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Einrichtung zur Abschaltung von Wechselstrom beim Stromnulldurchgang
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abschailtung von Wechselstrom beim Stromnulldurcbgang,
die insbesondere ;geeignet ist, als Kleinschaltgerät aufgebaut zu werden.
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Erfindungsgemäß steuert eine von dem Belastungsstrom abhängige Spannung
zwei Elektromagnetschalter in der Weise, daß der eine Elektromagnetscbalter, der
im Einschaltzustand der Schalteinrichtung den Strom führt, @zuerst ausgeschaltet
und; kurz vor seinem Ausschälten :durch den zweiten Elektromagnetschalter überbrückt
wird, der nach dem Ausschalten des ersten Elektromagnets:chalters beim Nulldurchgang
der von (dem Belastungsstrom abhängigen Spannung ausschaltet. In der Zeichnung .ist
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. z bis 3 zeigen die Schalteinrichtung
in verschiedenen Schaltzuständen; Fig. q. gibt die Wechselstromkurve während -des
Abschaltvorganges wieder.
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Die von der Schalteinrichtung gemäß der Erfindung zu überwachende
Leitung wird an die Klemmen 1,.2 angeschlossen. Die Einrichtung besitzt zwei Elektromagnetschal'ter
I, II. Der Elektromagnetschalter I bat ein von einem doppelarmigen Hebel gebildetes
Schaltorgan 3, das entgegen der Wirkung einer Feder q. um die ortsfeste Achse 5
drehbar ist und den Kontaktteil f trägt. Der ortsfeste
Gegenkontaktteil
für Idas Schaltorgan 3 ist mit 7 bezeichnet. Das Schaltorgan 3 steht unter Einwirkung
eines Elektromagneten 8, dessen Magnetwicklung mit 9 bezeichnet ist: zo>-ist eine
federnde Klinke, die beim Ausschalten ides Sch.altorgana 3 einfällt und das Schaltorgan
in d'erAusschaltstellung festhält. Der zweite Elektromagnetschalter 1I hat als Schaltorgan
einen einarmigen Hebel i i, der entgeg.°n,der Wirkung einer Feder 12 um die ortsfeste
Achse 13 -drehbar ist. Das Schaltorgan, i i trägt ,den Kontaktteil 14, der mit dem
ortsfesten Gegenkontaktteil 7 zusammenwirkt. Außerdem ist an dem S lhaltorgan ein
Kontaktteil 15 angebracht, der mit dem ortsfesten Gegenkontaktteil 16 zusammenarbeitet.
Das Schaltorgan steht unter Wirkung eines Elektromagneten 17, der :die Magnetwicklung
18 trägt. i9 ist ein unter der Wirkung der -Feder 2o stehender drehbarer Abs.tützwinkel,
der das Schaltorgan i i in einem kleinen Luftspalt gegenüber dem Elektromagneten
hält. In der Einrichtung gemäß der Erfindung ist ferner noch ein Widerstand2i vorgesehen,
der in -der zu überwachenden Hauptleitung liegt. An diesem Widerstand entsteht bei
Stromdurchgang eine Spannung, die von dem zu überwachenden Belastungsstrom abhängig
ist. Diese Spannung steuert die beiden Elektromagnetscbalter I und. II.
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Die Leitungsführung in der Einrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:
Die Klemme i steht in Verbindung mit dem ortsfesten Gegenkontaktteil 7. An,das der
Klemme 2 zugewandte Ende des Widerstandes 21 ist je ein Ende der Elektromagnetwicklungen
9 und 18 ,angeschlossen. Das zweite Ende der Elektrom.agnetwicklung 9 -liegt an
dem ortsfesten Gegenkontakttei'I 16, während das zweite Ende der Elektromagnetwicklung
i8 an die Drehachse 13 des. Schaltorgans i i angeschlossen ist. Das der Klemme 2,;
abgewandte Ende des Widerstandes 21 steht in leitender Verbindung mit den beiden
ortsfesten Achsen 5 und 13 der Schaltorgane 3 und i i.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung iist folgende:
Die Fi.g. i zeigt die Schalteinrichtung nm Einschaltzustand. Der Strom fließt von
der Klemme i über den Gegenkontaktteil 7, das Schaltorgan 3, den Widerstand2i zu
der Klemmet. Die Magnetwicklung i8 des Elektromagnetschalters.II liegt @dauernd
an der Spannung des Widerstandes 2i, während idie Magnetwicklung g .des Elektromagnetschalter&
I nicht an Spannung liegt. Hat der Strom eine bestimmte Grenze nicht überschritten,
so bleibt die Schalteinrichtung unbeeinflußt. Wird aber diese Grenze überschritten,
so wird die von dem Belastungsstrom abhängige Spannung an den Widerstand 21 so groß,
.daß die SchalteinrichtunginTätigkeittritt. Zunächstwirdan dem Elektromagnetschalter
II entgegen der Wirkung der Feder i2 das Schaltorgan ii von dem Elektromagneten
17 angezogen. Dadurch werden die Kontakte 7 und 14 sowie 15 und 16 geschlossen.
Durch das Schließen. der Kontakte 7 und 14 wird der Elektromagnetschalter I überbrückt.
Durch d.as Schließen der Kontakte 15 und 16 erhält die Elektromagnetwicklüng 9 des
Elektromagnetschalters I Spannung. Dadurch wird das Schaltorgan 3 von dem Elektromagneten
8 angezogen, wodurch eine Unterbrechung zwischen den. Kontaktteilen 6 und 7 auftritt.
Bei dieser Unterbrechung entsteht aber kein Schaltlichtbogen, da der ElektromagnetschalterLdurch
den:ElektromagnetschalterII überbrückt ist. Hat das Schaltorgan3 auggeschaltet,
so, fällt,die Klinke io hinter das Schaltorgan 3 und hält dieses in der Ausschaltstellung
fest. Bei der Einschaltbewegung ,des Schaltorgans i i des Elektromagnetschalters.II
hat sich der Abstützwinkel i9 unter Wirkungseiner Feder 2o umgelegt. Das Schaltorgan
i i des Elektromagnetschalters wird so lange in der Einschaltstellung gehalten,
solange der Zeitwert der von dem Belastungsstrom abihängig:n Spannung ° an dem Widerstand
2i von Null verschieden ist. Erreicht der Zeitwert der Spannung an dem Widerstand
und damit der Zeitwert-des zu überwachenden Belastungsstromes den Nullwert, so kann
der Elektromagnet 17 das Schaltorgan ii entgegen der Wirkung ider Feder 12 nicht
mehr halten und läßt das Schaltorgan abfallen. Dadurch tritt die endgültige Unterbrechung
des zu. überwachenden Stromes an den Kontakten 7 und i¢ auf. Diese Unterbrechung
ist aber, da der Zeitwert des Wechselstromes praktisch Null ist, praktisch funkenlos.
Bei der Ausschaltung legt das Schaltorgan ii einem großen Weg zurück, indem es sich
bis an die umgelegte Klinke i9 legt. Dadurch wird ein großer Abschaltweg bei der
Ausschaltung des Elektromagnetschalters II erreicht, wodurch Rückzündungen vermieden
werden. Dieser Zustand ist in ,der Fi.g. 3 ,dargestellt.
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Um die Schalteinrichtung einzuschalten, wird der Abstützwinkel i9
gedreht, wodurch,das.Schaltorgan i i -in seinen geringen Abstanid von dem Elektromagneten
:gebracht wird und sich auf den Abstützwinkel auflegt. Ferner -ist es notwendig,
die federnde Klinke io zu :dreihen, wodurch das Schaltorgan 3 des Elelztromagnetschalters.
I freigegeben wird und in die Einscbaltstiellung gelangt.
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In der Fig. q. -ist 'der Verlauf .des von der erfindungsgemäßen Einrichtung
überwachten Wechsel-Stromes T -in Funktion der Zeit T dargestellt.
In dem lintkenTeil der Kurve hat der Strom roch nicht die Grenze ierreicht, bei
der die Schalteinrichtung anspricht. In dem rechten Teil tder Kurve ist eine große
Stromerhöhung, z. B. durch Kurzscbluß, entstanden. In dem Punkt A ider Kurve spricht
der Elektromagnetscbalter II an, indem er die Überbrückung,des Elektromagnetschalters
I :durchführt. In dem Punkt B findet,dieAusschaltung .des Elektromagnetschalters
I statt. In dem Punkt C, der in der Nähe des Nulldurchganges des Wechselstromes
liegt, findet die endgültige Unterbrechung des Stromes durch .den Ehktromag#netschalter
II statt.
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Die Schalteinrichtung gemäß der Erfindung läßt sich auf ihre Ansprechstromstärkedurch
Verändern der Spannung an der Feder 12 einstellen. Das gchnelleArbeiten ider Einrichtung
wird zweckmäßig durch Verwendung hochwertiger ferromagnetischer und remanenzfreier
Werkstoffe für die Elektromagneten
der Schalter unterstützt. Durch
Verwendung besonders kleiner beweglicher Teile für die Schalteinrichtung sowie durch
die Anwendung kleinster Schalthübe für die Magnetanker sowie durch große Ausschaltwege
an den Schaltorganen können der Schalteinrichtung !gc@mäß der Erfindung besonders
kleine Abmessungen gegeben werden, ohne daß beim Schalten Rückzündungen auftreten.