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Elektromagnetischer Schalter Obwohl zur Betätigung von Vakuumschaltern
nur verhältnismäßig kleine Kräfte nötig sind, werden die Erregerspulen und damit
auch die Erregerenergie von elektromagnetischen Vakuumschaltern doch verhältnismäßig
,groß, weil die Spulen einen verhältnismäßig großen lichten Durchmesser haben müssen
und weil die Kraftlinien die Wandungen des Vakuumgefäßes in einem verhältnismäßig
langen Luftspalt durchsetzen müssen. Man hat daher schon versucht, die Steuerenergie
solcher Schalter dadurch herabzusetzen, !daß man die Wandungen des Va-. kuumgefäßes
an den Stellen, an denen sie vom Kraftfuß durchsetzt werden sollen, aus Metall,
herstellte, welches verhältnismäßig dünnwandig und genau bearbeitet war, so daß
hierdurch der Luftspalt auf wenige Zehntelmillimeter verringert werden konnte. Derartige
Vakuumgefäße, bei :denen in die Glaswandung metallische Teile eingeschmolzen werden,
sind jedoch-empfindlich ,gegen äußere Beschädigungen und kostspielig herzustellen.
Außerdem ist der Vorteil der einwandfreien elektrischen Isolierung vom Innern des
Vakuumgefäßes nach .außen nicht mehr gegeben.
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Es ist auch bekannt, einen solchen Schalter mit durchgehender Glaswandung
außen mit ferromaggnetischen Kraftlinienleitstücken zu versehen. Um demgegenüber
die Erregerenergie und die Erregerspule noch kleiner halten zu können, wird gemäß
der Erfindung der Schalter so ausgebildet, daß den Enden der Kraftlinienleitstücke
im Innern des Vakuumgefäßes außer dem beweglichen Anker ein Polschuh gegenübersteht
und daß die Kraftlinienleitstücke, der Polschuh und der Anker sich der Wandung des
Vakuumgefäßes möglichst eng und mit möglichst großer Oberfläche anschmiegen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Schalters sei an Hand der Alb.
i beschrieben: Der Vakuumschalter selbst besteht aus einem festen Kontakt i und
einem beweglichen Kontakt 2. Der feste Kontakt i ist in einem Isolierkörper 3 befestigt,
an den sich ein weiterer Isolierkörper 4 anschließt, welcher die Führung für den
beweglichen Kontakt 2 bildet. An den beiden Isolierkörpern 3 und 4 ist der Polschuh
5, d. h. der nicht bewegbare ferromagnetische Teil des Vakuumschalters, befestigt.
Diesem Polschuh 5 gegenüber befindet sich als beweglicher Teil des Schalters ein
Anker 6, der an den äußeren Wandungen des Isolierkörpers 3 entlang gleiten kann.
Der Anker 6 wird an zwei Führungsstaßgen 7 geführt, die gleichzeitig zum Zusammenhalten
der Isolierkörper 3 und 4 dienen. Der Anker 6 wird durch eine Feder 8 von dem Polschuh
5 abgedrückt. Eine in den Anker eingepreßte Platte 9 drückt hierbei gegen einen
Stift io im beweglichen Kontakt
2, so daß die Kontakte i, 2 gegen
den Druck- der Feder i t geöffnet gehalten werden. Zur Begrenzung der Bewegung des
Ankers 6 dient eine am Ende der Führungsstangen ? befestigte Platte 12. Diesle besitzt
ferner einige federnde Ansätze 13, welche zur Abstützung des ganzen Schaltsystems
gegen die Wandungen des Vakuumgefäßes 14 dienen. Der bewegliche Kontakt 2 ist mittels
einer federnden Strombrücke 15 leitend mit den Führungsstangen 7 verbunden. Zwei
Stromzuführungen 16 sind bei 17 in das Vakuumgefäß eingeschmolzen und bei i9 über
die Führungsstangen 7 mit dem beweglichen Kontakt 2 und bei 18 mit dem festen
Kontakt i verbunden.
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Das Vakuumgefäß 14 ist als röhrenförmiges Gebilde dargestellt. Polschuh
5 und Anker 6 sind ebenfalls röhrenförmig .ausgebildet, so daß sich die Oberflächen
dieser beiden Teile der Glaswandung auf eine sehr große Länge anschmiegen. Das Vakuumgefäß
14 befindet sich innerhalb einer elektromagnetischen Spule 2o. Diese ist umgeben
von einem aus ferromagnetischem Material bestehenden topfartigen Kraftlinienleitgefäß
2 i, das so weit in das Innere der Spule (bei 22) hineingezogen ist, daß es sich
den äußeren Wän: dangen des Glasgefäßes 14 ,auf einer möglichst großen Fläche gegenüber
dem Anker 6 und dem Polschuh 5 anschmiegt. Hierdurch wird für den das Glasgefäß
durchsetzenden Kraftfluß ein sehr großer Querschnitt gewonnen, so daß nur verhältnismäßig
wenig Ampereivindungen erforderlich sind, um den Anker zu bewegen. Man wird die
:eingezogenen Enden 22 selbstverständlich nicht so tief einziehen, daß sich zwischen
ihnen unter Umgehung von Anker und Polschuh ein nennenswerter Streufluß ausbildet,
der die Wirkung wieder abschwächen würde.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn die Spule von Strom durchflossen
wird, so entsteht ein magnetischer Kraftfluß durch die Teile 2 1 von 22 durch das
Glasgefäß 14 zum Anker 6, über den Luftspalt 23 zum Polschuh 5 und durch das Glasgefäß
14 nach 22. Hierdurch wird :der Anker 6 vom Polschuh 5 angezogen, so .daß sich die
Kontakte unter der Wirkung .der Feder i i schliefen. Wird der Erregerstrom ausgeschaltet,
so wird der Anker 6 unter dem Einfluß der Feder 8 abgedrückt und nimmt, nachdem
sich Platte 9 an Stift io angelegt hat, den beweglichen Kontakt mit, wodurch sich
die Kontakte wieder öffnen.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i die Spule das Vakuumgefäß
umgibt und nach außen hin vollkommen von einem ferromagnetischen Gehäuse umschlossen
ist, dessen Enden in das Innere der Spule so eingezogen sind, daß sie dem Anker
und Polschuh gegenüberstehen, ist in Abb.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem zwei Spulen 27 und 3ö vorhanden sind, die seitlich vom Vakuumgefäß 26 angeordnet
sind. Die Kerne 28 und 3 i befinden sich hier innerhalb der Spulen und tragen an
den Spulenenden Leitstücke 29 und 32, die in die Zwischenräume zwischen Spulen und
Vakuumgefäß 26 hineinragen und das Vakuumgefäß gegenüber Polschuh 24 und Anker 25
auf einen möglichst großen Teil des Umfanges umgeben.
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Diese Anordnung hat dann gewisse Vorteile, wenn der Durchmesser des
Vakuumgefäßes verbältnismäßig groß ist und daher die Spulen einen verhältnismäßig
großen Durchmesser bekommen würden. In der Abb.2 ist diese Anordnung in einer Schaltung
dargestellt, die, die Möglichkeit gibt, einen solchen Schalter auch durch Wechselspannung
zu erregen. Während nämlich die Spule 27 unmittelbar an Wechselstrom angeschlossen
ist, liegt die Spule 3o in Reihe mit einem Kondensator, so daß in den beiden Spulen
phasenverschobene Ströme fließen, die in Anker und Polschuh phasenverschobene Kraftflüsse
hervorrufen, so daß die Zugkräfte zwischen Anker und Polschuh niemals durch Null
hindurchgehen. Hierdurch wird das lästige Brummen bei Erregung mit Wechselspannung
vermieden.
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In der Abb. i ist der Vakuumschalter so dargestellt, daß sich seine
Kontakte bei Erregung der Spule schließen. Es ist selbstverständlich auch möglich,
den Schalter so auszubilden, d@aß die Kontakte sich bei Erregung der Spule öffnen.