AT233100B - Elektromechanischer Wandler - Google Patents

Elektromechanischer Wandler

Info

Publication number
AT233100B
AT233100B AT725160A AT725160A AT233100B AT 233100 B AT233100 B AT 233100B AT 725160 A AT725160 A AT 725160A AT 725160 A AT725160 A AT 725160A AT 233100 B AT233100 B AT 233100B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
release
release lever
moving coil
electromechanical converter
permanent magnet
Prior art date
Application number
AT725160A
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Dipl Ing Dr Spaelti
Original Assignee
Landis & Gyr Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Landis & Gyr Ag filed Critical Landis & Gyr Ag
Application granted granted Critical
Publication of AT233100B publication Critical patent/AT233100B/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607Armatures entering the winding
    • H01F7/1615Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Elektromechanischer Wandler 
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler, bei welchem der mit Differenz-Strom beaufschlagte Ausgang eines Differenz-Transformators an ein auf einen Auslösehebel wirkendes Tauch- spulsystem angeschaltet ist. Mit derartigen Anordnungen kann ein Schaltermechanismus bereits mit einer bestimmten, sehr geringen elektrischen Leistung - sozusagen durch mechanische   Verstärkerwirkung - aus-   gelöst werden. 



   Bei bisher bekannten elektromechanischen Wandlern dieser Art wird die von ihnen hervorgerufene mechanische Wirkung mittelbar oder unmittelbar auf ein mechanisches System - z. B. auf einen Schal-   ter-übertragen ; hiefür   kommen insbesondere Installationsselbstschalter in Betracht, die ausser einem elektromagnetischen Momentan-Auslöser zur Ausschaltung eines Schalters bei Leitungskurzschluss und einem thermischen Auslöser, der bei andauernder kleiner Überlastung einen Schalter betätigt, auch ein Differentialrelais enthalten, das bei asymmetrischem Stromfluss gegen Erde - also entweder im Falle von Stromdiebstahl oder bei   Isolationsdefekten - die   Auslösung eines Schalters bewirkt ; das Kriterium aller dieser Schaltelemente ist jeweils sinnfällig in der für den auszulösenden Schaltvorgang notwendigen Stromstärke gegeben.

   Die Auslösung des dem Momentan-Auslöser bzw. dem thermischen Auslöser zugeordneten Schalters geht dabei zwar ohne Schwierigkeiten vor sich, der sicheren Auslösung eines Schalters durch das Differentialrelais stehen jedoch Hindernisse mechanischer als auch elektrischer Art entgegenvor allem bei Installationsselbstschaltern für verhältnismässig grosse   Nennstromstärken - da   die Auslösung des Schalters durch das Differentialrelais bereits bei einer Stromstärke von höchstens   10%   des Nennstromes erfolgen soll; das Relais muss also elektrisch sowie auch mechanisch   ausserordentlich empfindlich sein   und wird deshalb bekanntlich als mit einem Schwinganker versehenes polarisiertes Magnetsystem ausgebildet.

   Da nun eine Steigerung der elektrischen Empfindlichkeit - die nur durch Vergrösserung der für den Nennstrom bemessenen Differentialwicklungen erreichbar   wäre - wegen   des beschränkten Raumes praktisch nicht in Betracht kommt, wurde das Relais zur Steigerung seiner Gesamtempfindlichkeit auch bereits als Tauchspulrelais ausgebildet, dessen bewegliches System auf einen Auslösemechanismus einwirkt ; bei solchen Anordnungen sind jedoch durch die im Auslösemechanismus wirksamen Reibungskräfte der Empfindlichkeit immer noch Grenzen gesetzt, die mit Rücksicht auf den zu fordernden ausreichenden Berührungsschutz noch weiter eingeengt werden müssen. Weiters ist es auch bekannt, dass in elektrischen Schalteinrichtungen durch Anbringen magnetischer Zusatzkräfte ein kippartiger Schaltvorgang herbeigeführt werden kann. 



   Nach der Erfindung wird nun bei elektromechanischen Wandlern der eingangs beschriebenen Art eine wesentliche Steigerung der Ansprechempfindlichkeit in einfacher Weise dadurch erreicht, dass zwischen einander zugeordneten Anschlägen des Auslösehebels und des   beweglichen-Teiles des Tauchspulsystem ! \   die sich in Ruhelage des letzteren nicht berühren, ein zusätzliches Magnetfeld besteht, das vorzugsweise durch einen an dieser Stelle eingesetzten Dauermagneten erregt wird. 



   Dieser zusätzliche Dauermagnet ist zweckmässig auf dem beweglichen Teil des Tauchspulsystems angebracht und bildet vorzugsweise zugleich den einen Anschlag. 



   Bei derartiger Ausbildung des elektromechanischen Wandlers wird der in dem zusätzlichen Magnet- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 feld gespeicherte Teil der beim in der Regel von Hand erfolgenden Spannen des Auslösemechanismus auf- gebrachten Arbeit im Auslösemoment frei und liefert so den Hauptteil der Auslösearbeit, so dass die vom
Tauchspulsystem für die Auslösung aufzuwendende elektrische Arbeit sehr klein wird. 



   In der Zeichnung sind in Fig. l und 3 zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen elektrome- chanischen Wandlers dargestellt ; Fig. 2 und 4 zeigen weiters das jedem dieser Geräte zugehörige Kraft-
Weg-Diagramm. 



   In Fig. l ist mit 1 ein Permanentmagnet bezeichnet, in dessen magnetischem Feld sich eine Tauch- spule 2 bewegt, auf deren Spulenkörper 3 eine Feder 4 befestigt ist, die auf ihrer dem Spulenkörper 3 abgekehrten Seite einen kleinen, U-förmigen Dauermagneten 5 trägt. Die Tauchspule 2 wird von einer
Tertiärwicklung 6 eines Differentialtransformators 7 gespeist. Die Masse der Tauchspule 2 sowie die des
Dauermagneten 5 und die   Blattfederkonstante sind hiebei auf die Frequenz der Speisespannung   abgestimmt, z. B. 50 Hz. Damit lassen sich entsprechend der Güte des Resonanzsystems wesentlich grössere Schwin- gungsamplituden der bewegbaren Teile,   d. h.   der Tauchspule 2 und der Feder 4, erzielen als bei nicht abgestimmten Systemen. 



   Physikalisch gesehen hat das im weiteren zur Folge, dass die elektrische Energie über eine bestimm- te Zeit integriert wird, um zu einem bestimmten Zeitpunkt als mechanische Energie verfügbar zu sein, so dass eine derart aufgebaute Anordnung bei Anwendung nur sehr geringer elektrischer Energie eine me- chanische Arbeit abgibt und diese mittel-oder unmittelbar auf eine mechanische Vorrichtung, beispiels- weise zur Auslösung eines Schaltvorganges, übertragen kann.

   Dieses mechanische Arbeitsvermögen wird nun dadurch wesentlich verstärkt, dass durch das vorerst ungestörte Anwachsen der Schwingungsamplitude der Tauchspule 2 der Abstand zwischen dem U-förmigen Dauermagneten 5 und einem als Anker ausge- bildeten Anschlag 8 eines Auslösehebels 9 der mechanischen Vorrichtung schliesslich so klein wird, dass sich diese beiden Teile durch die magnetische Kraft anziehen, wobei die im Magnetfeld des Dauerma- gneten gespeicherte Arbeit als Auslösearbeit frei wird und die Auslösung des Schaltvorganges bewirkt. 



   Die mechanische Vorrichtung besteht bei der vorliegenden Anordnung aus dem um eine Achse 10 drehbar gelagerten, doppelarmigen Auslösehebel 9, dessen linker Hebelarm eine um eine Achse 11 dreh- bar gelagerte und unter der Wirkung einer Zugfeder 12 stehende Nase 13 eines weiter nicht dargestellten
Schaltermechanismus zum Ausschwenken in der Pfeilrichtung A hindert. Die Lage des Auslösehebels wird durch eine Stellschraube 14 im Zusammenwirken mit einer Rückstellfeder 15 festgelegt. Die Zugkraft der Rückstellfeder 15 ist dabei so schwach, dass sie die Reibung, die zwischen der Nase 13 und dem Auslösehebel 9 beim Anliegen der Nase 13 an letzterem entsteht, nicht überwinden kann, so dass sie funktions- mässig nur dafür vorgesehen ist, um nach der Auslösung des Schaltermechanismus den Auslösehebel 9 wieder in seine Ausgangslage zurückzustellen. 



   Die mechanische Verstärkerwirkung dieses elektromechanischen Wandlers ist aus dem Kraft-WegDiagramm in Fig. 2 zu ersehen. In diesem, in dem P eine Kraft und S eine Amplitudengrösse bzw. den von der Tauchspule 2 zurückgelegten Weg bedeuten, stellen die Gerade 16 die Kraft-Weg-Verhältnisse der Tauchspule 2 ohne den U-förmigen Dauermagneten 5 und die Kurve 17 die Kraft-Weg-Verhältnisse   nur für den   U-förmigen Dauermagneten 5 dar. Aus diesen beiden Linienzügen ergibt sich als Resultierende eine Kurve 18.

   Sobald die Tauchspule 2 nach Erregung eine Amplitudengrösse 19 erreicht hat, die den Dauermagneten 5 dem Anschlag 9 so nahe bringt, dass die auf die Tauchspule 2 wirkende Kraft ihre Richtung umkehrt, bewegt sich die Tauchspule 2 infolge dieser magnetischen Kräfte bis zum Anschlag 8 weiter, was im vorliegenden Diagramm einer Amplitudengrösse 20 entspricht. Dadurch wirkt nun die volle potentielle Federenergie, deren Grösse mit dem Diagrammpunkt 21 angegeben ist, auf den Auslösehebel 9 ein. Die bei dieser Anordnung zur Auslösung eines mechanischen Schaltvorganges zur Verfügung stehende Leistung ist durch das LeistungsdreieckO-20-21 graphisch dargestellt. Demgegenüber ist die von aussen zugeführte elektrische Energie bedeutend geringer und im Diagramm auf die schraffierte Fläche beschränkt, die durch die Kurve 18 und die Abszisse eingeschlossen ist. 



   Im   Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3.   in der für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 verwendet sind, ist die Anordnung so getroffen, dass der Auslösehebel 9 bei der Einwirkung der magnetischen Kräfte des Dauermagneten 5 auf den Anschlag 8 unbeweglich bleibt und bei der Einwirkung der kinetischen Energie der Tauchspule 2 auf dem Anker 8 sein die Nase 13 sperrendes Ende nach abwärts schwenken kann. 



   Im Kraft-Weg-Diagramm der Fig. 4 ist die mechanische Verstärkerwirkung, nunmehr bei Ausnutzung derkinetischenEnergiederTauchspule 2, dargestellt. Auch hier bedeuten P die Kraft und S den Weg bzw. die Grösse   derSchwingungsamplitude derTauchspule   2. Sobald die Tauchspule 2 nach Erregung eine   Am-   plitudengrösse 22 erreicht hat, wird sie sich infolge der Anziehung des U-förmigen Dauermagneten 5 und 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 des als Anker ausgebildeten Anschlages 8 mit grosser Beschleunigung bis zu diesem hin bewegen, was im vorliegenden Diagramm einer Amplitudengrösse 23 entspricht. Die während dieser Zeit auf den Anschlag
8 wirkenden magnetischen Kräfte haben keine Bewegung des Auslösehebels 9 zur Folge, da ihn die Stell- schraube 14 in der einen Bewegungsrichtung sperrt.

   Unmittelbar nach Auftreffen des U-förmigen Dauer- magneten 5 auf den Anschlag 8 bewegen sich beide Teile, der Dauermagnet 5 und der Anschlag 8, ent- sprechend dem Impulssatz weiter, wodurch der Auslösehebel 9 an diesem Ende angehoben und an seinem, die Nase 13 sperrenden Ende nach abwärts bewegt wird und diese freigibt. Wie aus dem Diagramm zu ersehen ist, entspricht die der Tauchspule 2 zugeführte elektrische Energie der schraffierten Fläche 24 und die von ihr abgegebene mechanische Arbeit der bedeutend grösseren schraffierten Fläche 25. 



   Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, dass die sinnvolle Verknüpfung der Vorteile eines Differentialtransformators und eines Tauchspulsystemes in Verbindung mit einer zusätzlichen magnetschen Anordnung ohne besondere Aufwendungen zu einem elektromechanischen Wandler von bisher unerreichter Ansprechempfindlichkeit und hohem Leistungsvermögen geführt hat. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Elektromechanischer Wandler, bei welchem der mit Differenz-Strom beaufschlagte Ausgang eines Differenz-Transformators an ein auf einen Auslösehebel wirkendes Tauchspulsystem angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander zugeordneten Anschlägen (8 bzw.   5y des   Auslösehebels (9) und des   beweglichen Teiles (2 - 4) des Tauchspulsystemes (1 - 4),   die sich in Ruhelage des letzteren nicht berühren, ein zusätzliches Magnetfeld besteht, das vorzugsweise durch einen an dieser Stelle eingesetzten Dauermagneten (5) erregt wird.

Claims (1)

  1. 2. Elektromechanischer Wandler nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Dauermagnet (5) auf dem beweglichen Teil des Tauchspulsystemes angebracht ist und vorzugsweise zugleich den einen Anschlag bildet.
    3. Elektromechanischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch derartige Wirkung des zusätzlichen Magnetfeldes auf den Auslösehebel (9) im Sinne der Auslösung, dass der Auslösehebel vom beweglichen Teil des Tauchspulsystemes bei Erreichung einer bestimmten Annäherung - vorzugs- weise erst bei Berührung beider Teile - unter dem Einfluss dieser magnetischen Zugkraft beim Zurückgehen in die Ruhelage mitgenommen wird.
    4. Elektromechanischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Magnetfeld auf den Auslösehebel (9) gegensinnig zur Auslösebewegung wirkt und die Auslösung durch einen mechanischen Druck des beweglichen Teiles des Tauchspulsystemes auf den Auslösehebel erfolgt.
AT725160A 1960-09-08 1960-09-23 Elektromechanischer Wandler AT233100B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH233100X 1960-09-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT233100B true AT233100B (de) 1964-04-25

Family

ID=4457899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT725160A AT233100B (de) 1960-09-08 1960-09-23 Elektromechanischer Wandler

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT233100B (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0255016A1 (de) Strombegrenzendes Schaltelement
DE1615634B2 (de) Schalter zum schnellen Kurzschließen von elektrischen Apparaten
AT233100B (de) Elektromechanischer Wandler
DE2945618A1 (de) Verfahren zum oeffnen eines ueberstromschalters sowie ueberstromschalters sowie ueberstromschalter zur ausfuehrung des verfahrens
WO2001084579A1 (de) Magnetauslöser zum öffnen eines kontaktsystems
AT232108B (de) Elektromechanischer Wandler
CH227246A (de) Einrichtung zur Schnellauslösung elektrischer Schalteinrichtungen.
DE1439494C (de) Kraftspeicher fur elektrische Selbstschalter
DE926740C (de) Schaltstueckanordnung fuer Schalter mit hoher Abschaltleistung
AT125461B (de) Schalteinrichtung für elektrische Stromkreise.
DE506067C (de) Elektromagnetischer Schalter mit zwei zu einem gemeinsamen Magnetsystem gehoerenden Ankern
DE861126C (de) Ausloesevorrichtung fuer UEberstromschnellschalter
DE1279807B (de) Steuereinrichtung fuer Hochspannungsdruckluftschalter
DE961466C (de) Selbsthaltendes Relais
AT217116B (de) Fehlerspannungsrelais
DE958488C (de) Antrieb fuer elektromagnetische Schaltgeraete mit am Anker angelenktem Kniegelenk
DE2656877A1 (de) Elektromagnetische vorrichtung, insbesondere ueberstrom-ausloesevorrichtung
DE3000681A1 (de) Kontaktbetaetigungsvorrichtung
DE1151302B (de) Elektromagnetisches Schuetz mit zwei gegenlaeufig bewegten Ankern
AT228315B (de)
AT243351B (de) Elektrischer Leistungsschalter mit magnetischen, als Tauchankermagnet ausgeführten Schnellauslösern und Wärme-(Bimetall) Auslösern
DE1439494B2 (de) Kraftspeicher fuer elektrische selbstschalter
AT205098B (de) Elektromagnetisches Relais zur Betätigung des Auslösers von Schaltervorrichtungen
CH378996A (de) Elektromechanischer Wandler mit mechanischer Verstärkerwirkung
AT221905B (de) Vorrichtung zum Befestigen eines Endes eines Stiftes, Bolzens od. dgl. an einem Metallwerkstück durch elektrisches Lichtbogenschweißen