DE1061903B

DE1061903B - Verfahren zum Betaetigen eines Kontaktes, dessen Kontaktfedern den sie erregenden Magnetfluss fuehren, insbesondere Schutzrohrkontakt, und Anordnungen zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1061903B
Application number: DES56582A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Nitsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-01-15
Filing date: 1958-01-15
Publication date: 1959-07-23
Also published as: NL111963C; GB894184A; GB891001A; CH364841A; BE574456A; NL234768A; US2981810A; FR1214468A

Description

In der Vermittlungstechnik tritt verschiedentlich die Aufgabe auf, einen Kontakt durch den über ihn fließenden Strom zu steuern. Dies, ist beispielsweise beim Halten und Auslösen von Verbindungen der Fall. Hierbei werden nämlich Stromkreise, die über Wählerkontakte geführt sind, für die Dauer der Verbindung aufrechterhalten und am Ende der Verbindung unterbrochen, wodurch während der Dauer der Verbindung die Wählerkontakte in ihrem eingestellten Zustand belassen und am Ende der Verbindung in ihre Ruhestellung zurückgebracht werden sollen. Der über die Wählerkontakte fließende Strom bildet also das Kriterium, wie sich der Wähler jeweils verhalten soll. Darüber hinaus gibt es noch eine Reihe von weiteren Fällen, in denen der über einen Kontakt fließende Strom die Kontaktsteuerung bewirken muß.

Das vorstehend erläuterte Problem hat man bisher dadurch gelöst, daß man in den Stromkreis eine Wicklung einschaltet, welche als Relaiswicklung wirkt und damit unter dem Einfluß des Stromes die gewünschte Kontaktbeeinflussung herbeiführt. Solche Relais wicklungen sind in vielen Fällen jedoch unerwünscht, insbesondere dann, wenn es sich um Leitungen handelt, die Wechselströme zu übertragen haben. In einem solchen Falle bildet nämlich die erwähnte Wicklung eine Dämpfung, welche durch irgendwelche zusätzlichen Schaltelemente ausgeglichen werden muß.

Die Erfindung zeigt einen Weg, wie diese Kontaktbetätigung in Abhängigkeit von dem über einen Kontakt fließenden Strom bei einer bestimmten Kontaktkonstruktion verwirklicht werden kann, nämlich solchen Kontakten, deren Kontaktfedern einen ihre Betätigung bewirkenden Magnetfluß führen. Unter diese Kategorie von Kontakten fallen insbesondere die sogenannten Schutzrohrkontakte. Ein solcher ist in der Fig. 1 dargestellt. Er besteht üblicherweise aus einem Glasrohr G₁ in welches von beiden Seiten Kontaktfedern Fl und F2 eingeschmolzen sind, die sich in der Mitte überlappen und hier einen Arbeitsluftspalt bilden. Ein solcher Kontakt wird üblicherweise dadurch betätigt, daß man ihn durch ein Magnetfeld beeinflußt, welches die Zusammenziehung der Kontaktfedern Fl und F2 bewirkt. Normalerweise wird dieses Magnetfeld durch eine das Glasrohr G umgebende Spule erzeugt, die in der Fig. 1 weggelassen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß über den Kontakt im Betriebszustand ein Steuerfluß und zwecks Betätigung ein Betätigungsstrom geleitet wird, der infolge Flußverdrängung in den Kontaktfedern den Steuerfluß so beeinflußt, daß die Kontaktbetätigung eintritt.

Dieses Verfahren läßt ganz verschiedene Betäti-Verfahren zum Betätigen
eines Kontaktes, dessen Kontaktfedern
den sie erregenden Magnetfluß führen,
insbesondere Schutzrohrkontakt,
und Anordnungen zur Durchführung
des Verfahrens

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
¹S Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Rudolf Nitsch, München,
ist als Erfinder genannt worden

gungsarten zu. Als Beispiel seien ein Verfahren zum Öffnen eines Arbeitskontaktes und ein Verfahren zum Halten eines geschlossenen Arbeitskontaktes erwähnt. Das Verfahren zum Öffnen eines Arbeitskontaktes besteht darin, daß der Steuerfluß als Haltefluß über die geschlossenen Kontaktfedern geleitet wird und damit den Kontakt im geschlossenen Zustand hält, bis durch Einschalten des Betätigungsstromes eine solche Schwächung des Halteflusses infolge Flußverdrängung eintritt, daß der Kontakt öffnet. Beim Verfahren zum Halten eines geschlossenen Arbeitskontaktes besteht der Steuerfluß aus einem Haltefluß, der den Kontaktfederenden am Arbeitsluftspalt zugeführt wird, und einem dem Haltefluß entgegengesetzt gerichteten Kompensationsfluß, der den außenliegenden Kontaktfederenden zugeführt wird, so daß der Kontakt hierdurch unbeeinflußt bleibt, bis durch Einschalten des Betätigungsstromes eine solche Schwächung des Kompensationsflusses infolge Flußverdrängung eintritt, daß der Haltefluß das Halten des Kontaktes in geschlossenem Zustand übernimmt.

Das Verfahren zum Öffnen eines Arbeitskontaktes sei an Hand der Fig. 2 erläutert, welche einen Schutzrohrarbeitskontakt mit den KontaktfedernFl und F 2 in prinzipieller Weise wiedergibt. Der Kontakt ist mit drei Spulen versehen, nämlich der Ansprechspule A und den beiden an seinen außenliegenden Enden angeordneten Haltespulen H. Wird die Ansprechspule A erregt, so bewirkt sie in bekannter

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Weise die Zusammenziehung der Kontaktfedern Fl und F 2, die danach durch eine Erregung der Haltespulen H in diesem Zustand gehalten werden. Die alleinige Erregung der Haltespulen reicht aber nicht äus, um einen offenen Kontakt zu schließen. Die Haltespulen H liefern einen als Steuerfluß wirkenden Haltefluß ΦΙι, welcher sich über die geschlossenen Kontaktfedern Fl und F 2 und einen magnetischen Rückschluß R schließt, welcher die außenliegenden Enden der Kontaktfedern F Iundi⁷ 2 verbindet. Wird nun der Betätigungsstrom I eingeschaltet, so findet in den Kontaktfedern F 1 und F 2 eine Überlagerung des von diesem Strom erzeugten Flusses Φί und des Halteflusses ΦΙι statt. Der erstere Fluß Φί verläuft nämlich innerhalb der Kontaktfedern ringförmig um die Stromfäden, also senkrecht zu dem Haltefluß ΦΙι, welcher sich in Richtung der Längsachse der Kontaktfedern, also parallel zu den Stromfäden erstreckt. Die Überlagerung äußert sich in einer Verdrängung des Halteflusses ΦΗ, was praktisch einer Erhöhung des magnetischen Widerstandes im magnetischen Kreis für den Haltefluß ΦΗ gleichkommt. Infolgedessen wird der Haltefluß ΦΙι geschwächt, so daß der Kontakt öffnet. Damit wird zwar der Betätigungsstrom ausgeschaltet, was aber hinsichtlich der Kontaktbeeinflussung wirkungslos bleibt, da der nunmehr wieder ungeschwächte Haltefluß ΦΙι allein nicht in der Lage ist, einen geöffneten Kontakt zu schließen.

Als Betätigungsstrom im Sinne des vorstehend behandelten Ausführungsbeispiels kann man einen Stromstoß verwenden, der die zur Kontaktöffnung erforderliche Stärke besitzt. Dieser Stromstoß ist dann dem von dem Kontakt zu schaltenden Betriebsstrom zuzusetzen, d. h., im Falle der eingangs ermähnten Anwendungsmöglichkeit in der Vermittlungstechnik ist der Stromstoß einem gegebenenfalls fließenden Sprechwechselstrom zu überlagern.

In der Fig. 3 ist der Querschnitt einer Kontaktfeder dargestellt, in deren Mitte senkrecht zur Zeichenebene ein Stromfaden I verläuft. Mit solchen Stromfäden ist entsprechend der Stromdichte der gesamte Kontaktquerschnitt durchsetzt zu denken. TJm diesen Stromfaden schließt sich ringartig der hierdurch erzeugte Fluß Φί. Da der Haltefluß ΦΗ parallel zu den Stromfäden, also ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene verläuft, liegen die Flüsse Φί und ΦΙι senkrecht zueinander. Das führt dann zu der vorstehend erwähnten Flußverdrängung des Halteflusses ΦΙι, die praktisch einer Erhöhung des magnetischen Widerstandes der Kontaktfeder für den Haltefluß ΦΗ gleichkommt.

Die Wirkung der magnetischen Widerstandserhöhung in den Kontaktfedern ist nun um so größer, je größer der Widerstandsanteil der Kontaktfedern am magnetischen Kreis für den Haltefluß ΦΙι ist. Ein großer Widerstandsanteil läßt sich durch den magnetischen Rückschluß R erzielen, welcher dafür sorgt, daß sich der Haltefluß ΦΗ über einen magnetischen Leiter mit geringem magnetischem Widerstand schließen kann. Das magnetische Ersatzschaltbild zu der Anordnung gemäß Fig. 2 zeigt die Fig. 4. Der magnetische Kreis wird durch die Widerstände Rf der Kontaktfedern, zwischen denen der Widerstand des Arbeitsluftspaltes Rl bzw. der geschlossenen Kontaktstelle liegt, und durch den Widerstand Rr des magnetischen Rückschlusses R gebildet. In diesen Kreis sind als magnetische Spannungsquellen die von den Haltespulen H gelieferten Erregungen Qh gelegt. Aus diesem Ersatzschaltbild ergibt sich ohne weiteres, daß die Änderung des Halteflusses ΦΗ um so größer

ist, je größer der Anteil der Widerstände Rf am Gesamtwiderstand des magnetischen Kreises ist.

Die Wirkungsweise des Rückschlusses läßt sich noch verstärken, wenn man zwischen der magnetischen Spannungsquelle für den Haltefluß ΦΗ (also die Haltespulen H gemäß Fig. 2) und den Arbeitsluftspalt einen von der betreffenden Kontaktfeder zum magnetischen Rückschluß führenden magnetischen Nebenschluß vorsieht.

ίο Eine entsprechende Anordnung ist in der Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die magnetische Rückführung R zwischen den Haltespulen H und dem Arbeitsluftspalt bis dicht an die Kontaktfedern Fl und F 2 herangeführt und bildet dort den magnetischen Nebenschluß N. Das entsprechende Ersatzschaltbild zeigt die Fig. 6. Hieraus ergibt sich, daß zwischen die magnetischen Spannungsquellen Qh und den magnetischen Widerstand Rl an der Kontaktstelle der Längswiderstand Rf und die Abteilung Rs vorgesehen sind. Diese Ableitung wird durch den magnetischen Nebenschluß N hervorgerufen. Über sie fließt der Streufluß Φε. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht der eines T-Gliedes mit Längswiderstand und Querableitung. Diese Anordnung bewirkt eine Erhöhung der magnetischen Induktion in den Federn und vergrößert dadurch den Anteil des Federwiderstandes Rf am Gesamtwiderstand. Von den Haltespulen wird der Fluß Φ geliefert, welcher sich in den Haltefluß ΦΗ und der Streuflüsse Φί aufteilt.

In der Fig. 7 ist eine Variante zu Fig. 2 dargestellt, bei welcher der Haltefluß ΦΙι durch Dauermagnete life erzeugt wird, die zwischen dem magnetischen Rückschluß R und den außenliegenden Enden der Kontaktfedern Fl und F 2 eingeschaltet sind. Der von dem Dauermagnet Mh gelieferte Fluß reicht im geöffneten Zustand der Kontaktfedern Fl und F 2 nicht aus, um diese zu schließen, jedoch ist er in der Lage, die beiden Kontaktfedern im geschlossenen Zustand zu halten. Die Funktion des in der Fig. 7 dargestellten Kontaktes entspricht völlig der Anordnung gemäß Fig. 2. Allerdings ist in der Fig. 7 keine Ansprechspule dargestellt, da es möglich ist, die notwendige Ansprecherregung auch auf andere Weise zu erzeugen.

Das Verfahren zum Halten eines geschlossenen Arbeitskontaktes sei an Hand der Fig. 8 erläutert. Bei diesem Verfahren setzt sich der Steuerfluß aus einem Haltefluß Φά und einem Kompensationsfluß ΦΙι zusammen. Der Haltefluß wird von einem Dauermagnet Md erzeugt, der neben dem Arbeitsluftspalt derart angeordnet ist, daß der an seinen Polen austretende Fluß Φά direkt den Enden der Kontaktfedern Fl und F 2 am Arbeitsluftspalt zugeführt wird. Den Kompensationsfluß liefern zwei Dauermagnete Mk, die hier zwischen dem magnetischen Rückschluß R und den außenliegenden Enden der Kontaktfedern Fl und F 2 eingeschaltet sind. Der Kompensationsfluß Φk wird damit den außenliegenden Kontaktfederenden zugeführt.

Der Haltefluß Φά und der Kompensationsfluß Φ^ sind dort, wo sie sich überlagern, also im Bereich des Arbeitsluftspaltes, einander entgegengesetzt gerichtet. Hierdurch tritt eine Schwächung bzw. Kompensation der Flüsse ein, so daß im Ruhezustand diese Flüsse auf die Kontaktfedern ohne Auswirkung bleiben. Wird jedoch der Betätigungsstrom I eingeschaltet, wozu also der Kontakt durch irgendeine zusätzliche Erregung, z. B. mittels einer Erregerwicklung, zu schließen ist bzw. was mit Schließen des Kontaktes geschieht, so tritt in den Kontaktfedern Fl und F2

Claims

eine Flußverdrängung ein, die im wesentlichen sich nur auf den Kompensationsfluß 0k auswirkt, da die Kontaktfedern Fl und F 2 im magnetischen Kreis für den Kompensationsfluß den wesentlichen Anteil bilden. Demgegenüber ist die Auswirkung der Fluß-Verdrängung auf den Haltefluß Φά vergleichsweise gering, da dieser nur über einen sehr kurzen Bereich der Kontaktfedern Fl und F2 geleitet wird, so daß die Widerstandsänderung im magnetischen Kreis für den Haltefmß Φά nicht sonderlich ins Gewicht fällt. Die Schwächung des Kompensationsiiusses hat zur Folge, daß sich nunmehr der Haltefluß Φά voll auswirken und das Halten des geschlossenen Kontaktes übernehmen kann. Die zunächst zum Schließen erforderliche zusätzliche Erregung kann also abgeschaltet werden. Damit ist erreicht, daß in Abhängigkeit vom Betätigungsstrom /, der über den geschlossenen Kontakt fließt, das Halten des Kontaktes abhängig gemacht ist. Mit der Abschaltung des Betätigungsstromes / öffnet der Kontakt wieder. Selbstverständlich ist es auch bei letzterem Verfahren möglich, magnetische Nebenschlüsse in dem Rückschluß R vorzusehen (s. Fig. 5). Außerdem kann man die erforderlichen Flüsse statt durch Dauermagnete auch durch Spulen erzeugen. Patentansprüche^ 30

1. Verfahren zum Betätigen eines Kontaktes, dessen Kontaktfedern einen ihre Betätigung bewirkenden Magnetfluß führen, insbesondere Schutzrohrkontakt, in Abhängigkeit von einem über den Kontakt fließenden Strom, dadurch gekennzeichnet, daß über den Kontakt im Betriebszustand ein Steuerfluß und zwecks Betätigung ein Betätigungsstrom geleitet wird, der infolge Flußverdrängung in den Kontaktfedern den Steuerfiuß so beeinflußt, daß die Kontaktbetätigung eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum öffnen eines Arbeitskontaktes, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerfluß als Haltefluß (ΦΚ) über die geschlossenen Kontaktfedern geleitet wird und damit den Kontakt im geschlossenen Zustand hält, bis durch Einschalten des Betätigungsstromes (I) eine solche

Schwächung des Halteflusses infolge Flußverdrängung eintritt, daß der Kontakt öffnet.

3. \ferfahren nach Anspruch 1 zum Halten eines geschlossenen Arbeitskontaktes, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerfluß aus einem Haltefluß (Φά), der den Kontaktfederenden am Arbeitsluftspalt zugeführt wird, und einem dem Haltefluß entgegengesetzt gerichteten Kompensationsfluß (Φ&), der den außenliegenden Kontaktfederenden zugeführt wird, besteht, so daß der Kontakt hierdurch unbeeinflußt bleibt, bis durch Einschalten des Betätigungsstromes (7) eine solche Schwächung des Kompensationsflusses infolge Flußverdrängung eintritt, daß der Haltefmß das Halten des Kontaktes in geschlossenem Zustand übernimmt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung eines möglichst großen Widerstandsanteiles (Rf) der Kontaktfedern (Fl, F2) am magnetischen Kreis für den Halte- (ΦΚ) bzw. Kompensationsfluß (Φΐή die außenliegenden Kontaktfederenden über einen magnetischen Rückschluß (R) verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der magnetischen Spannungsquelle für den Halte- (ΦΚ) bzw. Kompensationsfluß (Φ&) und dem Arbeitsluftspalt ein von der betreffenden Kontaktfeder zum magnetischen Rückschluß (R) führender magnetischer Nebenschluß (N) vorgesehen ist.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltefluß (Φά) durch einen Dauermagnet (M) erzeugt wird, der neben dem Arbeitsluftspalt mit solcher Ausdehnung angeordnet ist, daß der an seinen Polen austretende Fluß direkt den Kontaktfederenden am Arbeitsluftspalt zugeführt wird.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 unter Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halte- (ΦΚ) bzw. Kompensationsfluß (Φίε) durch einen Dauermagnet (Mh₁Mk) erzeugt wird, der an den magnetischen Rückschluß (R) angeschlossen bzw. in diesen eingeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen