-
Schalter mit durch Gleichstrom erregtem Haltemagneten und Streujoch
Es ist bekannt, bei Schnellschaltern mit gleichstromerregten Haltemagneten die induktive
Wirkung des ansteigenden Hauptstromes auf die Haltespulen zu benutzen, um die Ansprechzeit
des Schnellschalters zu verringern.
-
Bei einer bekannten Konstruktion ist z. B. parallel zum Anker des
die Haltespulen tragenden Haltemagneten ein magnetisches Streujoch angeordnet, welches
die Hauptstromwindung trägt. Jede Änderung des Hauptstromes induziert in der Haltewicklung
einen dem normalen Haltestrom überlagerten Sekundärstrom, der so gerichtet ist,
daß er bei ansteigendem Hauptstrom der normalen Stromrichtung den Haltestrom schwächt
und daher den Anker zum Abfallen und so den Schalter bereits bei einer Stromstärke
zum Auslösen bringt, die unterhalb der mit konstantem Gleichstrom eingestellten
(statischen) Auslösestromstärke liegt.
-
Gemäß der Erfindung läßt sich die Auslösestromstärke bei rasch ansteigendem
Strom (dynamische Auslösestromstärke) gegenüber der statischen Auslösestromstärke
dadurch noch weiter herabdrücken, daß nicht nur das Eisen des Haltemagnetfan zu
induktiven Wirkungen bei Änderungen des Hauptstromes ausgenutzt wird, sondern auch
die übrigen, durch den Hauptstrom magnetisch .erregten Eisenteile des Schalters,
die ohnedies für seine Funktion notwendig sind, im besonderen das Eisen der magnetischen
Lichtbogenlöscheinrichtung und das Eisen eines zur Hauptstromwindung parallel liegenden
induktiven Nebenschlusses, der, wie bekannt, gleichfalls den Zweck hat, die dynamische
Auslösestromstärke des Schalters gegenüber der statischen zu verringern. Zu diesem
Zweck wird der Eisenkern des Blasmagneten oder der des induktiven Shunts oder beide
mit Zusatzspulen versehen, die mit der Erregerspule des Haltemagneten derart verbunden
sind, daß die durch Änderungen des Hauptstromes hervorgerufenen induktiven Wirkungen
in der Haltespule und in den Zusatzspulen gleichgerichtet sind.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Haltemagnet
i des Schnellschalters wird durch die von Gleichstrom gespeisten Haltespulen 3 erregt.
Am Anker 2 ist der um die Achse 8 drehbare Kontakthebel 6 angelenkt. Das magnetische
Streujoch q. trägt die Hauptstromwindung 5. Der Anker 2 wird bei Überstrom einer
bestimmten Richtung durch den Zug der Feder 7 vom Magneten abgerissen und der Schalter
geöffnet. Zur Hauptstromwindung 5 ist ein N ebenschlußwiderstand i q. parallel geschaltet,
dem durch den Eisenumschluß 15 eine starke Selbstinduktion verliehen ist.
Die Lichtbogenlöscheinrichtung besteht aus den beiden Funkenhörnern io und i i sowie
der Blasspule 12, die um den Eisenkern i 3 gewickelt ist. Das Horn io ist mit dem
festen Schalterkontakt 9,
das Horn i i mit dem beweglichen Schalthebel
6 verbunden. Der Eisenkern des Blasmagneten ist bis auf den Luftspalt, in dem sich
der Lichtbogen ausbildet und bewegt, geschlossen. Der Hauptstrom nimmt bei geschlossenem
Schalter den Weg in der Pfeilrichtung durch den beweglichen Kontakthebel 6, den
festen Kontakt 9, die Blasspule 12, teilt sich dann zwischen der Hauptstromwicklung
5 und dem induktiven Shunt 14, um den Schalter in der Pfeilrichtung zu verlassen.
Die Haltespulen 3 waren bisher direkt oder über einen Vorwiderstand an die Gleichstromquelle
2o angeschlossen. Erfindungsgemäß werden nun auf dem Eisenkern 13 des Bl.asmagneten
oder auf den Eisenkern 15 des induktiven Shunts oder auf beiden Zusatzspulen.
i 9 bzw. 16 (mit den Anschlußklemmen 17 und 18) angeordnet, die mit den Haltespulen
derart in Reihe geschaltet sind, daß sich die induktiven Wirkungen des Hauptstromes
in den Zusatzspulen und in den Haltespulen addieren. Hierdurch wird erreicht, daß
die dynamische Auslösestromstärke unter sonst gleichen Verhältnissen noch tiefer
rückt als ohne Zusatzspulen, d. h. die Zeitdauer bis zum öffnen der Kontakte wird
bei ansteigendem Hauptstrom durch die Wirkung der Zusatzspulen verkürzt.
-
Sind die Zusatzspulen auf dem Eisenkern des Blasmagneten angeordnet,
so wirken sie auch auf die Blasung günstig. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Kontaktöffnung
hat nämlich der Haltemagnet seinen Anker losgelassen, und die hiermit verbundene
plötzliche Änderung des Flusses im Haltemagneten induziert in den Haltespulen einen
entgegengesetzten Strom, der zunächst den Haltestrom über seinen normalen Wert hinaus
erhöht und sodann entsprechend der elektromagnetischen Zeitkonstante des Gesamtkreises
Haltespulen plus Zusatzspulen abklingt, bis schließlich der Haltestrom wieder die
normale Höhe hat. Das Feld, welches durch diesen Strom im Innern der auf dem Blasmagneten
angebrachten Zusatzspulen -erzeugt wird, ist mit dem vom Hauptstrom erzeugten Blasfeld
gleichgerichtet und unterstützt die Blasung, vermindert also gleichfalls die Gesamtabschaltzeit
durch Verkürzung der Lichtbogendauer.
-
Besondere Dienste leisten die Zusatzspulen bei Rückstromschnellschaltern,
die beispielsweise aus überstromschaltern durch Umpolen der Haltewicklung hervorgehen.
Der Rückstromschnellschalter löst bei Rückstrom aus, bei Strom normaler Richtung
(Vorwärtsstrom) jedoch nicht. Bei ansteigendem Vorwärtsstrom wird der Haltestrom
durch den Induktionsstrom sogar erhöht. Dennoch ist beobachtet worden, daß Rückstromschnellschalter
noch nachträglich stromlos auslösen, nachdem ein sie durchfließender Vorwärtsstrom
bereits durch einen ,anderen, im gleichen Stromkreis liegenden Schalter abgeschaltet
ist. In vielen Fällen, z. B. bei Schutzschaltungen zum Abschalten rückzündender
Gleichrichter, ist dies unerwünscht. Es hat sich nun gezeigt, daß Zusatzspulen,
die in der besch2ebenen Weise mit den Haltespulen in Reihe geschaltet sind, das
Nachfallen des Rückstromschalters bei Vorwärtsstrom verhindern. Hierin liegt ein
weiterer erheblicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes.
-
Das hier für einen von Vorwärtsstrom durchflossenen Rückstromschalter
Gesagte gilt auch umgekehrt für einen von Rückstrom durchflossenen Vorwärtsstromschalter.
-
Man kann die Zusatzspulen mit Anzapfungen versehen, so daß sie ganz
oder nur teilweise in den Haltestromkreis eingeschaltet werden können. Der gesamte
Ohmsche Widerstand des Haltestromkreises kann dann bei Herausnahme eines Teiles
der Zusatzspulen jeweils durch Zuschalten von Teilen eines gleichfalls mit Anzapfungen
versehenen Ohmschen oder induktiven Widerstandes wieder auf den Normalwert gebracht
werden. Damit läßt sich z. B. die dynamische Auslösestromstärke in gewissen Grenzen
regulieren.
-
Statt die Zusatzspulen mit den Haltespulen elektrisch zu verbinden,
kann man sie auch induktiv miteinander koppeln, z. B. durch eine von den Zusatzspulen
gespeiste Kopplungsspule, die auf die Haltespule wirkt.