DE2145598A1 - Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakt - Google Patents
Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener KontaktInfo
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Description
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kontakt einrichtungen
elektrischer Stromkreise, insbesondere auf magnetisch gesteuerte, hermetisch abgeschlossene Kontakte mit ferromagnetlachen
Federn, die im wesentlichen zur Arbeit in Kraft-Stromkreisen von Verteilungseinrichtungen und Einrichtungen
der Automatisierungsteohnik und .. elektrischer Antrieb ,
wo die Schaltleistung der Kontakte Zehntausendθ Voltampere
und der tfennstrom einige Vielfache von 10 und 100 Aapere betragen
kann, vorgesehen sind·
Die meisten bekannten magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakte, die auch Herkone oder
Reed-Relais genannt werden, werden meist aus einer hermetisch abgedichteten Hülle und zwei leichten innerhalb der HuMIe
freitragend angeordneten ferromagnetIschen federn ausgeführt,
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die unter Einwirkung des Magnetfeldes elastisch verformt werden, wobei sich ihre als Kontakte dienenden freien Enden um
oder einen in der Größenordnung von einigen zehntel ν hundert st el
Millimeter kleinen Abstand bewegen, wodurch ein Kontaktdruck in
von
der Größenordnungv2Q bis 30 g erzeugt wird·
der Größenordnungv2Q bis 30 g erzeugt wird·
Derartige Kontakte fanden in der letzten Zeit eine breite Verwendung auf einigen Gebieten der Technik in Schwachstromkreisen und bewährten sich als zuverlässig, mit hoher mechanischer
Verschleißfestigkeit, Schnellwirkung, hohem Isolationswiderstand, hoher Zuverlässigkeit sowie einer Heine anderer
Vorzüge, die es ermöglfhen, diese Kontakte vorteilhaft in den
modernen Halbleitergeräten zu verwerten und diese unter Umständen zu ersetzen.
Den bestehenden Konstruktionen der magnetisch gesteuerten,
hermetisch abgeschlossenen Kontakte haftet der Mangel an, daß sie einen geringen Nennstrom, eine kleine Schalt- und Betriebsleistung
sowie ein geringes Grenz Schaltvermögen auf-
unter
weisen, das für die Konstruktionen der Massenfertigung^lOO VA
bleibt . und für die Konstruktionen der Einzelfertigung
ca· 500 VA ausmacht·
Der niedrige Wert der Nennströme und die derart geringe Größe des Grenze schalt Vermögens gestatten es trotz der
wichtigen ,mit der hermetischen Abdichtung zusammenhängenden Vorteile der Herkone nicht, diese als Auegangselement logischer Schaltungen und in Einrichtungen zur automatischen Steuerung
von Elektroantrieb«!! als Haupt- und Sperrkontakte von
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Schützen und Anlassern sowie als &elaiskontakte einzusetzen,
wo die Schaltleistung Zehnt ausende Voltampere und der Hennstrom einige Vielfache von IO und 100 Ampere betragen kann·
Der niedrige Wert der Nennströme und das geringe Schaltvermögen der bekannten Konstruktionen der magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakte sind auf eine
äußerst gering· Verschiebung der den Kontakt abstand und Kontaktfederdur chhub bestimmenden Kontaktflächen und einen geringen
Kontaktdruck zurückzuführen.
Bine Erhöhung des Kontaktdruckes» des Kontaktabstandes und
des Kontaktf ederdurchhubes bei den nach den bekannten Prinzipien gebauten Herkonaü. erscheint praktlsoh ausgeschlossen
zu sein. Bei der Vergrößerung des zur Erhaltung eines erhöhten Kontaktdruckes erforderlichen Querschnittes der Kontaktfedern
und bei der Vergrößerung des Abstandes zwischen den Federenden (bis zu einem Wert, der gestattet, massive . Kontaktplatten
dazwischen unterzubringen und ein hohes Schaltvermögen zu sichern) wird die Möglichkeit einer Erhöhung der elektromagnetischen
Kraft bis zu einem die Gegenwirkung übersteigenden Wert begrenzt:
erstens» dadurch, daß der magnetische EIuS, bevor er an die
ferromagnetlachen Federn gelangt, sich über die Luft schließt,
was mit dem Vorhandensein großer Streuflüsse und der Notwendigkeit an einer sehr großen magnetmotorischen Kraft zu deren
Überwindung trinRsjBm<tTi h°
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zweitens, durch den Querschnitt der Federn selbst, deren magnetische
Sättigung die Größe des in den Arbeitsluftspalt kommenden Flusses und folglich die Größe der elektromagnetischen
Kraft zwischen den Kontakten beschränken wird·
Wenn man berücksichtigt, daß die Gegenkraft der dritten
Potenz des Querschnittes der ferromagnetischen Feder und die elektromagnetische Kraft der ersten Potenz des Querschnittes
proportional lat, so wird es klar, daß die Vergrößerung des
Querschnittes der !feder die Herkone betriebsunfähig macht.
Darüber hinaus sind bei den bekannten Konstruktionen der Herkone das Material und der Querschnitt der stromführenden
Seile nicht in der Lage, größere Ströme zu leiten·
Ss ist ein magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakt naoh der USA-Patentschrift (Kl. 200-8?) Ib 2252
097 bekannt, der aus einer hermetisch abgedichteten Hülle,
innerhalb deren zwei leichte freitragend angeordnete ferromagnetische Federn untergebracht sind, und außerhalb der Hülle
liegenden Wicklung und Magnetleiter besteht. Sas Vorhandensein
eines zusätzlichen magnetischen Bückaohlussee vermindert die
ßtreuflüase und gestattet es, den erforderlichen Magnetfluß bei einer etwas kleineren magnetomotorischen Kraft zu erhalten.
Biese MoftnrdMHff erbringt jedoch keinen einschneidenden
Affekt, da selbst beim Vorhandensein des magnetischen Rückschlusses
auf dem Wege des Magnetflusses große parasitäre unwirksame Luftspalte liegen.
Zweok der Erfindung ist es, einen konstruktionsmäßig
einfachen magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen
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Kontakt mit einem großen Kontaktdruck und Schaltweg zur Brmöglichung
der Arbeit der Kontakte bei größeren Nennströmen und
einer größeren Schaltleistung zu schaffen.
Schützen auf der Grundlage von neuen magnetisch gesteuerten,
hermetisch abgeschlossenen Kontakten mit hoher Verschleißfestigkeit zu schaffen*
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontakteinrichtung auf der Grundlage magnetisch gesteuerter, hermetisch
abgeschlossener Kontakte zu schaffen, die eine Erweiterung ihres Anwendungsbereiches dank einer neuen konstruktiven
Lösung ermöglicht·
gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kftntakt mit mindestens
von
zwei Kontaktgliedern/ denen mindestens eines ferromagneti-
zwei Kontaktgliedern/ denen mindestens eines ferromagneti-
•und und
sch v elastisch ausgeführt ist,^die innerhalb der abgeschlossenen
Hülle mit mindestens einem daran befestigten Magneticiter
liegen, gemäß der Erfindung die eine Stirnseite des die
Wicklung tragenden Magnetleiters mit einem Ende des elastischen Kontaktgliedes und mit der ersten, ~ * aus einem
Material mit hohem elektrischem Leitwert hergestellten massiven Stromzuführung starr gekoppelt ist und die zweite den Arbeitsluftspalt
mit dem elastischen ferromagnetische^ Kontaktglied bildende Stirnseite innerhalb der Hülle, abseits der Kontaktplatten der Kontaktglieder liegt, während das elastische
Kontaktglied durch ein flexibles Kabel überbrückt ist, dessen cl· linde mit der kontakt plat te des elastischen f erromagneti-
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sehen Kontaktgliedes und das andere Ende mit der Stromzuführung
gekoppelt ist, wobei die zweite Stromzuführung ebenfalls massiv aus einem Material mit hohem elektrischem Leitwert hergestellt
ist.
Eine zweckmäßige Ausbildung ist es, daß die Hülle aus min-
Eine zweckmäßige Ausbildung ist es, daß die Hülle aus min-
destena zwei ie ilen hergestellt ist, deren einer j&etalli-
und
sch v mit einem Seil des Ifagnetleiters gekoppelt ist, dessen
,en Stirnseite innerhalb der Hülle liegt, und der'anderer aus einem
Isolierstoff gefertigt ist, während das in form einer ferromagnetischen
Platte mit einer daran angeordneten Kontaktplatte des £ontaktgliedes hergestellte elastische Eontaktglied
mit mindestens zwei »ein Paket bildenden elastischen ferromagnetisehen
Platten geringerer Stärke und Länge versehen ist, deren jede mit einem Ende an der Stirnseite des Magnetleiters
starr befestigt ist, während das Paket sich auf einen Vorsprung der verlängerten Stromzuführung stützt, wobei die
Oberfläche der genannten Stirnseite des Magnetleiters in bezug
auf die Oberfläche der anderen Stirnseite desselben Magnetleiters in Richtung der Wicklung versetzt ist·
Es ist weiter zweckmäßig, daß der aus einem Isolierstoff hergestellte Seil der Hülle, der im Querschnitt
die form einer Schleife aufweist, an der
/es Metallhülle derart angeordnet ist, daß deren ein) Ende die
Isolierhülle gegen die Kontaktplatten der Kontaktglieder zum Ie il abschirmt ι daß die mit den finden des elastischen ferromagnetiechen
Kontaktgliedes, der elastischen ferromagneti-
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sehen flatten und der massiven verlängerten Stromzuführung
feat verbundene Stirnseite dea Magnetleiters innerhalb dea
zusammengesetzten metallischen Teiles der Hülle tint er gebracht
and alt dieser verbündet let; daß beim magnetisch gesteuerten,
normet lach abgeschlossenen Kontakt ein Gleichrichter und eine zusätzliche Stromwlcklung auf dem Magnetleiter zur Anwendung
kommen, die im Stromkreis der Kontaktglieder liegen.
Zweckmäßigerweiße wird auf der Grundlage der obengenannten magnet lach gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakte
ein Schütz ausgeführt, dessen jeder Pol aus einem magnet
lach gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakt großer Leistung und zwei mit diesem Im Nebenschluß liegenden Kontakten
geringerer Leistung, die eine einheitliche Konstruktion darstellen, zusammengebaut ist.
Hierbei weisen die magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakte geringerer Leistung eine größer« Abfall ze it der Kontaktplatten als der Kontakt größerer Leistung
auf, weahal» der eine jener Kontakte für die Zeit der auf
den Moment der Abschaltung dea Schütsea folgenden poXltiven
Halbperiode seines Gleichrichters geschlossen bleibt, waa eine lichtbogenfreie Abschaltung der Belastung sicherstellt.
Die magnet lach gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen
Kontakte haben gemäß der vorliegenden Erfindung einen aus Elementen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit gebildeten Stromkreis
und einen derart ausgeführten magnet lachen Kreis, daß die
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unwirksamen (parasitären) Luftspalte darin praktisch fehlen.
Der magnetische Huß gelangt an den Arbeitsluftspalt des magnetischen
Kreises nur über ferromagnetische Elemente, wobei der
Querschnitt der ferromagnetische^, federn die Größe des in den
Arbeitsluftspalt könnenden Magnetflusses nicht begrenzt.
Dies ermöglichte es, bei Versuchsmustern magnetisch
gesteuerter Kontakte, für einen Nennstrom von 63 bis 100 A einen
Kontaktdruck von ca· 1,5 kg» einen Kontaktabstand von über 2,5 mm und einen Kontaktfederdurchhub von über 1,5 mm und bei
Versuchsmustern für einen Nennstrom von 6,3 bis 10 A einen
Kontaktdruck von über 70 g, einen Kontaktabstand von über 1,5 mm
und einen Kontaktfederdurchhub von über 0,7 mm zu erhalten·
Die Prüfungen des Schalt Vermögens der Muster für- 6,3 bis 10 A
haben gezeigt, daß selbst sie in der Lage sind, eine Grenzleistung von über 10 000 VA zu schalten. Ihre mechanische Verschleißfestigkeit und Schnellwirkung erwiesen sich als hoch·
Nach über 150.10 Betriebszyklen blieben die Versuchsmuster
für die weitere Arbeit geeignet; ihre Ansprechzeit lag bei der Einschaltung in einem Bereich von 7 bis 10 ma, bei der Abschaltung
- bei einem Wert von ca. I ms·
Sie Srfindung .wird nachstehend ausführlich
an Hand von Beispielen unter Bezugnahme auf beiliegend· Zeichnungen beschrieben, wo zur Eindeutigkeit der
durch
jedoch wird die Erfindung Y die verwendeten speziellen Fachausdrucke
nicht begrenzt, und es muß beachtet werden, daß jeder
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Fachausdruck sich auf alle äquivalenten Elemente erstreckt, die eine analoge Arbeitsweise besitzen und zur Lösung derselben
Aufgaben wie auch in diesem Anwendungsfall herangezogen werden·
Es muß auch beachtet werden, daß die anderen Ziele und
Vorteile, außer den vorstehend erwähnten, der vorliegenden Järfladung nachfolgend bei der Beschreibung und der Betrachtung
von Zeichnungen zur Sprache kommen· Bs zeigtet
fig· 1 die gegenseitige Anordnung der Haupt elemente des
magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontaktes;
Pig· 2 die Anordnung des magnetisch gesteuerten, hermetisch
abgeschlossenen Kontaktes gemäß Flg. 1 mit einer zusammengesetzten Hülle;
71g· 3 die Anordnung des magnetisch gesteuerten,
hermetisch abgeschlossenen Kontaktes gemäß flg. 2 mit massiven Stromzuführungen und einem flexiblen Kabel j
Pig. 4 die Anordnung des magnetlach gesteuerten, hermetisch
abgeschlossenen Kontaktes gemäß Pig· 3 mit zusätzlichen ferromagnetische Platten geringerer Stärke·
Pig· 6 die Lage der ferromagnetIschen Kontaktfeder in achematischer
Darstellung, wenn die Stirnseiten des Magnetleiters in einer Ebene liegen;
Pig*7 die Lage der ferromagnet lachen Kontaktfeder in sche-209820/0889
-ίο- 2Ή5598
matisoher Darstellung, wenn die Ebenen der Stirnseiten des
Magnetleiters gegeneinander versetzt sind;
Fig. 8 die Anordnung des magnetisch gesteuerten hermetisch
abgeschlossenen Kontaktes gemäß Fig. 4 mit einem zusätzlichen
Schutz eines Seiles der Isolierhülle gegen die Spritzer des Kontaktwerkstoffes;
Fig· 9 eine Ausführungsvariante der Anordnung nach Fig. 8;
Fig.10 eine Ausführungsvariante der Anordnung nach Fig· 9;
Fig»11 eine konstruktionsmäßige Ausführungsvariante der
Anordnung des magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontaktes}
Fig. 12 eine konstruktionsmäßige Ausführungsvariante eines Schützes auf der Grundlage von magnetisch gesteuerten, hermetisch
abgeschlossenen Kontakten;
Fig. 13 dasselbe in Seitenansicht; Fig. 14 dasselbe in Draufsicht*
Fig. 15 die elektrische Schaltung eines der Pole eines
Schützes mit lichtbogenfreier Schaltung auf der Grundlage von magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakten;
Fig« 16 eine konstruktionsmäßige Ausführungsvariante eines
der Pole eines Schützes mit lichtbogenfreier Schaltung auf der Grundlage von magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen
Kontakten·
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Werkstoff ausgeführte Hagnetleiter des magnetisch gesteuerten,
hermetisch, abgeschlossenen Kontaktes im Gegensatz zu der Erfindung
nach der USA-Patentschrift Nr.5253097 derart, daß seine
eine Stirnseite an dem Außenende der einen beweglichen Kontakt
tragenden ferromagnetische^ Feder dicht anliegt und die zweite
Stirnseite in das Innere der hermetisch abgedichteten Hülle eingeführt ist und in . . unmittelbarer Nähe . der genannten
feder liegt, wodurch der Arbeitsluftspalt des magnetischen Kreises gebildet wird, und die Berührungsateile der Kontakte in
bezug auf den Arbeitsluftspalt des magnetischen Kreises in der der Befeetigungaatelle der genannten «zugleich die Rolle eines
Ankers spielenden ferromagnetischen feder entgegengesetzten
Richtung verschoben ist und die Steuerspule um den Magnetleiter gewickelt ist·
Gemäß der Erfindung kann der obengenannte Magnetleiter zusammengesetzt
aus einem mit dem einen Ende in die hermetisch abgedichtete Hülle eingeführten Kern und einem außerhalb der
Hülle befindlichen Joch und die Hülle der Einrichtung aus zwei
Rundbeehern aus einem nichtferromagnetisehen Metall und einer
Isolationshülse (beispielsweise, einer Glashülse) ausgeführt
e
Si· vorligenfle Konstruktion des magnetisch gesteuerten,
Si· vorligenfle Konstruktion des magnetisch gesteuerten,
hermetisch abgeschlossenen Kontakteinrichtung ermöglicht es, den Kontaktabstand bei einer relativen Verringerung der erforderlichen
magnetomotoriaohen Kraft der Steuerspule erheblich
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zu vergrößern und die Kontaktplatten aus einem Material mit einer hohen Verschleißfestigkeit ssu verwenden, was im Endergebnis das
Schaltvermögen und die elektrische Verschleißfestigkeit be«
trächtlieh erhöht.
Fig. I zeigt, daß der magnetisch gesteuerte, hermetisch
abgeschlossene Kontakt aus einer hermetisch abgedichteten Hülle I, innerhalb deren die Kontakt plat ten der Kontakte 2 und
liegen, und einem Magnetleiter 4 aus einem „ferromagnetisohen
Material besteht· Der Magnetleiter 4 liegt derart, daß seine
eine Stirnseite 5 an dem Außenende einer leichten,einen
beweglichen Kontakt 2 tragenden ferromagnetische Feder 6 dicht anliegt und seine zweite Stirnseite 7 in das Innere der hermetisch abgedichteten Hülle I eingeführt und in . unmittelbares
Sähe ,*. der Feder 6 zwischen der BefestigungsstalXe des
beweglichen Kontaktes 2 an dieser und deren Befestigungsstelle
an der Hülle I untergebracht ist. Auf den Magnetleiter 4 ist
eine die Urzeugung der erforderlichen aagäwfeomolfrisohen Kraft
sichernde 'Steuerspule 8 gewickelt,
Bis vorliegende Anordnung der llements der Konstruktion
läßt im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen der Harkone
den Magnetfluß an dem Arbeitsluftspalt das magnetischen Kreises
der Einrichtung (zwischen der innerhalb der Hülle I befindlichen ferromagnetischen Feder 6 und der Stirnseite des
Magnetleiters 7) über ferromagnetische Elemente auf seinem ganzen Weg (die unwirksamen, parasitären Luft spalte fehlen
praktisch im magnetischen Kreis der Einrichtung) verlaufen
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was die Streuflüsse auf ein Minimum herabsetzt und die Größe der
zur Verschiebung der Kontakte und zur Schaffung des benötigten
Kontaktdruckes erforderlichen magnetomotorischen Kraft einschneidend
reduziert«
Die verhältnismäßige Verschiebung des Arbeitsluftspaltes
des magnetischen Kreises und des Kontaktabstandes gestattet es» den Arbeitsluftspalt des magnetischen Kreises auf ein Minimum
zu reduzieren und den Kontaktabstand zu vergrößern, «as ein hohes Schaltvermögen der Einrichtung ermöglicht·
fig. 2 zeigt, daß zur Sicherstellung einer Regulierung des
die Größe des Kontaktabstandes und des Kontaktfederdurchhubes bestimmenden Arbeitsluftspaltes des magnetischen Kreises und zur
Verbesserung der Wärmeableitung von den Kontakten die Hülle I (Fig·I) der Einrichtung zusammengesetzt aus zwei Bundbechern
9 und 10 aus einem nicht ferromagnetisch en Metall hergestellt
11 sein kann, die miteinander mit Hilfe einer lsolationshülsey(bei-
spielsweise, einer Glashülse) gekoppelt sind·
Zur Verbesserung der Fertigungsgerechtheit der Einrichtung
kann der Magnetleiter 4- zusammengesetzt aus einem mit dem einen Ende in den Becher der hermetisch abgedichteten Hülle
9 eingeführten Kern 12 (Fig. 2) und einem außerhalb der Hülle befindlichen Joch 12 ausgeführt sein.
Der magnetisch gesteuerte, hermetisch abgeschlossene Kontakt;
arbeitet wie folgt·
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leiter 12,13 unter Einwirkung der magnetomotorischen Kraft ein
Magnetfluß, derf indem er über den Hagnetleiter und die die
Kontaktplatte 2 tragende und zugleich die Holle eines Inkers
spielende ferromagnetische Feuer 6 fließt, in den Arbeitsluftspalt
des magnetischen Kreises gelangt, woudurch darin eine elektromagnetische Kraft erzeugt wird· Unter der Wirkung dieser
Kraft erfährt die feder 6 eine elastische Verformung, wodurch sich der an ihrem Ende angeordnete bewegliche Kontakt
bis zur Schließung mit dem unbeweglichen Kontakt 3 verschiebt·
Bei der Abschaltung der St euer spule 8 kehrt die Feder
unter Einwirkung der elastischen Kräfte in die Ausgangslage zurück, wodurch die Kontakte geöffnet werden«
Bekanntlich ist bei den be kannten Konstruktionen der Herkone die Möglichkeit einer Vergrößerung des Hennstromes
durch große Iieistungsverluste und eine übermäßige Erhitzung
der Einrichtung infolge eines großen Widerstandes der stromführenden Teile beschränkt, die aus ferromagnetische Materialien
(mit einem niedrigen elektrischen Leitwert) hergestellt werden, weil sie gleichzeitig die Funktionen des Magnetleiters
und der Kontakte übernehmen·
Bei einem magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakt wird gemäß der vorliegenden Erfindung zur Beseitigung
der genannten Nachteile die innerhalb der hermetisch abgedichteten Hülle untergebrachte, den beweglichen Kontakt
tragende ferromagnetische Feder durch einen flexiblen kupfernen
Nebenschluß 14 (Fig·?) überbrückt·
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Das eine Sude des Nebemsehlußes wird unmittelbar an die
16
Kontaktplatte und das andere an die Herausführung des beweglichen
Kontaktes, dessen Sode in das Innere der Hülle ^eingeführt
wird und zugleich die funktionen eines Hubbegrenzers des inkers (der feder) übernimmt, angeschlossen (angeschweißt). Dank der
Unterbringung eines Hubbegrenzers für den Anker innerhalb der
Hülle ergabt sich die zusätzliche Möglichkeit, bei der Montagefler
Einrichtung vor Anbringung des Glaskolbens
eine exakt« Regelung des die Größe des Kontaktabstandes und des
Kontaktf ederdurchJkubes bestimmenden Drehwinkels des Anker s
vorzunehmen«
Der den unbeweglichen Kontakt tragende Teil wird «wie auch
die Stromsuführung des beweglichen Kontaktes ,aus einem Material
mit hohem elektrischem Leitwert, beispielsweise aus Kupfer, hergestellt·
Auf solche Weise werden alle Elemente des Stromkreises unter Beibehaltung sämtlicher vorstehend genannter Vorteile der
vorliegenden Konstruktion aus Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellt, was eine Verringerung von Stromwärmeverlusten
und eine Vergrößerung des Nennstromes der Einrichtung ermöglicht·
Die genannten Vorzüge sind bei einer massiven Ausführung
der Kontakte . ohne Notwendigkeit eines massiven beweglichen ferromagnetischen Leiters erzielt, wodurch die
Schnellwirkung der Einrichtung erhöht wird.
Der innerhalb der hermetisch abgedichteten Hülle 9,10,11 (Fig.3) untergebrachte massive bewegliche Kontakt 2 (eine Platte)
ist an einer den Anker des Magnetleiters 12,13 darstellenden
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ferromagnetischen Blattfeder 6 angeordnet. Sie ferromagnetische
Feder 6 wird durch einen aus einer Kupferlitze hergestellten
flexiblen Nebenschluß . 14 überbrückt, dessen ein1 Ende, wie
gezeigt* an den Kontakt 2 und das andere - an den Hubbegrenzer
des (gleichzeitig als Außenanschluß 16 des beweglichen aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und mechanischer
Festigkeit hergestellten Kontaktes dienenden) inkers 15 angeschweißt ist. Der !Teil 17, en dem der massive
unbewegliche Kontakt 5 (eine Platte) befestigt ist, wird ebenfalls aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit
und mechanischer Festigkeit ausgeführt und stellt gleichzeitig einen Außenanschluß 18 des unbeweglichen Kontaktes dar·
Bas Vorhandansein des Hubbegrenzers des Ankers 15 gestattet
es, den Arbeitsluftspalt im magnetischen Kreis bei der Montage der Einrichtung exakter zu regeln·
Beim Netzanschluß der Spule 8 wird der Anker 6 angezogen, und die Kontakte 2 und 3 schließen sich, wobei der Strom im
Haupt etruaokreia über die Elemente mit hoher elektrischer Leitfähigkeit
(die Strombahn ist durch Pfeile angedeutet) fließt· Die Abzweigung des Stroms in die ferromagnetische Feder 6 kann
vernachlässigt werden, weil deren ohmscher Widerstand den Wert des flexiblen Nebenßchlußes 14 um ein Vielfaches übertrifft.
Dank ©inar sprunghaften Verringerung des Widerstandes des
Stromkreises im Vergleich zu den bekannten Konstruktionen der Herkone entstand eine Möglichkeit für die Entwicklung von für
größere Ströme ausgelugten Herkonen.
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Jedoch ist ein entsprechend großer Kontaktdruck erforderlich, damit die Kontakte größere Ströme fließen lassen.
Vie vorstehend gezeigt, ist das durch eine einfache Vergrößerung
der Stärke der den Kontakt tragenden ferromagnetisch«!
c
feder nicht zu «reichen, da mit ansteigendem Kontaktdruck das entgegenwirkende Moment zunimmt, während das elektromagnetische Moment unbedeutend anwächst;, weil sich der Querschnitt des Ankers des Elektromagneten (einer Kontakt-Blattfeder) sehr geringfügig ändert. Der Querschnitt der P ed er darf daher nicht beliebig groß gewählt werden, weil deren Größe durch den festgelegten Wert des Kontaktdruckes bedingt ist.
feder nicht zu «reichen, da mit ansteigendem Kontaktdruck das entgegenwirkende Moment zunimmt, während das elektromagnetische Moment unbedeutend anwächst;, weil sich der Querschnitt des Ankers des Elektromagneten (einer Kontakt-Blattfeder) sehr geringfügig ändert. Der Querschnitt der P ed er darf daher nicht beliebig groß gewählt werden, weil deren Größe durch den festgelegten Wert des Kontaktdruckes bedingt ist.
Bei der Festlegung der Abmessungen der Feder, ausgehend von den obengenannten Bedingungen, gerät der Querschnitt der Feder
meistens wesentlich kleiner als der Querschnitt des unbeweglichen Seiles des Magnetleiters, was den Anker stark in die
treibt
Sättigung v und die Große des Flusses im Arbeitsluftspalt und folglich auch die des elektromagnetischen Momentes einschränkt*
Sättigung v und die Große des Flusses im Arbeitsluftspalt und folglich auch die des elektromagnetischen Momentes einschränkt*
einer Bekanntlich ergibt sich die Durchbiegung ν Blattfeder zu:
wo 1 - die Entfernung von der Befestigungsatelle der Feder bis
zum Angriffspunkt der Kraft,
χ - die Entfernung von der Befestigungsstelle der Feder bis
χ - die Entfernung von der Befestigungsstelle der Feder bis
zu dem betrachteten Querschnitt, £ - der Elastizitätsmodul des Materials,
y - das Trägheitsmoment des Querschnitts der Feder bedeuten.
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y = -bkL,
12
wo b - die Breite der Feder,
wo b - die Breite der Feder,
h - die Höhe der Feder bedeuten·
daß die durch eine Feder em Arm 1 entwickelte Kraft sich zu:
ρ =
ergibt·
Die Quer schnitt sflache der Feder ist S « bh gleich·
Die durch die Feder entwickelte Kraft ist also der dritten Potenz- und die. Querschnittsfläche der ersten Potenz ihrer
Höhe proportional·
Die angeführten Erwägungen zeugen davon, daß eine geringfügige Vergrößerung der Stärke der Feder eine sprunghafte
Zunahme des entgegenwirkenden, durch die Feder bei einer geringfügigen Vergrößerung des Querschnitts entwickelten Momentes
bewirkt. Das entgegenwirkende Moment wird daher viel schneller als das elektromagnetische Moment ansteigen, und der Elektromagnet
wird bei der Vergrößerung der Stärke der ferromagnetic sehen Feder betriebsunfähig· Um die Sättigung des Ankers zu
vermindern und zur selben Zeit alle Vorzüge beizubehalten, die den Einrichtungen mit ferromagnetischen Federn eigen sind,
wird zweckmäßigerweise, eine das notwendige entgegenwirkende
Moment entwickelnde Feder eingesetzt und parallel zu dieser dünnere ferromagnetische Federn eingebaut· Dies gestattet as,
das elektromagnetische Moment erheblich zu vergrößern, da mit
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ansteigendem Querschnitt des Ankers dessen Sättigung ab- und
der Jjuftspaltfluß zunimmt. Hierbei ändert sich das entgegenwir
kende Moment praktisch nicht·
Wenn man. zum Beispiel parallel zur Hauptfeder 5 ferromagnetische
federn einbaut, deren jede um fünfmal kleinere Stärke besitzt, so steigt der Querschnitt des Ankers um das
Zweifache und das entgegenwirkende Moment (die Kraft) lediglich um das l,O4f ache an, denn
Bas entgegenwirkende Moment ändert sich also praktisch
nicht· Dies bedingt die Möglichkeit der Ausnutzung zusätzlicher
ferroaagnetiacher Blattfedern als Anker des Elektromagneten
der magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Leistungskontakte
für Hennströme von einigen 10 und 100 A·
Die Herstellung des Ankers aus einzelnen zur Ebene der auf der einen Seite starr befestigten Stirnseiten des unbeweglichen
!Teiles des Magnetleitera parallel liegenden ferromagnetischen
flatten, anstatt einer geschlossenen massiven Ausführung des Ankers erhöht die Stoß- und Vibrationsfestigkeit
der Einrichtung.
Darüber hinaus nimmt die Größe von Wirbel strömen ab, die im Anker im Augenblick der Ein- und Abschaltung des Spulenkreises
des Elektromagneten entstehen können, was die Ein- und Abschaltzeit herabsetzt.
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Wl* aus fig, * aod 5 ersichtlich, wird en den unbeweglichen
feil dt» Magnetleiterβ, auf dem die Spule 8 aufgesetzt wird,
seitens der Stirnseite 5 eins der Äiden der ferromagnetisehen
Blattfeiern 6,20,21,22 (deren Zahl viel größer ala aufgezeigt »ein kaaa) in der Weise starr befestigt, daß in der Ausechalt
stellung zwischen der Stirnseite 7 und der Außenf eder 6 «in Arbeitsluftspalt liegt, dessen Größe durch einen eine Vorspannung sichernden Anschlag 15 festgelegt wird, weshalb in
der Ausschaltstellung all· federn im Bereich des Arbeitsluftspaltes
dicht aaeinand erliegen, woduroh die zur Überleitung
des Hasses im Arbeitsluftspalt erforderliche magnetomotorische
Kraft reduziert wird«
Bei Erregung der Zugapule wächst dank dem Vorhandensein
der den Querschnitt des Ankere vergräBernden zusätzlichen
Platten der in den Arbeitsluftspalt kommende Magnetfluß sprunghaft an·
BIe Kontaktplatte 2 wird an der (stärkeren ferromagnetische^
Hauptfeder 6 befestigt, und die dünneren ferromagnetIschen
federn 20,21, 22 bleiben mit einem Side befestigt, während sich
deren zweite« lade frei bewegt·
falls die Stirnseiten 5 und 7 des Magnetleitera in einer
Ebene liegen, wie dies in fig· 6 schematisch dargestellt ist, wird die feder bei der Verschiebung den Kern nur auf der einen,
rechten,Seite berühren* auf der anderen Seite wird sich zwischen
der feder und dem Kern ein Spalt 22 ausbilden. Wenn die elektromagnetische
Kraft die durch die feder entwickelte Kraft beträchtlich übersteigt, so kann die feder an den Kern gänzlich
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angezogen «erden, jedoch werden hierbei in dieser große Eigenspannungen
entstehen, die das Zulässige. bedeutend übertreffen. Dies kann bei der Feder die Entstehung einer bleibenden Verformung,
die Veränderung $ej? Reglerdaten und die Herabsetzung
der Betriebszuverlässigkeit bewirken.
Darüber hinaus vergrößert daa Vorhandensein eines großen
Spaltes bei angezogenem Anker (Feder) den gesagten Spalt
in der Ausschaltstellung, verringert die Leitfähigkeit dee Arbeitsluftspaltes
und die Größe des elektromagnetischen Momentes· In diesem Fall wird zur Schaltung des erforderlichen
KontaJrb abstand es, Kontaktfederdurchhubes und Kontaktdruckes
eine erhöhte Amperewindungszahl benötigt·
In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, die Befestigungssteile
der Feder in bezug auf den Kern derart anzuordnen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, damit beim angezogenen Anker kein
Spalt zwischen der Feder und dem Kern visuell festzustellen ist. Dies kann erreicht werden, wenn die Achse der Feder aus
dem Funkt 0 in den Punkt O1 um die entfernung A Position 24
(Fig. 7) Versetzt wird. Dann wird der Spalt ^y1
Position 2? (*iß· 6) vermMen.
Wie die durchgeführten Berechnungen und Untersuchungen gezeigt haben, ist es zweckmäßig, die Befestigungsaohse der
Feder bezüglich der durch die wirksame Fläche des Kernes gehenden Sbene um einen Wert £ , der dem halben Spalt ° zwischen
der wirksamen Fläche des Kernes und der Feder £ = °p gleich
ist, zu versetzen.
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Bios ermöglicht es, die unwirksamen unmagnetischen Spalte
im magnet iac ilen Kreis praktisch zu vermeiden, «eil die die
Kontaktplatte tragende feder an der Stirnseite, wo sie befestigt
wird, dicht anliegt·
Bei Bauerbetrieb der magnet is oh gesteuerten, hermetisch
abgeschlossenen Leistungskontakte ist es möglich, daß nach einer großen Anzahl von Seheltspielen infolge des Auftreffens
von schmelzflüssigen Spritzern des Kontaktwerkstoffee auf die Isolationshülle (eine Glashülle) die Innenfläche der Glashülle
allmählidi metallisiert wird, weshalb eine allmähliche Abnahme
dee Isolationsfestigkeit und -Widerstandes zwischen den Kontakten in der AussGhaltstellung auftreten kann«
Um den Einfluß dieses Faktors abzuschwächen, werden als
Kontaktwerkstoff hitzebeständige harte Materialien verwendet· In diesem fall wird der Kontaktwerkstoff nicht verspritzt,
dafür aber ißt eine Erhöhung des Kontaktübergangswideratandes
möglich. Zur Srmöglichung der Herstellung der Kontakte aus weicheren Materialien, die es gestatten, den Kontaktübergangsvi*»
derstand sprunghaft zu verringern, ist es notwendig, die
Kontakte derart abzuschirmen, daß die Möglichkeit eines Auftreffens von schmelzflüssigen Spritzern des Kontaktwerkstoffee auf
das den einen Kontakt gegen den anderen isolierende Glas bzw·
desselben
wenigstens eines Xeilafaosgeschloseen wird«
wenigstens eines Xeilafaosgeschloseen wird«
Bei einem magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontaktjjwerden gemäß der vorliegenden Erfindung ala ein das
Glas gegen die Metallisierung schützender Schirm die bestehenden
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Konstruktlonsteile eingesetzt, wodurch dl« Motwendigkeit der
Anwendung zusätzlicher Seile und eine Komplisierung der Herstellungsteohaologie
entfällt·
Als ein die Glashülle 11 (I?ig.8) gegen das Auftreffen von
schmelzflüsslgen Spritzern des Kontektwerkstoffes schützender
Schirm wird ein mit die ferromagnetische Blattfeder 6 und den
Kern des Magnetlelters 12 tragendes Metallgehäuse 9 eingesetzt.
Der seitens des Kernes 12 liegende Seil des Gehäuses 25 let verlängert
und umfaßt mit seinem finde die Kontakte 2 and 3· BIe
Glashülle 11 wird von der Außenseite des Gehäuses 9 in, einer
Entfernung von ^1 vom Rand befestigt· Die Hülle ist aus einem
im Mittelteil derart erweiterten Glasrohr hergestellt, daß zwischen 4er Außenfläche des Gehäuses und der Innenfläche des erweiterten
Seiles des Glasrohres auf der Strecke ^1 ein für
die Spritzer des schmelzflüssigen Kontaktwerkstoff es unzugänglicher Raum ausgebildet wird, wodurch die Zuverlässigkeit der
Isolation nach dem Kontakt abrieb ohne Komplisierung der Herst ellungatechnologie der Einrichtung erhobt wird·
Zwecke einer noch größeren Steigerung der Zuverlässigkeit der Isolation nach dem Kontaktabrieb wird die Glashülle 11*
(1 ig. 9) in form eines im Hittelteil erweiterten Hohres her gestell
das auf der Strecke ^2 die *0Tm einer Schleife aufweist. In
diesem Fall ist der Inne^eil «er Hülle gegen die glühenden Seilchen
de* Kontakt werkstoff e a auf einer viel größeren Släohe
geschützt, deren Länge gleich ^1 ♦ ^2 ie*·
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. -nier Kontakte bei der Montage der Einrichtung
wird da« Metallgehäuse auf die Größe ^1 ^ ^1* *ie diee **
FIg* 10 geseift 1st, mit dem Ziel verlängert, daß das Gehäuse
die Kontakte nicht überdeckt·
Gleichseitig wird zum Schutz der Hülle gegen die Metallisierung die Größe "2 der Schleife verlängert· Dies gestattet
es, die zu schützende Fläche der Hülle unverändert zu lassen: . PC' Q'
1 * 2 = 1 + 2
Die Möglichkeit der Beobachtung der Kontakte «.bor wird hierbei
während der Montage und Regulierung der einrichtung verbessert·
BIe Einrichtung arbeitet wie folgt. Bei der Erregung
der Spule 6 wird die ferromagnetische Blattfeder (Anker) 6 an den kern 12 angezogen, und die Kontakte 2,3 schließen sich. Bei
der Abschaltung der Spule fällt der Anker ab, und die Kontakte beginnen zu Öffnen. Sin hierbei zwischen den Kontakten entstandener
elektrischer Lichtbogen ersohmllzt an der Stelle seiner Ausbildung den Kontaktwerkstoff, der in Form von feinen !Teilchen
nach allen Selten verspritzt wird, wobei er auf den metallischen und gläsernen !Cell des Gehäuses auf trifft. J β do oh ist der
größere Teil der Innenfläche der Glaahülle 11 dank dem Vorhandensein einer Verlängerung im met all lachen Teil des Gehäuses
und einer Schleife in der Glaehülle gegen die Möglichkeit
des Auftreffens der Spritzer geschützt·
Zur Srmöglichung einer noch zuverlässigeren hermetischen Abdichtung der Einrichtung und zur Vereinfachung der Herstel-
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lung. ist es notwendig, daß die ferromagnet isehea
Platten über den Rahmen der Hülle nicht hinausgehen und die Kopplung der Konstruktionsteile mittels Schweißung oder Lötung
von Metall au Metall bewerkstelligt wird. Bei einem magnetisch
gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakt kann das durch die Einführung ^n das Innere der Hüllender zweiten Stirnseite
des Magnet le it er a, durch die Herstellung der metallischen Teile
der HQlIe als zusammengesetzt und die Herstellung des Isollerlat*»
teiles der Hülle mit metallischen (zum Beispiel, aus Kot ar), an die Stirnseiten des Glases angeschweißten 2nd en erreicht
werden·
Im Gegensatz zu den vorstehend betrachteten Ausführungen ist der metallische, die Gestalt eines Hund be ehe rs aufweisende
XeIl der Hülle zusammengesetzt aus einer met all Ischen, nlchtferromagnetIschen
Hülse 26 (iig.ll) and einer in deren Boden eingebautem Semelbe 27 hergestellt· Mit der Hülse 26 sind zwei
ferromagnetische Kern· 12 und 28 feat Yerbunden, deren eine
Stirnseite f und 2$ Innerhalb und die sweite (30 umd 31) auierhalb
der Hülse liegt· BIe Stirnseite des einen Kernes 7 ist wie auch bei dem vorstehend betrachteten Ausführungen eines signe
tisch gesteuert en, hermetisch abgeschlossenen Kontaktes la
unmittelbarer line der ferromagnet Ischen feder 6 untergebracht, wobei sie mit der letzteren einen Arbeitsluftspalt
19 bildet, während die in das Innere der Hülse 26 eingeführte Stirnseite 29 des zweiten Kernes an dem Snde der elae
Kontaktplatte 2 tragenden ferromagnetlachen feder 6 dicht
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anliegt, An der Stirnseite 29 dleaea Kernes werden auch, die
dünnen ferromagnetlachen Platten 20,21, 22 sowie die massive
verlängerte Stromzuführung des beweglichen Kontaktes 2 befestigt, deren ein And β 16 durch die Öffnung der Scheibe 27 aus der
Hülle herauskommt and das zweite Knde 13, an das die flexible Litze 14 angeschlossen wird, als eine Stützfläch· f$r die in
der Punktion des Ankere auftretenden Platten 22,21,20 des
HektroMagneten dient·
in den aus der Hülle herauskönnenden Stirnseiten der
Kerne 30 und 3I wird das Joch 32 befestigt, an dem die Spule
8 mit der Wicklung angeordnet ist·
Der beispielsweise aus Glas hergestellte Isolierteil der Hülle ( 11' ) ist an den finden mit metallenen (aus Kot ar) Eingen
33 und 34 zusammengeschweißt.
Der Ring 34- wird mit der Scheibe 33 gekoppelt, wodurch
der zweite Rundbecher der Hüll« gebildet wird· Durch dl« öffnung
der Scheibe 33 kommt die zweite massiv« Stromzuführung
mit der Kant aktplatt β 3· Das zweite mit dem Iaolierteil der
Hülle 11* ein Ganzes bildende Sode des Ring·« 33 wird nach der Regelung de« Kontaktfederdurchhubea, Kontaktabatand·«
und Kontaktdruck·« mit der Hülse 26 in der »eise fest gekoppelt, daß der himter dem End« der Hülse 23 bef indlicheTeil des
Glases für die bei der Schaltung von
gröBerea Strömen entstehenden Metallepritser unzugänglich wird·
Si· Schaffumg der magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Eontakte, die für jede* Kontaktpaar ihren eigenen
Antriebsmagnet aufweisen und für dl« Arbeit in Kraft-
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Stromkreisen geeignet sind, gestattet es, grundsätzlich neue
Konstruktionen von Schätzen zu entwickeln, die, erstens, für die
Arbeit unter verschiedensten Witterungsvernältniaaen, beIm
Vorhandensein von Staub, Gasen und anderen Reaktionsmitteln, geeignet sind» die beim Pehlen einer hermetischen Abdichtung
die Kontakt sicherheit beeinträchtigen könnten, zweitens, ein·
um mindesten« eine Zehnerpotenz größer· mechanische Verschleißfestigkeit
als sämtliche bekannten Konstruktionen der ßchütie aufweisen, drittens, an die mit der Entwicklung der automatisch^
en Bt euer schaltung en für die ELektroant riebe zusammenhängenden
Tragen dank dem fehlern einer mechanischen Verbindung zwischen den bewegliehen Kontakten der einzelnen die gemeinsamen Funktionen
ausführenden Kontaktglieder neu heranzugehen·
In flg· 12,13,14 ist eine konstruktionsmäBige Ausführungavariant·
eines dreipoligen Schützes für einen Hennstrom von
10 A gezeigt, da« für das Starten und Stoppen von Asynchronmotoren
geringer Leistung geeignet und auf der Basis von magnetisch gesteurten, hermetisch abgeschlossenen Iielstungskontaktan
ausgeführt 1st·
Ba der Kern 12 des Elektromagneten zum ΐβ 11 Innerhalb und
zum !Dell außerhalb der Hülle liegt, entsteht eine Möglichkeit,
die Wicklung draußen anzubringen und sie gemeinsam für alle Pole auszuführen. Sie drei magnetisch gesteuerten, hermetisch
abgeschlossenen Kontakte 36, 37,38 sind an einer Isolierstoffplatte
39 angeordnet. Jeder der Kontakte besteht aus einer Hülle, Innerhalb deren die Baugruppe des unbeweglichen Kontaktes
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3, die des beweglichen Kontakte a 2 (die gleichzeitig die
Funktionen eines inkers ausführt) und zum Teil der Kern 12 untergebracht sind· Sin Teil des Kernes ragt aus der Hülle heraus.
Dies gestattet es, die Spule 8 außerhalb der Hülle zu befestigen und sie gemeinsam für alle Pole auszuführen, wobei
das Joch 32 durch, die entsprechenden Schlitze im SpulenJH&per
durchgelassen wird·
Der Anschluß der Drähte an den Haupt Stromkreis erfolgt
unmittel/bar über die Außenanschlüsse 16 und 18 der magnetisch
gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakte, und der Anschluß an die Spule- über die an dem Spulenkörper angeordneten
Herausführungen 40. Im Spulenkörper sind Fenster 42 und 42 zur
Aufnahme der die funktionen von Sperrkontakten übernehmenden leistungsschwachen Herkone vorgesehen. Die gesamte Einrichtung
ist in einer gemeinsamen durch einen auf die Platte 39 aufzusetzenden Deckel 46 ab deckbar en Hülle untergebracht·
Das Schütz arbeitet wie folgt. Bei der Erregung der St euer spul θ 8 entsteht gleichzeitig in den Magnetleitern aller
Pole ein Hagnetfluß, der, indem er über die Kerne 12 und die ferromagnetlachen federn 6, die gleichzeitig die funktionen
eines Ankers und eines Kontaktträgers ausführen, fließt, eine elektromagnetische Kraft im Arbeitsluftspalt erzeugt, weshalb
sich die Kontakte schließen. Gleichzeitig sprechen die Herkone an, da sie innerhalb des Spulenkörpers liegen und daher unter
der Wirkung der magnetomotorischen Kraft der Steuerwicklung erregt werden.
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Bei der Abschaltung der Steuerwieklung kommen die beweglichen
Kontakte (dea Inkers ) bei allen Polen und die die
funktionen der Sperrkontakte ausführenden Herkone in die Ausgangelage zurück.
funktionen der Sperrkontakte ausführenden Herkone in die Ausgangelage zurück.
Sie Ausführung einer für samtliehe Pole gerneinsamen Spule
gestattet es, die Amperewindungszahl unabhängig von der
Pol zahl konstant zu halten, wobei der Querschnitt des Wickeldrahtea und der Füll faktor sowie die Kühlfläche der Spule erhöht und die Erwärmung der letzteren erniedrigt, die Gleichzeitigkeit der Auslösung sichergestellt und die Betriebssicherheit der Einrichtung erhöht werden«
Pol zahl konstant zu halten, wobei der Querschnitt des Wickeldrahtea und der Füll faktor sowie die Kühlfläche der Spule erhöht und die Erwärmung der letzteren erniedrigt, die Gleichzeitigkeit der Auslösung sichergestellt und die Betriebssicherheit der Einrichtung erhöht werden«
Bei der Ausführung der Schütze auf der Basis der magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen, zur Schaltung " von
leistungsstarken elektrischen Stromkreisen (darunter Stromkreisen der Wechselstrommotoren großer Leistung) vorgesehenen
Kontakte ist es zweckmäßig , zur Sicherung einer hohen elektrischen Verschleißfestigkeit der Kontakte eine lichtbogenfreie
Abschaltung vorzusehen· Die Anwendung der magnetisch
gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Leistungskontakte gestattet es, an die mit der Verwirklichung einer lichtbogenfreien
Kommutierung zusammenhängenden fragen neu heranzugehen.
Bei den bekannten Konstruktionen der Schütze arbeiten am zuverlässigsten die Schütze mit liehtbogenfreier . Tätigkeit,
bei denen die Hauptjcontakte durch zwei gegenparallelgeechaltete
Leistungsthyriatoren überbrückt werden, über die
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y Strom la ^ugenblick der Trennung der Haftkontakt β zu
fließen beginnt und beim Nulliurchgang aufholt. In derartigen
Schützen können die Thyristoren durch die Einspeisung der Steuerelektrode durch einen transformierten gleichgerichteten
Strom des Kr aft at romkreise β gezündet werden; dies erfordert die
Anwendung einer recht komplizierten, auf einer großen Anzahl
von Hilfselement en aufgebauten Steuerschaltung·
Etwas einfache? gestaltet sich die Soaalts&g, wenn di@
Zündung der Thyristoren durch Sperrkontakte des Schützes get
steuert wird· Jedoch werden in diesem fall an csia
des Schützes äußerst strenge Anforderungen hinsfhtlieh de.?
mit der Abnutzung des Schützea ändern dich die Kennwerte
und die Schaltung wird betriebsunfähig. Aus diesem Grunde fanden derartige Einrichtungen keine praktische Verwendung·
Außer den genannten Nachteilen haftet den Schaltungen mit lichtbogenfreier Schaltung, wo die Hauptkontakte durch Thyristoren (oder andere Gleichrichter) überbrückt werden, ein
wesentlicher Nachteil an, der im Fehlen, einer galvanischen Entkopplung der Stromkreise beim abgeschalteten Schütz (über
die Gleichrichter werden die Leckströme fließen) besteht· Dies macht es erforderlich , daß in Beihe mit den Hauptkontakten
Trennschalter oder andere ähnliche Apparate geschaltet werden·
Die Möglichkeit einer galvanischen Entkopplung der elektrischen Stromkreise kann in den Schaltungen, wo die Haoptkontafcif«
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durch gegenparallelgesehaltete Gleioliricliter überbrückt «erden,
durch, die Schaltung (in Reihe alt den Gleichrichtern) ν on Hilfekontakten der ScMtβ· erreicht werden. Zn diesem !"all wird *ur
Verwirklichung einer llohtbogenfreien Abschaltung der elektrischen
Stromkreise mit Hilfe von Blöden ebenfalls die Einhaltung
einer bestirnten Reihenfolge bei der Trennung der Haupt-in4
Hilfskontakte des gegebenen Pols gefordert»
Oa es bei den bekannten Konstruktionen der Schütze mit
lichtbogenfreier Abschaltung unter Verwendung von Dioden einen
gemeinsamen Elektromagnetantrieb gibt, der aas Einschalten sowohl der Haupt- als auch der Hilfskontakte des gegebenen
Pols gewährleistet, wird hier die erforderliche Reihenfolge bei der Kontakttrennung durch mechanische Mittel erzielt:
durch eine entsprechende Regelung des Kontaktfederdurchhubes, v'i
Verschlüsse ...-.,,., . , . ,
netischer ν u.a. Das Vorhandensein von mechanischen
(einem Abrieb ausgesetzten und einer Regelung bedürftigen) Koppelelementen zwischen den Kontakten hat bei einem gemeinsamen
Antrieb eine sprunghafte Reduzierung der mechanischen Verschleißfestigkeit und der Zuverlässigkeit der Konstruktion
zur folge, deshalb fanden derartige Konstruktionen keine praktische Verwendung·
Die bekannten Konstruktionen der Schütze mit lichtbogenfreier
Schaltung weisen unabhängig von öler Pol zahl einen Antriebsmagnet auf, der auf die Welle oder Traverse einwirkt,
die mit beweglichen 'feilen der Hauptkontakte gekoppelt sind. Dies führt dazu, daß jede Ausführung des Schützes je nach der
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Polzahl (I bis 5) eine besondere Ausführung von Welle, Traverse
und anderen Konstruktionsteilen benötigt.
Darüber hinaus führt das Vorhandensein eines gemeinsamen *
in der Regel für die Arbeit bei einer maximalen Polzahl ausgelegten Elektromagneten bei einer Sin· bzw. Zweipolausführung des
Schiit sea zu hohem Verbrauch von Material und Aufnahmeleistung.
Bei den bekannten Konstruktionen der Schütze wird die lichtbogenfreie Schaltung ■ mit Hilfe der obengenannten Verfahren
durch Anwendung von speziellen Zusatzgeräten für die konventionellen Schütze erreicht· In diesen Pollen wird die Kontakteinrichtung der konventionellen Schütze übermäßig kompliziert·
Der Einsatz der magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen
Leistungskontakte gestattet es, ein Schütz zu
schaffen, bei dem die lichtbogenfreie Abschaltung ohne eine mechanische Verbindung zwischen den Kontakten verschiedener
Pole und zwischen den verschiedenen Kontakten des gegebenen Pols erreicht wird, da «jeder Polkontakt (sowohl der Haupt- als
auch die Hilfskontakte) einen eigenen Elektromagnetantrieb besitzt und die Reihenfolge der Arbeit der Kontakte nicht
durch eine mechanische, sondern durch eine elektrische Verbindung sichergestellt wird.
Fig. 15 zeigt die elektrische Schaltung eines Pols für
ein Leistungsschütz für größere Ströme.
Jeder Pol des Schützes stellt eine konstruktionsmäßig
selbständige Baugruppe dar und besteht aus einem magnetisch
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gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen, für den Nennatrom
des HauptStromkreises ausgelegten, daueratromfesten Leiatungakontakt
47 (?ig.l5) und zwei magnetisch gesteuerten Hilfe—
kontakten 48 und 49« die einen viel größeren Wideret and des
des Abfallens
Stromkreises, dgff&r aber eine etwas größere Sigenzeit^als der
Kontakt 47 und dementsprechend kleinere Abmessungen aufweisen und für einen Hennetrom ausgelegt sind, der IO bis 20% des
Vennstroma im Haupt at romkr eis ausmacht. In Beine mit jede»
der Hilfakontakte 48,49 liegen gegeneinaadergeaohaltete Dioden
30 und 31 und Halte-Sferomapulen 52 und 33·
Die Stromkreise der Hilfskontakt· liegen im leben aohluß
mit dem Hauptkontakt 47· Der Wickelsinn der auf die Magnetleiter 34 und 33 gewickelten Halte-Stromspulen 32 und 33
wird derart gewählt, dad im Augenblick der Trennung des Hauptkontaktes 47 (wenn der Hilfskontakt 48 bzw. die entsprechende
Halbwelle des Wechsel stromes des Haupt Stromkreises durchiulassen
beginnt) der durch die Haltespule 32 bzw· 33 erzeugte
Magnetfluß $m der Sichtung mit einem duroh die entsprechende um den Magnetleiter 34 bzw. 33 gewickelte Gleichstrom-Zugspule
36 oder 37 ausgebildeten Magnetfluß zusammenfällt. Ss ist am zweckmäßigsten, die auf den Magnetleiter 38 gewickelte Zugapu-Ie
39 des magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Iieistungskontaktea 47 in Eeihe mit den Zugspulen der Hilfskomtakte
48 und 49 zu sehalten, da in diesem fall die Möglichkeit
einer asynchronen Abschaltung bei Stromunterbreohung in einer der Spulen ausgeschlossen wird·
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- 54 -
ScMtze auf·
Bein Anschluß dea üteuerkreises an eine Gleichstromquelle
«erden die laker aller drei Elektromagnet» 58,54,55 angezogen,
und die Eontaktplatten der Kontakte 4?,48,49 schließen sieh,
wodurch die Belastung angeschaltet wird· Der Belastungsstrom
wird im wesentlichen über den magnetiaoh gesteuerten Kontatet
4? fließen, der einen bedeutend größeres Kontaktdruck und einen geringeren übergangswiderstand als die Kontaktplatten der
Kontakte 48 und 49 aufweist·
Bei der Abschaltung dee Steuerkreises hört der Stromdurchfluß
in den Spulen 59,56 und 57 aufs hierbei fällt der
Anker des aie Kontakt/platten dea Hauptkontaktea 47 haltenden
Elektromagneten 58 und eines der die Kontaktplatten des Hilfakontaktea
haltenden Elektromagneten ab, in dessen Stromkreis
momentanen _
die Diode bei der v . . Stromhalbwelle gesperrt ist, beispiek
weise dea die Kontaktplatten dee Kontaktes 48 haltenden Elektromagneten
54. In diesem Fall wird der Anker dea Elektromagneten 55 durch den durch die Haltespule 53 erzeugten Magnetmomentanen
fluß gehalten, weil die Diode 51 bei der ν Halbwelle
leitend *at. Die Kontaktplatten des Kontaktes 49 werden geschlossen
bleiben, und über aie wird der Gesamt strom dea Haupt-Stromkreises
fließen, weil die Kontaktplatten der Kontakte 47 und 48 geöffnet sind.
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die Diode 51 durchgelassenen Halbvolle wird der durch die
Haltespule 53 erzeugte Magnetfluß abnehmen, und in einen dem
Stromnulldurchgang nahen Bereich fällt der Anker des KLektromagneten
55 ab, und die Kontaktplatten des Kontaktee 49 öffnen
sich. Sie nächste Stromhalbwelle wird durch die Diode 51 nicht
geleitet, wodurch die Möglichkeit einer wiederholten Lichtbogenzündung und dea Ankeranauges auegeschlossen wird.
inalog wird der Prozeß im Stromkreis des Kontaktes 48 ablaufen, wenn der Kontakt 47 in dem Zeitpunkt abgeschaltet wird,
wo die Diode 51 gesperrt ist und im Stromkreis des Kontaktee 49 kein Strom fließt.
Die vorliegende Einrichtung schaltet also die Belastung su den Zeitpunkten ab, wo der Momentanwert des Sfrromea
Null nah oder gleich 1st, wodurch eine lichtbogenfreie Schaltung zustande kommt·
Der in Fig· 16 gezeigte Pol eines Schützea mi'b licbtbogenfreler
Abschaltung der Stromkreise für einen Nennst rom von 100 A stellt eine Konstruktionsmaßig selbständige Baugruppe
dar, in der alle EL entente an den für Außenanschlüsse vorgesehenen Schienen montiert werden. Diese Baugruppe besteht
aus einem magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakt 47 für einen Nennstrom von 100 A, zwei
magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakten 48,49 mit Haltespulen 52, 53 für einen Nennstrom von 10 A und
zwei jailizinmgleichrlchtern 50,51 für einen Nennstrom von 100
A. Aus derartigen baugruppen kann ein Schütz mit beliebiger
Polzahl onne neue oder zusätzliche üonderteile zusammengebaut
werden.
Ein derartiges Schütz mit lichtbogenfreier Abschaltung wird
sich durch eine hohe Betriebssicherheit, einen geringen Steuer» Ie ist ungs ν erbrauch, eine kleine Ansprechzeit und . Preisgünstigkeit
ausseichnen·
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Claims (1)
- Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossenerKontakt, der mindestens awei Kontakt glied er enthält, von denenund mindestens «Ines ferromagnetisch, yelastisch ausgeführtund
ist/die innerhalb der abgedichteten Hülle mit mindest ens einem daran befestigten Magnetleiter liegen, dadurch g$£ zeichnet, daß die eine Stirnseite ( 5 ) des genannten, die Wicklung ( 8 ) tragenden Magnetleiters mit einem finde des elastischen Kontaktgliedes ( 6 ) und mit der ersten« . -aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellten,massiven Stromzuführung ( 16 ; süarr gekoppelt 1st und die aweite den Arbeitsluftspalt (19) mit dem elastischen ferr ©magnetlachen Kontaktglied ( 6 ) bildende Stirnseite ( 7 ) innerhalb der Hülle, abseits der Kontaktplatten (2,3) ' der Kontaktglieder (6,17), liegt, während das elastische Kontaktglied ( 6 ) durch ein flexibles Kabel ( 14) überbrückt ist, dessen ein> lade mit der Kontaktplatte ( 2) des elastischen ferromagnetlachen Kontaktgliedes (6) und das andere Sade mit der Stromzuführung (15) gekoppelt ist, wobei die zweite Stromzuführung (17) ebenfalls massiv aus einem Material mit hoher elektrischer !leitfähigkeit hergestellt ist.2· Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennaeiohnet, dpi die genannte Hülle ( 1) aus mindestens zwei Teilen (9, 1O9 XX) hergestellt ist, deren einer (9) metallisch, und Alt einem XeIl des Magnetleltere O2) verbunden 1st, des-209820/08892U5598san Stirnseite ( 7 ) innerhalb der Hülle (9,10,11) liegt während der andere aus einem Isolierstoff hergestellt ist.3· Magnet lach gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakt nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet, dad das in Form einer ferromagnetische Platte alt einer daran angeordneten Kontaktplatte des Kontaktglledea (2 ) hergestellte elastische Kontaktglied ( 6) mit mindestens zwei ein Paket (20,21) bildenden elastischen ferromagnetIschen Platten (20,21) geringerer Stärke und Länge versehen ist, deren jede mit einem Ende an der Stirnseite ( 5 ) des Magnetleiters (12,13) starr befestigt ist, während das Paket sich auf einen Vorsprung (15) der verlängerten Stromzuführung ( 16) stützt, wobei die Oberfläche der genannten Stirnseite des Magnetleiters in bezug auf die Oberfläche der anderen Stirnseite desselben Magnetleiters in Sichtung der Ticklung versetzt ist·4· Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Eontakt nach Anspruch 1,3,3 dadurch gekennzeich· net, daß der aus einem Isolierten hergestallte Teil der Hülle, der im Querschnitt die Form beispielsweise einer Schleife (.11'), aufweist, an der Metallhülle ( 9 ) derart ange-/es
ordnet ist, daß deren einmünde die Isolierhülle gegen dieKontaktplatten der Kontaktglieder (2,3) zum Teil abschirmt·5. Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakt nach Anspruch 1,2,3,4 dadurch gekenn-209820/08892U5598zeichnet, daß die mit den finden dee elastische* ferro-Magnet lachen Kontaktgliedes ( 6 ),der elastischen ferromagnetlachen Platten (20,21,22) und der massiven verlängerten Stromzuführung ( 16 ) verbundene Stirnseite ( 5 ) des Magnetleiters (12,1^) Innerhalb des zusammengesetzten metallischen Seiles {26,27) der Hülle untergebracht und mit dlesejn verbunden 1st.6« Magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakt nach Anspruch 1,2,3,4·, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter C 50 ) und eine aueätaliche St rom» ic JcI ung ( 52 ) auf dem Magnetleiter,die la Stromkreis der Kontaktglieder (48,49) liegen·7, Schiit β auf der Grundlage . magnetlach gesteuerter» hermetisch abgeschlossene r Kontakte nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprücheale einheitliche Konstruktion mit mindestens' einem magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen Kontakt für jeden Strompol.8. Schute auf der Grundlage magnetisch gesteuerter, hermetisch abgeschlossener Kontakte , dessen jeder Strompol aus einem magnetisch gesteuerten, hermetisch abgeschlossenen leistungsstarken Kontakt ( 47 ) nach Anspruch 1,2,3,4 und zwei mit diesem im Nebenschluß liegenden, nach Anspruch 6 hergestellten, eine größere Abfallseit der209820/0889Kontakte als der magnet lach gesteuerte, hermetiach abgeschlossene Iieiatungakontakt aufweisenden leistungsschwacheren Kontakten ( 48,49) zusammengebaut ist, so daß der eine der
leistungsschwacheren magnetisch gesteuerten Kontakte für die Zeit der auf den Moment der Abschaltung des Schützes folgenden leitenden H&lbperiode seines Gleichrichters zur
Erzielung einer liehtbogenfreienAbschaltung der Belastung
geschlossen "bleibt.209820/0889Leersei
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1486861 | 1970-11-06 | ||
SU1615075 | 1971-02-08 | ||
GB3785471 | 1971-08-12 |
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Publication Number | Publication Date |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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