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Anlage zur Eingobe vom Kontaktloser Steuerschalter Die Erfindung betrifft
einen kontaktlosen Steuerschalter zum Erzeugen einer Steuerspannung in einer von
zahlreichen Stromkreisen.
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Häufig stellt sich in der Steuertechnik die Aufgabe, an einen von
mehreren Stromkreisen eine Spannung anzulegen. Hierzu verwendet man unter anderem
mit unmittelbarem metallischen Kontakt arbeitende Steuer- oder Meisterschalter.
Bekannt sind auch nach verschiedenen Prinzipien arbeitende kontaktlose Schalter.
Diese haben den Nachteil, daß sie unter Einwirkung von Störspannungsspitzen auf
Vesorgungs- und Signalleitungen in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
störungsfrei und sicher arbeitenden kontaktlosen Steuerschalter zu schaffen. Zur
Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß Steuerspulen als
Sekundärwicklungen eines Transformators auf einem Kreisbogen angeordnet und einzeln
an die mit Spannung zu beaufschlagenden Stromkreise anschließbar sind und eine an
eine Primärspannung angeschlossene Primärwicklung entlang des gleichen Kreisbogens
in konstantem Abstand zu den Sekundärwicklungen über diesen unter induktiver Kupplung
stufenweise bewegbar ist.
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Dies bedeutet, daß der erfindungsgemäße Steuerschalter als Luftspalt-Transformator
mit einer Primär- und mehreren Sekundärwicklungen ausgebildet ist, wobei die Primärwicklung
durch Bewegen dieser Wicklung mit jeweils einer Sekundärwicklung induktiv gekoppelt
und in dieser die gewünschte Steuerspannung erzeugt wird.
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Ein auf diese Weise ausgebildeter Steuerschalter arbeitet kontaktlos
und mit galvanischer Trennung der einzelnen Stromkreise.
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Ein Transformator ist weiter ein einfach zu bauendes und zuverlässiges
Schaltungselement, das während einer fast unbegrenzten Lebensdauer störungsfreien
Betrieb gewährleistet.
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Zum mechanischen Halt und Schutz und zum Schutz der Sekundärwicklungen
in einer möglicherweise aggressiven (oder Korrosionsfördernden) Atmosphäre sind
diese in einer weiteren Ausgestaltung in Harzvergußmasse eingegossen und in dieser
als Block auf einer Trägerplatte befestigt. Als Vergußmasse empfiehlt sich Epoxydharz.
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Wie ausgeführt, ist die Primärwicklung über den Sekundärwicklungen
verschiebbar. Hierzu bietet sich eine Drehbewegung an und in einer zweckmäßigen
Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Primärwicklung an einem Schwenkarm befestigt
ist, der Schwenkarm in der Trägerplatte zu dem Kreisbogen, auf dem die Sekundärwicklungen
angeordnet sind, zentrisch drehbar gelagert und mit einem stufenweise arbeitenden
Drehantriebsmechanismus verbunden ist. Solche Drehantriebsmechanismen sind in zahlreichen
Ausführungen bekannt. Mit einem solchen Antrieb wird der die Primärwicklung tragende
Schwenk arm stufenweise über den Sekundärwicklungen gedreht und jeweils über einer
Sekundärwicklung in der dort erreichten Stellung eingerastet.
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Ebenso wie die Sekundärwicklungen ist auch die Primärwicklung zum
mechanischen und chemischen Schutz in Harzvergußmasse eingegossen und in dieser
als Block auf dem Schwenkarm befestigt.
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Zur Befestigung der die Wicklungen enthaltenden Blöcke aus Vergußmasse
auf der Trägerplatte und dem Schwenkarm beitet sich Ankleben an.
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Für das erfindungsgemäße Prinzip ist es an sich gleichgültig, auf
welche Kerne die Wicklungen aufgewickelt sind. Vorzugsweise werden jedoch sowohl
die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklungen auf M-förmige Blechpakete gewickelt.
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Der Abstand der Primärwicklung von den Sekundärwicklungen oder die
Höhe des Luftspalts hängen davon ab, mit welcher mechanischen Genauigkeit die Trägerplatte
mit den von ihr gehaltenen Sekundärwicklungen, der Schwenkarm mit der von ihm gehaltenen
Primärwicklung und die Lagerung des Schwenkarmes ausgebildet werden können.
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Die Höhe der Sekundärspannung hängt von der Größe des Luftspalts,
von
der angelegten Primärspannung, von dem Windungszahlen-Verhältnis und der angeschlossenen
Borde usw. ab. Genaue Zahlenangaben sind daher nicht möglich und sämtliche Maße
fallen unter das erfindungsgemäße Prinzip.
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Schaltungstechnisch kann es erwünscht sein, daß die Spannung nur in
einer einzigen Sekundärwicklung erzeugt wird. Dies ist als der Normalfall anzusehen.
Für diesen Fall sind die Packhöhen der Blechpakete der Primärwicklung und der Sekundärwicklungen
gleich und so aufeinander abgestimmt, daß die Primärwicklung nur in der unmittelbar
gegenüberliegenden Sekundärwicklung eine Spannung induziert. Sobald sich die Primärwicklung
bei ihrer Drehbewegung von einer Sekundärwicklung entfernt, sinkt diqklektromagnetische
Kopplung so weit ab, daß die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung bis auf
Null abfällt. Ebenso wird in derjenigen Sekundärwicklung, über der die Primärwicklung
als nächstes einrastet, eine Spannung auch erst oder kurz vor diesem Einrasten induziert.
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Schaltungstechnisch kann es jedoch auch erwünscht sein, daß die Sekundärwicklungen
insgesamt gesehen nie spannungslos sind und eine auswertbare Signal-Spannung immer
in mindestens einer Sekundärwicklung induziert wird. Dies ist für Schaltungen gewünscht,
bei denen eine solche sekundärseitig induzierte Spannung als Anzeige HBetriebsbereitB
oder für Sicherheitszwecke gewünscht wird.
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Für einen solchen Fall wird die Packhöhe des Blechpaketes der Primärwicklung
größer als die der Sekundärwicklungen gewählt und die Packhöhen werden so aufeinander
abgestimmt, daß die Primärwicklung auch in einer Drehstellung zwischen zwei Sekundärwicklungen
in beiden eine Spannung erzeugt. Die in einer Sekundärwicklung induzierte Spannung
steigt also nicht mehr bei Verschwenken der Primärwicklung rasch von Null auf ihren
Endwert an und fällt bevor oder wenn noch die benachbarte Spule erregt wird, sondern
auch dann, wenn die in Schwenkrichtung benachbarte Spule bereits oder noch erregt
ist.
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Zusätzlich zu seiner mechanischen und elektrischen Sicherheit hat
der erfindungsgemäße Steuerschaltung den weiteren Vorteil, daß er ohne elektronisch
verstärkende Bauelemente, das heißt Transistoren
oder dergleichen,
auskommt. Trotzdem lassen sich mit einem Problemlosen Erhöhen der Primärspannung
auch größere Sekundärspannungen erzielen. Bei den bekannten mit Halbleitern arbeitenden
kontaktlosen Steuerschaltern wird der Signalkreis mit Halbleiter-Bauelementen geschlossen
oder unterbrochen. Durch von außen induktiv oder kapazitiv herangetragene Schaltspitzen
kann dieser Kreis elektrisch durchbrechen. Man nennt dies "Uberkopfzünden". Dies
führt zur Zerstörung des gesamten Schalters. Beim erfindungsgemäßen Steuerschalter
ist eine solche Zerstörung nicht möglich. Die Isolationsklasse kann so gewählt werden,
daß Zerstörungen durch von außen herangetragene Spannungen nicht möglich sind. Außerdem
sind die Sekundärspulen, bedingt durch den Luftspalt, kurzschlußfest.
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Im erläuterten Beispiel sind die Sekundärwicklungen entlang eines
Kreisbogens angeordnet und die Primärwicklung wird entlang dieses Kreisbogens über
den Sekundärwicklungen verschwenkt. Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch jede
andere Anordnung der Sekundärwicklungen und eine entsprechende Verschiebung der
Primärwicklung. So können die Sekundärwicklungen auch entlang einer Geraden angeordnet
sein und die Primärwicklung wird linear über den Sekundärwicklungen verschoben.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die
Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine vereinfachte
schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steuerschalters, Fig. 2 ein Schnitt
entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1 und Fig. 3 ein schematisiertes Blockschaltbild
der Primärwicklung und der Sekundärwicklungen.
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Fig. 1 zeigt im oberen Teil den Schalthebel 12 und eine Gummimanschette
14 des Drehantriebsmechanismus. Mit diesem Antrieb wird der Schwenkarm 16 stufenweise
über den Sekundärwicklungen 18 gedreht und jeweils über einer Sekundärwicklung verrastet.
Die Sekundärwicklungen sind auf der Vorderseite einer senkrecht stehenden Trägerplatte
20 befestigt. Bei Blickrichtung auf Fig. 1 ist
die Primärwicklung
22 hinter oder auf der Unterseite des Schwenkarmes 16 befestigt. An der Unterseite
des Schalters befinden sich Kontakte 24 zum Anschließen der Wicklungen.
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Fig0 2 zeigt die beiden in der Schnittlinie II - II auf der Trägerplatte
20 angeordneten Sekundärwicklungen 18. Zu jeder Wicklung gehört ein M-förmiges Blechpaket
26, ein Spulenkern 28 und die Drahtwicklung 30. Die beiden gezeigten Sekundärwicklungen
18 sind zusammen mit sämtlichen anderen Sekundärwicklungen in Harzvergußmasse eingebettet.
Da in der Schnittlinie II - II auf den Innenseiten der beiden Sekundärwicklungen
18 auf der Trägerplatte 20 mehr freier Raum als außen vorhanden ist, ist die Vergußmasse
32 auf den Innenseiten der beiden Sekundärwicklungen 18 auch dicker als an deren
Außenseiten. Sämtliche neun Sekundärwicklungen werden gemeinsam mit Vergußmasse
32 umgossen und mit dieser auf die Trägerplatte 20 aufgesetzt. Mit einem leicht
fließenden Klebstoff, der in Fig. 2 als Klebschicht 34 eingezeichnet ist, werden
die in der Vergußmasse 32 gehaltenen Sekundärwicklungen 18 auf die Trägerplatte
20 aufgeklebt. Der Schwenkarm 16 sitzt auf einer Welle 36. Diese ist mit einer Achse
38 verbunden.
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Ein Plättchen 40 ist auf den Schwenkarm 16 aufgeschraubt. Die Primärwicklung
22 ist auf dieses Plättchen 40 aufgeklebt. Auch die Primärwicklung 22 ist in Harzvergußmasse
32 eingebettet. Uber ein durch die Öffnung 42 durchgeschobenes Wendelkabel ist die
Primärwicklung 22 an die Primärspannung angeschlossen. Das Kabel ist in der Öffnung
mit einem Elastikkleber arretiert.
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Im Betrieb wird der Schwenkarm 16 durch Betätigen des Schalthebels
12 über den Sekundärwicklungen 18 gediht. Jeweils über einer Sekundärwicklung 18
rastet der Drehantriebsmechanismus ein und die Primärwicklung 22 ist induktiv mit
dieser Sekundärwicklung gekoppelt und induziert in dieser die gewünschte Steuerspannung.
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Bei der erläuterten zweiten Ausführungsform wird diese Spannung, wenn
auch in geringerem Maße, vor und nach dem völligen Ubereinanderschieben von Primär-
und Sekundärwicklung in dieser letzteren induziert.
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Ansgritchet