DE1082988B - Kontaktwechselrichter zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs-oder Gleichstromverstaerkern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktwechselrichter, der als Meßzerhacker im Eingangskreis von Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärkern verwendet werden soll. Die Aufgabe derartiger Kontaktwechselrichter 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 Meßbereichen, Nullpunktsfehler auf, die dadurch in Erscheinung treten, daß am Ausgang des Verstärkers auch dann eine Spannung vorhanden ist, wenn am Eingang die Meßgröße einen Nullwert aufweist. Nullpunktsfehler 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 Erfindung zeigt einen Weg, wie diese Störeinflüsse bei Kontaktwechselrichtern zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärkern weitgehend beseitigt werden können. Dies wird dadurch ermöglicht, daß das elektromagnetisch wirkende Antriebssystem einen in Richtung des Steuerflusses polarisierten, an einer unmagnetischen Schwingfeder befestigten Dauermagnetanker aufweist, der sich im Ruhezustand zwischen den Polschuhen des Elektromagnets etwas außerhalb der Steuerflußmitte befindet und dessen betriebsmäßige Bewegungsrichtung senkrecht zur Richtung des Steuerflusses verläuft.

Diese Anordnung nach der Erfindung kann dadurch noch verbessert werden, daß man einen aus zwei entgegengesetzt polarisierten Einzelmagneten bestehenden Anker wählt. Statt zweier Einzelmagnete läßt sich der Anker naturgemäß auch als entsprechend gepolter Doppelmagnet ausbilden.

Um dem Ziel der Ausschaltung von Störspannungen möglichst nahe zu kommen, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, daß die von der Schwingfeder unmittelbar betätigten Kontaktfedern schleifenförmig ausgebildet sind und mit den geradlinig ausgebildeten Gegenkontaktfedern zwei gleich große umschlossene Flächen bilden. Diese Flächen sind räumlich derart orientiert, daß 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.

Ferner kann man zur möglichst konstanten Ein-Kontaktwechselrichter
zur Verwendung im Eingangskreis

von Gleichspannungsoder Gleichstromverstärkern:

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Werner Bosch., München,
ist als Erfinder genannt worden

haltung der Zeitwerte an den beiden Kontaktfederpaaren des Wechselrichters je zwei auf die Zeitwerte entgegengesetzt wirkende Abnutzungsstellen vorsehen,, wobei die von der Schwingfeder unmittelbar betätigten Kontaktfedern an ihren Betätigungsstellen einen Werkstoff aufweisen, dessen Abnutzungsgrad etwa gleich dem der Schaltkontakte gewählt ist. Auf diese Weise ist es möglich, zu erreichen, daß die Abnutzung 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 durch die Erfindung bereits erzielten guten Entkopplung von Erreger- und Kontaktkreis empfiehlt es sich, restliche Einstreuungen noch dadurch zu unterbinden, 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 abzudecken. Im übrigen kann das getrennt abgeschirmte Antriebs- und Kontaktsystem gemeinsam in einem vorzugsweise hermetisch abgeschlossenen Gehäus.e untergebracht werden.

Die Vorteile des Kontaktwechselrichters liegen im wesentlichen darin, daß 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.

009 529/222

Durch die Verwendung eines polarisierten Antriebssystems kommt man ferner mit kleinen Erregerleistungen aus, so daß auch die magnetische Einstreuenergie des Erregerkreises gering bleibt.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Antriebssystems,

Fig. la und Ib 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 nach Fig. 1 ist mit 1 der Dauermagnet bezeichnet, der am freien Ende einer einseitig eingespannten unmagnetischen Blattfeder 3 angebracht ist und sich zwischen den Polschuhen 2 α und 2 b des Erregerkreises befindet. Der Dauermagnet 1 ist senkrecht zu den Polschuhflächen polarisiert. Ist der Steuerfluß so gerichtet, daß an dem dem Nordpol des Dauermagnets 1 naheliegenden Polschuh 2 α ein Südpol entsteht, so wird, wie in Fig. la gezeigt, der Dauermagnet 1 in den Luftspalt gezogen. Entsteht jedoch an dem Polschuh 2 a 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 Dauermagnets 1 befindet sich etwas außerhalb der Polschuhmitte. Als Werkstoff für den Dauermagnet kann man vorzugsweise hochkoerzitives Eisen-Barium-Oxyd verwenden. Ein günstiges Verhältnis von Länge zu Durchmesser beträgt beispielsweise 1:1, man kann daher den Dauermagnet sehr kurz ausführen. Eine Verbesserung des Antriebssystems wird erreicht, wenn man an Stelle eines einzigen Dauermagnets gemäß Fig. Ib zwei Magnete verwendet, die entgegengesetzt polarisiert sind. Man kann die beiden Magnete auch durch einen Einzelmagnet ersetzen, der derart ausgebildet ist, daß sich vier Pole ausbilden. Wenn, wie in Fig. Ib 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 Dauermagnet 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 Dauermagnet 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 α der Kontaktfedern 4 bzw. 5 mit dem der Kontakte 4 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 Schwingfeder 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 (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kontaktwechselrichter zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärkern, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetisch wirkende Antriebssystem einen in Richtung des Steuerflusses polarisierten, an einer unmagnetischen Schwingfeder (3) befestigten Dauermagnetanker (1) aufweist, der sich im Ruhezustand zwischen den Polschuhen (2 a, 2 b) des Elektromagnets etwas außerhalb der Steuerflußmitte befindet und dessen betriebsmäßige Bewegungsrichtung senkrecht zur Richtung des Steuerflusses verläuft.

2. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnetanker (1) aus zwei entgegengesetzt polarisierten Einzelmagneten oder aus einem entsprechend gepolten Doppelmagnet besteht (Fig. Ib).

3. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur möglichst konstanten Einhaltung der Zeitwerte an den beiden Kontaktfederpaaren (4 und 6 bzw. 5 und 7) je zwei entgegengesetzt wirkende Abnutzungsstellen (a und k) vorgesehen sind (Fig. 2).

5. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schwingfeder (3) unmittelbar betätigten Kontaktfedern

(4 und 5) an ihren Betätigungsstellen (α) einen Werkstoff aufweisen, dessen Abnutzungsgrad etwa gleich dem der Schaltkontakte (k) gewählt ist.

6. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebs- und Kontaktsystem je eine Abschirmhaube (8 bzw. 9) aus Weicheisen, insbesondere aus Mu-Metall, aufweist.

7. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Schwingfeder (3) angebrachtes zusätzliches Abschirmblech

(10) die für die Schwingfeder vorhandene Eintrittsöffnung in die Abschirmhaube (9) des Kontaktsystems abdeckt.

8. Kontaktwechselrichter nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das getrennt abgeschirmte Antriebs- und Kontaktsystem gemeinsam in einem vorzugsweise hermetisch abgeschlossenen Gehäuse untergebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 905 415.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen