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Die Erfindung bezieht sich auf Ölschaltgeräte, insbesondere Olschützen für Drehstrommotoren.
Derartige Schaltgeräte sind infolge der hohen Anlaufströme der Motoren in besonders starkem Masse der Gefahr des Festschweissens der Kontakte beim Einschalten ausgesetzt. Die Gefahr des Festschweissens wird vor allem verursacht durch das Prellen der beim Einschalten aufeinandertreffenden Kontakte, zumal der hiebei entstehende Lichtbogen Öl verdampft und durch den Dampfdruck die Kontaktabhebung noch verstärkt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit derartiger Schaltgeräte zu verbessern und insbesondere die erwähnten Prellungen zu verhindern bzw. auf ein unschädliches Mass herabzusetzen.
Dieser Zweck wird bei einem Ölschaltgerät gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die beweglichen Teile des Gerätes so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Auftreffwucht, d. h. die kinetische Energie, die der bewegliche Kontakt im Augenblick der Kontaktberührung in sich trägt, so klein gehalten wird, dass sie bei vom Augenblick der Kontaktberührung an einsetzender stetiger Richtungsänderung der Wirkungslinie des Kontaktdruckes zu einem Zurückwerfen der Kontaktstücke nicht ausreicht. Auf diese Weise lässt sich eine von Anfang an kraftschlüssige und innige Berührung der Kontakte gewährleisten.
Es ist an sich bekannt, das bewegliche Kontaktstück eines Schaltgerätes auf dem beweglichen Kontaktträger für sich beweglich anzuordnen und mittels einer Feder gegen diesen zu drücken. Die beweglichen Schaltstücke selbst sind jedoch bei derartigen Anordnungen verhältnismässig gross und klobig, so dass infolge der vor dem Aufeinandertreffen der Schaltstücke erfolgenden Energiespeicherung in der Masse des beweglichen Kontaktes beim Einschalten die Gefahr des Prellen auftreten kann. Ein bekanntes derartiges Ölsehaltgerät mit Wälzkontakt weist eine Anordnung des beweglichen Schaltstückes auf, bei der ein besonders schweres Kontaktstück an einem sehr langen Hebelarm angeordnet ist.
Bei dieser Bauart ist auf eine besonders wirksame Abwälzbewegung Wert gelegt, während der Gesichtspunkt der Prellung nicht berücksichtigt ist. Bei einem andern bekanntgewordenen Schaltgerät, das jedoch in Luft arbeitet, ist der bewegliche Kontaktteil an den von der Schaltkraft beeinflussten starren nicht zur Strombahn gehörenden Kontaktträger mit Überlappung angesetzt und wird mittels einer Kontaktdruckfeder derart angepresst, dass er beim Auftreffen auf den Gegenkontakt über eine Kante als Drehachse kippt und sich dabei an der Kontaktstelle infolge gewölbter Ausbildung abwälzt.
Auch hier ist das bewegliche Kontaktstück verhältnismässig lang und schwer ausgebildet. Auch handelt es sich nicht um ein Ölschaltgerät. Gerade bei Ölschaltgeräten, auf welche die Erfindung sich bezieht, ist es aber infolge der von einem etwaigen Einschaltlichtbogen aus dem Öl erzeugten Gasblase in besonderem Masse von Wichtigkeit, dass die Kontakte vom Augenblick ihrer ersten Berührung an fest aufeinanderliegen bleiben, weil das durch einen Einschaltfunken aus dem Öl erzeugte Gas die Neigung der Kontakte, sich nochmals voneinander abzuheben, noch verstärkt.
Nachstehend sind einige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben, deren Merkmale sich sowohl gemeinsam als auch unabhängig voneinander anwenden lassen.
So besteht eine Ausführungsform der Erfindung, die sich als besonders günstig erwiesen hat, darin, dass zur Verkleinerung der Auftreffwucht, d. h. der kinetischen Energie des beweglichen Kontaktes im Augenblick der Kontaktberührung, der mit dem festen Gegenkontakt in Berührung kommende bewegliche Kontaktteil in an sich bekannter Weise an den von der Sehaltkraft beeinflussten starren, vorzugsweise zur Strombahn gehörenden Kontaktträger mit Überlappung angesetzt ist und mittels
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einer Feder derart angepresst wird, dass er beim Einschalten über eine Kante als Drehachse kippt, wobei an der Kontaktstelle infolge gewölbter Ausbildung eines der beiden Kontakte eine Wälzbewegung stattfindet, und dass in der Einschaltendstellung der Drehwinkel des angesetzten beweglichen Kontaktteiles mindestens 80 beträgt,
während die Länge dieses beweglichen Kontaktteiles 15 mm plus 0. 12 mm je Ampere Anlaufstrom des anzuschliessenden Motors nicht überschreitet.
Durch diese Ausbildung und insbesondere durch die hiedurch ermöglichte kleine Bemessung
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die dabei auftretenden Hebelverhältnisse und durch den grossen Drehwinkel dafür gesorgt, dass bei noch grösseren Stromwerten etwa doch auftretende Schweissstellen mühelos getrennt werden.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung teilweise schematisch dargestellt, wobei nur die Grundplatte und der an ihr befestigte Schaltermechanismus sowie die Kontakte in Fig. 1 abgebildet, der Ölkasten und die Abdeckkappe jedoch weggelassen sind. Die Fig. 2 und 3 zeigen andere Ausbildungen der Kontakte ; Fig. 4 ist ein Diagramm aus dem die der Erfindung entsprechend Höchstlänge der besonders angesetzten beweglichen Kontaktteile für verschiedene Stromstärken zu entnehmen ist.
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welchem sich die Anschlussschraube 16 befindet. An dem freien Ende des Kontaktträgers 13 ist das bewegliche Schaltstück 12 mit Überlappung angesetzt.
Es wird mittels eines Bolzens 15 und einer Feder 14 nachgiebig festgehalten, so dass es in der Ausschaltstellung flächenhaft an dem freien Ende des Kontaktträgers anliegt. Beim Einschalten in die gezeichnete Endstellung kippt es um seine Kante K. Der Kippwinkel ist mit w bezeichnet und beträgt mehr als 8 .
In Fig. 2, in der die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1, befindet sich die Kippkante K am äusseren Ende des Kontaktträgers 13. Das bewegliche Kontaktstück bildet hier einen doppelarmigen Hebel.
Während in Fig. 1 und 2 der feste Kontakt gewölbt und der bewegliche Kontaktteil gerade ist, kann nach Fig. 3 natürlich auch der feste Kontakt 11 gerade und der bewegliche Kontaktteil12 an seinem Ende gewölbt sein.
In dem Diagramm nach Fig. 4 ist als Abszisse die Anlaufstromstärke eines an das Schütz angeschlossenen Drehstrommotors angegeben, vergleichsweise sind auch die entsprechenden Nennstromstärken (N 6 bzw. N 8) bei Annahme eines 6fachen bzw. 8fachen Anlaufstromes eingezeichnet. Die Ordinaten geben die hochstzulässige Länge L des an den Kontaktträger. M ? besonders angesetzten beweglichen Kontaktteiles 12 in Millimetern an.
Die Auftreffwucht des beweglichen Schaltstückes, durch welche die Grösse der Prellung bestimmt ist, hängt nun nicht allein von der Masse des beweglichen Schaltstückes, sondern auch vor allem von seiner Geschwindigkeit im Augenblick der Kontaktberührung ab. Daher lässt sich ein Ölsehaltgerät nach der Erfindung noch weiter dadurch verbessern, dass zur weiteren Verminderung der Prellwucht, insbesondere zur Kleinhaltung der Endgeschwindigkeit, mit dem Träger des beweglichen Kontaktes (Traverse) eine im wesentlichen quer zu seiner Bewegungsrichtung stehende Dämpfungsplatte verbunden ist, die sich unter dem Öl bewegt.
In Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 5 zeigt die Seitenansicht, Fig. 6 die Vorderansicht eines dreiphasigen Ölschützes. 31 ist eine Isoliergrundplatte, 32 ein Ölgefäss. An der Grundplatte 31 sind die feststehenden Kontaktbügel 33, 34, 35 sowie der feststehende Eisenteil 36 des Schaltmagneten befestigt. 37 ist die Magnetspule, 48 der Magnetanker, 39 das Drehlager des Magnetankers. Der Magnetanker 48 trägt zwei Querleisten 40 und 41. An der Querleiste 41 sind die beweglichen Schaltstücke 42, 43 und 44 angebracht. Mit der Querleiste 40 ist durch Bügel 45,46 die Dämpfungsplatte 41 verbunden. Diese Dämpfungsplatte oder Dämpfungsscheibe steht hier nicht genau senkrecht zur Bewegungstangente, sondern etwas schräg dazu.
Sie besteht aus Faserstoffisoliermaterial.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit besteht darin, dass die vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Isolierpressteil gestaltete Hubbrücke (Traverse), die die beweglichen Kontakte trägt, selbst als Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist, beispielsweise durch Verbreiterung ihrer quer zu ihrer Bewegungseinrichtung stehende Gesamtfläche. Bei einem weiter unten beschriebenen, in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine derartige Dämpfungseinrichtung vorgesehen.
Auch können die bewegliche Hubbrücke und die Träger der ortsfesten Kontakte so ineinandergreifen, dass sie durch ihr Zusammenwirken bei der Anzugsbewegung eine dämpfende Wirkung nach Art der an sich bekannten Dämpfungskolbenpumpen hervorrufen.
Hiefür zeigt Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel. 50 ist der ortsfeste Teil des Elektromagneten mit der Erregerspule 51. 52, 53 sind die Träger der ortsfesten Kontakte. Die Träger 52, 53 tragen an ihren
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unteren Enden die nicht mitdargestellte ortsfeste Kontakteinrichtung, während die ebenfalls nicht mitdargestellten beweglichen Kontakte von der Hubbrüeke (Traverse) 54, die mit dem beweglichen Teil des Magneten 55 fest verbunden ist, getragen werden. Die Dämpfungseinrichtung wird hiebei gebildet durch Ansätze 56, 57 an den Trägern der ortsfesten Kontakte 52,53, durch welche die die beweglichen Kontakte tragende Hubbrücke geführt ist.
Die Ansätze 56, 57 an den Trägern der ortsfesten Kontakte greifen mit der beweglichen Hubbrücke 54 so ineinander, dass sich durch ihr Zusammenwirken bei der Anzugsbewegung eine dämpfende Wirkung nach Art von Dämpfungskolbenpumpen ergibt. Derartige Anordnungen sind besonders raumsparend und auch wegen der geringen Zahl der benötigten Einzelteile vorteilhaft.
Infolge der günstigen Ausnutzung hochwertiger Werkstoffe sind bei einem neuzeitlichen Ölschaltgerät die gesamten beweglichen Massen sehr gering. Da anderseits bei Geräten für mittlere und grössere Stromstärken der erforderliche Kontaktdruck verhältnismässig gross ist, ist ein sehr kräftig arbeitender Magnet notwendig, um ein sicheres Durchziehen zu gewährleisten. Verwendet man einen solchen, so wird die Gefahr des Prellens wegen der sich insbesondere bei der noch zulässigen Über-
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sich zwar, wie beschrieben, durch Dämpfungseinrichtungen herabmindern.
Jedoch entsteht nunmehr, besonders bei Unterspannung, die Schwierigkeit, dass beim Berühren der Schaltstücke zwar keine Prellung eintritt, dass aber die zur Überwindung des grossen Kontaktdruckes erforderliche Energie wegen der dann verhältnismässig geringen Zugkraft der Magneten nicht vorhanden ist und ein Festschweissen der Kontakte infolge nicht vollständigen Durchzuges eintreten kann.
Diese Schwierigkeit, die sich trotz kleiner Endgeschwindigkeit und kleiner Masse des eigentlichen beweglichen Kontaktstückes durch den weiten Bereich der Netzspannung, in welchem das Schütz sicher arbeiten soll, ergeben kann, wird nach der weiteren Erfindung dadurch behoben, dass zwecks Energiespeicherung bis zur beginnenden Kontaktberührung der Träger der beweglichen Kontakte (Traverse) durch ein zusätzliches Gewicht beschwert ist. Hiedurch gelingt es, neben der Verhinderung der Prellung, die durch Kleinhaltung der Auftreffwucht des von der Traverse getragenen beweglichen Kontaktstückes sichergestellt ist, auch einen sicheren Durchzug des Magneten bis in die vollständige Einschaltstellung zu gewährleisten. Das Zusatzgewicht übernimmt hiebei die Rolle, die das Schwungrad bei einer Kolbenmaschine hat. Es stellt den Energiespeicher dar.
Die Schaltstücke berühren sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit und die Kontaktdruckfedern werden durch die nunmehr freiwerdende kinetische Energie im Träger der beweglichen Kontakte auch bei mässiger Geschwindigkeit vollständig durchgedrückt, obwohl bei mittleren und grösseren Schützen die Energieentnahme zur Erreichung des Durchdruckes sehr gross sein kann. Ausserdem wird der Einfluss des Wechsels des magnetischen Feldes, der ein merkliches Nachlassen der Geschwindigkeit im Rhythmus der Kraftflusskurve hervorruft und hiedurch nachteilig wirken kann, durch das Ausgleichsgewicht vermindert.
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magneten, dessen Spule mit 64 bezeichnet ist. 65 ist der bewegliche Anker des Elektromagneten, der mit dem Kontaktträger (Traverse) 66 fest verbunden ist.
Dieser trägt die beweglichen Kontakte 67, 68, die unter dem Einfluss von Kontaktdruckfedern 69 stehen und durch eine bewegliche leitende Verbindung 70 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Traverse 66, die in einer Führung 71 geführt ist, ist durch ein mit ihr verbundenes Zusatzgewicht 72 beschwert. Sie ist ausserdem mit Vorsprüngen 73, 74 versehen, die bei der Anzugsbewegung als Dämpfungsglieder wirken.
Aus Gründen, die weiter oben dargelegt sind, ist die Masse des beweglichen Magnetteiles 65 und ebenso die der aus Isolierstoff hergestellten Traverse 66 verhältnismässig gering, ebenso die Masse der Kontaktstücke 67, 68. Der Magnet ist kräftig bemessen, um die Kontaktdruckfedern 69 sicher durchziehen zu können. Damit die Geschwindigkeit der beweglichen Teile nicht zu gross wird, sind die Dämpfungsglieder 73, 74 vorgesehen, und damit trotz der hiedurch erreichten geringen Auftreffgeschwindigkeit, besonders auch bei Unterspannung und trotz des wechselnden Kraftflusses im Magneten ein sicherer Durchzug zustandekommt, ist das zusätzliche Gewicht 72, das zweckmässig aus Metall oder einem andern Stoff von hohem spezifischen Gewicht besteht und je nach Bedarf bemessen werden kann, vorgesehen.
Besonders vorteilhaft ist es nach der weiteren Erfindung, das Zusatzgewicht gleichzeitig zur Bildung von Bauteilen mit besonderen Aufgaben auszunutzen. Man kann z. B. das zusätzliche Gewicht seitlich an der Traverse in Führungsteilen unterbringen, die mit entsprechenden ortsfesten Führungsteilen zusammenarbeiten und so mehrfach, nämlich einmal zur Energiespeicherung und ausserdem zur Führung der Traverse und der mit ihr verbundenen Teile, ausgenutzt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, jedoch ohne Zusatzgewicht, ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Hier besteht die zwischen dem Träger des beweglichen Kontaktes und dem beweglichen Kontakt selbst wirksame Kontaktdruckfeder in einer Blattfeder, die mittels einer Erhebung, z. B. eines Nietkopfes, auf das eigentliche Kontaktstück drückt und zwecks Einstellung des Kontaktdruckes einen von einer in den Kontaktarm eingeschraubten Befestigungsschraube durchdrungenen Längsschlitz besitzt.
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Diese Einrichtung gestattet es in einfacher Weise, den Kontaktdruck beim Zusammensetzen des Gerätes auf einen bestimmten Wert einzustellen, unabhängig von Differenzen in den Abmessungen zwischen den einzelnen Schalterteilen, die verhältnismässig grosse Toleranzen besitzen können. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, dass die Blattfeder mit keinerlei Biegungen versehen zu werden braucht, wodurch die Herstellung besonders einfach wird.
Die Einrichtung nach der Erfindung kann auch bei andern Schalteinrichtungen als bei Ölschützen mit günstigem Erfolg angewendet werden.
Es ist für die Gewährleistung des sicheren und einwandfreien Arbeitens von Ölschaltgeräten weiterhin wichtig, dafür zu sorgen, dass die beweglichen Teile eines Ölschützes sicher geführt sind, so dass sie sich nicht verklemmen können. Ausserdem soll das Schütz so ausgebildet sein, dass es möglichst einfach zusammengesetzt werden kann. Erfindungsgemäss besitzt daher die Sockelplatte 81 des in Fig. 9 und 10 dargestellten Ölschützes in den Öltopf hineinreichenden Fortsätze 82, die zur unverrückbaren Lagerung des ortsfesten Teiles des Magneten 83 und als Führung des beweglichen Magnetankers 84 ausgebildet sind.
Ein solches Ölschütz lässt sich nach der weiteren Erfindung besonders günstig in der Weise bauen, dass die Fortsätze 82 der Sockelplatte 81 den feststehenden Teil 83 des Magneten 84 nach Art von Führungsschienen von durchgehend gleichbleibendem Profil zwischen sich fassen, so dass beide Teile 83, 84 des Magneten beim Zusammensetzen nacheinander zwischen sie eingeschoben werden können. Das Zusammensetzen wird dadurch noch einfacher. Weiterhin wird unter dem gleichen Gesichtspunkt neuerungsgemäss bei dem Ölschütz ein im wesentlichen U-förmiger Bügel 86, der mit seinen reehtwinkelig umgebogenen Enden in die Sockelplatte oder ihre inneren Fortsätze oder hinter Vorsprünge derselben greift und als Hubbegrenzer für die beweglichen Teile, insbesondere für den Anker des Schützes dient, verwendet.
Weiterhin greifen neuerungsgemäss die die Soekelplatte bzw. deren Fortsätze hintergreifende Teile 86 des Bügels 85 auch in Nuten 87 des feststehenden Teiles 83 des Magneten ein, so dass sie diesen in seiner Lage befestigen. Fig. 10 zeigt die Kontakteinrichtung des gleichen Ölschützes. 91 ist der ortsfeste Träger des festen, 92 der des beweglichen Kontaktes. 93 ist der bewegliche Kontaktträger, 94 ein in diesem für sich beweglich gelagertes Kontaktstück. 95 ist das vom Schaltmagneten betätigte Antriebsorgan für den Kontaktträger. Dieser ist in dem Teil 92 gelagert und steht dort unter dauernder Einwirkung einer Feder 96. Am Kontaktträger 93 ist eine auf das Kontaktstück 94 wirkende Kontaktdruckfeder 97 vorgesehen, die die Form einer Blattfeder besitzt.
Sie drückt mittels eines Nietkopfes 98 oder mit einer sonstigen Erhebung auf das Kontaktstück. Sie besitzt ausserdem, wie besonders deutlich in Fig. 11, die die beweglichen Schalterteile von unten gesehen zeigt, zu sehen ist, einen Längsschlitz 99, der von einer in dem Kontaktarm eingeschraubten Befestigungsschraube 90 durchdrungen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ölschaltgerät mit Wälzkontakt, insbesondere für Drehstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile des Gerätes so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Auftreffwucht, d. h. die kinetische Energie, die der bewegliche Kontakt im Augenblick der Kontaktberührung in sich trägt, so klein gehalten wird, dass sie bei vom Augenblick der Kontaktberührung an einsetzender stetiger Richtungsänderung der Wirkungslinie des Kontaktdruckes zu einem Zurückwerfen der Kontaktstücke nicht ausreicht.