DE921951C

DE921951C - Device for controlling electromagnetically operated switches

Info

Publication number: DE921951C
Application number: DES5173D
Authority: DE
Inventors: Myron J Brown
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-05-05
Filing date: 1940-05-07
Publication date: 1955-01-07
Also published as: CA408679A; US2269842A

Description

Einrichtung zum Steuern elektromagnetisch betätigter Schalter Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung elektromagnetisch betätigter Schalter. ZumSchließen größerer Schalter sind wegen der großen Gewichte der zu bewegenden Teile verhältnismäßig starke Steuerströme erforderlich, die nicht mehr unmittelbar durch den Steuerschalter beherrscht werden können. Man verwendet deshalb bei solchen Schaltern Zwischenrelais zwischen dem Steuerschalter und der Betätigungsspule des Schalters. Das gilt sowohl für den Fall, daß der Steuerschalter von Hand bedient wird, als auch dann, wenn der Steuerschalter selbsttätig in Abhängigkeit von einer Bestimmungsgröße anspricht. So kann es beispielsweise sein, daß der Schalter nach erfolgter Unterbrechung des Stromkreises selbsttätig wieder eingeschaltet werden soll, oder daß er sich schließt, wenn in einem anderen Stromkreis eine Störung auftritt. Meist ist es sowohl bei Steuerung von Hand als auch bei selbsttätiger Steuerung erwünscht, daß die Schließung des Schalters so rasch wie möglich dem Schließen des Steuerschalters folgt. Die bisher verwendeten mechanischen Zwischenrelais wirken dieser Forderung jedoch in erheblichem Maß entgegen, da sie selbst zum Ansprechen eine beträchtliche Zeit erfordern.Device for controlling electromagnetically operated switches Invention relates to the control of electromagnetically operated switches. Larger switches are used to close because of the large weights of the switches to be moved Parts of relatively strong control currents required that are no longer immediate can be controlled by the control switch. One uses therefore with such Switches intermediate relays between the control switch and the actuating coil of the Switch. This applies both to the case that the control switch is operated by hand is, as well as when the control switch is automatically dependent on a Determining variable responds. So it can be, for example, that the switch after automatically switched on again after the circuit has been interrupted should, or that it closes if a fault occurs in another circuit. Usually it is both manual and automatic control it is desirable that the closure of the switch as soon as possible corresponds to the closure of the Control switch follows. The mechanical intermediate relays used up to now work However, this requirement is contrary to a considerable extent, since it is a response to itself require a considerable amount of time.

Gemäß der Erfindung wird deshalb als Relais im Stromkreis der aus einem Wechselstromnetz gespeisten Schalterspule ein Gas- oder Dampfentladungsgefäß verwendet, welches durch eine ständig in die Kathode tauchende Zündelektrode gezündet werden kann. Die Verwendung eines solchen Entladungsgefäßes als Zwischenrelais hat den Vorteil, daß durch diesen Schaltungsteil keinerlei Verzögerung mehr hervorgerufen werden kann, Der Strom in der Schalterspule beginnt praktisch in dem gleichen Augenblick zu fließen, in dem die Kontakte des Steuerschalters geschlossen und dadurch die Zündelektrode des Entladungsgefäßes an Spannung gelegt werden. Andererseits erfordert das Entladungsgefäß der genannten Art keinerlei Vorbereitungen, um es zu zünden, sondern es ist, ohne daß es in einem besonderen Erregungszustand gehalten werden muß, ständig ansprechbereit, verhält sich also in dieser Hinsicht wie ein mechanisches Relais. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Entladungsgefäßes der genannten Art, welches mit zwei oder mehr Anoden ausgerüstet ist. Dann genügt zur Zündung ein kurzer Stromimpuls, da wegen der Mehrzahl der vorhandenen Anoden ständig ein Lichtbogen in dem Entladungsgefäß aufrechterhalten bleibt. Unterstützt wird diese Wirkung durch die hohe Induktivität der Betätigungsspule des Schalters. Um das Entladungsgefäß, nachdem der Schalter seine Einschaltstellung erreicht hat, wieder zum Erlöschen zu bringen, werden zweckmäßig Kondensatoren vorgesehen, die durch Hilfskontakte des Schalters in dessen Endstellung den Entladungsstrecken, parallel geschaltet werden. Die löschende Wirkung der Kondensatoren kann dadurch erhöht werden, daß man sie vor ihrer Parallelschaltung zu den Entladungsstrecken mit entsprechendem Torzeichen auflädt. Dabei können die Entladungsstrecken selbst als Gleichrichter für die Aufladung benutzt werden.According to the invention, therefore, is used as a relay in the circuit from an alternating current network fed switch coil a gas or vapor discharge vessel used, which is ignited by an ignition electrode that is constantly immersed in the cathode can be. The use of such a discharge vessel as an intermediate relay has the advantage, that through this circuit part no delay whatsoever more can be evoked, the current in the switch coil practically starts to flow at the same instant that the contacts of the control switch are closed and thereby the ignition electrode of the discharge vessel is connected to voltage. on the other hand the discharge vessel of the type mentioned does not require any preparations in order to it to ignite, rather it is held without it being in a special state of excitement must be, always ready to respond, so behaves in this respect like a mechanical relay. The use of a discharge vessel is particularly expedient of the type mentioned, which is equipped with two or more anodes. Then it is enough A short current pulse for ignition, because of the majority of the anodes present an arc is constantly maintained in the discharge vessel. Supports this effect is due to the high inductance of the actuating coil of the switch. To open the discharge vessel after the switch has reached its on position, To bring it back to extinction, capacitors are expediently provided that through auxiliary contacts of the switch in its end position the discharge path, can be connected in parallel. The quenching effect of the capacitors can thereby must be increased that they are connected in parallel to the discharge paths charges with the corresponding gate sign. The discharge paths themselves be used as a rectifier for charging.

Als Stromquelle für die Speisung der Zündelektrode kann ebenfalls mit Vorteil ein Kondensator verwendet werden. Dieser Kondensator wird zweckmäßig über einen Hilfsgleichrichter an das Wechselstromnetz angeschlossen, so daß er ständig in geladenem Zustand und damit in Zündbereitschaft gehalten wird. Um ein ungewolltes Zünden der Entladungsstrecken zu vermeiden, wenn der Schalter geschlossen ist, kann man durch weitere Hilfskontakte des Schalters in dessen Einschaltstellung den als Zündstromquelle dienenden Kondensator kurzschließen.As a power source for the supply of the ignition electrode can also a capacitor can advantageously be used. This capacitor becomes useful connected to the AC mains via an auxiliary rectifier, so that it is constantly is kept in a charged state and thus in readiness for ignition. An unwanted one Can avoid igniting the discharge paths when the switch is closed one by further auxiliary contacts of the switch in its on position the as Short-circuit the capacitor serving the ignition current source.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. i ist mit 3 der zu betätigende Schalter bezeichnet; dessen Hauptkontakte 9 zwischen der Drehstromquelle 5 und dem Verbraucher 7 liegen. Außerdem besitzt der Schalter noch Hilfskontakte 11, 13 und 15, die auf der Betätigungsstange 17 gleitend angeordnet sind und durch das Hebelsystem ig in ihre Schließungsstellung gebracht werden, wenn die Klinke 21 in der Einschaltstellung der Kontakte 9 hinter dem Zahn 23 einschnappt, um den Schalter zu verriegeln.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In Fig. I, 3 designates the switch to be operated; its main contacts 9 lie between the three-phase current source 5 and the consumer 7. Also owns the switch has auxiliary contacts 11, 13 and 15 on the actuating rod 17 Are slidably arranged and by the lever system ig in their closed position be brought when the pawl 21 in the on position of the contacts 9 behind snaps into tooth 23 to lock the switch.

Die Schließungsspule 25 des Schalters 3 wird aus der Sekundärwicklung 39 des Transformators 37 in Vollweggleichrichtersehaltung über die beiden durch die Anoden 31 und 33 und die Kathode 29 des Entladungsgefäßes 27 gebildeten Entladungsstrecken gespeist. Zur Zündung des Entladungsgefäßes dient die Hilfselektrode 35, die aus einem halbleitenden oder Widerstandswerkstoff besteht und ständig in die Kathode 29 eintaucht. Wird einer solchen Zündelektrode ein Strom in Richtung auf die Kathode 29 zugeführt, so entsteht dadurch ein emittierender Fleck auf der Kathodenoberfläche, und das Entladungsgefäß zündet. Als Zündstromquelle dient der Kondensator 53, der aus der Sekundärwicklung 55 des Transformators 37 über den Hilfsgleichrichter 57 aufgeladen wird. Sobald der Steuerschalter 59 geschlossen wird, entlädt sich der Kondensator 53 unter Zwischenschaltung des Strombegrenzungswiderstandes61über die Zündelektrode 35 und die Kathode 29 und bewirkt damit eine Zündung des Entladungsgefäßes 27. Der Widerstand 61 hat den Zweck, den Entladestromstoß so lange andauern zu lassen, daß sich die Entladung in dem Entladungsgefäß 27 mit Sicherheit ausbilden kann. Sobald die Entladung einmal gezündet ist, wird sie unter dem Einfluß der Induktivität der Betätigungsspule 25 von den beiden Anoden weiter aufrechterhalten: Parallel zu der Betätigungsspule 25 liegen die Stromkreise 45 und 47, die je aus einem Widerstand 51 und einem Kondensator :I9 bestehen. Die Kondensatoren q.9 werden infolgedessen, solange Strom über die Betätigungsspule 25 fließt, wegen des an dieser auftretenden Spannungsabfalles geladen, und zwar so, daß die Belegungen, die an die Kathode 29 des Entladungsgefäßes angeschlossen sind, positives Potential gegenüber den anderen erhalten.The closing coil 25 of the switch 3 is made from the secondary winding 39 of the transformer 37 in full-wave rectifier mode through the two the anodes 31 and 33 and the cathode 29 of the discharge vessel 27 formed discharge paths fed. The auxiliary electrode 35 is used to ignite the discharge vessel a semiconducting or resistance material and is constantly in the cathode 29 dips. If such an ignition electrode generates a current in the direction of the cathode 29 supplied, this creates an emitting spot on the cathode surface, and the discharge vessel ignites. The capacitor 53, the from the secondary winding 55 of the transformer 37 via the auxiliary rectifier 57 being charged. As soon as the control switch 59 is closed, the discharges Capacitor 53 with the interposition of the current limiting resistor 61 via the Ignition electrode 35 and cathode 29 and thus causes the discharge vessel to ignite 27. The purpose of resistor 61 is to let the discharge current surge last as long as that the discharge can develop in the discharge vessel 27 with certainty. Once the discharge is ignited, it becomes under the influence of the inductance of the actuating coil 25 further maintained by the two anodes: parallel to the actuating coil 25 are the circuits 45 and 47, each consisting of a resistor 51 and a capacitor: I9 consist. The capacitors q.9 are consequently, as long as current flows through the actuating coil 25, because of the occurring at this Voltage drop charged, in such a way that the assignments that are connected to the cathode 29 of the discharge vessel are connected, positive potential compared to the others obtain.

Wenn jetzt der Schalter 3 in seine Einschaltstellung gegangen und die Verriegelungsklinke 21 eingeschnappt ist, so werden gleichzeitig die Kontakte 11, 13 und 15 geschlossen, Die Kontakte ii und 13 schalten die Kondensatoren 49 zu den beiden in dem Entladungsgefäß vorhandenen Entladungsstrecken parallel, und zwar so, daß die negativen Belegungen an die Anoden 31 bzw. 33 angeschlossen werden. Über die gerade brennende Entladungsstrecke wird infolgedessen von dem an dieser angeschlossenen Kondensator ein Stromstoß geschickt, der der ursprünglichen Stromrichtung in der Entladung entgegengesetzt gerichtet ist und diese zum Erlöschen bringt. Gleichzeitig wird durch den Hilfskontakt 15 der Kondensator 53 kurzgeschlossen, so daß ein erneutes Zünden des Entladungsgefäßes 27 nicht möglich ist. Es kann infolgedessen nicht vorkommen, daß der Schalter 3, wenn er aus irgendeinem Grund unmittelbar nach der Einschaltung wieder abfällt, wieder von neuem in die Einschaltstellung geht und damit das sogenannte Pumpen auftritt. Erst nachdem der Schalter 3 wieder eine längere Zeit geöffnet war, ist der Kondensator 53 hinreichend aufgeladen, um ein erneutes Zünden des Entladungsgefäßes zu ermöglichen.If the switch 3 is now in its on position and the locking pawl 21 is snapped in, the contacts 11, 13 and 15 are closed at the same time, the contacts ii and 13 switch the capacitors 49 in parallel to the two discharge paths present in the discharge vessel, as follows that the negative assignments are connected to the anodes 31 and 33, respectively. As a result, a current surge is sent over the currently burning discharge path from the capacitor connected to it, which is directed in the opposite direction to the original current direction in the discharge and causes it to be extinguished. At the same time, the capacitor 53 is short-circuited by the auxiliary contact 15, so that a renewed ignition of the discharge vessel 27 is not possible. As a result, it cannot happen that the switch 3, if it drops out again for any reason immediately after being switched on, goes back to the switched-on position and so-called pumping occurs. Only after the switch 3 has been open again for a longer period of time is the capacitor 53 sufficiently charged to enable the discharge vessel to be re-ignited.

Die Anordnung nach Fig. z ist der nach Fig. i sehr ähnlich. Der Unterschied liegt in der mit dem Schalter 3 gekuppelten Hilfsschälteinrichtung. Die Hilfskontakte 73 und 75 sind hier fest auf der Schalterstange 17 angeordnet. Es ist jedoch noch ein Hilfsrelais 63 vorgesehen, welches mit Abfallverzögerung ausgerüstet ist. Dieses Hilfsrelais besitzt zwei Kontakte 67 und 69, welche in die Verbindungsleitungen zwischen den Kondensatoren 49 und den Anoden 31 und 33 geschaltet sind. Sobald das Entladungsgefäß 27 zündet und die Schalterspule 25 von Strom durchflossen wird, wird über den Widerstand 66 auch die Hilfsrelaisspule 65 erregt, so daß dieses augenblicklich seine Kontakte 67 und 69 öffnet; die Kondensatoren 49 werden folglich zunächst geladen.The arrangement according to FIG. Z is very similar to that according to FIG. The difference lies in the auxiliary switching device coupled with switch 3. The auxiliary contacts 73 and 75 are here fixedly arranged on the switch rod 17. However, an auxiliary relay 63 is also provided, which is equipped with a dropout delay. This auxiliary relay has two contacts 67 and 69 which are connected in the connecting lines between the capacitors 49 and the anodes 31 and 33. As soon as the discharge vessel 27 ignites and current flows through the switch coil 25, the auxiliary relay coil 65 is also excited via the resistor 66, so that it immediately opens its contacts 67 and 69; the capacitors 49 are consequently charged first.

Geht jetzt der Schalter 3 in seine Einschaltstellung, so schließt der Hilfskontakt 73 die Spule 65 des Hilfsrelais 63 kurz, und dieses beginnt mit Verzögerung abzufallen. Die Verzögerung des Hilfsrelais ist so groß gewählt, daß der Schalter 3 seine Endstellung inzwischen völlig erreicht hat und in dieser festgeklinkt wird. Erst nachdem dieser Zustand erreicht ist, schließen sich die Kontakte 67 und 69 und bewirken eine Entladung der Kondensatoren q:9 über die Entladungsstrecken im Sinne der Löschung. Der Hilfskontakt 75 des Schalters 3 schließt gleichzeitig den Kondensator 53 kurz, so daß kein ungewolltes Wiederzünden der Entladungsstrecken erfolgen kann.If switch 3 is now in its on position, it closes the auxiliary contact 73, the coil 65 of the auxiliary relay 63 briefly, and this begins with Delay falling off. The delay of the auxiliary relay is chosen so that the switch 3 has now fully reached its end position and latched into it will. Only after this state has been reached, the contacts 67 and close 69 and cause the capacitors q: 9 to discharge over the discharge paths in the sense of deletion. The auxiliary contact 75 of the switch 3 closes at the same time the capacitor 53 briefly, so that no unintentional re-ignition of the discharge paths can be done.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Device for controlling the switch-on movement an electromagnetically operated switch, characterized in that as a relay between the control switch and the closing coil fed from an alternating current network of the switch a gas or vapor discharge vessel with control by a constantly in the cathode immersed igniter is provided.

2. Device according to claim r, characterized in that the discharge vessel (27) has two or more anodes (3i, 33), which form a full-wave or multi-phase rectifier arrangement.

3. Device according to claims r and 2, characterized in that with the switch Auxiliary contacts are coupled when the switch is in the on position Connect quenching capacitors (49) in parallel to the discharge paths.

4. Establishment according to claim 3, characterized in that the switching on of the quenching capacitors takes place via a time delay relay (25).

5. Device according to claim 3 and 4, characterized in that the quenching capacitors by the voltage drop be charged at the closing coil of the switch.

6. Device according to claim r, characterized in that a capacitor is used as the ignition current source for the discharge vessel (53) is used.

7. Device according to claim 6, characterized in that the as Ignition current source serving capacitor in the on position of the switch Auxiliary contacts (i5, 75) is short-circuited.