is closed.
  • a movement of the contact element 1.7 in the direction of the armature 1.3 is limited by means of the magnetic yoke 1.1, which forms an iron core of the solenoid 1.2, since the magnetic yoke 1.1 is formed such that it forms a stop in the form of a mechanical lock for the contact element 1.7.
  • the contact element 1.7 is located on the stop formed by the magnetic yoke 1.1, so that the contact element 1.7 a predetermined distance to the
  • Magnet armature has 1.3, as shown in Figure 10 in an enlarged detail in detail.
  • a sensitivity of the overload contact M can be set as a protection mechanism for both the contactor 1 and the load circuit 2, in which the contactor 1 is arranged.
  • Figure 11 shows an equivalent circuit diagram of the exciter circuit 5 of the solenoid coil 1.2, wherein the load circuit 2, so the main circuit is closed, the overload contact M is, as described above, not closed. In this state, the switching unit SE is activated, which thereby assumes a closed state. Because the overload contact M is not closed, the activation of the switching unit SE initially has no consequences.
  • Solenoid 1.2 and is deflected to the extent that the armature 1.3 moves in the direction of the voltage applied to the magnetic yoke 1.1 contact element 1.7 to the
  • FIGS. 13 and 14 each show an enlarged detail, wherein in FIG. 13 the magnetic lifting of the contact bridge 1.4 from the fixed contacts A, B and in FIG. 14 a closing of the overload contact M by contacting the
  • Overload contact M short-circuited.
  • the magnetic coil 1.2 is no longer energized, so that no magnetic field is generated and the contact bridge 1.4 by means of
  • the exciter circuit 5 of the solenoid coil 1.2 of the contactor 1 is deactivated in a first operation of the magnetic lifting of the contact bridge 1.4 of the fixed contacts A, B, so that no magnetic field is generated and thus the contact bridge 1.4 can not be pressed against the fixed contacts A, B.
  • FIG. 16 shows a possible embodiment of the switching unit SE for blocking the current flow in the exciter circuit 5 of the magnet coil 1.2.
  • the switching unit SE in the form of a protective circuit control circuit suppresses early activation of the overload contact M as a protective circuit by an electronic measure.
  • FIG. 16 shows in detail the exciter circuit 5 of the magnet coil 1.2 and the activated, d. H. the closed overload contact M.
  • a thyristor T and a high-impedance load resistor R in the field circuit 5 are arranged.
  • the thyristor T as a standard power electronic component is designed in a neutral state blocking the flow of current in one direction, so that the early activation of the overload contact M is avoidable.
  • a signal pulse in the form of a voltage signal ⁇ & 9 the thyristor T is activated, whereby the same is put into a conducting state and the thyristor no longer blocks the current flow.
  • This conductive state is maintained automatically as long as a predetermined minimum current flows through the thyristor T.
  • overload contact M as a protective circuit within the load circuit 2 and the switching unit SE is enabled that the contactor 1 automatically and without delay to a conditional by the electromagnetic repulsion mechanical movement of the armature .3 reacts as a switching operation, whereby the solenoid 1.2 of the overload contact M as a protective circuit within the load circuit 2 and the switching unit SE is enabled that the contactor 1 automatically and without delay to a conditional by the electromagnetic repulsion mechanical movement of the armature .3 reacts as a switching operation, whereby the solenoid 1.2 of the overload contact M as a protective circuit within the load circuit 2 and the switching unit SE is enabled that the contactor 1 automatically and without delay to a conditional by the electromagnetic repulsion mechanical movement of the armature .3 reacts as a switching operation, whereby the solenoid 1.2 of the overload contact M as a protective circuit within the load circuit 2 and the switching unit SE is enabled that the contactor 1 automatically and without delay to a conditional by the electromagnetic repulsion mechanical movement of the armature .3
  • Contactor 1 is switched off. This substantially prevents the contact bridge 1.4 from being welded to the fixed contacts A, B by arcing, so that the excitation circuit 5 remains permanently closed and the load circuit 2 to be disconnected continues to be loaded with its supply voltage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schalten elektrischer Lastkreise (2), umfassend einen elektromagnetischen Schütz (1) mit einem Magnetantrieb, der aus einem Magnetjoch (1.1) mit einer Magnetspule (1.2) und einem Magnetanker (1.3) gebildet ist, an dem eine Kontaktbrücke (1.4) als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung (1.5) angekoppelt ist, wobei der Schütz (1) im eingeschalteten Zustand eine magnetische Haltekraft (FH) zum Kontaktieren der Kontaktbrücke (1.4) mit Festkontakten (A, B) erzeugt, wobei die Haltekraft (FH) aus einem von der Magnetspule (1.2) erzeugten Magnetfeld resultiert und die Haltekraft (FH) größer ist als eine Ankeröffnungskraft (FR). Erfindungsgemäß ist in einem Erregerstromkreis (5) der Magnetspule (1.2) ein Überlastkontakt (M) derart integriert, dass bei geschlossenem Erregerstromkreis (5) und einer Bewegung der Kontaktbrücke (1.4) entgegen der magnetischen Haltekraft (FH) die Magnetspule (1.2) durch Schließen des Überlastkontaktes (M) kurzschließbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Schalten elektrischer Lastkreise
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schalten elektrischer Lastkreise, umfassend einen elektromagnetischen Schütz mit einem Magnetantrieb, der aus einem Magnetjoch mit einer Magnetspule und einem Magnetanker gebildet ist, an dem eine Kontaktbrücke als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung angekoppelt ist, wobei der Schütz im eingeschalteten Zustand eine magnetische
Haltekraft zum Kontaktieren der Kontaktbrücke mit Festkontakten erzeugt, wobei die Haltekraft aus einem von der Magnetspule erzeugten Magnetfeld resultiert und die Haltekraft größer ist als eine Ankeröffnungskraft.
Aus der DE 199 47 105 C2 ist ein Verfahren und zugehörige Anordnungen zum Schalten elektrischer Lastkreise bekannt, wobei der jeweilige Lastkreis ein Schütz mit einem Magnetantrieb enthält. Der Magnetantrieb weist ein Magnetjoch mit einer Magnetspule und einem Magnetanker auf, an dem Brückenkontakte als bewegliche Schütz-Kontakte über eine Kontakthalterung angekoppelt sind, und der im Einschaltzustand eine magnetische Haltekraft zwischen Magnetjoch und Magnetanker erzeugt, die größer ist als eine Ankeröffnungskraft. Das Verfahren sieht vor, dass zum Verschweißschutz der Brückenkontakte beim Schütz-Magnetantrieb eine Schnellausschaltung erfolgt, durch die der Wert der magnetischen Haltekraft in einer Zeit, die kurz gegenüber der typischen Ausschaltzeit von Schützen ist, unterhalb des Wertes der Ankeröffnungszeit gesenkt wird, wozu durch ein Sperrmagnetfeld eine Erhöhung des magnetischen Widerstandes im Eisenkreis des Magnetantriebes und eine daraus resultierende Absenkung des
Spulenmagnetfeldes herbeigeführt wird, wodurch die Kontaktbrücke als
Schützhauptkontakte bleibend geöffnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Schalten elektrischer Lastkreise anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zum Schalten elektrischer Lastkreise umfasst einen
elektromagnetischen Schütz mit einem Magnetantrieb, der aus einem Magnetjoch mit einer Magnetspule und einem Magnetanker gebildet ist, an dem eine Kontaktbrücke als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung angekoppelt ist, wobei der Schütz im eingeschalteten Zustand eine magnetische Haltekraft zum Kontaktieren der
Kontaktbrücke mit Festkontakten erzeugt, wobei die Haltekraft aus einem von der Magnetspule erzeugten Magnetfeld resultiert und die Haltekraft größer ist als eine Ankeröffnungskraft. Erfindungsgemäß ist in einem Erregerstromkreis der Magnetspule ein Überlastkontakt derart integriert, dass bei geschlossenem Erregerstromkreis und einer Bewegung der Kontaktbrücke entgegen der magnetischen Haltekraft die
Magnetspule durch Schließen des Überlastkontaktes kurzschließbar ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise ein Risiko einer Überlastung des Schützes bei einem Fehlerfall im Lastkreis, beispielsweise eine
Belastung des Schützes mit einem Kurzschlussstrom, der ein Vielfaches eines
Nennstromes des Schützes beträgt, zumindest verringert. Der Überlastkontakt, mittels welchem die Magnetspule kurzschließbar ist, vermeidet, dass bei in der Literatur als elektromagnetische Repulsion, Levitation oder Flattern bezeichnetes wiederholtes Öffnen und Schließen der Kontaktierung zwischen der Kontaktbrücke und den Festkontakten auftritt, wodurch die Kontaktbrücke durch Lichtbogenbildung zwischen demselben und den Festkontakten mit den Festkontakten verschweißt. Dadurch bleibt der Schütz selbst nach Abschalten einer Erregerspannung dauerhaft geschlossen, wodurch eine abzuschaltende Vorrichtung ungewollt weiterhin mit einer Versorgungsspannung belastet wird.
Dadurch, dass mittels der Vorrichtung ein Verschweißen der Kontaktbrücke mit den Festkontakten weitestgehend ausgeschlossen werden kann, ist eine Zerstörung des Schützes vermeidbar und es kann eine weitere Verwendung des Schützes erfolgen. Der Erregerstromkreis ist bei einer ersten ungewollten magnetischen Abhebung der Kontaktbrücke von den Festkontakten deaktivierbar, so dass eine nochmalige
Kontaktierung der Kontaktbrücke mit den Festkontakten vermieden wird.
Bevorzugt ist der Überlastkontakt durch die Kontakthalterung und ein Kontaktelement gebildet, wobei die Kontakthalterung an einer von der Kontaktbrücke abgewandten Seite eine erste Kontaktstelle aufweist und das Kontaktelement eine zweite Kontaktstelle aufweist, wobei das Kontaktelement sowohl bei mit den Festkontakten kontaktierter Kontaktbrücke als auch im ausgeschalteten Zustand des Erregerstromkreises von der Kontakthalterung beabstandet ist. Dadurch, dass der Überlastkontakt derart ausgebildet ist, ist ein separater Stromkreis innerhalb des Erregerstromkreises gebildet. Der Effekt der elektromagnetischen Repulsion ist immer mit einer mechanischen Bewegung der Kontakthalterung mit der Kontaktbrücke und dem Magnetanker verbunden, wobei diese Bewegung in besonders vorteilhafter Weise zur Anordnung der Kontaktstellen genutzt wird. Somit ist bei einem Fehlerfall im Lastkreis eine Ansteuerung der Magnetspule unterbrechbar, wodurch der Schütz vor einem Verschweißen der Kontaktbrücke mit den Festkontakten weitestgehend geschützt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kontaktelement als Bestandteil des
Überlastkontaktes mittels des von der Magnetspule erzeugten Magnetfeldes bewegbar, so dass vorteilhaft kein weiteres Element zur Erzeugung der Bewegung des
Kontaktelementes zum Kurzschließen der Magnetspule erforderlich ist.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Überlastkontakt und der Magnetspule eine Schalteinheit angeordnet, mittels welcher ein Schließen des Überlastkontaktes nach dem Schließen des Erregerstromkreises und vor einem
Kontaktieren der Kontaktbrücke mit den Festkontakten vermeidbar ist. Mittels der
Schalteinheit, welche beispielsweise zumindest mittels eines Thyristors gebildet ist, kann vermieden werden, dass die Magnetspule trotz eines geschlossenen Überlastkontaktes nicht kurzschließbar ist. Mittels der Schalteinheit wird also zunächst ein Stromfluss zum Kurzschließen der Magnetspule verhindert.
Vorzugsweise ist im Erregerstromkreis eine Sicherung oder ein Halbleiterschaltelement angeordnet, welche bzw. welches eine Erregerspannungsquelle von der Magnetspule nach Aktivieren des Überlastkontaktes trennt. Mittels der Sicherung oder des
Halbleiterschaltelementes ist in besonders vorteilhafter Weise im Wesentlichen
vermieden, dass nach einer vollständigen Abschaltung des Schützes bei nach wie vor anliegender Erregerspannung der Schütz erneut aktivierbar ist, sobald der Effekt der elektromagnetischen Repulsion erneut auftritt. Die Sicherung oder das
Halbleitschaltelement werden ausgelöst, wodurch der Erregerstromkreis gewollt unterbrochen wird.
In einer möglichen Ausführungsform ist die Ankeröffnungskraft mittels zumindest eines Federelementes erzeugbar, wobei das Federelement bei bestromter Magnetspule vorspannbar ist, so dass die Kontaktierung zwischen der Kontaktbrücke und der
Festkontakte erfolgt, wobei die mittels des Magnetfeldes erzeugt Haltekraft, wie oben beschrieben, größer ist als die aus der Vorspannung des Federelementes resultierende Ankeröffnungskraft.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schalten elektrischer Lastkreise, welcher einen elektromagnetischen Schütz mit einem Magnetantrieb umfasst, der aus einem Magnetjoch mit einer Magnetspule und einem Magnetanker gebildet ist, an dem eine Kontaktbrücke als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung
angekoppelt ist, wobei mittels des Schützes im eingeschalteten Zustand eine
magnetische Haltekraft zum Kontaktieren der Kontaktbrücke mit Festkontakten erzeugt wird, wobei die Haltekraft aus einem von der Magnetspule erzeugten Magnetfeld resultiert und die Haltekraft größer ist als eine Ankeröffnungskraft. Erfindungsgemäß ist in einem Erregerstromkreis der Magnetspule ein Überlastkontakt derart integriert, dass bei geschlossenem Erregerstromkreis und einer Bewegung der Kontaktbrücke entgegen der magnetischen Haltekraft die Magnetspule durch Schließen des Überlastkontaktes kurzgeschlossen wird.
Besonders bevorzugt wird ein Kontaktelement zur Bildung des Überlastkontaktes mittels des von der Magnetspule erzeugten Magnetfeldes bewegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Schützes im ausgeschalteten
Zustand nach dem Stand der Technik, schematisch ein Ersatzschaltbild des Schützes im ausgeschalteten Zustand gemäß Figur 1 , schematisch den Schütz gemäß dem Stand der Technik im
eingeschalteten Zustand, schematisch ein Ersatzschaltbild des Schützes im eingeschalteten Zustand, schematisch eine Schnittdarstellung eines Schützes im ausgeschalteten Zustand und einem erfindungsgemäßen Überlastkontakt, schematisch ein Ersatzschaltbild des Schützes gemäß Figur 5 mit einem geschlossenen Schutzkreis, schematisch eine Schnittdarstellung des Schützes im eingeschalteten Zustand und dem Überlastkontakt, schematisch ein Ersatzschaltbild des Schützes gemäß Figur 7 und geschlossenem Schutzkreis, schematisch eine Schnittdarstellung des Schützes im eingeschalteten Zustand mit dem Überlastkontakt und geöffnetem Schutzkreis, schematisch einen vergrößerten Ausschnitt des Schützes mit einem zu einem Magnetanker beabstandeten Kontaktelement gemäß Figur 9, schematisch ein Ersatzschaltbild des Schützes gemäß Figur 9 mit geöffnetem Schutzkreis, schematisch eine Schnittdarstellung des Schütz mit einer sich entgegen einer Haltekraft bewegenden Kontaktbrücke, schematisch einen ersten vergrößerten Ausschnitt gemäß Figur 12, schematisch einen zweiten vergrößerten Ausschnitt gemäß Figur 12, Fig. 15 schematisch ein Ersatzschaltbild des Schützes gemäß Figur 14 und geöffnetem Schutzkreis und
Fig. 16 schematisch ein Ersatzschaltbild einer möglichen Ausführungsform des
Schutzkreises.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Figuren 1 und 3 ist eine Schnittdarstellung eines elektromagnetischen Schützes 1 und in den Figuren 2 und 4 ist jeweils ein Ersatzschaltbild des Schützes 1 in einem Zustand gemäß den Figuren 1 und 3 gezeigt.
Der Schütz 1 kann in einem Lastkreis 2 zur Schaltung einer Last, beispielsweise eines elektrischen Verbrauchers, angeordnet sein. Insbesondere ist ein derartiger Schütz 1 in einem Lastkreis 2 eines Fahrzeuges mit sehr niederohmigen Energiequellen,
beispielsweise mit einer Lithium-Ionen-Batterie als sogenannte Hochvolt-Batterie, und elektrischen Verbrauchern angeordnet. Dabei ist der Schütz 1 in Figur 1 im
ausgeschalteten und in Figur 3 im eingeschalteten Zustand dargestellt.
Figur 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des in einem Lastkreis 2, also in einem Hauptstromkreis mit einer Glühlampe 3 als elektrischen Verbraucher, angeordneten Schützes 1 im ausgeschalteten Zustand gemäß Figur 1. Zudem weist der Lastkreis 2, in welchem der Schütz 1 angeordnet ist, eine Spannungsquelle 4 zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers in Form der Glühlampe 3 mit elektrischer Energie auf.
Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild des Lastkreises 2 mit dem Schütz 1 im eingeschalteten Zustand gemäß Figur 3.
Der Schütz 1 weist einen Magnetantrieb mit einem Magnetjoch 1.1 , einer
Magnetspule 1.2 und einem Magnetanker 1.3 auf, an dem eine Kontaktbrücke 1.4 als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung 1.5 angeordnet ist. Zudem weist der Schütz 1 zwei Festkontakte A, B auf, welche im eingeschalteten Zustand des Schützes 1 mittels der Kontaktbrücke 1.4 kontaktiert werden, wie in der Figur 3 näher dargestellt ist. Eine Haltekraft FH resultiert aus einem von der Magnetspule 1.2 erzeugten Magnetfeld, wobei die Magnetspule 1.2 zur Erzeugung des Magnetfeldes mit einer Erregerspannung UA beaufschlagt wird. Wird die Magnetspule 1.2 nicht mehr mit der Erregerspannung UA beaufschlagt, der Schütz 1 ist also ausgeschaltet, wird der Magnetanker 1.3 mit der Kontakthalterung 1.5 und der an dieser angeordneten Kontaktbrücke 1.4 mittels eines ersten
Federelementes 1.6 in Form einer Schraubenfeder in eine geöffnete Position positioniert. In der geöffneten Position ist der Schütz 1 nicht eingeschaltet, so dass die
Kontaktbrücke 1.4 und die Festkontakte A, B durch eine Rückstellkraft FR des ersten Federelementes 1.6 zueinander beabstandet sind, wie in der Figur 1 gezeigt ist. Dabei wird die Rückstellkraft FR als Ankeröffnungskraft bezeichnet.
Im eingeschalteten Zustand des Schützes, wie Figur 3 zeigt, ist die Kontaktbrücke 1.4 an den Festkontakten A, B des Schützes 1 angeordnet, wobei das erste Federelement 1.6 bei Bewegung des Magnetankers 1.3 mit der Kontakthalterung 1.5 und der
Kontaktbrücke 1.4 in Richtung der Festkontakte A, B vorgespannt wird. Im
eingeschalteten Zustand des Schützes 1 wird die Magnetspule 1.2 über ihre beiden nicht näher dargestellten elektrischen Anschlüsse mit der Erregerspannung UA beaufschlagt, wodurch das elektrische Magnetfeld erzeugt wird.
Ein solcher Schütz 1 kann in einem Fehlerfall im Lastkreis 2 mit einem Kurzschlussstrom, also einer Überlast, belastet werden, welches ein Vielfaches seines Nennstroms beträgt. Derartige Ströme können dazu führen, dass die Kontakte A, B, 1.4 im Inneren des Schützes 1 durch elektromagnetische Kräfte geöffnet werden. D. h. die Kontaktbrücke 1.4 wird durch die entgegen der Haltekraft FH wirkende Rückstellkraft FR des ersten
Federelementes 1.6, also der Ankeröffnungskraft, von den Festkontakten A, B
abgehoben, wodurch die Festkontakte A, B und die Kontaktbrücke 1.4 voneinander getrennt werden.
Durch das Öffnen der Kontakte A, B, 1.4 kann es zu einer schädlichen Lichtbogenbildung kommen. Dieser Lichtbogen kann die Kontakte A, B, 1.4 bis zu einer kritischen
Schmelztemperatur erwärmen. Gleichzeitig sorgt eine durch den Lichtbogen verursachte Stromabsenkung für ein Nachlassen der elektromagnetischen Kräfte, ein Nachlassen der Haltekraft FH und somit für ein erneutes Öffnen der Kontakte A, B, 1.4. Anschließend erfolgt ein erneutes Aufsetzen der Kontaktbrücke 1.4 auf die Festkontakte A, B, wodurch die Kontaktierung erneut stattfindet, so dass die Festkontakte A, B mit der
Kontaktbrücke 1.4 elektrisch leitend verbunden sind. Im ungünstigsten Fall wiederholt sich dieses ungewollte Öffnen und Schließen mehrfach in schnellem Wechsel. Dieser Effekt wird in der Literatur als elektromagnetische Repulsion, Levitation oder als Flattern bezeichnet. Das erneute Verpressen der angeschmolzenen Kontakte A, B, 1.4 durch das Aufpressen der Kontaktbrücke 1.4 durch die Haltekraft FH auf die Festkontakte A, B lässt diese miteinander verschweißen, so dass der Schütz 1 auch nach Abschalten der
Erregerspannung UA dauerhaft geschlossen bleibt, der abzuschaltende Lastkreis 2 also weiterhin mit einer vollen Versorgungsspannung belastet wird.
Um das Risiko eines Verschmelzens der Kontaktbrücke 1.4 mit den Festkontakten A, B aufgrund der elektromagnetischen Repulsion bei einem Fehlerfall in dem Lastkreis 2 weitestgehend ausschließen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, in einen Erregerstromkreis 5 der Magnetspule 1.2 einen Überlastkontakt M zu integrieren, wie in Figur 5 näher dargestellt ist. Mittels des Überlastkontaktes M ist die Magnetspule 1.2 des Schützes 1 bei auftretender elektromagnetischer Repulsion kurzschließbar.
Der Überlastkontakt M ist bei mit der Erregerspannung UA beaufschlagter
Magnetspule 1.2 mittels zwei Kontaktstellen K1 , K2 gebildet, die über einen Draht D der Magnetspule 1.2 mit derselben verbunden sind, wodurch ein separater Stromkreis im Erregerstromkreis 5 der Magnetspule 1.2 gebildet ist.
Eine erste Kontaktstelle K1 des Überlastkontaktes M ist mittels der Kontakthalterung 1.5 und eine zweite Kontaktstelle K2 ist mittels eines Kontaktelementes 1.7 gebildet, wobei die erste Kontaktstelle K1 an einer von der Kontaktbrücke 1.4 abgewandten Seite an der Kontakthalterung 1.5 angeordnet ist.
Die zweite Kontaktstelle K2 bildet das Kontaktelement 1.7, das scheibenförmig
ausgebildet sein kann und parallel zu der Kontaktbrücke 1.4 unterhalb des
Magnetjochs 1.1 und unterhalb des Magnetankers 1.3 angeordnet ist.
Ist der Schütz 1 nicht eingeschaltet, d. h. die Kontaktbrücke 1.4 ist zu den
Festkontakten A, B des Schützes 1 beabstandet, befindet sich das Kontaktelement 1.7 und der Magnetanker 1.3 in einer Ruhestellung, also in einer passiven Stellung.
Figur 6 zeigt ein Ersatzschaltbild des Erregerstromkreises 5 der Magnetspule 1.2 des Schützes 1 mit Überlastkontakt M und den Lastkreis 2, in dem der Schütz 1 angeordnet ist. In dem Erregerstromkreis 5 befinden sich weiterhin eine Sicherung S sowie eine zwischen der Magnetspule 1.2 und dem Überlastkontakt M angeordnete Schalteinheit SE, welche in einer möglichen Ausführungsform in Figur 16 dargestellt ist. Die Sicherung S dient dazu, den Erregerstromkreis 5 der Magnetspule 1.2 nach dem Kurzschließen derselben mittels des Überlastkontaktes M zu unterbrechen. Dazu ist die Sicherung S zwischen der Schalteinheit SE und einem ersten elektrischen Anschluss der Magnetspule 1.2 angeordnet, wobei die Schalteinheit SE zwischen der Sicherung S und dem Überlastkontakt M angeordnet ist.
Alternativ zur Verwendung der Sicherung S kann auch ein Halbleiterschaltelement zur Unterbrechung des Erregerstromkreises 5 in demselben angeordnet sein.
Wird die Magnetspule 1.2 mit der Erregerspannung UA beaufschlagt, stellt sich ein Stromfluss ein, wodurch mittels der Magnetspule 1.2 ein Magnetfeld erzeugt wird. Dieses zieht den Magnetanker 1.3 mit der Kontakthalterung 1.5 und der Kontaktbrücke .4 in Richtung der Festkontakte A, B, wie in Figur7 dargestellt ist. Dadurch, dass der
Überlastkontakt M durch Beaufschlagung der Magnetspule 1.2 mit der
Erregerspannung UA geschlossen wird, ist das Kontaktelement 1.7 ebenfalls magnetisch aktiviert, wodurch es sich in Richtung des Magnetankers 1.3 bewegt. Unterhalb des Kontaktelementes 1.7 ist ein zweites Federelement 1.8 angeordnet, welches sich bei Bewegung des Kontaktelementes 1.7 in Richtung des Magnetankers 1.3 vorspannt.
Je nach Ausführung der Kontaktbrücke 1.4 und des Kontaktelementes 1.7 kann sich dasselbe aufgrund seines im Vergleich zur Kontaktbrücke 1.4 geringeren Gewichtes schneller in Richtung des Magnetankers 1.3 bewegen, als sich die Kontaktbrücke 1.4 in Richtung der Festkontakte A, B bewegt. Dadurch kann der Überlastkontakt M schon während einer Einschaltphase der Magnetspule 1.2, also des Schützes 1 , an den Magnetanker 1.3 gepresst werden, wie in Figur 7 gezeigt ist. Der Zustand des
geschlossenen Überlastkontaktes M in einem Ersatzschaltbild wird in Figur 8 im geschlossenen Zustand gezeigt.
Um zu vermeiden, dass in dieser Phase ein durch die Magnetspule 1.2 fließender Spulenstrom durch den geschlossenen Überlastkontakt M kurzgeschlossen wird, ist die Schalteinheit SE in dem Erregerstromkreis 5 angeordnet, welche einen geöffneten Schaltzustand aufweist. Dadurch, dass die Schalteinheit SE geöffnet ist, wird ein kurzschließender Stromfluss durch die Magnetspule 1.2 verhindert.
Figur 9 zeigt den Schütz 1 im eingeschalteten Zustand, so dass die Kontaktbrücke 1.4 an den Festkontakten A, B angeordnet ist und der Lastkreis 2 geschlossen ist. Eine Bewegung des Kontaktelementes 1.7 in Richtung des Magnetankers 1.3 ist mittels des Magnetjochs 1.1 , welches einen Eisenkern der Magnetspule 1.2 bildet, begrenzt, da das Magnetjoch 1.1 derart ausgebildet ist, dass dieses einen Anschlag in Form einer mechanischen Sperre für das Kontaktelement 1.7 bildet.
Das Kontaktelement 1.7 befindet sich an dem durch das Magnetjoch 1.1 gebildeten Anschlag, so dass das Kontaktelement 1.7 einen vorgebbaren Abstand zu dem
Magnetanker 1.3 aufweist, wie in Figur 10 in einem vergrößerten Ausschnitt im Detail gezeigt wird. Durch die Vorgabe des Abstandes zwischen dem Magnetanker 1.3, wenn die Kontaktbrücke 1.4 an den Festkontakten A, B angeordnet ist, und dem
Kontaktelement 1.7, welches an dem Magnetjoch 1.1 anliegt, kann eine Empfindlichkeit des Überlastkontaktes M als Schutzmechanismus sowohl für den Schütz 1 als auch für den Lastkreis 2, in dem der Schütz 1 angeordnet ist, eingestellt werden.
Dadurch, dass das Kontaktelement 1.7 nicht mit dem Magnetanker 1.3 kontaktiert, ist der Überlastkontakt M nicht geschlossen, die Magnetspule 1.2 wird also nicht
kurzgeschlossen.
Figur 11 zeigt ein Ersatzschaltbild des Erregerstromkreises 5 der Magnetspule 1.2, wobei der Lastkreis 2, also der Hauptstromkreis, geschlossen ist, der Überlastkontakt M ist, wie oben beschrieben, nicht geschlossen. In diesem Zustand wird die Schalteinheit SE aktiviert, welche dadurch einen geschlossenen Zustand einnimmt. Dadurch, dass der Überlastkontakt M nicht geschlossen ist, hat die Aktivierung der Schalteinheit SE zunächst keine Folgen.
Tritt im Betrieb des Schützes 1die elektromagnetische Repulsion auf, wie in Figur 12 und 13 dargestellt ist, kommt es zu einem ungewollten Abheben der Kontaktbrücke 1.4 von den Festkontakten A, B. Die Kontaktbrücke 1.4 bewegt sich also in Richtung der
Magnetspule 1.2 und wird soweit ausgelenkt, dass sich der Magnetanker 1.3 in Richtung des an dem Magnetjoch 1.1 anliegenden Kontaktelementes 1.7 bewegt bis der
Magnetanker 1.3 mit dem Kontaktelement 1.7 kontaktiert. Dadurch wird der
Überlastkontakt M geschlossen, wie in dem Ersatzschaltbild gemäß Figur 15 gezeigt wird.
Die Figuren 13 und 14 zeigen jeweils einen vergrößerten Ausschnitt, wobei in Figur 13 das magnetische Abheben der Kontaktbrücke 1.4 von den Festkontakten A, B und in Figur 14 ein Schließen des Überlastkontaktes M durch Kontaktierung des
Kontaktelementes 1.7 mit dem Magnetanker 1.3 dargestellt wird. Da die Schalteinheit SE aktiviert ist, wird die Magnetspule 1.2 bei Schließen des
Überlastkontaktes M kurzgeschlossen. Die Magnetspule 1.2 wird nicht mehr bestromt, so dass kein Magnetfeld erzeugt wird und die Kontaktbrücke 1.4 mittels der
Kontakthalterung 1.5 und dem Magnetanker 1.3 durch die Vorspannung des ersten Federelementes 1.6 in die geöffnete Position bewegt wird. In dieser Position ist die Kontaktbrücke 1.4 von den Festkontakten A, B beabstandet, wie im ausgeschalteten Zustand des Schützes 1.
Dadurch, dass der Überlastkontakt M beim Auftreten elektromagnetischer Repulsion geschlossen wird, und somit die Magnetspule 1.2 kurzschließbar ist, werden ein
Aufschmelzen an der Kontaktbrücke 1.4 und den Festkontakten A, B sowie ein
Verschweißen der Kontaktbrücke 1.4 mit den Festkontakten A, B durch
Lichtbogenbildung vermieden.
Der Erregerstromkreis 5 der Magnetspule 1.2 des Schützes 1 wird bei einem ersten Vorgang des magnetischen Abhebens der Kontaktbrücke 1.4 von den Festkontakten A, B deaktiviert, so dass kein Magnetfeld erzeugt wird und dadurch die Kontaktbrücke 1.4 nicht an die Festkontakte A, B gepresst werden kann.
In Abhängigkeit der Ausführung des Erregerstromkreises 5 der Magnetspule 1.2 kann ein Kurzschlusspfad über den Überlastkontakt M und die Schalteinheit SE auch die
Erregerspannung UA kurzschließen, wodurch aber ungewollte Effekte in dem Lastkreis 2, also einer externen Beschaltung, auftreten können. Zur Vermeidung der ungewollten Effekte ist die Sicherung S oder das Halbleiterschaltelement in dem Erregerstromkreis 5 angeordnet.
Sowohl bei Kurzschließen der Magnetspule 1.2 als auch bei Kurzschließen der
Erregerspannung UA wird vermieden, dass nach vollständiger Abschaltung des
Schützes 1 und weiterhin anliegender Erregerspannung UA der Schütz 1 erneut aktiviert wird, sobald der Schütz 1 seine Ausgangssituation gemäß Figur 5 aufweist.
In Figur 16 ist eine mögliche Ausführungsform der Schalteinheit SE zur Sperrung des Stromflusses im Erregerstromkreis 5 der Magnetspule 1.2 dargestellt.
Die Schalteinheit SE in Form einer Schutzkreis-Steuerschaltung unterdrückt eine frühzeitige Aktivierung des Überlastkontaktes M als Schutzkreis durch eine elektronische Maßnahme. Grundsätzlich eignet sich als Schalteinheit SE jede Standardschaltung für elektronische Halteschaltkreise sowohl in analoger als auch in digitaler Form.
Figur 16 zeigt im Detail den Erregerstromkreis 5 der Magnetspule 1.2 und den aktivierten, d. h. den geschlossenen Überlastkontakt M. Zudem sind ein Thyristor T und ein hochohmiger Lastwiderstand R in dem Erregerstromkreis 5 angeordnet.
Der Thyristor T als leistungselektronisches Standardbauteil ist in einem neutralen Zustand den Stromfluss in eine Richtung sperrend ausgeführt, so dass die frühzeitige Aktivierung des Überlastkontaktes M vermeidbar ist. Mittels eines Signalimpulses in Form eines Spannungssignals ϋ&9 wird der Thyristor T aktiviert, wodurch derselbe in einen leitenden Zustand versetzt wird und der Thyristor den Stromfluss nicht mehr sperrt. Dieser leitende Zustand wird solange selbsttätig aufrechterhalten, wie ein vorgegebener minimaler Strom durch den Thyristor T fließt.
Dieser Strom wird bei nicht geschlossenem Überlastkontakt M über den hochohmigen Lastwiderstand R geführt, wobei zu beachten ist, dass der Strom so klein ist, dass der Erregerstromkreis 5, d. h. die Induktivität der Magnetspule 1.2, nicht beeinträchtigt wird.
Mittels des Überlastkontaktes M als Schutzkreis innerhalb des Lastkreises 2 und der Schalteinheit SE wird ermöglicht, dass der Schütz 1 selbsttätig und ohne Verzögerung auf eine durch die elektromagnetische Repulsion bedingte mechanische Bewegung des Magnetankers .3 als Schaltvorgang reagiert, wodurch die Magnetspule 1.2 des
Schützes 1 abgeschaltet wird. Dadurch wird im Wesentlichen vermieden, dass die Kontaktbrücke 1.4 mit den Festkontakten A, B durch Lichtbogenbildung verschweißt, so dass der Erregerstromkreis 5 dauerhaft geschlossen bleibt und der abzuschaltende Lastkreis 2 weiterhin mit seiner Versorgungsspannung belastet wird.
Bezugszeichenliste
1 Schütz
1.1 Magnetjoch
1.2 Magnetspule
1.3 Magnetanker
1.4 Kontaktbrücke
1.5 Kontakthalterung
1.6 erstes Federelement
1.7 Kontaktelement
1.8 zweites Federelement
2 Lastkreis
3 Glühlampe
4 Spannungsquelle
5 Erregerstromkreis
A Festkontakt
B Festkontakt
D Draht
M Überlastkontakt
R Lastwiderstand
S Sicherung
SE Schalteinheit
K1 erste Kontaktstelle
K2 zweite Kontaktstelle
FH Haltekraft
FR Rückstellkraft, Ankeröffnungskraft
UA Erregerspannung
Usig Spannungssignal
T Thyristor

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Schalten elektrischer Lastkreise (2), umfassend einen
elektromagnetischen Schütz (1 ) mit einem Magnetantrieb, der aus einem
Magnetjoch (1.1 ) mit einer Magnetspule (1.2) und einem Magnetanker (1.3) gebildet ist, an dem eine Kontaktbrücke (1.4) als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung (1.5) angekoppelt ist, wobei der Schütz (1 ) im eingeschalteten Zustand eine magnetische Haltekraft (FH) zum Kontaktieren der Kontaktbrücke (1.4) mit Festkontakten (A, B) erzeugt, wobei die Haltekraft (FH) aus einem von der Magnetspule (1.2) erzeugten Magnetfeld resultiert und die Haltekraft (FH) größer ist als eine Ankeröffnungskraft (FR),
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Erregerstromkreis (5) der Magnetspule (1.2) ein Überlastkontakt (M) derart integriert ist, dass bei geschlossenem Erregerstromkreis (5) und einer Bewegung der Kontaktbrücke (1.4) entgegen der magnetischen Haltekraft (FH) die
Magnetspule (1.
2) durch Schließen des Überlastkontaktes (M) kurzschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Überlastkontakt (M) durch die Kontakthalterung (1.5) und ein
Kontaktelement (1.7) gebildet ist, wobei die Kontakthalterung (1.5) an einer von der Kontaktbrücke (1.4) abgewandten Seite eine erste Kontaktstelle (K1 ) aufweist und das Kontaktelement (1.7) sowohl bei mit den Festkontakten (A, B) kontaktierter Kontaktbrücke (1.4) als auch im ausgeschalteten Zustand des
Erregerstromkreises (5) von der Kontakthalterung (1.5) beabstandet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei mit den Festkontakten (A, B) kontaktierter Kontaktbrücke (1.4) das
Kontaktelement (1.7) am Magnetjoch (1.1 ) anliegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kontaktelement (1.7) mittels des von der Magnetspule (1.2) erzeugten Magnetfeldes bewegbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Überlastkontakt (M) und der Magnetspule (1.2) eine
Schalteinheit (SE) angeordnet ist, mittels welcher ein Schließen des
Überlastkontaktes (M) nach dem Schließen des Erregerstromkreises (5) und vor einem Kontaktieren der Kontaktbrücke (1.4) mit den Festkontakten (A, B) vermeidbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schalteinheit (SE) zumindest aus einem Thyristor (T) gebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Erregerstromkreis (5) eine Sicherung (S) oder ein Halbleiterschaltelement angeordnet ist, welche bzw. welches eine Erregerspannungsquelle von der Magnetspule (1.2) nach Aktivieren des Überlastkontaktes (M) trennt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ankeröffnungskraft (FR) mittels zumindest eines Federelementes ( .6) erzeugbar ist.
9. Verfahren zum Schalten elektrischer Lastkreise (2), umfassend einen
elektromagnetischen Schütz (1 ) mit einem Magnetantrieb, der aus einem
Magnetjoch (1.1 ) mit einer Magnetspule (1.2) und einem Magnetanker (1.3) gebildet ist, an dem eine Kontaktbrücke (1.4) als beweglicher Schützkontakt über eine Kontakthalterung (1.5) angekoppelt ist, wobei mittels des Schützes (1 ) im
eingeschalteten Zustand eine magnetische Haltekraft (FH) zum Kontaktieren der Kontaktbrücke (1.4) mit Festkontakten (A, B) erzeugt wird, wobei die Haltekraft (FH) aus einem von der Magnetspule (1.2) erzeugten Magnetfeld resultiert und die Haltekraft (FH) größer ist als eine Ankeröffnungskraft (FR),
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Erregerstromkreis (5) der Magnetspule (1.2) ein Überlastkontakt (M) derart integriert ist, dass bei geschlossenem Erregerstromkreis (5) und einer Bewegung der Kontaktbrücke (1.4) entgegen der magnetischen Haltekraft (FH) die
Magnetspule (1.2) durch Schließen des Überlastkontaktes (M) kurzgeschlossen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Kontaktelement (1.7) zur Bildung des Überlastkontaktes (M) mittels des von der Magnetspule (1.2) erzeugten Magnetfeldes bewegt wird.
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