DE424671C - UEberstromschnellschalter mit Haltemagnet - Google Patents

Description

Um die Ausschaltgeschwindigkeit bei Überstromschaltern zu erhöhen, werden Schnellschalter verwendet, bei denen die Kontaktteile ohne besondere Verklinkung lediglich nur durch einen Haltemagneten in der Stromschlußstellung gehalten werden. Bei Überstrom wird dann das Magnetfeld des Haltemagneten durch eine Serienstromschleife derart geschwächt, daß der Anker schnell freigegeben und mit dem Kontakthebel durch eine Feder zurückgezogen wird, so daß eine rasche Unterbrechung des zu schützenden Stromkreises eintritt.

Solche Schnellschalter lassen sich aber im _tg allgemeinen nur in Netzen verwenden, die verhältnismäßig niedrige Ströme besitzen, sobald es sich um stark belastete Stromkreise mit hohen Strömen handelt, wirken sie nicht mehr zuverlässig genug. Das hierbei notwendig ver_ao größerte Gewicht der Einschaltorgane, die Vergrößerung der Beschleunigungskraft der Zugfeder und die entsprechend größere Kraft für die Bewegung des Schließorgans rufen beim Einschalten des Schalters starke Stöße und Aufschläge hervor, die den ganzen Schalterbau erschüttern, was leicht zu Beschädigungen des Schalters führen kann. Auch ist es möglich, daß, wenn bei geschlossenem Schalter ein Strom fließt, der etwa dem Auslösewert in dem zu schützenden Netz entspricht, der Anker des Haltemagneten früher als erforderlich freigegeben wird. Alle bisher bekannten Dämpfungsvorrichtungen, wie Pufferfedern, Luftdämpfungen o. dgl., die zur Beseitigung dieser Nachteile bekannt sind, erfüllen den gewünschten Zweck nur unvollkommen.

Gemäß der Erfindung werden nun die den Schnellschaltern anhaftenden Übelstände durch eine besonders ausgebildete elektromagnetische Dämpfungsvorrichtung beseitigt, die die Bewegung der Schaltorgane in bestimmten Stellungen verzögert. Wird, wie dies bereits vorgeschlagen ist, zum Einschalten ein besonderes elektromagnetisches Schließorgan verwendet, derart, daß sich ein mit dem Anker des Haltemagneten zusammenarbeitender Kontakthebel durch Erregung des Schließorgans zunächst nur so weit bewegt, bis der Anker g₀ von dem Haltemagneten angezogen und fest- _t gehalten wird und eine Berührung des Kontakthebels mit dem Gegenkontakt erst beim Zurückgehen des Schließorgans in die Ruhestellung unter dem Einfluß eines Federzuges erfolgt, so kann das elektromagnetische Schließorgan gleichzeitig als Dämpfungseinrichtung benutzt werden. Zweckmäßig wird während der ganzen Einschaltperiode eine Übererregung herbeigeführt, die nach dem Anzug des Ankers noch weiter vergrößert wird. j Dadurch lassen sich die sonst auftretenden Erschütterungen der Schalterteile und die schädliehen Kontaktunterbrechungen vermeiden. ; Zur Erläuterung der Erfindung ist in der j Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt.

Abb. ι zeigt ein Schaltschema der Stromkreis- : verbindungen, Abb. 2 die konstruktive Ausführung der beweglichen Schalterteile und Abb. 3 eine schaubildliche Ansicht mit teil- ; weisem Schnitt eines Teiles des Haltej magneten.

An dem mit dem festen Kontakt 1 zusam- ! men wirkenden Kontakthebel 2 ist das Ende eines um einen festen Zapfen 3 drehbaren Ankers 4 angelenkt. Eine Feder 5 ist mit ihrem einen Ende an dem Kontakthebel 2 und mit ihrem anderen Ende an einer verstellbaren Schraube 6 befestigt. Kontakthebel 2 und Anker 4 bilden zusammen ein gemeinsames Schaltelement, das bei geschlossenem Schalter durch die magnetische Kraft eines eine Nebenschlußwicklung 7 tragenden Elektromagneten 8 in der Stromschlußstellung gehalten wird.

Zwischen den Polen 9 und 10 des Elektromagneten 8 ist eine um einen Magnetkörper 11 gelegte Stromschleife 12 untergebracht, die bei Überstrom das durch die Nebenschlußwicklung 7 erzeugte Feld in bekannter Weise derart schwächt, daß der Anker 4 von dem Elektromagneten 8 nicht mehr festgehalten wird. Der go Elektromagnet 13, der eine Erregerwicklung 14 und eine Kurzschlußwicklung 15 trägt, besitzt einen von Hand verstellbaren Magnetkern 17, einen aus magnetischem Material hergestellten Anschlagbolzen 18, der in einer Bob.-rung des Kernes 17 beweglich ist, und einen Magnetkern 16, der an einem um den festen Zapfen 19 beweglich angeordneten, mit einer Rolle 20 versehenen Winkelhebel 21 schwenkbar befestigt ist. -

Um den beim Ausschalten entstehenden Unterbrechungsfunken zu löschen, ist der Schnellschalter ferner noch mit der üblichen Ausführung einer aus magnetischen Löschspulen und Ableitungshömern bestehenden Blasvorrichtung 22 versehen.

Die Nebenschlußerregerwicklung 7 des Haltemagneten 8 liegt in Reihe mit einem Dämpfungswiderstand 31, der durch Schließen des Druckknopf schalters 34 kurzschließbar ist. |

Die Wirkungsweise des Schalters soll nun an Hand des Schaltungsschemas näher erläutert werden. Bei der in diesem Schema angegebenen Schaltung soll die Vorrichtung einen elektrischen Stromkreis (Netzleiter 27) überwachen, der von dem Generator 26 über den Trennschalter 28 und den Spannungsschutzschalter 29 gespeist wird. Die Schnellschalterkontakte I₅ 2 liegen in der Verbin-

ao dungsleitung zwischen dem Generator 26 und Erde. Sobald die Schalter 28 und 29 ge- _; schlossen sind, wird die Nebenschlußerreger- j wicklung 7 des Haltemagneten 8 über den ■ Schalter 30, der durch eine Feder o. dgl.

geschlossen gehalten wird, und den Wider- ! stand 31 erregt. Schließt man den gewöhnlich offenen Druckknopfschalter 34, so wird die Wicklung des Relais 33 parallel zum Widerstand 31 geschaltet. Dadurch wird die Wicklung 33 entsprechend der Spannungsdifferenz an den Enden des Widerstandes 3 r erregt, so daß die Kontakte 32 geschlossen werden und die Erregerwicklung 14 des Elektromagneten 13 erregt wird. Diese Anordnung bewirkt, daß während der Erregung des Schließorgans der Haltemagnet 8 dauernd übererregt j ist. Dies ist von großem praktischen Vorteil, ■ weil der Schalter auch dann sicher schließt, wenn der durch die Wicklung 7 fließende Strom beinahe den Wert erreicht, der die Auslösung herbeiführt.

Durch die Erregung der Wicklung 14 wird der Anker 16 angezogen. Der Hebel 21 dreht sich um die Achse 19, und die Rolle 20 drückt den Kontaktarm 2 und den Anker 4 entgegen dem Zug der Feder 5 nach rechts. Bevor der Anker 4 durch die Pole 9 und ι ο des Ma- j gneten 8 festgehalten wird, gelangt der Anker 16 in eine solche Nähe des Magnetgetriebes 17, daß der magnetische Flux in dem Elektromagneten 13 stark anwächst und die Anziehungskraft vergrößert wird. Durch das starke Anwachsen des Fluxes wird aber auch ein starker Strom in der Kurzschlußwicklung 15 erzeugt, der die Vergrößerung des Kraft flusses als auch die Beschleunigungskraft begrenzt. Sobald nun der Kern 16 mit dem magnetischen Ansehlagbolzen 18 in Berührung kommt, bildet sich ein geschlossener magnetischer Kreis, so daß die Anziehungskraft zwischen dem Anker τ 6 und dem Kern 17 bedeutend vermindert wird. Die Bewegung des Ankers 16 und infolgedessen auch die Bewegung des Kontakthebels 2 und des Ankers 4 wird hierdurch in einer bestimmten Zwischenstellung verzögert, während der Kraftfluß in dem Anschlagbolzen 18 sich seinem Sättigungswert langsam nähert. Bei weiterer Aufwärtsbewegung gleitet dann der Anschlagbolzen 18 in der Bohrung des Kernes 17 so weit nach oben,* bis sich, der Anker 4 an die Pole 9 und ι ο ohne irgendwelchen Stoß anlegt. Der Kontakthebel 2 steht aber mit dem Gegenkontakt 1 noch nicht in Berührung. Sobald der Anker von der Nebenschlußwicklung 7 des Magneten 8 gehalten wird, wird durch den Hilfsschalter 3 5 die Relaiswicklung 33 kurzgeschlossen. Nach einer kurzen Zeitspanne, während der der Magnetismus des Relais sich unter dem verzögerten Einfluß der kurzgeschlossenen Wicklung 33 entsprechend vermindert, fällt die Relaisbrücke 32 von den Kontakten ab und unterbricht hiermit den Erregerstromkreis der Schließ wicklung 14. Daraufhin wird, da der Widerstand 31 und die Wicklung 3^ durch den Kontakt 35 kurzgeschlossen sind, die Haltewicklung 7 des Elektromagneten 8 noch mehr übererregt und die Anzugskraft zwischen dem Anker 4 und dem Haltemagneten 8 noch gesteigert. Nach Unter- go brechung des Relaiskontakts 33 wird der durch den Kern 17 und durch den Ankerkern 16 fließende Kraftfluß unter dem Verzögerungseinfluß der Kurzschlußwicklung 15 langsam kleiner. Sinkt der Kraftfluß so weit, daß die Zugkraft der Feder 5 in der Lage ist, den Schalthebel 2 um den Gelenkpunkt, in dem er mit dem Anker 4 verbunden ist, in der Uhrzeigerrichtung zu drehen, so gleiten der Winkelhebel 21 und der Anker 16 abwärts. Ebenso fällt auch der magnetische Anschlagbolzen 18 in dem Kern 17 bis an seinen Kragen zurück. Nach Entfernung des Kernes 16 von dem Anschlagbolzen 18 werden die beweglichen Teile des Schnellschalters plötzlich verzögert, bis sich der Kraftfluß des Elektromagneten so weit vermindert hat, daß die Feder 5 die magnetische Anziehung zwischen dem Anschlagbolzen 18 und dem Kern 16 überwindet. Bald darauf berührt der Kontaktarm 2 seinen Gegenkontakt 1, wobei ebenfalls ein Auftreten von starken Rückschlägen oder eine schädliche Erschütterung des Schalterbäues "vermieden wird. Nachdem der Kontakthebel 2 durch die Feder 5 in die Stromschlußstellung gezogen ist, verläßt der Winkelhebel 21 den Hebel 2, und auch der Kern 16 kehrt in seine Ruhelage zurück. Nunmehr kann der Druckknopf 34 losgelassen und der Widerstand 31 wieder vorgeschaltet werden.

Sobald der Strom in dem zu schützenden Stromkreis über einen festgesetzten Wert an-

steigt, wird der in der Serienschleife 12 fließende Strom und damit auch der Kraftfluß in dem magnetischen Teil 11 rasch größer; der Kraftflüß in dem beweglichen Anker 4 wird hierdurch entsprechend vermindert. Sobald die Zugkraft der Feder 5 die Anziehungskraft des Elektromagneten 8 überwindet, wird der Schalthebel 2 mit dem Anker 4 rasch in die Anfangsstellung zurückgezogen. Um eine Umkehrung des Kraftflusses durch den iVnker 4 zu vermeiden., wenn ein sehr starker Überstrom durch die Serienwindung 12 fließt, sind die Spitzen der Polschuhe 9 und 10 nur durch einen sehr kleinen Luftspalt getrennt. Es bildet sich dann nach dem Anker 4 ein Kraftlinienweg mit verhältnismäßig niedrigem magnetischen Widerstand. Um zu verhindern, daß ein starker Überstrom die Auslösung des Ankers 4 hemmt oder gänzlich verhindert, ist der Teil 11 außerdem derart bemessen, daß er in der Schleife 12 bei einem solchen Wert des Stromes gesättigt ist, der schwach über dem maximalen Auslösewert liegt.

Um die Auslösestromstärke des Schalters verändern zu können, sind in dem Eisen des Haltemagneten 8 verstellbare magnetische Stöpsel 36 etwa in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise angeordnet. Je mehr die Schraubenbolzen 36 aus dem Magnetkörper herausgezogen werden, um so größer wird auch der magnetische Widerstand des Magnetflusses der Wicklung 7. Demgemäß wird auch der magnetische Einfluß des Elektromagneten 8 auf den Anker 4 vermindert. Es wird dann ein niedrigerer, durch die Wicklung 12 fließender Stromwert erforderlich sein, um den Anker 4 freizugeben. Eine Einstellung der Bolzen in entgegengesetzter Richtung verlangt für die Unterbrechung des Stromkreises offensichtlieh einen höheren, durch die Serienschleife 12 gehenden Stromwert.

Claims (8)

Patent-Ansprüche:

1. Überstromschnellschalter mit Haltemagnet, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische Dämpfungsvorrichtung die Bewegung der Schaltorgane nur in bestimmten Stellungen verzögert.

2. Überstromschnellschalter nach Anspruch I, bei dem zum Einschalten ein besonderes elektromagnetisches Schließorgan vorhanden ist, das den mit dem Kontakthebel zusammenarbeitenden Anker des Haltemagneten in den Wirkungsbereich des letzteren bringt, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Schließorgan gleichzeitig als Dämpfungsvorrichtung dient.

3. Überstromschnellschalter nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Schließorgan einen aus magnetischem Material hergestellten Anschlagbolzen (18) besitzt, der in einer Bohrung des magnetischen Kernes (17) für das Schließorgan beweglich angeordnet ist und mit dem Anker (16) des Schließorgans derart zusammenarbeitet, daß eine Verzögerung der Schaltorgane sowohl bei der Einschalt- als auch bei der Ausschaltbewegung kurz vor dem Ende dieser Bewegungen eintritt.

4. Überstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Schließorgan außer der Erregerwicklung (14) noch eine Kurzschluß wicklung (15) trägt, die in Verbindung mit dem beweglichen Anschlagbolzen (18) die Einschaltbewegung in einer beliebigen Zwischenstellung verzögert.

5. Überstromschalter nach Anspruch 4, bei dem das elektromagnetische Schließorgan den Kontakthebel zunächst nur so weit bewegt, bis der Anker von dem Haltemagneten angezogen und festgehalten wird und eine Berührung des Kontakthebels mit dem Gegenkontakt erst beim Zurückgehen des Schließorgans in die Ruhestellung unter dem Einfluß eines Federzuges erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltbewegung in demjenigen Moment verzögert wird, in welchem der Haltemagnet seinen Anker (4) anzieht.

6. Überstromschnellschalter nach Anspruch ι bis S, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Erregerwicklung (7) des Haltemagneten ein Widerstand (31) liegt, der durch einen während der Einschaltbewegung zu schließenden Hilfsschalter (34) kurzschließbar ist, so daß der Haltemagnet übererregt ist.

7. Überstromschnellschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während der Einschaltbewegung parallel zu dem Widerstand (31) die Wicklung (33) eines Relais liegt, die durch Schließen des Hilfsschalters (34) erregt wird, wobei durch das Ansprechen dieses Relais die Erregerwicklung (14) des elektromagnetischen Schließorgans eingeschaltet wird.

8. Überstromschnellschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (33) des Relais kurzgeschlossen ist, sobald der Anker (4) des Haltemagneten von diesem angezogen wird, so daß eine weitere Übererregung der Haltewicklung eintritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.