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Schalter mit Haltemagnet und Zusatzspulen.
Es ist bekannt, bei Schnellschaltern mit gleichstromerregten Haltemagneten die induktive Wirkung des ansteigenden Hauptstromes auf die Haltespulen zu benutzen, um die Ansprechzeit des Schnellschalters zu verringern.
Bei einer bekannten Konstruktion ist z. B. parallel zum Anker des die Haltespulen tragenden Halte- magneten ein magnetisches Streujoch angeordnet, welches die Hauptstromwindung trägt. Jede Änderung des Hauptstromes induziert in der Haltewicklung einen dem normalen Haltestrom überlagerten Sekundär- strom, der so gerichtet ist, dass er bei ansteigendem Hauptstrom der normalen Stromrichtung den Halte- strom schwächt und daher den Anker zum Abfallen und so den Schalter bereits bei einer Stromstärke zum Auslösen bringt, die unterhalb der mit konstantem Gleichstrom eingestellten ("statischen") Auslösestromstärke liegt.
Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, nicht nur das Eisen des Haltemagneten zu induk- tiven Wirkungen bei Änderungen des Hauptstromes auszunutzen, sondern auch die übrigen, durch den
Hauptstrom magnetisch erregten Eisenteile des Schalters, die ohnedies für seine Funktion notwendig sind, im besonderen das Eisen der magnetischen Lichtbogenlöscheinrichtung und das Eisen eines zur Hauptstromwindung parallel liegenden induktiven Nebenschlusses, der, wie bekannt, gleichfalls den
Zweck hat, die Auslösestromstärke bei rasch ansteigendem Strom (dynamische Auslösestromstärke") des Schalters gegenüber der statischen zu verringern.
Zu diesem Zweck wird der Schalter erfindungsgemäss mit Zusatzspulen versehen, die mit dem durch den Hauptstrom erzeugten Magnetfluss dieser Eisenteile verkettet und mit der Haltespule elektrisch oder induktiv verbunden sind.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Haltemagnet 1 des Schnell- schalters wird durch die von Gleichstrom gespeisten Haltespulen 3 erregt. Am Anker 2 ist der um die
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abgerissen und der Schalter geöffnet. Zur Hauptstromwindung 5 ist ein Nebenschlusswiderstand 14 parallel geschaltet, dem durch den Eisenumsehluss 15 eine starke Selbstinduktion verliehen ist. Die Lichtbogen- löscheinrichtung besteht aus den beiden Funkenhörnern 10 und 11 sowie der Blasspule 12, die um den
Eisenkern 13 gewickelt ist. Das Horn 10 ist mit dem festen Schalterkontakt 9, das Horn 11 mit dem beweglichen Schalthebel 6 verbunden. Der Eisenkern des Blasmagneten ist bis auf den Luftspalt, in dem sich der Lichtbogen ausbildet und bewegt, geschlossen.
Der Hauptstrom nimmt bei geschlossenem Schalter den Weg in der Pfeilrichtung durch den beweglichen Kontakthebel 6, den festen Kontakt 9, die Blasspule 12, teilt sich dann zwischen der Hauptstromwindung 5 und dem induktiven Shunt 14, um den Schalter in der Pfeilrichtung zu verlassen. Die Haltespulen 3 waren bisher direkt oder über einen
Vorwiderstand an die Gleichstromquelle 20 angeschlossen. Erfindungsgemäss werden nun auf dem Eisen- kern 13 des Blasmagneten oder auf den Eisenkern 15 des induktiven Shunts oder auf beiden Zusatzspulen 19 bzw. 16 (mit den Anschlussklemmen 17 und 18) angeordnet, die mit den Haltespulen so ver- bunden sind, dass sie elektrisch aufeinander einwirken.
In der Figur sind beispielsweise die Haltespulen 3
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Mit diesen Zusatzspulen lassen sich verschiedene Wirkungen erzielen, je nachdem sie bemessen und geschaltet werden. Einige der möglichen sind im folgenden beschrieben :
Schaltet man z. B. die Zusatzspulen mit den Haltespulen in Reihe, u. zw. gleichsinnig, d. h. so, dass sich die induktiven Wirkungen des Hauptstromes in den Zusatzspulen und in den Haltespulen
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bei ansteigendem Hauptstrom durch die Wirkung der Zusatzspulen verkürzt. Sind die Zusatzspulen auf dem Eisenkern des Blasmagneten angeordnet, so wirken sie auch auf die Blasung günstig.
Unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Kontaktöffnung hat nämlich der Haltemagnet seinen Anker losgelassen und die hiemit verbundene plötzliche Änderung des Flusses im Haltemagneten induziert in den Haltespulen einen entgegengesetzten Strom, der zunächst den Haltestrom über seinen normalen Wert hinaus erhöht und sodann entsprechend der elektromagnetischen Zeitkonstante des Gesamtkreises Haltespulen plus Zusatz- spulen abklingt, bis schliesslich der Haltestrom wieder die normale Höhe hat. Das Feld, welches durch diesen Strom im Innern der auf dem Blasmagneten angebrachten Zusatzspulen erzeugt wird, ist mit dem von Hauptstrom erzeugten Blasfeld gleichgerichtet und unterstützt die Blasung, vermindert also gleich- falls die Gesamtabschaltzeit durch Verkürzung der Lichtbogendauer.
Besondere Dienste leisten die Zusatzspulen bei Rückstromschnellschaltern, die beispielsweise aus Überstromschaltern durch Umpolen der Haltewicklung hervorgehen und insbesondere in Gleichrichter- anlagen zum Abschalten rüekzündender Gleichrichter verwendet werden. Bei der Rüekzündung werden die Rückstromschnellschalter der gesunden Gleichrichter von Vorwärtsstrom durchflossen und sollen nicht abschalten. Es ist jedoch zuweilen beobachtet worden, dass im Falle einer Rückzündung nicht allein der vom Rückstrom durchflossene Schalter des kranken Gleichrichters sondern auch andere Schalter auslösen, die zu gesunden Gleichrichtern gehören und bei der Rückzündung nur von Vorwärtsstrom durchflossen werden.
Die Ursache dieses im allgemeinen unerwünschten Vorganges ist wahrscheinlich darin zu suchen, dass die Haltewicklung des Sehalters durch dieÄnderungen des Vorwärtsstromes induktiv beeinflusst wird. Der Rückzündungsstrom, der den Schalter eines gesunden Gleichrichters im Sinne eines Vorwärtsstromes durchfliesst, steigt zunächst rasch an und wird durch den Rückstromschalter des kranken Gleichrichters abgeschaltet. Diese Stromänderungen (Anstieg und Abfall), die auch die
Hauptstromspulen der gesunden Schnellschalter durchfliessen, bewirken in den Haltespulen dieser Schalter unter Umständen eine solche Verminderung des Haltestromes, dass der Schalter auslöst.
Zur Erläuterung des Vorganges dient die Fig. 2, in welcher der Stromverlauf in der Stromschleife und in der Haltespule nach oszillographischen Aufnahmen dargestellt ist. Die Kurve 1 stellt den durch den Schalter fliessenden Vorwärtsstrom dar, der von seinem anfänglichen Normalwert a beim Auftreten der Rückzündung auf einen Maximalwert b ansteigt und infolge der Unterbrechung durch den zu dem kranken Gleichrichter gehörenden Schalter wieder absinkt. Während dieses Vorganges nimmt der Halte- strom infolge der induktiven Rückwirkung der Stromschleife auf die Haltespule den durch die Kurve 2 dargestellten Verlauf. Er steigt von seinem Normalwert o auf ein Maximum d und fällt dann wieder ab.
Hiebei weist die Kurve ein unterhalb des normalen Haltestromwertes c liegendes Minimum e auf, bei dem unter Umständen die Haltekraft des Magneten so gering werden kann, dass der Anker abfällt und der Schalter auslöst.
Dieser Mangel lässt sich beseitigen, wenn man die Zusatzspulen der Rückstromschalter mit den
Haltespulen in Reihe schaltet ; dann zeigt sich, dass bei geeigneter Bemessung der Zusatzspulen ein Nach- fallen des Rückstromschalters nicht mehr eintritt.
Das hier für einen von Vorwärtsstrom durchflossenen Rückstromschalter Gesagte gilt auch umge- kehrt für einen von Rückstrom durchflossenen Vorwärtsstromschalter.
Man kann die Zusatzspulen mit Anzapfungen versehen, so dass sie ganz oder nur teilweise in den
Haltestromkreis eingeschaltet werden können. Der gesamte Ohmsche Widerstand des Haltestromkreises kann dann bei Herausnahme eines Teiles der Zusatzspulen jeweils durch Zuschalten von Teilen eines gleichfalls mit Anzapfungen versehenen Ohmschen oder induktiven Widerstandes wieder auf den Normal- wert gebracht werden. Damit lässt sieh z. B. die dynamische Auslösestromstärke in gewissen Grenzen regulieren.
Statt die Zusatzspulen mit den Haltespulen elektrisch zu verbinden, kann man sie auch induktiv miteinander koppeln, z. B. durch eine von den Zusatzspulen gespeiste Kopplungsspule, die auf die Halte- spulen wirkt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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spule des Haltemagneten elektrisch oder induktiv verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zusatzspulen auf dem Eisenkern des Blasmagneten oder des induktiven Shunts des Schalters oder auf beiden angeordnet sind.