DE1058608B - Elektromagnetisches Schaltgeraet - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft elektromagnetische Schaltgeräte, deren Schaltanker durch Remanenz des Magnetkernes in seiner Arbeitsstellung gehalten wird, und setzt sich zum Ziele, auch bei unwillkürlichem Ausbleiben oder Absinken der Speisespannung ein automatisches Abfallen des Gerätes zu gewährleisten — also den Abschaltvorgang trotz der Anwendung der Remanenz als Haltekraft von der Erregerspannung unabhängig zu machen.

Bei elektromagnetischen Schaltgeräten der oben beschriebenen Art erfolgt bekanntlich das Ansprechen bzw. der Einschaltvorgang durch Magnetisierung mittels eines entsprechend starken Stromstoßes, nach dessen Unterbrechung oder extremer Verminderung der Anker des Magnetsystems allein durch die Remanenz des Magnetkernes festgehalten wird und schließlich die Abschaltung des Gerätes erst durch einen neuerlichen — dem erstgenannten entgegengesetzten, also die Entmagnetisierung bewirkenden — Stromstoß von zweckmäßig geringerer Stärke erfolgt; dieser 'Vorgang ist vorerst von der verwendeten Stromart unabhängig, so daß die erwähnten Ein- und Ausschaltimpulse an sich sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom erfolgen können.

Bei derart aufgebauten Schaltgeräten ist nun der Erregerkreis im Betriebszustande gegen Änderungen, Schwankungen oder auch Abfallen der Speisespannung unempfindlich, so daß das einmal eingeschaltete Gerät bis zur beabsichtigten Ausschaltung ■— also insbesondere auch bei etwaigem unvorhergesehenem Stromausfall ■— eingeschaltet bleibt und diesfalls bei Stromwiederkehr auch der angeschlossene Stromkreis wieder unter Spannung gesetzt wird; dadurch können aber etwa angeschlossene Maschinen zu einem unkontrollierten Zeitpunkt wieder anlaufen, was erhebliche Gefährdungen von Bedienungspersonal, Maschinen und Werkstücken herbeiführt.

Zur Behebung dieses Nachteiles mußte daher eine Schalteinrichtung geschaffen werden, die auch bei Ausfall der Erregerspannung eine selbsttätig erfolgende Entmagnetisierung des eingeschalteten Elektromagneten ermöglicht, wobei die besondere Schwierigkeit zu überwinden war, daß bei Ausfall der Speisespannung dem Erregerkreis die zur Entmagnetisierung erforderliche Energie nicht mehr von außen zugeführt werden kann, sondern diese vielmehr innerhalb des Schaltgerätes aufgebracht, d. h. für die Bereitstellung eines sich gerade durch Spannungsausfall automatisch entladenden Kondensators gesorgt werden muß.

Nach der Erfindung wird dies nun bei elektromagnetischen Schaltgeräten, deren Schaltanker durch Remanenz des Magnetkernes in seiner Arbeitsstellung gehalten wird, dadurch erreicht, daß der Magnetkern der Erregerspule aus MagnetstofF hoher Remanenz

Elektromagnetisches Schaltgerät

Anmelder:

E. Schrack
Elektrizitäts-Aktiengesellschaft,
Wien

Vertreter: Dr. W. P. Radt_r Patentanwalt,
Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 6. November 1953

Dr. Eduard Schrack, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

sowie geringer Koerzitivkraft besteht, daß zur Erregerspule, vor der ein Gleichrichter liegt, ein Kondensator in Reihe und parallel zu beiden ein Widerstand vorgesehen ist.

In Verfolg dieses Grundgedankens der Erfindung hat sich eine weitere Ausgestaltung der Schaltgeräte als besonders vorteilhaft erwiesen, bei der in an sich bekannter Weise auch der Magnetisierungsimpuls für die Einschaltung einem Kondensator entnommen wird -— und zwar vorzugsweise dem gleichen wie der Ausschaltimpuls. Danach muß also jedenfalls die für den Ausschaltimpuls — also die Entmagnetisierung des Elektromagneten — erforderliche Energie im Gerät stets selbst gespeichert werden, wogegen die gleiche Maßnahme für den Magnetisierungsimpuls nur wahlweise vorgesehen ist.

Der Erregerkreis muß über einen Gleichrichter gespeist werden, was — wie später erörtert wird — nicht nur für Wechselstrom erforderlich, sondern auch für Gleichstromanschluß vorteilhaft ist.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Schaltgerätes mit Reihenschaltung von Kondensator und Erregerspule ist diese Spule derart unterteilt, daß die niederohmige Teilwicklung zur Magnetisierung und die Gesamtwicklung zur Entmagnetisierung dient.

Bei einer anderen möglichen Variante des Schaltgerätes — gleichfalls mit Reihenschaltung von Erregerspule und Kondensator — ist vorgesehen, daß im Betriebszustande der Entladekreis unterbrochen ist und der Erregerkreis über zwei Umschalter am Netz liegt, von denen wahlweise einer von Hand

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betätigbar ist bzw. der andere einem Spannungswächterrelais zugeordnet ist.

Weiter ist nach der Erfindung — wie bereits erwähnt — eine zweckmäßige Weiterbildung der Schaltgeräte vorgesehen, bei der sowohl die Entmagnetisierungs- als auch die Magnetisierungsenergie in einem im Schaltgerät selbst untergebrachten Kondensator entnommen wird, wofür entweder die Verwendung zweier getrennter Kondensatoren oder auch eines gemeinsamen Kondensators möglich ist, der dann durch geeignete automatische Umschaltung wahlweise zur Abgabe beider Schaltimpulse dient.

Im ersten Falle ist wieder — wie bei beiden oben beschriebenen Ausführungsformen — die Erregerspule mit dem ersten, den Ausschaltimpuls liefernden Kondensator in Reihe geschaltet und dabei erfindungsgemäß unmittelbar nach dem Gleichrichter parallel zum Erregerkreis ein zusätzlicher Kondensator angeordnet, der ständig an Speisespannung liegt und bei Einschalten des Gerätes durch kurzzeitigen Anschluß an den Erregerkreis den Einschaltimpuls liefert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Anordnung ist nun ein einziger Kondensator zur Erregerspule zunächst parallel angeordnet und über einen selbstrückstellenden Handumschalter an den Gleichrichter angeschlossen, der ständig an Speisespannung liegt und jeweils kurzzeitig wahlweise bei Einschalten durch diesen Umschalter unter Abtrennung von der Speisespannung an die Erregerspule bzw. bei Ausschalten durch einen anderen Umschalter eines Spannungswächterrelais mit verkehrter Polung und in Serie mit dem Widerstand parallel zur Erregerspule sowie dem Arbeitskontakt eines Unterbrechers des Hauptschalters abermals an die Erregerspule angeschlossen wird.

Aus dem bisher Gesagten sind bereits die erheblichen Vorteile von nach der Erfindung aufgebauten elektromagnetischen Schaltgeräten ersichtlich, die insbesondere darin bestehen, daß durch Speicherung der für den Entmagnetisierungsimpuls erforderlichen Energie in einem besonderen Kondensator verläßliche Abschaltung der Geräte bei Ausfall oder Absinken der Erregerspannung gewährleistet ist; darüberhinaus kann — wie gezeigt wurde — durch besondere Kunstschaltungen auch noch erreicht werden, daß auch der für die Entladung des Speicherorgans bei Abschalten erforderliche Nebenschlußkreis im Betriebszustande unterbrochen und somit auch der sonst durch den Parallelwiderstand fließende — an sich überaus geringe — Leistungsverbrauch wegfällt; weiter wird auch der Magnetisierungsstoß einem — vorzugsweise für Ein- und Ausschaltung gemeinsamen — Impulskondensator entnommen; so kann der sonst mit Rücksicht auf den Durchlaß des starken, direkt der Speisespannung entnommenen Einschaltimpulses erforderliche, verhältnismäßig große Gleichrichter durch einen entsprechend kleineren ersetzt werden.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltgerätes im Schaltschema dargestellt. Es zeigen

Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Ausbildungen des Erregerkreises mit Reihenschaltung von Erregerspule und Kondensator für den Entmagnetisierungsimpuls (Ausschaltung),

Fig. 4 eine Erregerschaltung mit zwei Impulskondensatoren sowie

Fig. 5 eine solche mit gemeinsamem Impulskondensator für Ein- und Ausschaltung.

Der Erregerkreis nach Fig. 1 wird über einen Gleichrichter bzw. eine Gleichrichterbatterie 1 gespeist

und besteht aus der Serienschaltung einer Erregerspule 2 eines Elektromagneten mit einem Magnetkern hoher Remanenz und geringer Koerzitivkraft sowie aus einem Impulskondensator 3, welche beiden Schaltelemente durch einen parallel zu ihnen angeordneten, hochohmigen Widerstand 4 überbrückt sind, der bei Abschaltung der Speisespannung mittels des einfachen Ausschalters 5 den Entladekreis schließt.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist nun ίο folgende:

Der bei Schließen — in der Zeichnung strichliert angedeutet — des Erregerkreises auftretende Stromstoß durchfließt einerseits als Magnetisierungsimpuls / die Erregerspule und bewirkt anderseits die Aufladung des Kondensators 3. Der nicht eingezeichnete Anker des elektromagnetischen Schalters spricht also an und bleibt infolge der hohen Koerzitivkraft des Elektromagneten angezogen, obwohl der für Gleichstrom durch den Kondensator unterbrochene Erregerkreis stromlos bleibt, während anderseits der Kondensator 3 selbst an der vollen Speisespannung liegt und dadurch die durch den hohen Widerstand 4 mögliche Entladung der in ihm gespeicherten Energie verhindert wird; ein minimaler Leistungsverbrauch ist lediglich durch diesen Widerstand 4 sowie durch den Ersatz der Kriechstromverluste des Kondensators bedingt. Wird nun die Speisespannung durch Schalter 5 abgeschaltet — voll eingezeichnete offene Stellung — oder sonst unterbrochen, so entlädt sich der Kondensator 3 über den Nebenkreis 2-4 mittels des dem vorherigen Magnetisierungsimpuls / entgegengesetzten Entmagnetisierungsimpulses -i, es tritt also auch bei unvorhergesehenem Spannungsausfall automatische Abschaltung des ganzen Gerätes ein.

Der durch den Entladewiderstand 4 begrenzte Entmagnetisierungsstrom -i wird durch geeignete, auf die Koerzitivkraft des magnetischen Kreises abgestimmte Dimensionierung dieses Widerstandes eingestellt.

Selbstverständlich wirkt die erfindungsgemäße Anordnung ebenso auch bei Speisung des Erregerkreises mit Gleichstrom, die auch dann über den Gleichrichter erfolgen muß, um eine Entladung des Impulskondensators über andere, parallel angeschlossene Verbraueher zu verhindern.

In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der die Erregerspule 2 derart unterteilt ist, daß im Einschaltkreis nur ihre niederohmige Teilwicklung 2', im Entmagnetisierungskreis dagegen die ganze Wicklung 2 eingeschaltet ist. Im übrigen entspricht Aufbau und Wirkungsweise dieser Schaltung dem vorherigen Beispiel.

Fig. 3 zeigt ferner eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Ein- und Ausschalteinrichtung, deren Einschalter als Drucktaster 6 ausgebildet und von einem mit dem Hauptschalter des Schaltorgans gleichsinnig gekoppelten Hilfskontakt 7 überbrückt ist. Weiter ist der Entladekreis im Betriebszustande, also bei — wie strichliert angedeutet — eingeschaltetem Hilfskontakt 7 unterbrochen und wird nur bei Ausschaltung oder Ausfall der Speisespannung als Nebenschluß an den Erregerkreis angelegt durch einen von zwei zueinander angeordneten und im Betriebszustande im Erregerkreis liegenden Umschaltern 8 bzw. 9. Einer, 8, kann von Hand aus umgelegt werden, der andere, 9, von einem Nullspannungsrelais betätigt werden.

In Fig. 4 ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Erregerkreises dargestellt, bei der ein weiterer Kondensator 13 nach dem Gleichrichter 1 par-

Claims (5)

allel zur Erregerspule 2 in ein- und ausgeschaltetem Zustande an der Speisespannung liegt und die Schaltung des Erregerkreises im übrigen grundsätzlich der an Hand der Fig. 1 beschriebenen entspricht. Dieser Kondensator, der über den entsprechend schwächer dimensionierten Gleichrichter 1 langsam aufgeladen werden kann, liefert nun bei Einschaltung mittels des Drucktasters 6 in an sich bekannter Weise einen ausreichend starken Einschaltimpuls / und lädt dabei analog dem oben beschriebenen Vorgang gleichzeitig den zweiten, für die Abgabe des Entmagnetisierungsstoßes bestimmten Impulskondensator 3 auf. In Fig. 4 sind Ein- und Ausschalter zweckmäßig als parallel zueinander angeordnete, geläufig wirkende Drücktasten 6 und 17 ausgebaut, wobei in Serie zum Ausschalter 17 wieder ein mit dem Schaltorgan gleichsinnig gekoppelter Unterbrechungskontakt 7 angeordnet sein muß, um den Erregerkreis nach Einschalten während der Betriebsdauer geschlossen zu halten. In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines Erregerkreises mit nur einem für Ein- und Ausschaltung gemeinsamen Impulskondensator 14 veranschaulicht, der — wie im vorhergehenden Falle — ständig an der Speisespannung liegt und bei Ein- und Ausschaltung wahlweise jeweils kurzzeitig im ersten Falle durch den Umschalter 15 an den Erregerkreis 14-152-9-14 sowie bei Ausschalten durch den Umschalter 9 an den Entladekreis 14-9-2-7-4-14 angeschlossen wird, dessen sinngemäß erforderliche automatische Unterbrechung während des Einschaltvorganges der Hilfskontakt 7 besorgt. Der die Ausschaltung bewirkende Umschalter 9 wird zweckmäßig von einem am Netz liegenden Spannungsabfallrelais 10 betätigt, in dessen Zuleitung auch der Ausschalter 17 untergebracht ist. Es ist ohne weiteres klar, daß die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung unabhängig ist von der Art des Ausschalters. Die Anordnung ist daher gleichermaßen verwendbar für Ausführungen mit getrenntem Ein- und Ausschalter, einfachem Umschalter oder auch einem automatisch gesteuerten Dauerkontakt bzw. jeweils mit Überstromrelais, dessen Unterbrecher jedoch hier sinngemäß im Einschaltkreis liegen muß. Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Schaltgerät, dessen Schaltanker durch Remanenz des Magnetkernes in seiner Arbeitsstellung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern der Erregerspule (2) aus Magnetstofi^c hoher Remanenz sowie geringer Koerzitivkraft besteht, daß zur Erregerspule (2), vor der ein Gleichrichter (1) liegt, ein Kondensator (3) in Reihe und parallel zu beiden ein Widerstand (4) geschaltet ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (2) derart unterteilt ist, daß die niederohmige Teilwicklung (2') zur Magnetisierung und die Gesamtwicklung zur Entmagnetisierung dient (Fig. 2).

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustande der Entladekreis (4) unterbrochen ist und der Erregerkreis (2-3) über zwei Umschalter (8 und 9) am Netz liegt, von denen wahlweise einer (8) von Hand betätigbar bzw. der andere (9) einem Spannungswächterrelais (10) zugeordnet ist (Fig. 3).

4. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Gleichrichter (1) parallel zum Erregerkreis (2-3) ein zusätzlicher Kondensator (13), der ständig an Speisespannung liegt, so angeordnet ist, daß er bei Einschalten des Schaltgerätes (mit 6) durch kurzzeitigen Anschluß an den Erregerkreis den Einschaltimpuls liefert (Fig. 4).

5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Kondensator vorhanden ist, der mittels eines doppelpoligen Umschalttasters (15) und eines Schalterhilfskontaktes (7) so geschaltet ist, daß er im Ruhezustand des Schaltgerätes die Einschaltenergie und nach Einschalten entsprechend der Anordnung nach Anspruch 1 die Ausschaltenergie liefert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 702 201, 950 866;
USA--Patentschrift Nr. 2 441 984.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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