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Auslöser Für Auslöser, insbesondere für genaue Steuerung von elektrischen
Vorgängen in bezug auf die Phasenlage elektrischer Größen, ist es erforderlich,
Verriegelungen anzuwenden, deren Lösung den Auslösevorgang selbst in möglichst geringem
Maße verzögert. Nach der vorliegenden Erfindung kann dies in besonders vorteilhafter
Weise dadurch erreicht werden, daß für den Auslösevorgang ein Magnetsystem verwendet
ist, das mit einem Anker zusammenarbeitet, der in einem sehr geringen Abstand (Luftspalt
etwa o, i mm) von den Polen des Magnetsystems steht und der von einer Auslösekraft,
beispielsweise einer Feder, gegen einen Anschlag gedrückt wird, der seinerseits
in einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Ankers beweglich gleichfalls unter der
Wirkung einer Auslösekraft steht und durch Reibung von dem Anker in seiner Lage
gehalten wird. Wenn hierbei die Zugkraft in dem Magneten die Gegenkraft überwiegt,
wird der Anker um einen ganz geringen Weg angezogen, wodurch der Reibungsschluß
auf den Anschlag wegfällt, so daß dieser seitlich wegbewegt werden kann. Sobald
also mit dem periodischen Verlauf .der Zugkraft diese die Gegenkraft der Feder wieder
unterschreitet, kann der Anker nunmehr unbehindert und unverzögert abfallen. Um
den Anker mit sehr geringer Masse ausführen und dabei mit großer Zugkraft arbeiten
zu können, kann mit besonderem Vorteil eine Magnetanordnung verwendet werden, bei
der eine Reihe verhältnismäßig dünnwandiger Elektromagneten nebeneinander angeordnet
sind. Bei der neuen Ausbildung kann eine praktisch verzögerungslose Auslösung erreicht
werden. Es ist nach der weiteren Erfindung möglich,
die-Bewegung-des
Anschlages von zusätzlichen Einflüssen abhängig zu machen, so daß dieser Vorgang
nicht in jeder Periode beim Durchlaufen der entsprechenden Stromwerte einsetzt,
sondern lediglich dann, wenn die durch andere Vöraussetzungen bestimmten Bedingungen
erfüllt sind. Mit besonderem Vorteil kann für bestimmte Ausführungen die Kraft,
die auf den Anschlag einwirkt, elektromagnetisch erzeugt oder gesteuert werden.
Für Überstromauslöser ergibt sich hierbei eine einfache Bauform, wenn der Anschlag
mit einem Hilfsanker verbunden wird, der gleichfalls vom Kraftfluß des Auslösemagneten
beeinflußt wird, beispielsweise einem zusätzlichen Luftspalt oder einer Einschnürung
des Kraftlinienweges des Auslösemagneten parallel geschaltet werden kann. Hierbei
ist es möglich, die beiden Anker so zu bemessen, daß der Hauptanker bereits bei
niedrigeren Stromwerten, der Hilfsanker aber erst bei der Überschreitung verhältnismäßig
hoch liegender Werte, also bei Überströmen, angezogen wird. Es wird also hierbei
einerseits durch den Hauptanker innerhalb jeder Halbwelle die Voraussetzung dafür
geschaffen, daß die Auslösung mit der richtigen Phasenlage erfolgt, während die
so vorbereitete Auslösung nur dann wirksam gemacht wird, wenn der Anschlag auch
tatsächlich weggezogen wird, .d. h. also, wenn ein Überstrom oberhalb eines bestimmten
Grenzwertes eintritt.
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Eine ändere, besonders einfache Lösung ergibt sich, wenn die Anzugskraft
so bemessen wird, daß der Anker nur bei solchen üfierstromwerten angezogen wird,
bei denen eine Steuerung erwünscht ist. Mit .besonderem Vorteil kann hierbei die
Gegenkraft, die auf den Anker einwirkt, mit Hilfe eines besonderen Einstellelements,
beispielsweise einer Druckschraube, einstellbar ausgeführt werden, wodurch es möglich
ist, die Stromwerte, bei denen Überschreitung der Anker angezogen wird und damit
.die Auslösung erfolgt, in gewünschter Weise auf die. jeweils erforderlichen Werte
einzustellen. In einem solchen Falle kann durch Einstellung dieser Feder in der
Weise, daß erst bei bestimmtem Überstrom der Anker angezogen wird, auch unter Wegfall
einer besonderen Beeinflussung des Anschlages ein Synchronauslöser für Überströme
mit mechanisch besonders einfachem Aufbau erreicht werden: Hierbei kann beispielsweise
eine Auslösung innerhallb der. ersten, beispielsweise verkürzten Halbwelle dadurch
verhindert werden, daß der Anschlag mit einer Dämpfungseinrichtung versehen wird,
so daß der Anker nur dann freigegeben wird, wenn er über, eine den Ablauf der Verzögerungseinrichtung
überschreitende Zeit hindurch angezogen bleibt. _ Ein. Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung Fig. i dargestellt. Mit i ist der Magnetkörper des Magneten
bezeichnet, .der mit einem beweglichen Anker :2 zusammenarbeitet,. der seinerseits
in einem sehr geringen Abstand vor den Polen 3 des Magneten liegt. Mit q. ist ein
beweglicher Anschlag bezeichnet, :der unter der Wirkung einer Feder 5 steht, die
diesen von dem Anker wegzieht. Der Anschlag ist jedoch durch Reibung an dem Anker
festgehalten. Der Anker steht seinerseits unter dem Einfluß einer Feder 6, die ihn
von den Polen wegzuziehen versucht. Beim Auftreten eines Überstromes von entsprechender
Größe wird der Anker um einen sehr geringen Weg angehoben, wobeidieReibung mitidemAnschlaginWegfallkommt,
so daß dieser von der Feder 5 abgezogen werden kann. Sobald der Strom hierauf einen
Wert unterschreitet, der der Gegenkraft -der Feder 6 entspricht, fällt der Anker
unter der Wirkung dieser Feder ab, wodurch die Auslösung bewirkt wird.
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Weiter ist es auch möglich, durch Zwischenlagen oder besondere einstellbare
Anschläge die Anzugsbewegung des Ankers in Richtung auf die Magnetpole zu -begrenzen.
Auch ist es möglich, den Anschlag (Klinke), der die Ankerbewegung in der Abfallrichtung
begrenzt, seinerseits verstellbar auszuführen, um auf diese Weise den Luftspalt
einzustellen. Hierdurch wird es möglich, das Verhältnis zwischen Ansprech- und Abfallfeldstärke
genau auf geeignete Werte einzustellen.
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Mit besonderem !Vorteil kann die Steuerung des Auslösers in der Weise
erfolgen, daß seine Erregung von einem Teilstrom erfolgt, dem eine künstliche Phasenverschiebung
gegenüber der zu überwachenden oder steuernden Größe gegeben ist.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anordnung ist in Fig.2
der Zeichnung dargestellt. Mit i ist der Strom bezeichnet, der in zwei Teilströme
im, und 22 gespalten "wird. Der Teilstrom i2 ist über eine Drosselspule L2 geführt,
.der Teilstrom il über eine Wicklung L1 und einen Ohmschen Widerstand R. Außerdem
ist noch eine Schaltvorrichtung S vorgesehen, durch die die beiden Parallelzweige
kurzgeschlossen werden können. Die Wicklung L1 umgibt den Magnetkörper i eines Magneten,
der mit einem Anker 2t zusammenarbeitet, wobei die Anordnung bzw. die Arbeitsweise
mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i im wesentlichen übereinstimmt. Hierbei ist
der Anschlag selbst in Abhängigkeit von einem anderen beweglichen Anker gestellt,
-der einer Einschnürung des Kraftlinienpfades oder einem Luftspalt parallel geschaltet
ist. Auf diese Weise wird erreicht, daßder Anschlag nur idann weggezogen wird, wenn
der Überstrom einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Der Anker wird dann zwar
bei z jedem Strommaximum angehoben, jedoch bleibt der Anschlag im Eingriff und wird
nur dann während ' dieses reibungslosen Zustandes wegbewegt, wenn gleichzeitig ein
bestimmter Überstrom auftritt. .,Eine andere Möglichkeit besteht-darin, daß der
Auslöser in normalem Betrieb überbrückt ist, wobei diese Überbrückung willkürlich
- oder,- von bestimmten Voraussgtzungen@, gesteuert -(Selektivschlitz) taufgehoben,
werden kann.
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in vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine Synchronbetätigung
auch dann vorzusehen, wenn der Schalter willkürlich ausgelöst wird, die Auslösung
also nicht erst bei Überschreitung bestimmter Grenzstromwerte erfolgt. Diese kann
beispielsweise durch Anwendung von zwei nach den Grund= zügen der vorliegenden Erfindung
durchgebildeten Systemen erreicht werden, wie dies in Fig. 3 der
Zeichnung
dargestellt ist. Hierbei wird von dem Strom i, der Magnetkörper des links gezeichneten
Auslösers erregt, der etwa der Anordnung nach Fig. i entspricht. Der Magnetkörper
i ist wieder mit einer Wicklung L1 versehen. Sein Pol ist einem Anker 2 zugeordnet,
der in geringem Abstand angeordnet ist und unter .dem Einfluß einer Feder 6 steht,
jedoch von einem beweglichen Anschlag 4 bewegt wird. Dieser Anschlag ist mit einem
Hilfsanker 7 versehen, der an einer Stelle eingeengten Magnetquerschnitts in der
Nähe des Magnetkörpers angeordnet ist, so daß bei der Überschreitung bestimmter
Flußstärken der Anker angezogen und dadurch der Anschlag 4. außer Eingriff mit dem
Anker 2 gebracht wird. Von dem Strom i2, der gegenüber dem Strom il der Phase nacheilt,
wird ein Überstrommagnet io erregt, dessen Anker 7 gegen eine Druckfeder 12 anliegt.
Mit 13 ist ein Auslösehe'bel bezeichnet, der eine Nase 14 besitzt, gegen die der
Anker 7 sich im Normalbetriebe abstützt. Dieser Anker ist mit Hilfe einer Stange
i i mit der Klinke d. gekuppelt. Wenn die Auslösung erfolgen soll, dann wird zunächst
durch willkürliche Betätigung der Hebel 13 .durch Drehen im Uhrzeigersinn
bewegt. Nun wird, sofern der Strom i2 ausreichende Werte besitzt, der Anker i i
entgegen der Wirkung der Feder 12 angezogen, und zwar zu einem Zeitpunkt, in dem
der Strom i2 seinen Maximalwert hat. Dadurch erfolgt infolge der Phasenverschiebung
zwischen den Strömen i2 und il die Auslösung kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes
il.
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In Fällen, in denen eine selbsttätige Auslösung in der ersten oder
in der zweiten Halbwelle überhaupt vermieden sein soll, kann es zweckmäßig sein,
den Auslöser ohne Hilfsanker auszuführen. Um auch eine Auslösung des Schalters bei
sehr kleinen Strömen oder in stromlosem Zustand zu ermöglichen, kann es zweckmäßig
sein, den Auslösehebel 13 mit Totgang auszurüsten, wobei dann nach vollständigem
Entspannen der auf diesen einwirkenden Feder 12 der Anker i i durch den Auslöser
zwangsläufig mitgenommen wird.
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Für Zwecke der willkürlichen Auslösung kann es zweckmäßig sein, auf
dem Isolierkörper noch eine zusätzliche Hilfswicklung anzubringen, die entweder
durch Gleich- oder durch Wechselstrom erregt werden kann. Die Steuerspannung für
diese Hilfswicklung kann beispielsweise mit Hilfe eines Kontaktes geschaltet werden,
der von dem Anker oder der Stützklinke geschaltet wird, wobei nach erfolgtem Anziehen
des Ankers die Steuerspannung wieder abgeschaltet wird.
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Mit besonderem Vorteil kann der Auslöser auch als Vorauslöser in -der
Weise ausgebildet werden, daß die Auslösung jeweils immer eine bestimmte Zeit vor
einem Stromnulldurchgang erfolgt, die unabhängig von dem Amplitudenwert des Stromes
immer gleich groß ist. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Bemessung der
Widerstände der beiden Stromzweige einer Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel
Fig.2 erreicht werden. Eine ähnliche Arbeitsweise kann auch dadurch erreicht werden,
daß die Steuerung des Anschlags in Abhängigkeit von einem Hilfsanker erfolgt, .der
seinerseits mit einem zusätzlichen Luftspalt oder einer Stelle eingeengten Kraftlinienquerschnitts
des Magnetsystems zusammenarbeitet.
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Auch durch das Zusammenarbeiten zweier Auslöserentsprechendder Ausführungsform
nach Fig. 3 kann eine derartige Arbeitsweise erreicht werden.
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Mit besonderem Vorteil werden die Bewegungskräfte, die auf den Anschlag
einerseits und den Anker andererseits einwirken, derart abgestimmt, daß nach Anziehen
des Ankers der Anschlag so schnell wegbewegt wird, daß der hierauf nach Unterschreitung
des entsprechenden Flußwertes abfallende Anker den Anschlag nicht mehr treffen kann.
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Die Zeit, die dem Anschlag für die Entfernung aus dem Bewegungsbereich
des Ankers zur Verfügung steht, hängt dann einerseits von dem Verhältnis der Ansprechamperewindungen
zu den Abfallamperewindungen des Ankers ab, andererseits aber von dem Verhältnis
des Stromwertes, bei dem der Anker angezogen wird, zu dem .Wert des größtmöglichen
Kurzschlußstromes.
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Wenn das Halteverhältnis der Amperewindungen etwa 10 : 3 beträgt und
das Verhältnis zwischen Kurzschlußstrom und Ansprechstrom etwa io : i, ergibt sich
bei einer Frequenz von 5o Hz eine Zeit von o,9 ms. In der praktischen Ausführung
wird es möglich sein, die Zeit, die der Anschlag für seine Bewegung aus dem angegebenen
Bereich benötigt, aber noch auf geringere -Werte (wie z. B. etwa o,3 ms) herabzusetzen.
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Eine wertvolle Verbesserung für Magnetsysteme derartiger Auslöser
bedeutet es, wenn der magnetische Widerstand des Magnetkreises möglichst gering
gemacht wird. Hierzu kann zweckmäßig ein Eisenkörper mit kreisförmiger Kraftlinienbahn
vorgesehen werden, wobei @dieLänge und damit derwiderstand des Magnetkreises ein
Minimum wird. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß die einzelnen
Teile (Blechschnitte) je aus einem Stück bestehen, so daß die durch geringe Zwischenspalte,
wie sie auch bei überlappenden Blechen wirksam werden, bedingten Widerstandsvergrößerungen
gleichfalls vermieden sind.
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Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung des Erfindungsgedankens
sind nicht auf die hier angegebenen Beispiele beschränkt. Die Vorschläge der Erfindung
können auch unabhängig von diesen einzeln, gemeinsam oder in beliebigen Kombinationen
mit Vorteil verwendet werden.