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Schwingkontakt-Synchronschalter Es sind nach Art von polarisierten
Relais gebaute Schwingkontaktgleichrichter bekannt, deren Kontakte elektromagnetisch
gesteuert werden und erzwungene Schwingungen synchron mit dem steuernden Wechselstrom
ausführen. Dabei ist das steuernde Magnetfeld im wesentlichen linear von dem Steuerstrom
abhängig, der wieder im wesentlichen linear vom der Steuerspannung abhängt.
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In der Regel zeigt die Kurve des Steuerstromes einen sinusförmigen
Verlauf, wie es in, Fig. r dargestellt ist. Dabei darf aber ein bestimmter Grentzwert
i" für den Steuerstrom bzw. (»u für den entsprechenden, Magnetfloß nicht unterschritten
werden, damit die Kontakte mit Sicherheit geöffnet oder geschlossen werden. Die
Kontaktgabe ist daher während eines Zeitraumes Toi, währenddessen dieser Grenzwert
beim Ansteigen -der Stromstärke von dem Nulldurchgang aus noch nicht erreicht ist,
unsicher.
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Die Genauigkeit der Umschaltung bzw. Gleichrichtung ist von dem Verhältnis
TujT abhängig, wenn T die Periodendauer ist. Aus der Fig: r erkennt man, dafl.
Tu 2 CTu i wird, wenn man den Scheitelwert des Steuerstromes von J1 auf T2
erhöht. Dadurch erhöht sich aber andererseits auch die mechanische Belastung der
Kontakte und der übrigen mechanisch arbeitenden Teile, so: dafl damit auch eine
obere zulässige Grenze für den Steuerstrom gegeben ist. Infolgedessen muß bei sinusförmigem
Steuerstrom die Stromstärke innerhalb gewisser, und zwar verhältnismäßig enger Grenzen
liegen.
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Nun steht aber, häufig ein genügend konstanter Strom oder eine genügend
konstante Spannung
nicht zur Verfügung, insbesondere dann, wenn
der Synchronschalter mit einer zu messenden -Spannung oder einem zu messenden Strom
gesteuert werden rnuß. Es ist bekannt, daß man diesen, Nachteil dadurch vermeiden
kann, daß man der Steuerwicklung eine Gleichhaltevarrichtung vorschaltet. Besolnders
vorteilhaft sind für diesen. Zweck Gleichhaltevorrichtungen; die aus Ketten von
Wi@derständen und mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschalteten Sperrschichtgleichrichtern
bestehern. Solche an sich bekannten. Anordnungen haben außerdem den Vorteil, daß
sie bei Speisung mit sinusförmiger Spannung eine Ausgangsspannung liefern:, :die
sich in ihrem zeitlichen Verlaufe einer Rechteckkurve nähert. Da in diesem -Fall,
wie F'ig.2 zeigt, der Anstieg des Stromes wesentlich steiler ist, so wird bei gleichem
Scheitelwert 13=1i die Zeitdauer T.3 'der unsicheren Kontaktgäbe entsprechend kleiner.
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Die Erfindung bezweckt nun eine entsprechende Verringerung der Zeitdauer
Tu der unsicheren Kontaktgabe ohne Zuhilfenahme einer Gleichhaltevorrichtung o,d.
@dg-l. Dies wird bei einem Synchronschalter mit nach Art eines polarisierten Relais
elektromagnetisch gesteuerten Kontakten, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß
der, an dem schwingenden Glied angreifende magnetische Wechselfluß Strecken durchsetzt,
die im Betrieb magnetisch gesättigt sind. In diesem Fall kann einerseits der Scheitelwert
des Steuerstromes. in weiten Grenzen ohne übermäßige Beanspruchung der mechanisch
arbeitenden Teile geändert werden, und andererseits nähert sich der an dem schwingen-den
Glied angreifende Wechselflüß in. seinem zeitlichen Verlauf der Rechteckform, wodurch
_ der Zeitrauen der Unsicherheit im Augenblick des Schaltens verkürzt wird.
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Dabei ist es zu empfehlen, eine für elektrotmagnetische Relais an
sich bekannte Bauart für den Synchronschalter zu wählen, wobei der, polarisierende
Fluß des Dauermagneten dem schwingenden Glied in dessen Mittellage lediglich über
von der Steuerwicklung freie Teile des vom dem Steuerstrom erregten Kraftlinienkreises
zugeführt wird. Ein Ausführungbeispiel dieser Art ist in Fig. 3 schaubildlich dargestellt.
Dabei sind der Deutlichkeit halber, die von dem schwingenden Glied in; der üblichen
Weise gesteuerte, Kontakte weggelassen.
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Auf den, Südpol Seines mit zwei Nordpolen N1, 1V2 versehenen Dauermagneten
r ist als schwingen@-des Glied eine aus ferromagnetischern Werkstoff bestehende
federnde Zunge 2: soo aufgebaut, daß das freie Ende der Zunge zwischen zwei Polstücken
3 und q. spielt, die mittels ebenfalls, aus ferromagnetischem Werkstoff bestehender
Säulen 5 b-zw. 6 auf den No@rdpoden Ni bzw. N2 des Dauermagneten, r befestigt sind.
Man, kann auch zwei getrennte gleichartige Magneten benutzen, die lediglich an einer
Seite mit ihren gleichnamigen. Polen, z. B. den Südpolen, ferromagnetisch verbunden
sind.
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Andererseits sind nun die Polstücke 3 und q. auf der dem Luftspalt
abgewandten Seite durch einen U-förmige,, Steuerspulen 7, 8 tragenden: Eisenkern,
9 magnetisch geschlossen. Dadurch wird erreicht, daß der nüß.-des-Dauermagneten
r -sich.' nicht über :den bewickelten: Kern 9 schließt, andererseits aber die von
dem Steuerstrom in der Steuerwicklung 7, 8 erzeugte magnetmotoirische Kraft über
die Säule 5, den Dauermagneten r und die Säule einen verhältnismäßig hohen magnetischen
Wider-- stand vorfindet und über diesen Weg somit nur einen.geringen Nebenfiuß zu
dem wirksamen Hauptfluß izber- den Luftspalt zwischen den Polstücken 3 und 4'hervorbringen
kann.
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Gemäß der Erfindung wird nun nicht der Verlauf des- Steuerstromes;
sondern lediglich der des durch diesen erzeugten magnetischen Wechselflusses. in
seinem zeitlichen Verlauf einer Rechteckkurve genähert. Zu diesem Zweck ist der
Kern 9 aus einem Werkstoff mit möglichst niedriger Anfangspermeabilität und möglichst
frühzeitig einsetzender Sättigung hergestellt und so, bemessen, daß das Feld in
dem Kern, 9 bereits bei einem verhältnismäßig niedrigen Wert des Steuerstromes gesättigt
ist. Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn parallel zu dem an dem
schwingenden Glied angreifenden; magnetischen Wechselfluß ein mit einem Luftspalt
versehener magnetischer Nebenschluß derart angeordnet wird, daß der von der Steuerwicklung
erzeugte Wechselfluß bei starkem Steuerstrom hauptsächlich über den magnetischen
Nebenschluß abgeleitet wird. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Fig. q. und:
5 dargestellt, wobei der, übersichtlichkeit halber, der polarisierende Dauermagnet
nicht dargestellt ist. Dabei ist Fig. q. eine Seitenansicht und Fig: 5 die zugehörige
Draufsicht.
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Die als schwingendes Glied dienende Zunge 2 spielt zwischen zwei Polstücken:3,
q., die ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 z. B. durch Säulen 5,
6 auf deni Nordpolen Ni, N2 eines Dauermagneten r :befestigt sind, auf dessen Südpol
die schwingende Zunge 2 aufgebaut ist. Andererseits sind die Polstücke 3, q. über,
einen Eisenker', 9' geschlossen, der, eine Steuerwicklung 7' trägt.
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Der von dieser erzeugte magnetische Wechsel fluß kann sich nun über
zwei Wege schließen, nämlich einerseits über die .dem Luftspalt für die Zunge 2
benachbarten Polstücke 3, q. und andererseits über einen ebenfalls mit einem Luftspalt
versehenen magnetischen Nebenschluß 1o. Auf dem Wege zu den Polstücken 3, q, sind
Strecken z i, 12 besonders geringen Querschnitts vorgesehen, die der a, dem schwingenden
Glied angreifende magnetische Wechselfuß durchlaufen muß und die 2m Betrieb gesättigt
sind. Durch diese Anoirdnung wird erreicht, daß bei schwachem Steuerstrom der magnetische
Wechselfluß hauptsächlich über den die Zunge 2 enthaltenden Luftspalt fließt, während
bei starkem Steuerstrom der *Fluß hauptsächlich über .den, magnetischen Neben>schluß-
ro- abgeleitet wird.
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In jedem Fall wird die Steuerwicklung zweckmäßig so angeordnet, daß
sie nach außen hin eine möglichst geringe magnetische Streuung hat, daß also der
- Fluß außerhalb des Kerns möglichst
unmittelbar in sich geschlossen
verläuft und deshalb auch magnetisch leicht abgeschirmt werden; kann, damit in der
Nähe befindliche Teile der Meßschaltung od. dgl. nicht störend beeinflußt werden.
Zu diesem Zweck kann z. B. in. der üblichen Weise eine aus Eisenblech bestehende,
vorzugsweise aus zwei Teilen zusammengesetzte, soweit als möglich geschlossene,
den Kern. 9 bzw. g' und die Wicklung einchließende Umhüllung vorgesehen sein, die
an den für den Durchtritt der Kernenden in Betracht kommenden Stellen genügend weit
ausgespart ist. Dabei kann; .die Umhüllung in an, sich bekannter Weise zwecks Abschirmung
gegen kapaziti.ve Störströme an Erde oder einen anderen. geeigneten Punkt der Schaltung
angeschlossen werden.