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Schnellschalter mit Halteelektromagnet Es sind Schnellschalter für
Gleichstrom bekannt, bei denen der Anker des Magnetsystems in angezogenem Zustand
den Schalter geschlossen hält. Zum Festhalten des Ankers dient eine konstant erregte
Gleichstromwicklung. Übersteigt der Strom ein gewisses Maß, so wird durch die Hauptstromwicklung
der Kraftfluß im Magneten so geschwächt, daß der Anker seine Haltekraft verliert
und den Schalter öffnet. Solche Schnellschalter haben sich in hohem Maß bewährt.
Man hat versucht, diese Schalter auch für Wechselstromkreise anzuwenden. Dies ist
aber praktisch nicht gelungen, da man genötigt war, Gleichrichter zu verwenden,
welche die ganze Anordnung verwickelt machen und die erforderliche Auslösegeschwindigkeit
nicht zu erreichen gestatten. Man hat die Magnetsysteme mit eigenartigen magnetischen
Kreisen versehen, um das an sich bekannte Auslöseprinzip auf Wechselstrom anzuwenden.
Aber auch diese Anordnungen waren zu verwickelt und haben nicht zu praktisch brauchbaren
Ergebnissen geführt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Schnellschalter, der ebenfalls auf
dem Prinzip des Halteelektromagneten beruht. Da bei ihm polarisierte Magneten nicht
verwendet werden, so kann der Schnellschalter in gleicher Weise für Gleich- und
Wechselstrom verwendet werden. Die Auslösung findet sowohl bei Überstrom wie bei
Stromumkehrung statt.
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Nach der Erfindung ist der Halteelektromagnet des Schnellschalters
als dreischenkliger Magnet ausgebildet, auf dessen Mittelschenkel eine konstant
erregte Spannungswicklung liegt und bei dem die Hauptstromwicklung in zwei gleiche
parallele Zweige gespalten ist, die symmetrisch zum Mittelschenkel zu dessen beiden
Seiten angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird der Anker durch die Magnetisierung
der Spannungswicklung gesättigt. Durch den Strom in dem einen der beiden parallelen
Zweige der Hauptstromwicklung wird die Magnetisierung der Spannungsspule unterstützt,
durch den Strom im andern Zweig dagegen geschwächt.
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In den Abbildungen ist die Anordnung nach der Erfindung dargestellt.
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Die Abb. z und 2 zeigen in Ansicht von der Seite und von oben das
dreischenklige Magnetsystem des Schnellschalters mit Stromwicklung. Aus Abb. r ist
außerdem auch die
Spannungs- oder Haltewicklung ersichtlich. In
Abb. 3 ist der Kraftlinienverlauf im Magnetsystem dargestellt.
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Das Magnetsystem des Schnellschalters besteht aus dem dreischenkligen
Magneten mit den beiden Außenschenkeln 12 und 14 und dem Mittelschenkel 13. Der
Anker 26 ruht in angezogenem Zustand auf dem Mittelschenkel 13 auf. An dem Mittelschenkel
sind zwei Ansätze 15 angeordnet. Zwischen diesen und den Außenschenkeln befindet
sich ein schmaler Luftspalt. Die Spannungs- oder Haltespule 24 des Elektromagneten,
die auf dem Mittelschenkel angeordnet ist, wird von einer konstanten Stromquelle,
z. B. einer Batterie 25, gespeist.
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Der Anker 26 steht unter dem Einfluß einer kräftigen Abreißfeder 27.
Er ist auf einem um die feste Achse 28 drehbaren Hebel 29 befestigt.
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In dem dargestellten Beispiel ist der zu überwachende Stromkreis ein
Wechselstromkreis 22, ih welchem der Schalter 21 liegt. Die Schaltbrücke des Schalters
21 kann unmittelbar durch ein Gestänge mit dem Hebel o-9 verbunden sein, so daß
beim Abreißen des Ankers 26 der Schalter unmittelbar geöffnet wird, oder es kann
eine Verklinkung zwischen dem Hebel 29 und dem Schaltergestänge angeordnet sein.
In diesem Fall muß der Schalter mit einer besonderen Auslösefeder versehen sein.
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Die Hauptstromwicklung 16 des Elektromagneten kann unmittelbar im
Stromkreis 22 liegen, oder sie kann mit ihm, wie in Abb. i und 2 dargestellt, über
einen Transformator 2o verbunden sein. Wesentlich ist für diese Wicklung, daß sie
in zwei gleiche parallele Zweige 17 und 18 gespalten ist, die symmetrisch zum Mittelschenkel
13 liegen. Diese Zweige können, wie dies in den Abbildungen dargestellt ist, aus
zwei kräftigen Leitern bestehen, die durch den Zwischenraum zwischen dem Anker 26
und den Ansätzen 15 des Mittelschenkels 13 hindurchgeführt sind.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Schnellschalters sind in Abb.
3 die Kraftflüsse eingezeichnet, die von den Wicklungen 24 und 17 bzw. 18 erzeugt
werden. Von der Spannungswicklung 24 wird ein Kraftfluß erzeugt, der, wie die gestrichelten
Linien 31 und 32 zeigen, im Mittelschenkel 13 aufwärts, in den beiden Außenschenkeln
12 und 14 abwärts gerichtet ist. Die Magnetisierung durch die Haltespule 24 ist
so bemessen, daß der Anker 26 gesättigt ist. In den Leitungen 17 und 18 sind die
Ströme gleichgerichtet, wie durch die Fiederung in Abb.3 angedeutet ist. Der durch
die Leitungen 17 und 18 erzeugte Kraftfluß ist durch die Pfeile 33 und 34 dargestellt.
Beide Pfeile sind im Uhrzeigersinn gerichtet.
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Die Ansätze 15 am Mittelschenkel 13 bilden einen Teil eines magnetischen
Kreises, der die Stäbe 17 und 18 umkreist und den Kraftfluß im Sinne der Pfeile
33 und 34 verstärkt.
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Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Wenn der Stromkreis der Haltewicklung
24 geschlossen ist, so wird der Anker 26 entgegen dem Zug der Abreißfeder 27 festgehalten.
Entsprechend dem Strom im Hauptstromkreis 22 fließen gleiche und gleichgerichtete
Ströme in den beiden Leitern 17 und 18. Der Kraftfluß 33 des Leiters 17 ist dem
von der Haltewicklung'-24 erzeugten Kraftfluß 31 entgegengesetzt. Der Kraftfluß
auf der linken Seite des Ankers wird also vermindert. Andererseits ist der vom Leiter
18 erzeugte Kraftfluß 34 dem Kraftfluß 32 der Haltespule gleichgerichtet, was aber
in bezug auf die Haltekraft des Ankers auf der rechten Seite wirkungslos ist, weil
das Eisen des Ankers 26 bereits gesättigt ist.
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Überschreitet bei unzulässiger Stromsteigerung in der Hauptleitung
22 die Entmagnetisierung des Ankers durch den Leiter 17 ein gewisses Maß, so wird
der Anker durch die Feder 27 abgerissen und der Schalter 21 geöffnet.
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In gleicher Weise wird der Schalter 21 geöffnet, wenn eine Umkehrung
des Stromes in der Leitung 22 eintritt. Dann unterstützt der Kraftfluß 33 des Leiters
17 den Kraftfluß 31 der Haltespule 24, was wegen der Sättigung des Ankereisens wirkungslos
bleibt. Andererseits wird durch den Leiter 18 das Ankereisen entmagnetisiert, bis
der Anker 26 abreißt und der Schalter 21 geöffnet wird.
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Die beschriebene Anordnung wirkt in ganz derselben Weise, wenn es
sich um Gleichstromkreise handelt. Die parallelen Zweige 17 und 18 liegen dann unmittelbar
im Hauptstromkreis 22, und sie rufen wie bei der beschriebenen Anordnung gleichsinnig
gerichtete Kraftflüsse im Magnetsystem hervor.