DE942876C - Einrichtung zum Unterbrechen oder Regeln von Gleich- und Wechselstrom - Google Patents

Description

Es ist bereits eine Einrichtung zum Unterbrechen oder Regeln von Gleich- und Wechselstrom vorgeschlagen worden, durch die im Stromkreis unmittelbar beim Entstehen eines Überstromes ein Widerstand so schnell wirksam gemacht wird, daß der Höchstwert des Überstromes auf einen Bruchteil seines sonstigen Wertes verringert wird. Beispielsweise kann der Widerstand in einer Millisekunde oder in noch geringerer Zeit wirksam gemacht werden, wodurch der Strom auf verhältnismäßig niedrige Werte herabgeregelt bzw. begrenzt wird, so daß, wenn erforderlich, eine Unterbrechung des Reststromes leicht erfolgen kann.

Eine derartige Anordnung kann nach der Erfindung dadurch weitergebildet und verbessert werden, daß der Widerstand so ausgebildet wird, daß beim Regelvorgang beim Übergang zwischen zwei benachbarten Kontaktpunkten zwischen diesen keinesfalls eine Spannung entsteht, die für das Zustandekommen von Funken- oder Lichtbogenerscheinungen ausreichen könnte. Im allgemeinen heißt dies, daß die Spannung zwischen zwei derartigen Punkten nicht größer als 10 Volt sein darf. Da die Stromänderung an sich in einem sehr kurzen Zeitintervall durchgeführt wird, bedeutet es eine wesentliche Verbesserung im Sinne dieser Voraussetzung, wenn der Widerstand praktisch induktionsfrei ausgeführt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Widerstand als Band ausgebildet wird und mäander-

- förmig gefaltet angeordnet wird. Zwischen die einzelnen Lagen können hierbei Isolierschichten eingefügt werden.

Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. ι dargestellt. Mit ι ist das Widerstandsband bezeichnet, das mäanderförmig gefaltet ist. Zwischen den einzelnen Lagen sind hierbei Zwischenlagen 2 aus Isoliermaterial eingefügt. Die einzelnen Lagen sind dann in geeigneter Weise aufeinandergepreßt, wobei der seitliche Rand 3 als Kontaktbahn verwendet werden kann. Gegebenenfalls können die Isolationszwischenlagen aus einem Material mit sehr hoher Dielektrizitätskonstante bestehen, um auf diese Weise dem Widerstandskörper eine großeKapazität zu geben, die eine etwa bestehende Restinduktivität kompensiert. Zu diesem Zweck können auch den einzelnen Lagen, und zwar an einzelnen oder auch an allen, zusätzliche Kondensatoren 4 angeschlossen werden.

Eine andere Lösung, die gleichfalls eine, sehr geringe Induktivität ergibt, besteht erfindungsgemäß darin, daß der Widerstand aus mehreren Scheiben aus Widerstandsmaterial, wie beispielsweise Kohle, oxydierten Blecbscheiben u. dgl., ausgeführt wird. Hierbei können die einzelnen Scheiben aneinandeirgepreßt werden und an der Mantelfläche des Körpers der Gegenkontakt entlang geführt sein. Hierbei kann entweder ein Schleifkontakt oder mit besonderem Vorteil ein Wälzkörper verwendet werden-, wobei besondere Hilfsmittel dafür angewendet werden können, um ein verschiebungsfreies exaktes Abwälzen zu erreichen, damit nicht etwa durch ein Schmieren eine erhöhte Leitfähigkeit an der Oberfläche des Widerstandskörper auftritt. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, die einzelnen Scheiben an den einander zugewendeten Flächen, zu metallisieren oder auch zwischen die Scheiben Zwischenlagen aus Metall zu legen, wobei dann 'diese Zwischenlagen als Kontaktbahn dienen können, indem sie hierzu etwas über den Rand der Scheiben herausgezogen werden. Bei der Verwendung derartiger aus Scheiben aufgeschichteter Widerstandskörper können die einzelnen Scheiben unter Druck aneinandergepreßt werden, wobei mit besonderem Vorteil der Druck veränderlich gemacht wird und zu. einer zusätzlichen Steuerung des wirksamen Widerstandes ausgenutzt wird. Die Steuerung der Druckänderung kann hierzu beispielsweise in Abhängigkeit von der Lage des der Kontaktbahn zugeordneten Gegenkontaktes ausgeführt werden. Auch können weiter bei einer solchen Ausführung einzelne Scheiben, mit voneinander verschiedenem Widerstand aneinandergereiht werden, wodurch die Widerstandscharakteristik den Betriebsverhältnissen gut angepaßt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Der Widerstandskörper 1 ist - hierbei aus einzelnen Kohlescheiben 4 ausgeführt, die durch die Kraft K unter Druck aneinandergepreßt sind. Mit 5 ist eine Metallscheibe bezeichnet, die den Endkontakt für die Stellung geringsten Widerstandes darstellt. Die Oberfläche des Scheibenkörpers bildet hierbei selbst die Kontaktbahn für den als Wälzkörper ausgebildeten Gegenkontakt 6. Die einzelnen Scheiben sind hierbei von links nach rechts aus Material mit immer größerem Widerstand gebildet.

Bei Ausführungsformen, bei denen der Widerstandskörper selbst die Kontaktbahn für denGegen-■kontakt darstellt, werden nach der Erfindung noch besondere Mittel angewendet, um die Stromdichte an den Übergangsstellen der Kontaktbahn gering zu halten. Hierbei liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei derartigen Übergangsstellen der Übergangswiderstand nicht mit der Fläche, sondern nur mit der linearen Abmessung der Berührungsfläche abnimmt. Es ist daher besonders wichtig, dafür zu sorgen, daß der Widerstand an diesen Stellen nicht so groß wird, 'daß ein gefährlicher Spannungsabfall auftritt. Ein einfaches Mittel zur Verbesserung des Stromüberganges besteht darin, daß die Stromübergangsstellen groß gemacht werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß mehrere zueinander parallel arbeitende Gegenkontakte vorgesehen werden. In solchem Fall empfiehlt es sich, unter Umständen die Bewegungen dec einzelnen Kontaktkörper derart zu steuern, daß sie etwas phasenverschoben gegeneinander arbeiten, wodurch besonders günstige »Kommutierungsverhältnisse« geschaffen werden.

Ein anderes Mittel zur Vergrößerung der Oberfläche besteht darin, daß der Gegenkontakt (Wälzkörper) elastisch verformbar gemacht wird. Hierzu kann er beispielsweise als ein an den beidenEnden7 und 8 abgestütztes Metallband 9 ausgeführt werden, das, wie in Fig. 3 dargestellt ist, an der Kontaktbahn abgewälzt wird. Auch ist es möglich, einen Träger für die eigentliche Kontaktoberfläche des Widerstandskörpers nach Art eines Luftkissens (oder Gummiipolstens) auszuführen, wodurch bei dem Abwälzen eine Vergrößerung der Kontaktoberfläche gegeben wird. Auch ist es möglich, den. Gegenkontakt als ein elastisches Metallband auszubilden, das, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, auf seiner ganzen Länge durch elastische Mittel (Federn 10) niedergedrückt wird und das beim Regelvorgang in geeigneter Weise abgezogen wird. Hierdurch ergibt sich einerseits eine sehr rasche Verschiebung des Kontaktpunktes, wobei andererseits immer eine große Berührungsfläche zur Verfügung steht.

Mit besonderem Vorteil wird bei Widerstandskörpern, die selbst die Kontaktbahn bilden, das Widerstandsmaterial so geschichtet, daß der Widerstand in Richtung zur Längsachse des Widerstandskörpers größer als senkrecht hierzu ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Widerstandskörper aus einem pulverförmigen Material aufgeschichtet wird, dessen einzelne Pulverkörnchen linsenartige Flachkörper darstellen, wobei der Widerstandskörper aus dem pulverförmigen Material aufgeschichtet und in Richtung der Längsachse gepreßt wird. Bei der Herstellung derartiger Widerstände ist auch die Möglichkeit gegeben, die Materialzusammensetzung sehr f einstufig zu ändern, derartig, daß sich ein Widerstand mit zunehmen-

dem spezifischen Widerstand ergibt. Mit besonderem Vorteil kann der Widerstandskörper als Stab oder besser noch als Rohrkörper ausgebildet werden, wobei dieser Körper der Länge nach geschlitzt wird und der Gegenkontakt derartig angeordnet wird, daß er die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Teilen herstellt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Auf diese Weise ist es ermöglicht, den Gegenkqntakt mit sehr geringer

ίο Masse auszuführen. Auch ist es möglich, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, zwischen den einzelnen Rohrteilen eine Isolationsschicht einzuschalten, wodurch der elektrische Abstand zwischen den einzelnen Rohrteilen vergrößert wird. Der Gleit- oder Wälzkontakt kann hierbei U-förmig oder mit einer eingefrästen Nut ausgeführt werden, so daß er bei geringem Raumbedarf die beiden Teile des Widerstandskörpers bestreichen kann. Bei dieser Ausführung ist es auch möglich, durch den Hohlraum des Widerstandskörpers ein Kühlmittel zu leiten. Eine andere Ausführungsform ergibt sich, wenn zwischen zwei oder mehreren benachbarten Widerstandskörpern ein abgedichteter Spalt gebildet wird, der durch eine leitende Flüssigkeit, wie Quecksilber, ausgefüllt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 7 dargestellt. Hierbei besteht der Widerstandskörper aus einem Stabkörper 11, der von einem Rohrkörper 12 konzentrisch umschlossen wird, derart, daß ein Ringspalt 13 dazwischen besteht. An dem Stabkörper 11 ist oben eine Eisenkappe 14, an dem Rohrkörper 12 oben eine Ringkappe 15 angeordnet, die durch ein Isolierrohr 16 voneinander getrennt sind. Hierbei reicht zweckmäßig der eine dieser Metallteile, beispielsweise die Kappe 14, tiefer nach unten als der andere Teil. Durch Veränderung des Flüssigkeitsspiegels, die, wie dies in dem Patent 764 828 angegeben ist, mit extrem großer Geschwindigkeit ausgeführt werden kann, kann eine sehr rasche

Änderung des Widerstandes um mehrere Größenordnungen erreicht werden, wobei infolge der Verwendung der leitenden Flüssigkeit überall eine große Stromübergangsfläche zur Verfügung steht, wodurch eine Funkenbildung ausgeschlossen ist.

Claims (26)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Unterbrechen oder Regeln von Gleich- und Wechselstrom, die im Stromkreis unmittelbar beim Entstehen eines Überstromes einen Widerstand so schnell wirksam macht, daß der Höchstwert des Überstromes auf einen Bruchteil seines sonstigen Wertes verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand so ausgebildet ist, daß beim Regelvorgang beim Übergang zwischen zwei benachbarten Kontaktpunkten zwischen diesen keine Spannung entsteht, die für das Zustandekommen von Funken ausreichen würde.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand praktisch induktionsfrei ausgeführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Widerstand aus einem Widerstandsband besteht, das mäanderförmig gefaltet und zusammengepreßt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Lagen eine Isolierschicht aus Material mit hoher Dielektrizitätskonstante gelegt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Ränder des Widerstandsbandes als Kontaktbahn verwendet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an allen oder einzelnen Lagen zusätzliche Kondensatoren angeschlossen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus aneinandergelegten Scheiben besteht.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus einem Leiter zweiter Klasse bestehen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewendeten Flächen der Scheiben metallisiert sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Scheibenoberflächen Zwischenlagen aus Metallen angeordnet sind, die als Kontaktbahn dienen.

11. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben unter Druck aneinandergepreßt sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck veränderlich ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Druckes in Abhängigkeit von der Lage des der Kontaktbahn zugeordneten Gegenkontaktes steht.

14. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Scheiben voneinander verschiedenen spezifischen Widerstand aufweisen.

15. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenmaterial so geschichtet ist, daß der spezifische Widerstand in Richtung der Scheibenoberfläche geringer als senkrecht hierzu ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß -Mittel angewendet sind, um die Stromdichte an den Übergangsstellen der Kontaktbahn gering zu halten.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zueinander parallel arbeitende Gegenkontakte (Wälzkörper) angeordnet sind.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der einzelnen Wälzkörper derart ausgelegt ist, daß zwischen den einzelnen Scheiben in der Bewegung eine gewisse Phasenverschiebung entsteht.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (Wälzkörper) elastisch verformbar ausgebildet ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein stufenloser Widerstand, dessen Widerstand pro Längeneinheit sich von einem Ende zum anderen fortschreitend ändert, selbst als Kontaktbahn für den Gegenkontakt verwendet ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein aus einem pulverförmigen aufgeschichteten Ausgangsmaterial gepreßter Stab oder Rohrkörper ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper der Länge nach geschlitzt ausgeführt ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch den Schlitz gebildeten Spalt Isoliermaterial angeordnet ist.

24! Einrichtung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß -das Isoliermaterial über die Kontaktbahn hinausragt und in eine Nut der die beiden Rohrteile zu beiden Seiten berührenden Wälzkörper eingreift.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des Widerstandskörpers von einem zweckmäßig schlecht leitenden oder isolierenden Kühlmittel durchflossen ist.'

26. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einem Stabkörper in einem diesen umgebenden konzentrischen Rohrkörper besteht, wobei als Gegenkontakt eine diese beiden Teile verbindende leitende Flüssigkeit verwendet ist, deren Spiegelhöhe willkürlich veränderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 609 502 5.56