DE102014111854A1

DE102014111854A1 - Switchgear with switching and protection function

Info

Publication number: DE102014111854A1
Application number: DE102014111854.5A
Authority: DE
Inventors: Volker Lang
Original assignee: Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: DE102014111854B4

Abstract

Antriebsanordnung für ein Schaltgerät, mit zwei elektromagnetischen Antrieben, nämlich einem ersten Antrieb und einem zweiten Antrieb, wobei die elektromagnetischen Antriebe jeweils mindestens eine Magnetspule aufweisen, wobei die Stellkraft eines ersten Ankers über einen Stoß auf einen zweiten Anker übertragen wird, sowie Schaltgerät mit mindestens einem Festkontakt und mit mindestens einem Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist.Drive arrangement for a switching device, with two electromagnetic drives, namely a first drive and a second drive, wherein the electromagnetic drives each have at least one magnetic coil, wherein the actuating force of a first armature is transmitted via a shock to a second armature, and switching device with at least one Fixed contact and with at least one moving contact, wherein the moving contact for closing and disconnecting a current path is reversibly movable between a closed position and an open position relative to the fixed contact.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Schaltgerät, mit zwei elektromagnetischen Antrieben, nämlich einem ersten Antrieb und einem zweiten Antrieb, wobei die elektromagnetischen Antriebe jeweils mindestens eine Magnetspule aufweisen, sowie ein Schaltgerät mit mindestens einem Festkontakt und mit mindestens einem Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist. The invention relates to a drive arrangement for a switching device, with two electromagnetic drives, namely a first drive and a second drive, wherein the electromagnetic drives each have at least one magnetic coil, and a switching device with at least one fixed contact and at least one moving contact, wherein the moving contact to Closing and separating a current path reversibly between a closed position and an open position relative to the fixed contact is movable.

Derartige Schaltgeräte mit entsprechenden elektromagnetischen Antrieben werden beispielsweise bei Motorstartern verwendet. Diese sollen für das betriebsmäßige Schalten einer Last, das Abschalten einer Überlast und das Abschalten im Kurzschlussfall geeignet sein. Grundsätzlich können zur Erzielung dieser Funktionalität auch zwei getrennte Schaltgeräte, nämlich ein Motorschutzschalter als Leistungsschalter und ein Schütz als Lastschalter eingesetzt werden. Als Alternative sind Motorstarter bekannt, bei denen die Schalt- und Schutzfunktion in einem Schaltgerät integriert ist. In der Regel weisen diese dazu ein handbetätigtes, mechanisches Schaltschloss auf. Such switching devices with corresponding electromagnetic drives are used for example in motor starters. These should be suitable for the operational switching of a load, switching off an overload and switching off in the event of a short circuit. Basically, two separate switching devices, namely a motor protection switch can be used as a circuit breaker and a contactor as a load switch to achieve this functionality. As an alternative, motor starters are known in which the switching and protective function is integrated in a switching device. As a rule, they have a hand-operated, mechanical switch lock.

In der Druckschrift WO 2014/023326 A1 ist ein Schaltgerät bzw. ein Antrieb für ein Schaltgerät für einen kompakten und fernbetätigbaren Motorstarter beschrieben, mit dem das betriebsmäßige Schalten der Last, das Abschalten der Überlast und das Abschalten von Kurzschlüssen mit nur einem Gerät realisiert werden kann. Die Problematik beim Abschalten von Kurzschlüssen besteht in der Notwendigkeit, die geschlossenen Kontakte sehr schnell und dauerhaft zu öffnen, um ein sicheres Löschen des Lichtbogens zu gewährleisten, um ein Wiederzünden des Lichtbogens und um ein Verschweißen der Kontakte zu vermeiden. Der Antrieb weist dazu eine bipolare elektromagnetische Antriebseinheit mit einem beweglichen Anker und zwei ortsfesten Magnetspulen zur reversiblen Bewegung des Ankers zwischen zwei permanentmagnetisch stabilisierten Ankerlagen auf, wobei durch selektive Erregung der ersten Magnetspule ein Bewegkontakt in die Schließstellung bewegbar ist und durch selektive Erregung der zweiten Magnetspule der Bewegkontakt innerhalb einer für einen Kurzschluss im Strompfad zulässigen Maximalabschaltzeit in die Öffnungsstellung bewegbar ist. In the publication WO 2014/023326 A1 is a switching device or a drive for a switching device for a compact and remote-controlled motor starter described with the operational switching of the load, switching off the overload and the switching off of short circuits can be realized with a single device. The problem with switching off short circuits is the need to open the closed contacts very quickly and permanently to ensure a safe extinction of the arc, to avoid re-ignition of the arc and to weld the contacts. For this purpose, the drive has a bipolar electromagnetic drive unit with a movable armature and two stationary magnetic coils for reversible movement of the armature between two permanent magnetically stabilized anchor layers, wherein a moving contact is movable into the closed position by selective excitation of the first magnetic coil and by selective excitation of the second magnetic coil Moving contact is movable within a permissible for a short circuit in the current path Maximalabschaltzeit in the open position.

Elektromagnetische Antriebe, die für das Ein- und für das Ausschalten verwendet werden, haben den Nachteil, dass diese eine vergleichsweise große, bewegte Masse besitzen, die für den Einschaltvorgang notwendig ist. Aufgrund der Trägheit weist ein solcher Antrieb jedoch eine entsprechend lange Ausschaltzeit auf. Die so erreichbaren Ausschaltzeiten können gegebenenfalls zu lang sein, um einen Kurzschluss sicher abzuschalten. Electromagnetic actuators that are used for switching on and off, have the disadvantage that they have a comparatively large, moving mass, which is necessary for the switch-on. Due to the inertia, however, such a drive has a correspondingly long turn-off time. The switch-off times that can be achieved in this way may be too long to safely switch off a short circuit.

Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Antriebsanordnung für ein kompaktes und fernbetätigbares Schaltgerät, mit dem das betriebsmäßige Schalten einer Last, das Abschalten einer Überlast und das Abschalten von Kurzschlüssen mit nur einem Gerät realisiert werden kann, vorzuschlagen, welche kürzere Abschaltzeiten erlaubt, als der Stand der Technik. An object of this invention is to propose a drive arrangement for a compact and remotely operable switching device, with which the operational switching of a load, the switching off of an overload and the switching off of shorts can be realized with only one device, which allows shorter turn-off times, than the State of the art.

Die Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung nach Anspruch 1, sowie durch ein Schaltgerät nach Anspruch 11 gelöst. In den Unteransprüchen sind jeweils bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben. The object is achieved by a drive arrangement according to claim 1, as well as by a switching device according to claim 11. In the dependent claims each preferred embodiments and advantageous developments are given.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Schaltgerät weist zwei elektromagnetische Antriebe auf, wobei die elektromagnetischen Antriebe jeweils mindestens eine Magnetspule aufweisen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Antrieb einen ersten Anker und der zweite Antrieb einen zweiten Anker aufweist, wobei eine Stellkraft des ersten Antriebs durch den ersten Anker derart auf den zweiten Anker übertragbar ist, dass der zweite Anker aus einer ersten Ankerlage in eine stabilisierte zweite Ankerlage gelangt. The drive arrangement according to the invention for a switching device has two electromagnetic drives, wherein the electromagnetic drives each have at least one magnetic coil. According to the invention, it is provided that the first drive has a first armature and the second drive has a second armature, a actuating force of the first drive being transferable to the second armature by the first armature such that the second armature is converted from a first armature position into a stabilized second armature Anchor position arrives.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung besteht darin, dass durch die zwei Antriebe mit jeweils einem Anker eine voneinander unabhängige Bewegung der Anker ermöglicht wird. Dadurch kann für einen Einschaltvorgang des Schaltgeräts eine deutlich höhere Masse es ersten Ankers zur Verfügung gestellt werden, was eine geringere Verlustleistung und eine optimale Anzugsdynamik zur Folge hat. Unabhängig von dem ersten Anker kann der zweite Anker aus seiner stabilisierten zweiten Ankerlage gelöst und insbesondere in seine Ausgangslage zurückbewegt werden. Die Masse des ersten Ankers braucht so vorteilhaft bei einem Abschaltvorgang, insbesondere im Falle eines Kurzschluss, nicht in Bewegung gesetzt zu werden. Da der zweite Anker eine geringere Masse aufweist, als ein ansonsten für einen Einschaltvorgang geeigneter Anker, kann der Abschaltvorgang vorteilhaft in kürzerer Zeit erfolgen. Besonders vorteilhaft kann die Masse des zweiten Ankers wesentlich kleiner gewählt werden, als die Masse des ersten Ankers. Dadurch ist die erfindungsgemäße Antriebsanordnung in einem Schaltgerät für ein besonders schnelles Abschalten bei einem Kurzschluss geeignet. An advantage of the drive arrangement according to the invention is that an independent movement of the armature is made possible by the two drives, each with an armature. As a result, a significantly higher mass of the first armature can be made available for a switch-on operation of the switching device, which results in lower power loss and optimum tightening dynamics. Independently of the first armature, the second armature can be released from its stabilized second armature position and, in particular, moved back into its starting position. The mass of the first armature needs so advantageous in a shutdown, especially in the case of a short circuit, not to be set in motion. Since the second anchor has a lower mass than an anchor otherwise suitable for a switch-on operation, the switch-off process can advantageously take place in a shorter time. Particularly advantageously, the mass of the second armature can be chosen substantially smaller than the mass of the first armature. As a result, the drive arrangement according to the invention is suitable in a switching device for a particularly rapid shutdown in the event of a short circuit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Anker eine wesentlich größere Masse aufweist, als der zweite Anker, wobei wesentlich größer im Sinne der Erfindung dahingehend zu verstehen ist, dass die größere Masse ein Vielfaches der kleineren Masse aufweist. Insbesondere weist der erste Anker nämlich eine mindestens um einen Faktor zehn größere Masse, bevorzugt eine mindestens um einen Faktor fünfzehn größere Masse als der zweite Anker auf. According to a preferred embodiment, it is provided that the first armature has a substantially greater mass than the second armature, wherein much larger in the sense of the invention is to be understood to mean that the larger mass Many times the smaller mass has. In particular, the first anchor namely has a mass that is at least ten times larger, preferably at least a factor of fifteen larger than the second anchor.

Bevorzugt bewegt die Stellkraft des ersten Antriebs den ersten Anker aus einer ersten Ankerlage in eine zweite Ankerlage, wobei die Stellkraft in Form eines Stoßimpulses des ersten Ankers auf den zweiten Anker übertragbar ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Ankerlage des zweiten Ankers die zweite Ankerlage des ersten Ankers überlagert, sodass der Stoß erfolgt, bevor der erste Anker seine zweite Ankerlage erreicht. The actuating force of the first drive preferably moves the first armature from a first armature position into a second armature position, wherein the actuating force in the form of a shock pulse of the first armature can be transmitted to the second armature. Particularly preferably, it is provided that the first anchorage layer of the second anchor superimposed on the second anchorage layer of the first anchor, so that the impact occurs before the first anchor reaches its second anchorage position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine zusätzliche magnetische Stellkraft des zweiten Antriebs derart auf den zweiten Anker wirkt, dass der zweite Anker in seine stabilisierte zweite Ankerlage gelangt. Diese Ausführungsform erlaubt es vorteilhaft, die zwei elektromagnetischen Antriebe so auszulegen, dass die vom ersten Antrieb indirekt auf den zweiten Anker übertragene Stellkraft auch geringfügig geringer sein kann, als notwendig, um die stabilisierte zweite Ankerlage des zweiten Ankers zu erreichen, da die Stellkraft des zweiten Antriebs vorteilhaft genutzt werden kann, um den zweiten Anker zu bewegen. Dabei wirkt die Stellkraft des zweiten Antriebs etwa auf den letzten 20 Prozent des Wegs von der ersten in die zweite Ankerlage. According to a further preferred embodiment, provision is made for an additional magnetic actuating force of the second drive to act on the second armature such that the second armature reaches its stabilized second armature position. This embodiment advantageously makes it possible to design the two electromagnetic drives in such a way that the actuating force indirectly transmitted to the second armature by the first drive can also be slightly less than necessary to achieve the stabilized second armature position of the second armature, since the actuating force of the second armature Drive can be advantageously used to move the second anchor. The force of the second drive acts on the last 20 percent of the way from the first to the second anchor position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Anker unabhängig von dem ersten Antrieb aus seiner zweiten Ankerlage heraus bewegbar ist, also beispielsweise auch während der erste Anker sich in seiner zweiten Ankerlage befindet. Die Ausführungsform hat den Vorteil, dass der zweite Anker seine zweite Ankerlage umgehend wieder verlassen kann, unabhängig von der aktuellen Position des ersten Ankers. Selbst wenn der erste Anker auf Grund seiner Trägheit beim Einschaltvorgang eine gewisse Zeit nach dem Abschalten des ersten Antriebs, beispielsweise etwa 30 Millisekunden lang, in seiner zweiten Ankerlage verharrt, bevor er durch eine Rückstellfeder zurück in seine erste Ankerlage gebracht wird, ist durch den zweiten Anker gleichzeitig ein Abschaltvorgang möglich, der bei einem Kurzschluss wesentlich schneller erfolgen soll, nämlich in der Regel in drei bis maximal fünf Millisekunden. Das gelingt, bevorzugt mit Hilfe von herkömmlichen Rückstellfedern und einer Schnellentregung, auf Grund der geringen Trägheit, die der zweite Anker seiner Beschleunigung entgegensetzt und auf Grund der Entkopplung des zweiten Ankers von dem ersten Anker. According to a further preferred embodiment, it is provided that the second armature is movable out of its second armature position independently of the first drive, that is, for example, while the first armature is in its second armature position. The embodiment has the advantage that the second anchor can leave its second anchor position immediately, regardless of the current position of the first anchor. Even if the first anchor due to its inertia during the switch-on a certain time after switching off the first drive, for example, about 30 milliseconds long, remains in its second anchor position before it is returned by a return spring in its first anchor position, is by the second Anchor simultaneously a shutdown possible, which should be much faster in a short circuit, namely usually in three to a maximum of five milliseconds. This is achieved, preferably with the aid of conventional return springs and rapid de-excitation, due to the low inertia that the second armature opposes to its acceleration and due to the decoupling of the second armature from the first armature.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Permanentmagnet den zweiten Anker in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage hält, wodurch eine besonders einfache Ausführungsform geschaffen wird. Die Haltekraft des Permanentmagneten wird bei einem Abschaltvorgang vorzugsweise durch den zweiten Antrieb kompensiert, indem die entsprechende Magnetspule des zweiten Antriebs derart erregt wird, dass ihr Magnetfeld ein Magnetfeld des Permanentmagneten ausgleicht. Sobald die Magnetkraft kompensiert ist, beschleunigt eine vorgespannte Rückstellfeder den zweiten Anker in Richtung seiner ersten Ankerlage. According to a further preferred embodiment it is provided that a permanent magnet holds the second armature in its stabilized second armature position, whereby a particularly simple embodiment is provided. The holding force of the permanent magnet is preferably compensated by the second drive in a shutdown by the corresponding solenoid of the second drive is energized so that their magnetic field compensates a magnetic field of the permanent magnet. As soon as the magnetic force is compensated, a preloaded return spring accelerates the second armature in the direction of its first armature position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Antrieb den zweiten Anker in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage hält. Die Haltekraft des zweiten Antriebs wird bei einem Abschaltvorgang vorzugsweise durch eine Entregung der Magnetspule verringert, insbesondere durch eine Schnellentregung, sodass die vorgespannten Rückstellfedern den zweiten Anker in Richtung seiner ersten Ankerlage bewegen können. Die Schnellentregung kann durch einen Stromfluss auf Grund einer umgekehrt gepolten Spannung erfolgen. Der zweite Antrieb weist weiterhin bevorzugt zwei unabhängige Magnetspulen auf. Die zweite Magnetspule kann vorteilhaft zur Schnellentregung und zum Aufbau einer Redundanz genutzt werden. Durch eine Redundanz wird auch bei einem Ausfall einer der zwei Magnetspulen ein sicheres Abschalten gewährleistet. According to a further preferred embodiment, it is provided that the second drive holds the second armature in its stabilized second armature position. The holding force of the second drive is preferably reduced by a de-energizing of the magnetic coil in a shutdown, in particular by a rapid de-excitation, so that the prestressed return springs can move the second armature in the direction of its first anchor position. The fast de-energizing can be done by a current flow due to a reverse polarity voltage. The second drive further preferably has two independent magnetic coils. The second magnetic coil can be advantageously used for fast de-excitation and for establishing redundancy. Through a redundancy, a safe shutdown is ensured even in the event of failure of one of the two solenoid coils.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit mindestens einem Festkontakt und mit mindestens einem zugehörigen Bewegkontakt, wobei der Bewegkontakt zum Schließen und Trennen eines Strompfades mittels der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber dem Festkontakt bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Stellkraft des ersten Antriebs durch den ersten Anker über den zweiten Anker auf den Bewegkontakt derart übertragbar ist, dass der Bewegkontakt in die Schließstellung gelangt. Vorzugsweise hält der zweite Anker in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage den Bewegkontakt in der Schließstellung. Weiterhin bevorzugt ist der zweite Anker mit dem Bewegkontakt direkt gekoppelt, sodass bei einem Abschaltvorgang der zweite Anker, indem er durch Rückstellfedern aus seiner zweiten Ankerlage herausbewegt wird, den Bewegkontakt mitnimmt, wodurch der Bewegkontakt in die Öffnungsstellung gelangt. Another object of the invention relates to a switching device having at least one fixed contact and at least one associated moving contact, wherein the moving contact for closing and disconnecting a current path by means of the drive arrangement according to the invention reversibly between a closed position and an open position relative to the fixed contact is movable. According to the invention, it is provided that a setting force of the first drive can be transmitted to the moving contact by the first armature via the second armature in such a way that the moving contact reaches the closed position. The second armature preferably holds the moving contact in the closed position in its stabilized second armature position. Further preferably, the second armature is coupled directly to the moving contact, so that during a shutdown of the second armature, by being moved by return springs from its second armature position, the moving contact entrains, whereby the moving contact enters the open position.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgeräts besteht darin, dass durch die zwei Antriebe mit jeweils einem Anker eine voneinander unabhängige Bewegung der Anker ermöglicht wird, die nur indirekt, bei der Stoßimpulsübertragung im Einschaltvorgang, miteinander gekoppelt sind. Der Bewegkontakt ist dagegen direkt mit dem zweiten Anker gekoppelt, um bei dem Abschaltvorgang schnell in die Öffnungsstellung bewegt zu werden, insbesondere im Falle eines Kurzschluss. Dadurch ist das erfindungsgemäße Schaltgerät besonders zum schnellen Abschalten bei einem Kurzschluss geeignet. An advantage of the switching device according to the invention is that by the two drives, each with an armature, an independent movement of the armature is made possible, which are only indirectly, in the shock pulse transmission in the turn-on, coupled together. In contrast, the moving contact is coupled directly to the second armature, to be moved quickly to the open position during the shutdown, especially in the case of a short circuit. As a result, the switching device according to the invention is particularly suitable for rapid shutdown in the event of a short circuit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. The embodiments are merely exemplary and do not limit the general inventive concept.

Es zeigen Show it

1 ein schematisch dargestelltes Schaltgerät bei geöffneten Kontakten mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; 1 a schematically illustrated switching device with opened contacts with an embodiment of a drive arrangement according to the invention;

2 das Schaltgerät gemäß 1 bei geschlossenen Kontakten; 2 the switching device according to 1 with closed contacts;

3 ein schematisch dargestelltes Schaltgerät bei geöffneten Kontakten mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; 3 a schematically illustrated switching device with opened contacts with a further embodiment of a drive arrangement according to the invention;

4 das Schaltgerät gemäß 3 bei geschlossenen Kontakten; 4 the switching device according to 3 with closed contacts;

5 ein schematisch dargestelltes Schaltgerät bei geöffneten Kontakten mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; 5 a schematically illustrated switching device with opened contacts with a further embodiment of a drive arrangement according to the invention;

6 das Schaltgerät gemäß 5 bei geschlossenen Kontakten; 6 the switching device according to 5 with closed contacts;

7 ein schematisch dargestelltes Schaltgerät bei geöffneten Kontakten mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; 7 a schematically illustrated switching device with opened contacts with a further embodiment of a drive arrangement according to the invention;

8 das Schaltgerät gemäß 7 bei geschlossenen Kontakten. 8th the switching device according to 7 with closed contacts.

In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1 für ein Schaltgerät dargestellt. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung 1 weist zwei elektromagnetische Antriebe 3, 4 auf, nämlich einem ersten Antrieb 3 und einem zweiten Antrieb 4, wobei die elektromagnetischen Antriebe 3, 4 jeweils mindestens eine Magnetspule 21, 22 und einen zwischen zwei Ankerlagen beweglichen Anker 25, 26 aufweisen. Eine Stellkraft des ersten Antriebs 3 ist erfindungsgemäß durch den ersten Anker 25 derart auf den zweiten Anker 26 übertragbar, dass der zweite Anker aus einer ersten Ankerlage in eine stabilisierte zweite Ankerlage gelangt. In the 1 and 2 is a first embodiment of a drive arrangement according to the invention 1 represented for a switching device. The drive arrangement according to the invention 1 has two electromagnetic drives 3 . 4 on, namely a first drive 3 and a second drive 4 , where the electromagnetic drives 3 . 4 in each case at least one magnetic coil 21 . 22 and an armature movable between two anchorages 25 . 26 exhibit. A power of the first drive 3 is according to the invention by the first anchor 25 so on the second anchor 26 transferable, that the second anchor passes from a first anchor position into a stabilized second anchor position.

Der zweite Anker 26 ist in der 1 in seiner ersten Ankerlage dargestellt und in der 2 in seiner zweiten, stabilisierten Ankerlage. Der erste Anker 25 ist in der 1 in seiner ersten Ankerlage dargestellt und in der 2 in seiner zweiten Ankerlage. Die weiteren Ausführungsformen gemäß der 3 bis 8 unterscheiden sich von der Ausführungsform gemäß der 1 und 2 im Wesentlichen anhand von Varianten des zweiten Antriebs 4, auf die später näher eingegangen wird. Ansonsten gelten die folgenden Ausführungen für alle Ausführungsformen gemäß der 1 bis 8 und werden später nicht wiederholt. The second anchor 26 is in the 1 shown in its first anchorage and in the 2 in its second, stabilized anchorage. The first anchor 25 is in the 1 shown in its first anchorage and in the 2 in his second anchorage. The further embodiments according to the 3 to 8th differ from the embodiment according to the 1 and 2 essentially based on variants of the second drive 4 , which will be discussed later. Otherwise, the following statements apply to all embodiments according to the 1 to 8th and will not be repeated later.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1 bei einem Einschaltvorgang beschrieben, bei dem der ersten Anker 25 durch die Stellkraft der Magnetspule 21 des ersten Antriebs 3 aus der ersten Ankerlage in die zweite Ankerlage bewegt wird. Kurz bevor der erste Anker 25 die zweite Ankerlage erreicht, die durch einen Anschlag 6 definiert ist, trifft der erste Anker 25 auf den zweiten Anker 26, der sich in seiner ersten Ankerlage befindet, da die erste Ankerlage des zweiten Ankers 26 die zweite Ankerlage des ersten Ankers 25 überlagert, sodass ein Stoß erfolgt, bevor der erste Anker 25 seine zweite Ankerlage erreicht, bei dem die Stellkraft des ersten Antriebs 3 in Form eines Impulses des ersten Ankers 25 auf den zweiten Anker 26 übertragen wird. Dazu ragt ein Zapfen 8 des zweiten Ankers 26 durch eine Öffnung 7 in das Gehäuse des ersten Antriebs 3 hinein. Der erste Anker 25 besitzt vorzugsweise eine wesentlich größere Masse, als der zweite Anker 26, nämlich eine mindestens um einen Faktor zehn größere Masse. Durch den Impuls des ersten Ankers 25 überwindet der zweite Anker 26 eine Rückstellkraft einer Rückstellfeder 2 und gelangt in seine zweite Ankerlage. Alternativ kann die Antriebsanordnung 1 auch derart ausgelegt sein, dass der zweite Anker 26 die zweite Ankerlage nicht allein durch den Impuls des ersten Ankers 25 erreicht, sondern auf dem letzten Teilstück des Wegs durch die Stellkraft der Magnetspule 22 des zweiten Antriebs 4 endgültig in die zweite Ankerlage gelangt. The function of the drive arrangement according to the invention will be described below 1 described at a switch-on, in which the first anchor 25 by the force of the solenoid 21 of the first drive 3 is moved from the first anchor position in the second anchor position. Just before the first anchor 25 the second anchorage reached by a stop 6 is defined, the first anchor hits 25 on the second anchor 26 , which is in its first anchor position, since the first anchorage of the second anchor 26 the second anchorage of the first anchor 25 superimposed so that a shock occurs before the first anchor 25 reached its second anchor position, in which the force of the first drive 3 in the form of a pulse of the first anchor 25 on the second anchor 26 is transmitted. Towards a pin 8th of the second anchor 26 through an opening 7 in the housing of the first drive 3 into it. The first anchor 25 preferably has a much larger mass than the second anchor 26 namely, a mass greater by at least a factor of ten. By the impulse of the first anchor 25 overcomes the second anchor 26 a restoring force of a return spring 2 and gets into his second anchor position. Alternatively, the drive arrangement 1 be designed such that the second anchor 26 the second anchorage not solely by the momentum of the first anchor 25 achieved, but on the last part of the path by the force of the solenoid 22 of the second drive 4 finally reached the second anchor position.

Die 1 bis 8 zeigen jeweils auch ein schematisch angedeutetes Schaltgerät, welches neben der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1 eine Strombahn 10 umfasst, wobei zwei Festkontakte 11, 12 und zwei Bewegkontakte 14, 15 vorgesehen sind und die Bewegkontakte 14, 15 zum Schließen und Trennen des Strompfades 10 reversibel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gegenüber den Festkontakten 11, 12 an einem Schaltstück 16 bewegbar sind. Das Schaltstück 16 ist über eine Kontakt-Druckfeder 2‘ und eine Schaltbrücke 17 fest mit dem zweiten Anker 26 verbunden. Dadurch wird die Stellkraft des ersten Antriebs 3 durch den ersten Anker 25 über den zweiten Anker 26 auf die Bewegkontakte 14, 15 übertragen, die dadurch in die Schließstellung gelangen, die bei allen Ausführungsformen jeweils in den geradzahlig nummerierten Figuren dargestellt ist. Wenn der zweite Anker 26 sich in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage befindet, hält dieser die Bewegkontakte 14, 15 in der Schließstellung. The 1 to 8th in each case also show a schematically indicated switching device, which in addition to the drive arrangement according to the invention 1 a current path 10 includes, wherein two fixed contacts 11 . 12 and two moving contacts 14 . 15 are provided and the moving contacts 14 . 15 to close and disconnect the current path 10 reversible between a closed position and an open position relative to the fixed contacts 11 . 12 on a contact piece 16 are movable. The contact piece 16 is via a contact pressure spring 2 ' and a jumper 17 firmly with the second anchor 26 connected. As a result, the force of the first drive 3 through the first anchor 25 over the second anchor 26 on the moving contacts 14 . 15 transfer that by get into the closed position, which is shown in all embodiments in the even numbered figures. If the second anchor 26 is in its stabilized second anchorage, this holds the moving contacts 14 . 15 in the closed position.

Die in den geradzahlig nummerierten Figuren mit geschlossenen Kontakten dargestellten Antriebsanordnungen 1 zeigen beide Anker 25, 26 in ihrer jeweils zweiten Ankerlage, so dass der erste Anker 25 durch seine Druckfeder 2 beaufschlagt ist und der zweite Anker 26 durch seine Druckfeder 2 und die Kontakt-Druckfeder 2‘ beaufschlagt ist. Die gezeigte Position der beiden Anker 25, 26 ergibt sich unmittelbar nach Abschluss des oben beschriebenen Einschaltvorgangs, wenn der zweite Anker 26 seine zweite, stabilisierte Ankerlage erreicht hat und der erste Anker 25 nach Entregung der Magnetspule 21 auf Grund seiner Trägheit noch nicht durch die Rückstellfeder 2 in seine erste Ankerlage zurückbewegt wurde. Bis zur Rückkehr in die erste Ankerlage können beispielsweise 30 Millisekunden vergehen. Diese Zeit ist wesentlich länger, als die erfindungsgemäße Antriebsanordnung 1 bei einem Kurzschluss zum Abschalten benötigen soll, wofür etwa drei bis maximal fünf Millisekunden zur Verfügung stehen. Das schnelle Abschalten eines Kurzschlusses unmittelbar nach dem Einschaltvorgang, wie in der dargestellten Position, ist mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1 vorteilhaft möglich, da der zweite Anker 26 aus seiner zweiten Ankerlage heraus bewegbar ist, während der erste Anker 25 sich noch in seiner zweiten Ankerlage befindet. Der Abschaltvorgang läuft unabhängig von dem ersten Anker 25 ab. Dazu wird der zweite Anker 26 aus seiner zweiten Ankerlage heraus bewegt, indem die Stabilisierung der zweiten Ankerlage aufgehoben wird, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird. Sobald der zweite Anker 26 nicht mehr in der zweiten Ankerlage gehalten wird, bewegen die Rückstellkräfte der Rückstellfeder 2 und der Kontakt-Druckfeder 2‘ den zweiten Anker 26, der auf Grund seiner geringen Masse bzw. Trägheit stark beschleunigt und so schnell seine erste Ankerlage wieder erreicht. Die Bewegkontakte 14, 15 an dem Schaltstück 16 werden durch die direkte Kopplung an den zweiten Anker 26 ebenso schnell von der Schließstellung in die Öffnungsstellung gegenüber den Festkontakten 11, 12 gebracht, so dass der Strompfad 10 unterbrochen ist. The drive arrangements shown in the even numbered figures with closed contacts 1 show both anchors 25 . 26 in their respective second anchorage, so that the first anchor 25 by his pressure spring 2 is acted upon and the second anchor 26 by his pressure spring 2 and the contact pressure spring 2 ' is charged. The position shown of the two anchors 25 . 26 occurs immediately after completion of the power-up operation described above, when the second armature 26 has reached its second, stabilized anchorage and the first anchor 25 after de-energizing the solenoid 21 due to its inertia not yet by the return spring 2 was moved back to its first anchor position. For example, 30 milliseconds may pass before returning to the first anchor position. This time is much longer than the drive arrangement according to the invention 1 in case of a short circuit to shutdown, for which about three to a maximum of five milliseconds are available. The quick shutdown of a short circuit immediately after the switch-on, as in the illustrated position, is with the drive assembly according to the invention 1 advantageously possible, since the second anchor 26 is movable out of its second anchor position while the first anchor 25 is still in its second anchor position. The shutdown process is independent of the first anchor 25 from. This will be the second anchor 26 moved out of its second anchor position by the stabilization of the second anchorage is released, which will be discussed in more detail below. As soon as the second anchor 26 is no longer held in the second anchor position, move the restoring forces of the return spring 2 and the contact pressure spring 2 ' the second anchor 26 , which accelerates due to its low mass or inertia greatly and so quickly reaches its first anchor position again. The moving contacts 14 . 15 on the contact piece 16 be through the direct coupling to the second anchor 26 just as quickly from the closed position to the open position relative to the fixed contacts 11 . 12 brought, so the current path 10 is interrupted.

Nachfolgend wird die Stabilisierung des zweiten Ankers 26 in der zweiten Ankerlage und die Aufhebung der Stabilisierung bei einem Abschaltvorgang näher erläutert und dabei auf die verschiedenen Ausführungsformen des zweiten Antriebs 4 eingegangen. The following is the stabilization of the second anchor 26 in the second anchor position and the lifting of the stabilization in a shutdown explained in more detail and thereby the various embodiments of the second drive 4 received.

Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform, bei der vorgesehen ist, dass ein Permanentmagnet 5 den zweiten Anker 26 in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage hält. Der zweite Antrieb 4 weist die Magnetspule 22 auf, um die Haltekraft des Permanentmagneten 5 zu kompensieren und so das Lösen des zweiten Ankers 26 aus seiner zweiten Ankerlage zu ermöglichen. The 1 and 2 show an embodiment in which it is provided that a permanent magnet 5 the second anchor 26 in its stabilized second anchorage position. The second drive 4 indicates the solenoid 22 on to the holding force of the permanent magnet 5 to compensate and so the release of the second anchor 26 to allow from its second anchorage.

Die 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der vorgesehen ist, dass der zweite Antrieb 4 den zweiten Anker 26 nur mit der Magnetspule 22 in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage hält. Zum Lösen des zweiten Ankers 26 wird die Magnetspule 22 entregt, vorzugsweise über eine entsprechende Schaltung zur Schnellentregung. The 3 and 4 show an embodiment in which it is provided that the second drive 4 the second anchor 26 only with the magnetic coil 22 in its stabilized second anchorage position. To release the second anchor 26 becomes the magnetic coil 22 de-energized, preferably via a corresponding circuit for fast de-excitation.

Die 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der vorgesehen ist, dass der zweite Antrieb 4 zwei unabhängige Magnetspulen 22, 22‘ aufweist, die beide unabhängig voneinander dazu vorgesehen sind, um die Haltekraft des Permanentmagneten 5 zu kompensieren und so das Lösen des zweiten Ankers 26 aus seiner zweiten Ankerlage zu ermöglichen. Dadurch wird vorteilhaft eine Redundanz geschaffen, die ein sicheres Abschalten auch bei Ausfall einer der zwei Magnetspulen 22, 22‘ des zweiten Antriebs 4 erlaubt. The 5 and 6 show an embodiment in which it is provided that the second drive 4 two independent magnetic coils 22 . 22 ' which are both provided independently of each other to the holding force of the permanent magnet 5 to compensate and so the release of the second anchor 26 to allow from its second anchorage. As a result, a redundancy is advantageously created, the safe shutdown even in case of failure of one of the two magnetic coils 22 . 22 ' of the second drive 4 allowed.

Die 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform, bei der vorgesehen ist, dass der zweite Antrieb 4 zwei unabhängige Magnetspulen 22, 22‘ aufweist, von denen eine Haltespule 22 dazu vorgesehen ist, den zweiten Anker 26 in seiner stabilisierten zweiten Ankerlage zu halten und eine Lösespule 22‘, deren Magnetfeld dem der Haltespule 22 entgegenwirkt, um so das Lösen des zweiten Ankers 26 aus seiner zweiten Ankerlage zu ermöglichen. The 7 and 8th show an embodiment in which it is provided that the second drive 4 two independent magnetic coils 22 . 22 ' of which a holding coil 22 is provided, the second anchor 26 to hold in its stabilized second anchorage position and a release coil 22 ' whose magnetic field is that of the holding coil 22 counteracts so as to release the second anchor 26 to allow from its second anchorage.

Bei den Ausführungsformen gemäß der 5 bis 8 kann eine der zwei unabhängigen Magnetspulen 22, 22‘ des zweiten Antriebs 4 dazu vorgesehen sein, die zusätzliche Stellkraft des zweiten Antriebs 4 auf den zweiten Anker 26 auszuüben, um den zweiten Anker in seine stabilisierte zweite Ankerlage zu bringen. In the embodiments according to the 5 to 8th can be one of the two independent solenoid coils 22 . 22 ' of the second drive 4 be provided to the additional force of the second drive 4 on the second anchor 26 to bring the second anchor into its stabilized second anchor position.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Antriebsanordnung drive arrangement
2 2: Druckfedern, Rückstellfedern Compression springs, return springs
2‘ 2 ': Kontakt-Druckfeder Contact pressure spring
3 3: Erster elektromagnetischer Antrieb First electromagnetic drive
4 4: Zweiter elektromagnetischer Antrieb Second electromagnetic drive
5 5: Permanentmagnet permanent magnet
6 6: Anschlag attack
7 7: Öffnung opening
8 8th: Zapfen spigot
10 10: Strompfad current path
11 11: Festkontakt fixed contact
12 12: Festkontakt fixed contact
14 14: Bewegkontakt moving contact
15 15: Bewegkontakt moving contact
16 16: Schaltstück switching piece
17 17: Schaltbrücke jumper
21 21: Erste Magnetspule First solenoid
22, 22‘ 22, 22 ': Zweite Magnetspule, Haltespule, Lösespule Second solenoid, holding coil, release coil
25 25: Erster Anker First anchor
26 26: Zweiter Anker Second anchor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/023326 A1 [0003]

Claims

Drive arrangement ( 1 ) for a switching device, with two electromagnetic drives ( 3 . 4 ), namely a first drive ( 3 ) and a second drive ( 4 ), wherein the electromagnetic drives each have at least one magnetic coil ( 21 . 22 ), characterized in that the first drive comprises a first armature ( 25 ) and the second drive a second anchor ( 26 ), wherein a force of the first drive ( 3 ) through the first anchor ( 25 ) on the second anchor ( 26 ) is transferable, that the second anchor passes from a first anchor position in a stabilized second anchor position.

Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the actuating force of the first drive ( 3 ) the first anchor ( 25 ) moved from a first anchor position in a second anchor position, wherein the force in the form of a shock pulse of the first armature ( 25 ) on the second anchor ( 26 ) is transferable.

Drive arrangement according to claim 2, characterized in that the first anchorage position of the second anchor ( 26 ) a second anchorage of the first anchor ( 25 ) superimposed so that the impact occurs before the first anchor reaches its second anchorage position.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first anchor ( 25 ) has a substantially greater mass than the second anchor ( 26 ), in particular a mass which is at least ten times larger, preferably a mass which is larger by at least a factor of fifteen.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second armature ( 26 ) independent of the first drive ( 3 ) is movable out of its second anchor position.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an additional actuating force of the second drive ( 4 ) on the second anchor ( 26 ) acts, that the second anchor reaches its stabilized second anchorage position.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a permanent magnet ( 5 ) the second anchor ( 26 ) in its stabilized second anchorage position.

Drive arrangement according to claim 7, characterized in that the second drive ( 4 ) a holding force of the permanent magnet ( 5 ), for releasing the second anchor ( 26 ) from its second anchor position, compensated.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second drive ( 4 ) the second anchor ( 26 ) in its stabilized second anchorage position.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second drive ( 4 ) two independent magnetic coils ( 22 . 22 ' ) having.

Switching device with at least one fixed contact ( 11 . 12 ) and with at least one moving contact ( 14 . 15 ), wherein the moving contact for closing and disconnecting a current path ( 10 ) is reversibly movable between a closed position and an open position relative to the fixed contact, characterized by a drive arrangement according to one of the preceding claims, wherein the actuating force of the first drive ( 3 ) through the first anchor ( 25 ) over the second anchor ( 26 ) on the moving contact ( 14 . 15 ) is transferable such that the moving contact reaches the closed position.

Drive arrangement according to claim 11, characterized in that the second armature ( 26 ) in its stabilized second anchorage the moving contact ( 14 . 15 ) holds in the closed position.

Drive arrangement according to one of claims 11 or 12, characterized in that the second armature ( 26 ) directly with the moving contact ( 14 . 15 ) is coupled.