DE1075739B

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Publication number: DE1075739B
Application number: DENDAT1075739D
Authority: DE
Publication date: 1960-02-18

Description

Schaltwächter für die Sparschaltung von Gleichstrommagneten Gegenstand der Erfindung ist ein Schaltwächter für die Sparschaltung von Gleichstrommagneten, dessen Hilfsanker bei Änderung der Eisensättigung, die infolge des Eisenschlusses des Hauptankers des Gleichstrommagneten bei beendetem Hub im Magnetkörper auftritt, betätigt wird und der in bekannter Weise zur Betätigung der Kontakte der Sparschaltung diente. Ein derartiger Schaltwächter besitzt jedoch-bewegte Kontakte, die Anlaß zu Betriebsstörungen, z: B. infolge Verschleißes, geben können. Erfindungsgemäß erfolgt die Sparschaltung durch ein bekanntes bistabiles elektronisches Schaltsystem kontaktlos. Zu diesem Zweck wird ein Teil des Hilfsankers innerhalb einer Induktionsspule bewegt und in diesem Teil des Hilfsankers eine starke Querschnittsänderung zur Erzeugung eines Streufeldes und einer Steuerspannung vorgesehen. Es ist dabei besonders zweckmäßig, die Induktionsspule so zu bemessen, daß sich der -die Querschnittsänderung enthaltende Teil des Hilfsankers während des größten Teiles des Hubes desselben innerhalb dieser Induktionsspule befindet.
Die in der erfindungsgemäß angeordneten Induktionsspule erzeugten EMK reicht aus, um in einem beliebigen, bekannten bistabilen elektronischen Schaltsystem, z. B. einer Transistorkippschaltung@ oder einer sogenannten Flip-Flop-Schaltung, einen Spannungsstoß zu erzeugen, der dasselbe in die andere Gleichgewichtslage bringt. Wenn also dieses bistabileSystem parallel zu einem Sparwiderstand in den Erregerstromkreis des Magneten geschaltet ist, so wird dieser Sparwiderstand in der einen Lage des bistabilen Systems überbrückt und in der anderen Lage diese Überbrückung aufgehoben, wodurch der Erregerstrom des Magneten entspechend herabgesetzt wird.
Es ist besonders zweckmäßig, den Schaltwächter gemäß der Erfindung so zu gestalten, daß der selbständige Hilfsanker im Magnetkörper des Gleichstrommagneten, der entgegen der Magnetkraft durch eine Feder belastet ist, während des Ankerhubes, solange die Federkraft die auf den Hilfsanker ausgeübte Magnetkraft überwiegt, mittels einer Scheibe, die auf dem Hilfsanker befestigt ist, an dem Gehäuse der Induktionsspule anliegt und bei Beendigung des Ankerhubes entgegen der Federkraft in den Magnetkörper hineingezogen wird, wodurch mittels des im Bereich der Querschnittsänderung des Hilfsankers gebildeten Streufeldes in der Induktionsspule eine EMK erzeugt wird, die zur derartigen Umsteuerung eines bistabilen Systems -dient, daß die Überbrückung des Sparwiderstands aufgehoben wird.
Die-Sparschaltung wird also gemäß der Erfindung unter vollständiger - Vermeidung bewegter Kontakte erzielt.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist es möglich, die Induktionsspule an eine Spannung mit einer Frequenz von 400 Hz zu legen. Dann wird durch die Lageänderung des Hilfsankers innerhalb der In--duktionsspule die Induktion derselben geändert, und zwar so, daß die geänderten Werte den Endstellungen des Hilfsankers eindeutig zugeordnet sind. Man spart dadurch die Kippstufe für das bistabile System ein.
Wenn in besonderen Fällen in Abhängigkeit von den Stellungen des Hilfsankers mehrere, galvanisch voneinander getrennte Steuerkreise kontaktlos geschaltet werden sollen, so können im Rahmen der Erfindung zwei oder mehr galvanisch voneinander getrennte Induktionsspulen angeordnet werden, denen jeweils eine Ringnut des Hilfsankers, d. h. das durch diese erzeugte Streufeld, zugeordnet wird. Eine andere erfindungsgemäße Lösung desselben Problems besteht darin, daß nur eine Induktionsspule verwendet wird, die an der Primärwicklung eines Transformators liegt, der sekundärseitig mehrere, galvanisch voneinander getrennte Wicklungen besitzt, die jeweils getrennten Steuerstromkreisen zugeordnet sind.
Die Fig. 1 bis 4 der Zeichnung sollen der Erläuterung der Erfindung an Hand eines dargestellten Ausführungsbeispieles dienen.
Nach Fig. 1 ist in dem magnetisierbaren Oberteil 1 des Gleichstrommagneten 2 der Hilfsanker 3 längsverschiebbar gelagert. Zur Führung des Hilfsankers 3 dient ein Rohr4, das vorzugsweise aus unmagnetischem, elektrisch gut leitendem Material, z. B. Kupfer, besteht. An seinem oberen- Ende trägt der Hilfsanker 3 eine Scheibe 5, die als Widerlager für eine Schraubenfeder 6 dient, mittels derer der Hilfsanker 3 bei abgefallenem Anker 7 des Gleichstrommagneten2 in die in Fig. 1 dargestellte Lage gedrückt wird. In seinem oberen Teil weist der Hilfsanker 3 eine starke Querschnittsänderung in Form einer Ringnut 8 auf und ist auf diesem oberen Teil von einer Induktionsspule 9 umgeben, die ihrerseits von den Blechen 10 und 11 gehalten wird. Oberhalb des Hilfsankers 3 ist ein Sparwiderstand 12 auf dem Magnetgehäuse 13 befestigt.
Der erfindungsgemäß aufgebaute Sparschalter arbeitet folgendermaßen: Bei nicht erregtem Gleichstrommagneten 2 befindet sich der Hilfsanker 3 infolge der allein auf ihn wirkenden Druckkraft der Schraubenfeder 6 in der in Fig.1 dargestellten Lage, in der die Scheibe 5 an dem Gehäuse 14 der Induktionsspule 9 anliegt. Dieses Gehäuse 14 wird damit gleichzeitig -als Anschlag für die eine Endstellung des Hilfsankers 3 ausgenutzt. Sobald jedoch der Anker? nach Erregung der Erregerspule 15 seinen Hub beendet hat und am Oberteil 1 anliegt, sättigt sich dieses Oberteil 1 magnetisch so stark, daß der Hilfsanker 3 in das Oberteil 1, entgegen der Druckkraft der Schraubenfeder 6, hineingezogen wird. Während dieser Bewegung des Hilfsankers 3 wird die Lage der Ringnut 8 innerhalb der Induktionsspule 9 ebenfalls verändert und durch das Streufeld des im Hilfsanker 3 ausgebildeten Magnetfeldes während dieser Bewegung -in der Induktionsspule 9 eine EMK erzeugt, die gemäß der Erfindung benutzt wird, um ein bistabiles System, mittels dessen der Sparwiderstand 12 bis zu diesem Zeitpunkt überbrückt worden war, umzusteuern, so daß die Überbrückung des Sparwiderstandes 12 aufgehoben ist und dieser praktisch in voller Größe vor der Erregerspule 15 liegt.
Fällt der Anker 7 nach Entregung des Gleichstrommagneten 2 ab, so klingt auch die Sättigung im Oberteil 1 ab, und die Druckkraft der Schraubenfeder 6 überwiegt die Magnetkraft, die im Oberteil 1 wirksam ist, so daß nunmehr der Hilfsanker 3 nach oben gedrückt wird, bis er die in Fig. 1 dargestellte Lage erreicht hat. Während dieser Bewegung wird durch das Streufeld im Bereich der Ringnut 8 wiederum eine EMK in der Induktionsspüle 9 erzeugt, deren Richtung derjenigen entgegengesetzt ist, die beim Anziehen des Hilfsankers 3 erzeugt worden ist. Infolgedessen kippt das bistabile System in die entgegengesetzte Gleichgewichtslage, und der Sparwiderstand 12 wird überbrückt, so daß die Erregerspule 15 wieder an der vollen Erregerspannung liegt.
In Fig. 2 wird eine der möglichen Sparschaltungen dargestellt, mittels derer die erfindungsgemäß in der Induktionsspule erzeugte EMK ausgenutzt wird.
Mit der Erregerspule 15 des Gleichstrommagneten 2 liegt der Sparwiderstand 12 in Reihe, und parallel zu diesem liegt ein an sich bekanntes bistabiles System 16, das über die Induktionsspule 9 gesteuert wird. Es ist ohne weiteres möglich, von der Induktionsspule 9 über die Leitungen 17 und 18 eine Steuerspannung zur Betätigung eines oder mehrerer, hier im einzelnen nicht dargestellter Geräte abzunehmen, die in Abhängigkeit vom Ankerhub erfolgen soll.
Eine mögliche Speisung zweier, galvanisch voneinander getrennter Steuerstromkreise ist in Fig. 3 angedeutet. Danach besitzt der Hilfsanker 19 zwei Ringnuten 20 und 21, denen jeweils eine der beiden, galvanisch getrennten Induktionsspulen22 und 23 zugeordnet ist, so daß bei einem Hub des Hilfsankers 19 gleichzeitig in beiden Induktionsspulen 22 und 23 eine EMK induziert wird, die in zwei galvanisch voneinander getrennten, an die Klemmen 24 bis 27 anschließenden Steuerstromkreisen als Schaltimpuls dient.
Wie Fig.4 erkennen läßt, gelingt es nach der Erfindung jedoch auch mittels nur einer Induktionsspule 9 und nur einer im Hilfsanker 3 vorgesehenen Ringnut 8, Schaltimpulse für beispielsweise drei galvanisch voneinander getrennte Steuerstromkreise zu erzeugen. Dazu werden die Induktionsspule 9 an die Primärwicklung 28 eines Transformators 29 und die drei hier nicht näher dargestellten Steuerstromkreise an die drei galvanisch voneinander getrennten (Sekundär-)Steuerwicklungen 30, 31 und 32 des Transformators 29 gelegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltwächter für die Sparschaltung von Gleichstrommagneten, dessen Hilfsanker bei Änderung der Eisensättigung, die infolge des Eisenschlusses des Ankers des Gleichstrommagneten bei beendetem Hub im Magnetkörper auftritt, betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sparschaltung kontaktlos durch ein bekanntes bistabiles elektronisches Schaltsystem erfolgt.
2. Schaltwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Hilfsankers innerhalb einer Induktionsspule bewegt wird und in diesem Teil des Hilfsankers eine starke Querschnittsänderung zur Erzeugung eines Streufeldes und einer Steuerspannung, die das bistabile System jeweils umschaltet, vorgesehen ist.
3. Schaltwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der die Querschnittsänderung enthaltende Teil des Hilfsankers während des größten Teiles des Hubes desselben innerhalb der Induktionsspule befindet.
4. Schaltwächter nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule an ein bistabiles System angeschlossen ist, mittels dessen ein Sparwiderstand im Erregerkreis des Gleichstrommagneten überbrückt wird bzw. diese Überbrückung aufgehoben wird.
5. Schaltwächter nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsänderung im Hilfsanker durch eine Ringnut erzeugt ist.
6. Schaltwächter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsanker im Magnetkörper des Gleichstrommagneten, der entgegen der Magnetkraft durch eine Feder belastet ist, während des Ankerhubes, solange die Federkraft die auf den Hilfsanker ausgeübte Magnetkraft überwiegt, mittels einer Scheibe, die auf dem Hilfsanker befestigt ist, an dem Gehäuse der Induktionsspule anliegt und bei Beendigung des Ankerhubes entgegen der Federkraft in den Magnetkörper hineingezogen wird, wodurch mittels des im Bereich der Ouerschnittsänderung des Hilfsankers gebildeten Streufeldes in der Induktionsspule eine EMK erzeugt wird, die zur derartigen Umsteuerung eines bistabilen Systems dient, daß die Überbrückung des Sparwiderstandes aufgehoben wird.
7. Schaltwächter nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule mit einer Spannung von 400 Hz gespeist wird und die durch die Lageänderung des Hilfsankers geänderten Induktionswerte der Induktionsspule direkt zur Steuerung des bistabilen Systems unter Vermeidung einer besonderen Kippstufe ausgenutzt werden. B.
Schaltwächter nach Anspruch 2 his 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule an der Primärwicklung eines Transformators liegt, während je einer von zwei oder mehr Steuerstromkreisen an einer der galvanisch voneinander getrennten, in entsprechender Anzahl vorhandener Sekundärwicklungen desselben Transformators liegt.
9. Schaltwächter nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB der Hilfsanker mehrere Querschnittsänderungen aufweist, denen je eine Induktionsspule zugeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1010 178, 1027 315; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1758 087.