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Anordnung für Kontaktvorrichtungen an elektrischen Meßinstrumenten
Das Hauptpatent behandelt eine Anordnung für Kontaktvorrichtungen an elektrischen
Meßinstrumenten oder sonstigen, mit kleiner Verstellkraft arbeitenden Apparaten,
bei der eine sichere Kontaktgabe auch in solchen Fällen erreicht wird, wo die Richtkraft
des Kontaktinstrumentes sehr klein ist. Unter Benutzung eines durch die Kontaktgabe
zwischen dem beweglichen Zeiger eines Instruments und einem einstellbaren Kontaktstück
zu betätigenden Hilfsstromkreises wird die Sicherung des Kontakts dadurch erzielt,
daß durch das erste unsichere Schließen des Kontakts eine zusätzliche Hilfskraft
ausgelöst wird, die zuächst in der gleichen Richtung wirkt, wie der sich bewegende
Zeiger des Instruments. Zu diesem Zweck ist z. B. ein Transformator primär an diesen
Hilfsstromkreis und sekundär an den Meßstromkreis derart angeschlossen, daß der
Zeiger durch die im Transformator beim Schließen und öffnen des Hilfsstromkreises
induzierten Ströme im ersten Falle fester an das Kontaktstück angedrückt und im
letzteren Falle von ihm abgestoßen wird. Dabei wird der Hilfsstromkreis durch einen
Zeitschalter in regelmäßigen Zeitabständen geöffnet, um nach erfolgtem Rückgang
des Meßstromes unter die der Kontaktstellung entsprechende Grenze ein sicheres Ablösen-
des Zeigers von dem Kontakt durch den zusätzlichen Impuls des induzierten Öffnungsstromes,
zu erreichen und eine Umsteuerung des Hilfsstromes zu bewirken und somit die durch
ihn gesteuerten Arbeitsvorgänge auf ihren Ausgangszustand zurückzuführen. Die Verwendung
eines Zeitschalters bedingt gewisse Nachteile, die darin bestehen, daß die Zeitschalter
zwar derart hergestellt werden können, daß die Ein- bzw. Ausschaltperiode innerhalb
erheblicher Grenzen veränderbar ist, daß jedoch Einrichtungen fehlen, die eine Abhängigkeit
der Schaltperiode von dem äußeren Ablauf von Vorgängen ermöglichen. Hierdurch ist
eine sehr große Starrheit in den Umschaltungen gegeben, die dazu führen kann, daß
unter Umständen die Temperaturschwankungen erheblich über das zulässige Maß hinausgehen
und zu Schwierigkeiten führen. Im folgenden wird ein Verfahren vorgeschlagen, das
ohne diesen Zeitschalter und die damit verbundene Starrheit der Umschaltungen auskommt.
Das Verfahren baut sich auf folgende Gedanken auf.
Die Sicherung
des Kontakts -wird dadurch gewährleistet; daß durch das erste wenn auch unsichere
Schließen des Kontakts eine zusätzliche Hilfskraft--ausgelöst wird, die zunächst
in der gleichen Richtung wirkt -wie der sich bewegende Zeiger des Instrumentes.
Die Übertragung der Einwirkung dieser Hilfskraft auf den eigentlichen Meßstromkreis
geschieht durch induktive elektrische Apparate beliebiger Art. Durch diese zusätzliche
Hilfskraft wird der Zeiger fest ah den- Kontakt gepreßt so lange, bis ein genügend
sauberer Kontakt erzielt ist. (Zur Vermeidung von Mißverständnissen sei ausdrücklich
bemerkt, daß mit dem Wort Zeiger in der Beschreibung jedes sich bewegende Organ
eines Instruments gemeint ist. Es sind daher auch Relaiszungen und ähnliche Teile
in sinngemäßer Übertragung darunter zu verstehen.) Nach dem Hauptpatent wurde nun
das Verfahren so ausgeführt, daß, wenn der Kontakt sicher war, durch sich schließende
Relais -der Hilfsstromkreis unterbrochen wurde und infolgedessen eine Umkehrung
des Richtungssinnes der Hilfskraft hervorgerufen wurde, so daß der ursprünglich
fest herangedrückte Zeiger von dem Kontakt wieder entfernt wurde,, um eine Verschweißung
bzw. ein Festkleben des Zeigers zu verhüten. Nach der vorliegenden Erfindung verzichtet
man auf dieses Abreißen des Zeigers und verwendet zwei Instrumente, die parallel
oder in Reihe geschaltet sein können. Von,diesen ist das eine Instrument mit einem
Maximalkontakt, das andere mit einem Minimalkontakt versehen. - Jedes . der Instrumente
ist mit einer Einrichtung zur Übertragung der ausgelösten Hilfskraft versehen. Solche
Einrichtungen gibt es eine größere Anzahl, die an sich bereits bekannt sind: Als
Beispiel sei hier lediglich aufgeführt, daß man mit Hilfe eines Transformators eine
solche Übertragung ausführen kann, indem die eine Wicklung des Transformators in
dem Meßkreise liegt und beim Stromdurchgang durch die andere Wicklung des Transformators
einen Induktionsstoß erhält, dessen Richtung man durch entsprechenden Anschluß in
dem einen oder anderen Sinne beeinflussen kann. An Stelle von Transformatoren, die
durch elektromagnetische Induktion die Kraft übertragen, kann man aber ebensogut
elektrostatische Apparate, wie Kondensatoren, verwenden, Im Gegensatz zu den bisher
bekanntgewordenen Schaltungen wird aber jetzt nicht nur in dem Stromkreis der. Hilfskraft
ein Relais betätigt, das den Meßstromkreis beeinflußt, sondern die Schaltung wird
so vorgenommen, daß beispielsweise durch das Schließen des Maximalkontakts einmal
dieser Kontakt selbst durch die ausgelöste Hilfskraft fest geschlossen wird und
andererseits gleichzeitig eben diese ausgelöste Hilfskraft auf das zweite Instrument
mit dem Minimalkontakt in dem Sinne wirkt, daß sie den Zeiger@von dem Minimalkontakt
entfernt. Hierdurch wird erreicht, daß, falls etwa der Zeiger an dem Minimalkontakt
geklebt haben sollte, er durch die Hilfskraft von dem Kontakt entfernt wird. Umgekehrt
wird, wenn der Zeiger des Instruments mit dem Minimalkontakt den Kontakt auch nur
leise schließt, . eine Hilfskraft ausgelöst, die diesen Minimalkontakt sichert und
gleichzeitig den Zeiger des Maximalinstruments von dem Kontakt wegbewegt, so daß
derselbe auch in den Fällen, in- welchen etwa -ein Kleben stattgefunden haben sollte,
geöffnet wird. Man kann die Stellung der Maximal- und Minimalkontakte natürlich
beliebig wählen, so, daß. beispielsweise der Mininialkontakt erst geschlossen wird,
wenn das Instrument stromlos ist; man kann aber auch den Minimalkontakt so anordnen,
daß er erst geschlossen wird, wenn sich beispielsweise die Stromrichtung in den
Instrumentenumgedreht hat. Die Anordnung der Kontakte wird sich nach den jeweiligen
besonderen Fällen zu richten haben.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung sei nochmals die Arbeitsweise im
einzelnen als Beispiel erläutert.
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Es bedeuten 9 und 1o die zwei Klemmen, durch die ein sehr-geringer
Strom, beispielsweise den Drehspulen der Instrumente i und 2, die im vorliegenden
Falle hintereinandergeschaltet sind, zugeführt wird. Infolge des fließenden Stroms
sollen die Zeiger in der durch den Pfeil angegebenen Richtung aus ihrer Ruhelage
abgelenkt werden. Infolge des Anschlages der Zeiger berühren sich im Instrument
ä zunächst leise die Kontakte q.. Durch die Leitung n, q., 8 und 12 fließt dann
ein schwacher Strom, der durch seine induzierende Wirkung in der Spule 7 einen solchen
Strom erzeugt, daß der Zeiger des Instruments :2 fester an q. herangepreßt wird,
während der induzierte Strom im Instrument 1 den Zeiger -in der Richtung bewegt,
daß der Kontakt 3 geöffnet wird. Dieser Vorgang steigert sich, wie beschrieben,
bis der Kontakt4 geschlossen ist. Wird die Leitung 9, 5, 1, 2, 7 und io jetzt stromlos,
so geht der Zeiger in seine -Ruhelage zurück und berührt im Instrument i dabei den
Kontakt 3. Infolgedessen fließt jetzt ein Strom über die Leitung 11, 3, 6 und 12,
-der wieder durch den Transformator in der =Spule 5 eine EMK erzeugt, welche den.
Zeiger i fester an den Kontakt 3 drückt, während sie den Zeiger :2 entgegengesetzt
der Richtung des angezeichneten Pfeils zu bewegen sucht und von dem Kontakt 4, falls
derselbe an dem Kontakt
klebenbleibt, abreißt. Hierdurch ist ein
sauberes und sicheres Arbeiten des Relais auch bei kleiner Stromstärke gewährleistet.
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Bei Verwendung von elektrostatischen Apparaten zur Erzeugung der Hilfskraft
wird an der grundsätzlichen Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung nichts
geändert. Die Hilfskraft ergibt sich dann dadurch, daß beim Anlegen der einen Belegung
des Kondensators an eine Spannung die andere Belegung sich mit der entgegengesetzten
Polarität auflädt und hierdurch ein. Stromfluß hervorgerufen wird, der in der Lage
ist, die geschilderten Wirkungen auszuüben.
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Ebensowenig ist es erforderlich, daß die Hilfsstromquelle, die an
die Klemmen i r und 12 gelegt wird, nur eine Gleichstromquelle ist; sie kann auch
Wechselstrom liefern, wobei die Wirkungsweise so zu erklären ist, daß die Kontakte
an sich schon eine =gewisse Gleichrichterwirkung ausüben. Falls diese ausgeübte
Gleichrichterwirkung nicht ausreichend ist, kann es auch dem Zufall überlassen werden,
ob der Kontaktschluß gerade so erfolgt, daß die Induktion in dem notwendigen und
beabsichtigten Sinne stattfindet. Wenn beim Schließen die falsche Halbwelle zunächst
induziert, so wiederholt sich infolge des dauernden Wechsels das Spiel, bis die
richtige Halbwelle getroffen wird und die Kontakteinrichtung arbeitet.
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Das Verfahren ist nach den verschiedensten Seiten hin verwendbar und
für besondere Anforderungen im einzelnen abänderungsfähig, ohne an seiner grundsätzlichen
Einrichtung eine Änderung zu erfahren. So können, um ein Beispiel anzuführen, die
beiden Instrumente als Amperemeter bzw. Galvanometer von beliebigem Empfindlichkeitsgrad
gebaut werden und derart arbeiten, daß bei Erreichung einer bestimmten Stromstärke
das Instrument 2 den Kontakt schließt, das Instrument i aber seinen Kontakt erst
wieder schließt, wenn die Stromstärke wieder unter diesen Wert, bei dem Instrument
2 Kontakt gab, gesunken ist, wobei als äußerster Wert Stromlosigkeit oder sogak-
Richtungswechsel anzusehen ist. Oder es können die Instrumente i und 2 unter Verzicht
auf ihre Ausbildung als messendes Instrumente lediglich als Relais gebaut sein,
die dann also bei Stromdurchgang, ohne die Möglichkeit einer Ablesung der sie durchfließenden
Stromstärke zu geben, lediglich die entsprechenden Kontakte betätigen.