DE1198899B - Circuit arrangement for spark extinction on mechanical contacts - Google Patents
Circuit arrangement for spark extinction on mechanical contactsInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
HOIhHOIh
Deutsche KL: 21c-35/07 German KL: 21c-35/07
Nummer: 1198 899Number: 1198 899
Aktenzeichen: S 83493 VIII d/21 cFile number: S 83493 VIII d / 21 c
Anmeldetag: 30. Januar 1963 Filing date: January 30, 1963
Auslegetag: 19. August 1965Opening day: August 19, 1965
Beim Abschalten von induktiv belasteten Stromkreisen treten an den Unterbrecherkontakten hohe Spannungen auf, die zur Entladung an den Kontakten fuhren. Die Folge davon sind Verdampfung und Oxydation des Kontaktmaterials, was zu unzulässig hohen Ubergangswiderständen der Kontakte oder gar zu ihrer vollkommenen Zerstörung führt.When switching off inductively loaded circuits, high levels occur at the breaker contacts Voltages that lead to discharge at the contacts. The consequence of this are evaporation and Oxidation of the contact material, which leads to inadmissibly high transition resistances of the contacts or even leads to their total destruction.
Man überbrückt daher die Kontakte mit Kapazitäten, die die in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie auffangen.The contacts are therefore bridged with capacities that match the magnetic capacities stored in the inductance Catching energy.
Dabei tritt aber eine weitere Schwierigkeit auf: Bei erneutem Schließen des Kontaktes fließt über diesen ein hoher Kurzschlußstrom, der durch die, Entladung des Kondensators bedingt ist. Es tritt wiederum die Gefahr der Zerstörung des Kontaktes durch »Zusammenbacken« auf. Um diese Gefahr zu umgehen, werden ohmsche Widerstände in den Kreis aus Kapazität und Kontakt geschaltet, die die hohe Entladungsstromspitze dämpfen. Da durch Zuschalten eines ohmschen Widerstandes die Löschfähigkeit der Kapazität herabgesetzt wird, hat man bei der Dimensionierung derartiger i?C-Glieder notwendig einen Kompromiß zwischen der Löschfähigkeit der Kapazität einerseits und der dämpfenden Wirkung des ohmschen Widerstandes andererseits einzugehen.Another difficulty arises: When the contact closes again, it flows over it a high short-circuit current caused by the discharge of the capacitor. It occurs again Risk of destruction of the contact by "caking". To avoid this danger ohmic resistances are connected in the circle of capacitance and contact, which causes the high discharge current peak dampen. Since switching on an ohmic resistor reduces the capacity of the capacitance to erase, one has to do with the dimensioning such i? C elements a compromise between the erasure capability of the capacitance on the one hand and the damping effect of the ohmic resistance on the other hand.
Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, daß die Kapazität beim öffnen des Kontaktes in jedem Falle die gesamte in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie aufnehmen muß. Es sind aus diesem Grunde Kapazitäten hoher Spannungsfestigkeit notwendig. Darüber hinaus kann durch im Betrieb auftretende Überspannung ein Durchschlag der Isolation der Kapazität auftreten, der im allgemeinen nicht mit vollkommener Sicherheit zu vermeiden ist.Another difficulty is that the capacity when the contact opens in each case must absorb all of the magnetic energy stored in the inductor. It is from this Basically, capacities with high dielectric strength are necessary. In addition, it can occur during operation Overvoltage a breakdown of the insulation of the capacitance can occur, which in general does not occur with complete security is to be avoided.
Es ist weiterhin bekannt, dem Kontakt spannungsabhängige Widerstände parallel zu schalten, und zwar sogenannte VDR-Widerstände (voltage dependend resistance), deren Widerstandsmaterial Siliziumcarbid (SiC) ist. Bei derartigen Elementen fällt der Widerstandswert mit steigender Spannung. Der Stromspannungszusammenhang bei diesen Widerständen ist von der Form U=J", wenn U die anliegende Spannung, / der das Element durchfließende Strom und a eine dem Material eigene Konstante bedeuten.It is also known to connect voltage-dependent resistors in parallel with the contact, specifically so-called VDR resistors (voltage dependent resistance), the resistance material of which is silicon carbide (SiC). In such elements, the resistance value falls as the voltage increases. The current-voltage relationship in these resistors is of the form U = J ", if U is the applied voltage / the current flowing through the element and a is a constant specific to the material.
Diese Widerstände haben aber geringe Eigenkapazität, so daß man, um sichere Funkenlöschung zu erreichen, diesem Widerstand eine konzentrierte Kapazität parallel schalten muß. Hier treten dann wieder die Probleme der Spannungsfestigkeit der Kapazität auf, die in vielen Fällen großen Aufwand erfordern.However, these resistors have a low self-capacitance, so that one has to ensure safe spark extinction achieve, this resistor must connect a concentrated capacitance in parallel. Then step here again the problems of the dielectric strength of the capacitance, which in many cases require great effort require.
Durch die Erfindung werden die oben beschriebe-Schaltungsanordnung
zur Funkenlöschung an
mechanischen KontaktenThe above-described circuit arrangement for spark extinction is provided by the invention
mechanical contacts
Anmelder:Applicant:
Siemens &Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,Berlin and Munich,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Ing. Dr. Rudolf Schöfer, MünchenDipl.-Ing. Dr. Rudolf Schöfer, Munich
nen Mängel durch erfindungsgemäße Verwendung eines spannungsabhängigen Halbleiters von hoherNEN shortcomings due to the inventive use of a voltage-dependent semiconductor of high
ao Eigenkapazität und hoher Spannungsfestigkeit behoben. ao self-capacitance and high dielectric strength fixed.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist als spannungsabhängiger Halbleiter ein solcher aus ferroelektrischem keramischem Material mit tiefliegendem Curiepunkt vorgesehen. Als Materialien sind nach der Erfindung solche vorgesehen, die wie beispielsweise Bariumtitanat (BaTiO3), Strontiumtitanat (SrTiO3) oder (Ba5Sr)TiO3 ^arium-Strontium-Titanat), Perowskitstruktur aufweisen. In Weiterbildung der Erfindung ist der spannungsabhängige Widerstand als kreiszylindrische Scheibe ausgebildet, deren Radius und Dicke derart aufeinander abgestimmt sind, daß das Verhältnis der Eigenkapazität zur Spannungsfestigkeit ein Optimum dargestellt.According to a further development of the invention, a voltage-dependent semiconductor made of ferroelectric ceramic material with a low-lying Curie point is provided. According to the invention, materials are provided which have a perovskite structure, such as barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ) or (Ba 5 Sr) TiO 3 ^ arium strontium titanate). In a further development of the invention, the voltage-dependent resistor is designed as a circular cylindrical disk, the radius and thickness of which are matched to one another in such a way that the ratio of the intrinsic capacitance to the dielectric strength represents an optimum.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die induktive Belastung des Kreises sei beispielsweise durch das Relais A gegeben, das in Reihe zum Kontakt K liegt. An den Klemmen 1 und 2 wird die Speisespannung zugeführt. Parallel zum Kontakt K liegt der spannungsabhängige Kaltleiter, der durch sein elektrisches Ersatzschaltbild, bestehend aus der Kapazität C und dem spannungsabhängigen ohmschen Widerstand R, dargestellt ist.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. The inductive load on the circuit is given, for example, by relay A , which is in series with contact K. The supply voltage is applied to terminals 1 and 2. The voltage-dependent PTC thermistor, which is represented by its electrical equivalent circuit diagram, consisting of the capacitance C and the voltage-dependent ohmic resistance R, is located parallel to the contact K.
Für die Dimensionierung des spannungsabhängigen Widerstandes gelten folgende Vorschriften:The following rules apply to the dimensioning of the voltage-dependent resistor:
Bei einem Arbeitstemperaturbereich, der sich vom Wert der Zimmertemperatur bis zu der durch den Betrieb auftretenden Temperaturerhöhung erstreckt, muß der Curiepunkt bei oder unterhalb 0° C z. B. bei etwa —400C liegen. Als ungefähre Abschätzung gilt, daß der Curiepunkt etwa 50 bis 800C unterhalb des Arbeitstemperaturbereiches liegt.In the case of a working temperature range that extends from the value of the room temperature to the temperature increase that occurs during operation, the Curie point must be at or below 0 ° C, e.g. B. be about -40 0 C. As an approximate estimate, the Curie point is approximately 50 to 80 ° C. below the working temperature range.
509 657/373509 657/373
Wird der Kontakt K geöffnet, so wirkt die Kapazität C zunächst wie ein Kurzschluß. Die Spannung am Kontakt baut sich gemäß dem Ladevorgang der Kapazität langsam auf. Hat sie einen gewissen Wert erreicht, so wird infolge der nun am Halbleiter stehenden Spannung sein ohmscher Anteil kleiner, so daß sie sich schnell über den i?C-Kreis ausgleicht. Es können durch diese Anordnung keine Spannungswerte am Kontakt erreicht werden, die zur Zündung einer Entladung zwischen den Kontaktlamellen ausreichen. Darüber hinaus können aber auch etwa in Betrieb auftretende Überspannungen den Kaltleiter nicht zerstören, da durch seine spezielle Ausbildung als dicke Keramikscheibe die Gefahr eines Durchschlags nicht in Betracht kommt.If the contact K is opened, the capacitance C initially acts like a short circuit. The voltage at the contact builds up slowly according to the charging process of the capacity. Once it has reached a certain value, the ohmic part of the voltage now applied to the semiconductor becomes smaller, so that it quickly balances out over the i? C circuit. With this arrangement, no voltage values can be achieved at the contact that are sufficient to ignite a discharge between the contact lamellas. In addition, overvoltages occurring during operation cannot destroy the PTC thermistor, since the special design as a thick ceramic disk means that there is no risk of a breakdown.
Claims (5)
Sonderdruck aus »Elektro-Anzeiger« Nr. 51/52 vom 22. 12. 1956: Spannungsabhängige Parallelwiderstände für Lasthebemagnete.Considered publications:
Special print from »Elektro-Anzeiger« No. 51/52 of December 22, 1956: Voltage-dependent parallel resistors for lifting magnets.
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|---|---|---|---|
| DES83493A DE1198899B (en) | 1963-01-30 | 1963-01-30 | Circuit arrangement for spark extinction on mechanical contacts |
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| FR925808A FR1355060A (en) | 1963-02-23 | 1963-02-23 | Contactor or electrical circuit breaker |
Publications (1)
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| DE1198899B true DE1198899B (en) | 1965-08-19 |
Family
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| DES83493A Pending DE1198899B (en) | 1963-01-30 | 1963-01-30 | Circuit arrangement for spark extinction on mechanical contacts |
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE1198899B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1291403B (en) * | 1966-07-28 | 1969-03-27 | Siemens Ag | AC circuit breaker |
| EP0059475A3 (en) * | 1981-03-02 | 1983-06-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A current limiter |
-
1963
- 1963-01-30 DE DES83493A patent/DE1198899B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
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| DE1291403B (en) * | 1966-07-28 | 1969-03-27 | Siemens Ag | AC circuit breaker |
| EP0059475A3 (en) * | 1981-03-02 | 1983-06-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A current limiter |
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