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Schalteinrichtung Es ist bekannt, bei Schaltern verschiedener Art
die Kontaktstelle in der Weise auszubilden, daß zwei ruhende Schaltstücke in geringer
Entfernung voneinander angeordnet werden und das bewegte Schaltstück eine. Brücke
bildet, die in Schließstellung mit den beiden ruhenden Kontakten in Verbindung steht.
Die Zuleitungen des zu unterbre-' chenden Stromkreises führen zu den ruhenden Kontakten,
die bewegte Schaltbrücke ist von Zuleitungen frei.
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Die Erfindung .betrifft eine, besonders .günstige Verwendungsmöglichkeit
einer derartigen Schalteinrichtung, bei der ihre guten Eigenschaften gegenüber anderen
Kontaktanordnungen besonders vorteilhaft zur Geltung kommen. Die Erfindung besteht
in ider Verwendung einer derartigen Schalteinrichtung, vorzugsweise mit senkrecht-
zur Kontaktfläche gerichteter Schaltbewegung, für periodisch betätigte Unterbrecher,
insbesondere für mechanische Stromrichter. Die Vorzüge dieser Anordnung ergeben
sich aus zwei Gesichtspunkten, von, denen der eine die @elektrischen, der andere
.die mechanischen Verhältnisse betrifft, die bei einer derartigen Anoridnunig auftreten:
Der Übergangswiderstand zwischen .den sich berührenden Flächen ist nämlich bei der
erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher sich die Kontakte beim Öffnern voneinander
abheben und beim Schließen in ,der entgegengesetzten
Richtung -
wieder aufeinandertreffen, wesentlich geringer als bei denjenigen bekannten Schalteinrichtungen,
welche mit einer reibenden oder schleifenden Bewegung der Kontaktflächen arbeiten.
Letztere wurden .bisher vielfach nur ,des-«regen vorgezogen, weil bei ihnen die
Beschleunigungskräfte leichter beherrscht werden konnten, insbesondere :durch umlaufende
Bewegung des einen Schaltstücks. Die mechanischen Kräfte können aber beim Erfindungsgegenstand
ebenso leicht beherrscht werden, weil bei ihm das bewegte Kontaktstuck von .den
übrigen Teilen des Stromkreises mechanisch unabhängig ist, ,so daß außer ihm keine
weiteren leitenden Teile bewegt zu werden brauchen. Ferner ist es infolge dieser
mechanischen Unabhängigkeit möglich, die ruhenden Kontakte und die Stromzuleitungen
zu diesen so anzuordnen und sicher festzulegen, .daß durch die häufigen Schaltbewegungen
keine gegenseitigen Lageveränderungen vorkommen. Das hat wiederum zur Folge, daß
die einmal eingestellte Trennentfernung der Kontakte auch bei längerer Betriebsdauer
genau erhalten, bleibt, so daß insbesondere bei periodischer Betätigung als Stromrichter
die genaue Einhaltung der Öffnungs- und Schließungszeiten gewahrt bleibt, .die für
die Kommutierung-wichtig ist.
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Damit die im Antrieb auftretenden Beschleunigungskräfte so klein wie
möglich gehalten werden, empfiehlt es sich, die bewegte Kontaktbrücke von allen
den Teilen zu befreien; die für das einwandfreieArbeiten nicht unbedingt erforderlich
siridöder die ebensoggut auch an anderen Teilen der Anlage angebracht sein können.
Der einzige Teil, der somit mit dem bewegten - Schaltstüclz .in Verbindung stehen
muß,- ist eine den Kontaktdruck hervorbringende Feder.
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Es empfiehlt sich auch im Verfolg des erwähnten Bestrebens, die Masse
des bewegten Schaltstückes möglichst klein zu- machen: Das geschieht erfindungsgemäß
beispielsweise .dadurch, daß das bewegte Schaltstück aus Leichtmetall hergestellt
und an der Kontaktfläche mit einer Silberauflage versehen wird.
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Der Schwerpunkt der Angriffsfläche der Kontaktfeder soll erfindungsgemäß
zwischen. .den einander zugekehrten Kanten der. ruhenden Kontakte liegen. Damit
wird erreicht, .daß die Kontaktbrücke auf jedem der beiden ruhenden Schaltstücke
höchstens zwei Auflagepunkte findet, während der notwendi@ge :dritte Auflagepunkt
auf dem anderen Kon= taktstück liegt. Wenn dann die bewegte .Schalt-Brücke etwa
infolge ungenauer Einstellung nicht gleichzeitig auf beiden ruhenden,- Kontakten
aufsetzt, sondern nur auf einem von beiden, so kippt sie um dessen innere Kante,
=bis sie auch auf dem anderen Kontaktstück .aufliegt. Dadurch wird vermieden, daß
das Kontaktstück auf nur einem der beiden ruhenden Kontakte zur ,Auflage, kommt;
indem es dort drei oder mehr Stützpunkte-vorfindet, wobei zwischen ihm und dem anderen
Kontaktstück ein Zwischenraum bleiben würde, zu :dessei Überbrückung sich ein -Lichtbogen
-ausbilden würde, der zur Beschädigung bzw.- zum Unbrauch-Barwerden des betroffenen
Kontaktstückes führen könnte.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Fig. i zeigt die Schalteinrichtung von der Seite gesehen, teilweise
im Schnitt, Fig.2 die Schaltbrücke mit unmittelbarem Zubehör in der Ansicht von
unten, Fi,g. 3 die übrige Schalteinrichtung in der Ansicht von oben. Die Fig. 4
und 5 zeigen eine besondere Ausführungsform der Kontakte und .des an ihnen angreifenden
Antriebsteiles. In Fig.6 ist die schematische Anordnung eines Stromrichters dar--
gestellt, bei welchem sich die Anwendung derartiger Schalteinrichtungen im Dauerbetrieb
als vorteilhaft erwiesen hat.
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Die ruhenden Kontakte bestehen aus den beiden Teilen 2o und. 2 aus
Silber, welche in kupferne Kontaktklötze 29 mittels Schrauben 28 leicht auswechselbar
eingesetzt sind. Die Kontaktstücke 2o und 2i haben an den einander zugekehrten Seiten
rechteckige Vorsprünge. nach Art einer Leiste, deren .Oberfläche die eigentliche
Berührungsfläche bildet. Auf sie legt sich nämlich der periodisch bewegte ebenfalls
viereckige Überbrückungskontakt 22. Auch dieser wird zweckmäßig aus Silber hergestellt;
seine Masse muß möglichst klein sein, damit die mecUanischen Trägheitskräfte .möglichst
kleingehalten werden. Die- sieh berührenden Kontaktflächen können zwecks Verbesserung
der Kontaktgabe und Verringerung der Erwärmung aufgeräuhtsein.
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Eine eigenschwingungsfreie Schraubenfeder 23 erzeugt,den erforderlichen
Kontaktdruck und .dient zugleich zur Führung der . Kontaktbrücke 22, welche zu diesem
Zweck mit einem Haltebund versehen ist, den das untere Ende -der Feder 23 umschließt.-
An ihrem oberen Ende ist diese Feder in gleicher Weise gegen einen Quersteg 24 abgestützt.
Die Abmessungen der Feder 23 sind so gewählt, daß sie - bei dem erforderlichen Kontaktlhub
von wenigen Millimetern nicht seitlich ausknickt. Der Steg-24 besteht aus Isolierstoff
-und ist mittels Muttern 26 und 27 an. Schraubenbolzen 25 befestigt. Die Bolzen
25 sind in Aussparungen der Isolierunterlage 30 eingelassen und mittels Muttern
befestigt, die in :der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Statt einer Schraubenfeder kann auch eine Blattfeder mit Vorteil verwendet
werden, deren Einspannstelle auf der Isotierunterläge 30' starr befestigt ist, während
das freie Ende die bewegliche Schaltbrücke trägt. Diese Ausführungsform hat den
Vorzug, daß das bewegte Kontaktstück besonders gut und sicher geführt .ist.
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Die Isolierunterlage 30 trägt auch die Kontaictklötze 29, :die
mittels kräftiger Sehrauben 31 darauf befestigt sind. An den Köntaletklötzen sind
die beweglichen Zuleitungen 34 mit Hilfe von Kontakthülsen 33 angelötet. Bewegliche
Strombänder sind deshalb :gewählt, damit schädliche Einwirkungen von etwa -in den
äußeren Stromzuführungen auf-
tretenden .dynamischen Stromkräften vermieden
werden. Die Isolierunterlage 3o ist an- dem in der
Zeichnung unvollständig
4ärgestellten Grundkörper 32 -mittels Schrauben 36 befestigt.
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An -dem gleichen Grundkörper ist auch der Antrieb für den .beweglichen
Kontakt gelagert. Dieser besteht beispielsweise aus einem in der Zeichnung nicht
dargestellten Nocken .oder Exzenter, welcher einen Stößel 40 hin und her bewegt,
wobei der Geschwindigkeitsverlauf .dieser Bewegung annähernd sinu:sförmig ist. Der
Stößel .ist in einem Führungskörper 41 ,geführt, der über Arme 42 ebenfalls mit
dem Grundkörper 32 starr verbunden ist. Der Stößel 4o überträgt seine Bewegung auf
einen Zwischenstößel 35, der viereckigen Querschnitt hat und aus Isolierstoff
.besteht. Er ist in einer seinem Querschnitt -an,gepaßten Aussparung der Isolierunterlage
30 -geführt und besitzt an seinem oberen Ende zwei schmale Stoßleisten, die zu den
Kontaktleisten der festen Kontaktstücke 2o und 21 parallel verlaufen. Hierdurch
wird erreicht, d.aß das Abheben und Aufsetzen. -des beweglichen Brückenkontaktes
22 bei den beiden ruhenden Kontakten 20 und-2i- gleichzeitig erfolgt. Durch Wahl
eines mechanisch dämpfenden Isolierstoffes werden Prellerscheinungen zwischen Stößel
und bewegter Kontaktbrücke vermieden.
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Ist die Spannung zwischen,den geöffneten Kontakten nicht allzu hoch,
übersteigt= sie beispielsweise 5oo Volt nicht; 'so ist- folgende Anordnung empfehlenswert,
durch welche die Übergangswiderstände herabgesetzt und die Abmessungen der bewegten
Schaltbrücke verringert- werden können; Die ruhenden Kontakte -werden einander .bis
.auf den kleinstmöglichen Spannungsabstand genähert, und der Stößel wird als Gabel
.ausgebildet, deren Enden seitwärts um die beiden ruhenden, Kontakte herumgreifen.
Die bewegte Kontaktbrücke muß dann zwar etwas länger sein als der Trennschlitz zwischen
,den ruhenden Kontakten, damit die übertretenden Enden von dem gegabelten Stößel
erfaßt werden können, aber es wird dafür wesentlich an der Breite der Kontaktbrücke
gespart, da diese nur den schmalen Schlitz zu den ruhenden Kontakten zu überbrücken
braucht und infolge des kurzen Stromweges nur :geringe Erwärmung erleidet, so daß
dafür der Berührungsquerschnitt entsprechend verkleinert werden kann. Das Schema
einer derartigen Anordnung ist in Fig.4 in der Draufsicht dargestellt. Fig. 5 zeigt,das
obere Ende des Stößels in Seitenansicht. 33 sind wiederum die beiden Kontaktklötze,
in welche die ruhenden Kontaktstücke 2o und' 2r eingesetzt sind. Der Querschnitt
des Stößels 35 hat .an seinem oberen Ende =-Form, die von den beiden Gabelenden
45 und 46 und -dem ein wenig kürzeren Quersteg 47 gebildet wird. Die Form der bewegten
Kontaktbrücke 22 ist durch eine punktierte Linie angegeben.
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Der Quersteg 47 dient unter anderem dazu, die Durchschlagsfestigkeit
zwischen den ruhenden Kontakten in der Öffnungsstellung zu erhöhen. Er kann weggelassen
werden oder zum mindesten gegenüber den Gabelenden 45 und 46 wesentlich verkürzt
werden, wenn die Spannung an der geöffiieten Trennstrecke ,so niedrig ist, daß auch
öhne den Steg eine Ü.berschlagsgefahr nicht zu befürchten ist.
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Bei dem Stromrichter nach Eig. 6 sind .drei derartige Kontakteinrichtungen
vorhanden, bestehend aus den ruhenden Kontakten2o und 2z und einer Kontaktbrücke
22, die mittels einer Feder 23 an einem Auflager 24 abgestützt ist und durch den
Exzenter 43 über Stößel 35 angetrieben wird, die sich in Aden Führungen 4i bewegen.
Der Exzenter 43 ist auf der Welle 44 befestigt. Diese dreht sich synchron mit der
Frequenz ides speisenden Wechselstromnetzes.
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Das speisende Wechselstromnetz ist durch- die Phasen UVW angedeutet,
die zur Primärwicklung ii eines Transformators führen. Die Sekundärwicklung .dieses
Transformators ist mit r2 bezeichnet. Sein Sternpunkt führt zu einem Pol, ,des angeschlossenen
Gleichstromnetzes. An die Enden der drei Phasenwicklungen sind die Zuleitungen zu
den ruhenden Kontakten 21 angeschlossen. In diesen Zuleitungen liegen die Schaltdrosseln
14; ihr Eisenkern 13 besteht aus einer hochwertigen Eisensorte von ,großer
Permeabilität, . dessen Magnetisierungskurve einen scharfen Sättigungsknick aufweist.
Kern und Wicklung sind @so bemessen, daß das Eisen nur bei sehr kleinen Augenblickswerten
.des Stromes in ider Nähe des Stromnulldurchg:anges ungesättigt ist. Er sättigt
sich bereits heim - 1=lberschreiten eines Bruchteiles des Effektivwertes des Nennstromes
sprunghaft, derart, daß im' Strom'verl-auf in der 'Nähe jedes Stromnulldurchganges.
seine stromschwache Pause- entsteht. Auf dem Eisenkern 13 .der Schaltdrossel
14 sitzt noch eine weitere Wicklung 15, mittels deren der- Kern . beispielsweise
mit Gleichstrom vormagnetisiert werden kann. Hierbei sind die drei Spulen 15 hintereinandergeschaltet;
eine Drossel 18 verhindert die Übertragung von Wechselstrompulsationen auf .die
Gleichstromquelle, und ein regelbarer Widerstand i9 gestattet die Verstellung der
Vormagnetisierung, beispielsweise zum Zwecke der Spannungs- und Stromregelung. Hinter
dem zweiten ruhenden Kontakt 2o vereinigen sich die Leitungen sämtlicher Phasen
zu ,dem zweiten Gleichstrompol. Parallel zu den Kontakten 2o, 21, 22 führt ein 1\Tebenweg
über einen Kondensator 16 und einen Dämpfungswiderstand 17; über diesen Nebenpfad
Wird während der Kontakttrennung mindestens ein Teil des Stromes aufrechterhalten,
derart, ' daß die Spannung an der Trennstrecke nur allmählich ansteigt.