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Betätigungsvorrichtung fUr einen Trennschalter
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-Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für
schnellansprechende Trennschaltol und enthält im wesentlichen einen schlagartig
arbeitenden Anker sowie einen Haltemagnet und einen Anzugsmagnet, welche durch ein
und dieselbe elektromagnetische Quelle erregt werden; der Anzugsmagnet zieht den
Anker zu sich her, wenn ein voreingestellter Stromwert überschritten wird.
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Vorrichtungen der oben erwähnten Art sind bekannt. Dadurch, daß man
ein und dieselbe magnetische Flußquelle sowohl für die Erregung des Haltemagneten
als auch für die Erregung des Anzugsmagneten verwendet, erzielt man bekanntlich
eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers als bei Systemen, in denen der Haltemagnet
und der Anzugsmagnet einzeln erregt werden.
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Bei den letzterwähnten Systemen wird der Anker von zwei
verschiedenen
Flüssen durchsetzt und dadurch übersättigt. Die Haltekraft wird dadurch in unerwünschter
Weise beeinflußt und die Bremswirkung des Haltekreises nimmt im Verlaufe des Anziehens
des Ankers zu.
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Durch die Übersättigung des Ankers nimmt sein magnetischer Widerstand
für den Magnetfluß des Haltekreises zu, und der Magnetfluß neigt dann dazu, sich
über den Luftspalt zu schließen, wodurch die Haltekraft abnimmt. Die Haltekraft
kann dadurch auf einem zum Zurückhalten des Ankers ausreichend hohen Wert gehalten
werden, daß man die Anzugskraft verringert, entweder indem man den anziehenden Fluß
herabsetzt oder verhindert, daß ein Teil des anziehenden Flusses über den Anker
verläuft, oder man kann für den Anker eine robustere Konstruktion verwenden, so
daß er weniger gesättigt wird. Alle diese Lösungen haben jedoch den Nachteil, daß
die Anzugsgeschwindigkeit des Ankers in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird,
entweder dadurch, daß die Anziehungskraft verringert oder die Masse des Ankers erhöht
wird.
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Es sind zwar aus DT-PSen 1 087 679 und 1 102 252 Betätigungsvorrichtungen
mit einem Anker bekannt, bei welchen ein Magnetfluß, der durch ein und dieselbe
magnetische Stromquelle erregt wird, sowohl für den Haltemagneten als auch für den
Anzugsmagneten verwendet wird. In diesem Falle werden jedoch zwei Maghetsysteme
verwendet, in denen der Magnetfluß gleichzeitig und in der gleichen Weise auf einen
gemeinsamen Anker wirkt.
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Bei einer solchen Vorrichtung ist eine ziemlich komplizierte Konstruktion
erforderlich, um eine symmetrische Verteilung der Halte- und Anzugskräfte auf den
Anker zu erreichen. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß einer der beiden Luftspalte
zwischen dem Anzugsmagnet und dem Anker nicht senkrecht zu den magnetischen Flußlinien
verläuft, sondern schräg zu diesen, so daß die Anzugskraft des Anzugsmagneten und
damit auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers nicht optimal sein können. Wegen
des schrägen Verlaufes des Magnetflusses ist außerdem die Abnahme des Wider standes
im Anzugskreis nicht gleich der Zunahme des Widerstandes im Haltekreis, da eine
Verbreiterung des Luftspaltes zwischen
dem Anker und dem Haltemagneten
nicht von einer proportionalen Verringerung des Luftspaltes zwischen dem Anker und
dem Anzugsmagnet begleitet ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der erregte
Magnetfluß in einen Teil für den Haltekreis und in einen Teil für den Anzugskreis
aufgeteilt wird. Erst nachdem der magnetische Widerstand im Haltekreis infolge des
Luftspaltes einen bestimmten Wert erreicht hat, steht der größere Teil des Magnetflusses
für den Anzugskreis zur Verfügung. Inzwischen hat der Anker jedoch bereits begonnen,
sich zu bewegen. Der Magnet fluß der aus dem infolge eines Kurzschlusses oder einer
plötzlichen Überlastung fließenden Überstromes resultiert, kann daher nicht vollständig
für den Auslösevorgang verwendet werden.
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Die magnetischen Flüsse werden mit Hilfe von Wicklungen erzeugt,
so daß diese für den zu erwartenden Strom bemessen werden müssen, während gleichzeitig
die Abstoßungskrifte in diesen Wicklungen, die im Falle eines Kurzschlusses entstehen,
ebenfalls berücksichtigt werden müssen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
diese Nachteile zu vermeiden und eine Betätigungs-oder Auslösevorrichtung anzugeben,
die verhältnismäßig einfach im Aufbau ist, ein schnees Ansprechen gewährleistet
und den entstehenden Magnetfluß voll ausnUtzt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung der eingangs
genannten Art mit Hilfe der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung.
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Bei der Betätigungsvorrichtung geilß der Erfindung besteht der Anker
also aus zwei illiften, die durch eine unaignetische Platte verbunden sind, aufgrund
derer der magnetische Fluß, der durch einen im Anzugsugnet montierten Stromleiter
erzeugt wird, auf einfache Weise sowohl für die erregung des Haltemagneten als auch
des Anzugsmagneten verwendet werden kann.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht und eine
Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Betätigungs vorrichtung gemäß
der Erfindung und Fig. 2 eine entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung, bei der der Abstand zwischen dem Anker und dem Haltemagnet
mit Hilfe von Federn besonders schnell vergrößert wird und außerdem ein Teil des
Anzugsmagneten als Gleitblock ausgeführt ist.
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Die Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 enthält einen U-förmigen
Anzugsmagnet 1, zwischen dessen hochstehenden Teilen oder Schenkeln eine Stromschiene
2 befestigt ist, die den Magnetfluß erzeugt. Die Stromschiene 2 ist durch eine isolierende
Buchse 3 gegen den Anzugsmagneten 1 isoliert.
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Der durch die Stromschiene 2 fließende Strom erzeugt einen Magnetfluß
Q t, der sich über einen Anker 4 zu schließen strebt, der sich oberhalb des Anzugsmagneten
1 befindet. Dies wird zum Teil durch den magnetischen Widerstand des Ankers 4 verhindert,
der'durch eine Platte 5 aus unmagnetischem Material vergrößert ist. Der Magnetfluß
ffi t wird sich daher zum größeren Teil über einen Haltemagneten 6 schließen. Wenn
z.B. infolge eines Kurzschlusses der durch die Stromschiene 2 fließende Strom erheblich
ansteigt, nimmt der Magnetfluß 1 t entsprechend zu, und der größere Teil 1 h verläuft
über den Haltemagnet, bis der Weg vom Anker 4 zum Haltemagnet 6 den Sättigungspunkt
erreicht.
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Von diesem Moment an hat ein Ansteigen des Magnetflusses d t fast
ausschließlich ein Ansteigen eines über den Anker verlaufenden Teilflusses ffi a
zur Folge, so daß die Anziehungskraft des Anzugsmagneten 1 ziemlich schnell ansteigt,
während die Haltekraft des Haltemagneten 6 nicht mehr wesentlich zunimmt, so daß
schließlich der Anker 4 vom Haltemagneten 6 weggezogen wird.
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Der Anker 4 ist an einem Hebel 7 befestigt, der mit einem Ende schwenkbar
an einem festen Punkt gelagert ist, während das andere Ende über eine Feder 8 mit
einem festen Punkt verbunden ist, so daß der Anker 4 nach Beseitigung des Kurzschlusses
durch die Feder 8 wieder gegen den Haltemagneten 6 gezogen wird.
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Der Haltemagnet 6 ist über AufhAnge- oder Lagerplatten 9 schwenkbar
an einem festen Punkt gelagert, so daß er dauernd eine Stellung einnimmt, bei der
die Berührungsflächen des Ankers 4 und des Haltemagneten 6 parallel zueinander verlaufen.
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Der magnetische Widerstand des Ankers 4 und damit der Magnetfluß
b a können durch Xnderung der Dicke der Platte 5 verändert werden.
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Das Verhältnis zwischen der Haltekraft und der Anzugskraft kann in
an sich bekannter Weise durch entsprechende Bemessung der aktiven Oberflächen des
Haltemagneten 6 und des Anzugsmagneten 1 und der Länge des Flußweges im Haltemagneten
6 in gewünschter Weise eingestellt werden.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem Maßnahmen zur Erhöhung
der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 4 getroffen sind. Der Haltemagnet 6 und
die Lagerplatten 9 sind zu diesem Zweck am Ort der Lagerfläche durch Federn 10 getrennt.
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Wenn der Anker 4 vom Anzugsmagnet 1 angezogen wird, werden die Federn
10 zuerst gedehnt. Wenn sich der Anker 4 dann vom Haltemagneten 6 löst, wird letzterer
mit erhöhter Geschwindigkeit vom Anker weggezogen, da die Federn 10 freigegeben
werden, ferner wird gleichzeitig der Anker 4 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 vom Anzugsmagneten 1 angezogen.
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Durch die schnelle Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Haltemagneten
6 und dem Anker 4 nimmt die Brems- oder RUckhaltewirkung des Haltemagneten 6 rasch
ab, und der Anker 4 wird sich dadurch schneller bewegen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ferner ein Teil 11 des
Anzugsmagneten 1 gleitfähig oder verschiebbar gelagert. Indem man diesen Teil mehr
oder weniger weit in den restlichen Teil des Anzugsmagneten einschiebt, kann die
vom Anzugsmagneten ausgeübte Kraft eingestellt werden. Da der Anzugsmagnet 1 durch
den verschiebbaren Teil 11 in zwei Hälften unterteilt ist, müssen diese auf irgendeine
Weise miteinander verbunden oder gehaltert werden. Dies kann durch Befestigung der
Teile in einem Gehäuse aus Preßstoff (Bakelit) oder dergl. geschehen.
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