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Magnetisch steuerbare Schalteinrichtung, insbesondere Schutzrohrankerkontakt
Die Erfindung betrifft eine magnetisch steuerbare Schalteinrichtung, insbesondere
Schutzrohrankerkontakt für Wechselstromkreise, bei der Mittel vorgesehen sind, die
während des Stromflusses im Sinne einer Kontaktdruckverstärkung wirksam sind und
die beim oder in der Nähe vom Stromnulldurchgang den Stromkreis unterbrechen.
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Bei einer bekannten Schalteinrichtung ist ein elektromagnetisch beeinflußbares
Schaltelement in einem ringförmigen Eisenkern, in dem ein durch den Hauptleiter
hervorgerufenes Magnetfeld entsteht, angeordnet. Das elektromagnetisch beeinflußbare
Schaltelement ist mit einer Feder gekuppelt, die das Schließen bzw. das öffnen des
Schalters bewirkt. Beim Einschalten wirkt diese Feder als Druck- und beim Ausschalten
als Zugfeder. Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß aufwendige und
störungsanfällige mechanische übertragungs- und Führungsteile sowie gesonderte Federelemente
notwendig sind. Weiterhin ist eine durch die Schalteinrichtung hervorgerufene Phasenverschiebung
zwischen Spannung und Verbraucherstrom bzw. Fluß vorhanden, da es sich bei den bekannten
Einrichtungen um Magnetspulen mit Eisenkern handelt.
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Es ist weiterhin bekannt, die Kontaktzungen eines Schutzrohrankerkontaktes
mit dessen Erregerwicklung in Reihe zu schalten. Die an diese Reihenschaltung angelegte
Spannung muß so groß sein, daß eine Entladung zwischen den beiden Kontaktzungen
das Fließen des Erregerstromes und das gegenseitige Anziehen der beiden Kontaktzungen
ermöglicht. Diese Anordnung ist nur für den Anschluß an Gleichspannung geeignet,
wobei die Kontakte einem großen Verschleiß unterliegen. Außerdem ist mit dieser
Anordnung das Ein- bzw. das Ausschalten eines Wechselstromverbrauchers an einem
bestimmten Punkt der Spannungskurve nicht möglich.
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Beim Gegenstand der Erfindung werden diese Nachteile auf besonders
einfache Weise dadurch vermieden, daß dem in an sich bekannter Weise mit mindestens
einer Erregerwicklung in Reihe liegenden Schutzrohrankerkontakt Gleichrichter solcher
Polung vorgeschaltet sind, daß das Feld der Erregerwicklung das Feld des Steuermagneten
nicht schwächt. Bei durch einen Permanentmagneten betätigbarem Schutzrohrankerkontakt
ist es besonders vorteilhaft, zwei gleichsinnig gepolte Wicklungen vorzusehen und
jeder Wicklung einen getrennten, für eine Halbwelle des Verbraucherstromes durchlässigen
Gleichrichter vorzuschalten. Hierdurch wird eine Schwächung des Permanentmagneten
vermieden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch eine einzige an
die Gleichstromklemmen einer Gleichrichterbrückenanordnung angeschlossene Erregerwicklung
vorgesehen sein. Die Wechselstromklemmen der Gleichrichterbrückenschaltung sind
in die Verbraucherzuleitung eingefügt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß eine
Erregerwicklung eingespart werden kann.
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Bei Verwendung derartiger Schutzrohrankerkontakte als Kontakte eines
Relais erfolgt die Betätigung durch eine Betätigungswicklung an Stelle des Permanentmagneten.
Wird die Betätigungswicklung für den Schutzrohrankerkontakt an die gleiche Wechselstromquelle
wie die Erregerwicklung bzw. -wicklungen angeschlossen, so wird vorteilhafterweise
die Betätigungswicklung bzw. -wicklungen über Gleichrichter und gegebenenfalls erforderliche
Glättungsglieder an die Stromquelle angeschlossen.
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An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
beschrieben und deren Wirkungsweise näher erläutert.
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In F i g. 1 ist schematisch eine Schaltskizze für einen Schutzrohrankerkontakt
mit zwei getrennten Erregerwicklungen gezeigt.
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F i g. 2 zeigt ein Schaltbild für einen permanent magnetisch betätigbaren
Schutzrohrankerkontakt mit einer Erregerwicklung.
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Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der in F i g. 1 gezeigte Schutzrohrankerkontakt 1 ist mit zwei Erregerwicklungen
2 und 3 versehen, die mit Gleichrichtern 4 und 5 parallel und mit den Kontakten
6 und 7 des Schutzrohrankerkontaktes in Reihe geschaltet sind. Als Verbraucher in
dem mit Wechselstrom an den Klemmen S und 9 versorgten Stromkreis ist eine Schützspule
10 vorgesehen. Das Schließen des Schutzrohrankerkontaktes 1 erfolgt durch einen
an ihm vorbeigeführten Permanentmagneten 11.
Im geschlossenen Zustand
der Kontakte des Schutzrohrankerkontaktes werden die Wicklungen 2 und 3 so vom Laststrom
durchflossen, daß infolge der vorgeschalteten Gleichrichter 4 und 5 jeweils die
positive Halbwelle durch die Spule 2 und die negative Halbwelle durch die Spule
3 oder umgekehrt fließen kann. Die Polung der Spulen muß so erfolgen, daß die entstehenden
pulsierenden Felder gleiche Richtung mit der Polarität des erregenden Permanentmagneten
11 haben. Durch diese Erregerwicklungen 2 und 3 wird beim Einschalten des Schutzrohrankerkontaktes
der Kontaktdruck stromabhängig vom Schaltstrom verstärkt, so daß ein Prellen der
Kontakte 6 und 7 beim Einschalten im wesentlichen unterdrückt wird. Hierdurch ergibt
sich eine Steigerung der Einschaltleistung.
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Wird der Permanentmagnet 11 von dem Schutzrohrankerkontakt entfernt,
so bleiben die Kontakte 6, 7 so lange geschlossen, bis der Verbraucherstrom durch
Null geht und der Fluß, der durch die Wicklungen 2 und 3 erzeugt wird, so abnimmt,
daß die elastischen Rückstellkräfte der Kontakte 6 und 7 ausreichen, um den Kontakt
zu öffnen. Dadurch wird eine wesentliche Erhöhung der Ausschaltleistung des Schutzrohrankerkontaktes
erreicht. Eine wesentliche Verschiebung zwischen Verbraucherstrom und Kontaktspannung
tritt nicht auf, sofern die Erregerspule aus wenigen Windungen ohne Eisenkern besteht.
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Nach F i g. 2 ist der Schutzrohrankerkontakt 1 mit einer einzigen
Erregerwicklung 12 versehen, die an den Gleichstromklemmen 13, 14 einer Gleichrichterbrückenschaltung
15 angeschlossen ist. Die Wechselstromklemmen 16,117 der Gleichrichterbrückenschaltung
liegen mit den Kontakten 6, 7 der Schutzrohrankerkontakte und der Schutzspule 10
in Reihe an den Netzklemmen 8 und 9. Wird der Permanentmagnet 11 in die Nähe des
Schutzrohrankerkontaktes 1 gebracht, so tritt die gleiche Wirkung wie im erstgenannten
Beispiel ein, d. h., die Kontakte 6, 7 schließen, und der Kontaktdruck wird stromabhängig
verstärkt, und beim Entfernen des Permanentmagneten 11 bleiben die Kontakte 6, 7
so lange geschlossen, bis der Strom im Lastkreis nahezu durch Null geht.
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Selbstverständlich lassen sich auch die Permanentmagnete 11 durch
auf den Schutzrohrankerkontakt aufgebrachte stromdurchflossene Wicklungen ersetzen.
Durch die Erfindung ist es möglich, außer einer wesentlichen Erhöhung der Schaltleistung
solcher Schutzrohrankerkontakte auch die Lebensdauer, d. h. die Schaltzahl, wesentlich
zu erhöhen, sowie das Prellen der Kontakte beim Einschalten bei entsprechender Bemessung
der Windungszahl und Fließen eines ausreichenden Stromes (Durchflutung) ganz zu
unterdrücken oder das Prellen zumindest sehr stark zu schwächen. Der Kontaktabbrand
bei nach der Erfindung betätigten Schutzrohrankerkontakten ist dadurch beträchtlich
geringer als bei an sich bekannten Schutzrohrankerkontakten.
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Beim Gegenstand der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, die Wicklungen
auf den Schutzrohrankerkontakt aufzubringen und diese zusammen mit dem Schutzrohrankerkontakt
und gegebenenfalls mit den Gleichrichtern zu vergießen. Um den magnetischen Leistungsbedarf
zum Betätigen des Schutzrohrankerkontaktes durch Ausnutzung des vom Betätigungsmagneten
erzeugten Streuflusses möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, den Schutzrohrankerkontakt
in einer über der Kontaktstelle zweigeteilten Umhüllung aus ferromagnetischem Werkstoff
anzuordnen. Auch diese Umhüllung kann gegebenenfalls mit umgossen werden.