DE356515C - Hoechststromschalter mit schneller Unterbrechung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Höchststromschalter mit selbsttätiger und sehr schneller Unterbrechung, wenn eine zu hohe Stromstärke in dem Stromkreis auftritt. Der Schalter besitzt einen festen Kontakt zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung beweglichen Kontakten. Der eine Kontakt kann unter der Wirkung einer Federung bei Freigabe einer Sperre fortgeschnellt werden, während der zweite Kontakt durch ein Hebelgestänge mit der Haltevorrichtung-der Sperre des ersten Kontaktes und einem Elektromagneten so verbunden ist, daß durch die Hebelübertragung auch die Bewegung des zweiten Kontaktes erzeugt wird.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.

Wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, tritt der Strom bei 1 ein, durchfließt die Wicklung 2 eines Elektromagneten, gelangt zur Achse 4 eines beweglichen Hebels 4, S, fließt durch den Kontakt 5 in ein Leitungsstück 6, welches fest oder nahezu fest angeordnet ist, da es die nötige Biegsamkeit besitzen muß, um einen guten Kontakt zu sichern. Hierauf fließt der Strom durch einen beweglichen Kontakt;;

welcher sich in dem Sinne 7,8 verschieben kann. Der Austritt erfolgt bei 8.

Die bewegliche Vorrichtung 7,8 ist so

leicht wie möglich gebaut und kann sich im Sinne der Richtung 7,8 mittels starker Federn 9, 10 verschieben, wird jedoch durch eine Klinke 11 an ihrem Platz gehalten.

Das Gewicht der beweglichen Vorrichtung 7, 8 und die Kraft der Federn sind so berechnet, daß, wenn die Klinke 11 freigegeben ist, die Vorrichtung sich mit der gewünschten Geschwindigkeit verschiebt. Um einen Stoß zu vermeiden, welcher am Ende der Bewegung der Vorrichtung 7, 8 entstehen könnte, sind die Federn so angeordnet, daß sie selbst als Stoßfänger dienen. Die Federn sind so befestigt, daß infolge der Trägheit der Bewegung eine Durchbiegung der beiden Federstränge über die Verbindungslinie der beiden Befestigungspunkte hinaus stattfindet, bis die Stoßwirkung ausgeglichen ist. Eine Klinke 12 hält die bewegliche Vorrichtung 7, 8 fest, wenn sie ihren Hub beendigt hat, und verhindert sie auf diese Weise, unter der Wirkung der Federn eine hin und her gehende Bewegung auszufuhren.

Die Klinke 11 hakt sich hinter das Ende eines Hebels 13, 14, 15, welcher um den Drehpunkt 14 schwingt. Dieser Hebel wird gegen einen Anschlag 18 durch eine starke Feder 16, 17 gezogen, so daß er sich nur in einem Sinne der Mitnahme durch die Klinke 11 drehen kann, während er im übrigen durch die Feder i6, 17 festgehalten wird. Die Wirkung der Feder 16, 17 ist eine ziemlich starke und die Kraftrichtung eine solche, daß das auf den Hebel ausgeübte Kraftmoment schneller abnimmt, als die Kraftwirkung aus der Spannung der Feder sich vergrößert, so daß ein unstabiler Gleichgewichtszustand herrscht und der Hebel 13, 15 alsbald nach dem Beginn seiner Bewegung diese fortsetzt.

Das Ende 15 kann unter der Wirkung des Ankers 3 des Elektromagneten mittels einer geeigneten Übertragung bewegt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Hebel 19,20,21 auf einer Achse 20 gelagert und trägt bei 22 den Anker 3. Bei einer gewissen Stromstärke herrscht dynamisches Gleichgewicht zwischen den wirkenden Kräften, im wesentlichen einerseits der positiven Kraft der Federn 9, 10 und des Elektromagneten 2, 3 und anderseits der negativen Kraft der Feder i6, 17.

Mit den Kontakten 6,7 sind die DräHte eines Stromkreises verbunden, welcher einen Widerstand 23 und eine Spule 24 enthält, deren Aufgabe darin besteht, eine Bewegung ' des Hebels 4, 5 hervorzurufen.

Zu diesem Zweck kann der Hebel sich in ' einem Sinne bewegen, welcher der Entfer- : nung des Teiles 5 mittels einer Zugstange ^; 25, 26 entspricht, die in der Mitte eines Queri Stückes so befestigt ist, daß sie unter der Wir-ι kung zweier verschiedener mechanischer Be- : wegungen beeinflußt werden kann. Eine Stange 29, 30 ist einerseits mit einem Handhebel und anderseits mit einer Feder 32 ver-=- bunden. Diese Stange wirkt bei ihrer Bewej gung auf ein Ende des Querstückes ein, so ! daß, wenn das andere Ende des Ouerstückes festgehalten wird, die Bewegung des Endes 29 ; gleichfalls eine Bewegung der Achse 26 und j Öffnung des Kontaktes 5 erzeugt.

Diese Bewegung des Ouerstückes 29 kann entweder von Hand aus mittels des Handgriffes 31 oder unter der Wirkung! der Feder 32 erfolgen, welche durch eine Klinke 33 freigegeben wird, wenn die Spule 24 auf diese Klinke einwirkt. Bei der Handbetätigung ' des Handgriffes 31 wird die sperrende Klinke 33 mittels eines Druckknopfes (nicht angegeben) oder einer ähnlich wirkenden mechanischen Einrichtung zur Freigabe des Hebels zurückbewegt. ·

Das andere Ende 27 des Ouerstückes kann durch eine Stange 27,21 bewegt werden, welche mit dem Anker 3 verbunden ist.

Der Anker 3 wird in seinem Abstand nicht nur durch die Wirkung der Feder 16, 17, sondern auch durch die Kraft gehalten, welche den Kontakt 5 in seiner Schlußstellung hält. Dieser Wirkung muß Rechnung getragen werden bei der Bemessung des Elektromagneten und seiner Wicklung 2.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Wenn die Stromstärke Null ist oder unterhalb einer bestimmten Grenze liegt, bleibt die Vorrichtung in ihrem Ruhezustatide.

Bei einer gewissen. Stromstärke wird die Anziehungskraft auf den Anker 3 genügend groß, um seine Bewegung eintreten zu lassen. Die Hebelverhältnisse und die Abmessungen der Teile sind so ge\vählt, daß schon eine ganz geringe Bewegung des Ankers 3 eine Freigabe der Klinken bewirkt. Die bewegliche Vorrichtung 7, 8 schnellt daher mit Geschwindigkeit zurück.

In diesem Augenblick werden, der Widerstand 23 und die Spule 24 plötzlich in den Stromkreis eingeschaltet. Hierdurch ergibt sich eine obere Grenze der Stromsttärke, welche von dem Ohrnschen Wert des Wider-Standes 23 abhängt

Da die Masse des Ankers 3 verhältnismäßig groß ist, braucht der Anker zu seiner Bewegung viel mehr Zeit als die Vorrichtung 7, 8, so daß diese ihren ganzen Hub beendigt iao hat, wenn der Anker 3 sich noch in Bewegung befindet Die Bewegung! des Ankers 3

brechungsgeschwindigkeit zu verdoppeln, wird folgendes ausgeführt:

Die Unterbrechungsorgane 15' und 10' (Abb. 7) sind verdoppelt und wirken in ihrer Gesamtheit unter dem Einfluß der beschriebenen Schaltvorrichtungen. Es sind¹ in gleicher Weise zwei feste Kontakte 11' und 12' vorgesehen, während der Strom durch die Leitungen 13', 14' zugeführt wird.

In Abb. 8 ist die bewegliche Schaltvorrichtung entfernt, und der Strom fließt durch die Widerstände, welche bei 16', 17' ange- : schlossen sind. In Abb. 9 ist die vollstän- : dige Unterbrechung angegeben, welche zwi- :

sehen 16' und 18' einerseits und 17' und 19' j

anderseits stattfindet, wobei 18' und 19' die |

beweglichen Arme darstellen. !

Bei der Vorrichtung nach Abb. 1 sind :

Federn 9, 10 vorgesehen, welche auf die be- ;

2υ wegliche Schaltvorrichtung einwirken, wäh- ■ rend eine Klinken auf einen Hebel 13 ein- : wirkt. Diese Vorrichtung hat noch den wet- j teren Zweck, die statische Wirkung der Federn auf die Achse 14 dieses Hebels zu übertragen. Diese Vorrichtung kann durch jedes andere gleichwertige Mittel ersetzt werden.

Nach Abb. 10 ist beispielsweise 28', 20' : die bewegliche Vorrichtung, welche sich im !

Sinne des Pfeiles 21' verschieben kann. Am ! Ende der Vorrichtung ist eine Anlauffläche 22' vorgesehen, welche an einer Rolle 23' an- ; liegt, die am Ende eines Hebels 23', 24' vor- ; gesehen ist, der sich um die Achse 24' drehen · kann. Die Lage der Anlauffläche erteilt der Rolle eine Bewegung in Richitung des Pfeiles _; 25'. Durch geeignete Wahl der Neigung kann ' die Wirkung im Sinne des Pfeiles beliebig i schwach oder beliebig stark und dementsprechend auch die Wirkung auf die Achse 24' geregelt werden. Die Achse 24' spielt die Rolle der Achse 14 nach Abb. 1. Eine Gegenfeder 26' sucht eine Bewegung des Hebeis 23', 24', welcher gegen einen Anschlag , 27' gezogen wird, zu verhindern, so daß diese Feder die gleiche Rolle wie die Feder 16, 17 nach Abb. 1 spielt. Auf diese Weise ist nur eine geringe positive oder negative Kraft nötig, um den Hebel 23', 24' zu halten oder zu bewegen.

Claims (6)

1. Patent- Ansprüche:

   i. Höchststromschalter mit. schneller Unterbrechung, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Kontakt (6) zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung beweglichen Kontakten (7 und 5) angeordnet ist, wobei der eine Kontakt (7) durch eine bewegliche Vorrichtung unter der Wirkung einer Federung nach Freigabe einer Sperre fortgeschnellt werden kann, während der zweite Kontakt (5) durch ein Hebelgestänge mit der Haltevorrichtung der Sperre des ersten Kontaktes und einem Elektromagneten so verbunden ist, daß durch die Hebelübertragung auch die Bewegung des zweiten Kontaktes erzeugt wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn des beweglichen Kontaktes (7, 8) so angeordnet sind, daß sie beim Zurückschlagen des Kontaktes wieder gespannt werden, worauf der bewegliche Kontakt in eine die Ausschaltlage sichernde Klinke eingreift.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zuerst in Wirkung tretende bewegliche Kontakt (7, 8) mit einem Widerstandsstromkreis so verbunden ist, daß beim Zurückschnellen des Kontaktes der Widerstand in den Hauptstromkreis gelegt wird, während eine vollständige Unterbrechung erst eintritt, nachdem durch ein Hebelgestänge auch der zweite Kontakt (5) von dem festen Kontakt (6) getrennt ist.
4. 4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen und beweglichen Kontakte verdoppelt angeordnet sind, so daß die beweglichen Kontakte gemeinsam ihre Bewegung erhalten können, während* der Widerstandsstromkreis feste Kontakte miteinander verbindet (Abb. 7 bis 9).
5. 5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (28', 20') mit einer Anlauffläche (22') versehen ist, welche auf eine Rolle (23') eines Klinkenhebels einwirkt (Abb. 10).
6. 6. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn des beweglichen Kontaktes mit einem beweglichen Rahmen verbunden sind, welcher nach dem Zurückschnellen des beweglichen Kontaktes so verstellt werden kann, daß er den Federn die nötige Spannung zum Zurückführen des beweglichen Kontaktes in die Schlußlage erteilt, wobei die Ausschaltung der Halteklinke für die Öffnungslage durch einen mit dem Rahmen verbundenen Anschlag erfolgen kann (Abb. 2 bis 4).

   Hierzu r Blatt Zeichnungen.

   wird mittels des Gestänges 21,27 auch auf das Ouerstück übertragen, welches den Hebel 4, 5 in die Öffnungsstellung bewegt; jedoch sehr kurze Zeit nach Anfang dieser Bewegung wird die Spule 24, welche in den Widerstandsstromkreis eingeschaltet ist, von einem Strom durchflossen, um die Freigabe der Feder 32 hervorzurufen, so daß das andere Ende des Ouerstückes mit seiner Bewegung hinzukommt, um den¹ Unterbrechungsweg des Kontaktes 5 zu vergrößern, während der mittlere Kontakt 6 fest liegen bleibt.

   Die Anordnung gestattet eine sehr genaue Regelung der Lage des Eisenkernes der Spule 24 und der Zahl der Amperewindungen, so daß ein Ausschalter geschaffen ist, welcher eine schnelle Stromunterbrechung auch dann bewirkt, wenn der eintretende Kurzschluß stark ist.

   Das Gestänge 21,22 und das Querstück können auch fortgelassen werden, indem der Feder 32 die alleinige Einwirkung auf den Öffnungshebel 4, 5 überlassen wird.· Nachdem einmal die öffnung des Stromkreises unter der Einwirkung eines Kurzschlusses stattgefunden hat, kann sein Schließen erfolgen, indem mit der Hand auf den Hebel 31 eingewirkt und die bewegliche Vorrichtung 7, 8 durch irgendein Mittel verschoben wird. Die Federn 9, 10 können mit der Hand gespannt werden durch eine Hebelübertragtmg, eine Schraube oder durch einen genügend kräftigen Elektromagneten, und es kann für diesen Zweck die Wirkung¹ des Handgriffes 31 benutzt werden.

   Es ist zu bemerken, daß die bewegliche Vorrichtung 7, 8 mit ihrer Anordnung vorgesehen ist, um die Einschaltung· eines Wl· derstandes zu ermöglichen, sie kann aber auch ebensogut dazu dienen, die Unterbrechung herbeizuführen. Auch können zwei gleichartige bewegliche Vorrichtungen angeordnet werden, welche gleidhzeftig odier nacibeinander wirken, wobei die eine einen Widerstand einschalten und die andere die Unterbrechung herbeiführen kann. Die Betätigung . der ersten Vorrichtung würde alsdann· die der zweiten nach sich ziehen. In der Zeichnung sind schematisch Schraubenfedern angegeben, um die bewegliche Vorrichtung nach Art eines Armbrustpfeile's vorzuziehen, während eine Klinke die Vorrichtung nach einem vollendeten Hub festhält. \ Es ist jetzt noch ein praktisches Mittel zu : erörtern, um die bewegliche Vorrichtung für ' eine spätere Betätigung bereitzustellen. Zu diesem Zweck wird wie folgt verfahren: Die Befestigungspunkte der Federn 9 und 10 sind an einem beweglichen Rahmen 1', 2', 3' (Abb. 2 bis 4) angeordnet, welcher in dem- I selben Sinne wie die bewegliche Vorrichtung mittels eines Hebels, einer unrunden Scheibe oder eines anderen Mittels hin und her bewegt werden kann unter Vergrößerung der auf einen Handgriff ausgeübten Kraft mittels geeigneter Hebelübertragung.

   Abb. -2 zeigt die bewegliche Vorrichtung vor der Unterbrechung, wobei die Zugwirkung im Sinne des Pfeiles 5' erfolgt und die Vorrichtung durch die Klinke 11 festgehalten wird.

   Tritt die Vorrichtung in Wirkung infolge zu starker Stromstärke, so nimmt sie die Lage nach Abb. 3 ein, nachdem die Klinke 11 gelöst und Klinke 7' in Eingriff mit der Vorrichtung gelangt ist und in dieser Lage durch die Wirkung der Federn nach rückwärts im Sinne des Pfeiles 8' gehalten wird. Der Winkel β der Federstellung ist größer als der Winkel α der ersten Stellung. Wenn daher die Klinke 7' in diesem Augenblick freigegeben wird, gelangt die bewegliche Vorrichtung nicht wieder in die Lage nach Abb. 1 zurück.

   In diesem Augenblick wird mittels des Handgriffes 4' (Abb. 4) der bewegliche Rahmen so verschoben, daß er die Federn spannt und ihnen eine Durchbiegung mit einem Winkel α erteilt, welcher genügend und größer als der Winkel α ist. Diese Bewegung des Rahmens hat die Wirkung, daß bei genügender Spannung der Federn die Klinke 7' mittels eines Anschlags 9' gelöst wird. Die bewegliche Kontaktvorrichtung kehrt in umgekehrter Bewegungsrichtung zurück, überschreitet um ein gewisses Stück die normale Lage und greift hinter die Klinke 11. Durch Zurückführen des Handgriffes 4' in die Stellung nach Abb. 1 wird den Federn die nötige Spannung für eine neue Ausschaltung gegeben.

   Die Ausführung einer Federausrüstung mit geeigneter Kraftwirkung ohne starke Trägheitswirkung erfordert gewisse Vorsichtsitnaßregeln. Zu diesem Zweck wird die gesamte Federung aus mehreren Federn von möglichst geringer Stärke zusammengesetzt (Abb. 5). Statt der Schraubenfedern können auch Blattfedern verwendet werden (Abb. 6). Die Enden der Blattfedern laufen in diesem Falle über Rollen, so daß die Reibung vermindert wird.

   Bei der Anordnung nach Abb. 1 ist ein Stromweg angegeben, welcher die bewegliche Ausschaltvorrichtung mit dem Hauptstromkreis und dem Widerstand! verbindet, und zwar beispielsweise durch biegsame Verbindungen. Diese Verbindungen können Träghei't und schwierig zu berechnende Wider- X2o stände herbeiführen. Um diese Übelstände zu vermeiden und gleichzeitig die Unter-