DE887983C - Umformer mit stromabhaengig gesteuerten Abhebekontakten - Google Patents

Umformer mit stromabhaengig gesteuerten Abhebekontakten

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DE887983C
DE887983C DES4381D DES0004381D DE887983C DE 887983 C DE887983 C DE 887983C DE S4381 D DES4381 D DE S4381D DE S0004381 D DES0004381 D DE S0004381D DE 887983 C DE887983 C DE 887983C
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DE
Germany
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Expired
Application number
DES4381D
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English (en)
Inventor
Wilhelm Puttfarken
Marcel Dipl-Ing Zuehlke
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
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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
    • H02M1/26Contact mechanisms of dynamic converters incorporating cam-operated contacts

Description

  • Umformer mit stromabhängig gesteuerten Abhebekontakten Die Erfindung betrifft in erster Linie einen Umformer mit Abhebekontakten, die mittels eines Elektromagneten stromabhängig gesteuert werden, so daß sie sich nur unterhalb eines mit Rücksicht auf die Vermeidung schädlichen Schaltfeuers zulässigen Stromwertes öffnen können. Durch diese Art der Steuerung wird erreicht, daß sich der Umformer -etwa auftretenden Unstetigkeiten im Betrieb selbsttätig anpaßt, die durch plötzliche Störungen oder starke Belastungsänderungen verursacht werden. Hierdurch unterscheiden sich diese Umformer von jenen, deren Kontakte in gleichmäßigen Zeitabständen zwangsläufig geschlossen und geöffnet werden, sei es durch ein rein mechanisches Getriebe, sei es durch eine schwingende Feder, die durch einen Elektromagneten mit Hilfe der Wechselspannung oder des zu unterbrechenden Wechselstromes angeregt wird, ohne daß die Erregung dazu ausreicht, die Kontakte so lange geschlossen zu halten, bis die Augenblickswerte des Stromes einen mit Rücksicht auf die Vermeidung schädlichen Schaltfeuers zugelassenen Grenzwert unterschreiten, der um eine oder mehrere Größenordnungen kleiner ist als der Nenns:tromwert. Besitzt aber ein Umformer die zuletzt genannten Eigenschaften, so muß dafür Sorge getragen werden, daß Eigen.sehwingungen der Kontakte möglichst vollständig unterbunden werden, damit sich die Kontakte flatterfrei schließen.
  • Es ist bekannt, bei den obenerwähnten Schwingkontaktumformern in Schließrichtung vorgespannte Kontaktfedern zu verwenden. Sie erfüllen jedoch hier die entgegefigesetzte Aufgabe, nämlich die Eigenschwingungen des Kontaktsystems auf bestimmte Schaltzeiten abzustimmen, die sich in gleichen Abständen periodisch wiederholen und vom Verlauf des Stromes völlig unabhängig sind.
  • Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, zu diesem Zweck die Eigenfrequenz des Kontaktsysterns größenordnungsmäßig verschieden von der Frequenz des Schalttaktes bzw. des Wechselstromes zu machen, und besteht darin, daß einer der beiden kontaktgebenden Teile eines Kontaktpaares mit einem der beiden Teile des Elektromagneten über eine in Schließrichtung vorgespannte Feder verbunden wird. Hierdurch kann erreicht werden, daß im wesentlichen nur die Kontaktmasse, nicht aber die bedeutend größere Masse des beweglichen Kontaktträgers und des- Magnetankers die Eigenfrequenz des Kontaktsystems bestimmt, die demzufolge sehr hoch wird.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
  • Nach Fig. i wird der durch eine Leitung io zu-. geführte Strom einer Phase eines mehrphasigen Umformers durch die Kontakte ii und -z2 -ahwechselnd geschlossen und unterbrochen. Der bewegliche Kontakt 12 ist mit einem hebelartigen Kontaktträger 13 durch eine vorgespannte Blattfeder 14 verbunden, indem diese mit ihrem eingespannten Ende beispielsweise in-ein Stoßstück i5 eingelassen ist, das sich am Kontaktträger 13 befindet. Die Blattfeder kann vorteilhaft eine sich vorn eingespannten Ende aus annähernd dreieckförmig verjüngende Gestalt haben. Das freie Ende des Kontaktträgers 13 ragt in eine Aussparung des Kontaktes i2 hinein, so daß der Hub der vorgespannten Feder 14 durch die die Aussparung begrenzenden Anschläge 16 und-i7 festgelegt ist. Der Kontaktträger 13 ist an einem Isolierstück 18 gelenkig befestigt. - - - - -Zur periodischen Schließung der Kontakte dient beispielsweise eine Welle 2o, die von einem in -der Zeichnung nicht dargestellten Synchronmotor angetrieben wird. Auf der Welle äo siitzt' ein Erzenter i9, der mit Wälzkörpern in einem äußeren Ring 21 gelagert sein kann und über diesen auf das Stoßstück 15 eine periodische Schließbewegung überträgt.
  • Der.. ruhende Teil der Einrichtung besteht aus dem Magnetanker 23, der die Erregerspule 24 trägt und an dem das Isolierstück 18 mit dem daran angelenkten beweglichen Kontaktträger 13 mittels eines Rahmens 25 befestigt ist. Eine Vorderansicht des Magnetsystems zeigt beispielsweise Fig. 3 in verkleinertem Maßstab. Der ruhende Kontakt i i ist mit dem Magnetkörper 23 durch ein winkelförmiges und mit Rippen versehenes Isolierstück 26 fest verbunden. Er kann als Doppelkontakt ausgebildet sein, - dessen beide Teile mit den Stromzuführungen io verbunden sind und von dem beweglichen Kontaktteil 12 überbrückt werden. Die Spulen 24 können zwischen einer Stromzuführung zo und einer zum ruhenden Kontaktteil ii führenden Leitung 3o angeschlossen sein. Durch die Drehung des umlaufenden Exzenters 19 wird der bewegliche Kontaktträger 13 entgegen einer Rückführkraft nach oben bewegt. Sobald der Kontakt r2 den ruhenden Kontaktteil I I berührt, löst sich der Kontaktträger 13 von dem Anschlag 16, legt sich gleich darauf gegen den Anschlag 17 und wird; wenn der Exzenter außer Eingriff kommt, in dieser Stellung durch den nunmehr in Anzugstellung befindlichen Anker 22 festgehalten, da inzwischen der Strom in dem durch die Kontakte 11, 12 geschlossenen Stromkreis und somit in der Haltespule 24 auf einen hohen Wert angestiegen ist. Sobald der Strom am Ende der Übertragungsperiode infolge des natürlichen sinusförmigen Verlaufs des Wechselstromes oder infolge der nach -Zuschaltung einer weiteren Phase stattfindenden-Kommutierung unter den zugelassenen Grenzwert sinkt, löst sich der Anker 22 unter der Einwirkung der Rückführkraft. Die Kontakte 1i, 12 bleiben jedoch wegen der Vorspannung der Feder 14 zunächst noch geschlossen. Das freie Ende des Kontaktträgers 13 verläßt den Anschlag 17. Er trifft, nachdem er bereits eine endliche Geschwindigkeit angenommen hat, auf den Anschlag 16 und nimmt dann den beweglichen Kontakt i2 in Öffnungsrichtung mit. Auf diese Weise wird der weitere Vorteil erzielt, daß bereits zu Beginn der Kontaktöffnung eine endliche Trenngeschwindigkeit vorhanden ist.
  • Je größer das Spiel des Kontaktträgers 13 zwischen den Anschlägen 16 und 17 ist, um so größer ist die Trenngeschwindigkeit zu Beginn der Kontaktöffnung. Dieses Spiel erfordert aber andererseits einen zusätzlichen Hub des Ankers 22. Eine solche. Vergrößerung des Hubes ist aber unerwünscht, zumal dadurch eine größere Durchbiegung oder eine Verlängerung der Feder 14 bedingt ist- so daß letzten Endes die Trägheit des beweglichen Systems vergrößert wird. Als günstigster Wert für die Bemessung des Spieles hat sich auf Grund praktischer Erfahrungen ein Wert von o, i bis o,2 mm ergeben.
  • Nach Fig. 2, in der gleiche Teile wie in Fig. i mit gleichen Bezugziffern bezeichnet sind, bildet der an einer vorgespannten Feder 34 befindliche Kontaktteil 3 i den ruhenden Gegenkontakt zu dem mit dem Anker 22 starr verbundenen beweglichen Kontakt 32. Diese Ausführungsform besitzt den Vorzug, daß der,federnde Kontaktteil mit zusätzlichen Einrichtungen versehen werden kann, ohne daß die Masse des beweglichen Systems vergrößert wird. So kann beispielsweise der Hub der vorgespannten Feder 34 einstellbar gemacht werden, indem gegenüber einem am Rahmenteil 39 befindlichen starren Anschlag 36 ein mittels Stellschraube 27 verstellbarer Anschlag 37 vorgesehen ist, der mit einer Spitze in einer Kerbe des Klemmstückes 38 gelagert sein kann. Zwischen dem Klemmstück 38 und der Einspannstelle des Rahmens 39 können auswechselbare keilförmige Beilagen 28 und 29 eingeschoben sein, durch deren Steigung die Vorspannung der Feder 34 bedingt ist. DurchAuswechslung ,der Beilagen 28 und 29 kann die Vorspannung geändert werden. Eine Verschiebung des z. B. ein Langloch aufweisenden Klemmstückes 38 gestattet ferner, die freie Schwingungslänge der Feder 34. und damit deren Frequenz nachträglich einzustellen. Das Stoßstück 35 ist nach Fig. 2 federnd nachgiebig ausgebildet, so daß eine endliche Schließgeschwindigkeit erzielt wird.
  • Die Strombahn führt beispielsweise von der Zuführung io durch die Spule 2q. und die Verbindungsleitung 30 zu der am ruhenden Kontaktteil befindlichen Anschlußschraube 33. Von hier wird der Strom in dem dargestellten geschlossenen Zustand durch einen Teil des Rahmens 39 auf den ruhenden Kontakt 31 übertragen, so daß die Feder 34 während des größten Teils. einer Stromübertragungsperiode vom Strom entlastet ist und nur zu Beginn des Öffnungsvorganges und kurz vor Beendigung des Schließvorganges jedesmal den gesamten Strom zu führen hat, dessen Augenblickswerte in den genannten Zeiten aber gerade verhältnismäßig klein sind. Vom beweglichen Kontakt 32 kann der Strom über den Träger 13 zur Anschlußschraube 41 geführt werden, von der die Leitung 4.o abgeht.
  • Die Kontaktschließung kann statt durch ein synchron umlaufendes mechanisches Getriebe auch durch einen Elektromagneten bewirkt werden, der in Abhängigkeit von der Wechselspannung gesteuert wird. Vorteilhaft kann hierzu der gleiche Magnet verwendet werden, der auch zur stromabhängigen Steuerung der Kontakte dient. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine der beiden Spulen 24 als Spannungswicklung ausgeführt sein, die in Abhängigkeit von der der Wechselspannung des Umformers erregt wird, so daß der Anker 22 z. B. in der Nähe der Spannungsgleichheit von stromabgebender Phase und Folgephase angezogen wird.
  • Infolge der geringen Maße der beweglichen Teile ist die Verwendung eines verhältnismäßig kleinen Elektromagneten zur strom- und gegebenenfalls auch spannungsabhängigen Steuerung sder Kontakte möglich. Der kleinste Stromwert, bei dem der Anker dieses Magneten noch festgehalten wird und unterhalb dessen die Kontakte sich öffnen, kann daher so klein gehalten werden, daß bei der Unterbrechung kein schädliches, Schaltfeuer auftritt. Die Zeit, in der der Strom so kleine Augenblickswerte hat, kann in an sich bekannter Weisse z. B. dadurch verlängert werden, daß in Reihe mit den Kontakten Schaltdrosseln mit beim Nennstromwert hochgesättigtem Magnetkern angeordnet werden, durch deren Entsättigung in der Nähe des Stromnullwertes die Stromänderung verlangsamt wird. Gleichzeitig kann durch einen vorzugsweise kapazitiven Parallelpfad zwisdhen den Kontakten der Anstieg der wiederkehrenden Spannung nach dem Beginn des Öffnungsvorganges verzögert werden.
  • Sollen sehr große Ströme umgeformt werden, so ist es mit Rücksicht auf den kleinsten Haltestrom nicht angängig, das Kontakt- und Magnetsystem beliebig zu vergrößern. Statt dessen kann das stromabhängig gesteuerte Kontaktsystem dadurch von der Strombeanspruchung während des normalen Betriebes teilweise entlastet werden, daß eine zweite Kontakteinrichtung dazu parallel geschaltet wird, die rein motorisch angetrieben wird und sieh in gleichen Zeitabständen zwangsläufig schließt und öffnet. Die stromabhängig gesteuerte Kontakteinrichtung übernimmt dann die gesamte Stromführung und die Stromunterbrechung nur in den Fällen, in denen sich infolge von Störungen oder plötzlichen Änderungen des Betriebszustandes Unregelmäßigkeiten in der Phasenlage der zu unterbrechenden Ströme gegenüber der zeitlichen Lage der Kontaktöffnung des zwangsläufig angetriebenen Kontaktsystems einstellen. Die stromabhängig gesteuerte Kontakteinrichtung übernimmt auf diese Weise den Schutz der zwangsläufig angetriebenen Parallelkontakte, indem sie diese überbrückt, so daß sie sich stromlos öffnen können, und öffnet sich erst dann, wenn der zu unterbrechende Strom unter den zugelassenen Grenzwert gesunken ist.
  • Umformer der geschilderten Art eignen sich besonders zur Verwendung als Schweißumformer.
  • Die beschriebenen Einrichtungen und Merkmale können nicht nur im Zusammenhang miteinander, sondern auch einzeln für sieh und in beliebigen Teilkombinationen wertvolle Verbesserungen darstellen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umformer mit Abhebekontakten, die mittels eines Elektromagneten stromabhängig gesteuert werden, so @daß sie sich nur unterhalb eines zulässigen Stromwertes öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden kontaktgebenden Teile eines Kontaktpaares mit einem der beiden Teile des Elektromagneten über eine in Schließrichtung vorgespannte Feder verbunden ist.
  2. 2. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sdie vorgespannte Feder auf einem beweglichen, mit dem Anker des Elektromagneten verbundenen Träger befestigt ist.
  3. 3. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der an der vorgespannten Feder befindliche Kontaktteil den ruhenden Gegenkontakt zu dem mit dem Anker sdes Elektromagneten starr verbundenen beweglichen Kontakt bildet. q..
  4. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannte Feder als vorzugsweise dreieckförmige Blattfeder ausgebildet ist.
  5. 5. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,der Hub der vorgespannten Feder durch einen Anschlag begrenzt ist.
  6. 6. Umformer nach Anspruch 5, dadurch .gekennzeichnet, daß der Federhub auf o,1 bis o,2 mm begrenzt ist.
  7. 7. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte durch einen motorisch angetriebenen Exzenter geschlossen werden. B. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte durch einen in Abhängigkeit von der Wechselspannung gesteuerten Elektromagneten geschlossen werden. g. Umformer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die stromabhängige Steuerung bewirkende Magnet eine weitere, die Kontaktschließung in Abhängigkeit von der Wechselspannung herbeiführende Erregerwicklung trägt. ro. Umformer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den stromabhängig gesteuerten Kontakten eine zweite, rein motorisch angetriebene und sich in gleichen Zeitabständen zwangsläufig schließende und öffnende Kontakteinrichtung angeordnet ist, die im Normalbetrieb den Hauptanteil an der Stromführung übernimmt.
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