DE662071C - Einrichtung zur Steuerung der von einem Magnetfeld beeinflussten Bewegung stromdurchflossener Teile, insbesondere von Schaltern und Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beeinflussung von beweglichen Strombahnen in Abhängigkeit vom Strom und bezieht sich insbesondere auf Lichtbögen, aber auch auf metallische Leiter. Gemäß der Erfindung wird der bewegliche Teil des Stromkreises zwischen den Schenkeln eines Magnetkerns hindurchgeführt, dessen eine Hälfte mit einem ungeteilten Joch versehen ist und kleinen Querschnitt besitzt und daher bei großen Strömen gesättigt ist, und ' dessen andere Hälfte, deren Joch durch einen Luftspalt geteilt ist, großen ■ Querschnitt aufweist und bei großen Strömen ungesättigt bleibt. Die Anordnung wirkt so, daß der bewegliche Teil bei kleinen Strömen nach dem Joch mit kleinem Querschnitt und bei großen Strömen nach dem geteilten Joch mit großem Querschnitt wandert.

Eine bevorzugte Anwendung findet die Einrichtung zur Steuerung von Lichtbögen bei Schaltern. Es läßt sich damit erreichen, daß ein Lichtbogen unter dem Einfluß der aus dem Magnetkern austretenden Kraftlinien bei kleinen Strömen ausgebaucht, hingegen bei großen Strömen gestreckt wird. Hat man beispielsweise einen bekannten Schalter mit zwei in Reihe liegenden Lichtbögen, von denen der eine Druck erzeugt und dadurch einen. Löschstrom in dem anderen Lichtbogen hervorruft, so wird zweckmäßig der druckerzeugende Lichtbogen in der angegebenen Weise beeinflußt. Es kommt dadurch bei kleinen Strömen infolge der Verlängerung des Lichtbogens und seiner Berührung mit dem flüssigen Löschmittel auf größerer Oberfläche zu einer intensiveren Dampfbildung und einem kräftigeren Löschstrom als es sonst bei den bekannten Querströmungsschaltern der Fall ist.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. 1 be-

trifft einen Ölströmungsschalter. Er besitzt einen Ölbehälter i, dessen ölstand gestrichelt eingezeichnet ist, und relativ zueinander bewegliche Kontakte 2, 3 und 4 zum Unterbrechen des Stromkreises. Die Kontaktanordnung 2, welche feststeht und mit dem Gehäuse ι leitend verbunden ist, bildet die eine Klemme des Schalters. Sie ist als Tulpenkontakt ausgeführt und nimmt den bewegliehen Schaltstift 4 in sich auf. Die Kontaktanordnung 3 besteht aus einem Paar flügeltorartiger, leitender Teile 3', welche normalerweise durch Federn gegeneinandergepreßt sind, so daß sie sich in den Schaltweg • 5 zwischen den festen Kontakt 2 und den beweglichen Kontaktstift 4 stellen. Wenn der Kontaktstift 4 gesenkt wird, um den Stromkreis über den Kontakt 2 zu schließen, werden die torartigen Teile 3' beiseitegedrückt und bilden alsdann einen elektrischen Gleitkontakt mit dem Schaltstift 4. Wird der Schaltstift 4 zum Unterbrechen des Stromkreises angehoben, so teilen die torartigen Kontaktteile 3', welche eine Zwischenkontaktanordnung bilden, den Lichtbogen derart in zwei Teile, daß zuerst ein druckerzeugender Lichtbogen zwischen den Kontakten 2 und 3 und sodann ein Hauptlichtbogen zwischen den Kontakten 3, 4 gezogen wird, welcher einem Ölstrom ausgesetzt ist.

Um den von dem druckerzeugenden Lichtbogen hervorgerufenen ölstrom zu führen, ist eine Isolierwand 5 vorgesehen. Durch diese wird ein Kanal 6 gebildet, welcher mit dem Raum für den druckerzeugenden Lichtbogen in Verbindung steht und den "Hauptlichtbogen durchkreuzt. Die Wand 5, welche zugleich die Zwischenkontakte 3 trägt, ist mit einer senkrechten Bohrung 7 versehen, welche den Schaltstift führt.

Ein ölschalter der beschriebenen Art kann innerhalb weiter Stromgrenzen nicht gleichmäßig arbeiten, insbesondere nicht für hohe Spannungen, weil bei kleinem Strom nur ein ungenügender Druck durch den Lichtbogen erzeugt wird, um eine wirksame ölströmung zustande zu bringen. Bei hohem Strom ist anderseits die Blaswirkung besonders wirksam. Infolgedessen wird der Schalter nur bei einem höheren Strom schnell und sicher unterbrochen.

Gemäß der Erfindung wird daher der

zwischen den Kontakten 2 und 3 erzeugte.

Druck durch die angegebene magnetische Einrichtung in Abhängigkeit von dem Strom so geregelt, daß der Lichtbogen bei kleinem Strom ausgebaucht und verlängert wird, so daß sich die Lichtbogenspannung erhöht, während bei hohem Strom die Länge des Lichtbogens normal und am kürzesten ist.

Zu diesem Zweck ist die elektromagnetische Einrichtung 8 in dem Behälter 1 zwischen den Kontakten 2 und 3 derart vorgesehen, daß der druckerzeugende Lichtbogen in der Umgebung oder innerhalb dieser Einrichtung gezogen wird. Wie vor allem die Abb. 2 zeigt, besteht die elektromagnetische Einrichtung 8 aus einem Block 9 aus Isoliermaterial, in welches ein Weicheisenkern 10 eingeschmolzen ist. Dieser wird, wie bei 11 dargestellt ist, vorzugsweise geschichtet ausgeführt und ist vollständig von dem Isoliermaterial 9 eingeschlossen. Der Block 9 ist mit einer zentralen Öffnung 12 versehen, durch welche der Kontaktstift 4 hindurchgeht, so daß der elekirische und der magnetische Kreis miteinander verkettet sind. Ein seitlicher Schlitz 12' erstreckt sich von der Bohrung 12 aus nach dem Umfang der Scheibe.

Der Eisenkern 10 ist so angeordnet, daß er die Bohrung 12 und den Schlitz 12' eng umgibt. Der den Schlitz 12' umgebende Teil des Kerns besitzt einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt bei 13, so daß dieser Teil des magnetischen Kreises leicht gesättigt werden kann. Hingegen ist der gegenüberliegende, mit einem Luftspalt versehene Teil 14 des magnetischen Kreises von großem Querschnitt. Der Kern ist zum Schaltstift 4 so angeordnet, daß dieser näher an dem geteilten Joch 14 mit großem Querschnitt als an dem Joch 13 mit kleinem Querschnitt vorbeigeführt wird. Auch sind die Schenkelteile mit kleinem Querschnitt einander mehr genähert.

Bei kleinen Strömen wird das vom Lichtbogen erzeugte magnetische Feld ein Ausweichen des Lichtbogens in den Schlitz 12' hervorrufen; denn das magnetische Jochstück 13 ist nicht gesättigt und daher völlig von dem Kraftfluß durchsetzt. Infolge des Luftspaltes fließt ein verhältnismäßig kleiner Fluß durch das Joch 14. Da das durch den Lichtbogen erzeugte magnetische Feld einen Weg von geringstem Widerstand herzustellen sucht, wird der Lichtbogen in den Teil 13 hineingestoßen. Falls erwünscht, können Lichtbogenhörner o. dgl. an den Kontakten 2 und 3 vorgesehen werden, um die Bewegung des Lichtbogens in den Schlitz 12' zu begünstigen. Infolge der Verlängerung des druckrzeugenden Lichtbogens innerhalb des Spaltes 12' wird der Druck verhältnismäßig stark rhöht. Daher wird die ölströmung durch den Kanal 6 und den Hauptlichtbogen wirksamer.

Wenn jedoch der Lichtbogenstrom einen hohen Wert erreicht, wird der Teil 13 des magnetischen Weges gesättigt. Infolgedessen ergibt sich eine stärkere Streuung zwischen den genäherten Teilen der Schenkel mit schwachem Querschnitt. Der Fluß, welcher

den Luftspalt zwischen den nicht gesättigten Teilen 14 durchsetzt, wird zwar im wesentlichen proportional mit dem Strom vergrößert, wird sich aber seitwärts nicht stärker ausbreiten. Der Lichtbogen wird daher bei größeren Strömen nach entgegengesetzter Richtung — nach links — bewegt. Von einem bestimmten Stromwert an hat er die Neigung, sich geradlinig zwischen den Kontakten 2 und 3 auszudehnen, wie er normal ausgezogen wird. Er besitzt dann die kürzeste Länge. Auf diese Weise wird die Stellung und Länge des Lichtbogens selbsttätig in Übereinstimmung mit der Größe des Stromes geregelt, ohne daß besondere bewegliche Hilfskontakte nötig sind.

Die Abb. 3 und 4 beziehen sich auf eine Anwendung der Erfindung auf ein Relais, um den größten und kleinsten Strom in einem Stromkreis anzuzeigen. Der Eisenkern 10 ist mit einer beweglichen Spule 15 versehen, welche in dem Stromkreis 16 liegt. Die Spule 15 wird von einem Rahmen 15' gehalten und so geführt, daß sie auf dem Teil 13 eine hin und her gehende, geradlinige Bewegung ausführen kann. Zur Geradführung dient ein Isolierstab 17, welcher in dem Kern 10 gleitet und von leichten Federn 15" umgeben ist. Der Teil 14 des magnetischen Kreises ist wie in dem vorigen Beispiel mit einem Luftspalt 14' versehen. Bei einem kleinsten Strom wird die Spule 15 nach rechts nach der gesättigten Seite bewegt. Der Stab 17, welcher eine Kontaktbrücke 18 trägt, schließt einen Kontaktkreis, welcher die Lampe G zum Aufleuchten bringt. Ist der maximale Strom erreicht, so wird die Spule nach der schwach gesättigten Seite bewegt, so daß durch den Kontakt 18 der Stromkreis für die Signallampe R geschlossen wird. Innerhalb eines bestimmten Bereiches dazwischen ist keine Anzeige vorhanden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Steuerung der von einem Magnetfeld beeinflußten Bewegung stromdurchflossener Teile, insbesondere von Schaltern und Relais, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil des Stromkreises zwischen den Schenkeln eines Magnetkerns hindurchgeführt ist, dessen eine Hälfte, insbesondere in dem ungeteilten Joch (13), Ideinen Querschnitt besitzt und daher bei großen Strömen gesättigt ist, und dessen andere Hälfte mit einem durch einen Luftspalt unterteilten Joch (14) großen Querschnitt besitzt und bei großen Strömen ungesättigt bleibt, so daß der bewegliche Teil des Stromkreises bei kleinen Strömen nach dem Joch mit dem kleinen Querschnitt und bei großen Strömen nach dem geteilten Joch mit großem Querschnitt wandert.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Anwendung auf Schalter nach dem Querströmungsprinzip mit zwei hintereinandergeschaltetenLichtbogen, von denen der zuerst gezogene Lichtbogen den Druck zur Löschung des zweiten Lichtbogens erzeugt und durch die magnetischen Kraftlinien so gesteuert wird, daß er sich bei kleinen Strömen ausbaucht, hingegen bei großen Strömen streckt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2 für einen Flüssigkeitsschalter mit zweiteiligem, durch den Schaltstift auseinandergespreizten. Zwischenkontakt, welcher die Kammer mit dem druckerzeugenden Lichtbogen von einem mit ihr verbundenen, zum Ausziehen des zweiten Lichtbogens bestimmten Querkanal trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern in der druckerzeugenden Kammer so eingebaut ist, daß der Schaltstift näher an dem Joch (14) mit Luftspalt und großem Schenkel als an dem Joch (13) mit kleinem Querschnitt vorbeigeführt ist (Abb. ι und 2).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelteile mit kleinem Querschnitt sich näher gegenüberliegen als diejenigen mit großem Querschnitt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern in Isoliermaterial (9) derart eingebettet ist, daß nur eine Bohrung (12) für den Schaltstift (4) und ein daran anschließender, sich in die Kernteile mit kleinem Querschnitt erstreckender Schlitz (12') zum Eintritt des Lichtbogens frei bleibt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Anwendung auf ein Relais zum Anzeigen eines größten und kleinsten Stromes.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Übergangssteile des Magnetkerns zwischen dem großen und kleinen Querschnitt eines Schenkels eine Stromspule (15) vorgesehen ist, die auf einem isolierten Stab geführt wird und unter Federwirkung steht (Abb. 3 und 4).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen