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Störschutzvorrichtung für periodisch betätigte Kontakteinrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für mechanische Kontakteinrichtungen,
die periodisch betätigt werden, insbesondere für mechanische Stromumformer, bei
denen der gewöhnlich durch einen Synchronantriebsmotor herbeigeführte Schalttakt
der Unterbrechungseinrichtung mit dem Stromverlauf derart synchronisiert ist, daß
die Unterbrechungen j edesmal in einer Zeitspanne erfolgen, während welcher die
Augenblickswerte des Stromes in dem zu unterbrechenden Kreise gerade sehr klein
und daher praktisch vernachlässigbar sind, so daß nur geringes oder überhaupt kein
Schaltfeuer entsteht. Die zeitliche Folge der Betätigung der verschiedenen Kontaktpaare
mehrphasiger Anordnungen ist dabei durch die Antriebsvorrichtung im wesentlichen
nach Maßgabe des Verlaufes der Wechselspannung festgelegt. Durch kurzschlußartige
Störungen in den an die Kontakteinrichtungen angeschlossenen Stromsystemen kann
die Phasensymmetrie und damit die regelmäßige Phasenfolge der Ströme gestört werden.
Die Kontakte würden dann gefährdet sein, wenn die Unterbrechungsvorgänge auch nach
Eintritt -der Störung mit der gleichen Regelmäßigkeit wie vorher fortgesetzt werden
würden. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, zurr Schutze der Kontakte eine
von dem zu unterbrechenden Strom oder von einer anderen elektrischen Größe der an
die Kontakteinrichtungen angeschlossenen Stromsysteme beeinflußte Sperreinrichtung
vorzusehen, die im
Störungsfalle die Öffnung der in diesem Augenblick
gerade geschlossenen Stromkreise "verhindert.
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Erfindungsgemäß ist die Schutzvorrichtung so ausgebildet, daß der
bewegliche Teil einer die Unterbrechungsstelle kurzschließenden Überbrükkungseinrichtung
durch einen Stößel mit einer Sperrvorrichtung, auf die ein von einer elektrischen
Größe der an die schutzbedürftige Kontakteinrichtung angeschlossenen Stromsysteme
beeinflußter Auslösemagnet einwirkt, gegen die Kraft einer Schließfeder in geöffneter
Stellung gehalten wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar in Fig. i in Seitenansicht, teilweise geschnitten, und in Fig.2 in Draufsicht
unter Weglassung der Schließfeder und ihres Widerlagers.
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Als Überbrückungselement dient eine Kontaktplatte 14, die in geschlossener
Stellung eine Dreipunktauflage besitzt. Die. Platte kann zu diesem Zweck vorzugsweise
die Gestalt eines Dreiecks haben und an den Ecken@aus der Plattenebene hervortretende
Ansätze 43 aufweisen, denen ähnliche Ansätze, auf drei Widerlagern 11, 12 und 13
entsprechen. Die Ansätze 43, die vorteilhaft aus schweißfestem Metall bestehen,
können beispielsweise besonders eingesetzt und leicht auswechselbar sein. Von den
Widerlagern, die auf einem Isolierkörper 2g von der Grundform eines flachen Zylinders
angeordnet sind, können je nach der Anschlußart zwei oder auch alle drei als Gegenkontakte
ausgebildet sein. Auf die Kontaktplatte 14 wird ein Schließdruck von einer sehr
kräftigen Feder 35 ausgeübt; die über ein Druckstück 34 etwa auf den Schwerpunkt
des von den Auflagepunkten gebildeten Dreiecks einwirkt, so daß sich der Federdruck
auf. die drei Auflagepunkte zu gleichen Teilen verteilt. Das Druckstück 34 kann
an seiner Auflagestelle kugelförmig ausgebildet und in einer entsprechenden Pfanne
der Kontaktplatte 14 gelagert sein. Das Widerlager für die Feder 35 wird durch eine
Platte 37 gebildet, in die ein Führungsstück 36 mit Gewinde verstellbar eingesetzt
ist. Die Platte 37 kann aus Isolierstoff bestehen und von Abstandsbolzen 34 32,
33 galten werden, mit denen auch die Kontaktstücke i 1, 12 und 13 am Isolierkörper
29 befestigt sein können.
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Der Schließkraft der Feder 35 entgegen wirkt ein gemeinsamer Stößel
15 von vorzugsweise zylindrischer Grundform, dessen Achse in der Verlängerung der
Federachse liegt und somit ebenfalls etwa auf den Schwerpunkt der Kontaktplatte
14 gerichtet ist. Der Stößel kann durch eine Klinkvorrichtung oder durch eine kniehebelartig
wirkende Totpunktsperrvorrichtung in geöffneter Stellung gesperrt gehalten werden.
Zu diesem Zweck ruht sein unteres Ende auf einem Wälzkörper z7 und dieser wiederum
auf einem zweiten Wälzkörper 16, der in eine Aussparung am oberen Ende eines beweglichen
Hebelarmes ig eingelegt ist. Der Hebelarm ig ist mittels eines Wälzlagers 23 mit
vorzugsweise nadelförmigen Wälzkörpern auf einem Zapfen 22 gelagert, der an einem
gabelförmigen Tragkörper 24 befestigt ist. Die oberen Gabelenden. dieses Tragkörpers
sind in Gleitschlitten 25 geführt, die sich an einer mit dem Isolierkörper 29 fest
verbundenen Platte 3o befinden. An der gleichen Platte ist ein Bock 27 angeschraubt,
-der als ruhendes Widerlager für eine Stellschraube 26 dient. Mit dieser Stellschraube,
die mit Feingewinde in einen Quersteg des gabelförmigen Tragkörpers 24 eingreift,
kann der letztere in der Schlittenführung 25 verstellt werden. Die Einstellung ist
so vorzunehmen, däß der Kniehebel, dessen ein Arm von dem Hebel ig, dessen anderer
Arm von dem Wälzkörper 17 und dessen Mittelgelenk von der Berührungssteile der beiden
Wälzkörper 17, 16 gebildet wird, nicht vollständig in seine Totlage gelangen kann.
Die Endlage des Wälzkörpers 17 ist hierbei durch eine Nase am oberen Ende des Hebelarmes
ig und durch beiderseits an dieser Nase vorbeigreifende hakenförmige Anschläge 28
bestimmt, die am unteren Ende des Stößels 15 befestigt sind und auf denen der Wälzkörper
17 mit seinen äußeren Enden ruht.
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Der Hebelarm ig trägt das Ankerblechpaket für den getrennt daneben
auf der Platte 3o befestigten Magneten 2o, dessen Erregerspule mit 21 bezeichnet
ist. Mit Hilfe der Stellschraube 26 ist übrigens auch der Luftspalt zwischen dem
Magneten 2o und dem Anker 18 in Anzugsstellung einstellbar. Für die abgefallene
Stellung des Ankers bildet das innere Ende der Stellschraube 26 einen Begrenzungsanschlag.
Außerdem kann auch der Magnet 2o in Langlöchern verstellbar sein.
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Damit die Eigenzeit der Auslöseeinrichtung so klein wie möglich ist,
wird die Masse der bewegten Teile klein, der von ihnen zurückzulegende Weg kurz
und die auf sie wirkende Feder sehr kräftig gemacht. Deshalb ist beispielsweise
der Stößel 15 innen hohl. Der Kontakthub braucht für eine verkettete Spannung von
bis zu iooo Volt höchstens i Millimeter zu betragen.
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Um für höhere Betriebsspannungen mit einem möglichst kleinen Kontakthub
auszukommen, kann man die Überbrückungseinrichtung in einem Medium höherer Durchschlagsfestigkeit
als Luft von atmosphärischem Druck anordnen, z. B. im Vakuum oder in öl oder in
einem Edelgas oder in Luft oder einem anderen Gase unter erhöhtem Druck. Die Durchschlagsfestigkeit
des Mediums kann ferner dadurch erhöht werden, daß es in strömender Bewegung gehalten
wird. Zum mindesten ist es empfehlenswert, die Überbrückungseinrichtung zur Fernhaltung
von Staub in einem geschlossenen Raum, d. h. also in einem besonderen Gehäuse, gekapselt
unterzubringen, damit die ursprünglich vorhandene, ohnehin knapp bemessene Durchschlagspannung
zwischen den Überbrückungskontakten wenigstens nicht nachträglich durch Verschmutzung
noch beeinträchtigt wird.
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Der Kontaktdruck der Feder 35 beträgt beispielsweise für jede Kontaktstelle
mindestens io kg, insgesamt also 3o kg. Die Wechselstromzuleitungen, die die zu
überbrückenden Kontakte mit der Überbrückungseinrichtung verbinden, werden vorteilhaft
an das obere Ende der Bolzen 31, 32 und 33
angeschlossen, so daß
die Kurzschlußströme in Schließrichtung des beweglichen Kontaktteiles 14, d. h.
also nach unten, den ruhenden Kontakten i i, 12 und 13 zufließen. Auf diese Weise
werden Stromschleifen gebildet, in denen vom Kurzschlußstrom nach unten wirkende
elektrodynamische Kräfte hervorgerufen werden, durch die der Kontaktdruck zusätzlich
erhöht wird.
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Zum Öffnen der Überbrückungseinrichtung kann vorteilhaft eine Druckluftantriebsvorrichtung
verwendet werden, weil sonst der Magnet 2o, 21 zur Überwindung der Druckluft der
Feder 35 unverhältnismäßig groß bemessen werden müßte. Die Druckkammer des Druckluftantriebes
kann beispielsweise in einem Hohlraum untergebracht sein, der von dem Isolierkörper
29 und der Platte 3o. umschlossen wird, d. h. also von den gleichen Teilen, die
auch zur Befestigung der Überbrückungseinrichtung und der Auslöseeinrichtung dienen.
Auf diese Weise wird ein besonders gedrungener und raumsparender Aufbau erzielt.
Als Antriebsorgan für den Stößel 15 kann beispielsweise eine elastische Membran
38 dienen, die von dem Stößel 15 gleichachsig durchsetzt wird.- Auf der Membran
ruht ein Druckkörper 39. Dieser und der Stößel 15 werden durch eine zylindrische
Buchse 40 geführt, die gleichzeitig zur Abdichtung der Druckkammer dient. Die Zuführung
der Druckluft erfolgt durch einen Stutzen 41, von dem aus eine Bohrung durch die
Platte 3o hindurch bis unter die Membran 38 führt.
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In dem in der Zeichnung dargestellten geöffneten Zustand des Gerätes
wird auf den Hebelarm ig ein kräftiger Druck ausgeübt, der eine kleine nach links
gerichtete Komponente hat, da sich das aus den Wälzkörpern 16 und 17 bestehende
Kniegelenk um einen geringen Betrag links von seiner Totlage befindet. Dieser Druckkomponente
wirkt die Haltekraft des Magneten 2o, 21 entgegen. Im Störungsfalle wird diese Haltekraft
durch die steuernde elektrische Größe rasch verringert, so daß der Anker 18 losgelassen
wird und sich der Hebel ig nach links bis zum Anschlag dreht und damit den Stößel
15 freigibt, worauf die Kontakte der Überbrückungseinrichtung geschlossen werden.
Der ganze Vorgang spielt sich im Bruchteil einer Halbwelle, d. h. in der Größenordnung
einer Millisekunde, ab.
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Zur Öffnung der Überbrückungseinrichtung wird durch den Stutzen 41
Druckluft unter die Membran 38 geleitet, so daß der Druckkörper 3g angehoben wird,
der unter den abgesetzten Bund des Stößels 15 faßt und diesen mit anhebt. Der Magnet
2o, 21 wird hierauf voll erregt, so daß der Anker 18 angezogen wird und damit der
Arm ig seine ursprüngliche Lage wieder einnimmt. Hierauf wird der Druckraum unter
der Membran 38 entlüftet. Infolgedessen nehmen auch die Membran 38 und der Druckkörper
39 vermöge der Schwerkraft des letzteren ihre ursprüngliche Lage wieder ein.
Dieser Vorgang kann durch Federn beschleunigt werden, die zwischen dem Isolierkörper
29 und dem Druckkörper 39 angeordnet sein können und in der Zeichnung beispielsweise
als einseitig eingespannte Blattfedern 42 dargestellt sind.