Beschreibungdescription
Verfahren zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit und zur Beschleunigung des dynamischen Kontaktöffnens von Leistungs- Schaltern und zugehöriges SchaltgerätProcess for increasing the current carrying capacity and for accelerating the dynamic contact opening of circuit breakers and associated switchgear
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit und zur Beschleunigung des dynamischen Kontaktöffnens von Leistungsschaltern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein zugehöriges Schaltgerät, mit wenigstens einem Festkontakt und wenigstens einem Bewegkontakt und mit einer Laufschiene und zugehörigen Löschblechen.The invention relates to a method for increasing the current carrying capacity and for accelerating the dynamic contact opening of circuit breakers according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to an associated switching device with at least one fixed contact and at least one moving contact and with a track and associated splitters.
Solche Schaltgeräte haben im Allgemeinen eine translatorische Kontaktöffnungsbewegung, wobei die Kontakte auf einer Kontaktbrücke angeordnet sind und zur Translationsbewegung ein Brük- kenträger und eine Kontaktkraftfeder vorhanden sind. Daneben können aber Schaltgeräte eine rotatorischer Kontaktöffnungs- bewegung haben, worauf sich die Erfindung ebenfalls bezieht.Such switching devices generally have a translational contact opening movement, the contacts being arranged on a contact bridge and a bridge carrier and a contact force spring being present for the translational movement. In addition, switching devices can have a rotary contact opening movement, to which the invention also relates.
An elektrische Schaltgeräte zum Schutz elektrischer Anlagen, aber auch zum Betrieb elektrischer Verbraucher, wird die Anforderung gestellt, elektrische Ströme bis zu einer vorgege- benen Höhe störungsfrei zu führen, und höhere Ströme, z.B. Kurzschlussströme, in möglichst kurzer Zeit auszuschalten. Dazu besitzen sie einen Schaltgeräteantrieb (mechanisches Schaltschloss und/oder Magnetantrieb) , welcher die Kontakte mit einer vorgegebenen Kontaktkraft schließt und Auslöseorga- ne (z.B. n-Auslöser oder elektronisch betätigte Aktoren), welche ein schnelles Öffnen der Schaltkontakte und daher den schnellen Aufbau einer strombegrenzenden Bogenspannung bewirken.Electrical switching devices for the protection of electrical systems, but also for the operation of electrical consumers, are required to carry electrical currents up to a predetermined level without interference, and higher currents, e.g. Short-circuit currents to switch off in the shortest possible time. For this purpose, they have a switching device drive (mechanical switch lock and / or magnetic drive), which closes the contacts with a specified contact force, and tripping devices (e.g. n-releases or electronically operated actuators), which allow the switching contacts to be opened quickly and therefore the current to be quickly set up Cause arc tension.
Da bei sehr hohen, prospektiven Kurzschlussströmen (z.B. I = 50 kA) die dynamischen Stromkräfte früher wirksam werden, als der Impulsübertrag des Auslöseorgans auf den Bewegkontakt,
lässt sich das Kurzschlussschaltverhalten durch Optimierung der antreibenden Magnetfelder verbessern. Die von der Stromhöhe abhängige Magnetfeldstärke kann jedoch schon im Betriebsstrombereich, z.B. bei Motoranlaufströmen, zu einer Schwächung der Kontaktkraft und dadurch zu einer Störung des Stromtragverhaltens führen. Um diese Problem zu beseitigen, kann die vom Schaltgeräteantrieb gelieferte Kraft erhöht werden. Dies führt jedoch zu größer dimensionierten Antrieben, wodurch die Gerätekosten und das Bauvolumen ansteigen. Beides ist aus Wirtschaftlichkeitsgründen unerwünscht, weshalb eine Lösung benötigt wird, welche die genannten Nachteile ausschließt.Since at very high, prospective short-circuit currents (e.g. I = 50 kA), the dynamic current forces take effect earlier than the momentum transfer of the release element to the moving contact, the short-circuit switching behavior can be improved by optimizing the driving magnetic fields. However, the magnetic field strength, which is dependent on the current level, can already weaken the contact force in the operating current range, for example in the case of motor starting currents, and thus lead to a disturbance in the current carrying behavior. In order to eliminate this problem, the force supplied by the switchgear drive can be increased. However, this leads to larger drives, which increases device costs and construction volume. Both are undesirable for reasons of economy, which is why a solution is required which eliminates the disadvantages mentioned.
Zur Nutzung der dynamischen Öffnungskräfte in elektrischen Schaltgeräten wird die Strombahn zwischen Beweg- und Festkontakt in Form einer engen Schleife geführt und/oder es wird das Magnetfeld um den stromdurchflossenen Bewegkontakt durch ferromagnetische Anordnungen (z.B. Slotmotor) so verzerrt, dass starke Lorenzkräfte wirken.To use the dynamic opening forces in electrical switching devices, the current path between the moving and fixed contacts is guided in the form of a tight loop and / or the magnetic field around the current-carrying moving contact is distorted by ferromagnetic arrangements (e.g. slot motor) so that strong Lorenz forces act.
Aus der DE 42 16 080 AI ist bereits eine Anordnung zur Kontaktkraftverstärkung bei Relaiskontakten bekannt, bei der die Strombahn zum Bewegkontakt schleifenförmig geführt ist, um die Schleifenkraft als zusätzliche Kontaktkraft auszunutzen. Dabei ist der Strombahn zusätzlich ein Eisenblech in geringem Abstand zugeordnet, um eine weitere Magnetkraft zur Kontakt- kraftverstärkung zu erhalten. Weiterhin ist aus der DE 199 12 713 AI bekannt, bei stromdurchflossenen Schaltkontakten ein Sperrglied mit guter elektrischer Leitfähigkeit vorzusehen. Durch parallele, elektrische Teilströme im Sperrglied und im Bewegkontakt wird eine Bewegung so lange verhindert, bis Strom und Magnetkraft einen vorgegebenen Mindestwert überschreiten. Schließlich werden in der Biographie „Grundlagen der Schaltgerätetechnik" (Springer-Verlag Berlin 1975), insbesondere Seiten 257 bis 274, ISBN 3-540-06075-8 allgemeine Eigenschaften von Schaltgeräten, insbesondere auch von Schützen, beschrieben.
Die vom Stand der Technik bekannten Anordnungen sind jedoch nicht in der Lage, die gewünschten hohen, dynamischen Stromkräfte zu liefern, ohne die Kontaktkraft bei großen Betriebsströmen (Motoranlaufström) empfindlich zu schwächen. Dadurch müssen der Antrieb und die Kontaktkraft größer dimensioniert werden.From DE 42 16 080 AI an arrangement for contact force amplification in relay contacts is already known, in which the current path to the moving contact is looped in order to utilize the loop force as an additional contact force. Here, the current path is additionally assigned an iron sheet at a short distance in order to obtain a further magnetic force for increasing the contact force. Furthermore, it is known from DE 199 12 713 AI to provide a blocking element with good electrical conductivity in the case of current-carrying switch contacts. Movement is prevented by parallel, electrical partial currents in the blocking element and in the moving contact until the current and magnetic force exceed a predetermined minimum value. Finally, in the biography "Fundamentals of Switchgear Technology" (Springer-Verlag Berlin 1975), in particular pages 257 to 274, ISBN 3-540-06075-8, general properties of switchgear, in particular also of contactors, are described. However, the arrangements known from the prior art are unable to deliver the desired high, dynamic current forces without sensitively weakening the contact force in the case of large operating currents (motor starting current). As a result, the drive and the contact force must be dimensioned larger.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit und zur Beschleunigung des dynamischen Kontaktöffnens vorzuschlagen und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, welche die Kontaktkraft bei Betriebsströmen nicht unzulässig schwächt.Proceeding from this, it is the object of the invention to propose a method for increasing the current carrying capacity and for accelerating the dynamic contact opening and to create an associated device which does not unduly weaken the contact force during operating currents.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung ist im Patentanspruch 5 angegeben. Weiterbildungen des Verfahrens einerseits und der zugehörigen Vorrichtung andererseits sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the measures specified in claim 1. An associated device is specified in claim 5. Developments of the method on the one hand and the associated device on the other hand are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt vorteilhafterweise zur Magnetkraftverstärkung u-förmige Joche aus ferromagnetischem Material aus, vorzugsweise aus gewöhnlichem Stahlblech. Dabei lässt man die Magnetkraft auf den Bewegkontakt beim Anstieg von kleinen Strömen (Nennbetrieb) bis zu sehr hohen Strömen (Kurzschlussbetrieb) gezielt das Vorzeichen wechseln. Dies bedeutet konkret, dass bei kleinen Strömen eine kontaktkraft- verstärkende Wirkung und bei hohen Strömen eine kontaktkraft- schwächende Wirkung erzeugt wird, wodurch sich eine dynamische Ö fnungskraft ergibt. Durch geeignete Dimensionierung der ferromagnetischen Bauteile kann ein das Vorzeichen wechselnder oder ein beinahe ausgeglichener Magnetkraftverlauf bei kleinen Strömen eingestellt werden.The method according to the invention advantageously uses u-shaped yokes made of ferromagnetic material, preferably made of ordinary steel sheet, for magnetic force amplification. The magnetic force on the moving contact is specifically changed in sign when there is an increase from small currents (rated operation) to very high currents (short-circuit operation). Specifically, this means that a contact-strengthening effect is generated for small currents and a contact-force-weakening effect is generated for high currents, which results in a dynamic opening force. By suitable dimensioning of the ferromagnetic components, a change in the sign or an almost balanced magnetic force curve can be set for small currents.
Zur gerätemäßigen Realisierung der Erfindung werden als Mag- netjoche ein erstes, u-förmiges Blech für die Erzeugung der magnetischen Schließkraft und ein zweites, u-förmiges Blech für die Erzeugung der magnetischen Öffnungskraft verwendet,
die in geeigneter Weise an der Kontaktanordnung positioniert sind.To implement the invention in terms of the device, a first, U-shaped plate for generating the magnetic closing force and a second, U-shaped plate for generating the magnetic opening force are used as magnetic yokes, which are suitably positioned on the contact arrangement.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen in schematischer Darstellung:Further details and advantages of the invention emerge from the following description of the figures of an exemplary embodiment with reference to the drawing in conjunction with the patent claims. In a schematic representation:
Figur 1 ein Schaltgerät mit einer Schaltbrücke und zugehöri- gern Antrieb,1 shows a switching device with a switching bridge and associated drive,
Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 zur Verdeutlichung der beiden der Schaltbrücke zugeordneten Eisenjoche,FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 to illustrate the two iron yokes assigned to the switching bridge,
Figur 3 perspektivisch die jeweilige Orientierung der beiden u-förmigen Eisenjoche, Figur 4 eine Kontaktanordnung mit einer Schaltbrücke und dieser zugeordneten TeilJochen und3 shows in perspective the respective orientation of the two U-shaped iron yokes, FIG. 4 shows a contact arrangement with a switching bridge and partial yokes and
Figur 5 eine Kontaktanordnung mit daran angebrachten TeilJochen und zwei den TeilJochen zugeordneten Blechen.Figure 5 shows a contact arrangement with attached partial yokes and two sheets assigned to the partial yokes.
In Figur 1 sind die Funktionskomponenten eines bekanntenIn Figure 1, the functional components of a known
Schützes schematisch dargestellt: Das Schütz besteht im Wesentlichen aus einer Schaltkammer 1 mit den darin vorhandenen Schaltkomponenten und einem Magnetantrieb 10, mit dem elektromagnetisch aktiviert eine mechanische Bewegung der Schalt- kontakte erfolgt.Schützes shown schematically: The contactor consists essentially of a switching chamber 1 with the switching components contained therein and a magnetic drive 10, with the electromagnetically activated mechanical movement of the switching contacts.
In Figur 1 sind in der Schaltkammer Festkontakte 3a und 3b auf Festkontaktträgern 2a und 2b angeordnet und sind diesen zugeordnete Bewegkontakte 5a und 5b auf einer beweglichen Schaltbrücke 4 vorhanden. Der Kontaktanordnung mit den einander gegenüberstehenden Kontakten 3a, 5a und 3b, 5b sind in bekannter Weise Löschbleche 9a und 9b zugeordnet, die üblicherweise Teil von Löschblechanordnungen mit einer Lauf- oder Leitschiene 32 sind. Die bewegliche Schaltbrücke 4 ist über eine Kontaktkraftfeder 7 relativ bewegbar mit einem Brückenträger 8 gekoppelt, der mit dem Anker 13 vom Magnetantrieb 10 in die Einschalt- oder Ausschaltposition bewegt wird.
Im Brückenträger können weitere, relativ bewegliche Elemente enthalten sein, die über Aktoren angetrieben auf die Schaltbrücke einwirken und eine Brückenbewegung auslösen können.In FIG. 1, fixed contacts 3a and 3b are arranged in the switching chamber on fixed contact carriers 2a and 2b and there are associated moving contacts 5a and 5b on a movable switching bridge 4. The contact arrangement with the opposing contacts 3a, 5a and 3b, 5b are assigned in a known manner extinguishing plates 9a and 9b, which are usually part of extinguishing plate arrangements with a running or guide rail 32. The movable switching bridge 4 is coupled via a contact force spring 7 so as to be relatively movable with a bridge support 8 which is moved with the armature 13 by the magnetic drive 10 into the switch-on or switch-off position. Further, relatively movable elements can be contained in the bridge girder, which act on the switching bridge via actuators and can trigger a bridge movement.
Der Magnetantrieb 10 besteht im Einzelnen aus einem Magnetjoch 11 mit Magnetspule 12 und einem dem Joch zugeordneten Magnetanker 13, der mit dem Brückenträger 8 über eine Trägerplatte 14 verbunden ist. Auf das Magnetjoch 11 wirkt eine Öffnungsfeder 15, die im Ausschaltzustand des Magnetantriebs 10 die Offenstellung der Schaltbrücken gewährleistet.The magnetic drive 10 consists in detail of a magnetic yoke 11 with a magnetic coil 12 and a magnetic armature 13 assigned to the yoke, which is connected to the bridge girder 8 via a carrier plate 14. An opening spring 15 acts on the magnetic yoke 11 and ensures the open position of the switching bridges when the magnetic drive 10 is switched off.
Beim vorstehend beschriebenen Schaltgerät sind zur Steuerung der Kontaktkraft ferromagnetische Teile und zwar insbesondere in der Schaltkammer zwei Eisenjoche 20 und 30 vorhanden, auf deren Funktion weiter unten im Einzelnen eingegangen wird. Ersichtlich ist in Figur 1 nur das Eisenjoch 30, das mit der Lauf- oder Leitschiene 32 verbunden ist.In the switching device described above, ferromagnetic parts are present for controlling the contact force, in particular in the switching chamber, two iron yokes 20 and 30, the function of which will be discussed in more detail below. Only the iron yoke 30, which is connected to the running or guide rail 32, can be seen in FIG.
Aus Figur 2 ergibt sich die Zuordnung der beiden Magnetjoche 20 und 30 zu der Kontaktanordnung aus Festkontakten und Kontaktträger sowie Bewegkontakten und Schaltbrücke. Die Dimensionierung der Magnetjoche 20 und 30, die beide als u-förmige Bleche ausgebildet sind, ergibt sich aus der Verbindung der Figuren 1 bis 3. Insbesondere Figur 3 zeigt die für eine Magnetisierung maßgeblichen Geometrie-Unterschiede der beiden Joche.The assignment of the two magnet yokes 20 and 30 to the contact arrangement of fixed contacts and contact carrier, as well as moving contacts and switching bridge, results from FIG. The dimensions of the magnet yokes 20 and 30, both of which are designed as U-shaped sheets, result from the connection of FIGS. 1 to 3. In particular, FIG. 3 shows the geometrical differences of the two yokes that are decisive for magnetization.
Entsprechend der in Figur 2 dargestellten Anordnung reagiert das die Kontaktkraft erzeugende u-förmige Blech 20 durch seine Geometrie und Positionierung an der Schaltbrücke 4 empfindlicher auf den elektrischen Strom in der Schaltbrücke, als das die Öffnungskraft erzeugende u-förmige Blech 30. Dies bedeutet konkret, das u-förmige Blech 20 wird wegen seiner kompakten Abmessungen schneller aufmagnetisiert als das u- förmige Blech 30 und geht wegen seiner geringen Blechdicke frühzeitig in die magnetische Sättigung.
Das öffnungskrafterzeugende u-förmige Blech 30 überdeckt dagegen mit seiner gesamten Länge den beweglichen Kontakt bzw. die bewegliche Schaltbrücke 4 mit Kontakten 5a und 5b nahezu oder vollständig und besitzt eine größere lichte Weite sowie eine größere Blechdicke. Im Vergleich zum kontaktkrafterzeu- genden u-förmigen Blech 20 wird seine magnetische Sättigung daher erst bei höheren elektrischen Strömen erreicht.In accordance with the arrangement shown in FIG. 2, the geometry and positioning of the U-shaped plate 20 which generates the contact force reacts more sensitively to the electrical current in the switching bridge 4 than the U-shaped plate 30 which generates the opening force. Due to its compact dimensions, the U-shaped sheet 20 is magnetized more quickly than the U-shaped sheet 30 and, due to its small sheet thickness, goes into magnetic saturation at an early stage. In contrast, the entire length of the opening-force-generating U-shaped sheet metal 30 covers the movable contact or the movable switching bridge 4 with contacts 5a and 5b, and has a larger internal width and a larger sheet thickness. In comparison to the contact-force-generating U-shaped sheet 20, its magnetic saturation is therefore only achieved with higher electrical currents.
Im Fall eines mechanischen Schaltgeräteantriebs ist das kon- taktkrafterzeugende u-förmige Blech 20 entweder an einer Schaltschlosskomponente oder am Schaltergehäuse befestigt. Im Fall eines magnetischen Antriebs entsprechend Figur 1 ist das kontaktkrafterzeugende u-förmige Blech 20 am Brückenträger 8 befestigt und umgreift die Schaltbrücke 4, wobei der Brückenträger die Schaltbrücke entsprechend Figur 1 mit dem dort dargestellten Antrieb 10 koppelt.In the case of a mechanical switching device drive, the contact-force-generating U-shaped plate 20 is fastened either to a switch lock component or to the switch housing. In the case of a magnetic drive in accordance with FIG. 1, the contact-force-generating U-shaped plate 20 is fastened to the bridge support 8 and engages around the switching bridge 4, the bridge support coupling the switching bridge in accordance with FIG. 1 with the drive 10 shown there.
Die Möglichkeiten zur Positionierung und Befestigung des kon- taktkrafterzeugenden u-förmigen Bleches 20 sind nicht auf diese beiden Fälle begrenzt, wie in einem weiteren Beispiel gezeigt wird.The possibilities for positioning and fastening the contact-force-generating U-shaped plate 20 are not limited to these two cases, as is shown in a further example.
Das öffnungskrafterzeugende u-förmige Blech 30 ist in beiden Fällen zweckmäßigerweise an der Schaltkammer 1, am Gehäuse oder an einer im Gehäuse befindlichen ruhenden, mechanischen Komponente befestigt.In both cases, the opening-force-generating U-shaped sheet metal 30 is expediently fastened to the switching chamber 1, to the housing or to a resting mechanical component located in the housing.
In den vorstehend beschriebenen Figuren 1 und 2 führt die Schaltbrücke eine translatorische Bewegung aus, wobei bei entsprechendem Aufbau des Schaltgerätes aber auch eine rota- torische Bewegung möglich ist. Im Fall der rotatorischen Bewegung einer Schaltbrücke sind zu beiden Seiten der Drehachse, entsprechend einer punktsymmetrischen Anordnung, jeweils ein u-förmiges Blech 20 bzw. 20 λ und ein u-förmiges Blech 30 bzw. 30 der Schaltbrücke zugeordnet. Die beiden u-förmigen Bleche 30, 30 Λ sind dazu fest mit dem Gehäuse bzw. mit einer
im Gehäuse ruhenden mechanischen Komponente verbunden. Die beiden u-förmigen Bleche 20, 20 können ebenfalls fest mit dem Gehäuse verbunden sein, oder mit einem Schaltbrückenträger, der mit dem Schaltgeräteantrieb (mechanischer und/oder elektromagnetischer Antrieb) im kraftschlüssigen Eingriff steht und sich beim Ausschaltvorgang mit der Schaltbrücke in Ausschaltstellung dreht.In FIGS. 1 and 2 described above, the switching bridge carries out a translatory movement, but a rotational movement is also possible if the switching device is designed accordingly. In the case of the rotary movement of a switching bridge, a U-shaped plate 20 or 20λ and a U-shaped plate 30 or 30 are assigned to the switching bridge on both sides of the axis of rotation, corresponding to a point-symmetrical arrangement. The two U-shaped sheets 30, 30 Λ are fixed to the housing or with one connected mechanical component in the housing connected. The two U-shaped plates 20, 20 can also be firmly connected to the housing, or with a switching bridge support which is in positive engagement with the switching device drive (mechanical and / or electromagnetic drive) and rotates with the switching bridge in the switched-off position during the switching-off process.
Die u-förmigen Bleche 20 bzw. 20 und 30 bzw. 30 λ sind in vorgegebenem Abstand zueinander positioniert, damit ein magnetischer Kurzschluss zwischen dem u-förmigen Blech 20 und dem u-Blech 20 x bzw. zwischen dem u-förmigen Blech 30 und dem u-förmigen Blech 30 vermieden wird. Als Abstand wird etwa die lichte Weite des jeweiligen u-Spaltes vorgegeben.The u-shaped sheets 20 or 20 and 30 or 30 λ are positioned at a predetermined distance from one another so that a magnetic short circuit between the u-shaped sheet 20 and the u-sheet 20 x or between the u-shaped sheet 30 and the U-shaped sheet 30 is avoided. The clear width of the respective u-gap is specified as the distance.
Bei einem einfachunterbrechenden, rotatorischen Bewegkontakt sind nur 1 u-Blech 20 und 1 u-Blech 30 dem Bewegkontakt zugeordnet, wobei wie bei der Figur 2 und/oder der Figur 3 durch geeignete Anordnung der beiden u-förmigen Bleche je eine kon- taktöffnende und eine kontaktschließende Magnetkraft auf den stromdurchflossenen Bewegkontakt erzeugt wird, deren resultierende Kraft beim Übergang von kleinen Strömen bis zu hohen Kurzschlussströmen das Vorzeichen wechseln kann.In the case of a single-interrupting, rotary moving contact, only 1 u-plate 20 and 1 u-plate 30 are assigned to the moving contact, wherein, as in FIG. 2 and / or FIG. 3, a contact-opening and a contact opening and a suitable arrangement of the two u-shaped plates A contact-closing magnetic force is generated on the current-carrying moving contact, the resulting force of which can change sign when small currents are transferred to high short-circuit currents.
Beim dynamischen Kontaktöffnen infolge großer Stromkräfte bewegt sich der Bewegkontakt bzw. die bewegliche Kontaktbrücke aus dem Spalt des kontaktkrafterzeugenden u-förmigen Blechs heraus und taucht in den Spalt des öffnungskrafterzeugenden u-Blechs 30 hinein. Dadurch verschwindet die Kraftwirkung des ersten u-Blechs 20 und die Öffnungskraft des zweiten u-Blechs 30 wirkt ohne Einbuße.In the case of dynamic contact opening as a result of large current forces, the moving contact or the movable contact bridge moves out of the gap of the U-shaped sheet which generates contact force and dips into the gap of the U-sheet 30 which generates opening force. As a result, the force effect of the first u-plate 20 disappears and the opening force of the second u-plate 30 acts without loss.
Im Übergangsbereich der dynamischen Kontaktöffnungsbewegung, d.h. bevor der Bewegkontakt bzw. die bewegliche Schaltbrücke den Spalt des u-förmigen Bleches 20 verlassen kann, kann der auf den Bewegkontakt treffende magnetische Fluss als Flussdifferenz Φ2 - Φi des zweiten und ersten u-Blechs betrachtet
werden. Aufgrund der unterschiedlichen Blechdicken werden sich die Sättigungsflüsse etwa in der Relation der Blechdicken einstellen. Beträgt die Blechdicke des kontaktkrafter- zeugenden u-förmigen Blechs 20 etwa (10 bis 20 %) derjenigen des öffnungskrafterzeugenden u-förmigen Blechs 30, so wird für den Übergangsbereich das resultierende magnetische Feld etwa auf 80 bis 90 % des Feldanteiles des zweiten u-Blechs 30 reduziert. In gleicher Weise wird die zum Kontaktöffnen beitragende, resultierende Magnetkraft reduziert.In the transition area of the dynamic contact opening movement, ie before the moving contact or the movable switching bridge can leave the gap of the U-shaped plate 20, the magnetic flux striking the moving contact can be regarded as a flux difference Φ 2 - Φi of the second and first u-plate become. Due to the different sheet thicknesses, the saturation flows will occur in relation to the sheet thickness. If the sheet thickness of the contact-force-generating u-shaped sheet 20 is approximately (10 to 20%) that of the opening-force-generating u-shaped sheet 30, the resulting magnetic field for the transition region becomes approximately 80 to 90% of the field portion of the second u-sheet 30 reduced. In the same way, the resulting magnetic force that contributes to the opening of the contact is reduced.
In der Figur 3 ist angedeutet, dass das zweite u-förmige Blech 30 Teil einer bei derartigen Schaltgeräten üblicherweise vorhandenen Lauf- oder Leitschiene 32 sein kann. In nachfolgender Tabelle ist ein Dimensionierungsbeispiel für die u-förmigen Bleche 20 und 30 angegeben. Die Maße können in vorgegebenem Bereich variieren, wobei es im Wesentlichen auf die gegenseitige Abstimmung ankommt.It is indicated in FIG. 3 that the second U-shaped plate 30 can be part of a running or guide rail 32 which is usually present in such switching devices. The table below shows a dimensioning example for the U-shaped sheets 20 and 30. The dimensions can vary within a predetermined range, whereby the mutual coordination is essential.
Aus der Tabelle ergibt sich, dass der kontaktkrafterzeugende Anteil bis zum Erreichen der magnetischen Sättigung des ersten u-Blechs 20 nur geringfügig größer ist als der öffnungs- krafterzeugende Anteil. It can be seen from the table that the contact force-generating component is only slightly larger than the opening force-generating component until the magnetic saturation of the first u-plate 20 is reached.
Durch Dimensionierung der Länge und der lichten Weite der u- förmigen Bleche 20 und 30, sowie durch die gewählte Überdeckung der Schaltbrücke kann die kontaktkrafterzeugende und die öffnungskrafterzeugende Magnetkraftkomponente über einen größeren Bereich eingestellt werden.By dimensioning the length and the clear width of the U-shaped plates 20 and 30, as well as by the selected covering of the switching bridge, the contact force-generating and the opening force-generating magnetic force components can be set over a larger range.
In einer weiteren Ausführungsform entsprechend Figur 4 werden anstelle des kleinen Jochs 20, das im Schaltbrückenträger 8 an geeigneter Stelle eingebettet ist, zwei kleine Joche 21 und 22 seitlich neben dem Schaltbrückenträger 8 an einer ruhenden Komponente der Schaltkammer 1 oder dem Schaltergehäuse kraftschlüssig angebracht. Diese beiden Joche sind jeweils zwischen dem Schaltbrückenträger 8 und den Schaltkontakten 3a, 5a sowie 3b, 5b positioniert. Durch ihren vorgegebenen Abstand im Millimeter- bzw. Submillimeter-Bereich zum Schaltbrückenträger 8 behindern die beiden Joche 21 und 22 die translatorische Bewegung des Schaltbrückenträgers 8 nicht.In a further embodiment according to FIG. 4, instead of the small yoke 20, which is embedded in the switching bridge support 8 at a suitable point, two small yokes 21 and 22 are attached to the side of the switching bridge support 8 on a stationary component of the switching chamber 1 or the switch housing in a force-fitting manner. These two yokes are each positioned between the switching bridge support 8 and the switching contacts 3a, 5a and 3b, 5b. Due to their predetermined distance in the millimeter or submillimeter range from the switching bridge carrier 8, the two yokes 21 and 22 do not hinder the translational movement of the switching bridge carrier 8.
Bei Ersatz des Joches 20 durch die beiden Joche 21 und 22 sind die beiden Joche 21 und 22 so zu positionieren, dass in Schließstellung der Schaltkontakte 3a, 3b und 5a, 5b der Bewegkontaktträger 4 in die u-Spalte der beiden Joche 21 und 22 vollständig oder teilweise eintaucht. Dafür sind die Joche 21 und 22 angeeigneter Stelle an einer ruhenden Komponente der Schaltkammer 1 oder des Gehäuses kraftschlüssig angebracht.When the yoke 20 is replaced by the two yokes 21 and 22, the two yokes 21 and 22 are to be positioned such that in the closed position of the switching contacts 3a, 3b and 5a, 5b the moving contact carrier 4 is completely in the u-column of the two yokes 21 and 22 or partially submerged. For this purpose, the yokes 21 and 22 are appropriately attached to a stationary component of the switching chamber 1 or the housing.
Bei letzterer Abwandlung stützt sich die von den beiden kleinen Jochen 21 und 22 erzeugte Magnetkraft - im Gegensatz insbesondere zu Figur 2 - nicht am Magnetantrieb des Schaltgerä- tes ab. Dadurch kann der Antrieb in seiner Funktion nicht beeinträchtigt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entsprechend Figur 5 sind anstelle der beiden kleinen Joche zwei Bleche 25, 26 vorgesehen, die mit ihrer Flachseite etwa die Lage und die Position der Querschenkel der Joche 21, 22 der Figur 4 einnehmen und die dementsprechend an einer ruhenden Komponente der Schaltkammer 1 oder des Gehäuses kraftschlüssig angebracht sind.In the latter modification, the magnetic force generated by the two small yokes 21 and 22 - in contrast to FIG. 2 in particular - is not supported on the magnetic drive of the switching device. This means that the function of the drive cannot be impaired. In a further preferred embodiment according to FIG. 5, two sheets 25, 26 are provided instead of the two small yokes, the flat side of which approximately occupies the position and position of the transverse legs of the yokes 21, 22 in FIG Switching chamber 1 or the housing are non-positively attached.
In Schließstellung der Schaltkontakte 3a, 5a bzw. 3b, 5b be- sitzt der bewegliche Kontaktträger einen kleinsten, vorgegebenen Abstand zu den beiden Blechen 25, 26, d.h. ein Abstand im Bereich Submillimeter bis Millimeter. Am beweglichen Kontaktträger sind zwei u-förmige Bleche 28, 29 angebracht, die mit ihren Seitenschenkeln jeweils auf eines der beiden Bleche 25, 26 zeigen, so dass zwei magnetische Kreise gebildet werden, die vom elektrischen Strom im beweglichen Kontaktträger aufmagnetisiert werden, wodurch eine magnetische Haltekraft auf den beweglichen Kontaktträger erzeugt wird.In the closed position of the switching contacts 3a, 5a or 3b, 5b, the movable contact carrier has a smallest, predetermined distance from the two sheets 25, 26, i.e. a distance in the submillimeter to millimeter range. On the movable contact carrier two U-shaped plates 28, 29 are attached, each with their side legs pointing to one of the two plates 25, 26, so that two magnetic circles are formed, which are magnetized by the electric current in the movable contact carrier, thereby creating a magnetic Holding force is generated on the movable contact carrier.
Die Joche bzw. u-förmigen Bleche 20 oder 21, 22 bzw. die Bleche 25, 26 mit zugeordneten u-förmigen Blechen 28, 29 bestehen jeweils aus ferromagnetischem Material und erzeugen eine dem großen Joch 30 aus ferromagnetischem Material entgegengesetzt gerichtete, magnetische Schließkraft auf die Schaltbrü- cke 4.The yokes or u-shaped sheets 20 or 21, 22 or the sheets 25, 26 with associated u-shaped sheets 28, 29 each consist of ferromagnetic material and generate a magnetic closing force that is directed opposite the large yoke 30 made of ferromagnetic material the switching bridge 4.
Die anhand der einzelnen Figuren beschriebene Erfindung wird insbesondere in einem Schaltgerät mit translatorischer Bewegung des Bewegkontaktes realisiert. Dies kann wie im Beispiel der Figur 1 ein Schütz sein. Die Erfindung kann jedoch ohne Einschränkung auch für Leistungsschalter mit mechanischem oder mit mechanischem/elektrischem Antrieb realisiert sein.The invention described with reference to the individual figures is implemented in particular in a switching device with translatory movement of the moving contact. As in the example in FIG. 1, this can be a contactor. However, the invention can also be implemented without limitation for circuit breakers with a mechanical or with a mechanical / electrical drive.
Wie oben erwähnt, kann die Erfindung aber auch bei einem Schaltgerät mit rotatorischer Schaltbewegung zum Tragen kommen, wobei in diesem Fall das erste Joch bzw. u-förmige Blech 20 den beweglichen Drehkontakt von der dem Kontaktstück
zugewandten Vorderseite des Kontaktträgers umgreift, während das zweite Joch bzw. u-förmige Blech 30 den Öffnungsbereich des Drehkontaktes an der Rückseite des Kontaktträgers umgreift.
As mentioned above, however, the invention can also be applied to a switching device with a rotary switching movement, in which case the first yoke or U-shaped plate 20 is the movable rotary contact of the contact piece grips the facing front of the contact carrier, while the second yoke or U-shaped plate 30 encompasses the opening area of the rotary contact on the back of the contact carrier.