Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz Bei elektromagnetischen
Schaltgeräten ist die Schaltgeschwindigkeit von entscheidendem Einfluß auf die Lebensdauer
sowohl der Schaltstücke, wie der mechanischen Konstruktion. Eine geringe Schaltgeschwindigkeit
hält die Schlagbeanspruchung aller Geräteteile während des Einschaltvorganges in
erträglichen Grenzen und ist Voraussetzung für einen geringen Verschleiß. Niedrige
Schaltgeschwindigkeit ist außerdem notwendig für ein prellfreies Schließen der Schaltstücke
und damit für die angestrebte Vermeidung von Einschaltabbrand und Schaltstückverschweißung.
Sie ist ferner gleichbedeutend mit einem höheren Einschaltverzug, der sich wiederum
auf den Ablauf von Schaltvorgängen günstig auswirkt und so die Steuerungsanlagen
betriebssicher macht. Eine weitere Forderung, die mit der Schaltgeschwindigkeit
in bestimmter Weise zusammenhängt, besteht darin, den bei zu tiefer Absenkung der
Erregerspannung ungenügenden Kontaktdruck zu vermeiden. Das kann nur erreicht werden,
wenn der Anzug des Magnetankers bei größerer Unterspannung überhaupt unterbunden
wird.Electromagnetic switching device, especially contactor In the case of electromagnetic
Switching devices, the switching speed has a decisive influence on the service life
both the contact pieces and the mechanical construction. A slow switching speed
keeps the impact stress on all parts of the device during the switch-on process
tolerable limits and is a prerequisite for low wear. Low
Switching speed is also necessary for a bounce-free closing of the contact pieces
and thus for the desired avoidance of switch-on burn-off and contact welding.
It is also synonymous with a higher switch-on delay, which is in turn
has a favorable effect on the sequence of switching processes and so on the control systems
makes operationally reliable. Another requirement that comes with the switching speed
is related in a certain way, consists in the fact that the
Excitation voltage to avoid insufficient contact pressure. That can only be achieved
if the magnet armature is prevented from pulling in at all in the event of greater undervoltage
will.
Mit einer bekannten Anordnung hat man versucht, die nur mangelhaft
und mit großem Aufwand erfüllten Bedingungen einfacher und besser zu lösen, indem
man eine Rückstellfeder derart über einen Hebel auf den Anker eines Schaltgerätes
wirken läßt, daß sie mit zunehmender Längung eine auch in Abhängigkeit von der Lage
des Hebels sich ändernde Rückstellkraft erzeugt.Attempts have been made with a known arrangement that have only been unsatisfactory
and to solve conditions met with great effort easier and better by
you put a return spring on the armature of a switching device via a lever
can act that with increasing elongation it also depends on the location
of the lever generates a changing restoring force.
Eine weit bessere Lösung stellt die Erfindung dar, die sich auf ein
elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz, bezieht, dessen Rückstellfeder
über ein Getriebe auf den Schützanker wirkt, das die Größe der Rückstellkraft in
Abhängigkeit vom Wege des Ankers ändert. Erfindungsgemäß ist die Größe der Rückstellkraft
am Beginn des Ankerhubes und bei unterster Betriebsspannung fast gleich der Größe
der Magnetkraft und im Moment der Kontaktberührung näherungsweise gleich Null.A far better solution is the invention, which is based on a
electromagnetic switching device, in particular contactor, refers to its return spring
A gear acts on the contactor armature, which determines the size of the restoring force in
Depending on the way of the anchor changes. According to the invention is the size of the restoring force
at the beginning of the armature stroke and at the lowest operating voltage almost equal to the size
the magnetic force and at the moment of contact is approximately zero.
In der Abb. 1 ist eine vorzugsweise Ausführung dieses Gedankens dargestellt.
Abb. 2 gibt den Verlauf der Kraftverhältnisse in Abhängigkeit vom Ankerhub in Form
von Kennlinien wieder.In Fig. 1, a preferred embodiment of this idea is shown.
Fig. 2 shows the course of the force relationships depending on the armature stroke
of characteristics again.
In Abb. 1 sind mit 1 der feststehende und mit 2 der bewegliche Teil
(Anker) des Elektromagneten bezeichnet. Der Magnet wird von der Erregerspule 3 erregt.
Der Anker 2 des Magneten ist mit einem Winkelhebel 4 kraftschlüssig verbunden. Der
Winkelhebel 4 ist in dem gehäusefesten Drehpunkt 5 gelagert und überträgt die Anzugskraft
des Ankers 2 Über das Gestänge 6 auf die nicht dargestellten Schaltstücke. Mit dem
Winkelhebel 4 ist weiterhin die Druckfeder 7 kraftschlüssig verbunden, die einerseits
an dem beweglichen Drehpunkt 8 des Winkelhebels 4 und anderseits am gehäusefesten
Punkt 9 angreift. Die Feder 7 bildet mit dem Hebelarm 10 des Winkelhebels 4 ein
Kniegelenk.In Fig. 1, 1 is the fixed part and 2 is the moving part
(Armature) of the electromagnet. The magnet is excited by the excitation coil 3.
The armature 2 of the magnet is positively connected to an angle lever 4. Of the
Angle lever 4 is mounted in the fulcrum 5 fixed to the housing and transmits the tightening force
of the armature 2 via the linkage 6 on the contact pieces, not shown. With the
Angle lever 4 is still the compression spring 7 positively connected, on the one hand
at the movable pivot point 8 of the angle lever 4 and on the other hand fixed to the housing
Point 9 attacks. The spring 7 forms a with the lever arm 10 of the angle lever 4
Knee joint.
Die Abb. 1 zeigt den Zustand des elektromagnetischen Schaltgerätes
im Ausschaltzustand unmittelbar bei Beginn der Anzugsbewegung nach erfolgter Einschaltung
des Stromes in der Erregerspule 3. Die vom Anker 2 ausgeübte Zugkraft bzw. das in
bezug auf den gehäusefesten Drehpunkt 5 auftretende Drehmoment wird nahezu aufgehoben
durch ein Gegendrehmoment, das von der Federkraft 11 und dem auf den Drehpunkt 5
bezogenen Hebelarm 12 gebildet wird. Die Richtung der Federkraft 11 verläuft bei
Beginn der Ankerbewegung im Abstand 12 am Drehpunkt 5 vorbei.Fig. 1 shows the state of the electromagnetic switching device
in the switched-off state immediately at the start of the tightening movement after switching on
of the current in the excitation coil 3. The tensile force exerted by the armature 2 or the in
Torque occurring with respect to the pivot point 5 fixed to the housing is almost eliminated
by a counter torque generated by the spring force 11 and that on the pivot point 5
related lever arm 12 is formed. The direction of the spring force 11 runs at
Beginning of the anchor movement at a distance of 12 past the pivot point 5.
Mit zunehmendem Ankerhub verringert sich infolge der Drehung des Winkelhebels
4 der Abstand 12 der Kraftrichtung 11 vom Drehpunkt 5. Das Gegendrehmoment der Feder
7 nimmt ständig ab. Im Moment der Berührung der Hauptschaltkontakte ist erfindungsgemäß
die Bewegung des Winkelhebels 4 so eingerichtet, daß die Kraftrichtung 11 etwa durch
den Drehpunkt 5 verläuft. Das von der Feder erzeugte Gegendrehmoment ist in dieser
Bewegungsphase also Null. Die Anzugskraft des Magneten 1, 2 steht nunmehr voll für
den Durchzug der Schaltstücke bis Erreichung der endgültigen Einschaltstellung zur
Verfügung.As the armature stroke increases, it decreases as a result of the rotation of the angle lever
4 the distance 12 of the direction of force 11 from the pivot point 5. The counter torque of the spring
7 is constantly decreasing. According to the invention, the moment the main switching contacts are touched
the movement of the angle lever 4 set up so that the direction of force 11 is approximately through
the pivot point 5 runs. The counter torque generated by the spring is in this
Movement phase therefore zero. The attraction force of the magnet 1, 2 is now fully for
the passage of the contact pieces until the final switch-on position is reached
Disposal.
Im Diagramm der Abb. 2 sind die Kraftverhältnisse in Abhängigkeit
vom Ankerhub schematisch dargestellt. Der Koordinatenursprung gilt für die Einschaltstellung
des Schützen. Die Kennlinie 13, 16, 18
gibt den nichtlinearen Verlauf
der Anzugskraft des Magneten in Abhängigkeit vom Ankerhub wieder. Am Beginn der
Ankerbewegung ist diese Kraft am kleinsten und nimmt kurz vor der Endstellung besonders
schnell zu. Die vom Schaltmechanismus tatsächlich benötigte Kraft ist durch die
Stufenkennlinie 14, 15, 16, 17 dargestellt (Kraftbedarfskurve). Vom Beginn des Ankerhubs
bis zur ersten Kontaktberührung ist der Kraftbedarf gemäß dem Kennlinienteil 14,
15 relativ gering. Im Moment der Kontaktberührung tritt infolge der Vorspannung
in den Kontaktfedern eine plötzliche Zunahme des Kraftbedarfes ein. Seine Größe
ist durch den Punkt 16 der Stufenkennlinie gekennzeichnet. Dieser Punkt 16 muß also
mindestens noch auf; nie über der Magnetkennlinie 13, 16, 18 liegen, wenn ein vollständiger
Durchzug der Schaltstücke gewährleistet sein soll. Im Bereich der Kennlinie 14,
15 besteht ein erheblicher Kraftüberschuß, der eine beträchtliche kinetische Energie
in der Ankermasse erzeugt. Dieser unerwünschte Kraftüberschuß wird durch Einführung
der Federgegenkraft wirksam verringert. Wie schon beschrieben, nimmt das von der
Feder 7 hervorgerufene Gegendrehmoment mit dem Ankerhub ab; was aus dem Verlauf
der Kennlinie 15, 18 zu erkennen ist. Die Winkelhebel n und 10 sind so bemessen,
daß das auf den Ankert wirkende Drehmoment am Beginn der Ankerbewegung fast gleich
aber entgegengesetzt ist dem Drehmoment durch die Anzugskraft des Magneten. Im Moment
der Kontaktberührung ist das von der Feder 7 .ausgeübte Gegendrehmoment gleich Null.
Von diesem Punkt an steht also die volle Anzugskraft für den vollständigen Durchzug
der Schaltstücke zur Verfügung.In the diagram in Fig. 2, the force relationships are dependent
shown schematically from the armature stroke. The origin of coordinates applies to the switch-on position
of Sagittarius. The characteristic curve 13, 16, 18
gives the non-linear course
the attraction force of the magnet depending on the armature stroke. At the beginning of the
Armature movement, this force is the smallest and especially decreases shortly before the end position
fast too. The force actually required by the switching mechanism is due to the
Stage characteristics 14, 15, 16, 17 shown (power requirement curve). From the beginning of the anchor stroke
up to the first contact is the power requirement according to the characteristic curve part 14,
15 relatively low. At the moment of contact occurs as a result of the bias
a sudden increase in the force requirement in the contact springs. His size
is marked by point 16 of the step curve. This point 16 must therefore
at least still on; never lie above the magnetic characteristic curve 13, 16, 18 if a complete
Passage of the contact pieces should be guaranteed. In the area of characteristic curve 14,
15 there is a considerable excess of force, which has considerable kinetic energy
generated in the anchor mass. This undesirable excess force is reduced by introduction
the spring counter force effectively reduced. As already described, this takes from the
Spring 7 caused counter-torque with the armature stroke; what from the course
the characteristic curve 15, 18 can be seen. The angle levers n and 10 are dimensioned so
that the torque acting on the armature at the beginning of the armature movement is almost the same
but opposite is the torque caused by the attraction force of the magnet. At the moment
the contact torque exerted by the spring 7 is zero.
From this point on, the full tightening force is available for full pulling through
of the contact pieces available.
Durch die Anordnung nach Abb. 1 werden eine Reihe von Vorteilen erreicht.
Der Energiebetrag entspricht nicht mehr der vollen Fläche zwischen den Kurven 14,
15 und 16, 18, sondern ist jetzt der schraffierten Fläche zwischen den Kurven 15,
18 und 16, 18 gleichzusetzen. Der unerwünschte Kraftüberschuß; insbesondere am Beginn
der Ankerbewegung, wird also erheblich vermindert. Das bedeutet eine weit geringere
Ankerbeschleunigung und einen größeren Einschaltverzug mit den schon eingangs geschilderten
vorteilhaften Auswirkungen auf die Lebensdauer, auf die Prellfreiheit der Schaltstücke
und auf die Sicherheit von Schaltvorgängen.The arrangement according to Fig. 1 achieves a number of advantages.
The amount of energy no longer corresponds to the full area between curves 14,
15 and 16, 18 but is now the hatched area between curves 15,
18 and 16, 18 equate. The unwanted excess of force; especially at the beginning
the armature movement is therefore considerably reduced. That means a far lower one
Armature acceleration and a larger switch-on delay with those already described at the beginning
advantageous effects on the service life, on the freedom from bouncing of the contact pieces
and on the safety of switching operations.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus; daß sich der Magnetanker
bei zu tiefer Absenkung der Erregerspannung nicht mehr in Bewegung setzen kann,
weil in diesem Zustand die Gegenkraft der Feder größer als die Anzugskraft des Magneten
ist. Ohne die erfindungsgemäße Gegenkraft würde auch in diesem Fall der Magnet den
Anker anziehen, wobei seine Anzugskraft jedoch nicht mehr ausreicht um einen vollständigen
Durchzug der Schaltstücke herbeizuführen. Es würde also nur zu einer unzulässigen,
lockeren Kontaktberührung mit unzureichendem Kontaktdruck und damit zur Schaltstückverschweißung
kommen. Diese Gefahr wird durch die Erfindung mit Sicherheit beseitigt. Die Gegenkraft
der Feder 7 ist so bemessen, daß eine Erregerspannung, die erforderlich ist, den
Anker in Bewegung zu setzen, auch ausreicht das Schütz völlig einzuschalten.Another benefit arises from this; that the magnet armature
can no longer set in motion if the excitation voltage is lowered too low,
because in this state the counterforce of the spring is greater than the attraction force of the magnet
is. Without the counterforce according to the invention, the magnet would also in this case
Tighten the anchor, but its tightening force is no longer sufficient for a complete
To bring about passage of the contact pieces. So it would only result in an inadmissible
loose contact with insufficient contact pressure and thus for contact welding
come. This risk is eliminated with certainty by the invention. The counterforce
the spring 7 is dimensioned so that an exciting voltage that is required, the
To set the armature in motion, it is also sufficient to switch the contactor on completely.