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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen mehrpoligen elektromagnetischen
Schaltmodul, der dazu bestimmt ist, über Quellenklemmen einem mehrpoligen
elektromagnetischen Hauptschaltgerät und über Lastklemmen mindestens
einem Motor zugeordnet zu werden, der zwischen diesen Klemmen in
einem Gehäuse
mehrere Leistungsstromleitungen aufweist, die mit Schaltpolen versehen
sind, deren Kontakte immer abwechselnd geschlossen sind, gesteuert
durch einen Schalt-Elektromagneten, der von einer Steuerschaltung
gesteuert wird, wobei jeder der Schaltpole von einem Kontaktträger gebildet wird,
der zwischen zwei die ortsfesten Kontakte tragenden Leitern beweglich
ist.
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Es
ist bekannt, ein Motorkontrollschema (Richtungsumkehrschalter, Stern-Dreieck-Anlassen, Geschwindigkeitsänderung,
...) herzustellen, indem mehrere Geräte (Kontaktelemente, usw.),
die bezüglich
der Leistung und bezüglich
der Kontrolle miteinander verbunden sind, in Hinblick auf das gewünschte Schema
einander zugeordnet werden. Diese Ausführungsform ist raumaufwändig.
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Aus
dem Patent
FR 2 758 903 oder
dem Patent
FR 2 761 521 ist
ein Modul vom Typ Umkehrschalter bekannt, der es ermöglicht,
einen Motor von einem Betrieb in Vorwärtsrichtung in einem Betrieb
in Rückwärtsrichtung
und umgekehrt übergehen
zu lassen. Dieser Modul ist ebenfalls raumaufwändig.
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Die
Erfindung hat zum Ziel, einen elektromagnetischen Schaltmodul zu
liefern, der mit einer Schaltkammer und mit Schaltpolen mit einfacher
Unterbrechung versehen ist, die verbesserte elektromagnetische Eigenschaften
aufweisen. Die Schaltpole bleiben abgesehen von den Umschaltvorgängen stets
geschlossen, und dies in besonders wirksamer Weise aufgrund der elektromagnetischen
Eigenschaften dieser Pole und der Anordnung der Schaltkammer.
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Der
erfindungsgemäße Schaltmodul
ist dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontaktträger für jeden
Pol zwei parallele Leiter in Form von Schleifen aufweist, die mit
einer Klemme verbunden sind, und dass die beiden ortsfesten Kontaktteile schleifenförmig und
mit Klemmen verbunden sind.
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Die
Erfindung wird nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf als Beispiel
angegebene Ausführungsformen
beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigen:
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1 ein
Schaltbild der Leistungsschaltung eines Schaltmoduls vom Typ Umkehrschalter,
die einem Hauptunterbrechergerät
zugeordnet ist;
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2 ein
Schaltbild der Leistungsschaltung eines Schaltmoduls vom Typ Stern-Dreieck,
die einem Hauptunterbrechergerät
zugeordnet ist;
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3 ein
Schaltbild der Leistungsschaltung eines Schaltmoduls vom Typ Verteiler,
die einem Hauptunterbrechergerät
zugeordnet ist;
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4 ein
Schaltbild der Leistungsschaltung eines Schaltmoduls vom Typ Geschwindigkeitsänderung,
die einem Hauptunterbrechergerät
zugeordnet ist;
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5 eine
Ansicht in aufgeschnittener Perspektive, die die innere Anordnung
des erfindungsgemäßen Moduls
zeigt;
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6 eine
Perspektivansicht des unteren Bereichs des Moduls, der die Umschaltung
in die Leistungsschaltung durchführt;
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7 ein
Schaltbild eines Schaltpols des Moduls;
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8 eine
Detailansicht des Pols, wobei die Stromleitung eines der ortsfesten
Kontakte nicht gezeigt ist;
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9 ein
Schnitt gemäß P in 8;
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10 ein
Schaltbild einer Ausführungsform der
Steuerschaltung des Elektromagneten des Moduls.
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Der
elektromagnetische Schaltmodul gemäß der Erfindung, der in den
Zeichnungen mit M bezeichnet ist, ist dazu bestimmt, einem mehrpoligen elektromagnetischen
Unterbrechergerät
Ap zugeordnet zu werden, das mit einer Motorschutzfunktion versehen
sein kann, von der Art Schütz
oder Schaltschütz.
Er kann zusammen mit Geräten
wie Ap in klassische Funktionsorgane wie Umkehrschalter, Stern-Dreieck-Anlassen,
Verteilung, Geschwindigkeitsänderung,
integriert werden.
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Das
Hauptunterbrechergerät
Ap enthält
in einem Gehäuse
polare Stromleitungen, die zwischen Quellenklemmen L1, L2, L3 angeordnet
sind, die mit den Phasenleitern des Wechselstromnetzes und mit Lastklemmen
T1, T2, T3 verbunden sind, die mit dem Schaltmodul M verbunden werden
können.
Jede Stromleitung weist einen Unterbrecher oder Pol I1 oder I2 oder
I3 auf, der von einem Hauptelektromagneten E gesteuert wird, dessen
Spule B von zwei Versorgungsklemmen A1 und A2 mit elektrischem Strom versorgt
wird.
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Der
Schaltmodul M befindet sich in einem Gehäuse Bo, das an der Rückseite
mit einem im Wesentlichen ebenen Befestigungssockel P versehen ist,
der es ermöglicht,
ihn auf einer Schiene oder einer Platine zu befestigen. Er weist
Quellenklemmen (Leistung) t1, t2, t3, die direkt an die hinteren
Klemmen T1, T2, T3 des Hauptgeräts
AP angeschlossen sind, und Ausgangs- oder Lastklemmen (Leistung)
U, V, W einerseits und u, v, w andererseits auf, die mit dem Motor
oder den Motoren verbunden sind.
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Der
Schaltmodul M kann direkt unter das Gerät Ap montiert werden oder versetzt
angeordnet sein.
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Auf
den Stromleitungen, die zwischen den Quellenklemmen t1, t2, t3 und
den Ausgangs- oder Lastklemmen liegen, sind bistabile Schaltpole
C1, C2, C3 vom einfachen Unterbrechungstyp angeordnet. Diese Pole
C1, C2, C3 werden von einem bistabilen Elektromagneten EI betätigt, der
mit einer Spule Bb versehen ist, und ihre Kontakte sind immer abwechselnd
geschlossen, außer
während
der Umschaltphasen. Der Modul M besitzt keine Lichtbogenlöschvorichtung
und kann daher nicht unter Last betätigt werden. Die Anzahl von
Klemmen t1, t2, t3 ist gleich der Anzahl von Klemmen T1, T2, T3,
während die
Anzahl von Polen C1, C2, C3 gleich oder geringer als diese Anzahl
von Klemmen ist.
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Die
Pole C1, C2, C3 und die innere Verdrahtung Sc der zugehörigen Stromleitungen
erfüllen
eine klassische Motorkontrollfunktion: Umkehrschalter, Stern-Dreieck
oder Verteilung, niedrige Geschwindigkeit – hohe Geschwindigkeit. Die
Verdrahtung der Leistungsschaltung des Moduls M hängt von
der diesem Modul zugewiesenen Kontrollfunktion ab.
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In
der für
die Richtungsumkehr bestimmten Ausführungsform, die in 1 dargestellt
ist, ist die Quellenklemme t3 direkt mit der Lastklemme W verbunden.
Die Quellenklemmen t1 und t2 sind (im Vorwärtsgang) mit den Lastklemmen
U und V über
die Pole C1 und C2, und nach dem Umschalten dieser gleichen Pole
(Rückwärtsgang)
mit den Klemmen V und U verbunden, was den üblichen Phasenaustausch darstellt.
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In
den Ausführungsformen,
die in 2, 3 und 4 dargestellt
sind und die für
das Stern-Dreieck-Anlassen
bzw. die Verteilung bzw. die Geschwindigkeitsänderung bestimmt sind, sind
die Quellenklemmen t1, t2, t3 auf der einen Seite des Moduls angeordnet,
während
die Lastklemmen U, V, W (Dreieck-Anlassen oder erster Motor oder
große Geschwindigkeit)
und die Lastklemmen u, v, w (Stern-Anlassen oder zweiter Motor oder große Geschwindigkeit)
auf der gegenüberliegenden
Seite angeordnet sind. Die Klemmen U, V, W einerseits und u, v,
w andererseits sind zueinander versetzt angeordnet.
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Der
Elektromagnet EI vom bistabilen Typ, der sich im Schaltmodul M befindet
und die beweglichen Kontakte der Schaltpole C1, C2, C3 betätigt, ist mit
einem Dauermagneten ausgestattet, um den Stromverbrauch zu reduzieren.
Dieser Elektromagnet EI wird von einer inneren Steuerschaltung Cc
gesteuert, die in 10 dargestellt ist. Der bewegliche Magnetteil
des Elektromagneten EI, der geradlinig hin und her beweglich ist,
betätigt
die Schaltpole C1, C2, C3 mittels eines Gleitstücks Ra. Vorzugsweise verläuft die
Verschiebungsachse dieses Elektromagneten parallel zur Befestigungsebene
Pf und zu den Klemmen.
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Der
Schaltmodul M ist so ausgebildet, dass die Schaltpole C1, C2, C3
und die zugeordneten Leistungsschaltungen einander zugeordnet sind
und dass die vom Elektromagneten EI und der Steuerschaltung Cc gebildete
Steuereinheit der Pole in einer Richtung senkrecht bezüglich der
zur Befestigung des Moduls dienenden Rückseite Pf versetzt oder beabstandet
sind, und dass die Breite L des Moduls im Wesentlichen gleich der
Breite des zugeordneten Hauptgeräts
Ap ist. Die Breite L ist also reduziert, wenn man sie mit üblichen
Geräten
vergleicht, die ähnliche
Funktionen realisieren. Die Schaltpole C1, C2, C3 und die Leiter Sc
des Verdrahtungsschaltbilds (Umkehrschalter usw.) sind zur Rückseite
hin angeordnet, während
der Elektromagnet EI und die zugeordnete Steuerschaltung Cc nach
vorne hin angeordnet sind.
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Jeder
schematisch in 6 dargestellte Schaltpol C1
oder C2 oder C3 ist vom Umkehrschalter-Typ (Kontakte immer geschlossen)
und besteht aus einem beweglichen Kontaktträger Pc, der zwei parallele
Leiter Cm1, Cm2 in Form von Schleifen trägt, die je die beweglichen
Kontakte P1 bzw. P2 tragen. Diese Leiter sind mit einer der Klemmen
t1, t2, t3 verbunden, Der Kontaktträger Pc schwingt um einen Zapfen
Ax und um eine Achse A-A' zwischen zwei
Leitern Cf1, Cf2, die die ortsfesten Kontakte P3 und P4 tragen.
Diese Leiter sind selbst schleifenförmig und mit einer oder zwei
Klemmen U, V, W verbunden. In der dargestellten Ausführungsform
sind die Achsen lotrecht zur hinteren Befestigungsebene Pf.
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Der
bewegliche Kontaktträger
Pc schwingt um die Achse A~A' von
einer ersten Arbeitsstellung mit geschlossenen Kontakten in eine
zweite Arbeitsstellung, ebenfalls mit geschlossenen Kontakten. Der Strom,
der in einem beweglichen Leiter Cm1 oder Cm2 und im entsprechenden
ortsfesten Leiter Cf1 oder Cf2 in parallelen Richtungen fließt, induziert eine
Magnetanziehungskraft. Diese Schleifenwirkung ermöglicht es,
einen Kontaktdruck proportional zum Strom zu erhalten, der durch
den Pol fließt.
Die Pole werden nie im Lastbetrieb betätigt, was es ermöglicht,
den Kontaktnenndruck zu reduzieren, wodurch der Raumaufwand für den Elektromagneten verringert
wird.
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Die
beweglichen Teile des Elektromagneten betätigen ein Gleitstück Ra, das
parallel zur hinteren Befestigungsebene Pf translatorisch beweglich
ist und auf jede Polfeder Rp über
ein Bauteil Pi einwirkt.
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Die
ortsfesten Leiter Cf1, Cf2 bilden mit Verlängerungen oder komplementären Leitern,
die an den Lastklemmen (Leistung) U, V, W usw. münden, eines der Kontrollschemata
Sc des Motors oder der Motoren. Diese Verlängerungen oder komplementären Leiter
sind im Gehäuse
Bo auf der Seite der Lastklemmen angeordnet.
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Die
beweglichen Leiter Cm1, Cm2 des Kontaktträgers PC sind voneinander beabstandet,
so dass ein Magnetkern No zwischen ihnen angeordnet werden kann.
Dieser Magnetkern No wirkt mit Gegenplatten Cp1, Cp2 zusammen, die
innerhalb der Schaltkammer befestigt sind, in der sich der Pol befindet.
Die beweglichen Kontaktteile Cm1, Cm2 sind durch eine biegsame elektrische
Verbindung Tr und einen Leiter wie Co3 mit einer Quellenklemme wie
t3 miteinander verbunden.
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Die
zur Kontrolle dienenden Eingangs- und Ausgangsklemmen sind nach
vorne hin angeordnet. Die Eingangsklemmen A2, A1, A1', B1, B1' sind dazu bestimmt,
die Steuerbefehle für
den Motor zu empfangen, und die Ausgangsklemmen SA1, S21, S22 wirken
mit dem zugeordneten Hauptgerät
Ap zusammen.
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Das
Hauptgerät
Ap weist einen Verriegelungskontakt Ve auf, der vom beweglichen
Teil des Elektromagneten E betätigt
wird und mit zwei Klemmen 21 und 22 verbunden
ist, die mit den Klemmen SA1 und SA2 des Moduls M verbunden werden
können.
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Die
Spule Bb des Elektromagneten EI wird so gespeist, dass sie in der
einen oder anderen Richtung polarisiert werden kann. Diese Steuerung
kann von zwei Hilfsumkehrschaltkontakten 1a und 1b durchgeführt werden,
die vom beweglichen Teil des bistabilen Elektromagneten EI betätigt werden
und Dioden 7a, 7b zugeordnet sind. Der Schaltmodul
M kann weitere Hilfskontakte wie 3 und 6 aufweisen,
die ebenfalls vom beweglichen Teil des Elektromagneten EI betätigt werden.
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Um
die Anwendung zu realisieren, schließt man an die Klemmen A1, A'1, B1, B'1 des Schaltmoduls
M einerseits Kontakte Bp1, die den Betrieb in der "Richtung eins" kontrollieren, und
andererseits Kontakte Bp2 an, die den Betrieb in der "Richtung zwei" steuern. Man nennt
Betrieb "Richtung
eins" eine der beiden
Betriebsarten des Moduls, d.h. den Vorwärtsbetrieb für den Umkehrschalter
oder den Sternbetrieb beim Stern-Dreieck.
Man nennt Betrieb "Richtung
zwei" die zweite
Betriebsart, d.h. den Rückwärtsbetrieb
oder den Dreieckbetrieb.
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Der
Betrieb des Schaltmoduls wird nun erklärt werden.
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In
der Position der 10 wird der Elektromagnet EI
des Hauptgeräts
Ap über
den Ein-Aus-Unterbrecher MA, die Kontakte Bp1, Bp2 und 6 gespeist.
Die Leistungspole I1, T2 und I3 des Hauptgeräts Ap sind in der Betriebsposition "Richtung eins". Die Schaltunterbrecher
wie C1, C2 des Schaltmoduls M sind in der Position, die diesem Betriebsmodus "Richtung eins" entspricht (diese
Pole sind immer in der geschlossenen Position).
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Um
in den Betriebsmodus "Richtung
zwei" überzugehen, öffnet der
Operator einen Kontakt Bp2 und schließt den zugeordneten Kontakt
Bp2. Das Öffnen
des Kontakts unterbricht die Speisung der Spule B des Hauptgeräts Ap. Die
Leistungsunterbrecher I1 bis I3 des Hauptgeräts Ap öffnen sich.
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Das
Schließen
des Kontakts Bp2 bewirkt die Speisung der Spule Bb des Moduls M,
was die Umschaltung der Schaltkontakte wie C1, C2 bewirkt. Die Hilfskontakte
des Moduls M schalten um, und der Strom wird in den Elektromagneten
E des Hauptgeräts
Ap geschickt, um die Leistungsunterbrecher I1 bis I3 zu betätigen.
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Der
Elektromagnet EI des Schaltmoduls M kann nur umschalten, wenn die
Leistungskontakte I1 bis I3 offen sind. Diese Sicherheitsfunktion
wird durch den Verriegelungskontakt Ve gewährleistet. Andererseits schließen sich
die Leistungskontakte I1 bis I3, wenn die Kontakte des Schaltmoduls
M in der richtigen Stellung sind.
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Um
die Speisespannung nicht während
des Hubs des Elektromagneten EI zu unterbrechen, müssen die
Hilfskontakte ihre Position verändern,
nachdem der Elektromagnet EI seinen Hub oder einen großen Teil
seines Hubs zurückgelegt
hat. Eine Verzögerungsvorrichtung
der Zustandsänderung
kann diesen drei Kontakten zugeordnet werden.
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Selbstverständlich kann
man, ohne den Rahmen der Ansprüche
zu verlassen, Varianten und Detailverbesserungen vorsehen und sogar
die Verwendung von gleichwertigen Mitteln in Betracht ziehen.
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In
einer Variante könnte
man vermeiden, im Steuerschema Cc Halbleiter (Dioden oder kleine Schutzbauteile)
zu verwenden.