DE1189610B

DE1189610B - Switching device, especially contactor

Info

Publication number: DE1189610B
Application number: DESCH30174A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Billing; Friedrich Hahn; Gerhard Lerch; Wilhelm Sterff
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 1961-08-21
Filing date: 1961-08-21
Publication date: 1965-03-25

Description

Schaltgerät, insbesondere Schütz Bei der Abschaltung hoher Gleichspannungen von etwa 3000V und im Strombereich von 0 bis 100 A ist es nicht mehr möglich, das magnetische Blasfeld durch eine dauernd im Stromkreis eingeschaltete Spule zu erzeugen, da bei den kleinen Strömen das Blasfeld nicht ausreicht, den Lichtbogen in die Lichtbogenkammer zu treiben, während bei den maximalen Strömen das Blasfeld so stark wird, daß der Lichtbogen aus der Löschkammer austritt und sehr viel Kontaktmaterial aus den Kontakten herausgerissen wird. Eine Blasspule, die bei kleinsten Strömen ein ausreichendes Blasfeld erzeugt und bei großen Strömen die zulässige Erwärmung nicht überschreitet, müßte eine Größe haben, die eine Anwendung dieses Prinzips praktisch ausschließt.Switching device, especially contactor When switching off high DC voltages of about 3000V and in the current range from 0 to 100 A it is no longer possible to do that generating a magnetic blown field through a coil that is permanently switched on in the circuit, Since the blow field is not sufficient with the small currents, the arc into the arc chamber to drive, while at the maximum currents the blown field is so strong that the Arc emerges from the arcing chamber and a lot of contact material from the contacts is torn out. A blowing coil that is sufficient for the smallest currents Blow field generated and with high currents does not exceed the permissible heating, should have a size that practically excludes an application of this principle.

Eine andere Möglichkeit, die Blasspule mit einem Kontakt zu überbrücken, ergibt kleine Abmessungen der Blasspule; die stromabhängige Änderung des Blasfeldes mit seinen unerwünschten Folgen ist aber weiterhin vorhanden. Außerdem ist diese Lösung sehr störanfällig, da durch den Hilfsschalter eine sehr kleine Spannung bei kleinen Betriebsströmen an der Blasspule überbrückt werden muß, während bei großen Betriebsströmen dieser Hilfsschalter bereits einen Teil der Gesamtabschaltung übernimmt, da der Widerstand der Blasspule gegenüber dem Widerstand des abzuschaltenden Verbrauchers nicht genügend klein gehalten werden kann. Der Überbrückungsschalter für die Blasspule kann zwar vermieden werden, wenn durch ein schwaches Blasfeld einer ersten Blasspule, die für den maximalen Dauerstrom ausgelegt ist, der Lichtbogen auf eine Ablaufbahn wandert, wo er sich selbsttätig eine zweite Blasspule einschaltet, die das für die Abschaltung erforderliche starke Blasfeld auch bei kleinen Betriebsströmen erzeugt. Diese Lösung ist jedoch sehr empfindlich gegen vorhandene Fremdkörper, die die Wirkung der ersten Blasspule aufheben oder sogar überwiegen können.Another possibility to bypass the blow coil with a contact, results in small dimensions of the blowing coil; the current-dependent change in the blowing field with its undesirable consequences, however, continues to exist. Besides, this is Solution very prone to failure because the auxiliary switch causes a very low voltage small operating currents at the blower coil must be bridged, while large Operating currents of this auxiliary switch already takes over part of the total shutdown, because the resistance of the blowing coil compared to the resistance of the consumer to be switched off cannot be kept small enough. The bypass switch for the blow coil can be avoided if a weak blowing field of a first blowing coil, which is designed for the maximum continuous current, the arc on a trajectory wanders, where it automatically switches on a second blower coil that does that for the Shutdown required strong blowing field generated even with small operating currents. However, this solution is very sensitive to the presence of foreign bodies that could impair the effect the first blow coil can cancel or even predominate.

Erfolgen die Abschaltungen bei Wechselstrom großer Stromstärke während einer negativen Halbwelle, so verbleibt ein Restfeld im magnetischen Blaskreis. Bei der Anwendung der beschriebenen, an sich bekannten Blaseinrichtungen würde bei einer nachfolgenden Abschaltung mit einem kleinen Gleichstrom eine Bewegung des Lichtbogens in der erwünschten Richtung verhindert.If the switch-offs are carried out with alternating currents of high amperage during a negative half-wave, a residual field remains in the magnetic blown circuit. When using the blowers described, known per se, would be at a subsequent shutdown with a small direct current causes a movement of the Prevents the arc in the desired direction.

Alle diese überlegungen führen dazu, daß für ein Leistungsschütz mit vorliegender Aufgabenstellung die Verwendung eines Permanentmagneten zur Erzeugung des Blasfeldes zweckmäßig ist. Die Abschaltung eines Gleichstromes, dessen Stromrichtung im Schütz immer gleich ist, bereitet im gesamten Strombereich keine Schwierigkeiten, wenn man durch das Blasfeld den Lichtbogen über Ablaufbahnen auf eine große Länge auseinanderzieht und gleichzeitig dem Lichtbogen in der Lichtbogenkammer durch Abkühlung Energie entzogen wird. Bei Wechselstrom wird die positive Halbwelle wie bei Gleichstrom abgeschaltet. Die negative Halbwelle erhält aber durch das konstante Magnetfeld des Permanentmagneten eine umgekehrte Bewegungsrichtung.All of these considerations lead to the need for a power contactor with present task the use of a permanent magnet for generation of the blowing field is appropriate. The disconnection of a direct current, its direction of flow is always the same in the contactor, there are no problems in the entire current range, if you pass the arc over drainage paths over a great length through the blown field pulls apart and at the same time the arc in the arc chamber by cooling Energy is withdrawn. With alternating current, the positive half-wave becomes the same as with direct current switched off. The negative half-wave is maintained by the constant magnetic field the permanent magnet has a reverse direction of movement.

Es ist für diesen Fall üblich, verschiedene unter sich gleiche Lichtbogenkammern zu verwenden, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und nach entgegengesetzten Seiten hin offen sind; sie können aber auch in verschiedenen zueinander parallelen oder geneigten Ebenen angeordnet sein und dann nach derselben Seite hin offen sein.In this case, it is customary to use different arc chambers that are identical to one another to use that lie in the same plane and on opposite sides are open to; But they can also be in different or parallel to each other be arranged inclined planes and then be open to the same side.

Die Erfindung geht also aus von einem Schalt-; gerät, insbesondere einem Schütz, mit einem permanenten Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes (Blasfeldes), das die beim Ausschalten zwischen den Kontakten entstehenden Lichtbögen aus dem Kontaktbereich treibt, bei dem eine Lichtbogenkammer vorgesehen ist, in die diejenigen Lichtbögen getrieben werden, die beim Abschalten von Gleichstrom entstehen und die - beim Abschalten von Wechselstrom - von den dem Gleichstrom gleichgerichteten Halbwellen dieses Wechselstroms erzeugt werden, und bei dem eine zweite Lichtbogenkammer vorgesehen ist, in die diejenigen Lichtbögen getrieben werden, die beim Abschalten von Wechselstrom von den dem Gleichstrom entgegengerichteten Halbwellen dieses Wechselstroms erzeugt werden.The invention is based on a switching; device, in particular a contactor with a permanent magnet to generate a magnetic field (blown field), that when switching off between the contacts arcing from the Drives contact area, in which an arc chamber is provided, into which those Arcs are driven, which arise when switching off direct current and which - when switching off alternating current - from the half-waves rectified to the direct current this alternating current can be generated, and in which a second arc chamber is provided into which those arcs are driven that occur when the alternating current is switched off generated by the half-waves of this alternating current directed in the opposite direction to the direct current will.

Das erfindungsgemäße Schaltgerät dieser Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte Kammer größer ist als die zweitgenannte Kammer. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Vorteil erreicht, daß nur die Lichtbogenkammer, in die die beim Abschalten von Gleichstrom (und gleichpolaren Wechselstromwellen) entstehenden Lichtbögen wandern, relativ groß sein muß, während die andere Lichtbogenkammer, in die die beim Abschalten von gegenpolaren Wechselstromwellen entstehenden Lichtbögen wandern, relativ klein sein kann. Nach der Erfindung wird also lediglich die erste Kammer in der bekannten Weise ausgebildet, die zweite Kammer kann ihr gegenüber aber wesentlich kleiner dimensioniert werden. Da es praktisch immer möglich ist, beim Gleichstrom die Stromrichtung im Schütz immer gleich zu halten, liefert diese erfindungsgemäße Ausführung eine besonders wirtschaftliche Lösung. Bei Wechselstrom ist nämlich für gleiche Schaltleistungen nur eine sehr viel kleinere Kammer notwendig, da bei Nulldurchgang die Abschaltung sehr viel einfacher als bei Gleichstrom ist. Die nachteilige große Bemessung der zweiten Lichtbogenkammer kann somit unterbleiben. Es läßt sich also die Gesamtgröße des Schützes wesentlich verringern.The switching device according to the invention of this type is characterized in that that the first chamber is larger than the second chamber. at the embodiment according to the invention has the advantage that only the arc chamber, into which the switching off of direct current (and homopolar alternating current waves) emerging arcs migrate, must be relatively large, while the other arc chamber, in which the arcs that arise when opposing polar alternating current waves are switched off hike, can be relatively small. According to the invention, only the first Chamber designed in the known manner, the second chamber can be opposite it but be dimensioned much smaller. Since it is practically always possible Keeping the current direction in the contactor always the same for direct current delivers this embodiment according to the invention a particularly economical solution. With alternating current in fact, only a much smaller chamber is necessary for the same switching capacities, because the switch-off at zero crossing is much easier than with direct current. The disadvantageous large dimensioning of the second arc chamber can thus be omitted. The overall size of the contactor can therefore be reduced significantly.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgeräts kann die zweitgenannte Kammer bei geschlossenen Kontakten geschlossen sein. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß nahe hinter der geschlossenen Rückseite der kleinen Kammer in raumsparender Weise Bauelemente anzuordnen sind und auf diese Weise ein gedrängter Aufbau der Schaltung möglich ist.According to a preferred embodiment of the switching device according to the invention the second-mentioned chamber can be closed when the contacts are closed. These Measure has the advantage that close behind the closed back of the small Chamber are to be arranged in a space-saving manner components and in this way a compact structure of the circuit is possible.

Die Figuren erläutern die Erfindung; es stellt dar F i g. 1 einen Aufriß, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.The figures explain the invention; it represents F i g. 1 one Elevation, partly in section, of a switching device according to the invention, FIG. 2 one Section along the line II-II of FIG. 1.

In den Figuren ist ein nach dem Erfindungsprinzip aufgebautes Leistungsschütz in vereinfachter Form dargestellt. Der Stromdurchgang erfolgt über Anschlußschiene 1 zur Kontaktbrücke 3 zur Anschlußschiene 2. Die Doppelunterbrechung hat den Vorteil, daß bewegte Anschlußleitungen entfallen, deren beschränkte Lebensdauer allgemein bekannt ist. Für die Beherrschung der hohen Gleichstromleistungen werden die Lichtbogenablaufbahnen 4 mit ihren weit auseinanderliegenden Fußpunkten und die große Lichtbogenkammer 5, die sich dicht über den Ablaufbahnen düsenförmig verengt, benötigt. Der Permanentmagnet 6 mit den außerhalb der Lichtbogenkammer liegenden Polblechen 7 erzeugt das Magnetfeld, das den Lichtbogen in die gewünschte Richtung treibt.In the figures, a power contactor constructed according to the principle of the invention is shown in simplified form. The passage of current takes place via connecting bar 1 to contact bridge 3 to connecting bar 2. The double interruption has the advantage that moving connecting lines, whose limited service life is generally known, are dispensed with. In order to control the high direct current power, the arc run-off tracks 4 with their far apart base points and the large arc chamber 5, which narrows in the shape of a nozzle just above the run-off tracks, are required. The permanent magnet 6 with the pole plates 7 located outside the arc chamber generates the magnetic field that drives the arc in the desired direction.

Die negative Halbwelle des Wechselstromes gelangt in umgekehrter Richtung in die beiden sehr viel kleineren Lichtbogenkammern 8, die zweckmäßig aus lichtbogenfestem Material ausgeführt werden. Diese Kammern können leicht im Isolierträger 9, der zur Befestigung der Anschlußschienen 1 und 2 und als Führung für den Betätigungsstößel 10 benötigt wird, untergebracht werden. Die Lichtbogenkammern 8 können geschlossen sein, da ein sicheres Abschalten der nachfolgenden positiven Halbwelle in der großen Lichtbogenkamrner 5 erfolgt.The negative half-wave of the alternating current arrives in the opposite direction in the two much smaller arc chambers 8, which are expediently made of arc-proof material. These chambers can easily be accommodated in the insulating support 9, which is required for fastening the connecting rails 1 and 2 and as a guide for the actuating plunger 10. The arc chambers 8 can be closed, since the subsequent positive half-wave is safely switched off in the large arc chamber 5.

Die F i g. 2 zeigt, daß sich die größere Lichtbogenkammer 5 nach außen hin, d. h. in der für Gleichstrombetrieb gültigen Blasrichtung, in einem nach außen offenen Schlitz verjüngt. Der durch das Magnetfeld in den Bereich der Verjüngung getriebene Lichtbogen tritt hier in Kontakt mit einer verhältnismäßig großen kühlenden Oberfläche und wird gekühlt.The F i g. 2 shows that the larger arc chamber 5 extends outwards down, d. H. in the blowing direction valid for direct current operation, in one to the outside tapered open slot. The by the magnetic field in the area of the taper driven arc comes into contact with a relatively large cooling Surface and is cooled.

Claims

Claims: 1. Switching device, in particular a contactor, with a permanent magnet to generate a magnetic field (blown field) that drives the arcs that arise between the contacts when the contacts are switched off from the contact area, in which an arc chamber is provided into which those arcs are driven arise when switching off direct current and which - when switching off alternating current - are generated by the half-waves of this alternating current rectified to the direct current, and in which a second arc chamber is provided, into which those arcs are driven that are driven when switching off alternating current from those opposing the direct current Half-waves of this alternating current are generated, characterized in that the first-mentioned chamber (5) is larger than the second-mentioned chamber (8). 2. Switching device according to claim 1, characterized in that the second-mentioned chamber (8) is closed when the contacts (1, 2, 3) are closed. 3. Switching device according to claim 2, characterized by two connection contact parts (1, 2) which are to be bridged by means of a contact bridge (3) closing the second-mentioned chamber (8). 4. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the end faces of the pole pieces (7) of the permanent magnet (6) lie laterally on the chambers (5, 8). 5. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the chambers (5, 8) lie in an insulating body (9) which at the same time serves to attach the connection contact parts (1, 2) and that the rear wall of the smaller chamber (8) has a guide for a plunger (1.0) for actuating the contact bridge (3). Considered publications German patent specification No. 598 048.