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Synchronsehalter.
Mechanische Messgleiehriehter zur Messung von kleinen Wechselströmen und Spannungen haben gegenüber den Trockengleichrichtern den Vorteil, dass in der Sperrichtung der Widerstand wirklich unendlich ist, während in der Flussrichtung der Widerstand praktisch gleich Null anzusetzen ist. Aber noch ein weiterer Umstand sichert diesen Messgleichrichtern ihre grosse Bedeutung, nämlich die Tatsache, dass man den Zeitpunkt der Kontaktgabe in einen beliebigen Winkel zur Netzspannung bringen kann.
Bei mechanischen Gleichrichtern mit Kollektor wird dabei die Bürstenstellung verändert, bei Schwingkontakt-Gleichrichtern ist jedoch zusätzlich ein Phasenschieber zum Messvorgang erforderlich.
Die Erfindung betrifft einen Synchronschalter, mit dem die Phasenlage der Kontaktgabe beliebig und messbar eingestellt werden kann. Der Grundgedanke ist dabei der, dass ein zu Schwingungen in einer Ebene befähigter Dauermagnet in einem Drehfeld angeordnet wird. Der Dauermagnet ist mit einer Kontaktanordnung versehen und kann in dem Felde gedreht werden. Damit ist der Zeitpunkt der Kontaktgabe beliebig einstellbar. Vorteilhaft ist es, wenn das schwingende System auf die Frequenz des Erregerfeldes abgestimmt ist. Ein derartiges, ungedämpft schwingendes System würde infolge der verhältnismässig geringen Energie bei der praktischen Ausführung eine starke Dämpfung an den Kontakten erfahren. Es würden Prellsehwingungen auftreten, oder der Kontaktdruck würde zur sicheren Kontaktgabe nicht ausreichend sein.
Gemäss einer weiteren Erfindung werden daher die Kontakte dicht an der Einspannstelle des schwingenden Systems angeordnet und der Kontakthub dabei so gering gewählt, dass fast bei der ganzen Bewegung des Systems ein Kontakt anliegt. Eingehende Versuche haben gezeigt, dass eine günstigste Entfernung der Kontakte von der Einspannstelle gefunden werden kann. Der Abstand ist abhängig von den Abmessungen der Feder ; er liegt zwischen Vg und der Federlänge. Der Kontaktpunkt kann praktisch als Einspannpunkt gelten. Das System wird dann für diesen praktisch wirksamen Einspannpunkt auf Resonanz mit dem Erregerfeld abgestimmt.
Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt eine Schalteranordnung mit einem in einem Felde drehbaren, magnetisch beeinflussten Schalter. Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung eines Feldes für die Beeinflussung des Schalters. Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Schalters, Fig. 4 eine Seitenansicht dazu, Fig. 5 eine schematische Anordnung der wesentlichen Schalterteil.
Im Drehfeld eines Gramnischen Ringes befindet sich ein Dauermagnet 2. der an einer Feder 3 befestigt ist. Die Feder trägt ferner ein KontaktstÜck 4, das nach beiden Seiten federnden Kontakten 5 und 6 gegenübersteht. Die Kontaktdauer kann mittels Stellschrauben 8 so eingestellt werden, dass sich auf der einen Seite eine beliebige Kontaktdauer, beispielsweise von der halben Schwingungsphase von 1800 ergibt.
Befindet sich der Magnet 2 in einem symmetrischen Drehfeld, so gibt die Verstellung eines am Schaltersoekel 9 befindlichenKnopfes 10 unmittelbar die Phasenverschiebung an. Man kann daher in der einfachsten Weise mit diesen Messgleichrichtern neben den Amplituden eines Stromes und einer Spannung auch die zwischen den beiden elektrischen Grössen bestehende Phasenverschiebung ermitteln und auf diese Weise-Leistungsmessungen durchführen..'
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Soll die Schalteinrichtung lediglich zur Amplitudenmessung dienen, so ist ein symmetrisches Drehfeld nicht erforderlich. Die zur Phaseneinstellung nötige Verschiebung kann man leicht durch ein elliptisches Drehfeld erzeugen, wie es bei einer Einrichtung gemäss Fig. 2 entsteht.
Die Einrichtung besteht aus einem Magnetbügel H, dessen magnetischer Fluss durch eine Spule 12 erzeugt wird. Die Pole 13 und 14 des Bügels 11 sind in bekannter Weise aufgeteilt und je der eine Teil 13 a bzw. 14 a
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mässig einen elliptischen Charakter an.
Weiterhin kann das Drehfeld auch durch einen rotierenden Magneten erzeugt werden. Dieser Fall ist besonders da wichtig, wo man den Phasenwinkel zwischen zwei Messgrössen sehr genau ermitteln will. Denn im allgemeinen liefert ein Netz kein streng symmetrisches Drehfeld, und auch der übliche Drehtransformator gibt nur annähernd eine dem Drehwinkel phasengetreue Spannung. Die Zwischenschaltung eines rotierenden Magneten bedeutet, dass man eine von Änderungen der Symmetrie des Drehfeldes unabhängige Einstellung erhält, da die Rotation eines Synchronankers im Drehfelde in weiten Grenzen vom Feldverlauf unabhängig ist.
Einer verbesserten Kontaktgabe bei schwingendem System dient die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4. Der Magnet 2 ist an einer verhältnismässig kurzen Feder 3 angebracht.
Der Hauptteil des Systems 2,3 schwingt ungedämpft. Neben dem dadurch erreichten grossen Kontaktdruck wird eine saubere Kontaktgabe erzielt, da Prellschwingungen vermieden werden. Ein Kontakt lässt sich leicht so justieren, dass eine Kontaktdauer während der Hälfte einer ganzen Schwingung erreicht wird. Die Kontaktdauer des andern Kontaktes ist dann um die Dauer des Hubes geringer. Diese Anordnung ist weitgehend von der Amplitude des Erregerfeldes unabhängig, wenn die Kontaktdauer 1800 beträgt.
Ist dies nicht erforderlich, so kann der Schalter mit nur einem Kontakt 6 ausgeführt werden, wie es Fig. 5 zeigt, so dass also nur während einer halben Periode der Einspannpunkt von der Stelle 15 zur Stelle 16 verlagert wird.
Die beschriebene Anordnung der Kontakte nahe der Einspannstelle hat ferner den Vorteil, dass die durch die Kontaktfedern 5, 6 und den Kontakt 4 gebildete Stromschleife genügend klein werden kann und vom Antriebsfeld 1 genügend entfernt liegt, um schädliche Induktionsspannungen zu vermeiden. Die Resonanzabstimmung ermöglicht weiter zusammen mit der geringen Dämpfung des Systems die Anwendung sehr schwacher Erregerfelder und damit eine noch weitere Herabsetzung der Streuspannungen. In den Fällen, in denen der geringe Kontaktabstand zu Funkenbildung führt, arbeitet das System zweckmässig unter Luftabschluss. Hiebei ist die beim Abheben infolge der besonderen Anordnung der Kontakte wirksame grosse Kraft günstig, um ein Kleben der Kontakte auch im Vakuum zu vermeiden.
Zur Erzielung einer ausreichenden Polstärke ergaben eingehende Versuche, dass das Dimensions- verhältnis des Sehwingmagneten, das an sich, um mit geringer Antriebskraft im Resonanzfelde arbeiten zu können, klein sein sollte, nicht unter 3 : 1 (Länge zu Durchmesser) liegen darf und dass infolgedessen als Magnetmaterial ein Magnetstahl mit einer Koerzitivkraft grösser als 300 Oersted genommen werden muss. Selbstverständlich kann die Magnetkraft auch durch eine über dem dann aus Eisen bestehenden Schwingkörper senkrecht zum Felde angeordnete Spule erzeugt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Synchronschalter mit einem in einer Ebene schwingenden Magnetsystem, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingende Teil (2) von einem Drehfeld angetrieben ist und samt Kontakten (5, 6) relativ zum Felde drehbar ist.