DE3230562C2 - Elektromagnetisches Schaltgerät zur Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe - Google Patents

Abstract

Ein elektromagnetisches Schaltgerät zur Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe umfaßt einen Festkontaktträger für eine Anzahl von in zwei Reihen gegenüberliegend in Kontaktebenen angeordneten Festkontakten und einen in dem Festkontaktträger gelagerten Schieber, der gefedert gelagerte Kontaktbrücken trägt. Für die Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren elektromotorischen Antriebes sind bislang zwei derartige Schaltgeräte erforderlich. Zur Einsparung des zweiten Schaltgerätes erhält das neue Schaltgerät einen Schieber mit zwei kontaktgebenden Endlagen und einer Mittelstellung, bei der sämtliche Kontakte geöffnet sind. Jede Kontaktbrücke besteht aus zwei parallelen Einzelbrücken, zwischen denen eine Schraubendruckfeder liegt und deren eine in der einen Endstellung und deren andere in der anderen Endstellung Kontakt geben. Weiterhin ist nur noch eine einzige äußere Drahtbrücke erforderlich, wenn zwei Kontaktebenen durch eine Leerebene voneinander getrennt sind, in der ein Festkontakt angeordnet ist, der zwei Kontaktstellen hat, deren eine in die eine benachbarte Kontaktebene und deren andere in die andere benachbarte Kontaktebene reicht und mit dem gegenüberliegenden Festkontakt der betreffenden Kontaktebene durch die zugehörige Einzelbrücke verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Bei diesem aus der DE-AS 14 90 042 bekannten Schaltgerät handelt es sich um ein übliches Schütz mit Ruhe- und Arbeitskontakten, deren Anzahl bei gleichbleibender Kraft-Weg-Kennlinie variiert werden kann. Zur Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe (Wendeantriebe) sind zwei derartige Schütze notwendig, deren mit ihrem jeweiligen Anker in Wirkverbindung bestehende Schieber jeweils mindestens zwei, bei vorgeschriebener allpoliger Abschaltung jedoch drei Arbeitskontakte betätigen. Da die Drehrichtungsumkehr durch Phasenvertauschung erfolgt, müssen zwei Arbeitskontakte des einen Schützes mit zwei Arbeitskontakten des anderen Schützes so verdrahtet sein, daß sich zwei als Umschalter wirkende Kontaktpaare ergeben. Zusätzlich müssen die beiden Schütze auch noch entweder durch mechanische Verbindung ihrer Anker oder elektrisch über Hilfskontaktc miteinander verriegelt sein, damit ein gleichzeitiges Ansprechen beider Schütze und damit ein Kurzschluß zwischen zwei Phasen verhindert wird.

Hin Schaltgerät ähnlicher Art in l-'orm eines Schützes ist auch aus der DE-AS 21 43 488 bekannt. Für eine Wendcaniriebssieucrung sind deshalb wiederum zwei solcher Schütze erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgcrät der einleitend angegebenen Galtung zu schaffen, das die gleiche Funktion bei der Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe erfüllt, für die bisher zwei derartiger .Schaltgeräte oder Schütze

ίο erforderlich waren.

Diese Aufgabe ist crfiiulungsgemäll bei einem Schaltgerät der im Oberbegriff des Anspruches I stehenden Art durch die in dessen Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß das Schaltgerät drei stabile Stellungen hat, nämlich zwei Arbeitsteilungen und eine Ruhestellung, vermag es bei Wcndcantriebcn zwei .Schaltgeräte der bisher üblichen Bauart mit jeweils einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung zu ersetzen. Ein gepolies Relais mit drei Ruhelagen des Ankers ist zwar aus der DE-AS 11 20 595 grundsätzlich bekannt. Für eine WendeantriebsEleuerung bzw. zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist dieses gepoltc Relais jedoch schon aufgrund der Bauform seines Konlaktapparates nicht geeignet.

Demgegenüber wird durch die mit der Erfindung vorgeschlagene, besondere Ausbildung der Kontaktcbcncn, also der jeweils elektrisch zusammenwirkenden Festkontakte und Kontaktbrücke^ der bisher notwendigc Vcrkabclungsaufwand erheblich reduziert, beschränkt sich nämlich auf eine externe Drahlbrücke zwischen denjenigen Fesikoniaktcn, die durch den in der Lccrcbcne angeordneten Festkontakt voneinander getrennt sind. Zusätzlich zu den zwei für die Polumkehr oder Phasenvertauschung mindestens erforderlichen Kontaktebenen kann selbstverständlich noch eine dritte Kontaktebene vorgesehen sein, die zur allpoligcn Abschaltung eines Drehstrommotors benutzt werden kann. Aus der DF.-OS 16 15 79.3 ist zwar ein clcktromagnelischcs Relais bekannt, dessen Kontaktapparat Kontaklbrückcn enthält, die jeweils aus zwei parallelen, durch Sehraubcndruckfodern geführten Einzelbrüeken bestehen. Es handelt sich aber lediglich um zwei voneinander unabhängige Wcchsclkontaktc für zweipoliges Umschalten, wobei die l-'cstkonlaklc hierzu erst noch an ihren Anschlüssen entsprechend verdrahtet werden müssen. Gerade dieser externe Vercirahtungsaufwand wird aber durch die im Kennzeichen des Anspruches I angegebene Ausbildung und Zuordnung von Festkontakten und Kontaktbrücken vermieden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schaltgcräic.s besteht darin, daß der Festkontakt der Leerebene und die in den benachbarten Kontaktebenen ihm schräg gegenüberliegende Festkontakt, gesellen in ihrer Dekkungslinie, U-Profil haben, wobei die parallelen Längsschenkel je eine Kontaktstelle tragen und der Querschenkcl mit einem Anschlußmittcl versehen ist. l'estkontakte mit U-Profil sind /war aus der einleitend genannten Druckschrift bekannt, jedoch nur mit zucinan-

bo der gerichteten Kontaktstellen und innerhalb ein unci dergleichen Kontakt ebene.

Bevorzugt kann weiterhin in der Leerebene gegenüber dem Festkontakt ein Spulcnansehluß angeordnet sein, wodurch eine optimale Ruumausnuizung erreicht

b5 wird. Die übrigen Spulenansehlüssc sind dabei in einer weiteren Lccrcbcne untergebracht, ohne daß dadurch die äußeren Abmessungen des Schaltgcrätes diejenigen von derzeit auf dein Markt befindlichen SchallKcräten

überschreiten.

Sofern auf die Nutzung des in der Leerebene, dem Festkoniakt gegenüber angeordneten Anschlusses für die Spule verzichtet wird, können die Spuienanschlüsse paarig in links und rechts neben den Schaltkontaktcn angeordneten Ebenen untergebracht werden.

Der Schieber des Schaltgerätes nach der Erfindung kann grundsätzlich über beliebige Magnctaniriebc betätigt werden, die drei verschiedene, stabile Stellungen oder SchaJiiiuslände erzielen lassen. Bevorzugt finden jedoch unpolarisierte Doppelmagnetsysteme oder polarisierte Magnetantriebe mit zwei Erregerspulen Verwendung.

In der Zeichnung ist das Schaltgerät nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel und mit zwei verschiedenen Magnetantrieben dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das vollständige Schaltbild einer Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren Drehstrommotors unter Verwendung eines Schaltgcrätcs nath der Erfindung,

F i g. 2a einen Schnitt durch den Kontaktapparat des Schaltgeräles entsprechend der Linie A-A in F i g. 3,

I·" i g. 2b wie F i g. 2a, jedoch mit beidseitig neben den .Schaltkontakten angeordneten Spulenansehlüsscn,

F i g. 3 einen Schnitt durch den Kontaktapparat des Schallgeräles längs der Linie O-Din F i g. 2a,

I·" i g. 4a einen Schnitt durch das Schallgerät längs der Linie Ii-Bin Fig. 2a,

F i g. 4b einen Schnitt durch das Schaltgerät längs der Linie E-li\n I"ig.4a,

F i g. 5 einen Teilschnitl längs der Linie C-Cin F i g. 4,

F i g. b einen winkelförmig ausgebildeten Festkontakt und

F i g. 7 einen U-förmig ausgebildeten Festkontakt.

F i g. I zeigt eine Schallung zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren, aus einem Drehstromnetz R, S. T. Mp gespeisten Drehstrommotors M unter Verwendung eines Schallgurätes der hier vorgeschlagenen Art. Die Phasen Ii, S. Γ sind mit den entsprechenden Anschlüssen des Motors über eine Kontaktanordnung mit den Koiitaktanschlüssen 1 bis 6 verbunden. Die Kontaktanordnung ist als dreipoliger Umschaler mit den drei Stellungen »Ein«, »Aus«, »Ein« ausgebildet. Auf einem gemeinsamen Schieber 10 sitzen hierzu drei Konlakibrückcn 12, 34 und 56, von denen jede mil vier Festkontaklen, /.. H. I;/, \b und 2.1. 2b für die Kontaktbrücke 12, entsprechend einem üblichen, doppelt-unterbrechenden Umschalter zusammenwirkt. Die drei Kontaklbrückcn 12,34 und 56 bilden so mit den zugeordneten Fesikontakten drei parallele Kontaktebenen. Zur Drehrichtungsumkehr des Motors M ist eine Vcrtausclutng von zwei der drei Phasen an den entsprechenden Anschlüssen des Motors erforderlich. Ein entsprechend dieser Schallung ausgeführter Kontaktapparat des Schaltgci ätes würde allerdings (unter Einrechnung der hier gezeigten, allpoligcn Abschaltung im Stillsland) zwölf Festkontakte benötigen, die durch insgesamt sechs Drahtbrücken entsprechend der gezeichneten Schaltung miteinander zu verbinden wären.

Der die Kontaktbrückcn 12, 34 und 56 tragende Schieber IO ist mit dem Anker eines Magnetantriebes verbunden, der im vorliegenden Fall als polarisierter Magnetantrieb mit zwei Spulen MC I und MC2 ausgebildet ist. Das Wicklungsende der einen Spule MC 1 und der Wicklungsanfang der anderen Spule MC2 sind im l'iinkt Λ Ί zusammengeführt und über einen Arbeitskontakt-Taster TA mit dem einen Anschluß einer Stcuoigleiclispannungsquelle verbunden. Der Wicklungsanfang A 1 der Spule MC 1 ist über einen Umsehaltkonlakt-Taslcr Γ5 mil beiden Anschlüssen dieser Gleichspaniuingsquelle verbunden, ebenso das Wicklungsende A 2 über einen weiteren Umscfoaltkoniakt-Tastcr Tb. Wie später anhand eines Ausführungsbeispieles noch erläutert werden wird, ist dieser Magnetantrieb im Zusammenwirken mit dem Schieber 10 so ausgebildet, daß er drei stabile Stellungen hat, so daß zur Erreichung der rechten und der linken Endstellung wie auch der Mittelstellung, in der sämtliche Kontakte geöffnet sind, jeweils nur ein kurzer Stromimpuls erforderlich ist. Ausgehend von der gezeichneten mittleren Ruhelage durchfließt bei Betätigung des beispielsweise den Linkslauf des Motors M auslösende Tasters 7"5 der Steuerstrom die Spulen MCl und MC 2 in der einen Richtung, bei Betätigung des dann den Rechtslauf des Motors M auslösenden Tasters 7"6 hingegen in der anderen Richtung. Wird jedoch der Taster 74 betätigt, so durchfließt der Steuerstrom die beiden Spulen MC 1 und MC2 in entgegengesetzter Richtung und bringt damit den Schieber 10 in seine Mittelstellung, entsprechend dem Stillstand des Motors M.

Das hier vorgeschlagene Schaltgerät hat nun einen Konlaktapparat, der zur Verwirklichung der Schaltung nach F i g. 1 anstelle von zwölf Festkontakten lediglich sieben Festkontakte entsprechend den Kontaktanschlüssen 1 bis 6 in Fig. i, sowie anstelle von sechs Drahlbrücken nur noch die in F i g. 1 mit 15 bezeichnete Drahtbrücke zur Verbindung der beiden Anschlüsse 4

jo benötigt. Dieser Kontaktapparat ist in den F i g. 2a, 2b und 3 dargestellt, wobei F i g. 2a einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig.3, Fig.2b einen Schnitt in der gleichen Schnittrichtung wie Fig.2a, jedoch mit beidseitig neben den Schaltkontakten angeordneten Spulenan-Schlüssen und F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie D-D in Fig.2a zeigt. Für Fig.2a und Fig.2b gelten die gleichen Bezugszeichen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch nicht alle Bezugszeichen in beiden Figuren aufgeführt. Wie aus Fig.2a und 2b ersichtlich, trägt der gemeinsame Schieber 10 die drei Kontaktbrücken 12,34 und 56, von denen jede aus zwei gegeneinander gefederten Einzelbrücken 12a, YIb bzw. 34a, 346 bzw. 56a, 566 besteht. Jede dieser Kontaktbrücken legt eine Kontaktebene fest, von denen beispielsweise die erste entsprechend der Linie D-D verläuft In der ersten Kontaktebene entsprechend den Anschlüssen 1 und 2 sind die jeweiligen Festkontakte der Fig. 1 als einander zugewandte Kontaktstellen la, \bzw.2a,2ban den Enden der Längsschenkel je eines einstückigen Fesikoniakt-Formstückes 100 bzw. 200 ausgebildet, das annäherd U-förmig ist und auf seinem Querschenkel eine Anschlußschraube 101 bzw. 201 trägt. Jeweils einer der Schenkel der Festkontaktformstücke, hier derjenige für die Kontakistellen la bzw. 2a, ist lediglich aus Gründen der Einhaltung der notwendigen Luft- und Kriechstrecken abgewinkelt und zusätzlich gekröpft.

In der zweiten Kontaktebene, die die Kontaktbrücke 34,7,34ft enthält, ist für den Anschluß 3 ein gleichartiges Festkontakt-Formstück 300, mit den Kontaktstellen 3a

w) und 3b vorgesehen. Der Querschenkel trägt eine Anschlußschraubc 301. Hingegen ist das dem gegenüberliegenden Kontakianschluß 4 zugeordnete Festkontakt-Fomisiück 400«·/ winkelförmig entsprechend der perspckiiven Darstellung gemäß Fig.6 ausgebildet und

b5 hat nur eine Kontaktstelle 4a auf einem seiner Schenkel. Die Kontaktstellen 3a und 4a werden in der linken Endlage des Schiebers 10 durch die Einzelbrücke 34a miteinander verbunden. Der andere Schenkel des winkel-

förmigen Festkontakt-Formstückes 400.7 trägt eine Anschlußschraube 401a.

Auf die zweite Kontaktebene folgt eine sogenannte Leerebene. Diese enthält zwar den Kontaktanschluß 6, jedoch keine Kontaktbrücke. In der darauffolgenden. dritten, die Kontaktbrücke 56a, 566 enthaltenden Kontaktebene ist dem Anschluß 5 ein Festkontakt-Formstück 500 mit Anschlußschraube 501 entsprechend dem Festkontakt-Formstück des Anschlusses 1, also U-profilförmig und mit einander zugewandten Kontaktstellen 5a, 56 zugeordnet. Gegenüber befindet sich ein zweiler Kontaktanschluß 4 mit einem Kontakt-Formslück 4006, das wie das Kontaktformstück 400a der zweiten Ebene winkei-förmig, jedoch spiegelsymmetrisch hierzu und mit einer Kontaktstelle 4a'ausgebildet ist und eine Anschlußschraube 401 6 hat. Die Kontaktanschlüsse 4 der zweiten und der dritten Kontaktebene sind durch die Drahtbrücke 15 miteinander verbunden. In der Leerebene zwischen diesen beiden Kontaktanschlüssen 4 befindet sich der Kontaktanschluß 6 mit Anschlußschraube 601. Dieser Kontaktanschluß 6 besteht aus einem U-förmigen Festkontakt-Formstück 600 entsprechend der Perspektiven Darstellung gemäß F i g. 7, an dessen Längsschenkeln nach außen gewandte und daher in die jeweils benachbarten Ebenen reichende Kontaktstellen 6a'und 6a angebracht sind. Dementsprechend verbindet in der rechten Endlage des Schiebers 10 die Einzelbrükke 346 der zweiten Ebene die Kontaktstelle 36 mit der Kontaktstelle 6a', hingegen in der linken Endlage des Schiebers 10 die Einzelbrücke 56a der dritten Kontaktebene die Kontaktstelle 5a mit der Kontaktstelle 6a. Wie ohne weiteres ersichtlich, spielt bei dieser Ausbildung des Kontaktapparates die Kontaktsteile 4a' die Rolle des Festkontaktes 6b in F i g. 1 und die Kontaktstelle 6a'die Rolle des Festkontaktes 46 in F i g. 1.

Der dem Anschluß 6 gegenüberliegende Platz in dem Gehäuse 20 des Kontaktapparates ist zur Unterbringung des Spulenanschlusses A 3 der F i g. 1 genutzt. Im Anschluß A3 ist das Ende der Spule MCl und der Anfang der Spule MC2 zusammengefaßt. Die Spulenanschlüsse A 1 und A 2 sind im Beispiel der F i g. 2a in einer weiteren Ebene links neben den Schaltkontakten in einer sogenannten Spulenanschlußebene zusammengefaßt In F i g. 2b sind, räumlich etwas aufwendiger, auf beiden Seiten der Schaltkontakte je eine Spulcnanschlußebene angefügt, wovon die eine Spulenanschlußebene die Anschlüsse A 1 und A 2 der Spule MC 1 und die andere Spulenanschlußebene die Anschlüsse A 3 und A 4 der Spule MC2 besitzt. Diese räumlich etwas aufwendigere Konstruktion hat jedoch den Vorteil, daß beide Spulen Λ/Cl und MC2 samt ihrer Anschlüsse gleichartig und dadurch kostenmäßig eventuell günstiger zu fabrizieren sind.

Die Ausbildung und Anbringung der Spulenanschlüsse im Gehäuse 20 des Kontaktapparates spielt jedoch im Rahmen der Erfindung keine Rolle. Weiterhin kann auch die erste Kontaktebene entfallen, wenn entweder auf eine allpolige Abschaltung verzichtet oder das Schaltgerät zur Drehrichtungsumkehr von Gleichstrommaschinen durch Polvertauschung verwendet tx> wird.

Der Schieber 10 kann grundsätzlich mittels beliebiger Magnetantriebe betätigt werden, die die beschriebenen drei stabilen Stellungen des Schiebers 10 gewährleisten. Zwei Ausführungsbeispiele sind in den Fig.4 und 5 {,5 schematisch dargestellt, wobei die Fig. 4a einen Schnitt längs der Linie ß-ßin F i g. 2a zeigt.

Das in den Fig.4a und 4b gezeigte Schabgerät hat einen polarisierten Magnetantrieb, der in der im Zusammenhang mit Fig. I erläuterten An und Weise steuerbar ist. Der Magnetantrieb enthüll einen Spulenkörper 40 der in zwei Kümmern unterteilt ist. von denen die eine die Spule MC 1 die andere die Spule Mf '2 enthüll. In der Bohrung des Spulenkörper 40 ist ein Anker 41 verschiebbar gelagert, der beidseits über die Stirnflächen des Spulenkörpers 40 hinausreichl und dort je eine Polplatle 42 bzw. 43 trägt. An zwei gegenüberliegenden Seiten wird der Spulenkörper 40 von zwei inncnliegcnden Jochen 44a und 446, sowie von zwei davon bcabstandeicn, außenliegcnden Jochen 45.·; und 45b umschlossen.

Zwischen den Jochen 44.·;, 44b und den Jochen 45.7, 456 befinden sich quadcrförmige Dauermagnete 46.7 und 466. Die Polplatten 42 und 43 des Ankers 41 wirken mit den ihnen zugewandten Stirnflächen der Joche 44;/, 44b und 45a, 45b zusammen. Der Anker 41 ist an seinem linksseitigem Ende über die entsprechende Polplatle 42 hinaus verlangen und mit dem einen Ende eines um einen Drehpunkt 28 schwenkbaren Hebels 29 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Schieber 10 in Wirkverbindung steht, der die drei Kontaktbrüekcn 12a, 126 sowie 34.7,346 und 56.7,566 trägt. Die stabile Mittelstellung dieses Schiebers 10 gewährleistet eine Mittclstellungsfeder, die aus zwei vorgespannten Sehraubendruckfcdern 32a, 326 in einer Ausnehmung des Gehäuses 20 besteht. Wie besser aus F i g. 5 ersichtlich, stützen sich die einander zugewandten Enden der Schraubenfedern 32a. 326 in der gezeichneten mittleren Ruhelage sowohl an zwei in die Ausnehmung des Gehäuses 20 hineinreichenden Nasen als auch an einem Fortsat/. 33 des Schiebers 10 ab. Bei Bewegung des Schiebers 10 aus seiner Ruhelage infolge Erregung einer der beiden Spulen MCl oder MC2 wird daher nur die in der Bewegungsrichtung des Schiebers liegende Schraubenfeder komprimiert, während die andere Schraubenfeder unter Erhaltung ihrer Vorspannung sich dann nur gegen die Gehäusenasen abstützt.

Hierzu 5 Blau Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Schaltgerät 2ur Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe, mit einem Festkontaktträger für eine Anzahl von in zwei Reihen gegenüberliegend in Kontaktebenen angeordneten Festkontakten und einem in dem Festkontaktträger gelagerten Schieber, der gefedert gelagerte Kontaktbrücken trägi und zwei kontaktgebende Endlagen hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (10) eine stabile Mittelstellung hat, bei der sämtliche Kontakte geöffnet sind, daß jede Kontaktbrücke (12,34,56) aus zwei parallelen Einzelbrücken (12a, 126: 34a, 346; 56a, 566J besteht, zwischen denen eine Schraubendrudcfeder liegt und deren eine in der einen Endstellung und deren andere in der anderen Enstellung Kontakt geben, und daß zwei Kontaktebenen (3, 4; 5, 4) durch eine Leerebene voneinander getrennt sind, in der ein Festkontakt (600) angeordnet ist, der zwei Kontaktstellen (6a, 6a') hat, deren eine (6a') in die eine benachbarte Kontaktebene (3,4) und deren andere (6a,) in die andere benachbarte Kontaktebene (5,4) reicht und mit dem gegenüberliegenden Festkontakt (300 bzw. 500) der betreffenden Kontaktebene (3, 4 bzw. 5, 4) durch die zugehörige Einzelbrücke (346 bzw. 56a^ verbindbar ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkontakt (600) der Leerebene und die in den benachbarten Kontaktebenen ihm schräg gegenüberliegenden Festkontakte (300 bzw. 500), gesehen in ihrer Deckungslinie, U-Profil haben, wobei die parallelen Längsschenkel je eine Kontaktstelle (6a', 6a; 3a, 36; 5a, 5b) tragen und der Querschenkel mit einem Anschlußmittel (601; 301; 501) versehen ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leerebene gegenüber dem Festkontakt (600) ein Spulenanschluß (A 3) angeordnet ist.