Kontaktgerät mit periodisch betätigten Kontakten. Es sind Kontaktgeräte mit periodisch be tätigten Kontakten vorsgeschlagen worden, insbesondere für Stromrichter und Umformer, mit Mitteln zur Entlastung der Schaltkontakte von Schaltfeuer (Primärventile, saugtransfor- matorähnliche Drosseln, Schaltdrosseln, Lösch- kondensatoren, Einschaltdrosseln usw.), bei denen ein bewegter Kontaktkörper eine tau ynelnde oder kreisende Wälzbewegung auf festen Kontaktbahnen ausführt. Zur Ver meidung jeglicher der Schmierung bedürftiger Getriebeteile hat man mit Erfolg vorgeschlagen, derartige Geräte unmittelbar durch ein mag netisches Drehfeld anzutreiben.
Bei diesen Konstruktionen treten folgende zwei Schwierigkeiten auf l.. Die Winkelgeschwindigkeit der Taumel bewegung ist, da eine vollkommene Symmetrie des Kontaktkörpers, der feststehenden Kon takte und des antreibenden magnetischen Dreh feldes praktisch schwer zu erreichen ist, innerhalb einer Periode nicht ohne weiteres genügend konstant.
2. Die Überlappung der Kontaktzeiten der einzelnen Phasen ist bei starren Kontaktseg menten für viele praktische Zwecke zu gering.
Beide Schwierigkeiten lassen sich dadurch beseitigen, dass man dem Kontaktkörper durch eine zusätzliche schwere Masse ein hohes Trägheitsmoment gibt. Dieses hat zur Folge, dass einmal die Schwankungen der Winkel geschwindigkeit vermindert werden, insbe sondere wenn nach erfolgtem Anlassen die Stärke des antreibenden Drehfeldes möglichst vermindert wird, und dass anderseits durch die Massenkräfte die Überdeckung der Kon takte zweier einander ablösender Phasen be trächtlich vergrössert wird.
Die Zusatzmasse bringt jedoch anderseits eine erhöhte Be anspruchung der Kontaktmaterialien mit sich, indem nämlich die unvermeidlichen Erschüt terungen und die Unregelmässigkeiten der Bewegung grosse Massenkräfte zur Folge haben, die eine gleitende Reibung an den Kontakten hervorrufen und hier einen Abrieb bewirken.
Erfindungsgemäss kann diese Wirkung dadurch vermindert werden, dass die Zusatz masse federnd mit dem bewegten Kontakt körper verbunden ist. Die Härte dieser Federung und ihre Dämpfung sind dabei vorteilhaft so zu bemessen, dass einerseits der Zweck der Verhinderung des Kontaktabriebes erreicht wird, und anderseits die oben unter 1 und 2 angeführten Wirkungen der Zusatzmasse in genügendem Masse aufrechterhalten bleiben. Es ist zweckmässig, die blasse bezw. das Trägheitsmoment des eigentlichen bewegten Kontaktkörpers (ohne Zusatzmasse) so gering wie möglich zu halten, damit nicht durch seine eigene Masse unzulässige Kontaktbeanspruch ungen auftreten.
Aus Rücksichtnahme auf Abbrand durch gelegentliche Schaltfeuer und auf Erwärmung durch den Stromdurchgang sind jedoch der Verminderung der )Tasse des eigentlich bewegten Kontaktkörpers gewisse Grenzen gezogen, die jedoch durch zweck mässige konstruktive Anordnung, beispielsweise durch Wahl geringen Durchmessers für die Kontaktbahn, erweitert werden können.
Um die notwendige Stärke des antreibenden magnetischen Drehfeldes zu verringern, können die Zusatzmasse und die Federung derart aufeinander abgestimmt sein, dass sie ange nähert oder genau in Resonanz sich bewegen. Man erhält auf diese Weise einen besonders gleichmässigen Gang und kann bei kleinem Aufwand für das Magnetsystem grosse Ampli tuden der Bewegung bei verhältnismässig kleinen Massen bezw. Trägheitsmomenten zur Anwendung bringen. Der Magnetanker, an dem das Drehfeld angreift, kann entweder mit dem bewegten Kontaktkörper oder auch mit der Zusatzmasse starr verbunden werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Ein Dreh- feldmagnetsytem 4, 5 mit dem Gleichstrom pol 1, der Gleichstromwicklung 12 und den Phasenwicklungen 13 und 14 betätigt eine Taumelscheibe 15. An den Polschuhen sind Aussparungen 19, 20 und an der Taumel- Scheibe Aussparungen 21, 22 angebracht, deren Tiefe etwa ebenso gross sein kann wie der Luftspalt zwischen Magnetpol und Anker. Durch diese Aussparungen wird bewirkt. dass bei einer seitlichen Verschiebung der Taumel scheibe beispielsweise die Kontaktflächen 6 (mit dem elektrischen Anschluss 8) und 16 nicht mehr in voller Breite sich überdecken.
Dadurch wird der magnetische Widerstand für den übertretenden Kraftfluss vergrössert. Bekanntlich stellen sich jedoch unter dem Einfluss von Magnetkräften die kraftflussfüh- renden Eisenteile so ein, dass die magne tische Leitfähigkeit möglichst gross wird. Im vorliegenden Fall bedeutet das, dass die magne tischen Kräfte dafür sorgen, dass die Flä chen 6 und 16 - entsprechend die Flä chen 7 (mit dem elektrischen Anschluss 9) und 17 in andern Zeitpunkten -- sich in voller Breite überdecken, was nur bei zen trischer Lage der Scheibe 15 der Fall ist.
Würden die Aussparungen nicht angebracht werden, so würde bei einer seitlichen Ver schiebung der Scheibe 15 die Überdeckungs- fläche nicht vermindert, sondern eher vergrössert werden. Die Folge wäre, dass die Scheibe dazu neigt, aus ihrer zentrischen Lage abzuwandern. Ausser den magnetischen Kräften kann die Neigung zum Abwandern auch durch die Vor gänge an der Kontaktfläche 2 (mit dem elek trischen Anschluss) bezw. 18 hervorgerufen werden, und zwar um so stärker, je grösser der Hub der Taumelscheibe gewählt wird. Mit der Taumelscheibe 15 ist eine Zusatzmasse 30 durch Federn 31 und 32 verbunden.
Damit kein Kurzschluss zwischen 2, 6 und 7 auf tritt, ist der Gleichstrompol 1 von den Wechsel strompolen 4 und 5 zu isolieren, was z. B. durch Luftspalte 10 und 11 geschehen kann.
Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für Stromrichter und Umformer, bei denen die Kontakte durch besondere Mittel von Schaltfeuer entlastet sind. Solche Mittel sind je nachNennstrom oder NennspannungPrimär- ventile, saugtransformatorähnliehe Drosseln, Schaltdrosseln, Löschkondensatoren, Einschalt drosseln, Vorerregung der Drosseln usw. Diese Mittel können je nach den Umständen getrennt oder auch miteinander kombiniert zur An wendung kommen. Das Kontaktgerät gemäss der Erfindung eignet sich infolge seiner Einfach heit auch für mechanische Stromrichter zur Ladung von Sammlern. Es kann jedoch auch für grosse Leistungen angewendet werden.
Die Federung zwischen Zusatzmasse und bewegtem Kontaktkörper kann beispielsweise durch Blattfedern, Schraubenfedern oder auch durch gummiartige elastische Baustoffe, wie z. B. Schwingmetall (Gummi mit anvulkani- sierten Metallteilen), verwirklicht werden. Durch die federnde Anordnung der Zusatz masse wird erreicht, dass der bewegte Kontakt körper gegenüber der Zusatzmasse kleine, unregelmässige Bewegungen ausführen kann, wie sie durch Unregelmässigkeiten der Kontakt bahnen verlangt werden.
Würde die Federung nicht vorhanden sein, so würde die schwere Zusatzmasse diese Unregelmässigkeiten mit machen müssen, wobei grosse Massenkräfte auftreten würden, die die grössten Beschleuni gungen der unregelmässigen Zusatzbewegungen durch Ausgleichbewegungen verhindern, aber damit ein Reiben der Kontaktflächen zur Folge haben würden. Diese Nachteile werden durch die Eifindung vermindert und dadurch eine höhere Dauerfestigkeit der Kontakte sichergestellt, auch wenn diese mit Rücksicht auf Stromtragfähigkeit und andere erwünschte Kontakteigenschaften aus weichem Kontakt material wie Silber oder Silberlegierungen angefertigt sind.
Contact device with periodically actuated contacts. Contact devices with periodically operated contacts have been proposed, in particular for converters and converters, with means to relieve the switching contacts from switching lights (primary valves, inductor-like chokes, switching chokes, quenching capacitors, switch-on chokes, etc.), in which a moving contact body has a Performs thawing or circular rolling motion on fixed contact paths. To avoid any gear parts in need of lubrication, it has been successfully proposed to drive such devices directly through a magnetic rotating field.
In these constructions, the following two difficulties arise l .. The angular speed of the tumbling movement is, because perfect symmetry of the contact body, the fixed con tacts and the driving magnetic rotating field is practically difficult to achieve, within a period not sufficiently constant.
2. The overlap of the contact times of the individual phases is too small for rigid contact segments for many practical purposes.
Both difficulties can be eliminated by giving the contact body a high moment of inertia through an additional heavy mass. As a result, the angular velocity fluctuations are reduced, in particular if the strength of the driving rotating field is reduced as much as possible after starting, and on the other hand, the overlap of the contacts of two alternating phases is considerably increased due to the inertia forces.
On the other hand, however, the additional mass entails increased stress on the contact materials, namely in that the inevitable vibrations and the irregularities of the movement result in large inertial forces that cause sliding friction on the contacts and cause abrasion here.
According to the invention, this effect can be reduced in that the additional mass is resiliently connected to the moving contact body. The hardness of this suspension and its damping are advantageously measured so that on the one hand the purpose of preventing contact abrasion is achieved, and on the other hand the effects of the additional mass listed above under 1 and 2 are maintained to a sufficient extent. It is advisable to use the pale or to keep the moment of inertia of the actual moving contact body (without additional mass) as low as possible, so that its own mass does not cause inadmissible contact stresses.
In consideration of burn-off from occasional switchfire and heating from the passage of current, however, certain limits are set for the reduction of the cup of the actually moving contact body, which can be expanded by means of an appropriate structural arrangement, for example by choosing a small diameter for the contact track.
In order to reduce the necessary strength of the driving magnetic rotating field, the additional mass and the suspension can be coordinated with one another in such a way that they approach or move precisely in resonance. In this way, a particularly smooth gear is obtained and, with little effort for the magnet system, large amplitudes of movement with relatively small masses can be. Apply moments of inertia. The magnet armature, on which the rotating field acts, can either be rigidly connected to the moving contact body or to the additional mass.
In the drawing, an execution example of the invention is shown. A rotating field magnet system 4, 5 with the direct current pole 1, the direct current winding 12 and the phase windings 13 and 14 actuates a swash plate 15. Recesses 19, 20 are made on the pole pieces and recesses 21, 22 are made on the swash plate, the depth of which is approximately can be as large as the air gap between magnetic pole and armature. Through these recesses is effected. that with a lateral displacement of the swash plate, for example, the contact surfaces 6 (with the electrical connection 8) and 16 no longer overlap in full width.
This increases the magnetic resistance for the force flux overflowing. As is well known, however, under the influence of magnetic forces, the iron parts carrying the force flow adjust themselves in such a way that the magnetic conductivity is as high as possible. In the present case, this means that the magnetic forces ensure that the surfaces 6 and 16 - corresponding to the surfaces 7 (with the electrical connection 9) and 17 at other times - overlap in full width, which is only possible with zen cal position of the disc 15 is the case.
If the cutouts were not made, the overlap area would not be reduced in the event of a lateral displacement of the pane 15, but rather increased. The consequence would be that the disc would tend to wander out of its central position. In addition to the magnetic forces, the tendency to migrate can be or respectively due to the transitions on the contact surface 2 (with the electrical connection). 18 are caused, and the stronger the greater the stroke of the swash plate is selected. An additional mass 30 is connected to the swash plate 15 by springs 31 and 32.
So that no short circuit between 2, 6 and 7 occurs, the direct current pole 1 is to be isolated from the alternating current poles 4 and 5, which z. B. can be done through air gaps 10 and 11.
The invention is of particular importance for power converters and converters in which the contacts are relieved of switching lights by special means. Such means are, depending on the nominal current or nominal voltage, primary valves, inductor-like chokes, switching chokes, quenching capacitors, switch-on chokes, pre-excitation of the chokes, etc. Depending on the circumstances, these means can be used separately or combined with one another. The contact device according to the invention is also suitable for mechanical converters for charging collectors due to its simplicity. However, it can also be used for high performance.
The suspension between the additional mass and the moving contact body can be, for example, by leaf springs, coil springs or by rubber-like elastic building materials, such as. B. Schwingmetall (rubber with vulcanized metal parts) can be realized. The resilient arrangement of the additional mass ensures that the moving contact body can perform small, irregular movements with respect to the additional mass, as required by irregularities in the contact paths.
If the suspension were not available, the heavy additional mass would have to make these irregularities with, whereby large inertial forces would occur, which prevent the greatest accelerations of the irregular additional movements by compensating movements, but would result in rubbing of the contact surfaces. These disadvantages are reduced by the finding and thus a higher fatigue strength of the contacts is ensured, even if they are made of soft contact material such as silver or silver alloys with regard to current-carrying capacity and other desired contact properties.