Kontakteinrichtung mit elektromagnetisch mittels eines Haltemagneten gesteuertem beweglichem Kontaktteil. Es ist bekannt, Kontakte mittels Halte magneten zu steuern.
Auf den Anker des Haltemagneten wirkt eine Abreisskraft, die durch ein Gewicht, eine Feder oder einen andern Magneten hervorgerufen werden kann. Diese Abreisskraft ist zeitlich nicht veränder lich und infolgedessen, solange sich die Kon takte in Ruhestellung bei angezogenem Anker des Haltemagneten befinden, mit ihrem vollen Betrag wirksam. Das kann unerwünscht sein, weil dadurch beispielsweise der Kontakt druck der geschlossenen Kontakte vermin dert wird. Eine elektromagnetisch oder durch eine Feder erzeugte Abreisskraft ist ferner wegabhängig.
Dadurch kann unter Umstän den eine unbequeme Beschränkung des Kon takthubes bedingt sein. Demgegenüber er möglicht es die vorliegende Erfindung, die Abreisskraft erst von einem geeigneten Augen blick ab wirksam werden zu lassen, und schafft grössere Freiheit für die Hubgestal tung, vorzugsweise für den Fall, dass die Kontakteinrichtung für Umformungszwecke verwendet und demgemäss periodisch be trieben werden soll.
Erfindungsgemäss kann eine Kontakteinrichtung mit elektromagne tisch mittels Haltemagneten gesteuertem beweglichem Kontaktteil durch Verwendung einer auf den beweglichen Kontaktteil eine zeitlich veränderliche Abreisskraft ausüben den zusätzlichen Antriebsvorrichtung ver- bessert werden, deren Arbeitstakt mit einer die Schwächung der Haltekraft des Halte magneten beeinflussenden Steuergrösse zeit lich gekuppelt ist.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein. Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung schematisch dar gestellt. Zunächst sei angenommen, dass die Kontakteinrichtung dafür bestimmt ist, einen über die Leitungen 11 und 13 führenden Stromkreis in verschiedenen Zeitabständen jeweils einmal zu schliessen bzw. zu öffnen. Der ruhende Kontaktteil wird von einem Haltemagneten 14, der bewegliche von dem Anker 15 gebildet. Der Magnet 14 kann mit Wangenblechen aus gut leitendem Werkstoff, z. B. Messing, zusammengehalten sein, die in der Zeichnung nicht mit dargestellt sind. Zwecks guter Kontaktgabe können z. B.
Silberleisten an den Wangenblechen und am Anker 15 angelötet sein. Der Haltemagnet 14 steuert die Kontaktöffnung. Ein gegenüber liegender Haltemagnet 16 steuert die Kon taktschliessung.
Die beiden Haltemagnete 14 und 16 kön nen gleich ausgeführt sein. Sie werden vor teilhaft als Sperrmagnete ausgebildet, deren Auslösewicklung in Durchbrechungen der Magnetschenkel derart angeordnet ist, dass sie praktisch keine längsmagnetisierende Wirkung auf der Bahn des Hauptkraftflusses ausübt. Zu diesem Zwecke. sind bei dem ge- zeichneten Ausführungsbeispiel zwei in der Bahn, des Haltekraftflusses hintereinander liegende Durchbrechungen 17 bei jedem Ma gneten vorgesehen, in denen die beiden Spulenseiten einer Auslösespule liegen, die in der Zeichnung der besseren Übersicht halber weggelassen ist.
Die beiden Spulenseiten ha ben gleiche Leiterzahl, so dass die beiden Durchbrechungen eines Magneten von einem Auslösestrom gleicher Höhe durchflutet wer den. Richtung und Verlauf des Auslöse stromes können beliebig sein. Der Haupt kraftfluss jedes Haltemagneten kann von je einem Dauermagneteinsatz herrühren, dessen Pole mit N, S bezeichnet sind. Zum Schutze der Dauermagnete gegen zu starke Ent- magnetisierung beim Abfallen des Ankers ist je ein magnetischer Nebenschluss mit einem schmalen Luftspalt 18 vorgesehen.
Wird die Auslösewicklung erregt, so entsteht um jede Durchbrechung herum ein örtlicher Magnet fluss, der auf der einen Seite der Durchbre- chung die entgegengesetzte Richtung hat wie der Haltekraftfluss und diesen schwächt.
Auf der andern Seite der Durchbrechung hat der örtliche Magnetfluss die gleiche Richtung wie der Haltekraftfluss, kann diesen jedoch wegen der Sättigung nicht in dem Masse verstärken, dass dadurch die Schwächung auf der andern Seite der Durchbrechung ausgeglichen wird. Insgesamt wird mithin der Haltekraftfluss durch die Erregung der Auslösewicklung ge schwächt.
Ein Teil der Hauptkraftlinien wird von den Schenkelenden abgesperrt und kann. sich über den magnetischen Nebenächluss schliessen. Bei ausreichender Höhe des Aus lösestromes kann praktisch der gesamte Haltekraftfluss vom Anker abgedrängt wer den;
es kann sich aber auch bei noch so hoher Erregung kein entgegengesetzt gerichteter Haltekraftfluss ausbilden, der die Auslösung verhindern könnte. Ein weiterer Vorzug des Sperrmagneten besteht darin, dass der Aus lösestrom, mag er auch noch so hoch sein, den Dauermagneten weder entmagnetisieren noch ummagnetisieren kann. Infolgedessen braucht der Auslösestromkreis nicht durch Vorschaltwiderstände stabilisiert zu sein und kann darum mit verhältnismässig geringer Spannung betrieben werden.
Infolgedessen erfordert die Auslösung eines Sperrmagneten einen vergleichsweise geringeren Aufwand als die Auslösung eines gewöhnlichen Halte magneten mit gegenmagnetisierender Aus- lösewicklung. Vorteilhaft wird für die durch brochenen Schenkel des Sperrmagneten eine Eisensorte mit scharf geknickter magneti scher Kennlinie verwendet und der Magnet querschnitt beiderseits der Durchbrechung so gross gemacht, dass er durch den Halte kraftfluss bei angezogenem Anker gerade bis zum Knick der Magnetisierungskennlinie gesättigt ist.
Damit kann eine ausserordent lich kurze Auslösezeit des Sperrmagneten erreicht werden.
Ist der zu unterbrechende Strom ver änderlich, z. B. ein Gleichstrom, der vor der Unterbrechung durch eine Gegenspannung oder durch Entladung eines Kondensators auf den Wert Null gebracht wird, oder ein Wechselstrom, so kann der Auslöseimpuls mittels eines Sättigungswandlers erzeugt werden, der von dem zu unterbrechenden Strom erregt wird und beim Nennstromwert hochgesättigt ist, sich in der Nähe des Strom nullwertes vorzugsweise sprunghaft entsättigt und dadurch einen Spannungsstoss hervor ruft,
der der Auslösewicklung des Magneten 14 zugeführt wird. Damit der Auslöseimpuls gegenüber dem Zeitpunkt voreilt, in welchem der zu unterbrechende Strom seinen Nullwert erreicht, kann der Sättigungswandler in bekannter Weise vormagnetisiert werden. Der Sättigungswandler kann auch eine mit den Kontakten in Reihe liegende Schalt drossel sein, die in der Nähe des Stromnull wertes infolge Entsättigung ihres Magnet kernes eine die Stromunterbrechung erleich ternde Verlängerung der stromschwachen Pause verursacht.
Zum Vorspannen des beweglichen Teils der Kontakteinrichtung kann eine beliebige zusätzliche, beispielsweise mechanische, pneu matische oder elektromagnetische Antriebs vorrichtung bekannter Art verwendet wer den. Ihre Synchronisierung mit dem Auslöse- Strom der Haltemagnete kann mit Hilfe eines von einem Synchronmotor angetriebenen Nocken- oder Exzentergetriebes oder un mittelbar durch elektromagnetische Kupp lung erfolgen.
Bei dem in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispiel ist als zusätz liche Antriebsvorrichtung ein Elektromagnet 19 mit geteilten Polschuhen, einem polarisier ten Drehanker in Gestalt eines Dauermagne ten 20 mit den Polen N, S und einer Erreger spule 21 vorgesehen. Mit der Drehachse des An kers 20 ist der bewegliche Kontaktteil 15 z. B. durch zwei gegenläufige Spiralfedern 22 und eine Pendelstange 23 mechanisch und strom leitend verbunden. Die Zuleitung 11 steht über die Drehachse des Ankers 20 und die daran befestigten Federn 22 mit dem beweg lichen Kontaktteil 15 in Verbindung.
Zur Durchführung eines Schaltvorganges wird die Wicklung 21 mit einem Strom erregt, der gegenüber dem Auslösestrom des Halte magneten voreilend ansteigt. Soll z.
B. durch Öffnung der Kontakte 14, 15 ein Gleichstrom unterbrochen werden, der vorher durch Ent ladung eines Kondensators auf den Wert Null gebracht wird, so kann der Entladestrom des Kondensators über die Erregerwicklung 21 geleitet werden, derart, dass dadurch der Anker 20 in die gezeichnete Stellung gebracht und damit die Spiralfeder 22 so vorgespannt wird, dass sie eine Abreisskraft auf dem beweglichen Kontaktteil 15 ausübt.
Kurz danach wird durch einen vor dem Erreichen des Nullwertes von einem Sättigungswandler ausgesandten Impuls der Magnet 14 aus gelöst, d. h. dessen Haltekraft geschwächt, so dass der Anker 15 losgelassen wird und zu dem gegenüberliegenden Magneten 16 hinüber pendelt, wo er durch den vom Dauermagne ten ausgehenden Haltekraftfluss festgehalten wird. Aus dieser Stellung kann er durch eine geeignete Hilfsschaltvorrichtung, reit der zuerst ein den Magneten 19 erregender Strom eingeschaltet und kurz danach der Auslöse wicklung des Magneten 16 ein Impuls zu geführt wird,
wieder eingeschaltet werden.
Die Kontakteinrichtung kann als Um schalteinrichtung ausgestaltet sein, indem auch der Haltemagnet 16 zugleich einen ruhenden Kontaktteil bildet, an dem eine Leitung 12 angeschlossen ist. Die Steuer einrichtungen für die Umschaltung in beiden Richtungen können gleich sein.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der neuen Kontaktvorrichtung bilden periodische Stromunterbrechungen oder Umschaltungen z. B. zu Umformungszwecken. Das dar gestellte System kann beispielsweise als Kon takteinrichtung einer Phase eines mechani schen Doppelweggleichrichters angesehen werden. Die Erregerwicklung 21 kann an die Wechselspannung des Umformers gelegt wer den.
Die Phasenlage des Erregerstromes wird beispielsweise mittels einer vorgeschalteten regelbaren Drossel oder eines Drehtrans formators so eingestellt, dass dem beweglichen Kontaktteil kurz vor der durch Sättigungs- wandler oder Schaltdrosseln bewirkten Aus lösung der Sperrmagnete eine Vorspannung in Abreissrichtung erteilt wird. Die zusätz liche Antriebsvorrichtung ist in diesem Fall also wechselweise in beiden Pendelrichtungen wirksam.
Mit Hilfe von drei derartigen Sy stemen, deren Erregerwicklungeh 21 von ver schiedenen, um 120<B>'</B>elektrisch gegeneinander phasenverschobenen Strömen erregt werden, kann Drehstrom in Gleichstrom umgeformt werden und umgekehrt. Durch Abstimmung der Eigenzeit des Kontaktpendels kann eine vorgeschriebene Überlappungsdauer der Kon taktzeiten der verschiedenen Phasen ein gestellt werden, die bei störungsfreiem Be trieb kontsant eingehalten wird.
Etwaige Störungen und Unsymmetrien werden infolge der selbsttätigen Steuerung der Sperrmagnete durch entsprechende Verlängerung oder Ver- kürzung der Kontaktzeiten derart erfasst, dass sich die Kontakte stets unterhalb eines für sie unschädlichen Stromwertes öffnen.
Die Kontakteinrichtung kann auch in der Weise ausgeführt werden, dass als zusätzliche periodisch betätigte Antriebsvorrichtung eine Taumelscheibe verwendet wird. Die Kontakt einrichtung ist dann vorzugsweise für Um formungszwecke geeignet, wobei eine der Phasenzahl des umzuformenden.. Wechsel-- stromes entsprechende Anzahl von Kontakt einrichtungen am Umfang der Taumelscheibe gleichmässig verteilt angeordnet werden kann.
Es ist zwar an sich bekannt, die Kontakte eines Umformers mittels einer Taumelscheibe anzutreiben. Bei- den bekannten Kontakt einrichtungen sind jedoch die Kontaktzeiten durch die Taumelbewegung zwangläufig vor geschrieben, ohne dass Störungen oder Un- symmetrien im Wechselstromnetz, an das der Umformer angeschlossen ist, berücksichtigt werden. Demgegenüber wird mit der Kombi nation eines Taumelscheibenantriebes mit einer selbsttätigen Steuerung der Kontakte durch Haltemagnete eine bessere Anpassung der Kontaktzeiten erreicht.
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für einen derartigen Taumelscheibenantrieb schematisch dargestellt. Die Taumelscheibe 30 ist beispielsweise elastisch ausgebildet. An dem starren Aussenkranz 31 der Taumel scheibe können die beweglichen Kontaktteile mittels Blattfedern 32 befestigt sein.
Der bewegliche Kontaktteil 33 ist zugleich der Anker eines .Haltemagneten 14, der wieder als Sperrmagnet ausgebildet sein kann und infolge stromabhängiger Erregung seiner Aus lösewicklung die Kontaktöffnung so steuert, dass sich die Kontakte nur unterhalb eines für sie unschädlichen Stromwertes öffnen können. Die Kontaktschliessung kann durch einen zweiten vorzugsweise wieder als Sperrmagne ten ausgebildeten Haltemagneten 16 in Ab hängigkeit von der Wechselspannung ge steuert werden.
Zur Umformung von Dreh strom in Gleichstrom können beispielsweise drei oder sechs oder zwölf derartige Kontakt einrichtungen am Umfang der Taumelscheibe 30 gleichmässig verteilt angeordnet sein.
Die Nabe 34 der Taumelscheibe ist -starr auf einer Grundplatte 35 befestigt. Diese Grundplatte bildet zugleich das Magnetjoch für eine Elektromagnetanordnung, die ein Drehfeld erzeugt und dadurch die Taumel scheibe antreibt. Diese Anordnung besteht aus einer der Phasenzahl entsprechenden Anzahl von- Magneten 36, die auf der Grund- platte 35 in gleichen Winkelabständen von einander angeordnet sind und mittels an die Wechselstromphasen angeschlossene Wick lungen 37 erregt werden.
Die Polschuhe der Magnete sind U-förmig ausgebildet; ihr Steg ragt durch Aussparungen in der Taumel scheibe hindurch, und ihre Polzähne um greifen den Aussenrand 31 der Taumelscheibe. Der letztere ist mittels einer Gleichstrom wicklung<B>38</B> polarisiert und wird deshalb zwischen den Polzähnen wechselweise an gezogen und abgestossen. Diese Bewegung wird dadurch ermöglicht, dass die Ringzone zwischen dem Aussenkranz 31 und der Nabe 34 elastisch ausgebildet ist. Sie besteht bei spielsweise aus einer Gummischeibe 39 mit einer Metallblecheinlage 40.
Durch die Tau melbewegung wird den beweglichen Kontakt teilen 33 eine Vorspannung erteilt, so dass sie bei der selbsttätigen Auslösung des sie halten den Magneten 14 bzw. 16 mit einer verhältnis mässig hohen Anfangsbeschleunigung geöffnet bzw. geschlossen werden.
Die elektrische Schaltung kann beispiels weise so ausgeführt sein, dass die Taumel scheibe 30 einen Mittelpol bildet, an den eine Gleichstromleitung angeschlossen ist, und dass die Haltemagnete 14 zugleich die ruhen den Kontaktteile sind, an die die Wechsel stromzuleitungen angeschlossen sind. Eine andere Schaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Taumelscheibe 30 in mehrere von einander isolierte Sektoren unterteilt ist, an die die Wechselstromzuleitungen angeschlos sen sind.
Dann können die Elektromagnete 14 den einen und die Elektromagnete 16 den andern Gleichstrompol bilden. Schliesslich können statt je eines Haltemagneten 14 zwei voneinander isolierte Haltemagnete vor gesehen sein, welche die ruhenden Kontakt teile bilden, die durch den beweglichen Kon taktteil 33 überbrückt werden. Die Kontakt Brücken 33 müssen in diesem Falle vonein ander isoliert sein.
Man erhält auf diese Weise lauter einzelne voneinander isolierte Kontakt- einrichtungen, die in an sich bekannter Weise zu einer Vmformerschaltung vereinigt wer den können. Mit den Umformerkontakten können Schaltdrosseln mit hochgesättigten Magnet kernen in Reihe geschaltet sein, durch deren Entsättigung in der Nähe des Stromnull wertes eine die Stromunterbrechung erleich ternde Verlängerung der stromschwachen Pause hervorgerufen werden kann.
Diese Schaltdrosseln können zugleich als Sätti- gungswandler zur Steuerung der Öffnungs magnete 14 verwendet werden.