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Schaltstückanordnung für Schalter mit hoher Abschaltleistung An der
Berührungsstelle von Schaltstücken werden infolge abstoßender Wirkung der eng zusammengedrängten
Stromfäden etwa dem Quadrat des Stromes proportionale Kräfte frei, die die Schaltstücke
zu öffnen versuchen. Diese Kräfte können namentlich bei Schaltgeräten für hohe Schaltströme
einige ioo leg erreichen, so daß die erforderlichen Andruckkräfte, die durch Kontaktdruckfedern
aufgebracht werden müssen, zu einer erheblichen Überdimensionierung dieser Federn
über das zur normalen Stromführung hinaus erforderliche Maß führen. Um diese Schwierigkeiten
zu umgehen, ist es bekannt, von dem Strom selbst zusätzliche Kontaktanpreßkräfte
durch Magnete oder Stromschleifen zu erzeugen. Das geschieht beispielsweise d,aduzch,
daß man den .die an der Berührungsstelle hervorrufenden Strom durch einen Elektromagnet
leitet und dessen Zugkraft zur -Verstärkung der Kontaktdruckfedern heranzieht. Die
Zugkraft solcher Magnete ist proportional dem Quadrat der Luftspaltind(ul:tion,
also bei niedriger Sättigung des Eisenweges proportional dem Quadrat des Stromes,
um erst mit zunehmender Eisensättigung hinter diesem Wert zurückzubleiben. Durch
geeignete Bemessung dieser Magnete kann man also erreichen, daß die Kontaktabhebekräfte
an der Schaltstelle stets kleiner bleiben als die Kontaktandruckkräfte, die durch
die Kontaktdruckfedern und die Magnetkräfte erzeugt werden. Fig. i zeigt die Abhängigkeit
-der Kontaktkraft vom Strom. Dabei ist durch die zur Abszi:ssenachse parallele Linie
i die Kontaktkraft der Feder wiedergegeben. Die durch die Magnete erzeugten Andruckkräfte
ergeben sich aus der Kurve 2, so daß durch deen Wert Z die Zugkraft des Magnets,
bezogen auf die Schaltstelle, wiedergegeben
ist. Man erkennt, daß
dieser Wert in einem großen Stro!mberei@ch sso liegt, d@aß die Abhebekraft an der
Schaltstelle, die durch die Kurve 3 wiedergegeben ist, kleiner ist als die Zugkraft
des Magnets.
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Die Magnete können für Selbstschalter sehr klein ausgeführt werden,
da sie im Kurzschlußfal'1 sehr hoch (einige ioooAmperewindungen) erregt werden und
einige Millisekunden danach wieder bei der Unterbrechung des Kurzschlußstromes durch
den Schalter abgeschaltet werden. Die Ausführung aus massivem Eisen gibt ihnen die
nötige Festigkeit, um die bei diesen honen Erregungen auftretenden großen Zugkräfte
aufzunehmen. Bei Selbstschaltern mit mehrstufiger Unterbrechung, z. B. mit Hauptkontakt,
Vorkontakt und eigentlichem Schaltkontakt, von denen nur der letzte mit einer Lichtbo;genlöscheinrichtung
versehen ist, öffnet zunächst der Hauptkontakt. Der Strom wird dann später auf die
öffnenden Kontakte übertragen. Die Öffnungsreihenfolge der Kontakte wird mechanisch
gesteuert, wobei zwischen der Öffnung der einzelnen Kontakte so viel Zeit liegen
muß, daß der nur mit endlicher Geschwindigkeit übergehende Strom vollständig übernommen
wird. Die notwendige Umschaltzeit ist durch die unvermeidliche Induktivität und
den Ohmschen Widerstand des Umschaltkreises gegeben. Der mechanisch eingestellte
Zeitablauf ist jedoch nur gewährleistet, wenn die Stromabhebekräfte in der Schaltstelle
nicht in der Lage sind, die nachfolgenden Kontakte schon während der Stromübernahme
vor der mechanisch eingestellten Zeit abzuheben. Es empfiehlt sich daher, diese
nachfolgenden Kontakte mit magnetischer Kontaktdruckerhöhung auszurüsten.
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Die Ausführung dieses Gedankens scheitert jedoch daran, daß 'die Magnete
bei den hohen Strömen. und den kurzen Umschaltzeiten infolge des raschen Erregungsanstieges
(einige ios A/sec) in. ihrem Feldaufbau durch Wirbelströme stärker behindert werden,
so daß ihre dynamische Zugkraft, die in Fig. i in Kurve .4 wiedergegeben ist, weit
hinter der statisch gemessenen Kurve 2 zurückbleibt.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltstückanordnung für .Schalter mit
hoher Abschaltleistung, bei der der Kontaktdruck durch Magnete bei deren Erregung
durch den Strom im Moment hoher Abschaltleistung verstärkt wird. Um trotz der obenerwähnten
Schwierigkeiten eine ausreichende Zugkraft zu erhalten, ist erfindungsgemäß der
Magnet .mit Einschnitten, Unterteilungen, od. dgl. versehen, um Wirbelströme zu
unterdrücken., die den Aufbau des Magnetfeldes hemmen.. Man wird mit Vorzug auch
den Anker des Magnets mit solchen Einschnitten, Unterteilungen od. dgl. für diesen
Zweck versehen. Dadurch, daß durch, die bei der Erfindung verwendeten Einschnitte
und Trennfugen die Wirbelstrompfade unterbrochen werden, wird erreicht, daß die
Magnetzugkraft -der Erregung schneller folgt. Die dynamische Zugkraftkurve eines
solchen Magnets ist in Fig. i mit 5 bezeichnet. Solche nach der Erfindung ausgebildeten
Magnetsysteme haben den Vorteil einer großen mechanischen Festigkeit, die bei kleinen
Abmessungen und großen mechanischen Kräften unerläßlich ist. Eine Ausführungsform
der Erfindung ist schematisch in den Fig.2 bis 4 dargestellt. In Fig. 2 ist mit
i i das feststehende- und mit 12 .das bewegliche Kontaktstück eines Schalters bezeichnet.
Das Kom!taktstück 12 wird zum Einschalten mit Hilfe eines Druckstückes 13 an den
Kontakt i i angedrückt, wobei die Einschaltkraft in Richtung des Pfeiles 14 auf
die Rolle 15 wirkt. Das Druckstück 13 ist für diesen Zweck um den festen Drehpunkt
16 drehbar gelagert. Zur Erzeugung des Kontaktdruckes dient eine zwischen das Druckstück
13 und das Schaltstück 12 geschaltete Feder 17. Am Schaltstück 12 sind die stromführenden
Zwischenbänder 18 befestigt. Das Schaltstück 12 selbst ist .am Druckstuck 13 im
Drehpunkt i9 gelagert. Um den Kontaktdruck bei Stromdurchgang zu verstärken, ist
ein. Magnet 2o .angeordnet, der von dem Strom erregt wird, welcher durch die Leitung
18 fließt. Dem Magnet ist ein Anker 21 zugeordnet, der in der aus der Figur ersichtlichen
Weise starr mit dem Kontaktstück 12 verbunden ist. Die durch das Anziehen des Ankers
21 an dem Magnet hervorgerufene Kraft wirkt im Sinne des Andrückens des Kontaktstückes
12 gegen das Kontaktstück i i. In der Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Stelle C-ID
des Magnets dargestellt, und die Fig. ,4 zeigt den Schnitt A-B von Fig. 3.. Wie
die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, ist gemäß der Erfindung der Anker 21 in drei Teile
unterteilt, und fernerhin ist entsprechend Fig.4 der Anker des Magnets durch Einschnitte
22 unterteilt, wodurch die den Aufbau des Magnetfeldes hemmenden Wirbelströme unterdrückt
werden.