DE892644C

DE892644C - Contact device for converter

Info

Publication number: DE892644C
Application number: DES4377D
Authority: DE
Inventors: Hymen Diamond
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-02-20
Filing date: 1941-02-20
Publication date: 1953-10-08

Description

Kontakteinrichtung für Umformer Die Erfindung bezieht sich auf Umformungseinrichtungen für Ströme und Spannungen, die mit mechanisch bewegten Schaltkontakten arbeiten. Sie ist mit besonderem Vorteil .dann anwendbar, wenn die Umformerkontakte als federnde Schwingkontakte, beispielsweise mit elektromagnetischem Antrieb, ausgebildet sind. Umformer mit federnden Kontakten können beispielsweise zur Erzeugung von mittelfrequenten Spannungen zum Betrieb elektrischer Handwerkzeuge oder zur Speisung von Radioapparaten und sonstige.nGeräten mitWechselstrom aus einer Gleichstromquelle benutzt werden. Es ist bekannt, ,daß bei allen Kontaktumformern das ai. den Kontakten auftretende Schaltfeuer erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, dieses Kontaktfeuer, das insbesondere beim Öffnen .der Kontakte auftritt, auf einfache und vor allem billige Weise zu unterdrücken. Durch die Beseitigung des Schaltfeuers wird die Lebensdauer .der Kontakte und damit die Betriebssicherheit des Umformers wesentlich erhöht. Bisher versuchte man, das Kontaktfeuer mit Hilfe von Kondensatoren oder hochgesättigten Drosselspulen zu beseitigen, was für einfache Geräte eine erhebliche Verteuerung und auch eine räumliche Vergrößerung mit sich bringt. überdies läßt sich mit Kondensatoren das Feuern der Kontakte nicht restlos unterdrücken.Contact device for converters The invention relates to converting devices for currents and voltages that work with mechanically moved switch contacts. It can be used with particular advantage when the converter contacts are resilient Vibrating contacts, for example with an electromagnetic drive, are formed. Converters with resilient contacts can be used, for example, to generate medium-frequency Voltages for operating electrical hand tools or for supplying radio sets and other devices with alternating current from a direct current source. It is known that the ai. occurring to the contacts Switchfire causes considerable difficulties. The invention is based on the aim this contact fire, which occurs in particular when opening the contacts, in a simple manner and above all cheap way to suppress. By eliminating the switchfire the service life of the contacts and thus the operational reliability of the converter significantly increased. So far attempts have been made to fire contact with the help of capacitors or to eliminate highly saturated reactors, which is considerable for simple devices Bringing more expensive and also a spatial enlargement with it. moreover lets Do not completely suppress the firing of the contacts with capacitors.

Gemäß der Erfindung wird eine vollständige Beseitigung des Schaltfeuers dadurch erreicht, daß .die Kontakte in einer Gasatmosphäre mit einem Druck von z bis roo mm Quecksilbersäule angeordnet sind. Versuche haben ergeben, daß als besonders geeignet derDruckbereich von io bis 2o mm Quecksilbersäule in Betracht kommt. Es ist auch nicht gleichgültig, was für ein Gas benutzt wird. Die nachfolgende Formel gibt die Beziehung zwischen der zulässigen Stromdichte an .den Schaltkontakten und dem Gasdruck sowie einigen von der Art des Gases abhängigen Bestimmungsgrößen an. Sie lautet Darin bedeutet J die Stromdichte, K eine Konstante, P den absolutenGasdruck, E.dieIonisationsspannung des Gases und M das Molekulargewicht des Gases. Der Faktor wurde experimentell zu 0,39 für Sauerstoff, 0,74 für Stickstoff und o,i für Xenon gefunden. Die zulässige Stromdichte ist also bei Sauerstoff kleiner als bei Stickstoff und am kleinsten bei der Verwendung von Kenon.According to the invention, a complete elimination of the switchfire is achieved that .die contacts are arranged in a gas atmosphere with a pressure of z to 40 mm of mercury. Tests have shown that the pressure range from 10 to 20 mm of mercury is particularly suitable. It is also not a matter of indifference what type of gas is used. The following formula shows the relationship between the permissible current density, the switch contacts and the gas pressure, as well as some parameters that depend on the type of gas. it is J denotes the current density, K a constant, P the absolute gas pressure, E. the ionization voltage of the gas and M the molecular weight of the gas. The factor was found experimentally to be 0.39 for oxygen, 0.74 for nitrogen and o, i for xenon. The permissible current density is therefore smaller with oxygen than with nitrogen and smallest when using kenon.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist noch darin zu sehen, daß wegen des raschen Erlöschens des bei der Unterbrechung gezogenen Lichtbogens ,die Entfernung, auf die die Kontakte auseinandergezogen werden müssen, wesentlich geringer sein kann als etwa bei Kontakten unter normalem Druck. Der Antrieb .der Kontakte verbraucht deshalb auch weniger Energie.An important advantage of the invention is to be seen in the fact that because of the rapid extinction of the arc drawn during the interruption, the distance, to which the contacts have to be pulled apart, be much lower can as for example with contacts under normal pressure. The drive. Of the contacts is consumed therefore less energy.

In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die dort .gezeigte Einrichtung dient .dazu, um den einer Gleichstromquelle io entnommenen Strom in Wechselstrom umzuformen, ,der dann über .den Transformator i i, i2 einem Verbraucher zugeführt wird. Es sei gleich hier bemerkt, daß an die Stelle der Gleichstromquelle io auch eine niederfrequente Wechselstromquelle treten kann, so daß die Anordnung als Frequenzumformer arbeitet. Der linke Pol der Gleichstromquelle io ist über einen Schalter unmittelbar mit der Primärwicklung i i des Transformators verbunden. Der rechte Pol ist dagegen an einen Bolzen 14 angeschlossen, welcher isoliert durch die Wandung des Gehäuses 2o hindurchgeführt ist. Das Gehäuse ist vakuumdicht verschlossen und mag beispielsweise kreisförmigen Querschnitt besitzen. An dem unteren Ende des Gehäuses Ist ein Ventil 43 angeordnet, welches dazu dient, den Innenraum des Gehäuses zu evakuieren und darauf das gewünschte Gas mit dem in Aussicht genommenen Druck einzulassen. Man kann in vielen Fällen natürlich das Ventil weglassen und das Gehäuse vollkommen geschlossen ausführen.In Fig. I of the drawing is an embodiment of the invention shown. The device shown there is used to generate a direct current source io to convert the withdrawn current into alternating current, which is then via the transformer i i, i2 is fed to a consumer. It should be noted here that the A low-frequency alternating current source can also be used instead of the direct current source can, so that the arrangement works as a frequency converter. The left pole of the DC power source io is directly connected to the primary winding i i of the transformer via a switch tied together. The right pole, however, is connected to a bolt 14, which insulated is passed through the wall of the housing 2o. The case is closed vacuum-tight and may, for example, have a circular cross-section. At the lower end of the housing there is a valve 43 which serves to to evacuate the interior of the housing and then the desired gas with the in Prospect of taking in pressure. In many cases, of course, you can use the valve omit and make the housing completely closed.

In dem Gehäuse ist mit einer Halterung 21 ein Elektromagnet 22 mit dem Kern 23 befestigt. Die Isolationsdurchführung 14 trägt eine Feder 24, die als Kontaktarm dient. An ihrem freien Ende ist eine Masse 25 aus weichem Eisen angebracht, die beim Erregen des Elektromagneten 22 von dessen Kern23 angezogen wird. Die isolierteDurchführung des Bolzens 24 durch die Gehäusewand besteht aus einem Glasring 18, der in einen Metallring i9 eingeschmolzen ist. Der Metallring besteht zweckmäßig aus einer. Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung, wie sie beispielsweise im Handel unter dem Namen Kovar erhältlich ist. Angesichts der Tatsache, daß die Feder 24 eine ständig wechselnde Kraft auf den Bolzen 14 ausübt, ist es ratsam, den Metallring i9 mit der Gehäusewand 2o fest zu verschweißen.An electromagnet 22 is provided with a holder 21 in the housing attached to the core 23. The insulation bushing 14 carries a spring 24 as Contact arm is used. At its free end a mass 25 made of soft iron is attached, which is attracted by its core 23 when the electromagnet 22 is excited. The isolated implementation of the bolt 24 through the housing wall consists of a glass ring 18, which is in a Metal ring i9 is melted down. The metal ring expediently consists of one. Nickel-iron-cobalt alloy, such as is commercially available under the name Kovar. Given the fact that the spring 24 exerts a constantly changing force on the bolt 14, it is advisable to weld the metal ring i9 firmly to the housing wall 2o.

Außer dem Eisenkern 25 trägt der Federarm 24 den beweglichen Kontakt 25a. Der feststehende Gegenkontakt ist mit 26 bezeichnet und an einem Kontaktarm 27 befestigt. Mit dem Kontakt 26 ist der eine Pol der Elektromagnetspule 22 verbunden, während der andere Pol dieser Spule an einem zweiten isoliert durch die Gehäusewand durchgeführten Bolzen 33 angeschlossen ist. Dieser Bolzen ist außerhalb des Gehäuses mit der zweiten Klemme der Transformatorwicklung ii verbunden.In addition to the iron core 25, the spring arm 24 carries the movable contact 25a. The fixed mating contact is denoted by 26 and on a contact arm 27 attached. One pole of the electromagnetic coil 22 is connected to the contact 26, while the other pole of this coil is isolated on a second by the housing wall carried out bolt 33 is connected. This bolt is outside the housing connected to the second terminal of the transformer winding ii.

Angesichts .der sehr geringen Gasmenge, die in dem Gehäuse vorhanden ist, kann es geschehen, daß durch die Funkenbildung an denKontakten, obwohl diese weitestgehend herabgesetzt ist, eine Änderung des Gasdruckes bewirkt wird, so daß der Gasdruck schließlich nicht mehr innerhalb des brauchbaren Bereiches liegt.. Das läßt sich vermeiden, wenn in dem Gehäuse etwas flüssiges Quecksilber vorhanden ist. Durch Erhitzen des Quecksilbers ist es leicht möglich, den Gasdruck wieder auf den gewünschten Wert zurückzubringen. Das Quecksilber liefert ständig Ersatz für die Gasmoleküle, welche aus Odem Innenraum des Gehäuses verschwinden.In view of the very small amount of gas that is present in the housing it can happen that due to the spark formation on the contacts, although these is largely reduced, a change in the gas pressure is caused so that the gas pressure is finally no longer within the usable range .. This can be avoided if there is some liquid mercury in the housing is. By heating the mercury it is easily possible to regain the gas pressure to bring it back to the desired value. The mercury is always a substitute for the gas molecules that disappear from the interior of the housing.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 unterscheidet sich von dem nach Fig. i dadurch, daß der zum Antrieb des Schwingkontaktes dienende Elektromagnet außerhalb,des Gehäuses angeordnet ist. Die Schaltung ist die gleiche wie in Fig. i. Die metallische.Verbindung zwischen dem feststehenden Kontakt 26 und dem einen Ende der Erregerspule 53 ist über das Gehäuse 2o hergestellt. Das Gehäuse 2o besteht zweckmäßig aus nicht magnetischem Metall, beispielsweise Kupfer oder Messing. Die Erregerspule 53 ist so angeordnet, d-aß ihr Mittelpunkt etwas unterhalb .des Eisenkernes 25 liegt. Dieser wird infolgedessen nach unten gezogen, sobald durch die Erregerspule Strom fließt.The embodiment according to Figure 2 differs from that according to Fig. I in that the electromagnet used to drive the oscillating contact outside, the housing is arranged. The circuit is the same as in Fig. i. The metallic connection between the fixed contact 26 and the one The end of the excitation coil 53 is made via the housing 2o. The housing 2o consists expediently made of non-magnetic metal, for example copper or brass. the The excitation coil 53 is arranged in such a way that its center point is somewhat below the iron core 25 lies. As a result, this is pulled down as soon as the excitation coil Electricity flows.

Um die isolierten Durchführungen von den pulsierenden Kräften, die durch die Kontaktfeder auf sie ausgeübt werden, zu entlasten, kann man die Kontaktarme auch an besonderen, innerhalb des Gefäßes isoliert befestigten Stützen anordnen. Hat das Gehäuse 2o kreisförmigen Querschnitt, so werden die Deckel an den Stirnseiten zweckmäßig erst in das Gehäuse eingeschraubt und dann mit ihm verschweißt.To isolate the bushings from the pulsating forces that to be exerted on them by the contact spring, one can relieve the contact arms also arrange on special supports that are insulated inside the vessel. If the housing 2o has a circular cross-section, the covers are on the end faces expediently first screwed into the housing and then welded to it.

Claims

PATENT CLAIMS: i. With mechanically moved contacts, in particular resiliently attached oscillating contacts, working deformation device, thereby characterized in that the contacts are in an atmosphere with a pressure of i to ioo, preferably 10 to 20 mm of mercury are arranged.

2. Forming device according to claim i, characterized by the use of a gas for which the ratio the ionization voltage to the molecular weight is small.

3. Converter according to claim i and 2, characterized by the use of nitrogen.

4 .. Forming device according to claim i or following, characterized in that the .die contacts enclosing vacuum-tight housing contains a small amount of mercury.

5. Forming device according to claim i, characterized in that the acting on the movable contact Excitation coil, the contact housing, which is preferably made of a non-magnetic material encloses outside.