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Periodisch betätigtes Kontaktgerät Es sind periodisch betätigte Kontaktgeräte
vorgeschlagen worden, insbesondere für Stromrichter, Umformer oder elektrische Maschinen,
bei denen die Kontaktgabe durch taumelnde Bewegung eines bewegten Kontaktkörpers
auf festen Kontakten hervorgerufen wird. Diese Geräte haben besonders dann, wenn
sie unmittelbar durch ein magnetisches Drehfeld angetrieben werden, den Vorteil
großer Einfachheit und Betriebssicherheit, da keinerlei gleitende oder reibende
Lagerstellen notwendig sind. Insbesondere läßt sich auch die Zentrierung des Taumelankers
durch das Magnetfeld selbst bewirken.
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Bei derartigen Geräten ist große Sorgfalt darauf zu verwenden, alle
Ursachen zu beseitigen, welche eine gleitende Reibung der Kontaktflächen aufeinander
zur Folge haben könnten, da bei derartigen gleitenden Bewegungen der bewegten Kontakte
gegenüber den festen .die Gefahr des Abriebs des Kontaktmaterials besteht. Besonders
unerwünscht sind Bewegungen in radialer Richtung, d. h. Abweichungen von der normalen
zentrierten Lage. Kräfte, welche derartige radiale Bewegungen hervorrufen können,
entstehen beispielsweise dann, wenn der Schwerpunkt des Kontaktkörpers nicht mit
seinem Schwingungsmittelpunkt übereinstimmt. Es tritt dann eine radial nach außen
gerichtete Fliehkraft auf, welche kreisende Bewegungen des Taumelkörpers um seine
zentrale Lage zur Folge haben kann, nämlich dann, wenn die Reibungskräfte
nicht
ausreichen, den Kontaktkörper in seiner zentralen Lage genügend festzuhalten.
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Eine andere Ursache für derart unerwünschte Bewegungen des bewegten
Kontaktkörpers -gegenüber den festen Kontaktbahnen kommt .dann zustande, wenn unter
dem Einfluß des Kreiselmoments des taumelnden Kontaktkörpers das Kontaktgerät selbst,
welches die feste Kontaktbahn trägt, in kreisende Bewegung versetzt wird, und wenn
die Masse des bewegten Kontaktkörpers so groß und die Reibungskraft an den Kontaktflächen
sö°klein ist, daß der Kontaktkörper die kreisende Bewegung des Unterbaues nicht
vollständig mitzumachen-in der Lage ist. Erfindungsgemäß werden die Kontakte derart
gelagert, daß sie unter dem Einfluß der bei der Bewegung auftretenden Massenkräfte
keine Abrieb verursachenden, reibenden Bewegungen gegeneinander machen können.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Erfindungsgedanken auszuführen.
Beispielsweise kann man die Kontakte des taumelnden Kontaktträgers und/oder die
im Gehäuse feststehenden Kontakte derart nachgiebig im Taumelkörper bzw. - im Gehäuse
lagern und mit derart geringer Masse ausführen, daß sie keine reibenden Bewegungen
gegeneinander machen können, auch wenn beispielsweise das Kontaktgerät selbst schwingende
oder kreisende Bewegungen ausführt. Man kann auch die Kontakte mit dem Taumelkörper
bzw. mit dem Gehäuse fest verbinden und das Gehäuse derart anordnen und lagern,
daß es zusammen mit den festen Kontakten unter dem Einfluß der Massenkräfte keine
Bewegungen ausführen kann, welche in Richtung der Kontaktberührungsflächen liegen
und zu Abrieb führen können. Beispielsweise kann man das Gehäuse derart ausführen,
daß sein Schwerpunkt mit dem Schwingungsmittelpunkt des Taumelkörpers zusammenfällt.
Da das Gehäuse beispielsweise unter dem Einfluß des Kreiselmoments Schwingungen
um seinen Schwerpunkt ausführt, so erfolgen- die Bewegungen der -feststehenden Kontaktbahn
in dem Falle, daß der Schwerpunkt mit dem Schwingungsmittelpunkt des Taumelkörpers
zusammenfällt, nur senkrecht zur Kontaktberührungsfläche, und es besteht keine Gefahr
des Abriebs. Da sich die besondere Lage des Schwerpunktes im Schwingungsmittelpunkt
des Taumelkörpers praktisch nicht immer verwirklichen läßt, kann man das feststehende
Kontaktgerät mit so großem Trägheitsmoment um den Schwerpunkt ausführen oder mit
Zusatzmassen von so großem Trägheitsmoment starr koppeln, daß die schwingenden Bewegungen
des Gehäuses vernachlässigbar klein werden. Beispielsweise kann man das Kontaktgerät
mit dem Umspanner oder mit sonstigem Zubehör des Umformers konstruktiv starr verbinden.
Um Erschütterungen oder Schwingungen, welche von außen auf das Kontaktgerät übertragen
werden könnten, auszuschalten, und um gleichzeitig zu verhindern, daß durch den
Lauf des Kontaktgerätes Erschütterungen und Geräusche nach außen hin übertragen
werden, kann man das Kontaktgerät zusammen mit der fest verbundenen Masse des Umspanners
od. dgl. federnd, z. B. auf Schwingmetall, in der Verkleidung des Umspannergerätes
anbringen. Die schwingenden Bewegungen des. Kontaktgerätes lassen sich auch dadurch
beseitigen, daß man zwei Kontaktkörper derart zusammenarbeiten läßt, daß ihre Massenkräfte
sich gegenseitig aufheben. Beispielsweise kann man durch ein einziges Magnetsystem
an seinen beiden Enden je einen Kontaktkörper derart arbeiten lassen, daß die Kontaktgabe
jeweils an der gleichen Stelle des Umfanges erfolgt.
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_ An Hand der in der Zeichnung dargestellten schematischen Möglichkeiten
sei das Wesen der .Erfindung weiter erläutert.
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In Fig. i der Zeichnung ist i das im wesentlichen feststehende Kontaktgerät,
welches u. a. das antreibende Magnetfeld enthält. 2 ist die feststehende Kontaktbahn,
3 die bewegte Kontaktbahn. 4 ist der Taumelkörper mit einer Zusatzmasse, welche
für die Vergleichsmäßigung der Winkelgeschwindigkeit der Bewegung und zur Erzielung
des notwendigen dynamischen Kontaktdruckes vorgesehen ist. Sie kann beispielsweise
gleichzeitig den bewegten Kontaktanker darstellen. Der bewegte Kontakt 3 ist mit
4 nicht starr, sondern durch auf seinem Umfang angeordnete Federdrähte 5 verbunden.
Diese gestatten radiale Bewegungen von 3 gegen 4, übertragen jedoch in axialer Richtung
die Kräfte von 4 auf 3 ohne Federung. Infolgedessen können auch in dem Falle, daß
2 mit dem - Gehäuse Schwingungen in Richtung der Kontaktberührungsebene
A A ausführt, keine Gleitbewegungen von 2 gegen 3 in dieser Ebene auftreten,
da die Federung 5 der verhältnismäßig kleinen Masse 3 gestattet, alle Bewegungen
von 2 in dieser Richtung mitzumachen. In gleicher Weise kann man auch die festen
Kontakte 2 mit i federnd verbinden.
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In Fig. 2 ist eine Ausführung schematisch dargestellt, bei der auf
federnde Lagerung der Kontaktbahnen verzichtet ist. Durch die Bewegung des Taumelkörpers
4 wird auf das feststehende Gehäuse i ein umlaufendes Drehmoment übertragen, welche
in der Zeichnung durch das Kräftepaar -f- K -K angedeutet ist. Dieses umlaufende
Drehmoment versetzt das Gehäuse i in kreisende Schwingungen um seinen Schwerpunkt
S. Dabei treten Bewegungen der Kontaktbahn :2 auf, welche eine Komponente in Richtung
der Berührungsebene AA aufweisen. Ist die Masse von 4 groß und der Anpreßdrück
von 3 gegen 2 verhältnismäßig gering, so reicht die Reibungskraft zwischen 2 und
3 nicht aus, um die Bewegung von 2 auf 3 und 4 zu übertragen. Es tritt infolgedessen
Reibung und Abrieb der Kontaktflächen auf. Im Sinne der Erfindung werden diese dadurch
vermieden bzw. unschädlich gemacht, daß man das Gehäuse i mit großem Trägheitsmoment
um seinen Schwerpunkt S ausführt, so daß die kreisenden Bewegungen des Gehäuses
i, wie sie durch die punktierten Lagen angedeutet sind, vernachlässigbar klein werden.
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In Fig.3 ist ein Kontaktgerät dargestellt, bei dem ein einziges Gehäuse
bzw. Magnetsystem i zwei Kontaktkörper 4 und q.' antreibt, derart, daß
sich
die Kreiselmomente -I- K und -K bzw. -I- K' und -K' gegenseitig aufheben, so daß
das Gehäuse i auch bei kleinem Trägheitsmoment vollständig in Ruhe bleibt.
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In Fig. 4 ist angedeutet, wie ein Kontaktgerät i mit einem Taumelkörper
4 beispielsweise mit dem Umspanner 6 konstruktiv starr verbunden werden kann. Es
ist zweckmäßig, diese Verbindung nicht nur durch die an der Grundplatte von i angreifenden
Streben 7 und 8, sondern außerdem durch Verbindungsstreben 9 und io, welche angenähert
in der Ebene AA der Kontaktberührung angreifen. Die konstruktive Einheit
i und 6 kann man durch Federn i i, 12, 13 und 14 in einem Gerüst 15 befestigen.
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In Fig. 5 ist eine etwas andere Anordnung dargestellt. Das Kontaktgerät
i ist angenähert in Höhe der Kontaktberührungsfläche AA (Fig. 2) durch eine
steife Platte 16 in einem steifen Rahmen 17 befestigt. Möglichst hoch im
Rahmen 17 ist durch Streben 18 der Umspanner 6 angeordnet, während Schaltdrossel
i9 und eine Glättungsdrossel 2o möglichst im unteren Teil des Rahmens
17 starr befestigt sind. Durch die Anordnung der Massen i, 6, i9 und 2o und
des Rahmens 17 in verhältnismäßig großer Entfernung vom gemeinsamen Schwerpunkt
S erhält das gesamte Gebilde ein großes Trägheitsmoment. Der Rahmen 17 ist durch
Schwingmetallflüsse 21 in einer äußeren Verkleidung 22 aufgestellt.
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Die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen sind nur Ausführungsbeispiele,
welche sich insbesondere auf Geräte kleinerer Leistungen, beispielsweise Ladegeräte
oder Schweißgeräte, beziehen. Bei großen Leistungen wird man von der Anordnung gemäß
Fig. 3 Gebrauch machen oder nach den Angaben der Erfindung andere in den Bildern
nicht dargestellte Mittel zur Anwendung bringen. Die Erfindung eignet sich insbesondere
für Kontaktgeräte, bei denen die Kontakte von Schaltfeuer durch Primärventile, saugtransformatorähnliche
Drosseln, Schaltdrosseln, Einschaltdrosseln, Löschkondensatoren, Vorerregung der
Drosseln und ähnliche Mittel, wie sie bekannt oder vorgeschlagen worden sind, entlastet
sind, wobei die genannten Mittel einzeln oder in zweckentsprechender Kombination
Anwendung finden können. Da sich Bewegungen der Kontaktbahnen an ihrer Berührungsebene
durch die angegebenen Mittel nicht ganz vermeiden lassen, so wird man zur Erhöhung
der Betriebssicherheit Kontaktmaterialien verwenden, welche hohe Abriebfestigkeit
aufweisen. Man kann auch den Kontaktdruck so groß wählen und Material mit so großer
Reibungsziffer anwenden, daß die schädlichen Bewegungen der Kontaktflächen gegeneinander
verhindert werden. Gleichzeitig hat man, wie schon erwähnt, dafür Sorge zu tragen,
daß auch alle anderen Ursachen, welche gleitende Bewegungen der Kontaktflächen aufeinander
zur Folge haben können, beispielsweise falsche Schwerpunktslage oder Wirbelstromdrehmomente
auf den bewegten Kontaktkörper, ausgeschaltet bzw. so weit vermindert sind, daß
kein Gleiten auftritt, welches Abrieb zur Folge hat. Eine gewisse kleine gleitende
Bewegung der Kontaktflächen gegeneinander kann unter Umständen, z. B. vorübergehend,
erwünscht sein, um die Kontaktflächen sauber und eben zu halten.
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Die Erfindung dient dazu, die Kontaktgeräte der beschriebenen Art
in ihrer Betriebssicherheit weiter zu steigern. Man wird gleichzeitig mit den Mitteln
gemäß der Erfindung auch alle für derartige Geräte bereits bekanntgewordenen Hilfsmittel
und Verfahren zur Anwendung bringen, um mechanische Stromrichter usw. zu erhalten,
welche allen Anforderungen an Betriebssicherheit genügen und mit einem Mindestmaß
an Wartung auskommen.