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Elektrischer Schalter, insbesondere zum Anlassen von Motoren Zum störungsfreien
Anlassen von Motoren ist es notwendig, eine vom Bedienungspersonal unbeeinflußbare
Vorrichtung vorzusehen, bei der selbsttätig mehrere Kontakte nacheinander betätigt
werden. Es sind nun Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen sich die Anlaßschaltvorgänge
in zwangsläufiger und richtiger Aufeinanderfolge vollziehen, ohne daß vom Bedienungspersonal
besondere Kenntnisse zur Bedienung der Anlage verlangt werden. Es ist aber ferner
erforderlich, die aufeinanderfolgende Betätigung mehrerer Kontakte durch eine Bewegung
der gleichen Vorrichtung zu bewirken. So macht es Schwierigkeiten, die zuletzt betätigten
Kontakte während der Weiterbewegung der Vorrichtung in der zuletzt eingenommenen
Stellung zu halten.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich in einfacher Weise dadurch beheben,
daß zur Betätigung der beweglichen Kontaktteile in bestimmter Reihenfolge zwischen
den Antriebsvorrichtungen und den Kontaktteilen Kuppelglieder vorgesehen sind, die
bei einem Teil ihrer Bewegung die beweglichen Kontaktteile von der einen Stellung
in die andere umlegen und während des übrigen Teiles ihrer Bewegung die beweglichen
Kontaktteile in der zuletzt von diesen eingenommenen Stellung festhalten. Erfindungsgemäß
besitzt ein von den Antriebsvorrichtungen angetriebenes, nur auf einem Teil seines
Umfanges mit Zähnen versehenes Rad auf dem übrigen zahnfreien Teil dieses Umfanges
einen vollen Bund, dessen Höhe gleich der Zahntiefe ist und dessen Breite sich nur
über einen Teil der Zahnbreite erstreckt.
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Nach einem vorteilhaften nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die nacheinander zu betätigenden Kontakte den Anlaßschalter
im Anlaßstromkreis eines Motors bilden, wird der An trieb der Kupplungsglieder durch
einen Elektromagneten bewirkt, der einen Kraftspeicher lädt, welcher unabhängig
von der Bewegung des Magnetankers die Kupplungsglieder antreibt.
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In Abb. z ist eine schaubildliche Darstellung des Motoranlassers dargestellt,
wobei der Elektromagnet unerregt ist und alle Kontakte geöffnet dargestellt sind.
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Abb. a zeigt den Motoranlasser mit erregtem Eelektromagneten und geschlossenen
Kontakten.
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Abb. 3 stellt dieKupplungsglieder zwischen einem beweglichen Kontaktteil
und der Antriebswelle dar, wobei diese Kupplungsglieder voneinander entfernt dargestellt
sind, um die Einzelheiten besser erkennen zu lassen.
In den Abb.4
und 5 sind diese Kupplungsglieder im Eingriff miteinander dargestellt.
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Abb. 6 stellt eine andere Ausführungsform der Kupplungsglieder dar.
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Abb. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung. in der der in Abb. i und 2
dargestellte Motoranlasser verwendet wird.
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Der in Abb. i dargestellte Motoranlasser besitzt einen Elektromagneten
io, der zur aufeinanderfolgenden Betätigung des Hauptschalters i i und der Anlaßschalter
12 und 13 dient. Der Elektromagnet io ist in dem auf der Grundplatte 16 angebrachten
Rahmen i gelagert. Zwischen der Grundplatte 16 und dem Rahmen sind die Hilfskontakte
17 angeordnet.
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Der Tauchkern 18 des Elektromagneten ist über das Gelenkstück i9 und
den Stift 20 mit dem Hebel 21 verbunden, der auf der Welle 22 drehbar gelagert ist.
Die Welle 22 ist in Lagern 23 gelagert, die auf der Grundplatte 16 befestigt sind.
An dem anderen Ende des Hebels 21 ist der rechtwinklig gebogene Bügel 24 befestigt,
welcher die beweglichen Kontakte des Hauptschalters i i trägt. Der Bügel 24 ist
an einem Ende mit der Verlängerung 25 des Hebels 21 verbunden und an seinem anderen
Ende drehbar auf dem über das Traglager 23 hinausragenden Ende der Welle 222 gelagert.
Der Hauptkontakt i i ist federnd an dem freien Ende des Kontaktfingers 26 angebracht,
der zweckmäßig aus Isoliermaterial besteht und von dem Büge124 getragen wird. Der
Hauptkontakt i i kommt mit einem Kontakt am Ende des Stiftes 27, der auf der Grundplatte
befestigt ist, und finit einem anderen nicht dargestellten Kontakt in Eingriff,
der innerhalb der Löschkammer 28 in der Nähe der Blasspule 29 angebracht ist.
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Der Hilfsschalter 17 dient, wie weiter unten ausführlich beschrieben
wird, zur Steuerung des Erreger- und Haltestromkreises für den Elektromagneten i9,
und er wird mittels Rollen 30 gesteuert, welche auf entgegengesetzten Seiten
des Tauchkerns 1S auf dem Stift 31 sitzen. Die Rollen 30 legen sich beim Anziehen
des Tauchkerns gegen die Schienen 32, welche auf dem Magnetrahmen. 15 federnd gelagert
sind.
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Mittels der oben beschriebenen Einrichtung wird der Hauptkontakt i
i unmittelbar nach der Betätigung des Tauchkerns 18 durch den Elektromagneten io
geschlossen. Die Anlaßkontakte 12 und 13 dagegen werden nach der Betätigung des
Hauptkontaktes i i nacheinander in folgender Weise betätigt: Der Ansatz 40, der
eine Fortsetzung des Hebelarmes ?5 bildet, besitzt eine Lagerstelle für das eine
Ende der Druckfeder 41, die mit ihrem anderen Ende gegen das obere Ende des von
dem Arm 43 getragenen Winkelhebels 42 anliegt. Der Arm 43 endigt mit seinem oberen
Ende in dem Joch 44, welches über den Hebel 21 greift und fest mit der Welle 22
verbunden ist. Beim Anzug des Tauchkerns wird die Feder 41 zusammengedrückt. Da
der Arm 4o am Hebel 2I durch den Elektromagneten festgehalten wird, drückt die gespannte
Feder den oberen Teil des Winkelhebels 42 weg, und diese Bewegung wird über den
Arm 43 und das Joch 44 auf die Welle 22 übertragen, die im Uhrzeigersinn gedreht
wird. Die Drehung der Welle 22 wird jedoch durch die Bremsvorrichtung 14 verlangsamt,
welche in bekannter Weise ausgeführt sein kann. Beispielsweise können Hemmvorrichtungen
in Form von Pendelankern über eine Übersetzung ins Langsame durch das auf der Welle
45 sitzende Klinkenrad 46 betätigt werden. Die gekrümmte Zahnstange 47, welche in
geeigneter Weise an dem unteren Ende des Armes 43 gelagert ist, ist mit Klinkenzähnen
versehen, welche mit den Zähnen des Klinkenrades 46 in Eingriff kommen, wenn der
Arm 43 und die Welle 22 im Uhrzeigersinn betätigt werden, die sich aber frei bewegen,
wenn die Welle 22 sich in der umgekehrten Richtung dreht. Beim Anziehen des Tauchkerns
18 werden demnach die Hauptkontakte i i sofort geschlossen, während die Welle 22
mit der durch die Bremsvorrichtung 14 hervorgerufenen Verzögerung im Uhrzeigersinn
gedreht wird.
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Durch die Drehung der Welle 22 werden nacheinander die Anlaßkontakte
12 und 13 mittels der Kupplungsglieder betätigt, deren Einzelheiten in Abb. 3 dargestellt
sind. Die Kontaktträger 50 und 5o', welche die beweglichen Teile des Anlaßschalters
tragen, sitzen lose auf dem Lagerbolzen 52 (Abb. i und 2). Zwischen dem Kontaktträger
50 und den beweglichen Kontakten ist eine Feder 55 angeordnet. Die Antriebszahnräder
5i und 51' sind mittels Stellschrauben 53 so auf der Welle 22 befestigt, daß ihre
Winkellage im Verhältnis zur Welle verändert werden kann.
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Wie aus der Abb. 3 ersichtlich ist, besitzt der Kontaktträger
50 einen annähernd zylindrischen Teil 56, von dem aus sich der Kontaktarm
57 erstreckt. Die drei Zähne 58, 59 und 6o sind auf der entgegengesetzten Seite
wie der Arm 57 auf dem Teil 56 angebracht. Der Zahn 59 ist kürzer als die benachbarten
Zähne 58 und 6o, wodurch eine Lücke 59' am Ende des Zahnes 59 zwischen den beiden
Zähnen 58 und 6o entsteht.
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Das mit dem Kontaktträger 5o zusammenarbeitende Kupplungsglied 51
ist mit zwei Zähnen 61 und 62 versehen, welche Vorsprünge auf dem Bund 63 bilden.
Die Höhe
des Bundes stimmt mit der Zahntiefe der Zähne 61 und 62
überein. Die Breite d°s Bundes 63 ist derart, daß der Bund gerade in die Lücke
59' paßt, wobei sich die zylindrische Oberfläche des Bundes 63 an die benachbarten
Zähne 58 und 6o anlegt.
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Die Kupplungsglieder sind zweckmäßig aus einem Stück Isolierpreßstoff,
beispiels-«-eise Bakelit. hergestellt.
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Wie aus Abb. i ersichtlich ist, wird der Kontakt 13 in derselben Weise
durch die Kupplungsglieder 5o' und 51' betätigt wie der Kontakt 1-2 durch die Kupplungsglieder
5o und 51. Diese Teile können vollkommen gleich ausgebildet sein, nur müssen die
Teile 5o und 5o' so auf der Welle 22 befestigt werden, daß die Zähne gegeneinander
versetzt sind. Selbstverständlich können mehr als zwei Anlaßkontahte vorgesehen
sein.
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Wie der Kontaktarm 5o durch das Kupplungsglied 51 betätigt wird, ist
am besten aus Abb.d. und 5 zu erkennen, in denen die gegenseitige Stellung dieser
Teile bei geöffneten und geschlossenen Kontakten dargestellt ist. In Abb. d. liegt
der Zahn 62 zwischen dem kurzen Zahn ;9 und dem langen Zahn 58 auf dem Teil 56,
während der Zahn 61 auf der anderen Seite des Zahnes 58 liegt. Bei dieser Stellung
wird der Kontaktarm 5o mit (lern beweglichen Kontakt 12 in der Ausschaltstellung
gehalten. Bei der Drehung des Kupplungsgliedes 51 im Uhrzeigersinn wird der Schaltarm
5o in umgekehrter Richtung gedreht, und er bringt hierbei den beweglichen Kontakt
12 in Berührung mit dem feststehenden Kontakt 12'. Die Feder 55 bewirkt, daß ein
genügender Kontaktdruck zwischen den festen und beweglichen Kontakten besteht.
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Wenn das Zahnrad 51 sich im Uhrzeigersinn weiterdreht und die Zähne
außer Eingriff kommen, legt sich, wie in Abb. 5 dargestellt. der Bund 63 des Kupplungsgliedes
in die Lücke 59', während die Oberfläche des Bundes 63 sich an die benachbarten
Zähne 58 und 6o anlegt. Hierdurch wird der Schaltarm 5o bei der weiteren Drehung
der Welle 22 in der Einschaltstellung festgehalten.
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Bei der entgegengesetzten Drehung der Welle 22 wird der Schaltarm
5o erst dann wieder zurückgelegt, nachdem der Zahn 62 sich wieder zwischen den Zahn
58 und 59 auf dem Teil 56 des Schaltarmes gelegt hat. Darauf dreht der Zahn 62 den
kurzen Zahn 59 weiter und dreht hierdurch den Schaltarm 5o im Uhrzeigersinn, und
hierdurch werden die festen und beweglichen Kontakte 12 und 12' wieder voneinander
getrennt und der Schaltarm 5o in die in Abb. .I dargestellte Stellung zurückgebracht.
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Falls es erwünscht ist, daß sich die Welle 22 nach dem Öffnen des
Kontaktes weiter -bewegt und hierbei der bewegliche Kontaktteil 5o in der Ausschaltstellung
festgehalten --: ird, kann der Teil 5o mit den zusätzlichen ä@tUM 70 und
71 und das Zahnrad 51 mit weiteren Zähnen 72, wie in Abb. 6 dargestellt ist, versehen
sein. Bei dieser Kontaktbetätigungsanordnung ist der Zahn 70 kürzer als die
benachbarten Zähne 58 und 71, um am Ende des Zahnes 70 einen Zwischenraum
zur Aufnahme des zur Sperrung dienenden Bundes 63 auf dem Zahnrad 51 zu bilden.
Bei der weiteren Umdrehung der Welle 22 entgegen dem Uhrzeigersinn wird, nachdem
die Zähne 61 und 62 mit den entsprechenden Zähnen auf dem Kontaktträger 5o außer
Eingriff gekommen sind, der Teil des Bundes auf dem Zahnrad 51, der die Fortsetzung
des Zahnes 61 bildet, in den Zwischenraum zwischen die benachbarten Zähne 71 und
58 gelegt, wodurch der Kontaktträger 5o in der Ausschaltstellung festgehalten wird.
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Wenn, wie in Abb.7 schematisch dargestellt ist, der in Abb. i dargestellte
Schalter zur Steuerung des Anlaßstromkreises eines Motors dient, spielen sich hierbei
folgende Schaltvorgänge ab. Durch Herunterdrücken des Druckknopfes 75 wird der Elektromagnet
1o über folgenden Stromkreis erregt: Obere Ader der Speiseleitung L, Ausschaltdruckknopf
76, Anlaßdruclcl;nopf 75, Hilfsschalter i>,.. unterer Teil der Wicklung des Elektromagneten
1o, untere Ader der SpeiseleitungL. Der Tauchkern 18 des Elektromagneten 1o wird
angezogen und schließt hierbei sofort den Hauptschalter i i, wodurch der Motor 11T
mit dem gesamten Widerstand R an die Speiseleitung L angeschlossen wird. Gleichzeitig
schließt der Hilfsschalter 17 einen Haltestromkreis, der über den Ausschaltdruckknopf
76 und die ganze Wicklung des Elektromagneten 1o verläuft. Durch den Tauchkern 18
wird ferner die Druckfeder.Ii gespannt, welche darauf die Welle 2-2 im Uhrzeigersinn
zu drehen sticht. Die Drehung der Welle 22 wird durch die Bremsvorrichtung i verlangsamt.
Bei der Drehung der Welle 2z werden die Anlaßkontakte 12 und 13 nacheinander durch
die Zahnräder 51 und 51' in der an Hand der Abb. d. und 5 beschriebenen Weise betätigt.
Bei der weiteren Drehung der Welle 22 werden die entsprechenden Kontaktarme in der
Einschaltstellung festgehalten. Die Welle 22 wird so lange gedreht, bis das 1_nde
des Vorsprunges 42 am Arm 40 mich gegen das Gelenk 19 auf dem Stift 20 legt, ,vie
in Abb.2 gezeigt ist.
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Die Schaltfolge der Kontakte 12 und
13
kann in einfacher Weise
durch Veränderung der Winkellage der Zahnräder 51 und 51' auf der Welle 22 verändert
werden. Ferner ]<arm die Verzögerung, mit der die Kontakte betätigt
werden,
durch verschiedene Einstellungen der Bremsvorrichtung in weitem Maße geändert werden.
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Durch die aufeinanderfolgende Schließung der Kontakte 12 und i 3 wird
der Widerstand R aus dem Anlaßstromkreis ausgeschaltet.
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Um den Motor M stillzusetzen, wird der Ausschaltdruckknopf 76 gedrückt,
wodurch der Magnet i o aberregt wird. Der Tauchkern 18 wird sofort fallen gelassen.
Hierdurch wird sofort der Hauptkontakt 1i unterbrochen, so daß der Stromkreis für
den Mötor unterbrochen wird, bevor die Anlaßkontakte-12 und 13 geöffnet werden.
Dies wird dadurch erreicht, daß der bewegliche Teil des Hauptkontaktes i i unmittelbar
über den rechtwinklig gebogenen Teil 2q. und den Hebel 2i mit dem Tauchkern 18 verbunden
ist, während zur aufeinanderfolgenden Öffnung der Anlaßkontakte 12 und 13 eine bestimmte
Drehung der Antriebswelle 22 entgegen dem Uhrzeigersinn erforderlich ist. Durch
diese Anordnung ist sichergestellt, daß die gesamte Abschaltleistung von dem Hauptkontakt
i i übernommen wird, der. mit der Blasspule 2g und der Löschkammer 28 versehen ist,
wodurch ein bei der Unterbrechung des Stromkreises auftretender Lichtbogen gelöscht
wird. Es ist bei dieser Anordnung daher nicht erforderlich, daß die Anlaßkontakte
mit Lichtbogenlöschvorrichtungen versehen sind, da der Kontakt i i sowohl geschlossen
als auch geöffnet wird, bevor die Anlaßkontakte nacheinander geschlossen bzw. geöffnet
werden.
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Nach der Unterbrechung des Hauptkontaktes ii wird durch die weitere
Bewegung des Tauchkernes 18 in die Ruhestellung die Welle 22 dadurch gedreht, daß
sich das Gelenk i9 gegen das nach oben gebogene Ende des an dem Arm 43 befestigten
Winkels q2 legt. Hierdurch werden alle Teile in ihre in Abb. i dargestellte ursprüngliche
Lage zurückgebracht. Die Klinkenzähne 'auf dem Schaltrad 4.6 und der Zahnstange
¢7 sind so geformt, daß die Zahnstange während dieser Rückwärtsbewegung über das
Schaltrad 46 gleitet, ohne die Bremseinrichtung zu betätigen. Infolgedessen werden
die Anlaßkontakte mit Beendigung der Abfallbewegung des Tauchkerns 18 geöffnet.
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Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß der besonders
in Wechselstromanlagen zur Bewegung des Tauchkernes erforderliche große Erregerstrom
nur kurzzeit 01 il, aufrechterhalten wird. Durch die gleichartige Ausbildung der
Kupplungsglieder für die Anlaßkontakte wird ermöglicht, den Schalter in einfacher
Weise zu erweitern.