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Wechselstromerregtes Schaltgerät, bzw. Schaltschütz, mit Gleichstromdurchflutung
Bekannt sind Schaltgeräte bzw. Schaltschütze mit wechselstromerregten, geblätterten
Schaltmagneten. Beim Herstellen dieser Magnete, insbesondere beim Nieten ihrer Bleche;
läßt sich ein Verschieben derselben nie ganz vermeiden. Dadurch werden die Polflächen
des Magnetsystems uneben, was höchst unerwünscht ist, weil durch solche Unebenheiten
später das satte Anliegen des Ankers unmöglich wird, was wiederum zur Folge hat,
daß das Schaltschütz zum Brummen neigt. Es ist daher allgemein üblich, die Magnetsvsteme
nach dem Nieten auf ihren Polflächen zu schleifen, um den vorbezeichneten Mangel
zu beseitigen.. Die Schleifarbeit, die hier geleistet werden muß, erfordert aber
einen erheblichen Zeitaufwand, so daß die Fertigung des Magnetsystems den Hauptanteil
der Kosten eines Schaltschützes ausmacht. Aber selbst bestgeschliffene Magnetsysteme
büßen im Laufe des Betriebes an Güte ein, da der Anker auf die geschliffenen Pole
aufschlägt, diese deformiert oder aber eine neuerliche Verschiebung der_Bleche gegeneinander
hervorruft, so daß nach einer bestimmten Zeit das Schütz unter Umständen nicht mehr
zufriedenstellend brummfrei arbeitet. Als weitere Mittel zur Beseitigung des Brummens
wurden bei den bisher bekannten Ausführungen zusätzlich Kurzschlußringe vorgesehen.
Diese verzehren etwa 35 bis .lo °/o der VA-Aufnahme des
Schaltschützes,
welche zusätzliche Leistungsaufnahme aber im Hinblick auf die zu erzielende Brummfreiheit
in. Kauf genommen werden muß. Schließlich sei nöch erwähnt, daß zur Erzielung einer
ausreichenden Brummfreiheit außerdem ein sorgfältiges und zeitraubendes Justieren
des Gerätes nötig ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein selbst auch nach
langer Betriebszeit stets brummfrei arbeitendes Schaltgerät zu schaffen, das weder
geschliffene Pole noch Kurzschlußringe aufweist und bei dem die Polflächen des Wechselstrommagnetsystems
frei bleiben von den Schlägen des Ankers.
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Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen zwischen
dem' angezogenen Anker und dem wechselstromerregten Magnetsystem bewußt belassenen
Luftspalt sowie einem zusätzlich vorgesehenen, über einen Gleichrichter von derselben
Spannungsquelle wie der Wechselstrommagnet erregten Haltemagnet, der allein mit
dem angezogenen Anker in Berührung tritt. Der Kern des@wechselstromerregten Magnetsystems
des neuen Schützes ist - wie bereits schon für Relais bekanntgeworden - mit einer
Erregerspule versehen, die als Transformator ausgebildet ist, dessen Primärwicklung
an der erregenden Wechselspannung liegt und dessen Sekundärwicklung über Gleichrichter
eine zusätzliche Haltewicklung speist. Diese bekannte transformatorische Kopplung
der Gleichstromspeisequelle des Haltemagneten wurde in vorliegendem Fall deswegen
gewählt, weil für den Haltemagnet nur eine kleine Leistung bei niederer Spannung
benötigt wird, die bei Vollweggleichrichtung unter Anwendung von nur vier Gleichrichterscheiben
kleiner Abmessungen erzeugt werden kann. Bei direkter Speisung eines Schützes ohne
Haltewicklung aus dem Wechselstromnetz hingegen müßte jeder Zweig der Gleichrichterbrücke
für die volle Netzspanung und Einschaltleistung bemessen sein, und zudem wären dann
die Gleichrichter durch die an der Erregerspule als Induktivität auftretende Überspannung
gefährdet. Da bei dem neuen Schütz die Wechselstromerregerspule nur kurzzeitig an
der vollen Spannung liegt und nachfolgend durch uen Anker ein Hilfskontakt geöffnet
wird, der einen Widerstand in die Zuleitung der Erregerspule schaltet, wird deren
Leistungsaufnahme derart herabgesetzt, daß sie gerade noch ausreicht, um die für
die Gleichstromerregung des Haltemagneten benötigte Leistung abzugeben. Diese ist
aber - wie schon erwähnt -- gering und daher auch die VA-Aufnahme der wechselstromgespeisten
Erregerspule nach dem Anziehen des Ankers klein, so daß der Querschnitt von deren
Kupferwicklung erheblich herabgesetzt werden kann. Außerdem ist es jetzt nicht mehr
ein unbedingtes Erfordernis, daß der wechselstromgespeiste Kern aus Einzelblechen
aufgebaut wird, sondern in gewissen Grenzen lassen sich nunmehr auch massive Kerne
für das wechselstromerregte Magnetsystem verwenden. Der Kern des Haltemagneten kann
aus jedem beliebig magnetisch leitenden Werkstoff hergestellt werden. Man hat es
dadurch in der Hand, diesem System eine solche magnetische Charakteristik zu geben,
die mit einem aus Blechen geschichteten Kern nicht erreicht werden kann. Sieht man
in bekannter Weise auf dem Kern des Haltemagneten eine Dämpferwicklung vor, dann
wird das Abfallen des Ankers verzögert, was insbesondere dann anzustreben ist, wenn
das Schaltschütz in Anlagen mit Kurzschlußfortschnellschaltung Verwendung finden
soll. Der der Erregerspule des wechselstromgespeisten Magnetsystems nach dem Anziehen,
des Ankers vorgeschaltete und von diesem über einen Hilfskontakt gesteuerte Widerstand
trägt zur Dämpfung bei, weshalb die Hilfskontakte schwach bemessen sein können,
zumal ein Öffnen des Kreises durch ihr Öffnen nicht erfolgt, sondern lediglich der
Widerstand zur Wirksamkeit gebracht wird. Die neue Einrichtung trägt außerdem zur
Erhaltung der Steuerkontakte bei, insbescndere wenn hierfür Druckknopfschalter Verwendung
finden. Die Schalter können klein bemessen sein, da beim Öffnen nur der durch den
Vorwiderstand in seiner Leistungsaufnahme herabgesetzte und überdies durch die Sekundärwicklung
des Gleichstromkreises gedämpfte Wechselstromkreis überspannungs- und lichtbogenfrei
unterbrochen wird.
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Trotz der zusätzlichen Anwendung des gleichstromgespeisten Haltemagneten
ist der Aufwand an Kupfer bei dem neuen Schaltschütz kleiner als bei den bisher
bekannten Ausführungen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß auf die Erregerspule
bei voller Netzspannung nur ein Einschaltimpuls gegeben wird, während des eingeschalteten
Zustandes aber durch den VorwiderstanddieVA-Aufnahme beachtlich herabgesetzt und
außerdem die Leistungsaufnahme der nunmehr entbehrlichen Kurzschlußringe entfällt.
Die Folge hiervon -ist, daß die Summe der für die Wechsel- und Gleichstromerregung
der Wicklungen benötigteKupferaufwand nur etwa ein Drittel bis höchstens die Hälfte
des Kupferaufwandes für ein Gerät mit ausschließlicher Wechselstromerregung beträgt.
Zu bemerken ist weiterhin, daß infolge Verwendung massiver Kerne oder solcher mit
ungeschliffenen Polflächen der Preis für die Herstellung des wechsel- und des gleichstromerregten
Magnetsystems niedrigerer wird als der für ein normales, geblättertes, wechselstromerregtes
Gerät. Infolge der Verwendung massiver Kerne besteht außerdem die Möglichkeit, das
Magnetsystem durch Gießen herzustellen und damit in seiner Form seiner jeweiligen
Umgebung bestmöglichst anzupassen, welchem Gesichtspunkt insbesondere dann. Bedeutung
zukommt, wenn ein Schütz kleinster Abmessungen hergestellt werden soll.
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Die in der Erfindung angegebene Lösung bietet außerdem die Möglichkeit,
die Konstruktionselemente des Schützes ir einer anderen Art zueinander anzuordnen,
als dies bisher üblich war. Sowohl das wechselstromerregte als auch das gleichstromerregte
Magnetsystem kann nunmehr nach Art eines Topfmagneten ausgebildet werden, jedoch
sind
bei dem neuen Schütz die beiden Magnetsysteme derart zueinander angeordnet, daß
jedes System seinen eigenen magnetischen Kreis besitzt und eine Überlagerung des
Gleich- und Wechselflusses über eine größere Länge, wie bei den bekannten Relais,
vermieden wird. Dadurch, daß bei dem neuen Schütz die von der gleichstromerregten
Spule durchflutete Eisenstrecke sehr klein ist, werden hierfür nur wenigeAmperewindungen
benötigt, und außerdem steht denn Gleichfluß über einen Rückschlußkörper ein geschlossener
magnetischer Pfad zur Verfügung. In dem wechselstromerregten Magnetsystem hingegen
ist nach der Erfindung bewußt ein Luftspalt vorgesehen.
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Das Wesen der Erfindung soll zunächst an der schematischen Darstellung
gemäß Bild i erläutert werden. Aus einem Wechselstromnetz i kann die Erregerwicklung
2 an Spannung gelegt werden. Dadurch wird der um den, Punkt 3 drehbare Anker angezogen,
welchen Zustand die Darstellung nach Bild i zeigt. Durch die Bewegung des Ankers
wurde der Hilfskontakt 4 geöffnet und damit der Vorwiderstanü 5 vor die Erregerwicklung
2 gelegt, der nunmehr nur noch eine stark verringerte Leistung zugeführt wird. Auf
dem Wechselstrommagnetsystem 6 ist aber, wie schon eingangs erwähnt, neben der Erregerwicklung
z eine zweite, galvanisch davon getrennte Wicklung 7 angeordnet, die über den Trockengleichrichtersatz
8 die Wicklungen 9 des Haltemagneten io speist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich,
verbleibt zwischen dem wechselstromerregten System 6 und seinem magnetischen Rückschlußteil
i i in angezogenem Zustand des Ankers der Luftspalt 12, während der magnetische
Rückschluß 13 des gleichstromgespeisten Haltemagneten mit diesem in satter Berührung
steht. Ein Brummen des Schützes ist somit unterbunden. Durch Öffnen des Schalter
14 kann der Anker i i bis 13 jederzeit zum Abfall gebracht werden.
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Die mögliche, bevorzugte Ausführungsform des neuen Schützes ist in
Bild :2 schematisch dargestellt. Innerhalb eines topfartigen Gehäuses 15 ist die
wechselstromerregte Wicklung 2 und die von dieser induzierte Wicklung 7 angeordnet,
deren Spannung über die Gleichrichter 8 den Erregerspulen 9 des ebenfalls als Topfmagnet
ausgebildeten Haltemagneten zugeführt wird. Der zentrisch innerhalb des Topfes 15
gelagerte Kernbolzen 16 dient zugleich zur unverdrehbaren Führung des vom Wechselfeld
»angezogenen Ankers 17. Der Haltemagnet wirkt auf den magnetischen Rückschlußteil
18 ein, der sich im angezogenen Zustand satt gegen den Kern des Haltemagneten io
anlegt, aber den Luftspalt i9 des wechselstromgespeisten Systems gegenüber seinen
magnetischen Riickschlußteilen beläßt. Die von dem wechselstromerregten System bewegten
magnetischen Rückschlußteile können zur Steuerung jenes Hilfskontaktes verwendet
werden, der den Vorwiderstand im Erregerkreis dieses Systems schaltet.
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Das vorstehend beschriebene, nach Art eines Topfmagneten ausgebildete
beschriebene-, kann infolge seines konstruktiven Aufbaues auch als Gleichstromschütz
Verwendung finden. In diesem Fall wird die Wicklung 2 der Erregerspule mit der Wicklung
9 des Haltemagneten io elektrisch in Reihe geschaltet. Durch einen auf diese Wicklungen
gegebenen Einschaltimpuls wird das Schütz kräftig anziehen, und durch die Ankerbewegung
kann wieder der Hilfskontakt 4 geöffnet werden. Hierdurch wird der Vorwiderstand
vor diese Wicklungen geschaltet, so daß der Erregerstrom erheblich herabgesetzt
wird, denn für die Dauerhaltung werden ohnedies nur noch kleine magnetische Kräfte
benötigt. Das Schütz gemäß der Erfindung kann daher mit gleichen Vorteilen nach
einer geringfügigen Änderung sowohl in Wechselals auch in Gleichstromnetzen Verwendung
finden.