DE621593C - Hochstromschnellschalter - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents 604 577 ist ein Hochstromschnellschalter, bei dem die dicht gegenüberstehenden flachen Kontaktschienen hochkant angeordnet und so geneigt sind, daß die die Kontaktflächen bildenden Stirnflächen annähernd einen rechten Wmkel bilden und von einer hochbelasteten kurzen Strombrücke überbrückt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel dieses Erfindungsgedankens ist der Haltmagnet zugleich als Einschaltmagnet ausgebildet. Bei dieser Anordnung liegen die. Spannungsspulen notwendigerweise möglichst nahe dem Luftspalt des Einschaltmagneten, wodurch eine zu große Streuung in bezug auf den Halteanker eintritt, zumal das S treu j och auch noch einen erheblichen Teil des gesamten Flusses aufnimmt.

Nach der Erfindung wird eine Verbesserung der Streuverhältnisse dadurch erreicht, daß die Spannungsspulen des Einschaltmagneten bzw. Halteankers in zwei Gruppen unterteilt sind, von denen die eine im wesentlichen als Anzugsspule, die andere hauptsächlieh als Haltespule wirkt.

In den Abb. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen Abb. 1 schematisch den Halteanker und den Einschaltmagneten mit der Spulenanordnung und Abb. 2 ein Schaltschema der Spulen nach der Erfindung.

In Abb. ι sind α der Halteanker und b der den Schalter c entgegen der Feder d einschaltende Einschaltmagnet mit den beiden Spulengruppen / und g. Die eine Spulengruppe g ist am Luftspalt i des Einschaltmagneten b angeordnet. Die andere Spulengruppe/ sitzt auf dem Einschaltmagneten b in der Nähe des Luftspaltes für den Halteanker α und ist somit möglichst eng mit dem Magnetkreis des Halteankers verkettet. Der Magnetfluß wird über das Joch h geschlossen, das vom Einschaltmagneten b durch den Luftspalt i getrennt ist. Zwischen den beiden Schenkeln des Einschaltmagneten b befindet sich das Streujoch k, um das die Hauptstromschleife / gelegt ist. Parallel zu dieser Stromschleife ist ein Shunt m geschaltet. Die Spulengruppen / und g werden von der Stromquelle η gespeist, die durch ein vom Hauptstrom abhängiges Überstromrelais 0 abgeschaltet werden kann, um den Schalter z. B. bei anhaltenden Überlastungen mit Stromstärken unterhalb der am Schalter selbst eingestellten Aus-

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lösestromstärke verzögert abzuschalten. Statt eines verzögerten Überstromrelais kann im Bedarfsfalle auch ein Relais anderer Art verwendet werden, gegebenenfalls auch ein Handschalter.

Bei geeigneter Wahl der Spulenabmessungen und der Streuverhältnisse kann man erreichen, daß für den wichtigen Teil des Einschaltweges praktisch der ganze Fluß durch ίο den Halteanker gedrängt wird, da das Streujoch k gewissermaßen im Brückenzweig der vier magnetomotorischen Kräfte liegt und somit an seinen Enden lein magnetisches Potential Null herrscht.
Durch die Unterteilung der Spulen wird auch der Vorteil erreicht, daß für die Zuführungsleitung zu der die Auslösung bewirkenden Hauptstromschleife Z genügend Raum vorhanden ist. Diese Zuführung kann seitlieh zwischen den beiden Spulengruppen f und g am Magnetschenkel untergebracht werden, so daß sie nicht über die Spulen hinausragt. Diese Ausführung ist insofern sehr zweckmäßig, weil Hochstromschnellschalter nach dem Hauptpatent eine sehr schmale Bauart haben. Die Stromschleife I ist als dünne Platte zwischen den Magnetspulen in der Vertikalachse stehend angeordnet und enthält teilweise die im Hauptpatent beschriebenen Stromeinschnürungen, um die Breite des Schnellschalters zu begrenzen.

Um die Ströme in den beiden Spulengruppen / und g richtig abgleichen zu können und um die an sich bekannte Anzugsschaltung zu ermöglichen, können regelbare oder nicht regelbare Vorwiderstände r (Abb. 2) in den beiden Spulengruppen angebracht werden, die während der Einschaltbewegung ganz oder teilweise kurzgeschlossen werden. Es können ferner zur feineren Abgleichung der Spulenströme gegeneinander den Spulengruppen parallel geschaltete Eichwiderstände vorgesehen werden. Die Vorwiderstände dienen zugleich dazu, die Ausschaltung des Schnellschalters durch Kurzschließen der Magnetspulen in bequemer Weise zu ermöglichen.

Die Vorwiderstände für die Anzugsschaltung bedingen naturgemäß einen Energieverlust. Dieser wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die beiden Spulengruppen bei Einschaltung des Schnellschalters parallel, nach vollzogener Einschaltung jedoch von Hand oder selbsttätig hintereinandergeschaltet werden. Eine derartige selbsttätige Umschaltung von der Parallel- zur Reihenschaltung geschieht mittels zweier Schütze^undg (vgl. Abb. 2), die durch einen Hilfskontakt, der im letzten Augenblick der Einschaltbewegung betätigt wird, gesteuert werden. Dabei ßo ist es unter Umständen zweckmäßig, dem Schütz selbst oder dem Hilfskontakt eine zusätzliche Verzögerung zu geben, damit die Umsteuerung auf keinen Fall zu früh eintreten kann. Für gewöhnlich genügt bei einer derartigen Schaltung die eigene Massenträgheit der Schütze. Infolge von Erschütterungen, Prellschlägen und der dadurch hervorgerufenen Eigenschwingungen kann es jedoch eintreten, daß die Umschaltung zu früh einsetzt, was durch zusätzliche Verzögerungseinrichtungen beseitigt werden kann.

Es ist dann für die Abgleichung oder Eichung nur noch ein entsprechend kleiner regelbarer Vorwiderstand r notwendig. Dieser verbindet hierbei die in diesem Augenblick entgegengesetzt gepolten Spulenenden, welche an je einem Schützkontakt liegen. Die Schütze bzw. die direkt an die Hilfsspannung angeschlossenen Spulenenden liegen deshalb je an den verschiedenen Polen der Hilfsspannung. Danach werden die Schütze p und q geöffnet, wobei der Spulenstrom nur seine Stärke, aber nicht die Richtung ändert. Der regelbare Vorwiderstand r kann nach erfolgtem Umschalten der Spulen ganz überbrückt werden, wenn zur Einstellung der Auslösestromstärke andere bekannte Mittel angewendet werden, z. B. Änderung der Rückzugskraft der Ausschaltfeder d.

Die Hintereinanderschaltung der Spulen gewährt einen weiteren erheblichen Vorteil, wenn die Windungszahlen der beiden Spulengruppen zweckentsprechend bemessen werden. Bei schnellem Stromanstieg im Hauptstromkreise wird bekanntlich eine EMK in den Magnetspulen erzeugt, die aus der Trägheit des elektromagnetischen Feldes herrührt. Die Änderung des Flusses hängt in letzter Linie ab von den elektrischen Konstanten der einzelnen Stromkreise, und diese können unter Umständen eine unerwünschte Verzögerung des Ausschaltvorganges herbeiführen. Die Spannungsspulen versuchen im allgemeinen, bei Änderungen des Hauptstromes ihren Fluß aufrechtzuerhalten. Es wird nun erfindungsgemäß die Windungszahl der oberen Spulengruppe /, die in der Höhe des entmagnetisierenden Luftspaltes .des Haltearikers α liegt, kleiner gemacht als die Windungszahl der unteren Spulengruppe g, die im wesentliehen für den Einschaltmagneten b bestimmt ist.-.

Die Verhältnisse werden so gewählt, daß die in der unteren Spulengruppe g erzeugte EMK größer ist als die EMK in der oberen "5 Spulengruppe /. Da die elektromotorischen Kräfte entgegengesetzt gerichtet sind, so fließt in der oberen Spulengruppe/ ein Entmagnetisierungsstrom, so daß die Auslösung des Schnellschalters zu einem früheren Zeitpunkt einsetzt. ^c

Es wird zugleich der Vorteil erreicht, daß ,

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die bei schnellem Stromanstieg entstehenden elektromotorischen Kräfte sich nicht als ge- . fährliche Überspannungen, die leicht zu Spulenüberschlägen führen, auswirken können. Mit größer werdendem Schalter bzw. gedrängterem Aufbau des Schalters wird die Wärmeabfuhr aus den Magnetspulen ungünstiger, so daß bei einer Erregerstromquelle mit konstanter Spannung eine andere Erregerstromstärke in den Spulen und daher auch eine andere Auslösestromstärke vorhanden ist, je nachdem ob die Spulen kalt sind oder durch längeren Betrieb des Schalters ihre Beharrungstemperatur erreicht haben. Bei den bisherigen kleineren Schaltern gelang die Erreichung einer genügenden Konstanz der Auslösestromstärken durch entsprechend reichliche Bemessung der Magnetspulen, was sicher ein Nachteil ist, da man sonst mit bedeutend kleineren Spulen bzw. geringerem Kupfergewicht auskommt. Ferner kann durch die-Regel widerstände evtl. eine Spulengruppe stärker belastet werden als die andere. Hinzu kommt, daß man in letzter Zeit dazu neigt, direkt aus dem Netz die notwendige Hilfsspannung η zu entnehmen. Schwankungen der Netzspannung von 20 % sind beispielsweise im Bahnbetrieb keine Seltenheit.

Da sich beide Momente addieren können, kann von einem nur einigermaßen konstanten Spulen- und somit Auslösestrom keine Rede mehr sein. Nach der Erfindung wird dieser Nachteil bei Schnellschaltern vermieden durch das an sich bekannte Verfahren einer Regelung auf konstanten Strom, z. B. unter Verwendung von Eisenwasserstoffwiderständen, die den Spulen vorgeschaltet werden.

Eine andere Möglichkeit, die Auslöse-Stromstärke von der Spulentemperatur unabhängig zu machen, besteht nach der Erfindung darin, Querschnitte und Widerstände der Hauptstromschleife/ und des parallel geschalteten Shuntes m so zu wählen, daß die Stromschleife im Betrieb stärker erwärmt wird als der Shunt. Bei gleichem Gesamtstrom fließt dann im Dauerbetrieb infolge der Widerstandserhöhung der Stromschleife durch diese weniger Strom als im kalten Zustande. Diese Erscheinung kann so abgestimmt werden, daß die durch die Verringerung des Spulenstromes hervorgerufene Verringerung der Auslösestromstärke in der Stromschleife gerade so viel ausmacht, daß die Auslösestromstärke, bezogen auf den Gesamtstrom in Shunt und Stromschleife, praktisch bei allen Spulentemperaturen die gleiche bleibt. Mit dieser Anordnung ist ferner der Vorteil verbunden, daß man das Innere des Schalters wegen des geringen Querschnittes der Stromschleife sehr eng bauen kann.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Hochstromschnellschalter nach Patent 604 577, dadurch gekennzeichnet, daß die¹ Spannungsspulen des Einschaltmagneten (b) bzw. Halteankers (α) in zwei Gruppen (f, g) unterteilt sind, von denen die eine (f) im wesentlichen als Anzugsspule, die andere (g) hauptsächlich als Haltespule wirkt.

2. Hochstromschnellschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spulengruppe (g) am Luftspalt (i) des Einschaltmagneten (&) und die zweite-Spulengruppe (/) in der Nähe des Luftspaltes für den Halteanker (a) angeordnet ist.

3. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zur Hauptstrpmauslösewindung (/) zwischen beiden Spulengruppen (f, g) angeordnet ist.

4. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spulengruppen (f, g) zwecks Einstellung der gewünschten Auslösecharakteristik des Schalters einen eigenen festen oder einstellbaren Vorwiderstand erhält, welcher während der Einschaltung ganz oder teilweise überbrückt ist.

5. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulengruppen {f, g) während des Einschaltens parallel, nach vollzogener Einschaltung jedoch von Hand oder selbsttätig in Reihe geschaltet werden.

6. Hochstromschnellschalter nach-Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß während des Umschaltens der Spulengruppen (f, g) von der Parallelschaltung auf die Reihenschaltung keine Unterbrechung des Spulenstromes stattfindet, indem beim Einschalten die Spulengruppen zuerst über Schütze (/>_, q) direkt an die Netzspannung gelegt werden.

7. Hochstromschnellschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen der hintereinandergeschalteten Spulen (f, g) so bemessen sind, daß bei schnellem Stromanstieg die in der unteren Spulengruppe (g) entstehende EMK einen Entmagnetisierungsstrom in die obere Spulengruppe (/) schickt, wodurch eine vom Stromanstieg abhängige Schnellauslösung erzielt wird.

8. Hochstromschnellschalter nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Umschaltung der Spulengruppen (f, g) bewirkenden Schütze (p, q) im letzten Augenblick der Einschaltbewe-

gung des Schalters von einem mit diesen gekuppelten Hilfskontakt, der nötigenfalls eine geringe zusätzliche Zeitverzögerung erhält, zum Ansprechen gebracht werden.

9. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 8, gekennzeichnet durch eine selbsttätige Regelvorrichtung, ζ. Β. Eisenwasserstoffwiderstand, die die Erregerstromstärke in den Magnetspulen in normalem Betrieb konstant hält, unabhängig von Änderungen des Spulenwiderstandes oder von Schwankungen der Erregerspannung.

10. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Spulenstromkreis ein vom Hauptstrom abhängiges, gegebenenfalls mit Zeiteinstellung versehenes Überstromrelais (0) liegt, das durch hand- oder fernbetätigte Auslösung ein Abschalten des Schnellschalters bewirkt.

11. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit wärmer werdendem Schalter die Hauptstromverteilung in der Auslösewindung (/) und in einem zu dieser parallel geschalteten Shunt (m) durch entsprechende Wahl des Querschnitts und des Widerstandes dieser Teile (I, m) so ändert, daß trotz verringertem Spulenstrom die , Auslösestromstärke konstant bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Ergänzungsblatt

zur Patentschrift 621 595 Klasse 21c Gruppe 68/01 "Vom Patentsucher sind als die Erfinder angegeben wor

den:

Wilhelm Höpp, Berlin-Heiligensee, Erich Reinboth, Berlin-Lichtenberg.