DE601246C

DE601246C - Kontakteinrichtung zur beschleunigten Unterbrechung von Stromkreisen bei einer ploetzlichen Stromzunahme mittels einer elektrodynamischen Abstosskraft

Info

Publication number: DE601246C
Application number: DE1932601246D
Authority: DE
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1932-10-12
Filing date: 1932-12-29
Publication date: 1934-10-19
Also published as: FR758319A; NL37864C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontakteinrichtung zur beschleunigten Unterbrechung von Stromkreisen bei einer plötzlichen Stromzunahme mittels einer elektrodynamischen Abstoßkraft. Unter, der BezeichntmgKontakteinrichtung wird nachstehend ganz allgemein jede Einrichtung verstanden, die zum Unterbrechen von Stromkreisen dient.

Die bekannten Beschleunigungsvorrichtungen weisen eine bewegliche., in sich geschlossene Spule auf, die z. B. aus einer einzigen kurzgeschlossenen Windung aus leitendem unmagnetischem Material bestehen kann und einen Teil des von einer Reihe mit ₌ dem zu überwachenden Hauptstrom geschalteten Spule erzeugten Feldes umfaßt, das gegebenenfalls noch dadurch verstärkt werden kann, daß diese Spule auf einem aus lameliiertem Eisen bestehenden magnetischen Kern geeigneter Form angeordnet ist. Die hauptstromdurchflossene Spule und die bewegliche Spule umfassen somit ein gemeinsames magnetisches Feld; sie bilden also zusammen eine Art Transformator, dessen sekundäre Wicklung die bewegliche Spule darstellt. Bei jeder Änderung, insbesondere bei jeder Zunahme des Hauptstromes, wird daher in der beweglichen Spule ein Induktionsstrom erzeugt. Dazu kommt, daß der oder die die beweg¹-liehe Spule bildenden einzelnen Leiter in einem magnetischen Feld senkrecht zum Induktionsstrom liegen und in senkrechter Richtung zu diesem Feld beweglich sind. Dieses Feld kann auf irgendeine beliebige Weise, z. B. durch einen besonderen Stromkreis, erzeugt werden oder auch aus 'einem Teil des Feldes bestehen, das im magnetischen Stromkreis des obenerwähnten Transformators erzeugt wird. Endlich kann über irgendeine geeignete mechanische Verbindung die bewegliche Spule mit dem beweglichen Teil einer beliebigen Kontakteinrichtung verbunden werden.

Die bekannten Einrichtungen arbeiten folgendermaßen: Solange der Hauptstrom,, vorzugsweise Gleichstrom, keine plötzliche Zunahme erleidet, wird in der beweglichen Spule kein InduktionsstiOm von Bedeutung erzeugt. Tritt aber eine plötzliche Zunahme des Stromes ein, z. B. infolge Kurzschlusses, so wird in der beweglichen Spule ein kräftiger Induktionsstrom erzeugt. Da die bewegliche Spule in einem magnetischen Feld liegt, ent-

stehen elektrodynamische Kräfte, durch die die Spule nach dem Gesetz von Laplace aus dem magnetischen Feld gestoßen wird. Diese Bewegung wird über eine mechanische Verbindung auf den beweglichen Teil der Kontakteinrichtung übertragen und führt, wenn die Kraft genügend groß ist, die Öffnung der Kontakte herbei.

Vielfach reicht diese Kraft nicht aus, um ίο die beabsichtigte Wirkung zu erzielen. Die Erfindung hilft diesem Mangel in einfacher Weise ab. Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, daß in nächster Nähe der besagten beweglichen Spule (Hauptspule), ig ohne deren Bewegungsfreiheit zu beeinträchtigen, eine zweite induzierte Spule (Hilfsspule) derart angeordnet ist, daß diese bei kleinstmöglicher Streuung zwischen beiden Spulen den größtmöglichen Teil des vom Hauptstrom, erzeugten, die Hauptspule nicht durchsetzenden Feldes umfaßt. Die elektrodynamische Auslösekraft wird dadurch wesentlich gesteigert.

Auf der Zeichnung zeigen die Abb. ι und 2 im Schnitt zwei Ausführungsbeispiele 'einer Kontakteinrichtung nach der Erfindung. Die Abb. 3 und 4 stellen Einzelheiten dar.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb.-1 erregt die mit dem Hauptstrom in Reihe geschaltete Spule 1 den vorteilhaft aus Iamelliertem Eisen bestehenden Magnetkreis 2 mit den Polen 3 und 4. Zwischen diesen Polen ist eine Hauptinduktionsspule 5 angeordnet, die einen Teil des Feldes umfaßt, während eine mit der Spule 5 in 'einer Ebene liegende Hilfsinduktionsspule 6 den größtmöglichen anderen Teil des Feldes umfaßt.

Steigt der Strom in der Spule 1 plötzlich an, so entstehen in den Induktionsspulen 5, 6 Induktionsströme. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 1 bestehen beispielsweise die Spulen 5 und 6 aus einem gut leitenden Metallrahmen mit starkem Querschnitt. Die Spule 6 wirkt als Dämpfungskreis, indem sie sich jedem Anwachsen des Kraftflusses außerhalb der Spule 5 entgegenstellt. Die in den einander am nächsten liegenden Teilen 7 und 8, der Induktionsspulen 5 und 6 auftretenden entgegengesetzten Ströme üben auf diese 'eine kräftige Wirkung in der Weise aus, daß die Spule 5 nach oben und die Spule 6 nach unten sich zu bewegen suchen.

Ist die Spule 5 beweglich, und die Spule 6 fest, oder umgekehrt, so kann die Abstoßung in bekannter Weise dazu benutzt werden, um die rasche Trennung der Kontakte einer beliebigen Kontakteinrichtung herbeizuführen. Es genügt dabei, mit Hilfe bekannter mechanischer Mittel beispielsweise die Spule 5 mit dem beweglichen Teil der Kontakteinrichtung, z. B. dem Kontakt 13, zu verbinden, während die Spule 6 fest am Schaltergehäuse befestigt ist. Sind beide Spulen 5 und 6 beweglich, so erhalten sie durch die Abstoßung Bewegungen in der 'entgegengesetzten Riehtung. Aber auch in diesem Falle wird die gleiche Wirkung erhalten, wenn man die beiden Spulen 5 und 6 über ein Hebelgestänge 10, 11 mit dem beweglichen Kontakt 13 verbindet. Man kann aber auch die beiden Kontakte beweglich ausführen, wobei die Spule 5 mit dem einen und die Spule 6 mit dem anderen mechanisch verbunden wird. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 erregt die in Reihe mit dem Hauptstrom geschaltete Spule 1 einen dreipoligen, aus Lamellen bestehenden magnetischen Kreis 2 mit den drei Polen 14, 15, 16. Die Hauptinduktionsspule 5 ist beweglich und umfaßt den mittleren Pol 14. Die Hilfsindulctionsspulen 17, 18 sind unbeweglich. Zur besseren Übersicht ist die Verbindung der Spulen mit den Kontakten absichtlich weggelassen. Die Einrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie die vorstehend beschriebene; nur sind hier zwei Magnetkreise vorhanden.

Der Magnetkreis und die Hilfsspulen können jede beliebige Form aufweisen. Die Hilfsspulen sollen dabei so vollständig wie möglich das die Hauptspule 5 nicht durchsetzende Feld des magnetischen Kreises umfassen. Man kann die Form der Hilfsspulen der Form der Hauptspulen so anpassen, wie es z. B. Abb. 2 zeigt, in der die Hilfsspulen 17 und 18 an den beiden gegenüberliegenden Seiten des Polschuhes 14 bündig mit der Hauptspule 5 abschneiden. Man kann aber auch die in den Abb. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform wählen, bei der die Hilfsspulen 17^a und 18°, die gemäß Abb. 4 auch durch eine gemeinsame Spule Ι7^δ ersetzt werden können, die beiden anderen Seiten des Polschuhes 14 ebenfalls umfassen.

Die Spulen, insbesondere die Hilfsspulen, können durch gleichen Umriß besitzende, denselben Fluß umfassende volle Metallscheiben bzw. -platten oder Metallringe ersetzt werden. Man gibt zweckmäßig den Metallringen oder den Metallscheiben bzw. Metallplatten an den Stellen stärkster Induktions- s'tröme eine größere Stärke. Endlich kann man die bisher als Kurzschlußringe ausgeführt gedachten Hilfsspulen durch gleichwertige geschlossene Spulen mit mehreren Windungen ersetzen, von denen ein Teil mit der Hauptstromspule 1 in Reihe geschaltet ist. Dies gestattet einerseits, das Gesamtgewicht des Kupfers herabzusetzen, und andererseits, das restliche Kupfer der beiden Hilfsspulen mit zur Führung des Normalstromes zu benutzen.

Infolge der großen Empfindlichkeit bei Stromveränderungen kann die Beschleuni-

gungseinrichtung nach der Erfindung außer zur unmittelbaren Steuerung· des beweglichen Kontaktes der Kontakteinrichtung auch als Relais benutzt werden, indem sie einen Hilfs-Stromkreis für die Ein- und Ausschaltung der Kontaktvorrichtung öffnet oder schließt.

Claims

Patentansprüche:

ίο i. Kontakteinrichtung zur beschleunigten Unterbrechung von Stromkreisen bei plötzlicher Stromzunahme mittels einer elektrodynamischen Abstoßkraft, welche zwischen einem vom Hauptstrom erregten Magnetfeld und einer in Luftstrecken des betreffenden Elektromagneten quer zur Kraftlinienrichtung beweglich angeordneten, mit dem Schaltkontakt mechanisch verbundenen Kurzschlußspule bzw. einem unmagnetischen Metallring entsteht, sobald der Hauptstrom plötzlich anwächst, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der erzielten Kraftwirkung in nächster Nähe dieser induzierten Spule (Hauptspule 5) ohne Beeinträchtigung ihrer Bewegungsfreiheit eine zweite induzierte Spule (Hilfsspule 6) derart angeordnet ist, daß diese bei kleinstmöglicher Streuung zwischen beiden Spulen den größtmöglichen Teil des vom Hauptstrom erzeugten, die Hauptspule nicht durchsetzenden Feldes umfaßt.
2. Kontakteinrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspule zwei- oder mehrteilig ausgeführt ist (Abb. 2 und 3).
3. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspule (i7^b, Abb. 4) bzw. die Hilfsspulen (17°, i8«, Abb. 3) aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden Teilspulen von etwa U- oder rahmenförmiger Gestalt bestehen, von denen nur die inneren Teilspulen die Hauptspule (5) überdecken.
4. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der in sich geschlossenen Spulen bzw. Ringe, vorzugsweise der Hilfsspulen, volle Scheiben bzw. Platten aus gut leitendem Metall verwendet werden.
5. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vollen Metallscheiben bzw. -platten und die Metallringe in der Zone der stärksten Induktionsströme eine verstärkte Dicke erhalten.
6. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierten Hilfsspulen mit der vom Hauptstrom durchflossenen, den Magnetkreis erregenden Spule eine gewisse Anzahl Windungen gemeinsam haben und zur Führung des Normalstromes mitbenutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen