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Periodisch betätigtes Kontaktgerät, insbesondere für Stromrichter,
Umformer oder elektrische Maschinen Es ist bereits ein periodisch betätigtes Kontaktgerät,
insbesondere für Kontaktumformer, vorgeschlagen worden, bei dem die Kontaktgabe
durch taumelnde Wälzbewegung eines Kontaktkörpers erfolgt, wobei der bewegte Kontaktkörper
die Kontaktbrücke zwischen einem zentralen Mittelpol und einem oder mehreren, auf
dem Umfang angeordneten Kontaktsegmenten bildet. Vorzugsweise eignet sich .diese
Ausführung für Geräte, die nicht durch ein mechainisches Getriebe, sondern durch
ein magnetisches Drehfeld unmittelbar ;angetrieben werdee.
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Bei derartigen Geräten tritt, wie fauch durch Versuche bestätigt wurde,
die Schwierigkeit auf, daß@ bei vorübergehendem Abheben des taumelnden Kontaktkörpers
von .dem zentralen -Druckmittelpol zwischen beidlen ,ein Sch,altlichtbqgen entsteht,
der zwar sofort verschwindet, sobald bieideTeile'wie@dex ordnungsgemäß zur Berührung
gelangen, de,- jedoch= Abbrandspluren ,auf den sich aufeinander abwälzenden Flächen
des Kontaktkörpers und dies zentralen Druckmittelpols zurückl,äßt.- Führt man den
zentralen Druckmittelpol ,aus hartem Material aus, -so werden die durch den Bogen
hervorgerufenen, Beschädigungen der Oberfläche nicht wieder glattgewälzt und die
Bewegung des Kontaktkörpers gestört. Führt man die Berührungsflächen aus weichem
Material, z. B. aus Silber, aus, so werden,
unwirtschaftlich ;große
Auflageflächen benötigt, um ein: Eindrücken der Berührungsflächen zu verrmeiden.
Tede Änderung der Fbrnz des zentralen, Druickmittelpiols bzw. der auf ihm laufenden
Fläche des Kontaktkörpers hat jedoch eine Änderung der Bewegung des Kontaktkörpers
zur Folge. Insib:esondere bei Veränderungen :der aufeinanderlaufenden Oberflächen,
wird der Lauf dies Kontaktkörpers unregelmäßig, indem z. B. sein Schwerpunkt auf
und ab. .gehende Bewegungen ausführen muß. Diese Unregelmäßigkeiten fides Laufes
haben. zur Folge,' daß Prellerscheinungen auftreten, die wiederum Schaltlichtbögen
erzeugen und die alufeinanderlaufenden Flächen weiter zerstören;. Die beschriebene
Schwierigkeit tritt insbesondere dann auf, wenn. Masse- ioder Trägheitsmoment des
Kontaktkörpers groß gewählt ist. Dies. isst ;aber eirwünscht mit Rücksicht auf die
Uberlappung der Kontaktzeiten der aufeinanderfölgenden Phasen. und mit Rücksicht
auf Bewegung des Täumelkörpers mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, auch dann,
wenn Unregelmäßigkeiten in der Symmetrie :des Magnetsystems Moder dies Kontaktkörpiers
vorhanden sind. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird nach der Erfindung der
zentrale Dr uckmittelpiö#l nicht zur Stromleitung herangezogen, vielmehr dient der
zentrale Druckmittielp,ol nur der mechanischen Führung des Taum:elkörpers. Die hier
sich aW-einandrer ,abwälzenden Flächen-können daher aus hiarbem, formbeständigem
Material, z. B. gehärtetem, insbesondere nichtrostendem Stahl, hei-gestellt werden.
Es ist auch möglich, diese Flächen. aus harten Isolatoren, wie z. B. Glas oder Keramik,
herzustellen,. Ion, jedem Fall ist jedoch erfiudung'sigemäß dafür Sorge zu tragen,
daß auch biet Störungen, bei denen der Tarumelkörper von seiner Unterlage vorübergehend
abgehoben wird, kein Schaltlichtbogen an diesen Laufflächen :auftreten kam.
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"Zur Stromabnahme von dien Tfiaumielkörper wird gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung ein zusätzlicher Kontakt vorgesehen. Dieser kann insbesondere federnd
ausgeführt werden, rund zwar mit einem Anpreßdruck, .der ,geringer ist als der Druck,
unter dem :der Kontaktkörper auf dem zentralen Druckmittelpfiol sich abwälzt. Vorteilhaft
wählt man für diesen Kontakt ebenso wie für Iden Kanekt des Kontaktkörpers mit den
Phasensegmenten ein weichfies Kontaktmaterial, wie z. B. Silber :oder Silberlegierungen,
das bei vorübergehenden Schaltlichtbögen; keine nichtleitenden Oxyde bildet, keine
H;ärtumg durch plötzliche Erhitzung und Abkühlung aufweist, siondern sich unter
;dem Kontaktdruck wieder zurechtwälzt, wobei der übergamgswidexstand klein bleibt.
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Die Erfindung ist von besonderer Bedeutng bei Kontaktgeräten der beschriebenen
Art, bei denen der Kontaktkörper mit besonders großer MaSse bzw. großem Trägheitsmomfient
ausgeführt ist, da in diesem Fiadl bei Unregelmäßigkeiten Ües Lies des Kontaktkörpers
große 14iass@enkräfte auftreten, die den zentralen Druckmittelpo:l bei elektrischer
Beanspruchung zerstören. Ferner ist es zweckmäßig, :durch geeignete Formgebiung
fider Polschuhe den Magnetkörper magnetisch zu zentrieren. Dien Schwerpunkt des
Taumelkörpers wird man zur Vexmeidumg von Zentrifugalkräftten in den Schwn,-gungsmittelpiunkt
verlegen. Der Anpreßdruck des Kontaktkörpers gegen :den zentralen Druckmittelpol
kämm :durch :das Drehfeld oder durch ein -gesondertes Gleichstromfeld, :das beispielsweise
durch einen Topfmagneten erzieugt wird, oder aluch durch zusÄtzliche magnetische
Kräfte geschaffen werden. Der Anpreßdruek des Kontaktkörpers gegen die Phasensegmente
wird wirksam und vorteilhaft unterstützt idurch :das Kreiselmoment :des taumelnden
Kontaktkörpers, das am Umfang den Kontaktdruck .erhöht, während es am zentralen
Druckmittelpol den -Anpreßkräften :entgegenwirkt. Um: den durch,das Kreiselmoment
hervorgerufenen Anpreßdruck ;groß zu halben bei gleichzeitig kleinem Gewicht :des
Kontaktkörpiers, legt man die Masseides Tawmelkörpers möglichst weltentfernt von
seinem Mittelpunkt an den Äußeren Umfang. Geringes Gewicht hat den Vorteil, daß
bei von ,außen herrührenden Erschütterungen des Kontaktgerätes oder bei geneigter
Lage durch die Schwerkraft .der Lauf des Gerates nicht störend bieeinllußt wird.
Um von außen herrührende Erschütterungen ganz auszuschalten rund um gleichzeitig
die Massenkräfte des KontaktgerÄ tes selbst nicht nach ,außen hin zu übertragen,
kälnn man das Kontaktgerät gegebenenfalls zusammen mit'weiteren Maasien, wie z:
B. der Masseides Umspinners oder der Schaltdrosseln, federnd Taufhängen :oder a;uf
Gummi u. dgl. aufstellen. Will man die Wirkung -der 1Vlassienkräfbe nach außen hin
ganz, beseitigen, -so kam man auch zwei Kontaktgeräte miteinander derart verrbinden,
daß sich ihre Kreiselmomente gegenseitig fiaufheben, wÄhrend idie Zentrifugalkräfte
durch Verlegung .des Schwerpunktes edier Kontaktkörper t:n dem Schwingungsmittelpiunkt
beseitigt werden. -Um einen. genauen -synchronen Lauf :der beiden so verbiundenen
Kontaktgeräte isicherzusbellen, kann man für beide ein gemeinsames antreibendes
Drehfeld derart voxsehan, @daß td'ie Zugkraft lauf den zweiten Kontaktköxp@er durch
AnnÄherung diqs :ersten Kontaktkörpiers an die Polschuhe des Drehfeldsystems vergrößert
wird.
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Kontaktgerjäte nach der Erfindung eignen sich insbesiondere für mechanische
Stromrichter, Umformer ioder elektrische Maschinen, bei denen die Kontakte durch
Primärventile, siaiu;gtransfoamatorähnl.ichfie Schaltdrossieln jodier ;andere Mittel
von Schaltfeuer entlastet sind. Gegebenenfalls wird man zur weiteren Entlastung
;der Kontakte Parallelkotudenisiätaren, Einschaltdrosseln, Vorerregung usiv. anwenden.
Dias Kontaktgerät nach fider Erfindung eignet sich jedoch besonders, ;auch für solche
Schaltvorgänge, bei dienen die Kommwtierung unter Zuhüfenahnnie von @Widerständenerfolgt,
z. B. derart, daß fidie Verbindung zwischen den einzelnen feststehender Phasensiegmlenten,
lauf de:,nen fider Kontaktkörpier :sich ia'bwälzt, aus einem Widerstandsmaterial
hergestOlt wird, -das in Richtung :des Umhanges verschied= spezifische Widerstänide
,aufweist. Auf diesein Widerstandsmaterial wälzt sich der Kontaktkörper,
der
gegebenenfalls auch ebenso wie die Phasensegmente aaus kohleartigem Material :hergestellt
sein kann, ab. Die stetige Abstufung der Widerstände wählt man dabei eo, daß die
mit der Widerstarndskomm:utierung verbundenen Verluste im Mittel über ;alle Betriebszustände
ein Minimum wird. Praktisch vermeiden lassen sich diese Verluste, wenn gleichzeitig
die bereits ,erwähnten Entlas,tungsmittel für die Korntakte, wie z. B. Primärventile,
Saugdroisselnoder Schaltdrossieln, angewendet werden,. Genadie ,die Anwendung der
Erfindung zusamm,ein mit der Widerstandskommutierungergibt einen mechanischen Stromrichter,
der aiußeromdentlich :einfach Lund betriebssicher ist, da beim magnetischen Antrieb
siowohl jede Störungsmöglichkeit, ,die ein mechanisches Getriebe mit sich bringt,
als auch jede Wartung (Schmierung) fortfällt, wäh.-renid andererseits durch vorübtergehende
Störungen weder der mechanische Lauf des Kontaktkärpers gestört wird noch die.eigentlichen
Kontrakte infolge der Widerstiandskommutierung durch Schaltfeuer beschädigt werden:
können.
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In der Zeichnung ist,dier wesentliche Teil der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Der Kontaktkörper i ist auf einem zentralen Druckmittelpiol2gelagert;
2 besteht aus einem gehärteten: und polierten Plättchen aus nichtrostendem Stahl,
das in :der festen Unterlage 3 ,eingelassen ist. Auf 2 wälzt sich lein kugelkalonenförmiges
Druckstück 4 ab, das gleichfalls aus gehärtetem und poliertem, nichtrostendem Stahl
angefertigt ist. 4 kann in dern Kontaktkörper i isolierend mit einer Schraiubverbindumg
.eingesietzt sein. Am Umfang von i befindet sich !ein Ring 5 aus Kontaktmaterial,
,der rauf ran dem Umfang angeordneten Phasienseigmen;tien iabwäl.zt, von denen 6
und 7 in der Zeichenebene sichtbar sind. Die Stromiabnahme von d!em Kontaktkörper
erfolgt mit Hilfeeines feststehenden Kontaktringes 8, der an seinem @oberen Ende
eiuni: Auflage iajus geeignetem Kontaktmaterial, beispielsweisse Silher oder Silberlegierungen,
trägt. An dem Kontaktkörper i sind ,auf der Unterseite Stahl-oder Bronzefedern angeordnet,
von denen, io und i i in der Zeichenebene sichtbar sind. Diese Federn tragen an
der Berührungsstelle mit 9 Köpfe ,aus geeignetem Kontiaktmaterial. Die Federn io
und i i können aus einer Stahl-oder Bronzemembran biestehen, (die beispielsweise
radial geschlitzt ist. Der Kontaktdruck zwischen 9 rund io bzw. i i ist erfindungsgemäß
kleiner als der Druck zwischen 3 und 4. Dias Mittelstück 3 mit seinem Kopfstück
2 ist von. dem Kontakt 8 durch Isolation 12 ;getrennt, so daß iauf keinen Fall zwischen
2 und 4 Strom; übergehen kann. 13 und 14 deuten die Ankerteile an, mit deren Hilfe
der Kontaktkörper i in synchrone, taumelnde Bewegung versetzt wird. Die übrigen
Teile des Kontaktgerätes, wie z. B. das Magnetsystem, sind in der Zeichnung nicht
@dargestellt. Diamut zwischen 9 einerseits iund den Kontakten i o iunid i i andererseits
keine reibende, Biewegung eiuftritt, legt man -ihre Berührungsstelle in die Keigelmiantelebene
von 2, 6 :und 7. Aus dem gleichen Grundie kann mlanden Federn io !und i i einen
Anschlag geben, so :diaß sie keinen; größeren Federweig zurücklegen können, als
zu prellfreier Kontaktgabieunbedingt @erfordierlich ist.
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Man kann Iden Erfi;ndungsgedianken auch derart erweitern; daß man
auch auf dem äußeren Umfang idem Koneaktkörpereine Laufhahn ;gibt, die nicht der
Stromübertragung dient, und daß man auch hier gesionderte Stromühertragungskontakfie
unter geringerem Auflageidruck am ringt. Man erhält auf @diese Weise eine Anordnung,
bei der der Kontaktkörper 2unbeschäidiigt von Verbrennungen der Kontaktflächen seine
Bewegung :auf dien Laufflächen inngestört ausführen kann.