DE868323C - Umformer mit mechanischen Kontakten - Google Patents

Umformer mit mechanischen Kontakten

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Publication number
DE868323C
DE868323C DES4364D DES0004364D DE868323C DE 868323 C DE868323 C DE 868323C DE S4364 D DES4364 D DE S4364D DE S0004364 D DES0004364 D DE S0004364D DE 868323 C DE868323 C DE 868323C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
armature
contact
current
converter
electromagnet
Prior art date
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Expired
Application number
DES4364D
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Dr Rer Nat Wegener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE868323C publication Critical patent/DE868323C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters

Description

  • Umformer mit mechanischen Kontakten Bei Umformern, mit mechanischen Kontakten, deren Öffnung selbsttätig in Abhängigkeit vom Augenblicksverlauf der unmittelbar vorausgehenden Halbwelle des zu unterbrechenden Stromes gesteuert wird, insbesondere für Starkstrom, wird bekanntlich die elektromagnetische Kontaktsteuerung hauptsächlich deswegen angewendet, damit sich die Kontakte nur unterhalb eines für sie unschädlichen Stromwertes öffnen können, der beispielsweise durch die gegenseitige Abstimmung der Mindesthaltekraft des Elektromagneten und einer Rückstellkraft eingestellt werden kann und oberhalb dessen eine Öffnung der Kontakte auf alle Fälle verhindert wird, wodurch eine übermäßige Beanspruchung und Beschädigung der Umformerkontakte auch in Störungsfällen mit Sicherheit vermieden wird. Die Kontaktschließung kann ebenfalls mittels elektromagnetischer Steuerung vollzogen werden:. Es ist aber auch bekannt, dazu ein zwangsläufig periodisch betätigtes Getriebe zu verwenden, beispielsweise eine von einem Synchronmotor angetriebene umlaufende Welle mit einem Nocken oder Exzenter, der vorzugsweise über einen Zwischenstößel auf den beweglichen Kontaktteil einwirkt. Ist nun der Anker des Steuerelektromagneten nach bekanntem Vorbild am bewegten Kontaktteil befestigt, so wird durch ihn die Masse der bewegten Teile vergrößert und dadurch die Gefahr des Flatterns beim Einschalten erhöht. Die Beseitigung dieser Gefahr durch entsprechende Er-,höhung -des im Einschaltaugenblick ausgeübten Kontaktdruckes eist wegen der damit verbundenen stärkeren mechanischen Abnutzung untunlich. Die ebenfalls bekannte federnde Befestigung des Kontaktes am Magnetanker in der Weise, idaß die Feder die Schließkraft überträgt und die Federspannung beim Anziehen des Ankers zunimmt, schafft zwar Abhilfe gegen das Flattern, ist aber mit einer Verlängerung der Eigenzeit vom Öffnungsbefehl bis zu seiner Ausführung verbunden, weil zu der sonst erforderlichen Zeit noch ein Betrag hinzukommt, der zur Entspannung der Feder vor der Kontaktöffnung in Anspruch genommen wird.ä Jede Verlängerung ,der erwähnten Eigenzeit ist aber_ deswegen nachteilig; weil während dieser Zeit uvorhergesehene Änderungen des Stromverlaufs eintreten können, die eine erhöhte Beanspruchung der.' Kontakte bei ihrer Öffnung zur Folge haben. Es@ ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Einschaltung des Stromes einem besonderen Kontakt zu übertragen, der zu dem elektromagnetisch gesteuerten Kontakt parallel geschaltet ist und vor diesem geschlossen und geöffnet wird, so daß seich ein etwaiges Flattern des nachträglich geschlossenen -elektromagnetisch besteuerten Kontaktes nicht schädlich auswirken kann. Mit der vorliegenden Erfindung werden die oben@erwähnten Nachteile ohne den zusätzlichen Aufwand eines besonderen Parallelkontaktes vermieden. Die Erfmdwig beruht auf dem Gedanken, Aden beweglichen Kontaktteil mit dem eine Haltekraft ausübenden Anker des Steuerelektromagneten .derart zu kuppeln, daß eine -im-Sinn der Kontaktschließung wirkende Kraft zwar in der Richtung vom Anker auf .den Kontakt starr übertragen wird, in der umgekehrten Richtung vom Kontakt auf den: Anker dagegen nicht. Erfindttngsgemäß wind dieser Gedanke in der Weise verwirklicht, daß. .die Haltekraft durch kraftschlüssige starre Anlage des in sich starren beweglichen Ankersystems- des Elektromagneten an dem in sich starren bewegten Teil der Kontakteinrichtung auf den bewegten Kontaktteil übertragen wird, der mit dem Magnetanker, wenn 0erhaupt, so höchstens durch ein bei Zunahme seines Abstandes: vom bewegten Kontaktteil mindestens streckenweise nachgiebiges mechanisches Verbindungsmittel verbunden ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, dargestellt.
  • Fig. i zeigt eine Kontakteinrichtung nebst schematisch angedeuteter Schaltungsanordnung; Fig. 2 enthält die -beweglichen Teile der Anordnung, von unten gesehen und teilweise im Schnitt. Die Kontakteinrichtung besteht aus. zwei ruhenden Kontaktteilen i i und 12 und einer beweglichen Kontaktbrücke 13, die auf einer eingespannten Blattfeder 14 befestigt ist. Zur Kontaktschließung ' dient eine Antriebsvorrichtung; bestehend aus einer synchron umlaufend'enWelle 15 mit einem Exzenter 16, durch den ein Stößel 17 periodisch auf und ab bewegt wird, der diese Bewegung auf den Kontaktteil 13 überträgt. Der Stößel 17 besteht aus zwei teleskopartig ineinanderschiebbanen Teilen, zwischen denen sich eine im Hohlraum des Unterteils angebrachte Druckfeder befindet, die die beiden Teile bis zu einem Anschlag auseinandertreibt. Sobald sich der bewegte Kontaktteil 13 beim Einschalten auf die ruhenden Kontaktteile i i und 12 setzt, gibt die erwähnte Druckfeder nach, so daß sich die beiden Stößelteile bei der weiteren Bewegung des Exzenters 16 ineintanderschieben, bis der Scheitelpunkt der Bewegungskurve überschritten wird. Zum Halten des Kontaktes ist ein an zwei schwenkbaren Armen i$ befestigter Anker i9 vorgesehen, auf den ein Steuerelektromagnet 2o wirkt. Die Erregerspule 21 dieses Magneten wird nach Fig. i von .dem übertragenen Strom durchflossen, indem sie mit der Kontakteinrichtung in Reihe geschaltet ist. Sie kann auch parallel zu den Konfakten angeordnet sein und durch ein im gleichen Parallelpfad in Reihe mit ihr liegendes elektrisches Ventil, z. B. einen Trockengleichrichter oder ein gegebenenfalls gittergesteuertes Entladungsgefäß gesteuert werden. Die Erregerspule 21 kann aber auch von einem fremden Erregerstrom durchflossen werden, der in Abhängigkeit vom Augenblicksverlauf des zu unterbrechenden Stromes gesteuert wird. Sobald die ruhenden Kontaktstücke i z, 12 durch den. bewegten Kontaktteil 13 überbrückt sind, wird der Elektromagnet 2o erregt und zieht seinen Anker i9 an. Die am Anker starr befestigten Hebel 18 - legen sieh -infolgedessen mit besonderen nockenar-tigen Ansätzen starr an den bewegten Kontaktteil 13, der auf diese Weise in geschlossener Stellung mit dem erforderlichen Kontaktdruck festgehalten wird, während sich der Stößel infolge der Weiterdrehung des Exzenters 16 unter dem Einfluß einer nicht gezeichneten Rückstellkraft wieder nach unten bewegt und sich dabei vom bewegten Kontaktteil 13 löst. Wenn der übertragene Strom unter einen für die Kontakte unschädlichen Wert sinkt, so sinkt , gleichzeitig damit oder kurz danach auch der Erregerstrom in der Spule 2ii unter den eingestellten Mindesthaltewert, so daß der Anker i9 durch eine Rückstellfeder 2,a abgerissen und zugleich der Kontaktteil 13 durch die als Rückstellkraft wirkende Blattfeder 14 in die Öffnungsstellung gebracht wird. Der Anker i9 legt sich in geöffneter Stellung gegen einen Anschlag 23. In Reihe mit der Kontakteinrichtung kann ein an sich bekanntes stromabflachendes Mittel, z. B. eine Schaltdrossel 24 mit beim Nennstromwert hochgesättigtem und durch seine Entsättigung in der Nähe des: Stromnullwertes eine Verlängerung der stromschwachen Pause hervorrufenden Magnetkern 25 vorgesehen sein zu dem Zweck, den zeitlichen Spielraum zur Berücksichtigung unvermeidlicher Ungenauigkeiten der elektromagnetischen Steuerung zu vergrößern. Diese Ungenauigkeiten werden in der Hauptsache durch Abweichungen der Eigenzeit der Steuereinrichtung bei verschiedenen Schaltvorgängen hervorgerufen. Diese Abweichungen sind umso größer, je größer die Eigenzeit an .sich ist. Durch die obenerwähnte Verringerung der Eigenzeit infolge Wegfalls einer Druckfeder, die nach dem bekannten Vorbild zwischen den Teilen 13 und 18 anzuordnen wäre, wird also auch eine Verringerung des Aufwandes für die Schaltdrossel ermöglicht.
  • Der Wegfall einer mechanischen Verbindung zwischen dem bewegten Kontaktteil 13 und dem Anker ig kann übrigens auf einen, ersten Teil der durch :den Exzenter 16 bedingten Hubstrecke beschränkt werden. Nach Ablauf dieser Teilstrecke kann beispielsweise mittels eines zwischen den Armen 18 befestigten Ouersteges 26 mit einer Bohrung, durch die der Stößel 17 hindurchtritt, sowie mittels, eines am Stößel 17 angebrachten Bundes 27, der sich nach Ablauf eines Teils des Stößelhubes gegen den Steg 26 legt, eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden, durch die der Anker ig entgegen der Rückstellkraft 22 in Anzugsrichtung beschleunigt wird. Hierdurch kann unter Umständen der Aufwand für den Steuerelektromagneten verringert werden. Zwischen dem Quersteg 26 und dem Bund 27 kann auch eine Druckfeder angeordnet sein, deren Anfangskraft kleiner ist als die auf den Anker ig wirkende Rückstellkraft und deren Federkennlinie steiler ansteigt als die Kennlinie der Rückstellkraft. In diesem Fall wird der Anker ig von dem Augenblick ab in Anzugsrichtung beschleunigt, wo die Kraft der zwischen den Teilen 26 und 27 angeordneten Druckfeder gleich der Rückstellkraft geworden; ist. Der Anschlag 23 kann in diesem Fall weggelassen werden. Der Anker i9 versucht dann immer wieder diejenige Stellung einzunehmen, in der sich die beiden vorerwähnten Kräfte in Gleichgewicht befinden. Zu Beginn jedesi Einschaltvorganges bleibt jedoch der Anker ig wegen seiner verhältnismäßig großen: Massenträgheit zunächst zurück, so daß er den Schließvorgang des bewegten Kontaktteils 13 nicht beeinträchtigen kann. Sobald der Magnetanker in :den Bereich erhöhter Anzugskraft des inzwischen durch den Hauptstrom erregten Magneten gelangt, wird er von diesem festgehalten; es kann also bei geeigneter Abstimmung der Massen und Federkräfte nicht zur Ausbildung von Schwingungen kommen. Statt der erwähnten Druckfeder kann auch beispielsweise zwischen dem bewegten Kontakt 13 und den Hebelarmen 18 eine Zugfeder mit entsprechender Kennlinie angeordnet sein.
  • Zur Schließung des bewegten Kontaktteils: 13 kann statt der Antriebsvorrichtung 15 bis 17 auch eine elektromagnetisch gesteuerte Antriebsvorrichtung vorgesehen sein. Der hierzu erforderliche Magnetanker kann wesentlich kleiner sein als der Magnetanker ig, weil der Einschaltmagnet nur einen wesentlich geringeren Kontaktdruck hervorzurufen braucht. Außerdem kann der Anker des Einschaltmagneten ohne Nachteil durch eine Druckfeder mit dem bewegten Kontaktteil 13 verbunden werden; denn da der Anker des Einschaltmagneten bereits wieder abfallen kann, während sich die Kontakte noch in geschlossener Stellung befinden, so spielt eine Vergrößerung der für diesen Vorgang erforderlichen Eigenzeit für den einwandfreien Ablauf der Kontaktbewegung keine Rolle.
  • Die Schließ.hewegung kann ferner auch mittels eines Sehwingankermotors. herbeigeführt werden, dessen synchrone Schwingungen durch die Wechselspannung des Umformers selbst oder durch eine mit dieser frequenzgleiche Hilfswechselspannung angeregt werden.
  • Falls der Haltemagnet 2o mit Fremdstrom erregt wird, kann er in an sich bekannter Weise durch eine Gegenerregung ausgelöst werden, die von einer an der Schaltdrossel24 infolge ihrer Entsättigung und Ummagnetisierung in der Nähe des Stromnullwertes entstehenden Spannung getrieben wird. Es kann auch eine zusätzliche Hilfsschaltdrossel zur Steuerung des Haltemagneten vorgesehen sein, deren Kern sich bereits bei einem .etwas höheren Wert des Stromes entsättigt als der Kern 215 der Hauptschaltdrossel. Dieses Verhalten kann durch verschiedene Werkstoffe der beiden Kerne oder durch verschiedene Vormagnetisierung herbeigeführt werden. Haupt- und Hilfsschaltdrossel können in der Weise miteinander vereinigt werden, daß die beiden Kerne eine gemeinsame Hauptwicklung erhalten.
  • Spannungsregelungdurch Teilaussteuerung ist in bekannter Weise durch Änderung der Lage des Einschaltzeitpunktes gegenüber der Phasenlage der Wechselspannung möglich, beispielsweise also durch Verdrehung des Ständers des die Exzenterwelle 15 antreibenden Synchronmotors. Die richtigen Ausschaltzeitpunkte ergeben sich hierbei ohne weiteres durch :die selbsttätige Steuerung der Kontaktöffnung.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umformer mit mechanischen Kontakten, deren öffnung .selbsttätig in Abhängigkeit vom Augenblicksverlauf der unmittelbar vorausgehenden Halbwelle des zu unterbrechenden Stromes mittels einer elektromagnetischen Haltekraft gesteuert wird, dadurch gekenn: zeichnet, daß die Haltekraft durch kraftschlüssige st2.rre Anlage des) in sich starren beweglichen Ankersystems des Elektromagneten an dem in. sich starren bewegten Teil der Kontakteinrichtung auf den bewegten Kontakt übertragen wird, der mit dem Magnetanker, wenn überhaupt, so höchstens durch ein bei Zunahme .seines Abstandes - vom bewegten Kontaktteil mindestens streckenweise nachgiebiges mechanisches Verbindungsmittel verbunden ist.
  2. 2. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß :der Magnetanker mittels einer von dem übertragenen Strom herrührenden Erregung des Elektromagneten in Anzugsstellung gebracht wird.
  3. 3. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des gegenseitigen Abstandes zwischen Anker und Kon- ,takt beim Einschalten durch einen Anschlag begrenzt ist.
  4. 4. Umformer nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten mit zunehmendem gegenseitigem Abstand zwischen Anker und Kontakt eine Feder gespannt wird, deren Kennlinie mit wachsendem Abstand steiler ansteigt als die Kennlinie einer auf den Anker wirkenden Rückstellkraft von größerem Anfangswert.
DES4364D 1943-08-25 1943-08-25 Umformer mit mechanischen Kontakten Expired DE868323C (de)

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DE868323C true DE868323C (de) 1953-02-23

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DE (1) DE868323C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1079226B (de) * 1956-06-19 1960-04-07 Licentia Gmbh Druckkontakt mit Doppelunterbrechung fuer mechanische Stromrichter grosser Stromstaerke
DE1117785B (de) * 1954-06-22 1961-11-23 Ite Circuit Breaker Ltd Anordnung zur Fuehrung schwingender Glieder, insbesondere der Kontaktbruecken von mechanischen Umformern

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1117785B (de) * 1954-06-22 1961-11-23 Ite Circuit Breaker Ltd Anordnung zur Fuehrung schwingender Glieder, insbesondere der Kontaktbruecken von mechanischen Umformern
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