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"Elektro-Magnetischen Auslöser"
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde aowohl gegenüber bekannten,
insbesondere strombegrenzenden Leistungsschaltern das Schaltvermögen zu erhöhen,
als auch ihre Selekti tät zu nachgeordneten, insbesondere strombegrenzenden Leistungsschaltern
zu verbessern.
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Es ist ein strombegrenzender Leistungsschalter mit hohem Schaltvermögen
und hoher Seoktivität zu nachgeordneten Leistungsschaltern bereits bekannt (Deutsche
Patentschrift 2348613), dessen magnetischer Auslöser zwei Anker besitzt, von denen
der Auslöseanker nur auf das Schaltschloß und der Schlag anker nur auf die Schaltstreke
einwirken. Das weseitliche Kennzeichen dieses bekannten Leitungsschalters ist der
zu dem Luftspalt des Schlagankers parallel liegende magnetische Kurzschluß, der
beim Schaltelwert des Ansprechetromes in die magnetische Sättigung übergeht Dadurch
tritt erst von diesem Stromwert ab an dem Schlaganker eine quadratisch ansteigende
Magnetkraft auf (parabelförmig). Diese Kraft ist proportional der Fläche des Schlagankers,
die aber gegenüber dem Innen querschnitt der Erregerspule um die Flache des magnetischen
Kurzschlusses verringert istO Dadurch wird die durch die Abmessungen der Erregerspole
gegebene größtmögliche Kraftein wirkung im Hinblick auf eine schnelle Öffnung der
Schaltstrecke im Kurzschlußfall nicht erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen.
Bei dem erfindungsgemäßen Magnetauslöser haben die benachbarten Flächen von Auslöse-
und Schlaganker gleichen Querschnitt, der den größtmöglichen Wert hat und praktisch
dem Innendurchmesser der Erregerspule entspricht. Da kein magnetischer Kurzschluß
an dem Luftspalt des Schlagankers vorgesehen ist» tritt an dem Schlaganker bereits
von dem Stromwert Null des die Erregerspule dufchflieasnden Stroms an eine quadratisch
ansteigende Kraft auf, die bis zum Scheitelwert des Ansprechstromes des Auslöseankers
durch seine Fesselungsfeder ausgeglichen wirdo Bei bberschreitung dieses Stromwertes
ist gsgenüber dem bekanntan Leistungsschalter der für den Bewegungsablauf seines
Schlaganknrs maßgebende Kraftanstieg wesentlich steiler und die auf die Schaltstrecke
einwirkende Kraft aufgrund seiner größeren Fläche deutlich größer.
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Hat dar Schlaganker des findungsgemäßen Auslösers die gleiche Masse
wie der deg bereits bekannten, so wird zusätzlich seine Geschwindigkeit beim Auftreffen
auf den bewegltrhen Kontakt wesentlich größer sein und das Auftreffen zu einem früheren
Zeitpunkt stattfinden. Der damit an der geöffneten Schaltstrecke früher auftretende
Lichtbogen bewirkt eine früher beginnende und damit größere Strpmbegrenzung, wodurch
das Schaltvermögen heraufgesetzt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Auslöser hat weiterhin der Auslöseanker
auf der dem Schlaganker abgewandten Seite einen verringerten Eisenquerschnittn der
spätestens beim Scheitelwert seines Ansprechstromes tn die Sättigung übergeht, bzw.
bei diesem Strom gerade gesättigt ist. Durch diesen verringerten Querschnitt, der
wenigstens zum Teil innerhalb der Erregerspule liegt, wird bei Strömen oberhalb
des Sättigungswertes ein zusätzlicher Luftspalt in den Magnetkrels eingefügt und
auf
der dem Schlaganker abgekehrten Fläche des Auslöseankers tritt eine quadratisch
ansteigende Kraft auf, die seine Kraft auf der dem Schlaganker zugekehrten Fläche
vermindert.
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Darüberhinaus bewirkt bei Strömen oberhalb des Scheiteiwertes des
Ansprechstromes eine Bewegung des Auslöseankers keine wanderung der zu magnetisierenden'Luftstrecken,
da der Verringerung auf der einen Seite die Vergrößerung auf der anderen Seite entspricht.
Gegenüber dem bekannten Leistungsschalter bewirkt diese Ausführung eine höhere Auslöse-Unempfindlichkeit
gegenüber Stromimpulsen, die ein nachgeordneter, insbesondere strombegrenzender
Leistungsschalter im Kurzschlußfall durchläßt, was einer erhöhten Selektivität entspricht.
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Die Erfindung sei anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert:
Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Magnetauslösers0
Fig. 3 zeigt den Verlauf der magnetischen Induktion an den Ankerflächen in Abhängigkeit
von der magnetischen Durchflutung (# = w##).
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Fig. 4 zeigt die den Ankerflächen zugeordneten Kräfte in Abhängigkeit
von der magnetisohen Durchflutung ( =wI ).
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In Fig. 1 ist ein luftgeschlossener magnetischer Auslöser (d.h. ohne
Eisenjoch) dargestellt0 Er weist den Schlaganker 1 mit der Fesselungsfeder 2, den
Auslöseanker 3 mit der Fessso lungsfeder 4 auf.
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Der Schlaganker 1 wirkt im Kurzschlußfall über den nicht -magnetischen
Stössel 7 unmittelbar auf den beweglicn Kontakt 8 der Schaltstrecke ein. Der Auslöseanker
3 entklinkt ueber ien Hebel 9 das Schaltschloß 10 das die Schaltstrecke über den
beweglichen Kontakt 8 öffnet0
Mit 5 ist der als Hohizylinder ausgebildete
verringerte Querschnitt des Auslöseankers 3 bezeichnet, dessen Teilstück 12 innerhalb
der Erregerspule 13 liegt. Die Fläche 6 des Auslöseankers verringert im Falle der
Sättigung des Querschnittes 5 die Auslösekraft. Bis zur Sättigung des Querschnittes
5 ist durch den Strom in der Erregerspule 13, abgesehen vom Außenraum der Spule
nur der Luftspalt 11 zu magnetisieren. Uon der Sättigung des Querschnittes 5 ab
muß auch noch die Strecke 12 magnetisiert werden. Uon diesem Strom ab ändert sich
die Größe der zu magnetisierenden Luftstrecken innerhalb der Spule nur durch die
Bewegung des Schlagankers 1, da die Verkürzung des Luftspaltes 11, die durch die
Bewegung des Auslöseankers 3 bedingt ist, durch entsprechende Vergrößerung der Strecke
12 ausgeglichen wird.
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In Fig. 2 ist ein eisengeschlossener Auslöser dargestellt, dessen
Joch 14 insgesamt einen Querschnitt hat, der spätestens beim Scheitelwert des Ansprechstromes
in die Sättigung übergeht, bzw. gerade gesättigt ist. Im übrigen gilt die Beschreibung,
wie sie für Fig. 1 angegeben ist, mit folgenden Abueichungen: Der Schlaganker 1
wirkt über seinen Zapfen 7 auf den beweglichen Kontakt 8. Der verringerte Querschnitt
5 des Auslöseankers ist als Vollzylinder ausgebildet.-Wegen der Übersichtlichkeit
der Darstellung ist die mechanische Verbindung zwischen Schaltschloß und beweglichem
Kontakt fortgelassen.
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In Fig. 3 ist der Verlauf der magnetischen Induktion an den verschiedenen
Ankerflächen in Abhängigkeit von der magnetischen Erregung @= w"'- dargestellt.
Es ist dabei angenommen, daß bis zum Erreichen der Sättigung für das Eisen keine
Ampere-Windungen erforderlich sind.
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Der Verlauf O ... B1 ... 83 zeigt die Induktion an den benachbarten
Flächen von Auslöse- und Schlaganker, 0 ... 0i ... 83 die an der Rückseite des Auslöseankers.
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Bei 99 Punkt 83 geht das ganze Eisen in die Sättigung und der Anstieg
der Induktion wird deutlich kleiner. Bei der Erregung e1 tritt im Querschnitt 5
(Fig.1 und 2) des Auslöseankers und gegebenenfalls im Joch 14 (Fig.2) die Sättigung
ein, und damit ein Knick in der Induktionskurve.
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Die Verlängerung der Kurve O ... B1 nach B2 würde der Induktion entsprechen,
wenn keine Sättigung auftritt.
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Fig. 4 zeigt die der Fig. 3 entsprechenden Kraftverläufe.
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0 ... P1 ... P3 ... PS entspricht der Kraft, die auf den Schlaganker
ausgeübt wird und auf die benachbarte Fläche des Auslöseankers.
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0 ... #1 ... P4 ... P6 entspricht der Kraft auf die rückseitige Fläche
6 (Fig.1 und 2) des Auslöseankers.
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Die Differenz der beiden vorgenannten Kurven, nämlich 0 ... P1 ...
P7 ... P8 entspricht der Kraft auf den Auslöseanker.
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Ist der erfindungsgemäße Auslöser äquivalent dimensioniert wie der
bereits bekannte, so würde die Kurve 0 ... e1 ... P4 ... P6 bei jenem der Kraft
auf den Schlaganker entsprechen.
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Es ist ohne weiteres zu sehen, daß die Kraft des Schlagankers beim
erfindungsgemäßen Auslöser mit einer Fesselung P1 wesentlich größer ist als bei
uem bekannten.
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Wird der Querschnitt 5 des Auslöseankers verkleinert, so tritt die
Sättigung schon bei einem kleineren Wert der Erregung als 81 ein, d.h. der Punkt
P1 rutscht auf seiner Kurve nach unten. Da P3 bestehen bleibt, ändert sich die Kraft
auf den Schlaganker praktisch nicht. Gleichzeitig geht der Punkt P4 entsprechend
der Querschnittsverkleinerung nach oben und der zugehörende Kurvenbeginn verschiebt
sich nach links. Hierdurch verstärkt sich die Kraft auf die
rückwärtige
Fläche 6 des Auslöseankers mit etsprechender Verringerung seiner Gesamtkraft. Durch
solche bereits geringfügige änderungen kann die Selektivität weiter erhöht werden.
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Der in Fig. 2 dargestellte Auslöser kann auch so dimensioniert sein,
daß die Sättigung im Jocheisen 14 und im verringerten Querschnitt 5 des Auslöseankers
bei unterschiedlichen Strömen in der Erregerspule eintritt.
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L e e r s e i t e