DE607249C - Wechselstromschalter - Google Patents

Description

Wechselstromschalter, bei welchen die Trennung der Schaltkontakte mit Hilfe eines Synchronmotors in einem bestimmten Punkt der Stromkurve, insbesondere einem Nulldurchgang des Stromes erfolgt, sind bekannt. Wenn die zu dieser Trennung dienende Ausschaltvorrichtung unmittelbar von Hand oder durch einen Elektromagneten betätigt wird, so liegt die Gefahr vor, daß hierbei die aufeinander einwirkenden Teile der Ausschaltvorrichtung so miteinander zusammentreffen, daß sie sich, ohne die gewünschte Ausschaltung zu bewirken, gegenseitig beschädigen und zu Bruch gehen.

Die Erfindung beseitigt diese Gefahr durch Ausbildung der Ausschaltvorrichtung in der Weise, daß das von dem Synchronmotor bewegte Antriebsglied den Schaltkontakt durch Vermittlung einer Auslösevorrichtung betätigt, die durch aufeinanderfolgende Umdrehungen des Motorläufers zuerst von dem Antriebsglied in Bereitschaftsstellung gebracht und darauf betätigt wird, um den Schaltkontakt zu bewegen.

Auf den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Fig. ι ist eine Seitenansicht und

Fig. 2 eine Vorderansicht, die beide schematisch einen nach der Erfindung gebauten Schalter veranschaulichen.

Fig. 3 ist eine Vorderansicht auf die Federkupplung zwischen den beiden Motoren, welche den Schaltmechanismus betätigen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in Seitenansicht eine geänderte Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung in zwei verschiedenen Stellungen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 1 bis 3 wird irgendein geeigneter Synchronmotor verwendet. Zweckmäßig wird ein Paar von miteinander verbundenen Motoren α und b benutzt. Der Hauptmotor a wird durch Serienwicklung erregt und ist derjenige, von dem die ganze Vorrichtung normal bei ihrer Wirkung abhängt. Der andere Motor & ist als Hilfsmotor anzusehen und wird durch Nebenschlußwicklung erregt. Dieser Motor dient hauptsächlich dazu, die Vorrichtung anzulassen und im Gange zu halten, wenn ein verhältnismäßig schwacher Strom durch die Reihenwicklung des ersten Motors hindurchgeht. Die beiden Motoren werden durch eine Federkupplung c miteinander verbunden und sind derart bemessen, daß, selbst wenn eine erhebliche Phasendifferenz zwischen den auf sie einwirkenden Strömen vorhanden sein sollte, der Serienmotor nicht merklich mit dem zu steuernden Strom in bezug auf die Phase differiert. Nach einer besonderen Ausführungsform können die

Nebenschluß- und Serienwicklungen an verschiedenen Teilen eines einzigen Motors vorgesehen werden, vorausgesetzt, daß das magnetische System dazu entsprechend entworfen ist, so daß keine erhebliche Interferenz zwischen diesen beiden Wicklungen stattfindet.

An dem einen Ende der Motorwelle d oder an einer der Motorwellen ist auf einer Kurbei e ein Vorsprung oder Bolzen / angeordnet, der gegen einen Arm g schlagen kann, der an dem Schalthebel h drehbar sitzt, um den Schalter zu öffnen. Der Schalter umfaßt Kontakte i an dem Hebel h und feste Kontakte/ an der Grundplatte der Vorrichtung. Die Kontaktstücke werden durch die Schließbewegung des Hebels h zusammengebracht, die von Hand oder in irgendeiner anderen Weise erfolgen kann. Die Trennung der Kontaktstücke wird durch die Öffnungsbewegung des Hebels h hervorgerufen, die selbsttätig in der im folgenden zu beschreibenden Weise erfolgt. In den Fig. ι und 2 ist der Schalter geschlossen dargestellt. Der Schalter wird in Z₅ seiner geschlossenen oder offenen Stellung durch eine Feder k festgehalten, die auf den Lenker / einwirkt, der einerseits mit dem Hebel h und andererseits mit einem Halter m der Grundplatte drehbar verbunden ist. Die Kurbel e und der an ihr hervortretende Bolzen / sind in ihrem Winkel zu dem Läufer verstellbar, so daß der Schalter in dem Augenblick geöffnet werden kann, wenn der Strom seinen Nullwert ganz oder annähernd erreicht hat. Die Einstellung kann durch irgendwelche beliebigen Hilfsmittel, die hier nicht dargestellt sind, erreicht werden. Der Arm g ist derart drehbar gelagert, daß er, wie Fig. ι zeigt, in der Ebene der Zeichnung schwingen kann. Für gewöhnlich liegt er außerhalb der Bahn des Bolzens f an der Läuferwelle. Um den Arm in Wirkung zu bringen, wird ein Winkelhebel mit den Armen η und ο verwendet. Der eine Teil ο dieses Hebels kann in die Bahn des mit dem Läufer verbundenen Bolzens / gebracht werden, und der andere Teil η kann den Schaltarm g in seine wirksame Stellung schwingen. Der Hebel η, ο kann von Hand oder selbsttätig bewegt werden. Bei dem hier dargestellten Beispiel wird der Hebel durch einen Elektromagneten/) durch Vermittlung eines Ankers q betätigt, welch letzterer, wenn der Magnet nicht in Wirkung ist, durch eine Feder r nach oben gezogen wird. Der Anker ist nun durch einen Lenker s, einen Winkelhebel ί und einen Lenker u mit einem zweiten Hebel ν verbunden, der den Drehbolzen w des Hebels η, ο trägt. Das Ausmaß, um das sich der Hebel ν bewegen kann, wenn der Anker q durch die Feder r angehoben wird, ist begrenzt durch einen Vorsprung x, der als Anschlag dient und gegen einen in der Nähe gelegenen festen Teil trifft, der mit dem ganzen Mechanismus vereinigt ist. Die Schwingbewegung des Hebels η, ο um seinen Drehpunkt zu wird geregelt durch eine Feder y, die an einem Ansatz an dem Lenker u angreift. Wenn dieser Schalter geschlossen ist und die beiden Motoren α und b laufen, so sind die Teile g und 0 außerhalb der Bahn des umlaufenden Bolzens /. Um nun den Schalter zu öffnen, wird der Hebel η, ο betätigt. Diese Bewegung wird, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, durch Erregung des Magneten p hervorgerufen. Der Teil 0 liegt dann in der Bahn des umlaufenden Bolzens /, und der Teil η liegt dann unter dem Arm g an dem Schalthebel. Sobald der umlaufende Bolzen / den Teil 0 erreicht, schwingt er ihn um seinen Drehpunkt w, so daß der Teil η nunmehr den Arm g in die Bahn des umlaufenden Bolzens / anhebt. Bei der nächsten Umdrehung des Läufers schlägt der Bolzen / gegen den Schaltarm g und öffnet so den Schalter. Die Öffnung des Schalters findet dann in dem Augenblick des Nullwertes des Stromes oder annähernd in diesem Augenblick statt als Folge der richtigen Einstellung des Bolzens /. g₀

Wenn der Stromkreis des Magneten^ unterbrochen wird, so wird der Hebel η und 0 in die dargestellte Lage durch die Feder r zurückbewegt. Ein wiederholtes Schließen des Schalthebels, wenn es verlangt wird, den gesteuerten Stromkreis wieder durch den Schalter zu schließen, kann dann von Hand erfolgen.

Dadurch, daß der drehbare Schaltarm g in der vorhin beschriebenen Weise in Wirkung gebracht werden kann, wird die zum Öffnen des Schalters erforderliche Zeit auf ein Minimum zurückgeführt, und es wird außerdem die Sicherheit erzielt, daß der Schalter stets genau in dem richtigen Augenblick betätigt wird.

Der soeben beschriebene Mechanismus ist besonders zweckmäßig für einen Schalter von leichter Konstruktion, bei welchem die zu überwindenden Trägheitskräfte verhältnismäßig gering sind. Wenn aber eine schwerere Bauart notwendig ist und die Trägheitskräfte entsprechend groß werden, so wird die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform vorzuziehen sein. Bei dieser Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 ist eine in der vorhin beschriebenen Weise von einem oder mehreren Motoren angetriebene Kurbelscheibe 2 mit einem Vorsprung 3 ausgestattet, der an ihr in irgendeiner beliebigen Weise verstellbar ist. Der drehbare Schalthebel 4, der -mit einem festen Kontakt 9 zusammen-

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arbeitet, ist durch einen Lenker 5 mit einem bei 7 drehbar gelagerten Hebel 6 verbunden. Mit dem Lenker 5 ist dann weiter ein Sperrhebel 8 verbunden, der in einen festen Anschlag 32 einfallen kann, um den Schalter offen zu halten. Der Hebel 6 trägt gelenkig das eine Ende der Stange 10, an deren unterem Ende bei 11 ein Anschlaghebel 12 drehbar befestigt ist, welch letzterer um einen Bolzen 13 drehbar ist, der in einem Schlitz oder einer Aussparung 14 in diesem Hebel liegt. Der Anschlaghebel 12 ist so angeordnet, daß er mit dem Vorsprung 3 der Kurbelscheibe zusammenarbeitet. Die Stange 10 hat ihrerseits einen Schlitz oder eine Aussparung 15, in die ebenfalls der Vorsprung 3 an der Kurbelscheibe eingreifen kann.

In Verbindung mit dem soeben beschriebenen Mechanismus ist ein Elektromagnet 16 angeordnet, der auf einen Hebel 17 einwirken kann, der von einer Feder 18 beeinflußt wird. Dieser Hebel 17 ist durch einen Lenker 19 mit einem bei 21 drehbaren Hebel 20 \^rerbunden. An dem unteren Ende dieses Hebels 20 ist wiederum ein Hebel 22 drehbar befestigt, der ein Anschlagstück 23 trägt, das in die Bahn des Vorsprunges 3 bewegt werden kann. Der Teil 24 des Hebels 22 äient dazu, daß eine Rückführstange 25 auf ihn einwirken kann, die an dem Hebel 20 angebracht und von/ einer Feder 26 betätigt wird. Der Hebel 22 wird in jeder seiner beiden Endstellungen durch eine Feder 27 gehalten, die durch einen Lenker 28 wirkt. Der Hebel 22 ist ferner noch durch einen geschlitzten Lenker 29 mit einem Winkelhebel 30 verbunden, der auf den Anschlaghebel 12 einwirken kann. Der Hebel 30 ist bei 31 drehbar gelagert.

Wenn der Schalter 4 geschlossen ist und der Motor umläuft, so nehmen die Teile des Mechanismus die in Fig. 4 dargestellte Lage ein. Um nun den Schalter 4'zu öffnen, wird der Magnet 16 erregt, und zwar durch Betätigung eines in geeigneter Weise angebrachten, hier nicht dargestellten Handschalters, so daß der Hebel 17 dann entgegen der Wirkung der Feder 18 gedreht wird. Diese Drehung hat die Wirkung, daß der Hebel 20 so umgelegt wird, daß der Teil 23 des Hebels 22 in die Bahn des umlaufenden Kurbelzapfens 3 gebracht wird. Wenn nun der Teil 23 von dem Kurbelzapfen 3 umgelegt wird, so erfolgt dann eine Bewegung des Lenkers 29 abwärts und durch Vermittlung des Winkelhebels 30 ein Umlegen des Anschlaghebels 12 in eine derartige Stellung, daß sein oberes Ende in der Bahn des Kurbelzapfens 3 liegt.

Während der nächsten Bewegung der Kurbelscheibe drückt der Zapfen 3 gegen den Anschlaghebel 12 und dreht ihn um seinen Drehpunkt. Diese Bewegung hat die Wirkung, den Schlitz oder die Ausspafung' 15 der Stange 10 in die Bahn des Kurbelzapfens 3 zu bringen, so daß der Kurbelzapfen, unmittelbar nachdem er von dem Anschlaghebel 12 frei geworden ist, in den Schlitz 15 einfällt. Infolge der Weiterbewegung des Kurbelzapfens 3 wird nun die Stange 10 durch den Kurbelzapfen angehoben, so daß der Hebel 6 bewegt wird und der Schalter 4 durch Vermittlung des Lenkers 5 geöffnet wird. Diese Bewegung! der Stange 10 hat nun noch die Wirkung, den Anschlaghebel 12 vollständig um seinen Drehpunkt 13 in die in Fig. 5 veranschaulichte Stellung zu schwingen, so daß in diesem Augenblick, unmittelbar nachdem der Schalter geöffnet ist, alle Teile des Mechanismus die in Fig. 5 veranschaulichte Stellung einnehmen. Der Schalter wird dann dadurch offen gehalten, daß der Einfallhebel 8 sich an dem Anschlag 32 abstützt.

Die Teile des Schaltmechanismus sind in bezug auf die Phase des Stromes, der den Motor treibt, derart eingestellt, daß die Öffnungsbewegung des Schalters in dem Augenblick des Nullwertes des Stromes stattfindet.

Wenn der Motor nun fortfährt, umzulaufen, so hat eine weitere Berührung zwischen dem Kurbelzapfen 3 und dem umgekehrten Ende des Hebels 12 lediglich die Wirkung, den Hebel 12 und die Stange 10 etwas beiseitezuschlagen, ohne daß dadurch eine weitere Einwirkung auf den Mechanismus stattfindet. Gibt man den Magnet 16 frei, so nehmen der Hebel 17, der Lenker 19 und der Hebel 20 zusammen mit dem Hebel 22, dem Lenker 29 und dem Hebel 30 die in Fig. 4 dargestellte Lage unter Einwirkung der Feder 18 wiedei ein. Der übrige Teil des Mechanismus bleibt aber dann in der Stellung der Fig. 5.

Um den Schalter 4 wieder zu schließen, wird der Hebel 8 angehoben, und dieser Hebel kann dazu benutzt werden, um den Schalthebel 4 in die Schließstellung zu bringen. Es kann auch ein besonderer Handhebel, der nicht dargestellt ist, vorgesehen werden, um den Schalter nach Freigeben des Hebels S zu schließen. Für besondere Zwecke kann außerdem ein Isolierschalter verwendet werden, der mit dem Schalter 4 derart in Verbindung ist, daß der Schalter 4 nicht geschlossen werden kann, bevor der Isolierschalter geöffnet ist; letzterer wird unabhängig geschlossen, nachdem der Hauptschalter 4 geschlossen ist. Wird der Schalter 4 wiederum geschlossen, so wird dann der Anschlaghebel 12 und die Stange 10 in die Stellung der Fig. 4 zurückgebracht. Das Zurückführen des Hebels 22 in seine Ruhestellung wird durch einen Druck der Stange 25 auf den Teil 24 hervorgerufen.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt,

vielmehr können an denselben allerlei mechanische und konstruktive Einzelheiten geändert werden, um irgendwelchen anderen Arbeitsbedingungen zu entsprechen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Wechselstromschalter mit einem einstellbaren, durch einen Synchronmotor (zweckmäßig mit Reihenwicklung) getriebenen Antriebsglied, das einen beweglichen Schaltkontakt in einem vorher bestimmten Punkt der Stromkurve betätigt, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Ausschaltvorrichtung, derart, daß das Antriebsglied (f, 3) den Schaltkontakt durch Vermittlung einer Auslösevorrichtung te ih 0, 22, 10, 12) betätigt, die durch aufeinanderfolgende Umdrehungen des Motorläufers zuerst von dem Antriebsglied in Bereitschaftsstellung gebracht und darauf betätigt wird, um den Schaltkontakt zu bewegen.
2. 2. Wechselstromschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum öffnen des Schalters ein zweiarmiger Hebel (n, 0) von Hand oder elektromagnetisch derart verschoben wird, daß sein Arm (0) in die Bahn eines von dem Synchronmotor umgetriebenen einstellbaren Kurbelzapfens (/) gelangt und von diesem umgelegt wird, wodurch sein anderer Arm (n) einen an dem beweglichen Kontakthebel Qi) drehbar befestigten Schaltarm (g) anhebt, so daß der

   Kurbelzapfen (/) bei seiner nächsten Umdrehung gegen diesen Schaltarm (g) schlägt und dadurch den Kontakthebel (h) aus den festen Kontaktstücken (j) aushebt.
3. 3. Wechselstromschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des Schalters elektromagnetisch ein Hebel (22) derart umgelegt wird, daß sein Arm (23) in die Bahn eines von dem Synchronmotor angetriebenen einstellbaren Kurbelzapfens (3) kommt und von diesem so bewegt wird, daß er durch einen Lenker (29) und Winkelhebel (30) einen Anschlaghebel (12) in die Bahn des Kurbelzapfens (3) bringt, der eine mit ihm verbundene Stange (10) mit ihrer Aussparung (15) derart bewegt, daß der Kurbelzapfen (3) bei seiner nächsten Umdrehung nach Verlassen des Anschlaghebels (12) in die Aussparung (15) der Stange (10) eintritt und diese anhebt, so daß die Stange (10) durch Vermittlung des Hebels (6) und Lenkers (5) den Schalthebel (4) bewegt und den Schalter öffnet.
4. 4. Wechselstromschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem den Schalthebel (4) bewegenden Lenker (5) ein Sperrhebel (8) verbunden ist, der nach dem Öffnen des Schalters hinter einen festen Anschlag (32) einfällt, um den Schalter in. der geöffneten Stellung zu sperren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen