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Kontaktvorrichtung mit elektromagnetisch mittels eines Haltemagneten
gesteuertem beweglichem Kontaktteil Es ist bekannt, Kontakte mittels Haltemagneten
zu steuern. Auf den Anker des Haltemagneten wirkt eine Abreißkraft, die durch ein
Gewicht, eine Feder oder einen anderen Mägneten hervorgerufen werden kann. Diese
Abreißkraft ist zeitlich nicht veränderlich und infolgedessen, solange sich die
Kontakte in Ruhestellung bei angezogenem Anker des Haltemagneten befinden, mit ihrem
vollen Betrag wirksam. Das kann unerwünscht sein, weil dadurch beispielsweise der
Kontaktdruck der geschlossenen Kontakte vermindert wird. Eine elektromagnetisch
oder durch eine Feder erzeugte Abreißkraft ist ferner wegabhängig. Dadurch kann
unter Umständen eine unbequem.- Beschränkung des Kontakthubes bedingt sein. Demgegenüber
ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Abreißkraft erst von einem geeigneten
Augenblick ab wirksam werden zu lassen und schafft größere Freiheit für die Hubgestaltung,
vorzugsweise für den Fall, daß die Kontakteinrichtung für Umformungszwecke verwendet
und demgemäß periodisch betrieben werden soll. Erfindungsgemäß kann eine Kontakteinrichtung
mit elektromagnetisch mittels Haltemagneten gesteuertem beweglichem Kontaktteil
durch Verwendung einer auf den beweglichen Kontaktteil eine zeitlich veränderliche
Abreißkraft ausübenden zusätzlichen Antriebsvorrichtung verbessert werden, deren
Arbeitstakt mit einer die Auslösung des Haltemagneten beeinflussenden Steuergröße
zeitlich gekuppelt ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Zunächst sei angenommen,
daß die Kontakteinrichtung
dafür bestimmt ist, einen über die Leitungen i i und 13 führenden Stromkreis in
verschiedenen Zeitabständen jeweils einmal zu schließen bzw. zu öffnen. Der ruhende
Kontaktteil wird von einem Haltemagneten 1.4, der bewegliche von dem Anker 15 gebildet.
Der Magnet 1q. kann mit Wangenbl:echen aus gutleitendem Werkstoff, z. B. Messing,
versehen sein, die in der Zeichnung nicht mit dargestellt sind. Zwecks guter Kontaktgabe
können z. B. Silberleisten an den Wangenblechen und am Anker 15 angelötet sein.
Der Haltemagnet 14 steuert die Kontaktöffnung. Ein gegenüberliegender Haltemagnet
16 steuert die Kontaktschließung.
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Die beiden Haltemagneten 14. und 16 können gleich ausgeführt sein.
Sie werden vorteilhaft als Sperrmagneten ausgebildet, deren Auslösewicklung in Durchbrechungen
der 'Magnetschenkel derart angeordnet ist, daß sie praktisch keine längsmagnetisierende
Wirkung auf der Bahn des Hauptkraftflusses ausübt. Zu diesem Zweck sind bei .dem
gezeichneten Ausführungsbeispiel zwei in der Bahn des Haltekraftflusses hintereinanderliegende
Durchbrechungen 17 bei jedem Magneten vorgesehen, in denen die beiden Spulenseiten
einer Auslösespule liegen, die in der Zeichnung der besseren übersicht halber weggelassen
ist. Die beiden Spulenseiten haben gleiche Leiterzahl, so &ß die beiden Durchbrechungem
eines Magneten von einem Auslösestrom gleicher Höhe durchflutet werden. Richtung
und Verlauf des Auslösestromes können beliebig sein. Der Hauptkraftfluß des Haltemagneten
kann von einem Dauermagneteinsatz herrühren, dessen Pole mit i'V, S bezeichnet sind.
Zum Schutz des Dauermagneten gegen zu starke Entmagnetisierung beim Abfallen des
Ankers ist ein magnetischer Nebenschluß mit einem schmalen Luftspalt 1<S vorgesehen.
Wird die Auslösewicklung erregt, so entsteht um jede Durchbrechung herum ein örtlicher
Magnetfluß, der auf der einen Seite der Durchbrechung die entgegengesetzte Richtung
hat wie :der Haltekraftfluß und diesen schwächt. Auf .der anderen Seite der Durchbrechung
hat der örtliche Magnetfluß die gleiche Richtung wie der Haltekraftfluß, kann diesen
jedoch wegen der Sättigung nicht in dem 'Maße verstärken, daß dadurch die Schwächung
auf der anderen Seite der Durchbrechung ausgeglichen wird. Insgesamt wird mithin
der Haltekraftfluß durch die Erregung der Auslösewicklung geschwächt, ein Teil der
Hauptkraftlinien wird von den Schenkelenden abgesperrt und kann sich über den magnetischen
Nebenschluß schließen. Bei ausreichender Höhe des Auslösestromes kann praktisch
der gesamte Haltekraftfluß vom Anker abgedrängt werden, es kann sich aber auch bei
noch 'so hoher Erregung kein entgegengesetzt gerichteter Haltekraftfluß ausbilden,
der die Auslösung verhindern könnte. Ein weiterer Vorzug des Sperrmagneten bestellt
darin, daß der Auslösestrom, mag er auch noch so hoch sein, den Dauermagneten weder
entmagnetisieren noch ummagn.etisieren kann. Infolgedessen braucht der Auslöse-Stromkreis
nicht durch Vorschaltwiderstände stabilisiert zu sein und kann darum mit verhältnismäßig
geringer Spannung betrieben werden:. Infolgedessen erfordert die Auslösung eines
Sperrmagneten einen vergleichsweise geringeren Arbeitsaufwand als die Auslösung
:eines gewöhnlichen Haltemagneten mit gegenmagnetisierender Auslösewicklung. Vorteilhaft
wird für die durchbrochenen Schenkel des Sperrmagneten eine Eisensorte mit scharf
geknickter magnetischer Kennlinie verwendet und der Magnetquerschnitt beiderseits
der Durchbrechung so groß .gemacht, daß er durch den Haltekraftfluß bei angezogenem
Anker gerade bis zum Knick der Magnetisierungskennlinie gesättigt ist. Damit kann
eine außerordentlich kurze Auslösezeit des Sperrmagneten erreicht werden.
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Ist der zu unterbrechende Strom veränderlich, z. B. ein Gleichstrom,
der vor der Unterbrechung durch eine Gegenspannung oder durch Entladung eines Kondensators
auf den Wert Null gebracht wird, oder ein Wechselstrom, so kann der Auslöseimpuls
mittels eines Sättigungswandlers erzeugt werden, der vom dem zu unterbrechenden
Strom erregt wird und beim Nenn.stromw.ert hochgesättigt ist, sich in der Nähe des
Stromnullwertes vorzugsweise sprunghaft entsättigt und dadurch einen Spannungsstoß
hervorruft, der der Auslösewicklung des Magneten 14. zugeführt wird. Damit der Auslöseimpuls
gegenüber dem Zeitpunkt voreilt, in welchem der zu unterbrechende Strom seinen Nullwert
erreicht, kann der Sättigungswandler in bekannter `'eise vormagnetisiert werden.
Der Sättigungswandler kann auch eine mit den Kontakten in Reihe liegende Schaltdrossel
sein, die in der Nähe des Stromnullwertes infolge Entsättigung ihres Magnetkernes
eine die Stromunterbrechung erleichternde Verlängerung der stromschwachen Pause
verursacht.
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Zum Vorspannen des beweglichen Teiles der Kontakteinrichtung kann
eine beliebige zusätzliche, beispielsweise mechanische, pneumatische oder elektromagnetische
Antriebsvorrichtung bekannter Art verwendet werden. Ihre Synchronisierung mit dem
Auslösestrom .der Haltemagneten kann mit Hilfe eines von einem Synchronmotor angetrieb:nen
Nocken oder Exzentergetriebes oder unmittelbar durch elektromagnetische Kupplung
erfolgen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist als zusätzliche
Antriebsvorrichtung ein Elektromagnet 1g mit geteilten Polschuhen, einem polarisierten
Drehanker in Gestalt eines Dauermagneten 2o mit den Polen N, S und einer Erregerspule
21 vorgesehen. Mit der Drehachse des Ankers 2o ist der bewegliche Kontaktteil r5
z. B. durch zwei gegenläufige Spiralfedern und eine Pendelstange -23 mechanisch
und stromleitend verbunden. Die zusätzliche Antriebsvorrichtung .bewegt also die
Lagerstelle einer am beweglichen Kontaktteil angreifenden Feder. Die Zuleitung i
i ist an diese Lagerstelle, nämlich an die Drehachse des Ankers 2o, angeschlossen.
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Zur Durchführung eines Schaltvorganges wird die Wicklung 21 mit einem
Strom erregt, der gegen- -über dem Auslösestrom des Haltemagneten voreilend
ansteigt.
Soll z. B. durch Öffnung der Kontakte 14, 15 ein Gleichstrom unterbrochen werden,
der vorher durch Entladung eines Kondensators auf den Wert Null gebracht wird, so
kann der Entladestrom des Kondensators über die Erregerwicklung 21 geleitet werden,
derart, daß dadurch der Anker 2o in die gezeichnete Stellung gebracht und damit
eine Spiralfeder 22 so vorgespannt wird, daß sie eine Abreißkraft auf dem beweglichen
Kontaktteil 15 ausübt. Kurz danach wird durch einen vor dem Erreichen des Nullwertes
von einem Sättigungswandler ausgesandten Impuls der Magnet 14. ausgelöst, so. daß
der Anker 15 losgelassen wird und zu dem gegenüberliegenden Magneten 16 hinüberpendelt,
wo er durch den vom Dauermagneten ausgehenden Haltekraftfluß festgehalten wird.
Aus dieser Stellung kann er durch eine geeignete Hilfsschaltvorrichtung, mit der
zuerst ein den Magneten ig erregender Strom eingeschaltet und kurz danach der Auslösewicklung
des Magneten 16 ein Impuls zugeführt wird, wieder eingeschaltet werden.
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Die Kontakteinrichtung kann als Umschalteinrichtung ausgestaltet sein,
indem auch der Haltemagnet 16 zugleich einen ruhenden Kontaktteil bildet, an dem
eine Leitung 12 angeschlossen ist. Die Steuereinrichtungen für die Umschaltung in
beiden Richtungen können gleich sein.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der neuen Kontaktvorrichtung bilden
periodische Stromunterbrechungen oder Um-scbaltungen, z. B. zu Umformungszwecken.
Das dargestellte System kann beispielsweise als Kontakteinrichtung einer Phase eines
mechanischen Doppelweggleichrichters angesehen werden. Die Erregerwicklung 21 kann
an die Wechselspannung des Umformers gelegt werden. Die Phasenlage des Erregerstromes
wird beispielsweise mittels einer vorgeschalteten regelbaren Drossel oder eines
Drehtransformators so eingestellt, daß dem beweglichen Kontaktteil kurz vor der
durch Sättigungswandler oder Schaltdrosseln bewirkten Auslösung der Sperrmagneten
eine Vorspannung in Abreißrichtung erteilt wird. Die zusätzliche Antriebsvorrichtung
ist in diesem Fall also wechselweise in beiden Pendelrichtungen wirksam. Mit Hilfe
von drei derartigen Systemen, deren Erregerwicklungen 21 von verschiedenen um 120''
elektrisch gegeneinander phasenverschobenen Strömen erregt werden, kann Drehstrom
in Gleichstrom umgeformt werden, und umgekehrt. Durch Abstimmung der Eigenzeit des
Kontaktpendels kann eine vorgeschriebene überlappungsdauer der Kontaktzeiten der
verschiedenen Phasen eingestellt werden, die bei störungsfreiem Betrieb konstant
eingehalten wird. Etwaige Störungen und LTnsymmetrien werden infolge der selbsttätigen
Steuerung der Sperrmagneten durch entsprechende Verlängerung oder Verkürzung der
Kontaktzeiten derart erfaßt, daß sich die Kontakte stets unterhalb eines für sie
unschädlichen Stromwertes öffnen.