DE10011985A1

DE10011985A1 - Contact system for low voltage switch unit has movable contact bridge with pair of movable contacts and pair of fixed contact elements

Info

Publication number: DE10011985A1
Application number: DE2000111985
Authority: DE
Inventors: Kurt Haendler; Detlef Koch; Klaus Dieter Nuerenberg; Hartwig Stammberger; Hermann Balzer; Bodgan Zabrocki; Peter Willerscheidt; Jakob Bolz
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2000-03-11
Filing date: 2000-03-11
Publication date: 2001-09-13
Also published as: AU5214801A; EP1264322B1; EP1264322A1; WO2001069616A1; DE50112484D1

Abstract

The contact system has a movable contact bridge with pair of movable contacts and pair of fixed contact elements. The contact system is designed so that a holding shut facility (32) is located in the switch unit. This can be acted on by a magnet armature (28). This remains connected and held in position with the contact bridge, after being acted on, and is independent of any further condition change of the auxiliary magnet system (22) . The holding shut facility (32) is located at right angles to the movement direction of the contact bridge (2), and moves across the contact bridge (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für ein Niederspannungsschaltgerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Kontaktsysteme finden An wendung in elektromagnetischen Schützen und in ein- oder mehrpoligen Schutzschaltern wie Leitungsschutzschaltern, Motorschutzschaltern und klei nen Leistungsschaltern.The invention relates to a contact system for a low-voltage switching device according to the preamble of claim 1. Such contact systems find application in electromagnetic contactors and in single or multi-pole Circuit breakers such as circuit breakers, motor circuit breakers and small circuit breakers.

Bekannte Kontaktsysteme bestehen aus einer beweglichen Kontaktbrücke mit einem Paar von endseitigen beweglichen Kontakten und einem Paar von fe sten Kontakten, die einzeln an festen Kontaktelemente befestigt sind. Bei die sen Kontaktsystemen werden Maßnahmen getroffen, um bei höheren Über strömen oder Kurzschlussströmen eine frühzeitige Kontaktöffnung infolge der bei diesen hohen Strömen und entgegen den Kontaktkraftfedern wirkenden elektrodynamischen Abstoßungskräften zwischen den Kontakten zu verhin dern, damit es nicht zum Verschweißen der Kontakte kommen kann. Dazu wird ein Hilfsmagnetsystem von dem durch die Kontakte fließenden Strom be aufschlagt, der ab einem bestimmten Stromwert, der noch unterhalb der elek trodynamischen Abhebegrenze der Kontaktbrücke liegt, eine mit zunehmen dem Strom ansteigende Kraft erzeugt, die für eine zusätzliche Kontaktkraft verwendet wird. Nach WO 97/27602 A1 ist der bewegliche Eisenkern des Hilfsmagnetsystems mit dem Kontaktbrückenträger verbunden und verläuft in der Kraftwirkungslinie des Hauptmagnetsystems, das über den Kontaktbrüc kenträger die Kontakte ein- und ausschaltet. Nach US-PS 4 513 270 ist das Hilfsmagnetsystem in das Kontaktsystem integriert, in dem ein mit der Kon taktbrücke verbundenes weichmagnetisches Stück die Funktion des bewegli chen Ankers und ein am Kontaktbrückenträger befestigtes weichmagnetisches U-Stück als Magnetjoch wirkt. Von Nachteil bei den bekannten Kontaktsyste men ist die Abhängigkeit der magnetischen Kontaktkraftverstärkung von der momentanen Höhe und dem Kurvenverlauf des Über- oder Kurzschlussstro mes.Known contact systems consist of a movable contact bridge a pair of end movable contacts and a pair of fe most contacts, which are individually attached to fixed contact elements. At the Measures are taken to ensure that the currents or short circuit currents cause an early contact opening as a result of at these high currents and counteracting the contact force springs Prevent electrodynamic repulsive forces between the contacts so that the contacts cannot weld together. To will be an auxiliary magnet system from the current flowing through the contacts opens up from a certain current value that is still below the elec trodynamic lifting limit of the contact bridge is one to increase force that increases the current generated for an additional contact force is used. According to WO 97/27602 A1, the movable iron core is the Auxiliary magnet system connected to the contact bridge support and runs in the line of action of the main magnet system, which over the contact bridge kträger switches the contacts on and off. According to US Pat. No. 4,513,270, this is Auxiliary magnet system integrated in the contact system, in which a with the Kon clock bridge connected soft magnetic piece the function of the mov Chen anchor and a soft magnetic attached to the contact bridge support U-piece acts as a magnetic yoke. A disadvantage of the known contact systems is the dependence of the magnetic contact force amplification on the current height and the curve of the overcurrent or short-circuit current mes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit gegen ein un beabsichtigtes Aufschleudern der Kontakte zu verbessern.The invention is therefore based on the object of security against un to improve the intended spin-on of the contacts.

Ausgehend von einem Kontaktsystem der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unab hängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.Starting from a contact system of the type mentioned at the beginning Task according to the characteristic features of the independent dependent claim solved, while the dependent claims advantage adhesive developments of the invention can be found.

Beim Überschreiten des für das Hilfsmagnetsystem vorbestimmten Ansprech stromes, der noch unterhalb der elektrodynamischen Abhebegrenze für die Kontaktbrücke liegt, wird durch die anfängliche Ankerbewegung und danach unabhängig vom weiteren Verlauf des Stromes ein Zuhaltemittel mit der Kon taktbrücke zuhaltend in Verbindung gebracht, wodurch bei weiterem Stroman stieg in der Hauptstrombahn ein ungewolltes Öffnen der Kontakte verhindert wird, selbst dann, wenn der Strom nach einem Nulldurchgang wieder kräftig ansteigt. Erfindungsgemäße Kontaktsysteme mehrpoliger Schaltgeräte sind üblicherweise mit jeweils einem zugehörigen Hilfsmagnetsystem und Zuhalte mittel versehen.If the response predetermined for the auxiliary magnet system is exceeded current, which is still below the electrodynamic withdrawal limit for the Contact bridge is due to the initial anchor movement and afterwards regardless of the further course of the current, a locking device with the con Clocking bridge connected in connection, whereby with further current increased in the main current path prevented an unwanted opening of the contacts becomes strong, even if the current is strong again after a zero crossing increases. Contact systems of multi-pole switching devices according to the invention are usually with an associated auxiliary magnet system and tumbler medium provided.

Der Bewegung des beaufschlagten Zuhaltemittels erfolgt zweckmäßigerweise quer zur Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke. Eine bleibende Zuhaltung wird vorteilhaft durch eine klemmende Wirkverbindung zwischen Zuhaltemittel und Kontaktbrücke erreicht, wobei nach Beseitigung des Störfalles das Zuhal temittel mittels an sich bekannter Rückstellmittel in seine Ausgangslage zu rückzubringen ist. Die Rückstellmittel können vorteilhaft mit dem Kontaktan trieb, beispielsweise einem Schaltknebel, einem Schaltschloss oder einem Hauptmagnetsystem, gekoppelt sein oder manuell von der Außenseite des Schaltgerätes bedient werden. The movement of the loaded locking device expediently takes place transverse to the direction of movement of the contact bridge. A permanent tumbler is advantageous due to a clamping active connection between the locking device and contact bridge reached, with the Zuhal after eliminating the accident to its starting position by means of restoring means known per se is to be returned. The resetting means can advantageously be in contact with the contact driven, for example a switch toggle, a key switch or Main magnet system, be coupled or manually from the outside of the Switching device are operated.

Das Zuhaltemittel kann im Schaltgerät linear oder bogenförmig gelagert sein, wobei zur Gewährleistung der Zuhaltung selbstredend gegen die Kraft der elektrodynamischen Kontaktöffnung eine ausreichende Abstützung des Zu haltemittels, beispielsweise in einer geeigneten Gegenlagerung im Gehäuse des Schaltgerätes, zu erfolgen hat. Die selbstklemmende Wirkung des Zuhal temittels wird vorteilhaft durch eine keilförmige Ausgestaltung an seinem kon taktnahen Ende oder durch sein spitzwinkliges Auflaufen auf die Oberfläche der Kontaktbrücke erreicht. Um eine gleichverteilte Zuhaltekraft auf beide Hälften des Brückenkontaktes aufzubringen, ist das Zuhaltemittel an seinem kontaktnahen Ende gabelförmig ausgebildet.The locking device can be linear or arched in the switching device, to guarantee the guard locking naturally against the force of electrodynamic contact opening sufficient support of the zu holding means, for example in a suitable counter bearing in the housing of the switchgear. The self-locking effect of the Zuhal Temittels is advantageous through a wedge-shaped configuration on its con end close to the clock or by its acute angular run-up on the surface reached the contact bridge. For an equally distributed locking force on both Applying halves of the bridge contact is the locking device on his end near the contact is fork-shaped.

Als Hilfsmagnetsystem ist zweckmäßig ein Klappankersystem oder ein Tauch ankersystem zu verwenden.A folding anchor system or a submersible is useful as an auxiliary magnet system anchor system to use.

Es ist für die zuhaltende Wirkung des Zuhaltemittels ausreichend, wenn dieser lose mit dem Magnetanker in der Weise gekoppelt ist, dass beim Ansprechen des Magnetankers das Zuhaltemittel eine Beschleunigung in Richtung Kontakt brücke erfährt. Es ist für etliche Anwendungsfälle jedoch vorteilhaft, wenn das Zuhaltemittel fest mit dem Magnetanker gekoppelt ist. Um eine Klemmwirkung zwischen Zuhaltemittel und Kontaktbrücke zu erreichen, muss hierbei die Klemmkraft größer als die Rückstellkraft des Magnetankers sein.It is sufficient for the locking action of the locking device if it is loosely coupled to the magnet armature in such a way that when activated of the magnetic armature, the locking device accelerates in the direction of contact bridge experiences. However, it is advantageous for a number of applications if that Locking means is firmly coupled to the magnetic armature. To a clamping effect To reach between the locking device and the contact bridge, the Clamping force may be greater than the restoring force of the magnet armature.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigenFurther details and advantages of the invention result from the following the embodiment explained with reference to figures. Show it

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kontaktsystem in Längsschnittdarstellung gemäß Linie I-I in Fig. 2; Fig. 1 shows an inventive contact system in longitudinal cross sectional view according to line II in Fig. 2;

Fig. 2 das Kontaktsystem in Querschnittdarstellung gemäß Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 shows the contact system in a cross-sectional view along line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 das Kontaktsystem in Längsschnittdarstellung gemäß Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3, the contact system in the longitudinal sectional view according to line III-III in Fig. 2.

Das im geschlossenen Zustand dargestellte Kontaktsystem enthält eine be wegliche Kontaktbrücke 2 mit einem Paar von beweglichen Kontakten 4, 6 und einem Paar feststehender Kontaktelemente 8, 10 mit jeweils einem festste henden Kontakt 12, 14. Die Kontaktbrücke 2 und die Kontaktelemente 8, 10 sind in einem Gehäuse 16 des Schaltgerätes so angeordnet, dass sich jeweils einer der beweglichen Kontakte 4 bzw. 6 einem der feststehenden Kontakte 12 bzw. 14 gegenüber befindet. Die Kontaktbrücke 2 ist in einem im Gehäuse 16 längsverschieblich gelagerten Kontaktbrückenträger 18 gelagert, wobei sie durch eine ebenfalls im Kontaktbrückenträger 18 gelagerte Kontaktdruckfeder 20 in Richtung zu den Kontaktelementen 8, 10 beaufschlagt wird. Der Kontakt brückenträger 18 ist mit einem nicht dargestellten Kontaktantrieb, beispiels weise einem Schaltschloss oder einem Hauptmagnetsystem verbunden, um die Kontaktepaare 4, 12 und 6, 14 zu schließen oder zu öffnen. In einem mehr poligen Schaltgerät trägt der Kontaktbrückenträger 18 mehrere, gleichartigen Kontaktsystemen zugeordnete Kontaktbrücken 2.The contact system shown in the closed state contains a movable contact bridge 2 with a pair of movable contacts 4 , 6 and a pair of fixed contact elements 8 , 10 , each with a fixed contact 12 , 14th The contact bridge 2 and the contact elements 8 , 10 are arranged in a housing 16 of the switching device in such a way that one of the movable contacts 4 and 6 is opposite one of the fixed contacts 12 and 14, respectively. The contact bridge 2 is mounted in a contact bridge support 18 which is mounted so as to be longitudinally displaceable in the housing 16 , wherein it is acted upon by a contact pressure spring 20 also mounted in the contact bridge support 18 in the direction of the contact elements 8 , 10 . The contact bridge support 18 is connected to a contact drive, not shown, for example, a key switch or a main magnet system to close or open the contact pairs 4 , 12 and 6 , 14 . In a multi-pole switching device, the contact bridge carrier 18 carries a plurality of contact bridges 2 associated with the same contact systems.

Im geschlossenen Zustand der dargestellten Hauptstrombahn verläuft der Strom von dem in der in Fig. 1 links verlaufenden feststehenden Kontaktele ment 8 über das Kontaktepaar 4, 12, über die bewegliche Kontaktbrücke 2 und über das Kontaktepaar 6, 14 zu dem rechts verlaufenden feststehenden Kon taktelement 10. Von dort verläuft der Strom über die Magnetspule 24 eines Hilfsmagnetsystems 22. Das Hilfsmagnetsystem 22 ist als Klappankersystem aufgebaut und besteht weiterhin aus einem im Gehäuse 16 festgelegten U- förmigen Magnetjoch 26 und einem an dessen Polenden schwenkbar gela gerten Magnetanker 28 aus Weicheisen. Der Magnetanker 28 wird in Richtung der dargestellten Ausgangslage durch eine Zugfeder 30 beaufschlagt. Der Magnetanker 28 ist in Verlängerung mit einem Zuhaltemittel 32 aus Form masse verbunden. Beiderseits der Kontaktdruckfeder 20 ist das Zuhaltemittel 32 mit Gabelenden 34, 36 versehen, die in Richtung zur Kontaktbrücke 2 wei sen. Die Gabelenden 34, 36 verjüngen sich in Richtung zur Kontaktbrücke 2 keilförmig. Senkrecht zur Ebene des Magnetankers 28 ist das Zuhaltemittel 32 mit einem von den Gabelenden 34, 36 fortweisenden stabförmigen Rückstell mittel 38 versehen. In the closed state of the main current path shown, the current runs from the element in the left in Fig. 1 fixed Kontaktele element 8 via the pair of contacts 4 , 12 , the movable contact bridge 2 and the pair of contacts 6 , 14 to the right-hand fixed contact element 10th . From there, the current runs through the magnet coil 24 of an auxiliary magnet system 22 . The auxiliary magnet system 22 is constructed as a hinged armature system and further consists of a U-shaped magnet yoke 26 fixed in the housing 16 and a magnet armature 28 made of soft iron which is pivoted at its pole ends. The magnet armature 28 is acted upon in the direction of the starting position shown by a tension spring 30 . The magnet armature 28 is connected in an extension to a locking device 32 made of molding compound. On both sides of the contact pressure spring 20 , the tumbler 32 is provided with fork ends 34 , 36 , which sen in the direction of the contact bridge 2 . The fork ends 34 , 36 taper in a wedge shape in the direction of the contact bridge 2 . Perpendicular to the level of the magnet armature 28 , the locking means 32 is provided with a rod-shaped restoring means 38 pointing away from the fork ends 34 , 36 .

Das Kontaktsystem arbeitet beim Auftreten eines hohen Überstromes, bei spielsweise eines Kurzschlussstromes, in der Hauptstrombahn folgenderma ßen: Der ansteigende Überstrom führt zum Ansprechen des Hilfsmagnetsy stems 2, d. h. zum Anziehen des Magnetankers 28 an das Magnetjoch 26 ent gegen der Kraftwirkung der Zugfeder 30. Mit der Bewegung des Magnetankers 28 verschwenkt das Zuhaltemittel 32 in Richtung zur Kontaktbrücke 2. Die bis her vor der Kontaktbrücke 2 stehenden Gabelenden 34, 36 des Zuhaltemittels 32 schieben sich unter Beschreibung einer kreisbogenförmigen Bahn mit ihren keilförmigen Enden reibschlüssig über die Kontaktbrücke 2. Das geschieht be reits bei einem Stromwert des ansteigenden Überstromes, bevor es durch weiteren Stromanstieg zu einem elektrodynamischen Abheben der Kontakt brücke 2 mit ihren beweglichen Kontakten 4, 6 von den feststehenden Kon takten 12, 14 kommen kann. Von einem Teil des Gehäuses 16 wird das Zu haltemittel 32 dabei entgegen der elektrodynamischen Kraftwirkung auf die Kontaktbrücke 2 abgestützt. An anderer Stelle, beispielsweise durch einen mit dem Schaltgerät in Reihe geschalteten Leistungsschalter, wird der Überstrom abgeschaltet. Das Zuhaltemittel 32 bleibt weiterhin über seine Gabelenden 34, 36 mit der Kontaktbrücke 2 verklemmt, solange er nicht durch manuelle Betäti gung des Rückstellmittels 38 im Gegenuhrzeigersinn in die in Fig. 2 gezeigte Ausgangslage zurückgebracht wird. Des Rückstellmittel 32 kann alternativ auch mit einem Betätigungsmechanismus des Schaltgerätes gekoppelt sein. In seiner Ausgangslage behindert das Zuhaltemittel 32 nicht das gewollte Öffnen und Schließen des Kontaktsystems über den Kontaktantrieb.The contact system works when a high overcurrent occurs, for example a short-circuit current, in the main current path as follows: The increasing overcurrent leads to the response of the auxiliary magnet system 2 , ie to the attraction of the magnet armature 28 to the magnet yoke 26 against the force of the tension spring 30 . With the movement of the magnet armature 28 , the locking device 32 pivots in the direction of the contact bridge 2 . The fork ends 34 , 36 of the locking device 32 , which were in front of the contact bridge 2 , slide with a wedge-shaped ends over the contact bridge 2 with a wedge-shaped end. This is already happening at a current value of the rising overcurrent before there is an electrodynamic lifting of the contact bridge 2 with its movable contacts 4 , 6 from the fixed contacts 12 , 14 by further current rise. From part of the housing 16 , the holding means 32 is supported against the electrodynamic force on the contact bridge 2 . The overcurrent is switched off at another point, for example by a circuit breaker connected in series with the switching device. The tumbler 32 remains jammed over its fork ends 34 , 36 with the contact bridge 2 , as long as it is not brought back by manual actuation of the restoring means 38 in the counterclockwise direction into the starting position shown in FIG. 2. The reset means 32 can alternatively also be coupled to an actuating mechanism of the switching device. In its initial position, the locking device 32 does not hinder the intended opening and closing of the contact system via the contact drive.

Claims

1. Contact system for a low-voltage switching device, consisting of per main current path

- a movable contact bridge ( 2 ) with a pair of movable contacts ( 4 ; 6 ),
- A pair of fixed contact elements ( 8 ; 10 ), which are each provided with a fixed contact ( 12 ; 14 ),
- A contact bridge support ( 18 ) which can be actuated by a contact drive to the movable contacts ( 4 ; 6 ) in pairs with the opposing fixed contacts ge ( 12 ; 14 ) under the action of at least one contact pressure spring ( 20 ) in and out of connection to bring and
- An auxiliary magnet system ( 22 ) consisting of a magnet coil ( 24 ) arranged in the main current path, a fixed magnet yoke ( 26 ) and a movable magnet armature ( 28 ) which responds from an overcurrent below the electrodynamic lifting limit of the contact bridge ( 2 ).

characterized in that

- In the switching device, a lockable medium ( 32 ) which can be acted upon by the magnet armature ( 28 ) is mounted, which, after being acted upon and independent of the further state of the auxiliary magnet system ( 22 ), is connected to the contact bridge ( 2 ) in a locking manner.

2. Contact system according to claim 1, characterized in that the closing means (32) cyclically bridge substantially transverse to the direction of movement of Kon (2) and is rotatably engageable on the contact bridge (2).

3. Contact system according to claim 2, characterized in that the locking means ( 32 ) can be pushed by clamping over the locked contact bridge ( 2 ) and can be brought into its starting position via restoring means ( 38 ).

4. Contact system according to claim 3, characterized in that the resetting means ( 38 ) are operatively connected to the contact drive.

5. Contact system according to claim 3, characterized in that the resetting means ( 38 ) can be actuated manually.

6. Contact system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the locking means ( 32 ) is mounted so that it can be displaced in a straight line.

7. Contact system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the locking means ( 32 ) is mounted in an arcuately displaceable manner.

8. Contact system according to one of the preceding claims, characterized in that the locking means ( 32 ) is wedge-shaped at its end facing the contact bridge ( 2 ).

9. Contact system according to one of the preceding claims, characterized in that the locking means ( 32 ) is displaceable at an acute angle to the extension plane of the contact bridge ( 2 ).

10. Contact system according to one of the preceding claims, characterized in that the locking means ( 32 ) is fork-shaped at its end facing the contact bridge ( 2 ).

11. Contact system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the auxiliary magnet system ( 20 ) is a hinged anchor system.

12. Contact system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the auxiliary magnet system ( 20 ) is a submersible anchor system.

13. Contact system according to one of the preceding claims, characterized in that the locking means ( 32 ) with the magnet armature ( 28 ) is connected ver.