DE937422C - Haltemagnet - Google Patents

Description

Es sind Haltemagnete bekannt, die einen Anker besitzen, der entgegen der Wirkung einer Feder von einem Gleichfluß gehalten wird. Dieser Gleichfluß kann durch einen permanenten Magneten oder durch eine Gleichstromerregung erzeugt werden. Der Haltemagnet erhält ferner eine Auslösewicklung (Impuliswicklung), die die Aufgabe hat, bei ihrer Erregung den Haltenuß mindestens so weit zu schwächen:, daß der Anker durch die Feder vom Haltemagneten abgerissen wird. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß durch die Auslösewicklung eine Gegenerregung gegeben wird oder daß durch den Fluß der Auslösewicklung der Haltegleichfluß vom Anker abgesperrt wird. Diese Auslösewicklung erhält ihre Erregung zu einem bestimmten Zeitpunkt wahrend der Halbwelle des zu unterbrechenden Wechselstromes. Der Anker kann bei seinem Abfallen, wenn er durch die Feder vom Haltemagneten abgerissen wird, einen Schalter in dem zu unterbrechenden Stromkreis auslösen, oder er kann selbst der Schalter sein. Die Aufgabe des Haltemagneten besteht darin, den Schalter in einem bestimmten Augenblickswert des Stromes auszulösen. In vielen Fällen soll die Auslösung so erfolgen, daß die Kontakte im Nulldurchgang oder in der Nähe des Nulldurchganges öffnen, damit die Unterbrechung des Stromes möglichst lichtbogenfrei erfolgt. Um die Schaltbedingungen zu erleichtern, hat man auch häufig noch in dem zu unterbrechenden Wechselstromkreis eine Schaltdrosselspule eingeschaltet, die eine stromschwache Pause erzeugt, innerhalb der der Schal-

ter Hchtbogenfrei geöffnet werden kann. Da unter den genannten "Voraussetzungen der Schalter, wenn er zu einem anderen Zeitpunkt geöffnet würde, zerstört würde, muß man dafür sorgen, daß der Impuls für - die Auslösewicklung im richtigen Augenblick gegeben wird. Nun kann es aber vorkommen, daß ζ. B. durch einen Fehler in dem Impulsgeber, der die Impulse erzeugt, der Auslöseimpuls zu einer falschen Zeit gegeben wird, ίο Die Folge davon ist die Zerstörung des Schalters. Es kann auch manchmal erwünscht sein, daß das Auslösekommando, obwohl es im richtigen Augenblick kommt, gesperrt wird, weil noch andere Bedingungen für die Ausschaltung einzuhalten sind, beispielsweise weil die Spannung nicht genügend abgesenkt ist, ähnlich wie es beim Distanzschutz der Fall ist, oder es soll z. B. der Schalter einen Motor erst dann abschalten,- wenn der Anker 4es Motors oder der Läufer des Motors stillsteht.
Alle diese Forderungen können gemäß der Erfindung dadurch erfüllt werden, daß der Haltemagnet eine zusätzliche Wicklung erhält, die von einem Strom, beispielsweise von. dem zu unterbrechenden Wechselstrom, durchflossen wird und die eine zusätzliche Haltekraft erzeugt. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise die Polschuhe, an denen der Anker anliegt, spalten und diesen, eine zusätzliche Wicklung geben, vorzugsweise in der Form, daß ein Leiter durch die aufgespaltenen Polschuhe geführt wird. Dieser Strom, der durch die zusätzliche Wicklung bziw.. den Leiter fließt, muß geeignet gerwählt werden. Zum Beispiel wird man, wenn der Impuls im oder kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes gegeben wird und der Schalter innerhalb' der durch die Schaltdrosselspule gebildeten Stufe ausgeschaltet wird, diesen Strom gleich oder proportional dem zu unterbrechenden Wechselstrom machen. Dadurch erreicht man, daß der Anker, wenn der Augenbliokswert dieses Stromes einen bestimmten Wert überschreitet, von einem zusätzlichen Haltefluß, den . diese Spule erzeugt;, gehalten wird, auch wenn ein Auslöseimpuls in diesem falschen Augenblick gegeben wird. Erst wenn sich der Strom dem NuIlwert nähert bzw. Null wird und der Impuls in diesem Augenblick gegeben wird, kann der Anker abfallen. Soll z. B., wie vorher erwähnt, der Schalter erst dann ausgelöst werden, wenn der Motor, dessen Stromkreis zu unterbrechen, ist, stillsteht, dann kann man diese zusätzliche Wicklung z. B. von einem Gleichstrom erregen, dessen Größe von der Umdrehungszahl des Motors abhängig ist; man kann, auch hierzu einen Wechselstrom verwenden,, muß aber dann die .Phasenlage dieses» Stromes gegenüber dem zu unterbrechenden Strom so wählen, -daß er beim Nulldurchgang des letzten nicht Null wird. - " '

Wenn das Auslösekommando in der Nähe oder im Nulldurchgang des Stromes gegeben wird, dann muß'der Schalter möglichst trägheitsfrei sein, damit er bei der Impulsgabe sofort die Unterbrechung vollzieht. Man kann aber auch die Erfindung bei von Haltemagneten ausgelösten Schaltern anwenden, bei denen das nicht der Fall ist, die also eine große Trägheit besitzen und bei denen z. B. das Ausschaltkommando so weit vor dem Nulldurchgang des Stromes gegeben werden muß, daß kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes die Schaltkontakte schon einen genügend .großen Abstand haben, damit im Nulldurchgang des Stromes der Lichtbogen erlischt. Hier muß man dafür sorgen,.-daß der durch die Zusatzwicklung fließende Wechselstrom gegenüber dem zu unterbrechenden Strom eine gewisse Phasenverschiebung besitzt, und zwar so, daß ein fehlerhaft im Nulldurchgang gegenüber Impuls keine Auslösung hervorruft, ein im richtigen Augenblick gegebener Impuls dagegen den Schalter auslöst.

Ist der Haltemagnet selbst der Schalter und bemißt man die Polschuhe so, daß sie vom Haltegieiohfluß nicht gesättigt sind, und \^rerwendet man al's 'durch die Zusatzwicklung fließenden Strom den zu unterbrechenden Wechselstrom selbst oder eimen ihm proportionalen Strom, so erhält man als weiteren Vorteil, daß die zusätzliche Haltekraft einen zusätzlichen Kontaktdruck erzeugt, der von dem Augenblicks wert des zu unterbrechendien Stromes .abhängig ist; bei großen Augenblickswerten also groß, bei kleinen, kleiin ist. Daraus ergibt sich folgendes:

Für eine bestimmte Stromstärke ist ein bestimmter Kontaktdruck erforderlich. Würde man diesen Kontaktdruck lediglich durch den Haltegleichfluß erzeugen, so muß man diesen entsprechend groß wählen. Das bedingt wiederum einen größeren Energieaufwand für den Impulsgeber. Gibt man aber dem Haltemagneten erfindungsgemäß eine zusätzliche, von dem zu unterbrechenden Strom abhängige Haltebraft, so ergibt sich, daß der Kontaktdruck von dem Augenblicks^- wert des Stromes· abhängt, und man kann bei "gleichem Haltegleichfluß den Schalter für größere Ströme verwenden, ohne den Aufwand für die Steuerung zu vergrößern.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. ι die Ansicht,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch die Matte der Fig. 1 und

Fig. 3 den Haltemagneten bei abgenommenem Anker.

Der Haltemagnet besitzt zwei Schenkels und 3 mit den Polschuhen 4 und 5. Die Schenkel besitzen ein Fenster 6 bzw. 7. Mit 8 ist der permanente Magnet bezeichnet, der zwischen den Kernen 9 und 10 eingesetzt ist. Auf den Kern 9 bzw. 10 ist der Schenkel 2 bzw. 3 aufgesetzt. Zwischen den beiden Kernen befindet sich ein Luftspalt 11. Der Anker trägt das- Bezugszeichen 12. Der Anker ist an Federn 13 aufgehängt. Mit dem Anker ist eine Kontaktbrücke 14 verbunden, z. B. angeklebt. Die Polischuhe.4 und¹ S sind erfindungsgemäß gespalten, so daß ,sich Teilpolschiuhe 41 und 42- bzw. 51 und ergeben. Durch die Spalte in den Polschuhen greifen die Stromschienen 15 und i6, die die GegenkontakteiS bzw. 19 für die Kontaktbrücke 14

tragen. Die Stromschienen sind, was nicht näher dargestellt ist, fest eingespannt. Die Auslösewicklung bzw. Impulswicklung ist mit 17 bezeichnet. Der permanente Magnet 8 erzeugt einen Gleichfluß, der den Anker hält, wenn die Kontaktbrücke 14 auf den Kontakten 18 und 19 aufliegt. Wird die Auslösewicklung 17 erregt, so erzeugt sie einen Fluß, der bei geeigneter Größe den Gleichfluß des permanenten Magneten vom Anker absperrt. Damit sich der Gleichfluß trotzdem schließen kann, ist der Luftspalt 11 vorgesehen. Es wird dann der Anker durch die Federn 13 abgerissen und kommt z. B. in den Bereich eines zweiten Haltemagneten 1', der ihn, wie in der Figur dargestellt, festhält.

Dieser Haltemagnet besitzt zwei Schenkel2' und 3' mit den Polschuhen 4' und 5', den Fenstern 6' bzw. 7', durch welche die Auslösewickhing 17'geführt ist. Außerdem ist noch ein permanenter Magnet 8' und ein Luftspalt 11' vorgesehen, über welchen sich der Gleichfluß des Magneten 8' schließen kann, wenn die Wicklung 17' erregt wird und den Haltegleichfluß vom Anker absperrt. Wird diese Auslösewicklung 17' erregt, so wird der Gleichstromhaltefluß des Magneten 8' vom Anker abgesperrt und der Anker 12 unter den Einfluß der Feder 13 wieder zum Haltemagneten 1 geführt, der ihn festhält.

Wenn der Anker 12 von dem Haltemagneten 1 angezogen ist und damit die Stromschienen 15 und 16 miteinander verbunden sind, so erzeugt der durch diese Stromschienen dann fließende Strom einen zusätzlichen Fluß, welcher den Anker zusätzlich festhält. In Fig. 3 ist der Haltegleichfluß, der durch den permanenten Magneten 10 erzeugt wird, durch die stark ausgezogenen, mit Pfeilen versehenen Linien dargestellt. Der Haltegleichfluß geht von dem Teilpolschuh 52 zum Teilpolschuh 41 bzw. vom Teilpolschuh S1 zum Teilpolschuh 42. Der durch die Stromschienen 15 und 16 erzeugte Haltefluß geht dagegen, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt, in einem bestimmten Augenblickswert des Stromes vom Teilpolschuh 52 zum Teilpolschuh 51 bzw. vom Teilpolschuh 41 zum TeMpolschuh 42. In Fig. 4 sind die Polflächen in Abwicklung und der Haltegleichfluß (voll ausgezogene Linien) und der durch die Stromschienen erzeugte Wechselfluß (gestrichelte Linien) für einen bestimmten Augenblickswert des- Stromes dargestellt. Wie sich aus Fig. 4 ergibt, wird durch den zusätzlichen Wechselfluß der Gesamtfluß im Polschuh 52 verstärkt, im Polschuh 51 bei von Null anwachsenden Wechselfluß zunächst geschwächt und bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes wieder im entgegengesetzten Sinne ver- stärkt. Entsprechendes gilt für die Teilpolschuhe 42 und 41. Bei entgegengesetzter Stromrichtung wird der Fluß im Polschuh S1 immer verstärkt, im Polschuh 52 dagegen zunächst geschwächt und bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes im entgegengesetzten Sinne vergrößert. Entsprechendes gilt für die Teilpolschuhe 41 und 42. Es wird also durch diesen zusätzlichen Fluß, der durch die Stromschienen 15 und 16 erzeugt wird, eine zusätzliche Haltekraft hervorgerufen. Dieser zusätzliche Haltefluß wird durch die Impuls wicklung 17 nicht beeinflußt. Wenn daher durch die Impulswicklung bei ihrer Erregung der Haltegleichfluß vom Anker abgesperrt wird, dann bleibt trotzdem der zusätzliche Haltefluß bestehen, der den Anker, solange dieser Fluß eine bestimmte Größe nicht unterschreitet, festhält. Soll daher beispielsweise im Nulldurchgang des Wechselstromes ausgelöst werden und macht man den zusätzlichen Haltefluß von dem zu unterbrechenden Strom abhängig, indem man diesen über die Stromschiene 15 und 16 schickt, dann bleibt der Anker auch dann angezogen, wenn durch einen Fehler im Impulsgeber die Auslöse- bzw. Impulswicklung 17 außerhalb des Nulldurchganges erregt würde. Wird dagegen kurz vor dem Nulldurchgang oder im Nulldurchgang der Impuls gegeben, so wird der Haltefluß vom Anker abgesperrt, und da auch der zusätzliche Haltefluß Null geworden ist, kann der Anker abfallen.

Man wird vorzugsweise die Teile der Schenkel 2 und 3 oberhalb der Sperrfenster (und damit die Polschuhe) so bemessen, daß ,sie durch den Gleichfluß nicht gesättigt sind. Dann tritt bei großem Augenblickswert des Stromes eine entsprechende Erhöhung der Haltekraft auf, die den Kontaktdruck verstärkt und den Schalter, wie früher ausgeführt, für große Ströme geeignet macht.

Den Teil der Schenkel beiderseits der Sperrfenster wird man zweckmäßig so bemessen, daß sie durch den Haltegleichfluß gesättigt sind, damit durch einen kleinen Strom in der Impulswicklung bereits eine wirksame Absperrung des Haltegleichflusses erzielt wird.

Man' wird den Anker 12 zweckmäßigerweise lameliieren, damit die Wirbelstromverluste mögliehst klein werden. Vorzugsweise wird man ihn aus dünnem Eisenband wickeln, beispielsweise in Form eines Ringes. Im Ausführungsbeispiel ist, wie aus Fig. 5 ersichtlich, der Kern aus Eisenband aufgewickelt und besitzt die Form eines Quadrates mit einer quadratischen Ausnehmung im Innern., in welchem die Stromstärke 14 angebracht ist. Sie kann beispielsweise durch Kleben mit dem Anker 12 verbunden sein.

In Fig. 6 ist noch dargestellt, wie die Auslösewicklung 17 gewickelt wird, und zwar sind! der Übersichtlichkeit halber in Fig. 6 nur zwei Lagen gezeichnet, und zwar nebeneinander, während sie in Wirklichkeit übereinanderliegen.

In Fig. 7 ist eine Schaltung dargestellt, bei der der Haltemagnet gemäß der Erfindung als Schalter in einem Wechselstromkreis verwendet ist und innerhalb einer durch eine Schaltdrosselspule erzeugten Stufe geöffnet werden soll. Soweit die Teile mit denen der früheren Figur übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt..

Die Schaltdrosselspule ist mit 50 bezeichnet. 53 ist ein Impulsgeber mit einer Wicklung 54, die in dem zu unterbrechenden Wechselstromkreis liegt, einer Impulswicklung 55 und einer Vormagnetiisierungswicklungso. Die Wicklung 56 wird

yon einer Gleichstromquelle 57 über einen Widerstand 58 gespeist. Dieser Impulsgeber 53 äst ein so bemessener Wandler, daß er durch den Strom in der Wicklung 54 fast während der ganzen HaIbwelle des Wechselstromes gesättigt ist. Die Kontaktbrücke ist wiederum mit 14, die Stromschienen sind mit 15 und 16 bezeichnet. Die Auslösewicklung 17 ist über einen Schalter 60 und ein Ventil 59 an die Impulsw.icklung55 angeschlossen. Mit

17' ist die Impulswicklung des Haltemagneten 1' bezeichnet.

In Fig. 8 ist der Verlauf des Wechselstromes dargestellt, der durch die Schaltdrosselspule 50 eine stromschwache Pause in jeder Halbwelle erhält. Durch die Gleichstromvormagnetisierung des Impulsgebers 53 wird erreicht, daß der Impuls, wenn sich der Wechselstrom, von positiven Werten kommend, dem NulJiwert nähert, bereits vor Beginn der Stufe beginnt, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, so daß bei Beginn der Stufe der Impuls in der Wicklung 17 bereits einen .solchen Wert erreicht, daß der Anker mit der Kontaktbrücke 14 mit Sicherheit in der Stufe abgerissen und der Stromkreis während der Stufe unterbrochen wird. Außer diesem positiven Impuls tritt noch, wie in Fig. 9 dargestellt, ein negativer Impuls nach dem Nulldurchgang des Wechselstromes, wenn dieser wieder positiv ist, auf. Damit dieser Impuls keine Auslösung hervorrufen kann', ist das, Ventil 59 vor-

gesehen. Wird zum Auslösen des aus den beiden Stromschienen 15 und 16 und -der Kontaktbrücke 14 bestehenden Schalters der Schalter 60 geschlossen, so wird der nächste Impuls, der vor der Stufe eingeleitet wird, durch das Ventil 59 hindurchgelassen und erregt die "Impulswicklung 17, wodurch, wie vorher beschrieben, der Haltegleichfluß vom Anker 12 abgesperrt wird, so daß der Anker mit der Kontaktbrücke 14 durch die Federn von den festen Gegenkontakten abgerissen wird und der Stromkreis unterbrochen wird. Der Anker wird jetzt durch den Haltemagneten 1' festgehalten, so lange, bis man auf die Wicklung 17' einen Impuls gibt, wodurch der Stromkreis wieder geschlossen wird.

Wird bei geschlossenem Stromkreis, beispielsweise infolge eines Fehlers im Impulsgeber, ein Impuls z. B. im Maximum des Wechselstromes gegeben, so erfolgt bei der Anordnung nach der Erfindung keine Auslösung, da durch den zusätzlichen Haltefluß, der durch die Schienen 15 und 16 zusammen mit der Kontaktbrücke 14 erzeugt wird, der Anker gehalten wind. Eine Fehlauslösung wird daher vermieden.

Während bei den bisherigen Ausführungsbeispielen der Haltemagnet selbst den Schalter bildet, =.

kann die Anordnung, wie früher erwähnt, auch Anwendung finden, wenn ein besonderer Schalter vorgesehen ist, der durch den Anker bei seinem Abfallen ausgelöst wird.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Haltemagnet, der einen Anker besitzt, der entgegen der Wirkung einer Feder von einem Gleichfluß gehalten· wird, und der ferner eine Wicklung besitzt, die in Abhängigkeit von einem zu unterbrechenden Wechselstrom zu einem bestimmten Zeitpunkt während dar Halbwelle des Wechselstromes, insbesondere in der Nähe des Nulldurchganges, erregt wird, und dadurch den Haltegleic'hnuß mindestens so stark schwächt, daß der Anker abfällt, wobei der Anker bei seinem Abfallen einen· Schalter in dem auszulösenden Stromkreis betätigt oder

- selbst als Schalter dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet eine zusätzliche Wicklung besitzt, die von einem Strom, ins^- besondere von dam zu unterbrechenden Strom selbst, erregt wird und eine zusätzliche Haltekraft erzeugt.

2. Haltemagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe, an welchen der Anker anliegt, gespalten sind und die Zu-Sätzwicklung tragen.

3. Haltemagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter durch die aufgespaltenen Polschuhe geführt ist.

4. Haltemagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet in Form eines Sperrmagneten ausgeführt ist, bei dem die Auslösewickkumg bei entsprechend starker Erregung den Haltefluß vom Anker absperrt.

5. Haltemagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe vom Gleichfluß nicht gesättigt sind.

6. Haltemagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet zwei einander gegenüberliegende Schenkel mit aufgespaltenen Polschuhen besitzt.

7. Haltemagnet nach Anspruch 6, 'dadurch gekennzeichnet, daß durch jeden Spalt eine Stromschiene geführt ist, die die Gegenkontakte für eine an dem Anker befestigte Kontaktbrücke bilden.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 643 774, 691 080, 645, 870 569. no

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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