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Gleichstromhaltemagnet Infolge der Hysterese verbleibt in eisengeschlossenen,
gleichstromerregten Magnetkreisen nach dem Abschalten des Gleichstromes ein verhältnismäßig
großer magnetischer Fluß bestehen, dessen Induktion von dem verwendeten Material
und von der vorhergehenden Größe der Erregung abhängig ist. Diese Erscheinung zwingt
dazu, bei Gleichstromschützen bzw. Relais sogenannte Klebebleche zu verwenden, damit
der Anker nach dem Abschalten des Stromes abfällt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Gleichstromhaltemagnet, insbesondere
für elektrische Schaltgeräte, bei welchem der Anker durch eine kurzzeitige Gleichstromerregung
angezogen und danach durch den remanenten Magnetismus des Magnetsystems entgegen
der Wirkung einer Feder oder ähnlichen Einrichtung gehalten wird. Dieser Gleichstromhaltemagnet
ist gekennzeichnet durch eine derartige Jochausbildung, Wicklungsanordnung und -schaltung,
daß das Abfallen des Ankers durch eine kurzzeitige Gleichstromerregung des Magnetsystems,
die einen sich nur über das Joch schließenden Fluß und im Magnetkreis des Remanenzflusses
eine Widerstandserhöhung erzeugt, bewirkt wird. Eine Anordnung nach der Erfindung
.unterscheidet sich vorteilhaft von solchen Anordnungen, bei denen für das Abfallen
des Ankers die Remanenz des Magnetsystems durch eine sich über den Anker schließende
Gegenmagnetisierung in ihrer Wirkung aufgehoben werden soll, denn solche Systeme
sind praktisch nur schwer einwandfrei zu verwirklichen wegen der Gefahr einer Umkehrung
der Magnetisierungseinrichtung, ohne daß der Anker Zeit hat, abzufallen. Bei der
erfindungsgemäßen Anordnung kann durch die von der Gleichstromerregung herbeigeführte
Widerstandserhöhung des magnetischen
Kreises nur die Flußstärke
des über den Anker ver -laufenden magnetischen Feldes herabgesetzt werden, nicht
aber durch diese Erregung für das Abfallen des Ankers ein diesen eventuell anziehendes
Feld erzeugt werden. Die Erfindung schafft somit eine betriebssichere Anordnung
für den Bau von elektrisch betätigten Schaltgeräten, Kupplungen usw., die keinen
dauernden Stromverbrauch besitzen und die im Gegensatz z. B. zu den bisher bekannten
Selbstschaltern keine mechanische Verklinkung notwendig haben, also in der Einfachheit
des Aufbaus normalen Schützen oder Relais gleichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung für Schaltgeräte
dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. i ist ein Magnetkreis i vorgesehen mit
den beiden Schenkeln :2 und den Rückschlußjochen 3 und q.. Mit 5 ist"der Anker bezeichnet,
der einen Kontakt 6 trägt und unter dem Einfluß einer Feder 7 steht. Auf dem Rückschlußjoch
sind jeweils zwei Wicklungen 8 und 9 bzw. io und i i untergebracht. Die Wicklungen
8 und 9 sind in Reihe geschaltet, ebenso die Wicklungen io und i i. Der Wicklungssinn
ist so gewählt, daß bei der Erregung die Wicklungen 8 und 9 einen Fluß erzeugen,
der sich über den Anker schließt, wie es durch die ausgezogenen Pfeile dargestellt
ist. Die Wicklungen io und ii erzeugen bei ihrer Erregung einen Fluß (vgl. die gestrichelten
Pfeile), der sich nur über die Joche schließt. Zur Verbindung der Wicklungen mit
der Gleichstromquelle dienen Druckknöpfe 12 bzw. 13.
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Wird bei abgefallenem Anker der Druckknopf 12 geschlossen, so werden
die Wicklungen 8 und 9 erregt. Es schließt sich über den Luftspalt und den Anker
ein Fluß, durch welchen der Anker entgegen der Wirkung der Feder angezogen wird.
Nach dem Unterbrechen der Erregung bleibt der Anker infolge der Remanenz des Eisenkreises
angezogen. Um den Anker zum Abfallen zu bringen, wird der Druckknopf 13 geschlossen.
Die Wicklungen io und i i erzeugen nunmehr einen Fluß, der sich über die Joche schließt,
und der Remanenzfluß wird zum Joch 3 abgedrängt. Durch den von den Wicklungen io
und i i erzeugten Fluß wird der magnetische Widerstand im Magnetkreis des kemanenzflusses
erhöht. Bei geeigneter Wahl der Erregung, wenn also der Fluß das Sättigungsknie
der Magnetisierungskurve überschreitet, wird der Widerstand so weit erhöht, daß
der Remanenzfluß so weit geschwächt wird, daß der Anker abfällt. Größe und Richtung
des Ausschaltstromes sind dabei belanglos. Der Strom muß lediglich einen bestimmten
Mindestwert überschreiten, der durch die magneti -schen Eigenschaften des Materials
gegeben ist. Um die Streuung gering zu halten, empfiehlt es sich, die Wicklungen
8 und 9 auf den Schenkeln 2 in der Nähe des Ankers 5 anzubringen.
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An Stelle von zwei Rückschlußjochen kann man auch nur ein einziges
vorsehen und dafür in die Schenkel zwischen Joch und Anker. Fenster anbringen, durch
welche die Ausschaltwicklung geführt ist, die dann bei ihrer Erregung in den Schenkeln
einen Fluß erzeugt, der sich nur in den Schenkeln schließt und eine solche örtliche
Widerstandserhöhung hervorruft, daß der Anker abfällt. Eine solche Anordnung ist
in Fig. 2 dargestellt.
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Während bei der Anordnung nach Fig. i auf jedem Rückschlußjoch zwei
Wicklungen vorgesehen sind, kann man auch mit nur einer Wicklung auf jedem Joch
auskommen und mit Hilfe von Umschaltkontakten; die vom Anker gesteuert werden, dafür
sorgen, daß die gewünschte Flußrichtung zustande kommt. Im Ausführungsbeispiel der
Fig. 3 werden hierzu die Wicklungen IS und 16 auf den beiden Jochen zum Anziehen
des Ankers parallel, zum Abfallen des Ankers in Reihe geschaltet. Dies geschieht
mit Hilfe des Umschaltkontaktes 17, der von dem Anker gesteuert wird.
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Ist zum Anschluß der Wicklungen kein Gleichstromnetz vorhanden, so
kann man den erforderlichen Gleichstrom über Gleichrichter gewinnen. Vorteilhaft
ist dabei eine Schaltung, wie sie in Fig. q. dargestellt ist. Mit 15 und 16 sind
wieder die beiden Wicklungen der Fig. 3 bezeichnet. 17 ist der Umschaltkontakt des
Relais. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß bei abgefallenem Anker der Umschaltkontakt,
welcher dann die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt, die Wicklungen de;:
Magnetkreises bei eingeschaltetem Druckknopf 12 über die Gleichrichter 11'7 und
18 so mit dem Wechselstromnetz verbindet, daß in der einen Halbwelle die Wicklung
15, in der anderen die Wicklung 16 erregt wird. Bei angezogenem Magnetkreis und
geschlossenem Druckknopf 13 werden die beiden Wicklungen 15 und 16 über den Umschaltkontakt
über den Gleichrichter i9 in Reihe von der einen Halbwelle des Wechselstromes durchflossen.
Bei der Anordnung nach Fig. q. sind die Ventile ebenso wie die Wicklungen nur während
der kurzen Zeit, in der die Druckknöpfe betätigt werden, beansprucht.
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Um eine hohe Haltekraft zu erzielen, ist es, wie es in den Fig. i
bis 2 dargestellt ist, zweckmäßig, den Eisenquerschnitt am Luftspalt kleiner zu
wählen als im übrigen Eisenkreis. Dies ist auch in Fig. 5 nochmals dargestellt,
wobei im Bereich des Luftspaltes die beiden Schenkel 2 symmetrisch eingeschnürt
sind. Zur Erhöhung der Haltekraft kann man auch zweckmäßig einen Teil des Magnetkreises,
der nicht von dem zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes dienenden Fluß durchsetzt
wird, z. B. den Anker, aus magnetisch hartem Werkstoff herstellen.
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Die Anordnung nach der Erfindung besitzt gegenüber mechanisch verklinktenAnordnungen
den Vorteil eines einfacheren mechanischen Aufbaues, der eine große Lebensdauer
gewährleistet, und besitzt gegenüber normalen Schützen und Relais den Vorteil, daß
kein dauernder Stromverbrauch erforderlich ist. Da die Spulen nur kurzzeitig Strom
führen, können sie auch kleiner bemessen werden als bei Dauereinschaltung.