NL1008983C2 - Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off - Google Patents
Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off Download PDFInfo
- Publication number
- NL1008983C2 NL1008983C2 NL1008983A NL1008983A NL1008983C2 NL 1008983 C2 NL1008983 C2 NL 1008983C2 NL 1008983 A NL1008983 A NL 1008983A NL 1008983 A NL1008983 A NL 1008983A NL 1008983 C2 NL1008983 C2 NL 1008983C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- switch
- contact
- time
- coil
- actuator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/666—Operating arrangements
- H01H33/6662—Operating arrangements using bistable electromagnetic actuators, e.g. linear polarised electromagnetic actuators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
- H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
- H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
- H01H50/32—Latching movable parts mechanically
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H51/00—Electromagnetic relays
- H01H51/22—Polarised relays
- H01H51/2209—Polarised relays with rectilinearly movable armature
Abstract
Description
Elektromagnetische actuator met reproduceerbare inschakeltijd.Electromagnetic actuator with reproducible switch-on time.
De uitvinding heeft betrekking op een elektromagnetische actuator 5 voor het in een inschakel- of uitschakeltoestand brengen van een contact, omvattende een contactbedieningsstang, die in lengterichting verschuifbaar is tussen een met de uitschakeltoestand overeenkomende eerste stand en een met de inschakeltoestand overeenkomende tweede stand, een aan de contactbedieningsstang bevestigde kern van magneti-10 seerbaar materiaal, een met de kern samenwerkende inschakelspoel, een poolstuk van magnetiseerbaar materiaal, waarvan het naar de kern gerichte vlak in de eerste stand van de contactbedieningsstang op een luchtspleetafstand van het loodrecht op de verschuivingsrichting verlopende vlak van de kern is aangebracht en in de tweede stand zo dicht 15 mogelijk aanligt tegen het genoemde kernvlak, en een juk uit magnetiseerbaar materiaal voor het sluiten van het magnetische fluxcircuit van de inschakelspoel door het poolstuk en de kern.The invention relates to an electromagnetic actuator 5 for bringing a contact into a switch-on or switch-off state, comprising a contact operating rod, which is longitudinally displaceable between a first position corresponding to the switch-off state and a second position corresponding to the switch-on state. the contact-operating rod-fixed core of magnetizable material, a switch-on coil co-acting with the core, a pole piece of magnetizable material, the core-facing plane of which in the first position of the contact-operating rod is at an air gap distance from the plane perpendicular to the displacement direction the core is arranged and in the second position lies as close as possible to said core surface, and a yoke of magnetizable material for closing the magnetic flux circuit of the switch-on coil through the pole piece and the core.
Een dergelijke actuator is bekend uit de Britse octrooiaanvrage GB-A-2.289.374.Such an actuator is known from British patent application GB-A-2,289,374.
20 De hierboven genoemde Britse octrooiaanvrage beschrijft een bi- stabiele actuator die met een stel permanente magneten, een spoel en een veer werkt. Zodra een stroom aan de spoel wordt toegevoerd, komt het contact in de gesloten of ingeschakelde toestand. Het door de stroom opgewekte veld van de spoel is in dezelfde richting georiën-25 teerd als het magnetische veld van de permanente magneet. De totale magneetkracht veroorzaakt een soepele bekrachtiging, waarbij slechts weinig stroom nodig is voor het in de inschakeltoestand brengen van de contacten. In de schakeltoestand is de veer ingedrukt en wordt de bedieningsstang op zijn plaats gehouden door de permanente magneten.The British patent application mentioned above describes a bi-stable actuator which operates with a set of permanent magnets, a coil and a spring. As soon as a current is supplied to the coil, the contact enters the closed or switched-on state. The current generated field of the coil is oriented in the same direction as the magnetic field of the permanent magnet. The total magnetic force causes smooth actuation, whereby only little current is required to bring the contacts into the switch-on state. In the switching state, the spring is depressed and the operating rod is held in place by the permanent magnets.
30 Door het veld van de permanente magneten wordt een kracht op de bedieningsstang uitgeoefend, die groter is dan de kracht van de veer en tegengesteld gericht is aan de veerkracht. Zodra de inschakeltoestand van de contacten is bereikt, kan dan de elektrische stroom door de spoel worden onderbroken.The field of the permanent magnets exerts a force on the operating rod which is greater than the force of the spring and which is opposite to the spring force. As soon as the switch-on state of the contacts is reached, the electric current through the coil can be interrupted.
35 Teneinde de contacten in de open- of uitschakeltoestand te brengen wordt aan de spoel een elektrische stroompuls toegevoerd, die een veld genereert, waarvan de richting tegengesteld is aan dat van de permanente magneten. De door het veld van de permanente magneten opge- 1 008983 2 wekte kracht op de bedieningsstang wordt dus ten dele opgeheven, zodat de bedieningsstang enerzijds door de in de veer opgeslagen energie in de met de uitschakeltoestand overeenkomende stand wordt gedrukt en anderzijds nog door de restkracht, opgewekt door de permanente mag-5 neten enigszins wordt afgeremd.In order to bring the contacts into the open or trip state, an electrical current pulse is applied to the coil, which generates a field whose direction is opposite to that of the permanent magnets. The force on the operating rod generated by the field of the permanent magnets is thus partly canceled, so that the operating rod is pressed on the one hand by the energy stored in the spring in the position corresponding to the switch-off state and, on the other hand, by the residual force. generated by the permanent magnets is slowed somewhat.
De inschakeltijd van een actuator wordt gedefinieerd als de tijd vanaf het startmoment van bekrachtigen van de inschakelspoel totdat de door de actuator bediende contacten elkaar raken. Bij actuatoren voor het bedienen van contacten die geschikt zijn voor het schakelen van 10 grote vermogens, is de inschakeltijd zeer groot en niet reproduceerbaar. Door de grote zelfinductie van de inschakelspoel van de actuator stijgt de stroom langzaam tot de maximaal bereikbare waarde. Wanneer tijdens deze opbouw van de stroom de trekkracht van de actuator voldoende groot is om de in de uitgeschakelde toestand optredende tegen-15 kracht te overwinnen (als gevolg van o.a. wrijving, uitschakelveer, temperatuur, enz.), begint het bewegende deel van de actuator, d.w.z. de contactbedieningsstand, in beweging te komen. Het moment waarop dat gebeurt hangt o.a. af van toleranties in stroomsterkte en wrijving. De inschakeltijd, zijnde de tijd vanaf het inschakelen van de stroom tot 20 het daadwerkelijk sluiten van de contacten, is moeilijk te voorspellen en de inschakeltijd is dus variabel en niet reproduceerbaar.The turn-on time of an actuator is defined as the time from the start moment of energizing the turn-on coil until the contacts actuated by the actuator touch. In actuators for operating contacts suitable for switching 10 large powers, the switch-on time is very long and cannot be reproduced. Due to the large inductance of the switch-on coil of the actuator, the current slowly rises to the maximum achievable value. During this current build-up, if the actuator's tensile force is sufficient to overcome the counter-force occurring in the turned-off state (due to friction, trip spring, temperature, etc.), the moving part of the actuator begins , ie the contact control position, to start moving. The moment at which this happens depends, among other things, on tolerances in amperage and friction. The turn-on time, being the time from turning on the power to actually closing the contacts, is difficult to predict and the turn-on time is thus variable and not reproducible.
De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een actuator van de in de aanhef van de genoemde soort, waarbij de bovengenoemde problemen worden vermeden en door middel waarvan o.a. vacuumschakelaars op een 25 gecontroleerd tijdstip kunnen worden ingeschakeld.The object of the invention is to provide an actuator of the type mentioned in the preamble, wherein the above-mentioned problems are avoided and by means of which, inter alia, vacuum switches can be switched on at a controlled time.
Het doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat een op de contactbedieningsstang werkende vergrendelingsinrichting aanwezig is, die in de vergrendelende toestand is gebracht wanneer de contactbedieningsstang de eerste stand inneemt en die wordt ontgrendeld na 30 een voorafbepaalde tijdsperiode na het tijdstip van toevoeren van een stroom aan de inschakelspoel, welke tijdsperiode groter is dan de opbouwtijd van de kracht op de contactbedieningsstang, die nodig is om de in de eerste stand van de contactbedieningsstang optredende tegenkracht te overwinnen.The object of the invention is achieved according to the invention in that there is a locking device acting on the contact operating rod, which is brought into the locking position when the contact operating rod assumes the first position and which is unlocked after a predetermined period of time after the time of supply of a current to the turn-on coil, which time period is greater than the build-up time of the force on the contact actuating rod necessary to overcome the counterforce occurring in the first position of the contact actuating rod.
35 De uitvinding is erop gebaseerd om het bewegende deel, in het | bijzonder de contactbedieningsstang, van de actuator in de eerste I stand te vergrendelen, waardoor in de aanwezige inschakelspoel een stroom zich kan opbouwen totdat deze zodanig sterk is dat bij ontgren- 1 008983 3 deling van de vergrendelingsinrichting, het beweegbare deel onmiddellijk in beweging komt. Het tijdstip waarop het bewegen begint wordt dan niet bepaald door de stroomsterkte in de inschakelspoel maar door de ontgrendeling van de vergrendelingsinrichting.The invention is based on the moving part, in the In particular, the contact actuating rod of the actuator can be locked in the first I position, so that a current can build up in the switch-on coil present until it is strong enough to cause the movable part to move immediately when the locking device is released. The time at which the movement starts is then not determined by the current in the switch-on coil but by the unlocking of the locking device.
5 Verdere uitwerkingen en uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn in de volgconclusies omschreven.Further elaborations and embodiments of the invention are defined in the subclaims.
De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarin:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings, in which:
Fig. 1 een doorsnede langs de hartlijn van de bedieningsstang van 10 een uitvoeringsvorm van de actuator volgens de uitvinding in de uitschakel toes tand van het daarbij behorende contact toont;Fig. 1 shows a section along the center line of the operating rod of an embodiment of the actuator according to the invention in the switch-off position of the associated contact;
Fig. 2 een zijaanzicht van de in fig. 1 getoonde actuator in de genoemde toestand weergeeft;Fig. 2 is a side view of the actuator shown in FIG. 1 in said state;
Fig. 3 een doorsnede van een andere uitvoeringsvorm van de actua-15 tor volgens de uitvinding in de inschakeltoestand illustreert;Fig. 3 illustrates a cross-section of another embodiment of the actuator according to the invention in the switch-on state;
Fig. 4 een zijaanzicht van de in figuur 3 getoonde actuator voorstelt; enFig. 4 represents a side view of the actuator shown in FIG. 3; and
Fig. 5 grafieken van de inschakelstroom van een bekende actuator en van een actuator volgens de uitvinding als functie van de tijd, 20 weergeeft.Fig. 5 shows graphs of the inrush current of a known actuator and of an actuator according to the invention as a function of time.
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van een bistabiele actuator die in de figuren 1 - 4 is getoond. Opgemerkt wordt dat de uitvinding in elk type actuator kan worden toegepast.The invention will be elucidated on the basis of a bistable actuator shown in Figures 1 - 4. It is noted that the invention can be applied in any type of actuator.
De in de figuren getoonde uitvoeringsvorm van de actuator volgens 25 de uitvinding omvat een contactbedieningsstang 1 die het contact 2 in een gesloten of inschakeltoestand (zie figuur 4), resp. open- of uitschakel toestand (zie figuur 2) kan brengen. De contactbedieningsstang is daartoe in lengterichting verschuifbaar gelagerd en kan dus verschuiven tussen een met de uitschakeltoestand van het contact 2 over-30 eenkomende eerste stand en een met de inschakeltoestand van het contact 2 overeenkomende tweede stand. Het contact 2 is bij deze uitvoeringsvorm ondergebracht in een zogenaamde "vacuumbottle".The embodiment of the actuator according to the invention shown in the figures comprises a contact operating rod 1 which contacts 2 in a closed or switched-on state (see figure 4), respectively. open or switch off state (see figure 2). For this purpose, the contact operating rod is slidably mounted in a longitudinal direction and can thus shift between a first position corresponding to the switch-off state of contact 2 and a second position corresponding to the switch-on state of contact 2. The contact 2 in this embodiment is housed in a so-called "vacuum bottle".
Voorts is in de actuator een contactdrukveer 3 aanwezig, die in de inschakeltoestand van het contact 2 (zie figuur 4) is ingedrukt en 35 daarbij de contactstukken van het contact 2 op elkaar drukt om de gewenste contactdruk te verkrijgen. Bovendien wordt door deze contactdrukveer 3 in deze inschakeltoestand van het contact 2 de bedieningsstang 1 in de richting van de eerste stand daarvan voorgespannen.Furthermore, a contact compression spring 3 is present in the actuator, which is pressed in the switch-on state of the contact 2 (see figure 4) and thereby presses the contact pieces of the contact 2 together to obtain the desired contact pressure. Moreover, this contact compression spring 3 in this switch-on state of the contact 2 biases the operating rod 1 in the direction of its first position.
1 008983 it1 008983 it
Aan de contactbedieningsstang 1 is een kern it bevestigd, die samenwerkt met een stel inschakelspoelen 5· Deze spoelen 5 omgeven de kern en een poolstuk 6. De kern en het poolstuk zijn vervaardigd uit magnetiseerbaar materiaal. In de in figuur 1 getoonde eerste stand, 5 t.w. de uitschakeltoestand van het contact 2, hebben de naar elkaar toegerichte vlakken van de kern it en het poolstuk 6 een onderlinge luchtspleetafstand d^ Wanneer de actuator van de in figuur 1 getoonde uitschakeltoestand, de eerste stand van de contactbedieningsstang 1, in de in figuur 3 getoonde uitschakeltoestand, de tweede stand van de 10 contactbedieningsstang 1 te brengen, wordt het stel spoelen 5 gedurende een korte periode bekrachtigd, waardoor de kern 4 in de richting van het poolstuk 6 wordt verplaatst, totdat deze kern en het poolstuk 6 met hun naar elkaar toegekeerde vlakken zo dicht mogelijk tegen elkaar aan liggen. Hierdoor wordt de voorgespannen veer 3 verder 15 gespannen, zoals in figuur 4 is getoond.A core it is attached to the contact operating rod 1, which cooperates with a set of switch-on coils 5. These coils 5 surround the core and a pole piece 6. The core and the pole piece are made of magnetizable material. In the first position shown in figure 1, 5 t.w. the switch-off state of the contact 2, the facing surfaces of the core it and the pole piece 6 have a mutual air gap distance d ^ When the actuator of the switch-off state shown in figure 1, the first position of the contact operating rod 1, in the shown switch-off state, to bring the second position of the contact operating rod 1, the set of coils 5 is energized for a short period, whereby the core 4 is moved in the direction of the pole piece 6, until this core and the pole piece 6 with each other facing surfaces are as close together as possible. As a result, the pretensioned spring 3 is further tensioned, as shown in figure 4.
Aangezien op grond van rendementsoverwegingen gekozen is voor een kortdurende bekrachtiging, moet de bedieningsstang in de tweede stand worden vastgehouden tegen de kracht van de contactdrukveer 3 in. Hiertoe is een permanente magneetinrichting aangebracht, die in de getoon-20 de uitvoeringsvorm bestaat uit de permanente magneten 7· De noord- zuid-richting van deze permanente magneten 7 verlopen in dwarsrichting van de hartlijn van de bedieningsstang 1. Deze permanente magneten 7 werken samen met een anker 8, dat in de getoonde uitvoeringsvorm bestaat uit twee dwars op de hartlijn van de bedieningsstang verlo-25 pende ankerelementen 9 vervaardigd uit magnetiseerbaar materiaal.Since, for reasons of efficiency, a short-term actuation has been chosen, the operating rod must be held in the second position against the force of the contact compression spring 3. For this purpose a permanent magnet device is provided, which in the shown embodiment consists of the permanent magnets 7 · The north-south direction of these permanent magnets 7 extends in the transverse direction of the center line of the operating rod 1. These permanent magnets 7 cooperate with an armature 8, which in the embodiment shown consists of two armature elements 9 extending transversely of the axis of the operating rod, made of magnetizable material.
Zoals in figuur 3 is getoond, wordt de bedieningsstang door middel van de aantrekkende samenwerking van de magneet 7 en de ankerelementen 9 in de in figuur 3 getoonde inschakeltoestand, de tweede stand van de bedieningsstang 1 vastgehouden. In figuur 3 is het daarbij behorende 30 magnetische fluxcircuit II door middel van een getrokken lijn schematisch aangegeven en duidelijkheidshalve slechts voor de rechter permanente magneet 7 ingetekend. Het magnetische fluxcircuit van de spoelen 5 is schematisch slechts voor de rechter zijde met de lijn I aangegeven. De hierna te beschrijven jukdelen zorgen voor het sluiten van 35 de magnetische fluxcircuits I en II.As shown in figure 3, the operating rod is held in the second position of the operating rod 1 by means of the attracting cooperation of the magnet 7 and the anchor elements 9 in the switch-on state shown in figure 3. In figure 3 the associated magnetic flux circuit II is schematically indicated by means of a solid line and for the sake of clarity only the right-hand permanent magnet 7 is shown. The magnetic flux circuit of the coils 5 is schematically indicated by line I for the right side only. The yoke parts to be described below ensure the closing of the magnetic flux circuits I and II.
' Het is duidelijk dat de magnetische fluxcircuits I, II van de ! inschakelspoelen 5 resp. de permanente magneet 7 volledig van elkaar j zijn gescheiden.It is clear that the magnetic flux circuits I, II of the! switch-on coils 5 resp. the permanent magnet 7 are completely separated from each other j.
100 8983 5100 8983 5
De permanente magneten zijn zo opgesteld, dat hun aantrekkingskracht al bij een luchtspleet die kleiner is dan 0,5 mm te verwaarlozen is. Hierdoor zullen ze de uitschakelbeweging van de actuator niet beïnvloeden.The permanent magnets are arranged in such a way that their attractiveness is negligible even with an air gap smaller than 0.5 mm. This will not affect the tripping movement of the actuator.
5 In tegenstelling tot de bekende actuatoren is het kleefsysteem van de actuator volgens de uitvinding die bij de bij voorkeur toe te passen uitvoeringsvorm bestaat uit de permanente magneten 7 en de ankerelementen 9, zodanig vorm gegeven, dat de flux van de permanente magneten tweemaal een effectieve luchtspleet oversteekt (zie fluxcir-10 cuit II). Hierdoor wordt een tweemaal zo hoge kleefkracht bereikt.In contrast to the known actuators, the adhesive system of the actuator according to the invention, which in the preferred embodiment is composed of the permanent magnets 7 and the anchor elements 9, is designed such that the flux of the permanent magnets is twice an effective air gap (see fluxcir-10 circuit II). This achieves twice the adhesive strength.
Bij het uitschakelen heeft de kleefkracht op zichzelf een ongunstige invloed op de uitschakelbeweging. Bij deze uitvoering wordt echter door de dubbele luchtspleet de kracht die de permanente magneten bij uitschakelen op het anker uitoefenen zeer snel kleiner bij groter 15 worden van de luchtspleet, zodat de ongunstige invloed zeer snel verdwijnt.When switched off, the adhesive strength per se has an adverse effect on the switch-off movement. In this embodiment, however, the double air gap makes the force that the permanent magnets exert on the armature very quickly decrease as the air gap widens, so that the adverse effect disappears very quickly.
Het magnetische fluxcircuit I van de inschakelspoelen 5 verloopt door de kern 4, het poolstuk 6 en de jukken 10.The magnetic flux circuit I of the switching coils 5 passes through the core 4, the pole piece 6 and the yokes 10.
De permanente magneetinrichting is voorts voorzien van fluxgelei-20 dingselementen 11, 12 die de magnetische flux naar en door het anker-element 9 geleiden.The permanent magnet device is further provided with flux guide elements 11, 12 which conduct the magnetic flux to and through the armature element 9.
Bij voorkeur zijn de jukken 10 en de fluxgeleidingsstukken 11, 12 als een geheel vervaardigd, zodat er geen afstelling meer nodig is tussen de luchtspleten da en dx.Preferably, the yokes 10 and the flux guide pieces 11, 12 are manufactured as a whole, so that no adjustment is required between the air gaps da and dx.
25 Voorts bestaan de kern 4 en de ankerelementen 9 uit een geheel, waarbij kern en ankerelement zijn verbonden door een verbindingsstuk 13. Dit verbindingsstuk 13 heeft bij voorkeur een kleinere dwarsaf-meting dan de kern 4 en de ankerelementen 9·Furthermore, the core 4 and the anchor elements 9 consist of one piece, the core and anchor element being connected by a connecting piece 13. This connecting piece 13 preferably has a smaller transverse dimension than the core 4 and the anchor elements 9 ·
Het uitschakelen van de actuator gebeurt door de uitschakelspoel 30 14, die zodanig is opgesteld, dat bij bekrachtiging het daardoor opge wekte magnetische veld het magneetveld van de permanente magneten tegenwerkt. Een impulsvormige bekrachtiging is reeds voldoende. De uitschakelenergie wordt geleverd door de zich ontspannende contact-drukveer 3 en eventueel een toegevoegde uitschakelveer.The actuator is switched off by the trip coil 14, which is arranged such that, upon energization, the magnetic field generated thereby counteracts the magnetic field of the permanent magnets. An impulsive actuation is already sufficient. The switch-off energy is supplied by the relaxing contact-compression spring 3 and possibly an added switch-off spring.
35 In fig. 5 zijn de inschakelstroom I van een bekende actuator langs de ordinaat en de tijd t langs de abscis uitgezet.In FIG. 5 the inrush current I of a known actuator is plotted along the ordinate and the time t along the abscissa.
Op het tijdstip t0 wordt een spanning op de klemmen van de inschakelspoel geschakeld en de inschakelstroom door de inschakelspoel 1 008983 6 stijgt langzaam volgens de getrokken lijn, totdat de inschakelstroom I op het tijdstip tx de waarde Ij heeft bereikt, welke waarde behoort bij de tegenkracht die in de uitschakeltoestand van de actuator moet worden overwonnen om deze actuator in de inschakeltoestand te brengen. Op 5 het tijdstip tj begint de inschakelbeweging van de door de actuator bediende contacten, welke contacten eerst op het tijdstip t2 met elkaar in aanraking komen. Na het tijdstip t2 begint de inschakelstroom I weer te stijgen tot de maximale waarde. De tegenkracht is afhankelijk van factoren, zoals o.a. de wrijving in de actuator, de uitschakelveer 10 daarvan, welke factoren aan variaties onderhevig zijn, in het bijzonder onder invloed van de temperatuur.At time t0 a voltage is applied to the terminals of the switch-on coil and the inrush current through the switch-on coil 1 008983 6 slowly rises along the solid line, until the inrush current I at time tx has reached the value Ij, which corresponds to the counterforce which must be overcome in the tripping state of the actuator to bring this actuator into the tripping state. The switch-on movement of the contacts actuated by the actuator starts at time tj, which contacts first contact each other at time t2. After the instant t2, the inrush current I starts to rise again to the maximum value. The counterforce is dependent on factors such as, inter alia, the friction in the actuator, its tripping spring 10, which factors are subject to variations, in particular under the influence of the temperature.
Door genoemde invloeden kan er sprake zijn van een tegenkracht die overeenkomt met de waarde I2 van de inschakelstroom. Wanneer een spanning op het tijdstip t0 aan de inschakelspoel wordt toegevoerd, zal 15 de schakelstroom weer volgens de getrokken lijn stijgen en daarna volgens de streep-puntlijn verder stijgen. Op het tijdstip t3 zal de waarde I2 worden bereikt, waarna de inschakelbeweging van de actuator begint. Op het tijdstip t5 komen de door de actuator te bedienen contacten met elkaar in aanraking. De inschakeltijd die behoort bij de 20 stroom Ij is dus gelijk aan t2 - t0, terwijl bij de waarde I2 de inschakeltijd t5 - t0 is, zodat de inschakeltijd kan variëren en niet reproduceerbaar is. Bovendien kan de bij de inschakelstroom behorende spanning variëren, zodat bij een lagere spanning de inschakelstroom I bijvoorbeeld de met een streeplijn aangegeven kromme volgt. Uit de 25 grafiek blijkt dat bij de drempelwaarde Ix de actuator zijn inschakelbeweging begint op het tijdstip t4, terwijl bij de drempelwaarde I2 de inschakelbeweging wordt gestart op het tijdstip t^. Het blijkt dus dat de inschakeltijd van de actuator ook sterk afhankelijk is van de inschakelspanning.Due to the aforementioned influences, there can be a counterforce corresponding to the value I2 of the inrush current. When a voltage is applied to the switch-on coil at time t0, the switching current will rise again along the solid line and then rise further along the dash-dot line. At time t3 the value I2 will be reached, after which the switch-on movement of the actuator starts. At time t5, the contacts to be operated by the actuator come into contact with each other. The switch-on time associated with the current Ij is therefore equal to t2 - t0, while with the value I2 the switch-on time is t5 - t0, so that the switch-on time can vary and cannot be reproduced. In addition, the voltage associated with the inrush current can vary, so that at a lower voltage the inrush current I follows, for example, the curve indicated by a dashed line. It can be seen from the graph that at the threshold value Ix the actuator starts its switch-on movement at time t4, while at the threshold value I2 the switch-on movement starts at time t ^. So it turns out that the switch-on time of the actuator is also strongly dependent on the switch-on voltage.
30 De relatief grote variatie van de inschakeltijd bij kleine varia tie van .drempelwaarde en/of voedingsspanning voor het inschakelen van i de actuator wordt volgens de uitvinding gereduceerd, doordat een ver- grendelingsinrichting 16 is toegepast, die werkt op de contactbedie-ningsstang 1. Deze vergrendelingsinrichting wordt in de vergrendelende 35 stand gebracht, wanneer de bedieningsstang de eerste stand inneemt, die overeenkomt met de uitschakeltoestand van de actuator. Wanneer de inschakelspanning of -stroom wordt ingeschakeld, blijft de vergrendelingsinrichting 16 in de vergrendelende toestand, totdat een vooraf- 1008983 7 bepaalde tijdsperiode is verlopen na het inschakel-tijdstip van de inschakelstroom. Deze tijdsperiode is groter dan de opbouwtijd van de kracht op de contactbedieningsstang, die nodig is om de in de eerste stand van de contactbedieningsstang 1 optredende tegenkracht te over-5 winnen. Met andere woorden is de tijdsperiode bijvoorbeeld groter dan t(, - t0, welk tijdstip t6 het maximale tijdstip is dat kan worden verwacht bij cumulatie van elkaar versterkende invloeden.The relatively large variation of the switch-on time with a small variation of threshold value and / or supply voltage for switching on the actuator is reduced according to the invention, because a locking device 16 is used, which acts on the contact operating rod 1. This locking device is brought into the locking position when the operating rod assumes the first position corresponding to the switch-off state of the actuator. When the turn-on voltage or current is turned on, the locking device 16 remains in the latching state until a predetermined period of time has elapsed after the turn-on time of the turn-on current. This period of time is greater than the build-up time of the force on the contact operating rod necessary to overcome the counterforce occurring in the first position of the contact operating rod 1. In other words, the time period is, for example, greater than t (, - t0, which time t6 is the maximum time that can be expected when cumulative influences are combined.
De tijdsperiode kan enerzijds afhankelijk worden gesteld van de inschakelstroom en loopt bij voorkeur af wanneer de stroom door de 10 inschakelspoel een waarde heeft bereikt die groter is dan de waarde die nodig is om de in de eerste stand van de contactbedieningsstang 1 optredende tegenkracht te overwinnen. Het begin van de inschakelbewe-ging is dus onafhankelijk van de variabele tegenkracht van de actuator in de uitschakeltoestand. Bij een andere uitvoeringsvorm heeft deze 15 tijdsperiode een onafhankelijke vaste tijdsduur die groter is dan t^ -t0. Bij t>t6 is 1 groter dus ook de kracht. Ten opzichte van de situatie zonder vergrendeling kan men met een kleinere inschakelspoel uit, omdat de inschakelspoel beter uitgenut wordt.On the one hand, the time period can be made dependent on the inrush current and preferably expires when the current through the inrush coil has reached a value which is greater than the value required to overcome the counterforce occurring in the first position of the contact operating rod 1. Thus, the start of the start-up movement is independent of the variable counterforce of the actuator in the turn-off state. In another embodiment, this time period has an independent fixed time duration greater than t ^ -t0. At t> t6, 1 is greater, so also the force. Compared to the situation without locking, it is possible to switch off with a smaller switch-on coil, because the switch-on coil is used better.
Het inschakelgedrag met ontgrendeling is te zien in het rechter 20 deel van de curve in fig. 5. waarbij op tlO de ontgrendelingspuls wordt gegeven, waarbij tll-tlO de aanspreektijd is van de inschakel-ontgrendeling.The switch-on behavior with unlocking can be seen in the right-hand part of the curve in fig. 5. where t10 is the unlocking pulse, tll-t10 being the response time of the switch-on unlocking.
Deze aanspreektijd is veel korter en reproduceerbaarder dan de aanspreektijd ingeval van een actuator zonder ontgrendeling. Schakel-25 momenten tl2 en tl2', horende bij door toleranties verschillende inschakelspoelstromen, liggen veel dichter bij elkaar dan t2 en t5 welke de schakelmomenten weergeven zonder vergrendeling.This response time is much shorter and more reproducible than the response time in the case of an actuator without unlocking. Switching moments tl2 and tl2 ', associated with different inrush currents due to tolerances, are much closer together than t2 and t5, which represent the switching moments without locking.
In de figuren 1 en 2 is een elektromagnetische versie van de vergrendelingsinrichting 16 getoond, terwijl in de figuren 3 en k een 30 mechanische versie van de vergrendelingsinrichting 16 is geïllustreerd. 'Figures 1 and 2 show an electromagnetic version of the locking device 16, while Figures 3 and k illustrate a mechanical version of the locking device 16. '
De in de figuren 1 en 2 getoonde vergrendelingsinrichting 16 bestaat uit een permanente magneet 17» die in een vaste positie is opgesteld, zoals door middel van de arcering is aangegeven. In de in 35 de figuren 1 en 2 getoonde uitschakelstand ligt het ankerelement 9 aan tegen de poolplaten 18, zodat in deze uitschakeltoestand de magnetische keten van de permanente magneet is gesloten over de poolplaten 18 en het ankerelement 9· Hierdoor wordt het ankerelement 9 vastge- 1 008983 8 houden, alsmede de daarmee verbonden kern 4 en de contact-bedienings-stang 1. De vergrendelingsinrichting 16 is voorts voorzien van een spoel 19 met wikkeling 20, waarbij de kern van de spoel 19 aanligt tegen de poolplaten 18.The locking device 16 shown in Figures 1 and 2 consists of a permanent magnet 17 »which is arranged in a fixed position, as indicated by the hatching. In the switch-off position shown in Figures 1 and 2, the armature element 9 rests against the pole plates 18, so that in this switch-off state the magnetic chain of the permanent magnet is closed over the pole plates 18 and the anchor element 9. This secures the anchor element 9. 1, as well as the associated core 4 and the contact operating rod 1. The locking device 16 is further provided with a coil 19 with winding 20, the core of the coil 19 abutting the pole plates 18.
5 Wanneer een stroom aan de inschakelspoelen 5 wordt toegevoerd, wordt de actuator in de in de figuren 1 en 2 getoonde uitschakeltoe-stand gehouden en de contactbedieningsstang 1 dus in zijn eerste stand, waarbij de door de genoemde stang 1 bediende contacten 2 van elkaar gescheiden blijven. Na inschakelen van de stroom wordt de 10 stroom in de inschakelspoelen 5 opgebouwd. De actuator zal, ook al zou de tegenkracht zijn opgebouwd, in de uitschakeltoestand blijven, totdat na een voorafgekozen tijdsperiode na het inschakeltijdstip van de inschakelstroom een stroom aan de wikkeling 20 van de spoel 19 wordt toegevoerd, die een zodanige grootte en richting heeft, dat het veld 15 van de permanente magneet 17 wordt opgeheven. Onder invloed van de inschakelstroom voor de inschakelspoelen 5 kan dan de contactbedieningsstang 1 in een inschakeltoestand worden gebracht, waarbij het contact 2 is gesloten. De inschakeltoestand vein de actuator met gesloten contact 2 is in de figuren 3 en ^ getoond. In die figuren is ech-20 ter een actuator met een mechanische vergrendelingsinrichting getoond.When a current is supplied to the turn-on coils 5, the actuator is maintained in the turn-off state shown in Figures 1 and 2, and thus the contact actuation rod 1 is in its first position, the contacts 2 operated by said rod 1 being separated from each other stay. After switching on the current, the current is built up in the switching coils 5. The actuator, even if the counter-force has built up, will remain in the shutdown state until after a preselected period of time after the turn-on time of the turn-on current, a current is applied to the coil 20 of the coil 19 of such magnitude and direction that the field 15 of the permanent magnet 17 is canceled. Under the influence of the inrush current for the inrush coils 5, the contact operating rod 1 can then be brought into an on-state, wherein the contact 2 is closed. The operating state of the closed contact actuator 2 is shown in FIGS. 3 and 3. However, in those figures an actuator with a mechanical locking device is shown.
De tijdsperiode is zodanig gekozen, dat deze langer is dan de opbouwtijd van de trekkracht van de actuator, waarbij de bewegende delen van de actuator beginnen te bewegen. De lengte van de tijdsperiode kan worden afgeleid van de inschakelstroom, of een vaste 25 waarde hebben.The time period is selected to be longer than the actuator pull-up time, the moving parts of the actuator starting to move. The length of the time period can be derived from the inrush current, or have a fixed value.
De mechanische vergrendelingsinrichting 16 die in de figuren 3 en 4 is getoond, bestaat uit twee grendelelementen die in de eerste stand van de contactbedieningsstang in elkaar grijpen en de contactbedieningsstang in deze stand vasthouden. Het ene grendelelement wordt 30 bij de in de figuren 3 en k getoonde uitvoeringsvorm gevormd door de pal 21 die vast is bevestigd aan het ankerelement 9· Het andere grendelelement heeft in dat geval de vorm van een vangpal 22, die schar-nierbaar is om de as 23. Deze vangpal 22 wordt in de getoonde stand voorgespannen door de drukveer 2¾. De stand van de vangpal 22 kim 35 worden veranderd door een stuurinrichting die in dit geval wordt gevormd door de schematisch getoonde hulpactuator 25, die een gebruikelijke elektromagnetische actuator van laag vermogen kan zijn.The mechanical locking device 16 shown in Figures 3 and 4 consists of two locking elements which interlock in the first position of the contact actuating rod and hold the contact actuating rod in this position. One locking element in the embodiment shown in Figures 3 and k is formed by the catch 21 which is fixedly attached to the anchor element 9. The other locking element in that case has the form of a catch catch 22, which is pivotable to shaft 23. This catch 22 is biased in the position shown by the compression spring 2¾. The position of the catch 22 bim 35 are changed by a control device which in this case is constituted by the schematically shown auxiliary actuator 25, which may be a conventional low power electromagnetic actuator.
Wanneer de actuator in de uitschakeltoestand wordt gebracht door 1008983 9 het toevoeren van een stroom aan de uitschakelspoel 14, komen de pal 21 en de vangpal 23 met elkaar in ingrijping en wel door middel van de haakvormige vrije uiteinden van genoemde pallen. Wanneer daarna een stroom aan de inschakelspoelen 5 wordt toegevoerd voor het inschakelen 5 van de actuator, blijft de onderlinge ingrijping van de pallen 21 en 23 bestaan, totdat een spanning of stroom aan de hulpactuator 25 wordt toegevoerd om de vangpal 23 rechtsom te laten roteren, waardoor de pal 21 vrijkomt van de vangpal 23. Ook bij deze mechanische uitvoering van de vergrendelingsinrichting 16 blijft de uitschakeltoestand van de 10 actuator gehandhaafd, totdat een tijdsperiode is verlopen, die groter is dan de opbouwtijd van de kracht op de contactbedieningsstang 1, die nodig is om de in de eerste stand van de contactbedieningsstang 1 optredende tegenkracht te overwinnen.When the actuator is brought into the tripping state by applying a current to the tripping coil 14, the pawl 21 and the catch pawl 23 engage with each other by means of the hook-like free ends of said pawls. When thereafter a current is applied to the turn-on coils 5 for turning on the actuator 5, the interlocking of the pawls 21 and 23 continues until a voltage or current is supplied to the auxiliary actuator 25 to rotate the catch pawl 23 clockwise, whereby the catch 21 is released from the catch catch 23. In this mechanical design of the locking device 16, the switch-off state of the actuator is also maintained until a period of time has elapsed which is greater than the build-up time of the force on the contact operating rod 1, which is necessary. is to overcome the counterforce occurring in the first position of the contact operating rod 1.
Ook hier kan de tijdsperiode worden afgeleid van de aan de 15 inschakelspoel toegevoerde st.oom of kan deze een onafhankelijke vaste waarde hebben.Here too, the time period can be derived from the steam supplied to the switch-on coil or it can have an independent fixed value.
De stuurstroom voor de hulpactuator 25 of de wikkeling 20 van de spoel 19 zou kunnen worden afgeleid door middel van een niet-getoonde vergelijkingsinrichting, waarbij de inschakelstroom wordt toegevoerd 20 aan de ene ingang van de vergelijkingsinrichting, terwijl in de andere ingang daarvan een referentiestroom wordt toegevoerd, die groter is dan de waarde die nodig is om de in de eerste stand van de contactbedieningsstang 1 tegenkracht te overwinnen. Op de uitgang van de vergelijkingsinrichting kan dan de stuurstroom voor de hulpactuator 25 25 op de wikkeling 20 van de spoel 19 al dan niet na versterking of bewerking worden toegevoerd.The control current for the auxiliary actuator 25 or the winding 20 of the coil 19 could be derived by means of a comparator (not shown), the inrush current being applied to one input of the comparator, while in the other input thereof a reference current becomes greater than the value needed to overcome the counterforce in the first position of the contact actuating rod 1. The control current for the auxiliary actuator 25 can then be applied to the winding 20 of the coil 19 at the output of the comparator, whether or not after amplification or processing.
Bij de uitvoeringsvorm met vaste tijdsperiode kan een niet-getoonde tijdschakeling worden gebruikt met een vaste voorafbepaalde tijdsperiode, waarvan de lengte volgens de hierboven beschreven over-30 wegingen kan worden gekozen. De tijdschakeling wordt gestart bij het inschakelen van de inschakelstroom voor de inschakelspoel van de actuator en het einde van de tijdsperiode kan zelfs na het moment liggen waarop de inschakelstroom zijn maximale waarde heeft bereikt.In the fixed time period embodiment, a timing circuit not shown can be used with a fixed predetermined time period, the length of which can be selected according to the considerations described above. The timer is started when the inrush current for the inrush coil of the actuator is turned on and the end of the time period may be even after the inrush current has reached its maximum value.
35 100898335 1008983
Claims (10)
Priority Applications (27)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1008983A NL1008983C2 (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off |
| HU0003878A HU223167B1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| US09/508,968 US6262648B1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| EP98941926A EP1012857B1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| CNB988092824A CN1182551C (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromalgnetic actuator |
| RU2000109285/09A RU2216806C2 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic starter |
| KR1020007002854A KR100568906B1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| SK395-2000A SK286820B6 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| NZ503426A NZ503426A (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic switch actuator with switch on and switch off coils |
| AU90082/98A AU734514B2 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| PL98339347A PL188393B1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagntic actuating device |
| JP2000512217A JP4031197B2 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| PCT/NL1998/000512 WO1999014769A1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| TR2000/00748T TR200000748T2 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| CA002304184A CA2304184C (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| DE69832625T DE69832625T2 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | ELECTROMAGNETIC ACTUATOR |
| BRPI9812231-2A BR9812231B1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | electromagnetic actuator. |
| YU15400A YU15400A (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| AT98941926T ATE311656T1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | ELECTROMAGNETIC ACTUATOR |
| ES98941926T ES2252852T3 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | ELECTROMAGNETIC DRIVING. |
| DK98941926T DK1012857T3 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| CZ20000994A CZ301419B6 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-07 | Electromagnetic actuator |
| TW087114945A TW393656B (en) | 1997-09-18 | 1998-09-08 | Electromagnetic actuator |
| MYPI98004236A MY120161A (en) | 1997-09-18 | 1998-09-16 | Electromagnetic actuator |
| ARP980104647A AR020584A1 (en) | 1997-09-18 | 1998-09-17 | ELECTROMAGNETIC ACTUATOR |
| NO20001425A NO321950B1 (en) | 1997-09-18 | 2000-03-17 | Electromagnetic actuator |
| BG104251A BG63812B1 (en) | 1997-09-18 | 2000-03-17 | Electromagnetic starting mechanism |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1008983A NL1008983C2 (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off |
| NL1008983 | 1998-04-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1008983C2 true NL1008983C2 (en) | 1999-10-26 |
Family
ID=19767016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1008983A NL1008983C2 (en) | 1997-09-18 | 1998-04-24 | Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1008983C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016083359A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | High-speed circuit breaking array for breaking a current path in a switching device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1264581B (en) * | 1960-07-01 | 1968-03-28 | Jennings Radio Mfg Corp | A bistable electrical switch that is electromagnetically controllable and electromagnetically unlockable by a lifting magnet |
| US5034714A (en) * | 1989-11-03 | 1991-07-23 | Westinghouse Electric Corp. | Universal relay |
| DE19625657A1 (en) * | 1996-06-26 | 1998-01-02 | Euchner & Co | Electric lifting armature magnet |
-
1998
- 1998-04-24 NL NL1008983A patent/NL1008983C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1264581B (en) * | 1960-07-01 | 1968-03-28 | Jennings Radio Mfg Corp | A bistable electrical switch that is electromagnetically controllable and electromagnetically unlockable by a lifting magnet |
| US5034714A (en) * | 1989-11-03 | 1991-07-23 | Westinghouse Electric Corp. | Universal relay |
| DE19625657A1 (en) * | 1996-06-26 | 1998-01-02 | Euchner & Co | Electric lifting armature magnet |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016083359A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | High-speed circuit breaking array for breaking a current path in a switching device |
| US10217589B2 (en) | 2014-11-28 | 2019-02-26 | Eaton Intelligent Power Limited | High-speed circuit breaking array for breaking a current path in a switching device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2304184C (en) | Electromagnetic actuator | |
| AU2003256374B2 (en) | Resettable switching device | |
| US4461968A (en) | Piezoelectric relay with magnetic detent | |
| US8159807B2 (en) | Method and device for operating a switching device | |
| RU2000109285A (en) | ELECTROMAGNETIC STARTER | |
| EP0871192B1 (en) | Magnetic actuator | |
| KR101315938B1 (en) | An electromagnetic drive unit and an electromechanical switching device | |
| NL1008983C2 (en) | Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off | |
| US6906605B2 (en) | Electromagnet system for a switch | |
| EP0458302B1 (en) | Remotely controlled relay | |
| US5200723A (en) | Remotely-controlled relay | |
| NL1007072C2 (en) | Electromagnetic actuator for moving contact into switched on or off state with contact actuating rod displaceable in longitudinal direction between two positions, on and off | |
| CN113711324B (en) | Push button switch | |
| US4521757A (en) | High speed electromagnetic mechanical switch | |
| WO2013164027A1 (en) | Electrical switch and electromagnetic assembly therefor | |
| JPH10106421A (en) | Multipolar reed relay | |
| JP2007109503A (en) | Control method of electromagnetic actuator, and switch | |
| JPS6244916A (en) | Tripper for circuit breaker | |
| JPS61128437A (en) | Electromagnetic contactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| SD | Assignments of patents |
Owner name: EATON ELECTRIC N.V. Owner name: EATON HOLDING INTERNATIONAL I BV |
|
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20141101 |