CH238053A - Contact device with periodically actuated contacts. - Google Patents

Contact device with periodically actuated contacts.

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CH238053A
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Licentia Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters
    • H02M1/24Contact mechanisms of dynamic converters incorporating rolling or tumbling contacts

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Kontaktgerät mit periodisch betätigten Kontakten, insbesondere für Stromrichter und Umformer, mit Mitteln zur Entlastung der Kontakte von Schaltfeuer, bei dem die Kon taktgabe durch wälzende Bewegung eines Kontaktkörpers erfolgt, der durch ein magne tisches Drehfeld angetrieben wird, wobei eine Zusatzmasse zur Vergleichmässigung der Winkelgeschwindigkeit der Taumelbewegung und/oder zur Erhöhung der Kontaktdrucke und der Überlappung der Kontaktzeiten vor gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse federnd mit dem bewegten Kon taktkörper verbunden ist. PATENT CLAIM: Contact device with periodically operated contacts, especially for converters and converters, with means to relieve the contacts from switching lights, in which the contact is made by rolling movement of a contact body that is driven by a magnetic rotating field, with an additional mass to equalize the Angular velocity of the tumbling movement and / or to increase the contact pressures and the overlap of the contact times is seen, characterized in that the additional mass is resiliently connected to the moving contact body. UNTERANSPRTTCH: Gerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Zusatzmasse und Federung so aufeinander abgestimmt sind, dass sie wenigstens angenähert in Resonanz schwingen. SUBSTITUTE SHEET: Device according to claim, characterized in that additional mass and suspension are matched to one another in such a way that they oscillate at least approximately in resonance.
CH238053D 1942-03-27 1943-02-16 Contact device with periodically actuated contacts. CH238053A (en)

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DE238053X 1942-03-27

Publications (1)

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ID=5903407

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CH238053D CH238053A (en) 1942-03-27 1943-02-16 Contact device with periodically actuated contacts.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2672564A (en) * 1952-03-25 1954-03-16 Raytheon Mfg Co Dynamoelectric machine
US4360752A (en) * 1980-03-10 1982-11-23 Morgan Actuators, Inc. Nutating motor gate valve operator and rotor assembly

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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