CH229726A - Kontaktstromrichter. - Google Patents

Description

      Kontaktstr        omr        ichter.       Die Erfindung betrifft einen Kontakt  stromrichter mit mechanisch bewegten Kon  takten zum Energieaustausch zwischen  einem Wechselstrom- und einem Gleich  stromsystem oder zwischen zwei Wechsel  stromsystemen verschiedener Frequenz. Diese  Art Stromrichter eignet sich wegen ihrem  hohen Wirkungsgrad in erster Linie für  Starkstromzwecke, wobei zu berücksichtigen  ist, dass die Beherrschung grosser Ströme  konstruktive     Schwierigkeiten    mit .sich bringt,  weil die beim periodischen Schalten sich  bildenden Unterbrechungslichtbögen leicht  einen starken     Abbrand    an den Kontaktflächen  hervorrufen können, der eine Beschädigung  derselben zur Folge hat.

   Ferner werden die       Kontaktteile    und     deren    Antriebsmechanis  mus durch das für die     Kommutierung        erfor-          derliehe    rasche und ständige Schliessen und  Öffnen der Kontakte mechanisch sehr stark  beansprucht. Um diese Anforderungen er  füllen zu können, sind bereits verschiedene  Ausführungen von     Kontaktstromrichtern     vorgeschlagen worden, die beispielsweise    durch     Exzenterantriebe    betätigte Schleif-,  Rollen- oder Wälzkontakte     benützen    oder       Abhebekontakte    aufweisen, die über durch  ein exzentrisches Antriebsorgan betätigte  Stössel bewegt werden.

   Obwohl diese bekann  ten Ausführungen in mancher Beziehung zu  friedenstellend sind, weisen sie doch noch  Mängel auf, die ihre praktische Brauchbar  keit stark beeinträchtigen oder     verunmög-          lichen.    So können zum Beispiel, wie es bei  mit Stössel betätigten Kontakten der Fall  ist, infolge der grossen     Masse    der zu be  schleunigenden Teile so starke Schläge zwi  schen den Kontakten vorkommen, dass beson  dere     Dämpfungseinrichtungen    vorgesehen       werden    müssen. Bei andern Ausführungen  dagegen ist die Auswechselbarkeit der Ver  schleissteile sehr erschwert oder die Schmie  rung der     mechanischen-    Teile äusserst um  ständlich oder mangelhaft.  



  Der Zweck der Erfindung ist es, einen       Kontaktstromrichter    mit mechanisch beweg  ten. Druckkontakten zu schaffen, der die  Mängel der bisher bekannten Ausführungen      nicht aufweist. Erfindungsgemäss wird dies  dadurch erreicht, dass die Betätigung der  Kontakte über zweiarmige, durch ein exzen  trisches Antriebsorgan angetriebene Hebel  erfolgt, die an einem Hebelarm die bewegte  Kontaktbrücke tragen, während der andere  Hebelarm derart federnd abgestützt ist, dass  er unabhängig vom Antrieb durchschwingt,  wobei die Kontaktbrücke durch eine elektro  magnetische Vorrichtung in der Schliess  stellung gehalten ist.

   Durch die Anwendung  eines solchen Schwingsystems für den Kon  takthebel ist es möglich, die zu beschleuni  genden Massen erheblich zu reduzieren und  gleichzeitig die starken Schläge zwischen  den Kontakten wesentlich zu mildern.  Ferner können durch geeignete Wahl der  Hebelverhältnisse beim zweiarmigen Hebel  die mechanische Beanspruchung des An  triebsmechanismus und das Mass der Exzen  trizität     günstig    abgestimmt werden. Ausser  dem kann eine räumliche Trennung der me  chanischen und elektrischen. Teile der Kon  taktvorrichtung erreicht werden, was beson  ders die Auswechselbarkeit der Verschleiss  teile     bezw.    der dem Schaltfeuer ausgesetzten  Kontaktteile     begünstigt    und die     Schmierung     der Antriebsorgane wesentlich erleichtert.

    



  In der Zeichnung sind in den     Fig.    1 und  2 zwei Ausführungsbeispiele der Kontakt  einrichtung nach der Erfindung in schema  tischer Weise dargestellt. Die     Fig.    3 und 4  zeigen zwei weitere Ausführungsmöglich  keiten für den     Antriebsmechanismus    der  Kontakteinrichtung.  



  In     Fig.    1 bedeutet 1 einen zweiarmigen  Hebel, der von ,dem auf der Welle 2 befestig  ten Exzenter 3 aus betätigt wird. Der rechte  Arm des Hebels ist fest mit einem die Feder  4 enthaltenden Gehäuse 5 verbunden, in dein  der kolbenartig ausgebildete Federteller 6  geführt ist und sich hin und her     bewegen     kann. Auf der äussern     obern    Seite des Ge  häuses 6 ist eine Gegenfeder 7     ang@ebraehi;     und die beiden Federn 4 und 7 sind gegen  seitig so abgestimmt, dass der Hebel 1 durch  schwingen kann, ganz unabhängig davon, in  welcher Lage sieh der Exzenter 3 befindet.    Durch die Wirkung der Feder 4, 7 wird der  Federteller 4 ständig auf dein Exzenter 3  angedrückt.

   Auf dem andern Arm des  Hebels 1 befindet sich die beweglich ange  ordnete Kontaktbrücke 8, die über die Feder  9 in einem am Hebelarm befestigten Gehäuse  10 federnd gelagert ist. Die Kontaktbrücke B  ist gegenüber dem Gehäuse     1'0        bezw.    Hebel 1  isoliert, und ihre Auf- und     Abbewegung    ist  durch einen Anschlag begrenzt. 11 sind die       feststehenden    Gegenkontakte, die in der  Schliessstellung durch die Kontaktbrücke 8  überbrückt     werden.    In     Fig.    Ja ist ein Längs  schnitt durch die Kontakte gezeigt. Auf dem  Kontaktarm des Hebels 1 befindet. sich  ausserdem noch ein Anker 12, der durch ein  Haltemagnet 13 angezogen wird.

   Der Halte  magnet<B>13</B> wird direkt vom Kontaktstrom  oder einem     gleichsinnig    ändernden Strom  erregt.  



  Die     ZVirl#:ungsweise    des Kontaktstrom  richters ist wie folgt: Um eine möglichst       funkenlose        Kommutierung    zu erzielen, muss  der Haltemagnet 13 den Hebel 1 so lange  festhalten, bis das Abheben der Kontakt  brücke 8 zeitlich mit dem     Strom-Nulldureh-          gang        übereinstimmt.    Dieser Magnet 13 hilft  auch zusätzlich mit, während der Schliess  periode den Kontaktdruck zu erhöhen. Die  Kontakte 8, 11 trennen sich erst dann, wenn       entsprechend    der Lage des Exzenters 3 die  maximale     sinusförmige        Hubgeschwindigkeit     erreicht. ist.

   Durch die federnde Lagerung  der     Konta.ktbriicke    8 im Hebel 1 wird  die     Abhebegeschwindigkeit    des beweglichen  Kontaktes 8 möglichst gross sein. Auch die       Bedingungen        für    das Ansprechen des     Halte-          rnagneten    13 sind in diesem Falle viel günsti  ger, da derselbe demnach nicht bei Strom  durchgang Null, sondern viel früher den       Anker    12 loslassen muss. Durch geeignete       Einstellung    des Antriebsmechanismus kann  die Kontaktabhebung ohne weiteres in Über  einstimmung mit dem     Strom-Nulldurchgang     gebracht werden.

   Bei     Stromänderungen        muss     auch die     Übe@rlappung    verändert werden, um  jegliches Schaltfeuer an den     Kontakten    zu ,  vermeiden. Zu diesem Zweck kann der      Magnet 13     mit    einer     Hilfswicklung    14 ver  sehen :sein, welche die Einschaltdauer des       Magneten    stromabhängig steuert. Diese  Hilfswicklung 14 kann entweder vom Kon  taktstrom oder von einer fremden Gleich  stromquelle aus gespeist werden..  



  Bei der beschriebenen Kontakteinrich  tung     besteht    der grosse Vorteil, dass der me  chanische Teil samt     Antriebsorgan,    der stän  dig geschmiert werden muss, vom elektri  schen,     ölfreien:    Teil vollständig getrennt ist.  Ferner können die Verschleissteile, zum Bei  spiel Federn, Kontakte     usw.,    in äusserst ein  facher Weise, und zwar während des Betrie  bes, ausgewechselt werden, indem der zwei  armige Hebel einfach in die durch die strich  punktierte Linie     x---x        angedeutete    Lage ge  dreht wird. In dieser Stelle sind alle wesent  lichen Teile leicht zugänglich     und    auswech  selbar.  



  In der     Fig.    2 ist eine Ausführung des       Kontaktstromrichters    veranschaulicht, bei  welcher der Elektromagnet auf     ser        Kontakt-          seite    des     zweiarmigen    Hebels durch ein So  lenoid auf der Antriebsseite ersetzt wird.  Die     Fig.    2a zeigt einen Längsschnitt durch  die Kontakte.  



  In -der     Fig.    2 bedeutet 1 wieder einen  zweiarmigen Hebel, auf dessen rechtem Arm  das Federgehäuse 5 befestigt ist, in welchem  die Feder 4 und der     kolbenartige    Federteller  6 untergebracht sind. Dieser Federteller 6  liegt auf den durch die Welle 2 angetriebe  nen Exzenter 3 ständig auf. Auf dem andern  Arm des Hebels 1 ist eine Kontaktbrücke 8  isoliert befestigt, welche in der Schliessstel  lung die feststehenden     verschiedenpoligen     Kontakte 11 überbrückt, die     ebenfalls    auf  einer isolierenden Unterlage 15 befestigt  sind.

   Der nötige Kontaktdruck wird durch  die Feder 4 erzeugt und während der Kon  taktdauer noch :durch ein     Solenoid    16 unter  stützt, dessen Anker 17 mit dem Gehäuse 5  beweglich     gekoppelt    ist und dieses nach oben  zieht, solange die Magnetspule 16 erregt ist.  Die     Magnetspule        bezw.    das     Solenoid    16 wird  vom Kontaktstrom gespeist, und sein Anker  17 wird zeitlich so losgelassen, -dass beim         Strom-Nulldurchgang    der Anker plötzlich  auf .das Federgehäuse 5 aufschlägt und die  Kontaktbrücke 8 mit grosser     Geschwindig-          keit    von den     Kontakten.    11 abhebt.

   Im ange  zogenen Zustand hilft der Anker 17 im  gleichen Sinne wie die Feder 4     den.    nötigen  Kontaktdruck herzustellen und die     Kontakte     in der     Schliessstellung    zu     halten,    während  anderseits durch das     Abfallen    des Ankers,  dessen Gewicht entsprechend bemessen wer  den muss, die Kontakte im geeigneten Mo  ment geöffnet werden.

   Der Anker 17 wird  teilweise auf mechanischem Wege durch die  Hebelbewegung zurückgeführt, und zwar so  weit, bis er     schliesslich    durch die Anzugs  kraft der     Magnetspule    16     wieder    in die obere  Lage emporgehoben werden kann.

   Ähnlich  wie bei der Ausführung gemäss     Fig.    1 ist       auch    hier das     Solenoid    mit einer Hilfswick  lung 18 versehen, so dass die Möglichkeit       gegeben    ist, das Fallenlassen des Ankers 17  zeitlich     kontaktstromabhängig    zu steuern,  um bei veränderter     Überlappung    die Gefahr  des Schaltfeuers zu     vermindern.    Mit 19 ist  ein Gehäuse bezeichnet, in welches die       Schmiervorrichtung    und das Ölbad für die       Druckölschmierung    der     mechanischen,    Teile       untergebracht    ist.  



  Die Betätigung .des     Kontakthebels    1       bezw.    des     Federtellers    6 von der Antriebs  welle 2 aus kann auch über eine Rolle 20 er  folgen,     wie    in     Fig.    3 dargestellt ist.     In        Fig.    4  ist noch eine weitere     Variante    gezeigt, bei       welcher    der Hebel 1 direkt mittels einer  Pleuelstange 21 zwangsläufig mit     rein        sinus-          förmiger    Bewegung     angetrieben    wird.

   Die  Pleuelstange 21 ist einerseits auf der Welle  2 gelagert und anderseits mit dem Feder  teller 6 drehbar verbunden, so- dass in diesem  Falle jede Gefahr von Prellungen beseitigt  ist.  



  Ein     wesentlicher        Vortei!1    der beschriebe  nen     Kontaktstromrichter    besteht darin, dass  bei einem Kurzschluss auf der Gleichstrom  seite oder hei Rückzündungen die beweg  lichen     Kontakte    durch die zugehörigen  Haltemagnete sofort     geschlossen;    und in der  Schliessstellung     gehalten        werden,    bis die      Störung beseitigt worden ist. Auf diese  Weise werden die Kontakte gegen die sonst  schädliche Wirkung der     Kurzschlussströme     und Rückzündungen weitgehend geschützt.  



  Die     Kommutierung    der     beschriebenen          Kontaktstromrichter    kann noch verbessert  werden, wenn in Verbindung mit dem Halte  magnet, der den     beweglichen    Kontakt so  steuert, dass dieser jeweils in der Nähe     dc@s          Strom-Nulldurchganges    geöffnet wird, noch  in Reihe mit den Kontakten Schaltdrosseln  angeordnet werden. Diese Schaltdrosseln be  wirken bekanntlich eine Verflachung der  Stromkurve in der Nähe des     Strom-Null-          durchganges,    und durch eine richtige Be  messung derselben kann immer eine genü  gend lange stromlose Pause für die Öffnung  der Kontakte gewährleistet werden.  



  Als weiterer Vorteil des Kontaktumfor  mers mit Magneten ist zu erwähnen, dass die  Schaltdrosseln kleiner gemacht werden kön  nen, als bei Konstruktionen ohne     Magnet,     weil die stromlose Pause infolge der strom  abhängigen Öffnung der Kontakte wesent  lich kürzer gehalten werden kann.  



  Im weiteren ist es     angezeigt,    parallel zu  den Kontakten einen Parallelpfad, zum Bei  spiel Kondensator oder Ventilzelle, anzu  schliessen, um den     Magnetisierungsstrom    der  Schaltdrosseln im     COffnungsmoment    von den  Kontakten fernzuhalten.  



  Es sei noch hervorzuheben, dass die be  schriebenen Anordnungen prinzipiell auch  bei solchen     Kontaktstromrichtern    zur An  wendung kommen können, wo der bewegliche  Kontakt zwischen zwei feststehenden Kon  takten hin und her pendelt, das heisst. bei so  genannten Pendelumformern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kontaktstromrichter mit mechanisch be wegten Druckkontakten, dadurch gekenn zeichnet, dass die Betätigung der Kontakte über zweiarmige, durch ein exzentrisches Antriebsorgan angetriebene Hebel erfolgt, die an einem Hebelarm die bewegte Kon taktbrücke tragen, während der andere Hebelarm derart federnd abgestützt ist., dass er unabhängig vom Antrieb durchschwingt, wobei die Kontaktbrücke durch eine elektro- niagnetisehe Vorrichtung in der Schliess stellung gehalten ist.

   UNTERANSPRüCHE: 1. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Festhalten. der Kontaktbrücke in der Schliessstellung durch ein Elektromagnet., dessen Anker an dem die Kontaktbrücke tragenden Hebelarm befestigt ist, kontakt- stromabhängig gesteuert ist.

   2. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf dein autriebsseitil-en Hebelarm ein kontakt- stromabh.ängig besteuertes Solenoid ange ordnet ist, dessen Anker mit dem Hebelarm beweglich gekuppelt ist und in angezogenem Zustand den Kontakt in der Schliessstellung festhält, während beim Loslassen des Ankers dieser auf den Hebelarm schlagartig abfällt und den Kontakt öffnet.

   3. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem antriebsseitigen Hebelarm ein Feder gehäuse befestigt ist, welches zwischen einer festen Auflage und dem Antriebsorgan mit tels je einer Feder nachgiebig gehalten ist.

   4. Kontaktstromrichter nach Unteran- sprucli 3, dadurch gekennzeichnet, däss zur Aufnahme der Feder auf Seite des Antriebs- organes ein kolbenartiger Federteller dient, der auf dem Exzenter des Antriebsorganes gt und im Federgehäuse hin und her <B>t</B> auflieg gleiten kann.

   5. Kontaktstromrichter nach Unteran spruch \2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker des Solenoids mit einem Federgehäuse gekuppelt ist, das auf den antriebsseitigen Hebelarm starr befestigt ist und über einen im Federgehäuse abgefederten und gleiten den, kolbenartigen Federteller auf dem Exzenter des Antriebsorgans aufliegt. 6. Kontaktstromrichter nach Unteran sprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet. dass zwischen Federteller und Exzenter eine Rolle angeordnet ist.

   7. Kontaktstromrichter nach Unteran sprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, .dass der Federteller mittels einer Pleuel stange mit dem Exzenter verbunden ist. B. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke in einem am Hebelarm be festigten Federgehäuse nachgiebig gelagert ist. 9. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke am Hebelarm isoliert be festigt ist.

   10. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der er, he und elektrische Teil der Kon- m 'hanis,o taktvorrichtung voneinander vollständig räumlich getrennt sind. 11. Kontaktstromriehter nach Unteran sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet mit einer Hilfs wicklung versehen ist, die mit Gleichstrom gespeist ist.

   12. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verdrehung .des zweiarmigen Hebels in senkrechter Richtung sämtliche Verschleiss teile des Stromrichters während des Betrie bes ausgewechselt werden, können. 13. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kurzschluss auf der Gleichstromseite oder bei Rückzündungen alle Kontakte durch ihre zugehörigen Magnete geschlossen gehalten werden, bis die Störung beseitigt ist.

   14. Kontaktstromrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Haltevorrichtung derart kontaktstromabhängig erregt ist, dass der Kontakt mindestens in der Nähe des Strom- Nulldurchganges geöffnet wird und in Reihe mit,dem Kontakt eine Schaltdrossel angeord net ist, die so bemessen ist, .dass immer eine genügend lange stromlose Pause für die Öffnung des Kontaktes gewährleistet wird.

   15. Kontaktstromrichter nach Unteran spruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass par allel zu den Kontakten ein Parallelpfad an geordnet ist.