Kontakteinrichtung Es ist bereits eine vorzugsweise für Umformungszwecke
(Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt, oder von Wechselstrom
einer Frequenz in Wechselstrom einer anderen Frequenz) dienende Kontakteinrichtung
mit einem zwischen zwei elektromagnetisch gesteuerten Sperrmagneten hin- und herbewegten
Anker und einer eine zeitlich veränderliche Abreißkraft erzeugenden Antriebsvorrichtung
vorgeschlagen worden, deren Arbeitstakt mit der die Sperrmagneten beeinflussenden
Steuergröße zeitlich gekuppelt ist. Erfindungsgemäß dient bei einer derartigen Kontakteinrichtung
als Antriebsvorrichtung ein Synchronmotor, der über ein Kurbelgetriebe eine an dem
Anker angreifende Feder periodisch spannt und entspannt. Dadurch erhält man eine
hohe Schaltgenauigkeit bei einem verhältnismäßig großen Kontaktweg.Contact device It is already one preferably for forming purposes
(Conversion from direct current to alternating current or vice versa, or from alternating current
one frequency in alternating current of another frequency) serving contact device
with a back and forth between two electromagnetically controlled blocking magnets
Anchor and a drive device generating a time-variable tear-off force
have been proposed, whose work cycle with that influencing the locking magnets
Control variable is temporally coupled. According to the invention is used in such a contact device
as a drive device a synchronous motor, which has a crank mechanism on the
The spring acting on the armature periodically stresses and relaxes. This gives you a
high switching accuracy with a relatively large contact path.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
für einen Einphasenumrichter dargestellt. Die mit z bezeichnete Kontakteinrichtung
besteht aus den beiden Sperrmagnetpaaren 2 und 2' und dem Anker 3. Jeder Sperrmagnet
besitzt einen Dauermagneten q. bzw. q.' und ein Magnetgestell, das in die beiden
Schenkel 5 und 6 bzw. 5' und 6', welche die Pol-Schuhe bilden, ausläuft. In diesen
Schenkeln sind Durchbrechungen (Fenster 7 und 8 bzw. 7' und 8') vorgesehen, durch
die die Steuerwicklung 9 bzw. g' geführt ist. Wird diese Wicklung erregt, so erzeugt
sie
eine örtlich begrenzte Magnetisierung der Schenkel, und zwar verläuft der von ihr
erzeugte zusätzliche Fluß auf der einen Seite des Fensters in der gleichen Richtung,
auf der anderen Seite in entgegengesetzter Richtung wie der vom Dauermagneten erzeugte
Haltefluß, der sich über dem Anker schließt. Wählt man die Verhältnisse so, daß
bei Erregung der Steuerwicklung das Eisen des Schenkels beiderseits des Fensters
gesättigt wird, so kann der Fluß beiderseits des Fensters nur bis zum Sättigungsfluß
ansteigen. Der Gesamtfluß als Summe zweier entgegengesetzt gerichteter gleicher
Flüsse wird also gleich Null, d. h. der vom Dauermagneten erzeugte Fluß wird vom
Anker abgesperrt. Um eine Entmagnetisierung des Dauermagneten bei Erregung der Steuerwicklung
zu verhindern, ist ein magnetischer Nebenschluß io bzw. iö vorgesehen.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing
shown for a single-phase converter. The contact device labeled z
consists of the two blocking magnet pairs 2 and 2 'and the armature 3. Each blocking magnet
has a permanent magnet q. or q. ' and a magnetic frame that fits into the two
Legs 5 and 6 or 5 'and 6', which form the pole shoes, expires. In these
Legs are perforations (windows 7 and 8 or 7 'and 8') provided through
which the control winding 9 or g 'is guided. If this winding is excited, it is generated
she
a localized magnetization of the legs, namely that runs from it
generated additional flow on one side of the window in the same direction,
on the other hand in the opposite direction as that generated by the permanent magnet
Holding flow that closes over the anchor. If one chooses the proportions so that
when the control winding is excited, the iron of the leg on both sides of the window
is saturated, then the flow on both sides of the window can only up to the saturation flow
increase. The total flow as the sum of two oppositely directed equal
So flows will be zero, i. H. the flux generated by the permanent magnet is from the
Locked anchor. To demagnetize the permanent magnet when the control winding is excited
To prevent this, a magnetic shunt IO or IO is provided.
Im Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber angenommen worden,
daß die Sperrmagnete selbst den feststehenden Kontaktteil bilden. Sie können zu
diesem Zweck mit nicht dargestellten Wangenblechen, z. B. aus Messing, versehen
sein, auch können zwecks guter Kontaktgabe Silberleisten an diesen Blechen und am
Anker angelötet werden.For the sake of simplicity, it has been assumed in the exemplary embodiment that
that the locking magnets themselves form the fixed contact part. You can too
this purpose with cheek plates, not shown, for. B. made of brass
be, and for the purpose of good contact, silver strips on these sheets and on
Anchors are soldered on.
Mit ii ist die Sekundärwicklung eines Transformators bezeichnet, dessen
Primärwicklung nicht dargestellt ist. Das eine Ende der Sekundärwicklung ist über
die Schaltdrosselspule 12 und den Wandler 13 an den linken oberen Sperrmagneten
angeschlossen, während das andere Ende der Wicklung über die Schaltdrosselspule
12 und den Wandler 13` an den linken unteren Sperrmagneten angeschlossen ist. Die
Mittelanzapfung der Sekundärwicklung führt über den Verbraucher i. zu den beiden
rechten Sperrmagneten. Der Wandler 13 speist mit seiner Sekundärwicklung die Steuerwicklung
9, der Wandler 13' die Steuerwicklung 9'. Schaltdrosselspule und Wandler besitzen
Eisenkerne mit rechteckförmiger Charakteristik und arbeiten außer im Nulldurchgang
des Stromes und dessen unmittelbarer Nähe im Sättigungsgebiet.With ii the secondary winding of a transformer is referred to, whose
Primary winding is not shown. One end of the secondary is over
the switching inductor 12 and the converter 13 to the left upper blocking magnet
while the other end of the winding is connected through the switching reactor
12 and the converter 13 'is connected to the lower left locking magnet. the
Central tapping of the secondary winding leads through the consumer i. to the two
right locking magnet. The converter 13 feeds the control winding with its secondary winding
9, the converter 13 ', the control winding 9'. Own switching inductor and converter
Iron cores with rectangular characteristics and work except in the zero crossing
of the current and its immediate vicinity in the saturation area.
Der Anker 5 ist mit einer Stange 15 verbunden, die in einer Führung
16 geführt wird. An dieser Stange greift eine Feder 17 an, die in der Führungshülse
18 befestigt ist, die ihrerseits über ein-, Kurbelstange i9 und eine Kurbel 2o von
einem Synchronmotor 21 angetrieben wird, der an das gleiche Netz angeschlossen ist
wie die Primärwicklung des Transformators. Durch das Kurbelgetriebe wird die Feder
abwechselnd gespannt und entspannt, und zwar in der Weise, daß beim Nulldurchgang
des Stromes in der Sekundärwicklung die Federspannung ihren höchsten Wert erreicht.
Da beim Nulldurchgang des Stromes die Steuerwicklung einen Stromstoß bekommt und
damit den Haltefluß absperrt, wird der Anker plötzlich losgelassen und durch die
Feder zu dem anderen Sperrmagnetpaar bewegt und von diesem festgehalten. Die Feder
wird dann von dem Motor wieder gespannt, und beim nächsten Nulldurchgang des Stromes,
wenn die untere Steuerwickhing des unteren Sperrmagnetpaares Strom erhält, wird
der Anker wieder losgelassen und zu den oberen Sperrmagneten durch die Feder geführt
und festgehalten.The armature 5 is connected to a rod 15 which is in a guide
16 is performed. On this rod engages a spring 17 in the guide sleeve
18 is attached, which in turn has a, connecting rod i9 and a crank 2o of
a synchronous motor 21 is driven, which is connected to the same network
like the primary winding of the transformer. The spring is set by the crank mechanism
alternately tense and relaxed, in such a way that at the zero crossing
of the current in the secondary winding, the spring tension reaches its highest value.
Because when the current passes through zero, the control winding receives a current surge and
so that the holding flow shut off, the anchor is suddenly released and through the
Moved spring to the other locking magnet pair and held by this. The feather
is then charged again by the motor, and at the next zero crossing of the current,
when the lower control winding of the lower locking magnet pair receives current, will
the armature released again and guided to the upper blocking magnet by the spring
and held.
Durch die Anordnung wird folgendes erreicht: Würde man die Kontaktöffnung
und -schließung lediglich durch einen Synchronmotor steuern, so müßte man Nockenscheiben
anwenden, um eine zeitlich genau festgelegte Öffnung der Kontakte zu erreichen.
Trotzdem würde die Kontaktöffnung verhältnismäßig noch schleichend sein. Es wäre
deshalb notwendig, große Schaltdrosselspulen zu verwenden, welche die stromlose
Pause groß haltern. Würde man nur Sperrmagnete zur Betätigung des Ankers vorsehen,
so erhielte man zwar eine zeitlich sehr genaue und schnelle Öffnung des Kontaktes,
aber der Kontaktweg könnte nur verhälteismäßig klein gehalten werden. Der Anker
müßte nämlich so eingespannt sein, daß die Federspannung in der Mittelstellung des
Ankers zwischen den beiden Magneten Null ist. Liegt der Anker dann an dem einen
Sperrmagnetenpaar an und wird dessen Haltefluß abgesperrt, so schwingt er unter
der Einwirkung der Feder zu dem gegenüberliegenden Sperrmagneten, doch müßte wegen
der unvermeidlichen. Verluste der Rest des Weges durch die Anziehungskraft des Sperrmagneten
überwunden werden. Eine schnelle Öffnung des Kontaktes, verbunden mit einem großen
Kontaktweg, bedingt nun eine sehr starke federnde Einspannung des Ankers und damit
wiederum einen sehr großen Sperrmagneten. Verwendet man jedoch die erfindungsgemäße
Anordnung, so kommt man mit verhältnismäßig kleinem Sperrmagneten aus, da durch
den Synchronmotor über den Federspeicher eine zeitlich veränderliche Abreißkraft
auf den Anker zur Einwirkung gebracht wird, die im Augenblick der Absperrung des
Halteflusses den Anker zum Sperrmagneten auf der gegenüberliegenden Seite hinüberführt.
Gegenüber der Einspannung des Ankers in der Weise, daß bei nicht erregten Sperrmagneten
die Feder den Anker in die Mittellage zwischen beiden Sperrmagneten zu halten sucht,
wirkt also bei der Anordnung nach der Erfindung durch die von dem Synchronmotor
gespannte Feder eine Abreißkraft auf den Anker ein, die so groß gewählt werden kann,
däß sie ausreicht, den Anker bis zum gegenüberliegenden Sperrmagneten zu führen.
Man braucht dann auch keine so genaue Einstellung des Kurbeltriebes vorzunehmen
wie ohne Anwendung des Sperrmagneten, da der Augenblick der Kontaktunterbrechung
durch die Absperrung des Halteflusses bedingt ist, und auch die Schaltdrosselspulen
können kleiner gehalten werden.The following is achieved by the arrangement: One would the contact opening
control and closing only by a synchronous motor, one would have to use cam disks
to achieve a precisely timed opening of the contacts.
Nevertheless, the contact opening would still be relatively gradual. It would be
It is therefore necessary to use large switching inductors, which are de-energized
Hold the break big. If only blocking magnets were provided to operate the armature,
in this way you would get a very precise and quick opening of the contact,
but the contact path could only be kept relatively small. The anchor
would have to be clamped in such a way that the spring tension in the middle position of the
Anchor between the two magnets is zero. If the anchor is then on one
Locking magnet pair on and its holding flux is shut off, so it swings under
the action of the spring to the opposite blocking magnet, but would have to because of
the inevitable. Losses the rest of the way due to the attraction of the locking magnet
to be overcome. A quick opening of the contact, combined with a big one
Contact path, now requires a very strong resilient clamping of the armature and thus
again a very large blocking magnet. However, if you use the invention
Arrangement, you can get by with a relatively small blocking magnet, as through
the synchronous motor a time-variable tear-off force via the spring accumulator
is brought to action on the anchor at the moment of the closure of the
Holding flux transfers the armature to the blocking magnet on the opposite side.
Compared to the clamping of the armature in such a way that when the blocking magnet is not energized
the spring tries to hold the armature in the middle position between the two blocking magnets,
thus acts in the arrangement according to the invention by the synchronous motor
the tensioned spring exerts a tear-off force on the armature that can be chosen to be so large that
that it is sufficient to lead the armature to the opposite blocking magnet.
There is then no need to adjust the crankshaft drive so precisely
as without the use of the blocking magnet, since the moment of contact interruption
due to the blocking of the hold flow, and also the switching inductors
can be kept smaller.
Es sei angenommen, daß bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten
Lage ein Strom von der oberen Hälfte der Transformatorwicklung i i über die Schaltdrosselspule
12, den Wandler 13, die oberen Sperrmagnete 2 einschließlich des Ankers 3 zum Verbraucher
14 zurück zum Mittelpunkt der Sekundärwicklung führt. Wird nun der Strom in der
Wicklung Null, so wird der Nulldurchgang
in der Schaltdrosselspule
12 in bekannter Weise verlängert. In der stromlosen Pause wird der Wandler i3 ebenso
wie die Schaltdrosselspule ummagnetisiert und erzeugt einen Stromstoß, der die Steuerwicklung
9 des oberen Sperrmagnetenpaares kurzzeitig erregt, so daß deren Haltekraft verschwindet.
Die Lage des Kurbelgetriebes ist in diesem Augenblick so, daß die Feder des Federspeichers
voll gespannt ist, so Saß beim Loslassen des Ankers vom Sperrmagneten dieser entsprechend
der Eigenschwingung der Feder mit großer Geschwindigkeit gegen das untere Sperrmagnetpaar
getrieben wird, wo der Anker mit großer Kraft festgehalten wird. Der Vorgang der
Kommutierung ist beendet. Es fließt jetzt der Strom durch die untere Wicklungshälfte
des Transformators über die Drosselspule i2' und. den Wandler 13' sowie die
Sperrmagneten 2' und den Anker zum Verbraucher 14 und zurück zum Mittelpunkt der
Transformatorwicklung ii. Der Synchronmotor hat sich inzwischen weiterbewegt ind
zieht die Feder auseinander. Eine Trennung des Ankers von dem unteren Sperrmagnetpaar
mnn jedoch wegen der großen Haltekraft dieser Magneten nicht erfolgen. Erst beim
Nulldurch-;ang des Stromes in der Wicklung i i gibt der Wandler i3' in bekannter
Weise einen Strommpuls, welcher die Wicklung g' erregt, so daß der 3altefluß des
unteren Sperrmagnetpaares vom 4nker abgesperrt wird. Die jetzt voll gespannte jeder
17 reißt den Anker von dem unteren Sperrnagneten ab und legt ihn wieder gegen die
oberen Sperrmagneten. Wie bereits erwähnt, sind im Ausführungsbeispiel die Sperrmagneten
selbst als die ruhenden Kontakte ausgebildet. Es kann jedoch zweckmäßig sein, besondere
Kontakte an den Sperrmagneten und auch den Anker anzubringen. Für Drehstrom kann
man drei solcher Anordnungen verwenden, um einen Sechsphasengleichrichter zu erhalten.It is assumed that in the position shown in the exemplary embodiment, a current leads from the upper half of the transformer winding ii via the switching inductor 12, the converter 13, the upper blocking magnets 2 including the armature 3 to the consumer 14 back to the center of the secondary winding. If the current in the winding now becomes zero, the zero crossing in the switching inductor 12 is lengthened in a known manner. In the currentless pause, the converter i3, like the switching inductor, is remagnetized and generates a current surge which briefly excites the control winding 9 of the upper pair of blocking magnets, so that their holding force disappears. The position of the crank mechanism is at this moment such that the spring of the spring accumulator is fully tensioned, so when the armature is released, Saß is driven by the locking magnet according to the natural oscillation of the spring at high speed against the lower pair of locking magnets, where the armature is held in place with great force will. The commutation process is finished. The current now flows through the lower half of the winding of the transformer via the choke coil i2 'and. the converter 13 ' as well as the blocking magnets 2' and the armature to the consumer 14 and back to the center of the transformer winding ii. The synchronous motor has meanwhile moved on and is pulling the spring apart. A separation of the armature from the lower pair of locking magnets mnn, however, does not take place because of the great holding force of these magnets. Only when the current passes through zero in winding ii does converter i3 'emit a current pulse in a known manner, which excites winding g' so that the hold flux of the lower pair of blocking magnets is shut off by the armature. The now fully tensioned each 17 tears the armature from the lower locking magnet and places it back against the upper locking magnet. As already mentioned, the blocking magnets themselves are designed as the static contacts in the exemplary embodiment. However, it can be useful to attach special contacts to the blocking magnets and also to the armature. For three-phase current, three such arrangements can be used to obtain a six-phase rectifier.
Um die Lage des Kurbeltriebes und damit die Spannung der Feder gegenüber
der auf die Steuerwicklung g bzw. g' einwirkenden Impulse einzustellen, kann der
Synchronmotor z. B. über einen Drehtransformator an das Drehstromnetz angeschlossen
sein.To the position of the crank mechanism and thus the tension of the spring opposite
the impulses acting on the control winding g or g 'can be adjusted by the
Synchronous motor z. B. connected to the three-phase network via a rotary transformer
be.