DE876117C

DE876117C - Schaltpatrone

Info

Publication number: DE876117C
Application number: DE1951K0011084
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr-Ing Kesselring
Original assignee: FKG AG
Current assignee: FKG AG
Priority date: 1951-09-19
Filing date: 1951-08-23
Publication date: 1953-05-11
Also published as: CH298272A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. MAI 1953

K11084 VIIIb 121-c

Schaltpatrone

Zusatz zum Patent 642

In den Patentschriften S42:809 und 869 240 sind gekapselte Schaltpatronen beschrieben, bei denen der Magnetfluß

zur Betätigung der Schaltelemente gasdicht an-

von außen über in der Gefäßwand¹
geordnete Magnetpole zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Schaltpatrone selbst klein und einfach wird. Hingegen bereitet die gasdichte Einführung lamellierter Pole erhebliche Schwierigkeiten; zudem entstehen zusätzliche Luftspalte, die höhere Betätigungsamperewindungen mit entsprechend größerem Aufwand bedingen.

Diese Nachteile werden bei der Schaltpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden. Bei dieser Schaltpatrone, die in einem geschlossenen Gehäuse mindestens ein bewegliches, magnetisch beeinflußbares Schaltelement aufweist, das mindestens in einer Stellung zwei feststehende, in das Gehäuse eingeführte Kontakte elektrisch verbindet, wobei die Querschnitte der Stromdurchführungen überall mindestens so groß sind, daß die beim Betrieb der Schaltpatrone im Schaltelement erzeugte Wärme größtenteils über die Stromführungen abgeleitet wird, ist erfindungsgemäß das gesamte mit dem Schaltelement zusammenwirkende Magnetsystem nebst dessen Erregerwindungen im Gehäuse gasdicht eingebaut, und es sind nur die Stromzuführungen aus* dem Gehäuse isoliert und gasdicht herausgeführt.

Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaues lassen sich zwei Bauarten unterscheiden. Im einen Fall ist der durch die Schaltelemente elektrisch zu überbrückende Spalt zwischen .den Hauptstromzuführangen, senkrecht zu denselben angeordnet. Im zweiten Fall liegen die Hauptstromzuführungen über eine gewisse Strecke nebeneinander, so daß derdurch die. Schaltelemente elektrisch, zu überbrückende Spalt in Richtung derselben angeordnet ίο ist. Die beiden Ausführungsformen' des Strompfades bedingen entsprechende Formgebungen des Magnetkreises. Im ersten Fall ist das Magnetsystem als offener Ring ausgebildet, dessen Enden sich über ein gewisses Stück überlappen, wobei im Überlappungsluftspalt die Schaltelemente angeordnet sind. Im zweiten Fall bildet der Magnetkreis einen Ring mit axialem Luftspalt, wobei der Luftspalt parallel zu dem Spalt der Hauptstromzuführungen liegt und' in ihm wiederum die Schaltelemente angeordnet sind.

Insbesondere für Schaltgleichrichter für Spannungen bis zu etwa 100 Volt kann man im Luftspalt zwischen den Hauptstromzuführungen ein elektrisches Ventil, insbesondere einen Trockengleichrichter, anordnen. Man erreicht hierdurch die denkbar kleinste Induktivität in dem zur Schaltstelle parallel liegenden· Ventilkreis. Zusätzlich wirkt die Kapazität, von Trockengieichrichtern noch günstig auf die Funkenlöschung ein. Für mäßige Stromstärken, beispielsweise bis zu einigen 100 A, wird man zweckmäßig eine Hauptstromwicklung mit 3 bis 10 Windungen verwenden. Zusätzlich kann noch eine Vormagnetisierung des Magnetkreises mit Hilfe eines, permanenten. Magneten oder einer gleichstromgespeisten' Hilfswicklung vorgesehen werden.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung, insbesondere für Hochstromgleichrichter von ttooo A und mehr, erhält man, wenn die Hauptstromwicklung in Form einer durch das Magnetsystem hindurchgesteckten Schiene ausgebildet wird, wobei dann die vom Hauptstrom durchfloss.ene Wicklung nur eine Windung (Einleiterpatröne) aufweist. Diese Anordnung gibt eine sehr gedrungene Bauweise, geringe Verluste und hohe. KurzschluJßifestigkeit. Bei allen Bauarten, insbesondere aber bei der Einleiterpatrone, kann es zweckmäßig sein, eine Zusatzwicklung vorzusehen, die von einem impulsartigen Steuerstrom erregt wird, beispielsweise derart, daß durch einen ersten Impuls die Schaltelemente angezogen, dann-diirch die Hauptstrom-.erregung zusammen mit einer Zusatzerregung festgehalten und durch einen Gegenimpuls wieder zum Abfallen gebracht werden. Die einfachste Lösung ergibt sich, wenn man den Einschaltimpüls nicht auf Null·, sondern nur auf einen für das Festhalten der Schaltelemente ausreichenden Wert abklingen läßt.

Die Fig. 1 bis 5 der Zeichnung zeigen drei beispiel'sweise Ausfü'hrungsformen des Erfmdungsgegenstandes. Es stellt dar

Fig. ι eine Schaltpatrone für kleinere Stromstärken mit mehreren Hauptstromwindungen' und Gleiohstromvormagnetisierung durch einen Permanentmagneten,

Fig. 2 und 3 eine Einleiterpatrone mit quer zu den Hauptstromzuführungen liegendem Spalt,

-Fig. 4 und 5 eine Einleiterpatrone mit parallel· zu den Hauptstromzuführungen liegendem Spalt.

In Fig. ι bedeuten: 1 das Magnetsystem mit der Hauptstromwicklung 2 und der Impulswicklung 3, 4 einen permanenten Magneten, der isoliert und parallel zu dem Luftspalt 5 liegt, 6 und 7 die Polschuhe, die zugleich auch die feststehenden Kontakte darstellen, 8 das bewegliche Schaltelement, das an einer Feder 9 befestigt ist. Parallel· zu der Unterbrechungsstelle liegt das Ventil 10. Das ganze Gebilde ist in einem gasdichten Gehäuse 11 untergebracht, in das der Hauptstrom mittels der Durchführungen 12 und 13 eingeführt wird. In entsprechender Weise sind die Zuführungen 14 und 15 zu der Impulswicklung 3 gestaltet.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Sowie das Ventil 10 Vorwärtsstrom zu führen beginnt, erhält die Impulswicklung 3 in an sich hekannter, jedoch nicht dargestellter Weise einen Stromstoß. Hierdurch wird der Anker S angezogen und damit das Ventil 10 überbrückt. Der vom permanenten Magneten herrührende Fluß genügt, um den Anker auch bei schwach erregter Hauptstromwicklung 2 in der eingeschalteten Stellung festzuhalten. Geht der Hauptstrom gegen Null, so wird ein entgegengesetzt gerichteter Impuls auf die Wicklung 3 gegeben, wodurch das vom Magneten 4 erzeugte Magnetfeld ausgelöscht wird; der Anker fällt ab, und' der Stromkreis ist wieder unterbrochen. Die Hauptstromwicklung 2 dient vornehmlich dazu, bei großem Strom und insbesondere auch bei Kurzschlüssen den Kontaktdruck so .weit zn erhöhen, daß kein Festschweißen entsteht. Je nach den äußeren Verhältnissen kann die Hauptstromwicklung 2 nur aus einigen wenigen Windungen bestehen.

In den Fig. 2 und 3 bedeuten 2\v und 22 die Hauptstromzuführungen, die durch eine Isolierhülle 23, die auf der oberen Seite einen Spalt 24 aufweist, zusammengehalten sind; 25 ist das als offener Ring ausgebildete Magnetsystem, dessen Enden als Polschuhe 26 und 27 nebeneinanderliegen und sich überlappen; 28 sind scheibenförmige, nebeneinander (senkrecht zur Zeichenebene) im Überlappungsluftspalt angeordnete Magnetanker, die die gut leitenden Strombrüeken 29 tragen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Magnetanker in der Fig. 2 weggelassen. Die Anker sind mit Blättfedern 30 verbunden, die an den Isolierleisten 31 und 32 befestigt sind. Mit 33 ist ein ringförmiges Isol'iergehäuse bezeichnet; 34 und 35 sind Metallflansche, die einerseits mit dem Isoliergehäuse 33, anderseits mit den Hauptstromschienen und 2i2 gasdicht verbunden sind. Neben der Erregerwicklung für das Magnetsystem 25 durch den Hauptstrom kann auch noch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Impulswicklung angebracht werden. Mit 36 ist noch ein Anschlag für das Schaltelement 28 bezeichnet, der beispielsweise aus

einem Paket von lose aufeinaiidergeschichteteu Blechen bestehen kann.

Das gesamte mit den Magnetankern 2§ (Schaltelementen) zusammenwirkende Magnetsystem nebst den Erregerwindungen ist also im Gehäuse gasdicht eingeschlossen, und es sind nur die Stromzuführungen 21 und 22 aus dem Gehäuse isoliert und gasdicht herausgeführt. Dabei ist der durch die Magnetanker elektrisch zu überbrückende Spalt zwischen den Hauptstromzuführungen senkrecht zu denselben angeordnet. Die Wirkungsweise der Anordnung stimmt im Prinzip mit derjenigen gemäß Fig. ι überein.

Fig. 4 zeigt einen Quer-, Fig. 5 einen Längsschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4 durch eine Einleiterpatrone, bei der der Spalt 40 parallel zu den beiden Stromschienen 41 und42 liegt. Zwischen den Schienen befindet sich ein plattenförmiges Stromventil 43, z. B. ein Trockengleichrichter; die Aussparungen' 44 und 45 dienen zur Vergrößerung der Kriechwege. Das Magnetsystem 46, 46^s umschließt die Schienen 41 und 42. Die Impulswicklung 47 ist nur mit dem Magnetsystem 46 verknüpft, um ihre Induktivität herabzusetzen. Mit 48, 48" sind scheibenförmige Anker bezeichnet, die an ihrem unteren Ende die gut leitenden Strombrücken 49 tragen. Es ist auch hier nur in der Fig. 4 ein solcher Anker eingezeichnet, um die Fig. 5 nicht unübersichtlich zu machen. Ferner ist ein Ausschaltmagnetsystem 50 mit der Wicklung 51 vorhanden. Schließlich ist mit 52 noch das Gehäuse bezeichnet; 53 ist die Grundplatte, durch die die abgewinkelten Enden 54 und 55 der Schienen 41 und 42 nach unten herausgeführt sind.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Sobald das Ventil 43 Vorwärtsstrom zu führen beginnt, wird die Impulswicklung 47 erregt und gleichzeitig die Wirkung der Ausschaltwicklung 51 abgeschwächt, wodurch die dem Impulsmagnetsystem 46 zugeordneten Anker 48 angezogen und die Schienen 41 und 42 miteinander verbunden werden. Durch den ansteigenden Hauptstrom wird das Hauptmagnetsystem 46^s immer stärker erregt, und damit werden auch d'ie zugeordneten Anker 48^s angezogen. Nähert sich der Hauptstrom wieder seinem Nullwert, so werden nur noch die Anker 4S durch das von der Impulswicklung erzeugte Magnetfeld kräftig angezogen, während' die Anker 48" nur noch lose auf den Schienen¹41, 42 aufliegen. In der Gegend des Stromnulldurchganges wird nur auf nicht dargestellte Weise ein Gegenimpuls erzeugt, wodurch der Strom in der Wicklung 47 praktisch Null¹, derjenige der Ausschaltwicklung 51 jedoch stark erhöht wird. Dies hat zur Folge, daß alle Anker 48 und 48" in die Ausschaltstellung gehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltpatrone, die in einem geschlossenen Gehäuse mindestens ein bewegliches, magnetisch beeinflußbares Schaltelement aufweist, welches mindestens in einer Stellung zwei feststehende, in dem Gehäuse befindliche Kontakte elektrisch verbindet, nach Patent 842809, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte mit dem Schaltelement zusammenwirkende Magnetsystem nebst den Erregerwindungen im Gehäuse gasdicht eingebaut ist und daß nur die Stromzuführungen aus dem Gehäuse isoliert und gasdicht herausgeführt sind.

2. Schaltpatrone nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Schaltelemente elektrisch zu überbrückende Spalt zwischen den Hauptstromzuführungen senkrecht zu denselben angeordnet ist.

3. Schaltpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem als offener Ring ausgebildet ist, dessen Enden sich überlappen, wobei im Überlappungsluftspalt die Schaltelemente angeordnet sind.

4. Schaltpatrone nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Schaltelemente elektrisch zu überbrückende Spalt zwischen den Hauptstromzuführungen in Richtung derselben angeordnet ist.

5. Schaltpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Spalt zwischen den Hauptstromzuführungen ein Stromventil¹ angeordnet ist.

6. Schaltpatrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromventil ein Trockengleichrichter ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509* 4.53