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Wechselstromarbeitsmagnet großer Leistung Wechselstromarbeitsmagn.ete
können im Gegensätz zu Gleichstrommagneten nur für verhältnismäßig `kleine Leistung
gebaut werden, weil mit dem Größenverden der Leistung die Stromaufnahme derart ariwäch,st"daß
sie unwirtschaftlich arbeiten. Bei Gleichstromarbeitsmagneten kann der in der Erregerwicklung
entstehende induktive Widerstand unberücksichtigt bleiben, denn das Feld wird. nicht
wie bei Wechselstrom in der Größen,anorrdnung von 1/10o Sek. aufgebaut. Infolgedessen
besitzt die Erregerwicklung eines Gleichstrommagneten veilhältnismäßig viele Windungen
eines relativdünnen Drahtes: Die benötigten Amperewindüngen können also durch einen
kleinen Erregerstrom erzeugt werden. Iraktisch genommen wird der Strom einer Gleichstromerregerwicklung
nur durch den Ohmschen Widerstand bestimmt, während bei der Wechselstromerregerwicklung
zum Cahmschen der viel höhere in.dülctive Widerstand hinzukommt.
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Wird ein Gleichstrommagnet, vorausgesetzt daß er lamelliertes Eisen
enthält, an Wechelstrom gelegt, so wird seine Stromaufnahme nur ein Bruchteil derjenigen
bei Gleichstrom sein: Infolgedessen wird auch sein Feld und damit die Zugkraft entsprechend
klein bleiben. Um- trotzdem das für die Zugkraft erforderliche Feld zu erhalten,
muß in erster Linie der induktive Widerstand herabgesetzt
werden,
was sich nur durch eine Verminderung der Windungszahl und eine entsprechend größere
Stromaufnahme erreichen läßt. Letzterer sind aber praktisch Grenzen gesetzt, beispielsweise
dadurch, daß die üblichen Betätigungsorgane nicht für so hone Ströme bemessen werden.
Hinzu kommt noch, ,aß auch Wechselstrommagnete ganz allgemein infolge ihrer periodischen
Zugkraft, die immer wieder auf Null absinkt und dadurch starkes Vibrieren verursacht,
sich schlecht als Arbeitsmagnete eignen.
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Um trotzdem Arbeitsmagnete großer Leistung mit Wechselstrom speisen
zu können, sind gemäß der Erfindung zur Speisung des Arbeitsmagneten zwei Wicklungen
vorgesehen, die durch eine Kontaktvorrichtung so mit der Wechselstromquelle in Verbindung
steheng daß stets die eine Wicklung durch die positive und die andere durch die
negative Halbwelle mit einem Gleichstromfeld arbeitet. Hierbei muß aber .die Kontaktvorrichtung
bei der Umschaltung kurzzeitig die beiden Wicklungen des Arbeitsmagneten kurzschließen.
Hierdurch wird erreicht, daß das durch die Halbwelle erzeugte magnetische Feld in
seiner Stärke für :die Zeit des Spannungsnulldurchgangs im Netz aufrechterhalten
bleibt, mithin auch eine auf .den Anker wirkende magnetische Kraft bestehenbleibt.
Würde durch die Kontaktvorrichtung der Wicklungstromkreis geöffnet, so würde ibei
jeder Halbwelle die Erregung auf den Nullwert sinken, so daß kein konstantes Gleichstromfeld
im Magneten entstehen kann.
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Als Kontakteinrichtung kann die bei mechanischen Wechselrichtern bekannte
Vorrichtung dienen, die aus einem mit .der Nullspannungsphase synchron schwingenden
Anker besteht, der auf ein Kontaktsystem derart einwirkt, daß die jeweiligen Halbwellen
des Wechselstromes als pulsierender Gleichstrom .dem Netz entnommen werden. Während
aber bei Verwendung einer .derartigen Kontakteinrichtung für mechanische Wechselrichter
Sorge getragen wird, daß niemals die beiden Kontakte des Kontaktsystems gleichzeitig
geschlossen sind.,, um hierdurch auftretende Rückströme oder Kurzschlüsse zu vermeiden,
ist es für ein einwandfreies Arbeiten bei einem Wechselstrornmagneten erforderlich,
.zwischen jedem Phasenteil die Wicklung des Magneten kurzzeitig zu schließen, um
ein starkes Schwingen des gleichgerichteten Feldes zu vermeiden, so daß der Anker
des Magneten mit gleichbleibender Kraft angezogen wird.
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Zweckmäßig wird das für die Kontaktvorrichtung benötigte Gleichstromfeld
von dem des Arbeitsmagneten abgezweigt, wodurch eine gedrängte Bauform entsteht.
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Meist dient ein solcher Wechselstromarbeitsmagnet zur einmaligen Ausführung
eines Schaltvorganges, z. B. Bewegen des Schaltgestänges eines elektrischen Schalters.
Um die Einrichtung nur kurzzeitig wirken zu lassen, wird die Kontaktvorrichtung
nach Vollendung,des Arbeitshubes des Magneten abgeschaltet, oder der synchron schwingende
Anker wird in seiner Endstellung festgehalten, so -daß eine der Magnetspulen des
Arbeitsmagneten bis zur Unterbrechung des Erregerstromes bei entsprechend geringerer
Stromaufnahme gespeist wird.
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In der Ausschaltstellung wird der synchron schwingende Anker die Mittellage
einnehmen, so daß beide Kontakte des Kontaktsystems geschlossen sind. Um aus dieser
Stellung heraus ein Arbeiten .des Magneten zu erhalten, ist es erforderlich, daß
in der Ausschaltstellung der synchron schwingende Anker einen der beiden Kontakte
offen hält.
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Die Abbildung zeigt schematisch den Aufbau eines Wechselstrommagneten
für hohe Leistung gemäß der. Erfindung. a ist der Magnet mit seinem Anker b. Letzterer
kann über ein Schaltgestänge einen Schalter betätigen oder unmittelbar der Anker
eines Schützes sein. Sowohl der Magnet a als auch der Anker b brauchen nicht, wie
bei Wechselstrom erforderlich, geblättert zu sein, sie können auch aus massivem
Eisen bestehen. c und d sind zwei in Reihe liegende Magnetspulen, die gegenseitig
möglichst streuungslos angeordnet sind. e und f sind zwei am Magneten
a angebaute Hilfsschenkel mit den beiden in Reihe liegenden Wicklungen g und h.
Zwischen .den Polen dieser Hilfsschenkel schwingt synchron der Magnetanker i mit
dem daran befestigten Isolierkörper k, der abwechselnd die Kontakte L oder
m öffnet. Der Anker i des Kontaktsystems dann so ausgebildet sein, daß er
im Ruhezustand von seiner labilen Mittellage aus nach rechts oder links umkippt
und so einen der Kontakte l oder m offen hält. Er kann: auch als permanenter Magnet
ausgebildet sein, der unter dem Einfiuß des Wechselfeldes und der Schenkel e und
f den Kontakt l oder m öffnet. n ist ein Kondensator, der die Kontakte
L und m überbrückt.
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Die Arbeitsweise der Anordnung ist wie folgt: Wird der Einrichtung
über die Klemmen u und v
eine Wechselspannung zugeführt und ist z.
B. der Kontakt L geöffnet, .so wird im ersten Augenblick die Spule c Spannung -erhalten
und den Anker b anziehen. Außerdem werden die Spulen g und h gespeist, die nach
einer Halbwelle den Anker i umsteuern, so daß der Kontakt L geschlossen und dann
.der Kontakt m geöffnet wird. Vor dem Öffnen des Kontaktes m liegen über
die Kontakte l und m die beiden Magnetspulen c und. d in einem geschlossenen
Stromkreis, so.daß für eine kurze Zeit der Fluß in dem Magneten a aufrechterhalten
bleibt. Wird nun der Kontakt m geöffnet, so liegt die Spule d an den Klemmen u,
v und erzeugt ein Feld, das mit dem in der Spule c gleichgerichtet ist, so daß die
Zugkraft auf den Anker b bestehenbleibt. Der Anker i
.des Kontaktsystems
wird nach jedem Phasenwechsel umpendeln und hierbei jedesmal die Magnetepule kurzschließen,
bevor ein Wechsel in der Speisung der Spulen c oder d eintritt. Der Anker
b
wird also ununterbrochen angezogen bleiben. Es kommt hierbei der bei Wechselstrommagneten
störende induktive Widerstand in Fortfall. Dadurch kann trotz vieler Windungen eine
hohe Stromaufnahme erfolgen, und es wird eine hohe Zugkraft erzielt, die gestattet,
einen solchen
Wechselstrommagneten für sehr hohe Leistungen zu bauen.