DE608695C - Anordnung zur Vermeidung von Schwingungserscheinungen bei schleichend arbeitenden elektrischen Schaltern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 29. JANUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 35

Birka Regulator G. m. b. H. in Berlin-Wannsee*)

elektrischen Schaltern

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Februar 1929 ab

Elektrische Schalter, bei welchen die Schaltbewegung sehr langsam vox sich geht, neigen häufig zu Schwmgungserscheinungen, insbesonderedann, wenn die Kontaktträger aus konstruktiven Gründen nicht vollkommen starr ausgeführt werden können und beispielsweise aus blechartigen Streifen bestehen. Solche Konstruktionen werden beispielsweise bei Thermoschaltern verwendet, bei welchen die

to Bewegung der Kontakte durch Ausbiegen eines Bimetallstreifens unter dem Einfluß der Wärme erfolgt.

Die Schwingungserscheinungen entstehen dadurch, daß das Ab- und Zuschalten nicht durch ein einmaliges Schließen oder durch eine einmalige Unterbrechung erfolgt, sondern daß sowohl das Zuschalten als auch das Abschalten von mechanischen Schwingungen der Kontaktträger begleitet ist, wodurch mehrmalige Unterbrechungen und Wiederschließungen entstehen, die jedesmal, wie bei einem Funbeninduktor, Hochfrequenzschwingungen in der Zuleitung auslösen, die sich dann als aufeinanderfolgende gedämpfte WeI-lenzüge z. B. auf die Radio* und Telephonanlagen übertragen und dort Störungen hervorbringen. Die mechanischen Schwingungen, welche diese elektrischen Vorgänge erzeugen, kommen folgendermaßen zustande:

Nach der ersten Unterbrechung tritt zwischen den Kontakten das Netzpotential auf.

Diese Potentialdifferenz erzeugt zwischen den Kontakten ein elektrisches Feld und dementsprechend eine elektrostatische Anziehung. Infolge der außergewöhnlich geringen Trennungsabstände der Kontakte (in der Größenordnung von 10—⁶ mm), welche zum Abschalten des Stromes genügen, und der unter Umständen auftretenden, sehr geringen Öffnungsgeschwindigkeit der Kontakte ist der Abstand der Kontakte unmittelbar nach dem Abschalten noch außergewöhnlich klein. Infolgedessen ist die statische Anziehung verhältnismäßig groß. Diese Kraft genügt, und zwar ebenfalls wieder wegen des geringen Abstandes, um den elastischen Kräften der Kontaktträger entgegen zu arbeiten und die Kontaktträger so weit in ihre ursprüngliche Lage zurückzubringen, daß erneut Kontakt entsteht. Dies Spiel geht so lange, bis der Abstand der Kontakte so groß geworden ist, daß einerseits die elektrostatischen Kräfte so klein und andererseits die zum. Verbiegen notwendigen !elastischen Kräfte so stark geworden sind, daß 'ein Wiedereinschalten nicht mehr eintritt.

Diese Erscheinung tritt sowohl bei Luft* schaltern, die den Strom bei kleinem Kontaktabstand und ohne Lichtbogenbildung abschalten, als auch bei Vakuumschaltern auf.

Man erkennt aus vorstehenden Überlegungen, daß die Schwingungserschemungen nur

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Ernst Rozumek in BerUn-Zehlendorf-Machnow.

dann auftreten können, wenn die Kontakte in außergewöhnlich kleiner Entfernung einander gegenüberliegen. Versuche bestätigen diese Tatsachen.

Die Erfindung besteht nun darin, bei derartigen Schaltern, bei denen die Kontaktträger aus magnetischem Material bestehen, die Kontakte aus ferromagnetischem. Metall zu machen, so daß sie die Pole eines magneto tischen Kreises bilden, der aus ihnen selbst und aus den Kontaktträgern besteht. Infolge des magnetischen Kreises werden die Kontakte bei geschlossenem Schalter auch durch die magnetischen Kräfte zusammengedrückt. Da diese an sich schon sehr geringen magnetischen Kräfte unmittelbar nach der Kontakttrennung schnell kleiner werden, so wird hierdurch erreicht, daß sich die Kontakte unmittelbar nach dem Abschalten verhältnismäßig weit voneinander entfernen, so. daß sie aus derjenigen Abstandszone kommen, bei welcher - Schwingungserscheinungen noch eintreten können.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Magnete anzuordnen, um eine Art Momentschaltung bei ähnlichen Schaltern zu erreichen. Die Erfindung stellt dagegen sowohl in bezug auf ihren Zweck als auch in bezug auf ihre Ausführung etwas vollkommen anderes und Neues dar. Um die Hervorbringung einer Momentschaltung kann es sich im vorliegenden Fall nicht handeln, da es sich bei den Schaltern, auf die sich die Erfindung bezieht, entweder um Luftschalter handelt, bei denen die Schaltleistungen so klein sind, daß sich Lichtbogen nicht bilden, oder um Schalter, bei denen die Lichtbogenbildung durch das Vakuum oder durch besondere Füllgase vermieden wird, so daß also die Momentschalrung unter allen Bedingungen auf Grund der physikalischen Verhältnisse eintritt. Würden nämlich Lichtbogen auftreten, so könnten die Schwingungen, die durch die Erfindung unterdrückt werden sollen, überhaupt nicht auftreten; denn bei Lichtbogenbildung würde die Abschaltung einen so großen Kontaktabstand bedingen, daß die Kontakte nach der Stromtrennung weit außerhalb des gefährlichen Anziehungsbereiches lägen. Die Erfindung kommt daher nur für solche Schalter in Frage, bei denen es gar keinen Sinn hat, mechanische Momentschaltungen auszuführen. Andererseits müssen bei den bekannten Anordnungen die magnetischen Kräfte vergleichsweise sehr hoch sein, wenn dieselben genügen sollen, um wirksame Momentschaltungen zu erzeugen, und zwar deshalb, weil zur Lichtbogenunterdrückung nur unmittelbar nach der Abschaltung auftretende Kontaktabstände wirksam sind, welche mindestens nach Millimetern messen. Im vorliegenden Fall handelt es sich dagegen nur um Schalter, bei denen die unmittelbar nach dem Abschalten vorhandenen Kontaktabstände in der 'Größenordnung von V1000 bis V₁₀ooooo naini liegen.

Es ist einleuchtend, daß zur Verbiegung der Kontaktträger auf Durchbiegungsgrößen von V₁₀₀₀ bis Vioooooo ¹^⁰- ^nur verschwindend kleine magnetische Kräfte notwendig sind, was schon daraus hervorgeht, daß die elektrostatischen Anziehungen, welche in Anbetracht der ungeheuer kleinen Kontaktberührungsstellen, und bei den verhältnismäßig kleinen Spannungen, um die es sich bei derartigen Schaltern handelt, auch nur ungeheuer klein sein können und unter normalen Bedingungen gar nicht wahrnehmbar sind. Die Erfindung ist in den Abb. 1 und 2 dargestellt.

Abb. ι stellt einen derartigen schwingungsfreien Schalter dar, bei welchem Kontakte 1 und 2 aus ferromagnetischen Materialien bestehen und Polschuhe zweier permanentmagnetischer Streifen 3 und 4 bilden. Es genügt, auch, nur einen der beiden Streifen zu magnetisieren und den anderen aus einem beliebigen Material, beispielsweise aus einem Bimetallstreifen beliebiger Komponenten, zu bilden. '

Die Kontakte aus ferromagnetischem Material können in an sich bekannter Weise auch. einen galvanisch oder auf eine andere bekannte Art hiergestellten dünnen Überzug aus einem Material erhalten, welches gute Schalteigenschaften hat, ohne daß die erfindungsgemäße Eigenschaft des Schalters darunter leidet.

Ganz besonders gute Eigenschaften erhalten solche Schalter, wenn ihre Kontakte aus Elektrolyteisen hergestellt sind, welches bekanntlich sehr gute Schalteigenschaften besitzt, so daß sich bei Verwendung dieses Materials ein Überzug aus anderen Materialien erübrigt.

Abb. 2 stellt einen solchen Schalter dar, bei dem zwei Kontaktträger S und 6 nicht permanente Magnete sind, sondern vielmehr von stromdurchflossenen Wicklungen 7 und 8 umgeben sind, welche im Augenblick des no Stromschlusses eine Magnetisierung der Kontaktträger und der ferromagnetischen Kontakte 9 und 10 und damit die gleiche Wirkung wie bei Verwendung von permanenten Magneten hervorrufen.

Es genügt ebenso wie bei der Ausführung nach Abb. 1 nur einen der Streifen, beispielsweise 5, aus ferromagnetischem Material herzustellen, während der andere Streifen aus iinem beliebig anderen Material, beispiielsweise Bimetall beliebiger Komponenten, -bestehen kann.

Die Anordnungen sind besonders wichtig für Schalter, welche in vakuumdichten Gefäßen arbeiten, weil bei diesen besonders hohe Leistungen unter Vermeidung jeglicher Lichtbogenbildung und bei äußerst geringen Kontaktabständen unterbrochen werden können.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Anordnung zur Vermeidung von

   Schwingungserscheinungen bei schleichend arbeitenden elektrischen Schaltern mit in Luft, unter Vakuum oder in einem indifferenten Gas angeordneten Kontakten, welche den Strom bei kleinem Kontaktabstand und ohne Lichtbogenbildung abschalten und bei welchen die Kontaktträger aus magnetischem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte aus ferromagnetischem Metall bestehen, so daß sie die Pole eines magnetischen Kreises bilden, der aus ihnen selbst und aus den Kontaktträgern besteht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte mit einem möglichst dünnen Überzug eines Metalls mit guten Schalteigenschaften versehen sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug galvanisch auf die Kontakte aufgebracht ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug durch Spritzen auf die Kontakte aufgebracht ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte aus Elektrolyteisen hergestellt sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Kontaktträger einen permanenten Magneten bildet.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis von einer stromdurchflossenen Wicklung erregt ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungswicklung gleichzeitig mit der Stromunter- brechung an den Kontakten abgeschaltet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen