-
Hubanker - Schaltmagnet für Schütze oder andere elektromagnetische
Schaltgeräte Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubanker-Schaltmagnet für Schütze
oder andere elektromagnetische Schaltgeräte, wobei eine Einrichtung zur Anpassung
der Zugkraftkurve an die Kraftbedarfskurve vorgesehen ist.
-
Es sind bereits Schaltmagnete dieser Art bekanntgeworden, die so konstruiert
worden sind, daß eine Anpassung der Zugkraftkurve des Magneten an die Bedarfskurve
des Gesamtgerätes erfolgt, und zwar im wesentlichen unter dem Gesichtswinkel, daß
das betreffende Schütz oder das von dem Schaltmagnet betätigte elektromagnetische
Schaltgerät nicht vor den Kontakten hängenbleibt, weil dadurch ein Verschweißen
der
Kontakte bei zu niedriger Spannung verursacht würde.
-
Erwünscht ist es, daß die Spule des Schaltmagneten so ausgelegt wird,
daß der Schaltmagnet bei der kleinsten notwendigen Spannung von beispielsweise etwa
10 bis 15 Prozent der Nennspannung das Schaltgerät gerade einschaltet, während bei
einer Spannung unter etwa 10 Prozent der Nennspannung das Schaltgerät nicht einschaltet,
da dann die Bedarf skurve größer ist als die Zugkraftkurve des Schaltmagneten bzw.
die Bedarfskraft größer ist als die vorhandene Zugkraft. Bei einer derartig ausgelegten
Spule ergibt sich jedoch eine Zugkraftkurve, die über den Weg des Hubankers gesehen
nicht an allen Stellen größer als die Kraftbedarfskurve ist. Wenn also mit anderen
Worten nach einer bestimmten Wegstrecke des Hub ankers die Kontakte des elektromagnetischen
Schaltgerätes betätigt werden müssen, so wird in diesem Augenblick der Betätigung
der Kontakte eine hohe Zugkraft des Schaltmagneten erforderlich. Der Schaltmagnet
ist dann aber nicht in der Lage, diesen Bedarf zu bewältigen.
-
Es ist nun bereits in der deutschen Patentschrift 1 293 891 vorgeschlagen
worden, die Zugkraftkurve der Kraftbedarfskurve durch Luftspaltveränderung anzupassen,
und zwar dadurch, daß der Hubanker derart geführt wird, daß er jeweils kurz nach
Verlassen und kurz vor Einnahme seiner jeweiligen Ruhelage sich um einen bestimmten
Winkel aus der Achsparallelität zum Kern des Schaltmagneten herausdreht.
-
Darüber hinaus wurden andere Konstruktionen mit mechanischen
Einrichtungen
vorgeschlagen, die das oben auf geaigte Problem lösen sollten. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß diese mechanischen Einrichtungen bei kleinen Geräten außerordentlich
kostspielig und bei großen Geräten nicht nur sehr kostspielig, sondern auch bau-
und material aufwendig sind.
-
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hubanker-Schaltmagnet
zu schaffen, welcher außerordentlich einfach aufgebaut ist, das heißt bei dem unter
Vermeidung zusätzlicher mechanischer Geräte mit einfachen Mitteln eine Anpassung
der Zugkraftkurve des Schaltmagneten an die Krafterbedarfskurve1 möglictt ist.
-
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mindestens
einen während der Bewegung des Hubankers betätigten Hilfskontakt, welcher derart
zu der Spule des Schaltmagneten geschaltet ist, daß für die Dauer der Betätigung
des Hilfskontaktes die Zugkraft erhöht ist. Hierdurch ergeben sich mehrere wesentliche
Vorteile. Einmal wird erreicht, daß das Schütz oder das betreffende elektromagnetische
Schaltgerät nur bei der gewünschten Spannung einschaltet, wenn also aus irgendwelchen
Gründen die Spannung zu niedrig ist, bleibt das Schütz oder Schaltgerät ausgeschaltet.
Ferner wird erreicht, daß die Zugkraftkurve des Schaltmagneten während der Bewegung
des Hubankers so zunimmt, daß das Schütz oder Schaltgerät auch beim Auftreffen seiner
Kontakte weiterarbeitet. Ferner wird
erreicht, daß am Schluß des
Hubankerbewegungsweges nur eine so hohe Zugkraft des Schaltmagneten vorliegt, wie
sie zum Halten des Schützes oder Gerätes erforderlich ist.
-
Hieraus folgt, daß der Prellschlag der Kontakte des Schützes oder
des Schaltgerätes, der bisher in Kauf genommen werden mußte, praktisch vermieden,
bzwo außergewöhnlich niedrig gehalten wird. Dabei bleibt audh der mechanische Schlag
zwischen Anker und Kern des Schaltmagneten sehr gering.
-
Weiterhin ist zu bemerken, daß nicht nur der erfindungsgemäße Aufbau
im Vergleich zu bekannten Konstruktionen sehr einfach ist, sondern der Hubanker-Schaltmagnet
kann auch als solcher wesentlich kleiner gewählt werden, und zwar einmal, weil von
einer wesentlich niedrigeren Kraftbedarfskurve ausgegangen werden kann, und zum
anderen weil die mechanische Beanspruchung des Schaltmagneten wesentlich herabgesetzt
wird.
-
Bei langsamem Zurückschalten erfolgt ein sicheres Abschalten, ohne
daß Kontakte des Schützes oder Schaltgerätes gehalten werden. Schließlich sei noch
hervorhoben, daß beim Einschalten auch bei geringer zulässiger Spannung ein sicheres
Durchschalten erfolgt, auch wenn während des Einschaltens kleine Spannnungseinbußen
entstehen sollten.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht,
daß der Hilfskontakt mit einer Abzweigung der Spule elektrisch verbunden ist.
-
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß dem abgezweigten Teil
der Spule ein Widerstand parallel geschaltet ist.
-
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch
geschaffen, daß der Spule ein Widerstand vorgeschaltet ist, und daß der Hilfskontakt
derart an die Spule angeschlossen ist, daß bei seiner Betätigung der Widerstand
überbrückt ist.
-
Schließlich ist eine konstruktive Verbesserung der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß der oder die Hilfskontakte in einem seitlich des Bewegungsraumes
des Ankers fest angeordneten Gehäuse untergebracht sind und mittels eines an dem
Anker angebrachten Betätigungsorganes schaltbar sind.
-
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Nachfolgenden.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Diagrammdarstellung einer Kraftbedarf
skurve mnd einer Zugkraftkurve, Fig. 2 ein Schaltbild mit Darstellung einer Spulenabzapfung
und einem Hilfskontakt,
Fig. 3 ein anderes alektrisches Schaltbild,
wobei der Spule ein Widerstand vorgeschaltet und ein Hilfskontakt vorgesehen ist,
Fig. 4 ein anderes elektrisches Schaltbild mit einer Spulenanzapfung, einem Hilfskontakt
und einem dem abgezapften Spulenteil parallel geschalteten Widerstand und Fig. 5
eine Seitenansicht eines vereinfachten Hubanker-Schaltmagneten, wobei die mit dem
Hubanker verbundenen beweglichen Kontaktvorrichtungen des betreffenden Schützes
oder Schaltgerätes nicht dargestellt sind.
-
Fig. 1 stellt ein Diagramm dar, wobei auf der Abszisse der Hub bzw.
die Wegstrecke f, die der Hubanker des Schaltmagneten zurücklegt, aufgetragen ist,
während auf der Ordinate die Kräfte P aufgetragen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sei angenommen, daß die Kraftbedarfskurve des Schützes oder Schaltgerätes der ausgezogenegigezeichneten
Linie 1 mit den Kurventeilen la, Ib, 1c entspricht. Ausgehend von der Ruhestellung
s1 ist also ein geringer Kraftbedarf vorhanden, der im Bereich des Kurventeiles
1a zunächst nur langsam, nach einer Wegstrecke des Hubankers von beispielsweise
3 mm gemäß dem Kurventeil Ib sprungartig ansteigt, um dann schließlich in dem
letzten
Kurventeil lc wiederum nur geringfügig weiter anzusteigen. Die sprungartige Erhöhung
des Kraftbedarfes gemäß -dem Kurventeil Ib beruht darauf, daß in diesem Augenblick
die Kontakte des Schützes- bzw. Schaltgerätes aufeinandertreffen bzw. geschaltet
werden. Wie zu Anfang erläutert wurde, ist es wünschenswert, den Hubanker-Schaltmagnet
entsprechend einer Zugkraftkurve 3 auszulegen, die in der Stellung sl zu Beginn
des Schaltvorganges nur geringfügig über der Kraftbedarfskurve liegt und die auch
in der Endstellung s2 nur um soviel höher als die Kraftbefiarfskurve liegt, daß
ein sicheres Halten des Schaltmagneten gewährleistet ist. Man ersieht aus Fig. 1,
daß bei Wahl einer solchen Zugkraftkurve die Zugkraft im Bereich der gestrichelten
Linie 3a zwischen den beiden Schnittpunkten mit den Teilen Ib, lc der Kraftbedarfskurve
niedriger als der Kraftbedarf ist. Das bedeutet, daß die Kontakte des Schützes oder
Schaltgerätes hängen bleiben w ürden, bzw. der Schaltmagnet nicht durchziehen könnte,
womit sich die zu Anfang erläuterten Nachteile ergeben würden.
-
Erfindungsgemäß ist daher eine schaltungstechnische Maßnahme mit einem
Hilfskontakt getroffen worden, wodurch erreicht wird, daß bei Betätigen des Hilfskontaktes
kurz bevor die Kraftbedarfskurve im Teil Ib ansteigt auch die Zugkraftkurve angehoben
wird. Mit anderen Worten erfolgt die Schaltung des Hilfskontaktes etwa im Punkt
3f der Zugkraftkurve, so daß die Zugkraftkurve entsprechend der Linie 3b ansteigt,
anschließend den Verlauf des Kurvenstückes 3c nimmt, entsprechend einer
gestrichelt
gezeichneten Zugkraftkurve 2, die aber eine völlig andersartige Auslegung des Schaltmagneten
erforderlich machen würde und zu den anfangs erläuterten Nachteilen führen würde.
Der Hilfskontakt wird im Verlaufe der Weiterbewegung des Hubankers wtwa im Punkte
3g abgeschaltet, so daß die Zugkraftkurve mit dem Teil 3d wieder auf die ursprüngliche
Zugkraftkurve 3 zurückfällt und den normalen Verlauf über den Kurvenbereich 3e bis
zur Endstellung s2 nimmt.
-
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung,
die es gestattet, die vorerläuterte Zugkraftkurve zu erhalten. Die Spule des Schaltmagneten
ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Spule 4 ist mit den üblichen Anschlüssen
5, 10 zum Anschluß an das Stromnetz Mp, R versehen, wobei der Anschluß 10 als Kontakt
ausgebildet sein kann, der mit einem beweglichen Kontaktstück 9 eines Schalters
zusammenarbeitet. Die Spule 4 weist am Punkt 4c eine Abzweigung 7 auf, die zu einem
Hilfskontakt 8 führt, so daß die Spule ein Spulenhauptteil 4a und ein abgezweigtes
Teil 4b aufweist.
-
Beim Einschalten des Schaltmagneten, das heißt in der Stellung sl
gemäß Fig. 1 liegt die gesamte Spule 4 an Netzspannung an.
-
Der Hubanker-Schaltmagnet sowie das Schütz bzw. das elektromagnetische
Schaltgerät heben an bis etwa zum Punkt 3f gemäß Fig. 1. Sodann folgt durch Wirkung
des Hubankers eine schlagartige Umschaltung des Kontaktstückes 9 auf den Hilfskontakt
8. Durch entsprechende Wahl der Anzapfung 7 wird eine entsprechende Erhöhung der
Zugkraft gemäß den Kurventeilen 3b, 3c der Fig. 1 erreicht.
-
Sobald der Hubanker die Stellung 3g (Fig. 1) erreicht hat, erfolgt
wieder eine Abschaltung des Hilfskontaktes 8, das heißt kurz vor dem Aufschlagen
des Hubankers auf den Kern des Schaltmagneten wird die Spule wieder mit ihrer gesamten
Windungszahl eingeschaltet, wodurch die Zugkraft absinkt und den Verlauf des Kurventeiles
3e gemäß Fig. 1 nimmt. In Fig. 2 ist wegen der besseren Veranschaulichung ein BewegungUteil
11 eingezeichnet zur Verdeutlichung des Bewegungsweges des Kontaktstückes 9, und
zwar schlagartig einmal zu dem Hilfskontakt 8 und weiter zu dem Kontaktstück 12,
welches wiederum in Punkt 6 mit der üblichen Anschlußleitung ans Stromnetz R verbunden
ist. In der Praxis kann das zusätzliche Kontaktstück 12 auch wegfallen, wenn der
Schalter so ausgebildet ist, daß er unter Bewegung des Hubankers das Kontaktstück
9 schlagartig von dem Kontaktstück 10 zu dem Hilfskontakt 8 und von diesem zurück
auf das Kontaktstück 10 bewegt.-Sinngemäß die gleiche Wirkung, wie vorstehend zu
Fig. 2 erläutert wurde, wird durch die Schaltung gemäß Fig. 3 erreicht. Die Spule
13 des Schaltmagneten ist wiederum mit Anschlüssen 14, 15 nebst Kontaktstück 18
zum Anschluß an das Stromnetz Mp, R versehen. Der Spule ist ein Widerstand 17 vorgeschaltet
und außerdem führt eine elektrische Leitung 16 zu einem Hilfskontakt 21. Das Kontaktstück
22 entspricht wiederum dem Kontaktstück 12 gemäß Fig. 2. Wenn der Schaltmagnet nun
eingeschaltet wird, liegt das Kontaktstück 19 an dem Kontaktstück 18 an, und zwar
solange, bis der Hubanker einen Bewegungsweg bis etwa
zu dem Punkt
3f der Fig. 1 zurückgelegt hat0 Während dieser Zeit ist der Widerstand 17 der Spule
13 vorgeschaltet. Sodann erfolgt in Richtung des Pfeiles 20 eine schlagartige Bewegung
des Kontaktstückes 19 zum Hilfskontakt 21, wodurch der Widerstand 17 stromlos wird
und eine höhere Zugkraft, wie erläutert, entsteht. Bei schlagartiger Weiterbewegung
des Kontaktstückes 19 zum Kontaktstück 22 oder zurück zum Kontaktstück 18 erfolgt
wieder eine Einschaltung des Vorwiderstandes 17 und damit ein Absinken der Zugkraft.
-
Fig. 4 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Schaltung wobei entsprechend Fig0 2, die Spule 23 ein abzuzweigendes Spulenteil
23a aufweist, in-dem am Punkt 26 eine Abzweigleitung 27 angeschlossen ist, die zu
einem Hilfskontakt 28 führt. Dem abgezweigten Spulenteil 23a ist ein Widerstand
29 parallel geschaltet0 In Stellung s1 gemäß Fig. 1 liegt das Kontaktstück 30 an
dem Kontaktstück 25 an, womit die gesamte Spule 23 mittels üblichen Anschlüssen
24, 25 am Stromnetz Mp, R anliegt unter gleichzeitiger krallelschaltunq des Widerstandes
29. Erreicht der Hubanker die Stellung of gemäß Fig0 1 erfolgt durch seine Wirkung
eine schlagartige Bewegung des Kontaktstückes 30 in Richtung des Pfeiles 31 auf
den Hilfskontakt 28, womit sowohl das abgezweigte Spulenteil 23a als auch der Parallelwiderstand
29 stromlos werden und die Zugkraft erhöht wird. Im Punkt 3g gemäß Fig. 1 erfolgt
wieder ein schlagartiges Abschalten des Hilfskontaktes 28 durch Umschalten des Kontaktstückes
30 auf das Kontaktstück 32 oder
zurück zum Kontaktstück 25, womit
wieder die Zugkraft ent--sprechend der ursprünglichen Zugkraftkurve sinkt, Fig.
5 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Seitenansicht auf einen Schaltmagneten
mit einem Kern 33, einer Spule 34 und einem Anker 35, wobei der Anker in an sich
bekannter Weise mit den nicht gezeichneten beweglichen Kontaktteilen des Schützes
bzw. Schaltgerätes verbunden ist0 Der Hubanker 35 legt einen vergrößert gezeichneten
Weg von der anfänglichen Ruhestellung s1 gemäß Fig. 1 bis zum Aufschlagen auf den
Kern entsprechend Stellung s2 zurück. Außerhalb des Bewegungsbereiches des Hubankers,
insbesondere des mittleren Schenkels 35a, im vorliegenden Falle mit Abstand hinter
der Zeichnungsebene ist ein Gehäuse 37 fest angeordnet, in welchem der oder die
oben erläuterten Hilfskontakte untergebracht sind und die über ein vereinfacht gezeichnetes
Betätigungsorgan 36 entsprechend den obigen Erläuterungen geschaltet werden0 In
diesem Gehäuse können auch die evtl. vorgesehenen, erläuterten Widerstände untergebracht
werden0 Es sei hier noch besonders hervorgehoben, daß nicht nur ein Hilfskontakt
bzwo nur eine Abzweigung oder ein Vor- oder Parallelwiderstand vorgesehen werden
können, sondern daß deren Anzahl entsprechend der Gestalt der Kraftbedarfskurve
vergrößert werden kann0 Es versteht sich auch, daß die Schaltereinrichtung für das
Schalten des oder der Hilfskontakte den
Gegebenheiten angepaßt
werden kann.
-
Bei der Erläuterung der Fig. 5 wurde dargelegt, daß die Hilfskontakte
und gegebenenfalls auch die Vor- oder Parallelwiderstände gemäß Fig. 3 und 4 in
einem gemeinsamen Gehäuse 37 untergebracht sind. Mit besonderem Vorteil ist dieses
Gehäuse auf der Spule 34 befestigt, so daß es gemeinsam mit der Spule eingesetzt
oder ausgewechselt werden kann.