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Kontaktgeberanordnung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen
Stromkreises nach einem Programm Die Erfindung 'hat eine Anordnung zum Gegenstand,
die dazu dienen soll, einen elektrischen Stromkreis nach einem vorbestimmten, veränderlich
einstellbaren, periodisch sich wiederholenden Programm ein- und ausschalten zu könnten.
Dabei soll der Aufwand an konstruktiven Mitteln möglichst gering gehalten werden.
Außerdem sollen die zur Änderung des Programms, d. h. der absoluten Werte und des
Größenverhältnisses der Offnungs- und Schließungsdauer zueinander, erforderlichen
Mittel möglichst einfach sein.
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Erfindungsgemäß sind bei einer solchen Kontaktgeberanordnung eine
Anzahl durch eine Antriebsvorrichtung in festliegender Reihenfolge betätigter und
eine Anzahl zur Festlegung eines beliebigen Programms ein- und ausschaltbarer Kontakte
in einer Reihenparallelschaltung kombiniert.
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Im folgenden sind die Erfindung und ihre Vorteile an Hand von Ausführungsbeispielen
erläutert. In Fig. i ist i der Hauptstromkreis, 2 der Verbraucher, der in einem
festgelegten Rhythmus mit Stromstößen verschiedener oder gleicher Dauer mit einem
vorbestimmten Verhältnis von Schliefl,ungszeit und Öffnungszeit des Stromkreises
beschickt werden .soll. Hiersu sind bei diesem Ausführungsbeispiel in drei Zweigen
3, 4, 5 durch eine nicht mit dargestellte Antriebsvorrichtung in festliegender Reihenfolge
periodisch betätigte Kontakte I, 1I, III vorgesehen. Außerdem sind in Reihe mit
diesen willkürlich ein- und ausschaltbare
Kontakte 10, 20,
30 vorhanden. Diese dienen zur Festlegung des Programms. In Fig.3 ist unter
b die durch die Art der Antriebsvorrichtung festliegende Schließungsdauer der Kontakte
I, 1I, III mit den däzwischenliegenden Pausen in Gestalt geschwärzter Balken mit
Zwischenräumen veranschaulicht. je nachdem, ob die willkürlich für ein bestimmtes
Programm evrnnalig zu betätigenden Kontakte 10, 20, 30 ein- oder ausgeschaltet
sind, ergeben sich im Hauptstromkreis verschiedene, nach Wunsch zu gestaltende Kombinationsmöglichkeiten,
die in den Teilen c, d, e und f veranschaulicht sind.
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Nach der weiteren Erfindung sind in Wechselstromkreisen die periodisch
schaltenden, im Ausführungsbeispiel mit römischen Zahlen bezeichneten Kontakte so
angeordnet und ,gesteuert, d'aß jeder von ihnen für eine ganzzahlige Anzahl von
Halbwellen geschlossen oder geöffnet wird. Auf diese Weise läßt sich die Beanspruchung
der Schaltkontakte durch Funkenbildung minimalhaltenbzw. ganz vermeiden. Weiter
ist es möglich, in vorteilhafter Weise die Öffnungs- und Schließungszeiten mittels
der Antriebsvorrichtung so zu steuern, d.aß sich die Schließungszeiten der einzelnem
Kontakte nach vorgegebenen Vorschriften .gegenseitig ablösen und in bestimmten Zeitbereichen
überdecken, so daß sich durch Öffnen oder Schließen einzelner Unterbrecherschalter
10, 20, 3o die jeweils ge-, wünschte Staffelung der öffnungs- und
Schließungszeiten herstellen läßt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i handelt es sich um einen Wechselstromkreis.
In diesem ist eine Schaltdrossel 6 vorgesehen, die in bekannter Weise so vormagnetisiert
ist, d'aß in einem kleinen Bereich in der Umgebung des Stromnulldurchgangs eine
stufenähnliche Abflachung der Stromkurve, also eine sogenannte stromschwache Pause
entsteht. Dadurch schalten die Kontakte fast Strom- und spanarmngslos ab. Dabei
geschieht die periodische Einr- und Ausschaltung der Kontakte I, 11, III
durch ein hier nicht mit dargestelltes Nocken- oder Exzenterschaltwerk. Das Schaltwerk
wird von einem Synchronmotor angetrieben, der aus der gleichen Wechselstromquelle
wie der zu schaltende Stromkreis gespeist und so synchronisiert ist, daß die Schaltung
jeweils im Bereich der stromschwachen Pausen erfolgt.
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Ein für diese Anordnung geeignetes Schaltwerk, das in der bei Kontaktumformern
bereits bekannten Weise mittels eines Exzenters über Kontaktstößel die Abhebkontakte
I, 1I, III steuert, ist beispielsweise i'n Fig. 2 dargestellt. Durch Verändern des
Totgangs zwischen Stößel und Abhebkontakt läßt sich die Schließungszeit verstellen.
22 ist die Exzenters(2heibe, die in Pfeilrichtung um die Welle 24 gedreht wird,
23 sind Stößel, welche die Abhebkontakte I, 11, III steuern, I', II', III' sind
die festen Gegenkontakte. Die Abhebkontakte stehen unter Einwirkung von Rückstellfedern
25. Diese bewirken die kraftschlüssige, aber nicht zwangsläufige Einschaltung der
Hauptkontakte, sobald die Stößelhewigung dies zuläßt. Die Wirksamkeit der , Rückstellfedern
kann. aufgehoben werden du.rcl. nicht mit dargestellte Halteelektromagnete, von
denen im weiteren Verlauf der Beschreibung die Rede sein wind. Die hier als Ausführungsbeispiel
gezeigte Ausführungsform der periodisch schaltenden Kontakteinrichtung entspricht
in ihren. Abmessungsverhältnissen, wenn sie während vier Stromperioden eine Umdrehung
vollführt, dien Verhältnissen, wie sie bei der im folgenden an Hand von Fig. 3 beschriebenen
Wirkung vorausgesetzt sind. Die Phase des Öffnens und Schließens der einzelnen Hauptkontakte
läßt sich durch ihre Lage auf dem Teilkreis 26, durch Verändern der Lage der Gegenkontakte
I', II', III' in radialer Richtung und durch die Stößellänge beeinflussen.
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In Fig. 3 ist unter 3 a der Verlauf der Stromkurve im Hauptstromkreis
wiedergegeben. Darunter sind, unter 3b, die mittels des Schaltwerks bewirkten Schließungszeiten
der Kontakte I, 1I, III dargestellt. Sie liegen infolge entsprechender Synchronisierung
des Schaltwerks so, daß jede Kontaktöffnung und -Schließung im Bereich einer stromschwachen
Pause erfolgt.
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Unter 3c bis 3f ist weiter dargestellt, wie sich die Öffnungs- und
Schließungszeiten der Kontakte I, 1I, 111 gegenseitig ergänzen bzw. überlagern,
je nachdem, ob die einzelnen zur Einstellune des gewünschten Programms betätigten
Kontakte io, 20, 30 geöffnet oder geschlossen sind.
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Unter 3c ist der zeitliche Verlauf des Schaltzustands in einem Hauptstromkreis
gezeigt, wenn der Schalter 20 geöffnet und entweder der Schalter io oder
30 geschlossen ist. Es ergibt sich dann, ein Verhältnis von Einschaltdauer
zu Au@sschalt-dauer von 1 : 3 im Hauptstromkreis.
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3 d zeigt den Schaltzustand, wenn der Schalter 20 allein oder zusammen
,mit dem Schalter 30 geschlossen ist. Das Schaltzeitenverhältnis beträgt hier 2
: 2.
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Im Falle 3e sind die Schalter io und 20 geschlossen und
30 nach Belieben geöffnet und geschlossen. Es ergibt sich ein Schaltzeitenverhältnis
3 : 1.
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Im Falle 3 f sind die Schalter io und 30 geschlossen und 20
geöffnet. Das Schaltzeitenaver'hältnis beträgt i : i.
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Fig. q.' zeugt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei
dem die Kontakte I, 1I in parallelen Zweigen und der Kontakt III in Reihe hierzu
im Hauptstromkreis angeordnet sind. Die zur Einstellung eines beliebigen Programms
einmalig zu betätigenden Einstellschalter 10, 20 liegen in Reihe zu den periodisch
schaltenden Kontakten I, 11, der Einstellschalter 30 parallel zu dem
Kontakt III.
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In Fig. 5 ist unter 5 a wiederum der Verlauf der Stromkurve dargestellt,
darunter, unter 51),. die Schaltzustände der periodisch schaltenden Kontakte 1,
1I, 11I, von denen wiederum jeder für eine ganzzahlige Anzahl von Halbwellerv geschlossen
odergeöffnet ist. Auch "hier ist durch entsprechende Ausbildung bzw. Einstellung
des periodisch schaltenden Schaltwerks, das in diesem Falle nicht besonders dargestellt
ist, dafür gesorgt, daß die
Schließungszeiten der periodisch schaltenden
Kontakte verschiedene "Zahlen von Perioden umfassen und außerdem die Schließungszeitpunkte
dieser Kontakte gegeneinander um ganzzah lige Beträge von Halbwellen versetzt sind.
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5 c veranschaulicht den Fall: Schalter io geschlossen, 20 geöffnet,
30 geschlossen, Schaltzeitenverhältnis 2 : 4.
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Unter 5 d ist der Fall Schalter io geöffnet, 20 geschlossen, 3ogeschlossendargestellt,
Schaltzeitenverhältnis 3 : 3.
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Fig. 5e zeigt den Fall 1o, 20 und 30 geschlossen, Schaftzeitenverhältnis
5 : i.
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Im Falle 5 f ist der Schalter 2o geschlossen und 30 ,geöffnet, Schalter
io beliebig (geöffnet oder geschlossen), SchaltzeitenveAältnis i : 5.
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Sind die Schalter io und 20 bei diesem Ausführungsbeispiel geöffnet
und 30 in beliebiger Stellung, oder Schalter io geschlossen und 20 und 30 -geÖffnet,
so fließt überhaupt kein Strom.
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Für die praktische Ausführung kann es vorteilhaft sein, die zur Festlegung
des Programms dienenden Kontakte für sich zusammen auf einem besonderen Schaltorgan,
z. B. einer Schaltwalze, anzuordnen. -Ein weiterer Vorschlag der Erfindung besteht
darin, daß zur Herstellung weiterer Schaltungsvariationen die Verzweigungen des
Stromkreises, in denen die periodisch schaltenden Kontakte liegen, durch zusätzliche,
willkürlich zu betätigende Umschalter ebenfalls umschaltbar bzw. ve;näntderbar sind,
so daß man beispielsweise die Schaltungen nach Fig. i und nach Fig. 4 mit ein und
derselben Anordnung verwirklichen kann. Dabei können die ebenfalls willkürlich zu
betätigenden Umschalter zur Herstellung einer anderen Stromverzweiguing für sich
zusammen auf einem besonderen Schaltorgan angeordnet oder auf der Schaltwalze der
zuerst erwähnten willkürlich schaltbaren Einstellkontakte angeordnet und gegebenenfalls
mit diesen zusammen,gefaßt sein. Außerdem kann die Umlaufgeschwindigkeit des Nockensc'baltwerks,
beispielsweise mittels Getriebe, auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Auf
diese Weise soll die Umlaufgeschwindigkeit des Nockenschaltwerks so in einem ganzzalhligen
Verhältnis zur Ausgangsdrehzahl geändert werden, daß die Schließungsdauer der Hauptkontakte
wiederum volle Halbwellen umfaßt und die Hauptkontakte in der Strompause schalten.
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Zur weiteren, Ausgestaltung der Erfindung und insbesondere der periodisch
arbeitenden Schaltvorrichtung wird vorgeschlagen, die Abhebekontakte I, 1I,
111 mit Halteelektromagneten auszurüsten, die so' bemessen und angeordnet
sind, daß sie in erregtem Zuistand die Abhiebkontakte zwar nicht anzuziehen, wohl
aber sie in ihrer Ausschaltlage zu halten vermögen. Die Elektromagnete können zwecks
endgültigen Ausschaltrens der gesamten Einrichtung frei deren Außerbetriebsetzung
durch einen Kommandodruckknopf oder eine sonstige Kommandoeinrichtung erregt werden.
Dannwerden die Hauptkontakte I, 11, III nacheinander in ihrer Ausschaltstellung
verbleibest. Zum Einschaltender Gesamtanordnung werden die Elektromagnete, um mit
Sicherheit zu gewährleisten, daß d!as erste Enlegen der Hauptkontakte mittels der
Stößel und somit im Bereich der stromschwachen Pause erfolgt, durch zusätzliche
Hilfskontakte, welche die Komm,andüoeinrichtung überbrücken, so lange weiter erregt,
bis der jeweilige Stößel sich wieder aufwärts bewegt. Zu diesem Zweck werden, die
Hilfskontakte zu den jeweiligen Hauptkontakten entweder mittels der gleichen Stößel
wie diese oder über besondere Stößel im Gleichtakt mit den Stößeln der Hauptkontakte
oder auch mit benötigtem Phasenverzug betätigt.
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Die Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil als Taktgeber für Punkt-
oder Nahtschweißeinrichtungen verwenden. Sie ist aber darüber hinaus noch überall
dort annvendbax, wo sonst noch die Aufgabe auftritt, Stromkreise in einem vorgegebenen
Takt zu schalten.