DE646357C - Synchronschalter - Google Patents

Description

Mechanische Meßgleichrichter zur Messung von kleinen Wechselströmen und Spannungen haben gegenüber den Trockengleichrichtern den Vorteil, daß in der Sperrichtung der Widerstand wirklich unendlich ist, während in der Flußrichtung der Widerstand praktisch gleich Null anzusetzen ist. Aber noch ein weiterer Umstand sichert diesen Meßgleichrichtern ihre große Bedeutung, nämlich die

ίο Tatsache, daß man den Zeitpunkt der Kontaktgabe in einen beliebigen Winkel zur Netzspannung bringen kann.

Bei mechanischen Gleichrichtern mit Kollektor wird dabei die Bürstenstellung verändert, bei Schwingkontaktgleichrichtern ist jedoch zusätzlich ein Phasenschieber zum Meßvorgang erforderlich.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronschalter mit einem in einer Ebene schwingenden Magnetsystem, bei dem die Phasenlage der Kontaktgabe beliebig und meßbar einstellbar sein soll. Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung der zu Schwingungen in einer Ebene befähigte Teil, insbesondere ein Dauermagnet, von einem Drehfeld angetrieben wird und samt • Kontaktanordnung relativ zu dem Felde drehbar ist. Es kann also entweder der Magnet in dem Felde gedreht werden, oder es kann auch das Feld um den feststehenden Magneten gedreht werden. Damit ist der Zeitpunkt der Kontaktgabe beliebig einstellbar. Vorteilhaft ist es, wenn das schwingende System auf die Frequenz des Erregerfeldes abgestimmt ist. Ein derartiges, ungedämpft schwingendes System würde infolge der verhältnismäßig geringen Energie bei der praktischen Ausführung eine starke Dämpfung an den Kontakten erfahren. Es würden Prellschwingungen auftreten, oder der Kontaktdruck würde zur sicheren Kontaktgabe nicht ausreichend sein.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung werden daher die Kontakte dicht an der Einspannstelle des schwingenden Systems angeordnet und der Kontakthub dabei so gering gewählt, daß fast bei der ganzen Bewegung des Systems ein Kontakt anliegt. Eingehende Versuche haben gezeigt, daß eine günstigste Entfernung der Kontakte von der Einspannstelle gefunden werden kann. Der Abstand ist abhängig von den Abmessungen der Feder; er liegt zwischen ¹Z₃ und */₄ der Federlänge. Der Kontaktpunkt kann praktisch als Einspannpunkt gelten. Das System wird dann für diesen praktisch wirksamen Einspannpunkt auf Resonanz abgestimmt.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel.

Abb. ι zeigt.eine Schalteranordnung mit in einem Felde drehbarem, magnetisch beein- · fhißtem Schalter.

Abb. 2 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung eines Feldes für die Beeinflussung des Schalters.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Joachim Pfaffenberger in Berlin-Lichterfelde und Dipl.-Ing. Ernst Froböse in Berlin-Oberschöneweide.

Abb. 3 zeigt eine besondere vorteilhafte Ausbildung des Schalters,

Abb. 4 eine Seitenansicht dazu, Abb. 5 eine schematische Anordnung der wesentlichen Schalterteile.

Im Drehfeld eines Grammschen Ringes ι befindet sich ein Dauermagnet 2, der an einer Feder 3 befestigt ist. Die Feder trägt ferner ein Kontaktstück 4, das nach beiden Seiten federnden Kontakten 5 und 6 gegenübersteht. Die Kontaktdauer kann mittels Stellschrauben 8 so eingestellt werden, daß sich auf der einen Seite eine beliebige Kontaktdauer, beispielsweise von der halben Schwingungsphase von i8o°, ergibt.

Befindet sich der Magnet 2 in einem symmetrischen Drehfeld, so gibt die Verstellung eines am Schaltersockel 9 befindlichen Knopfes 10 unmittelbar die Phasenverschiebung an. Man kann daher in der einfachsten Weise mit diesen Meßgleichrichtern neben den Amplituden eines Stromes und einer Spannung auch die zwischen den beiden elektrischen Größen bestehende Phasenverschiebung ermitteln und auf diese Weise Leistungsmessungen durchführen.

Soll die Schaltereinrichtung lediglich zur Amplitudenmessung dienen, so ist ein symmetrisches Drehfeld nicht erforderlich. Die zur Phaseneinstellung nötige Verschiebung kann man leicht durch ein elliptisches Drehfeld erzeugen, wie es bei einer Einrichtung gemäß Abb. 2 entsteht. Die Einrichtung besteht aus einem Magnetbügel 11, dessen magnetischer Fluß durch eine Spule 12 erzeugt wird. Die Pole 13 und 14 des Bügels 11 sind in bekannter Weise aufgeteilt und je der eine Teil I3_ß bzw. 14,, durch einen Kupferring 13,, bzw. I4_;, abgeschirmt. Das in diesen Polen wandernde Feld nimmt größenmäßig einen elliptischen Charakter an.

Weiterhin kann das Drehfeld auch durch einen rotierenden Magneten erzeugt werden. Dieser Fall ist besonders da wichtig, wo man den Phasenwinkel zwischen zwei Meßgrößen sehr genau ermitteln will. Denn im allgemeinen liefert ein Netz kein streng symmetrisches Drehfeld, und auch der übliche Drehtransformator gibt nur annähernd eine dem Drehwinkel phasengetreue Spannung. Die Zwischenschaltung eines rotierenden Magneten bedeutet, daß man eine von Änderungen der Symmetrie des Drehfeldes unabhängige Einstellung erhält, da die Rotation eines Synchronankers im Drehfelde in weiten Grenzen vom Feldverlauf unabhängig ist.

Einer verbesserten Kontaktgabe bei schwingendem System dient die Ausführungsform nach Abb. 3 und 4. Der Magnet 2 ist an einer verhältnismäßig kurzen Feder 3 angebracht. Das Alagnetsystem schwingt in Resonanz mit dem Drehfeld. Die Abstimmung erfolgt durch Einstellen des Magneten 2, der durch eine Schelle an der Feder 3 festgeklemmt ist. Durch Verschieben des Magneten, insbesondere durch Verkürzen seiner Länge bzw. seines -Abstandes vom Einspannpunkt, kann die günstigste Lage bestimmt und erhalten werden. Da der Hauptteil des Systems 2, 3 ungedämpft schwingt, wird außer einem großen Kontaktdruck eine saubere Kontaktgabe erzielt, indem Prellschwingungen vermieden werden. Die Einstellschrauben sind daher zweckmäßig nicht hinter den Kontakten, sondern, wie die Abb. 3 und 4 zeigen, in einigem Abstand davon angebracht. Der eine Kontakt läßt sich leicht so justieren, daß die Kontaktdauer der Hälfte einer ganzen Schwingung entspricht. Die rvontaktdauer des anderen Kontaktes ist dann um die Dauer des Hubes geringer. Diese Anordnung ist weitgehend von der Amplitude des Erregerfeldes unabhängig, wenn die Kontaktdauer i8o° beträgt. Ist dies nicht erforderlich, so kann der Schalter mit nur einem Kontakt 6 ausgeführt werden, wie es Abb. 5 zeigt, so daß also nur während einer halben Periode der Einspannpunkt von der Stelle 15 zur Stelle 16 verlagert wird.

Die beschriebene Anordnung der Kontakte nahe der Einspannstelle hat ferner den Vorteil, daß die durch die Kontaktfedern 5, 6 und den Kontakt 4 gebildete Stromschleife genügend klein werden kann und vom Antriebsfeld ι genügend entfernt liegt, um schädliche Induktionsspannungen zu vermeiden. Die Resonanzabstimmung ermöglicht weiter zusammen mit der geringen Dämpfung des Systems die Anwendung sehr schwacher Erregerfelder und damit eine noch weitere Herabsetzung der Streuspannungen. In den Fällen, in denen der geringe Kontaktabstand zu Funkenbildung führt, arbeitet das System zweckmäßig in bekannter Weise unter Luftabschluß. Hierbei ist die beim Abheben infolge der besonderen Anordnung der Kontakte wirksame große Kraft günstig, um ein Kleben der Kontakte auch im Vakuum zu vermeiden. Zur Erzielung einer ausreichenden Polstärke ergaben eingehende Versuche, daß das Dimensionsverhältnis des Schwingmagneten, das an sich, um mit geringer Antriebskraft im Resonanzfelde arbeiten zu können, klein sein sollte, nicht unter 3 :1 (Länge zu Durchmesser) liegen darf, und daß infolgedessen als Magnetmaterial ein Magnetstahl mit einer Koerzitivkraft größer als 300 örsted genommen werden muß. Selbstverständlich kann die Magnetkraft auch durch eine über dem dann aus Eisen bestehenden Schwingkörper senkrecht zum Felde angeordnete Spule erzeugt-· werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Synchronschalter mit einem in einer Ebene schwingenden Magnetsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Teil von einem Drehfeld angetrieben ist und samt Kontakten relativ zum Felde drehbar ist.
2. 2. Synchronschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb ein symmetrisches Drehfeld dient.
3. 3. Synchronschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb ein elliptisches Drehfeld dient.
4. 4. Synchronschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfeld durch einen mittels Synchronmotors angetriebenen Magneten erzeugt wird.
5. 5. Synchronschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kontakte nahe der Einspannstelle angeordnet sind, so daß der Schalthub klein, ist.
6. 6. Synchronschalter nach einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus einem Dauermagneten hoher Koerzitivkraft von beispielsweise über 300 Örsted besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen