CH367899A - Kontaktwechselrichter zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs- und Gleichstromverstärkern - Google Patents

Description

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    Kontaktwechselrichter   zur Verwendung im Eingangskreis von    Gleichspannungs-      und      Gleichstromverstärkern   Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktwechselrichter, der im Eingangskreis von    Gleichspan-      nungs-   oder Gleichstromverstärkern verwendet werden    soll.   Die Aufgabe derartiger    Kontaktwechselrich-      ter   besteht darin, die zu verstärkende    Gleichspannung   zu zerhacken, damit sie dann in Wechselspannung umgeformt, in einer nachfolgenden Röhrenschaltung verstärkt werden kann.

   Solche Verstärker weisen aber, insbesondere in den extrem empfindlichen    Mess-      bereichen,   Nullpunktfehler auf, die dadurch    in   Erscheinung treten,    d'ass   am Ausgang des Verstärkers auch dann eine Spannung vorhanden ist, wenn am Eingang die    Messgrösse   einen    Nullwert   aufweist.    Nullpunktfehler   des Verstärkers haben in    vielen   Fällen ihre Ursache in    der   induktiven oder    kapazitiven   Einstreuung des Erregerkreises bzw. eines Fremdfeldes auf den Kontaktkreis des    Messzerhackers.   Oft sind auch    Thermo-   und    Kontaktspannungen   für diese Störeinflüsse verantwortlich. 



  Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, wie diese Störeinflüsse weitgehend beseitigt werden können. Dies    wird   dadurch ermöglicht, indem erfindungsgemäss das Antriebssystem einen senkrecht zu den    Polschuhflächen   des Erregerkreises polarisierten    Dauermagnetanker   aufweist, der zwischen den Polschuhen    derart   an einer    unmagnetischen   Schwingfeder befestigt ist, dass sich der    Dauermagnetanker      im   Ruhezustand ausserhalb der    Steuerflussmitte      befindet   und seine betriebsmässige Bewegungsrichtung senkrecht zur Richtung des    Steuerflusses   verläuft.

   Die Anordnung kann dadurch noch verbessert werden, dass man einen aus zwei entgegengesetzt polarisierten Einzelmagneten bestehenden Anker wählt. Statt zweier Einzelmagnete    iässt   sich der Anker naturgemäss auch als entsprechend gepolter Doppelmagnet ausbilden. Um dem Ziel der Ausschaltung von Stör-    spannungen   möglichst nahe zu kommen,    können   die von der Schwingfeder    unmittelbar   betätigten Kontaktfedern    schleifenförmig      ausgebildet   sein und    mit   den    geradlinig   ausgebildeten    Gegenkontaktfedern   zwei gleich grosse umschlossene Flächen bilden.

   Diese Flächen sind räumlich derart orientiert,    d'ass   sie im    Sinne   einer    Kompensierung   der    in   dem Kontaktkreis eingestreuten Störspannungen wirksam sind. Da bei einer magnetischen Einstreuung des    Erregerkreises   und auch bei einer    Fremdeinstreuung      in   den Kontaktkreis die in diesem induzierte    Spannung      proportional   der von den    Kontaktfedern   umschlossenen Fläche ist, kommt dieser Anordnung eine besonders grosse Bedeutung zu. 



  Zur möglichst konstanten    Einhaltung      der   Zeitwerte an den    beiden      Kontaktfederpaaren   des Wechselrichters können je zwei auf die    Zeitwerte   entgegengesetzt wirkende Abnützungsstellen vorgesehen sein, wobei die von der    Schwingfeder      unmittelbar      betätigten   Kontaktfedern an ihren Betätigungsstellen    .einen   Werkstoff aufweisen, dessen Abnützungsgrad    etwa   gleich dem der    Schaltkontakte      gewählt   ist.

   Auf diese Weise ist es möglich, zu erreichen, dass die Abnützung an den beiden beanspruchten    Stellen   sich ausgleicht und damit der    überlappungszeitgrad      konstant   bleibt oder langsam ansteigt, auf jeden Fall niemals den Wert Null erreichen wird. 



  Trotz der dadurch bereits    erzielten   guten    Ent-      kopplung   von Erreger- und Kontaktkreis empfiehlt es sich, restliche Einstreuungen noch dadurch zu    unter-      binden,   dass das Antriebs-    und   Kontaktsystem je eine    Abschirmhaube   aus Weicheisen,    insbesondere   aus    Mu-Metall,   aufweist.

   Dabei ist es    günstig,   auf der Schwingfeder    ein   zusätzliches    Abschirmblech   anzubringen, um die Eintrittsöffnung der    Schwingfeder   in die    Abschirmhaube   des Kontaktsystems abzudek- 

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    ken.   Im übrigen kann das getrennt abgeschirmte Antriebs- und Kontaktsystem gemeinsam in einem vorzugsweise    hermetisch   abgeschlossenen Gehäuse untergebracht werden. 



  Die Vorteile des beschriebenen Kontaktwechselrichters liegen im wesentlichen darin,    d'ass   auf    diese   Weise Dauer- und    Steuerfluss   nur auf kleinem Raum begrenzt sind und somit auch die    Abschirmung   relativ leicht möglich ist. Auf diese Weise kann auch bei verhältnismässig kleiner Ausführung des Wechselrichters eine gute Trennung von Erreger- und Kontaktkreis erreicht werden.    Durch   die Verwendung eines polarisierten Antriebssystems kann man ferner mit kleinen    Erregerleistungen      auskommen,   so dass auch die    magnetische      Einstreuenergie   des Erregerkreises gering bleibt. 



  Weitere Merkmale ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung    dargestellten   Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:    Fig.   1 eine schematische Darstellung des Antriebssystems,    Fig.   la und    1b   die Anordnung des    zwischen   den Polschuhen des    Erregerkreises   angeordneten Dauermagnetankers und die für die Ankerbewegung massgebende    Flussverteilung,      Fig.   2 eine vom Antriebssystem gesteuerte Kontaktanordnung des    Kontaktwechselrichters   im Schnitt.

   In der schematischen Darstellung des Antriebssystems gemäss    Fig.   1 ist mit 1 der Dauermagnet bezeichnet, der an    i.   freien Ende einer einseitig eingespannten    unmagnetischen   Blattfeder 3 angebracht ist und sich zwischen den Polschuhen 2a und 2b des Erregerkreises    befindet.   Der Dauermagnet 1 ist senkrecht zu den    Polschuhflächen   polarisiert. Ist der    Steuerfluss   so gerichtet, dass an dem dem Nordpol des Dauermagneten 1    nahehegenden   Polschuh 2a ein Südpol entsteht, so wird, wie in    Fig.   la    gezeigt,   der Dauermagnet 1 in den Luftspalt gezogen. Entsteht jedoch an dem Polschuh 2a ein Nordpol, so wird der    Dauermagnet   1 aus dem Luftspalt gestossen.

   Legt man an die Erregerspule 11    (Fig.   1) eine Wechselspannung, so schwingt der    Dauermagnet   1 mit der    Erregerfrequenz.   Die Schwingfeder 3 betätigt dabei die Kontaktanordnung, die in    Fig.2   näher dargestellt ist. Die Ruhelage des Dauermagneten 1 befindet sich etwas ausserhalb der    Polschuhmitte.   Als Werkstoff für den Dauermagneten kann man vorzugsweise    hochkoerzitives      Eisen-Barium-Oxyd   verwenden. Ein günstiges    Verhältnis   von Länge zu Durchmesser beträgt beispielsweise 1 : 1; man kann daher den Dauermagneten sehr kurz ausführen.

   Eine Verbesserung des Antriebssystems wird erreicht, wenn man    anstelle   eines einzigen Dauermagneten gemäss    Fig.   1 b zwei Magnete verwendet, die entgegengesetzt    polarisiert   sind. Man kann die beiden Magnete auch durch einen Einzelmagneten ersetzen, der derart    ausgebildet   ist, dass sich vier Pole ausbilden. Wenn, wie in    Fig.   1 b gezeigt, der gestrichelt    dargestellte      Steuerfluss   von rechts nach    links   gerichtet ist, so    wird      im   oberen Teil des Luftspaltes der ausgezogen dargestellte    Dauerfluss   verstärkt, im unteren Luftspalt jedoch geschwächt.

   Der resultierende Fluss ist daher im oberen Luftspalt grösser und somit auch die Kraft, die auf den Dauermagneten 1 wirkt, deren eine Komponente nach unten gerichtet ist und die Bewegung einleitet. Hat die Schwingfeder 3 die untere Endlage erreicht, dann kehrt sich der Vorgang um. Die zur Bewegungsrichtung senkrecht stehende Komponente zieht den Dauermagneten 1 gegen einen der Polschuhe, wird aber von der gleich grossen Kraft des anderen Polschuhs kompensiert,    vorausgesetzt,   dass die beiden Luftspalte gleich gross gewählt    sind.   Sind die Luftspalte nicht völlig gleich, dann tritt allerdings eine zur Bewegungsrichtung senkrechte Kraft auf, die aber von der in dieser Richtung sehr steifen Schwingfeder 3 aufgenommen wird. 



  Die Kontaktanordnung des Wechselrichters ist in    Fig.   2 dargestellt, wobei das diese über die Schwingfeder 3 steuernde Antriebssystem der Einfachheit halber weggelassen wurde. Die Kontaktanordnung ist derart aufgebaut, dass man die Einzelkontakte als    überlappungs-   und Umschaltkontakte justieren kann. Die Kontaktkraft ist dabei unabhängig von der Amplitude der    Schwingfeder.   Sie wird lediglich bestimmt durch die    Vorspannung   der    Kontaktfedern   4 und 5. Bei    Auslenkung   der Schwingfeder 3 nach rechts öffnet der rechte Kontakt und schliesst durch die    Vorspannung   der Feder 5, wenn die    Schwingfeder   3 bei der Rückbewegung von dieser abhebt.

   Um zu erreichen, dass sich die durch    Störfelder   im Kontaktkreis induzierten Spannungen weitgehend kompensieren, sind die Kontaktfedern 4 und 5    S-förmig   ausgebildet. Auf diese Weise entstehen je zwei geschlossene    Flächen,   die entgegengesetzt orientiert sind, so dass sich die im Kontaktsystem induzierte Spannung aufhebt. 



  Das Kontaktsystem ist im übrigen derart ausgebildet, dass eine konstante Einhaltung der    Zeitwerte   möglich ist. Durch geeignete Abstimmung des Materials an der Antriebsstelle a der    Kontaktfedern   4 bzw. 5 mit dem der Kontakte k kann erreicht werden, dass die Abnutzung an diesen beiden    beanspruchten   Stellen sich ausgleicht. Auf diese Weise entstehen auch    bei   Dauerbetrieb ausreichend stabile Kennwerte. 



  Sowohl das Antriebssystem gemäss    Fig.   1 als auch das Kontaktsystem gemäss    Fig.   2 sind mit je einer    Abschirmhaube   8 bzw. 9 aus Weicheisen, insbesondere aus    Mu-Metall,      versehen.   Da die    Schwing-      feder   3 aus dem    Kontaktsystem   herausgeführt werden muss, entsteht in der    Abschirmhaube   9 eine Öffnung, die durch ein an der    Schwingfeder   3 befestigtes zusätzliches    Abschirmblech   10 abgedeckt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kontaktwechselrichter zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs- und Gleichstromverstärkern, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem einen senkrecht zu den Polschuhflächen des Erregerkreises polarisierten Dauermagnet- <Desc/Clms Page number 3> anker (1) aufweist, der zwischen den Polschuhen (2a und 2b) derart an einer unmagnetischen Schwingfeder (3) befestigt ist, dass sich der Dauermagnetanker im Ruhezustand ausserhalb der Steuerflussmitte befindet und seine betriebsmässige Bewegungsrichtung senkrecht zur Richtung des Steuerflusses verläuft.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Kontaktwechselrichter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnetanker (1) aus zwei entgegengesetzt polarisierten Magneten besteht (Fig. 1b). 2.

   Kontaktwechselrichter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Schwingfeder (3) unmittelbar betätigten Kontaktfedern (4 und 5) schleifenförmig ausgebildet sind und mit den geradlinig ausgebildeten Gegenkontaktfedern (6 und 7) je zwei gleich grosse umschlossene Flächen bilden, wobei diese Flächen derart räumlich orientiert sind, dass sie im Sinne einer Kompensierung der .in den Kontaktkreis eingestreuten Störspannungen wirksam sind. 3.

   Kontaktwechselrichter nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung der Zeit- werte an den beiden Kontaktfederpaaren (4 und 6 bzw. 5 und 7) je zwei entgegengesetzt wirkende Abnützungsstellen (a und k) vorgesehen sind (Fig. 2). 4. Kontaktwechselrichter nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Schwingfeder (3) betätigten Kontaktfedern (4 und 5) an ihren Betätigungsstellen (a) einen Werkstoff aufweisen, dessen Abnützungsgrad, gleich dem der Schaltkontakte (k) gewählt ist. 5.

   Kontaktwechselrichter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs- und Kontaktsystem je eine Abschirmhaube (8 -bzw. 9) aus Weicheisen aufweist. 6. Kontaktwechselrichter nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d'ass ein auf der Schwing- feder (3) angebrachtes zusätzliches Abschirmblech (10) die für die Schwingfeder vorhandene Eintrittsöff- nung in die Abschirmhaube (9) des Kontaktsystems abdeckt. 7.

   Kontaktwechselrichter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das getrennt abge- schirmte Antriebs- und Kontaktsystem gemeinsam in einem dicht abgeschlossenen Gehäuse untergebracht ist.