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EP0976138B1 - Elektromagnetisches schaltgerät - Google Patents

Elektromagnetisches schaltgerät Download PDF

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EP0976138B1
EP0976138B1 EP98929199A EP98929199A EP0976138B1 EP 0976138 B1 EP0976138 B1 EP 0976138B1 EP 98929199 A EP98929199 A EP 98929199A EP 98929199 A EP98929199 A EP 98929199A EP 0976138 B1 EP0976138 B1 EP 0976138B1
Authority
EP
European Patent Office
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contact
bridge carrier
armature
compression spring
contact bridge
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98929199A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0976138A1 (de
Inventor
Markus Meier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0976138A1 publication Critical patent/EP0976138A1/de
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Publication of EP0976138B1 publication Critical patent/EP0976138B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2409—Electromagnetic mechanisms combined with an electromagnetic current limiting mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass
    • H01H89/06—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device
    • H01H89/08—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device with both devices using the same contact pair
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/101—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening with increasing of contact pressure by electrodynamic forces before opening

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic Switchgear with a pair of fixed contacts, a pair of fixed contact elements on which the fixed contacts individually are attached, one loaded with a contact pressure spring movable contact element with a pair of movable Contacts in and out of contact with the fixed contacts can be brought, a contact bridge carrier, on which the movable contact element by means of the contact pressure spring is held, a first electromagnetic Drive device for quick shutdown, with a first Armature and a coil in series with one of the fixed contact elements is connected and a second electromagnetic Drive device for switching the load current on and off with a second anchor.
  • a generic electromagnetic switching device is off known from DE 43 18 196 A1. With this electromagnetic Switchgear are switched load currents as well as excessive Currents, mainly short-circuit currents, limited.
  • the first electromagnetic drive device is used here as an auxiliary system operated that a force on the at excessive currents exerts movable contact element and thus opens the contacts. This prevents the contacts from becoming damaged electrodynamic forces in an undefined floating state in which the contacts can weld.
  • sweat-free contactors are used in conjunction with a Circuit breaker used.
  • the contactor is usually for economic reasons with a compared to the circuit breaker low breaking capacity. His Current limitation only supports the circuit breaker. It is therefore necessary that the auxiliary magnet system of the contactor at a higher current than that of the circuit breaker responds.
  • the invention has for its object an electromagnetic To create switching device of the above type, in which a short circuit shutdown in connection with improved Measures to prevent the contacts from welding.
  • the object is achieved in that the contact bridge carrier in its longitudinal axis compared to the second Anchor is displaceable that on the contact bridge support Compression spring engages through which the movement of the second anchor transferable to the contact bridge carrier for the contact opening is and that the movement of the first anchor upon response the first electromagnetic drive device is implemented on the contact bridge support such that the Contact pressure spring compressed in a first phase and thereby the contact pressure is increased and at the same time the Compression spring stores energy through which the contact bridge carrier in a second phase into the contact opening effecting direction is pressed.
  • the contact system arranged in the arc housing 5 2 comprises a movable contact element 6 with movable Contacts 7 at its opposite End areas for contacting a pair of fixed Contacts 8 with a pair of fixed contact elements 9 stay in contact.
  • the movable contact element 6 is in a window 10 of a contact bridge carrier guided on the housing side 11 mounted by means of a contact pressure spring 12.
  • 1 shows the electromagnetic switching device 1 in the ON state in which the contact bridge support 11 is in the is in the lower position and the contact pressure spring 12 the contacting of the movable contact element 6 movable contacts 7 with the opposite fixed contacts 8 causes.
  • the lower end of the contact bridge bracket 11 is designed as a pin 13 which is in a bore 14
  • Contact carrier plate 15 is guided.
  • the contact carrier plate 15 is with the armature 27 of the second electromagnetic drive device 4 connected.
  • the contact bridge support 11 is axially displaceable in the bore 14 via the pin 13.
  • the movement in the direction of the drive device located at the bottom in FIG 4 acts on the contact bridge support 11 and the contact carrier plate 15 supporting compression spring 16 opposite.
  • On the contact bridge support 11 is by means of a Bolt 18 rotates a lever 17 acting as a transmission member stored, the two arms 19 and 20 on paragraphs Support 21.
  • the first electromagnetic drive device 3 is arranged such that its armature 22 when triggered the lever 17 against a carried push pin 23 counter actuated clockwise.
  • the coil 24 of the first electromagnetic Drive device 3 is in series with one of the fixed contact elements 9 switched.
  • Overcurrents in particular short-circuit currents
  • the pressure pin 23 of the first electromagnetic Drive device 3 exerted a force on the bolt 18 is redirected so that the contact force is increased with increasing current.
  • the contact bridge carrier becomes 11 via the pin 18 in the direction of the contact carrier plate 15 moved, with only the arm 19 of the lever 17 supports one paragraph 21 and at the same time compression the contact pressure spring 12 and the pressure spring 16 (see FIG 2).
  • the switching device 1 is switched off Turn off the second electromagnetic drive device 4 returned to its initial state according to FIG. 4.
  • the back pressure spring not shown here the second electromagnetic drive device 4 the lever 17 by an elevation in the housing 26 over the edge 25 pressed back, the edge 25 provided Holm 28 bends away to the side.
  • electromagnetic drive device 3 in a first Phase of the contact pressure is increased, the contact pressure spring 12 and the compression spring 16 store energy.
  • the subsequent phase is after the contact bridge support is released 11 the energy stored in the springs 12, 16 exploited to suddenly open contacts 7 and 8.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerät mit einem Paar von festen Kontakten, einem Paar von festen Kontaktelementen, an denen die Festkontakte einzeln befestigt sind, ein mit einer Kontaktdruckfeder beaufschlagtes bewegliches Kontaktelement mit einem Paar von beweglichen Kontakten daran, die in und außer Verbindung mit den festen Kontakten bringbar sind, einem Kontaktbrückenträger, an dem das bewegliche Kontaktelement mittels der Kontaktdruckfeder gehalten ist, einer ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung zur Schnellabschaltung, mit einem ersten Anker und einer Spule, die in Serie mit einem der festen Kontaktelemente verbunden ist und einer zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung zur Ein- und Ausschaltung des Laststroms mit einem zweiten Anker.
Ein gattungsgemäßes elektromagnetisches Schaltgerät ist aus der DE 43 18 196 A1 bekannt. Mit diesem elektromagnetischen Schaltgerät werden Lastströme geschaltet sowie überhöhte Ströme, hauptsächlich Kurzschlußströme, begrenzt. Die erste elektromagnetische Antriebsvorrichtung wird hier als Hilfssystem betrieben, das bei überhöhten Strömen eine Kraft auf das bewegliche Kontaktelement ausübt und somit die Kontakte öffnet. Es wird damit verhindert, daß sich die Kontakte durch elektrodynamische Kräfte in einem undefinierten Schwebezustand befinden, in dem die Kontakte verschweißen können. Derartige schweißfreie Schütze werden in Verbindung mit einem Leistungsschalter eingesetzt. Das Schütz wird in der Regel aus wirtschaftlichen Gründen mit einem im Vergleich zum Leistungsschalter niedrigen Ausschaltvermögen ausgestattet. Seine Strombegrenzung wirkt nur unterstützend für den Leistungsschalter. Es ist daher erforderlich, daß das Hilfsmagnetsystem des Schützes bei einem höheren Strom als das des Leistungsschalters anspricht. Weiterhin wird gefordert, daß die Kontakte bei einem Kurzschluß solange durch das Hauptmagnetsystem geschlossen gehalten werden, bis sie durch das Hilfsmagnetsystem des Schützes voneinander getrennt werden. Zur Erfüllung dieser beiden Forderungen werden größere Magnetsysteme als für Standardgeräte mit gleicher Schaltleistung benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Schaltgerät der obengenannten Art zu schaffen, bei dem eine Kurzschlußabschaltung in Verbindung mit verbesserten Maßnahmen zur Verhinderung der Verschweißung der Kontakte erfolgt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontaktbrückenträger in seiner Längsachse gegenüber dem zweiten Anker verschiebbar ist, daß am Kontaktbrückenträger eine Druckfeder eingreift, über die die Bewegung des zweiten Ankers zur Kontaktöffnung auf den Kontaktbrückenträger übertragbar ist und daß die Bewegung des ersten Ankers bei Ansprechen der ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung auf den Kontaktbrückenträger derart umgesetzt wird, daß die Kontaktdruckfeder in einer ersten Phase komprimiert und dadurch der Kontaktdruck erhöht wird und zugleich auch die Druckfeder Energie speichert, durch welche der Kontaktbrükkenträger in einer zweiten Phase in die die Kontaktöffnung bewirkende Richtung gedrückt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1
eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts bei betriebsmäßiger Stromführung im EIN-Zustand,
FIG 2
eine Schnittdarstellung des Schaltgeräts gemäß FIG 1 bei anliegendem Kurzschlußstrom,
FIG 3
eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schaltgeräts gemäß FIG 1 nach Auslösung des Hilfsmagnetsystems und
FIG 4
eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schaltgeräts gemäß FIG 1 im AUS-Zustand.
FIG 1 zeigt ein elektromagnetisches Schaltgerãt 1 mit einem Kontaktsystem 2, einer ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 3 und einer zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4. Das im Lichtbogengehäuse 5 angeordnete Kontaktsystem 2 umfaßt ein bewegliches Kontaktelement 6 mit beweglichen Kontakten 7 an seinen einander gegenüberliegenden Endbereichen für eine Kontaktgabe mit einem Paar von festen Kontakten 8, die mit einem Paar von festen Kontaktelementen 9 in Verbindung stehen. Das beweglich Kontaktelement 6 ist in einem Fenster 10 eines gehäuseseitig geführten Kontaktbrückenträgers 11 mittels einer Kontaktdruckfeder 12 gelagert. FIG 1 zeigt das elektromagnetische Schaltgerät 1 im EIN-Zustand, in dem sich der Kontaktbrückenträger 11 in der unteren Stellung befindet und dabei die Kontaktdruckfeder 12 über das bewegliche Kontaktelement 6 die Kontaktierung der beweglichen Kontakte 7 mit den gegenüberliegenden festen Kontakten 8 bewirkt. Das untere Ende des Kontaktbrückenträgers 11 ist als Stift 13 ausgeführt, der in einer Bohrung 14 einer Kontaktträgerplatte 15 geführt ist. Die Kontaktträgerplatte 15 ist mit dem Anker 27 der zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 verbunden. Der Kontaktbrückenträger 11 ist über den Stift 13 in der Bohrung 14 axial verschiebbar. Der Bewegung in Richtung der in FIG 1 unten gelegenen Antriebsvorrichtung 4 wirkt eine sich am Kontaktbrückenträger 11 und der Kontaktträgerplatte 15 abstützende Druckfeder 16 entgegen. An dem Kontaktbrückenträger 11 ist mittels eines Bolzens 18 ein als Übertragungsglied wirkender Hebel 17 drehbar gelagert, dessen beide Arme 19 bzw. 20 sich an Absätzen 21 abstützen. Die erste elektromagnetische Antriebsvorrichtung 3 ist derart angeordnet, daß ihr Anker 22 bei Auslösung den Hebel 17 über einen mitgeführten Druckstift 23 entgegen dem Uhrzeigersinn betätigt. Die Spule 24 der ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 3 ist in Serie mit einem der festen Kontaktelemente 9 geschaltet. Bei der infolge von Überströmen, insbesondere Kurzschlußströmen erfolgenden Auslösung, wird durch den Druckstift 23 der ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 3 eine Kraft ausgeübt, die über den Bolzen 18 so umgeleitet wird, daß dadurch die Kontaktkraft mit ansteigendem Strom erhöht wird.
Bei anliegendem Kurzschlußstrom wird der Kontaktbrückenträger 11 über den Bolzen 18 in Richtung der Kontaktträgerplatte 15 verschoben, wobei sich nur noch der Arm 19 des Hebels 17 an dem einen Absatz 21 abstützt und zugleich eine Komprimierung der Kontaktdruckfeder 12 und der Druckfeder 16 erfolgt (siehe FIG 2).
Bei einem bestimmten Stromwert wird die Auslenkung des Hebels 17 so groß, daß er über eine Kante 25 des Absatzes 21 rutscht. Dies hat zur Folge, daß die in der Kontaktdruckfeder 12 und in der Druckfeder 16 gespeicherte Energie ein schlagartiges Öffnen der Kontakte 7,8, wie in FIG 3 dargestellt, bewirkt.
Nach Beheben des Kurzschlusses wird das Schaltgerät 1 durch Ausschalten der zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 in seinen Ausgangszustand gemäß FIG 4 zurückversetzt. Hierbei wird durch die hier nicht dargestellte Rückdruckfeder der zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 4 der Hebel 17 durch eine Erhebung im Gehäuse 26 über die Kante 25 zurückgedrückt, wobei sich der mit der Kante 25 versehene Holm 28 seitlich wegbiegt.
Durch die Erfindung wird auf einfache Weise erreicht, daß bei Auftreten eines Kurzschlusses mit Hilfe einer zusätzlichen. elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 3 in einer ersten Phase der Kontaktdruck erhöht wird, wobei die Kontaktdruckfeder 12 und die Druckfeder 16 Energie speichern. In der anschließenden zweiten Phase wird nach Freigabe des Kontaktbrückenträgers 11 die in den Federn 12,16 gespeicherte Energie ausgenutzt, um schlagartig die Kontakte 7 und 8 zu öffnen.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsform erläutert ist, sollte berücksichtigt werden, daß damit nicht beabsichtigt ist, die Erfindung nur auf die dargestellte Ausführungsform zu beschränken, sondern alle möglichen Änderungen, Modifizierungen und äquivalente Anordnungen, soweit sie vom Inhalt der Patentansprüche gedeckt sind, einzuschließen.

Claims (3)

  1. Elektromagnetisches Schaltgerät (1) mit einem Paar von festen Kontakten (8), einem Paar von festen Kontaktelementen (9), an denen die festen Kontakte (8) einzeln befestigt sind; ein mit einer Kontaktdruckfeder (12) beaufschlagtes bewegliches Kontaktelement (6) mit einem Paar von beweglichen Kontakten (7) daran, die in und außer Verbindung mit den festen Kontakten (8) bringbar sind; einem Kontaktbrückenträger (11), an dem das bewegliche Kontaktelement (6) mittels der Kontaktdruckfeder (12) gehalten ist; einer ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung (3) zur Schnellabschaltung, mit einem ersten Anker (22) und einer Spule (24), die in Serie mit einem der festen Kontaktelemente (9) verbunden ist; einer zweiten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung (4) zur Einund Ausschaltung des Laststromes, mit einem zweiten Anker (27), dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbrückenträger (11) in seiner Längsachse gegenüber dem zweiten Anker (27) verschiebbar ist, daß am Kontaktbrückenträger (11) eine Druckfeder (16) angreift, über die die Bewegung des zweiten Ankers (27) zur Kontaktöffnung auf den Kontaktbrückenträger (11) übertragbar ist, daß die Bewegung des ersten Ankers (22) bei Ansprechen der ersten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung (3) auf den Kontaktbrückenträger (11) derart umgesetzt wird, daß die Kontaktdruckfeder (12) in einer ersten Phase komprimiert und dadurch der Kontaktdruck erhöht wird und zugleich auch die Druckfeder (16) Energie speichert, durch welche der Kontaktbrückenträger (11) in einer zweiten Phase in die die Kontaktöffnung bewirkende Richtung gedrückt wird.
  2. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kontaktbrückenträger (11) ein Übertragungsglied (17) zur Übertragung der Bewegung des ersten Ankers (22) angekoppelt ist.
  3. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsglied ein am Kontaktbrückenträger (11) drehbar gelagerter Hebel (17) vorgesehen ist, dessen einer Arm (19) sich in der ersten Phase unter Drehung und gleichzeitiger Mitnahme des Kontaktbrückenträgers (11) abstützt und in der zweiten Phase zur Kontaktöffnung freigegeben ist.
EP98929199A 1997-04-18 1998-04-06 Elektromagnetisches schaltgerät Expired - Lifetime EP0976138B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19716380 1997-04-18
DE19716380A DE19716380C1 (de) 1997-04-18 1997-04-18 Elektromagnetisches Schaltgerät
PCT/DE1998/000975 WO1998048436A1 (de) 1997-04-18 1998-04-06 Elektromagnetisches schaltgerät

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EP0976138A1 EP0976138A1 (de) 2000-02-02
EP0976138B1 true EP0976138B1 (de) 2002-07-10

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ID=7827000

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EP98929199A Expired - Lifetime EP0976138B1 (de) 1997-04-18 1998-04-06 Elektromagnetisches schaltgerät

Country Status (6)

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US (1) US6150909A (de)
EP (1) EP0976138B1 (de)
JP (1) JP4056567B2 (de)
CN (1) CN1092392C (de)
DE (1) DE19716380C1 (de)
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