DE971572C - Elektrischer Ausloeser - Google Patents

Description

und

. Fritz Kesselring, Zürich (Schweiz),
. Marcel Zühlke, Berlin-Siemensstadt

sind als Erfinder genannt worden

Elektrischer Auslöser

(Ges. v. 15. 7.1951)

Zur Steuerung von elektrischen Vorgängen zur Auslösung von Wechselstromschalteinrichtungen, die mit Synchronschaltung arbeiten, ist es bekannt, ein Magnetsystem mit zwei Ankern zu verwenden, von denen der erste die Auslösung vorbereitet und der zweite die Auslösung durchführt. Der zweite Anker (S teuer anker) steht unter der Wirkung einer Zugfeder und ist verriegelt. Erst wenn der erste Anker bei einem gewissen Überstrom anzieht, gibt er nach einer bestimmten Zeit die Verriegelung frei. Der zweite Anker fällt dann ab, wenn bei abnehmendem magnetischem Fluß der Zeitpunkt erreicht ist, zu dem die auf den zweiten Anker einwirkende magnetische Kraft die Kraft der Feder unterschreitet. Das Magnetsystem ist mindestens in dem hauptsächlichen Arbeitsbereich ungesättigt. Derartige Synchronauslöser weisen noch folgenden Mangel auf:

Je nach der Entfernung, in der ein Kurzschluß vom Schalter auftritt, besitzt der Kurzschlußstrom verschiedene Größe. Damit ist auch die Steilheit unterschiedlich, mit der er gegen Null geht. Der dem Strom proportionale magnetische Fluß geht ebenfalls mit verschiedener Steilheit gegen Null, so daß der bekannte Synchronauslöser bei größeren Überströmen das Ausschaltkommando zu spät gibt.

Um diesen Mangel zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung der magnetische Widerstand in Abhängigkeit von der Stromstärke des Überstromes so verändert, daß das Abfallen des Steuerankers unabhängig von der Höhe des Überstromes stets zu einem festgesetzten Zeitpunkt vor dem Strom-

nulldurchgang erfolgt. Während bei dem bekannten Auslöser der magnetische Widerstand konstant bleibt, wird bei dem Auslöser nach der Erfindung der magnetische Widerstand in Abhängigkeit von der Stromstärke in bestimmter Weise geändert.

Es ist bei Stromwandlern, die auf thermische Relais einwirken, bekannt, den Magnetkreis des Wandlers von Hand einstellbar auszubilden. Damit soll eine Anpassung der Relais an die jeweils vorliegenden Betriebsverhältnisse erfolgen. Zur synchronen Ausschaltung von Wechselstromschalteinrichtungen unabhängig von der Stromstärke sind diese Anordnungen nicht geeignet.

Andere bekannte thermisch wirkende Relais, bei denen der Widerstand des Magnetkreises durch die Erwärmung paramagnetischer Stoffe geändert wird, oder Auslöser mit thermischer Einwirkung auf eine Ankerfeder, die bei Erreichen einer bestimmten Temperatur entriegelt wird, weisen eine ao viel zu großeTrägheit auf, als daß sie bei Wechselstromschalteinrichtungen mit Synchronschaltung verwendet werden könnten.

Es ist ferner bekannt, bei Uberstromauslöserii ein mechanisches Zeitglied, z. B. einen Luftbremskolben, vorzusehen. Damit kann man zwar die Charakteristik des Auslösers im Bereich langer Auslösezeiten ändern, nicht aber im Bereich kürzester Auslösezeiten, auf die es bei der Erfindung gerade ankommt.

Man hat auch schon versucht, die Auslösezeit eines Überstromzeitauslösers dadurch zu vergrößern, daß man die Kraft eines anziehenden Nebenankers der Kraft eines ebenfalls anziehenden Hauptankers entgegenwirken ließ, wobei dieGegenwirkung durch dieHöhe derSättigung eines beiden Ankern gemeinsamen Jochteiles bestimmt wurde. Diese Maßnahme ist aber nicht für die der Erfindung zugrunde liegenden Auslöser anwendbar, die mit einem abfallenden Anker und außerhalb der Sättigung des Magnetsystems arbeiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit 1 ist das Joch eines Magnetkörpers bezeichnet, der parallel zu einem festen Luftspalt 2 einen als Halteanker ausgebildeten Steueranker 3 besitzt, der unter der Wirkung einer Feder 4 steht. Der Anker 3 soll bei Unterschreitung bestimmter Feldstärken durch die Feder abgerissen werden und dadurch den Auslösevorgang steuern. Mit 5 ist ein zweiter beweglicher Anker bezeichnet, an dem ein einstellbarer Luftspalt 6 in den Magnetkreis eingeführt ist. Dieser Anker arbeitet seinerseits mit einem verstellbaren Anschlag 7 zusammen, mit dessen Hilfe die Einstellung des Luftspaltes erfolgt. Die Feder 4 wird beim Einschalten gespannt. In der Verwendung als Überstromauslöser soll der Magnetkreis durch eine Spule 8 erregt werden, die beispielsweise unmittelbar von dem zu überwachenden Strom — oder einem Teil desselben — durchflossen wird. In diesem Falle kann der Anker 5 unter der Wirkung einer Feder 9 zunächst offengehalten sein, bis die Anzugskraft infolge der Erregung der Spule, beispielsweise beim Auftreten eines Überstromes, überwiegt und diesen so weit anzieht, als dies durch die jeweilige Stellung des Anschlages 7 zugelassen wird. Der Anschlag ist seinerseits in Abhängigkeit von der Stromstärke verstellbar. Hierzu kann der Anschlag beispielsweise aus magnetischem Material bestehen und durch eine Feder 10 außerhalb des Bereiches des Ankers 5 gehalten werden, deren Kraft so bemessen ist, daß erst bei höheren als die für die Bewegung des Ankers 5 selbst erforderlichen Stromstärken bzw. Flußdichten eine Bewegung dieses Anschlages hervorgerufen wird. Wenn dann der Strom unterhalb dieses Grenzwertes liegt, wird der Anker 5 angezogen, ohne daß er durch den Anschlag 7 in seiner Bewegung behindert wird. Wenn die genannte Grenze überschritten ist, wird jedoch der Anschlag 7 infolge seiner im Vergleich zu dem Anker 5 erheblich ge~ ringeren Masse viel schneller gezogen als der Anker 5, so daß er die Bewegung des Ankers 5 begrenzt. Hierbei kann durch Abstimmung der auf Anschlag und Anker wirkenden Feder sowie durch Verwendung von Verzögerungseinrichtungen ein derartiges Arbeiten, und zwar unter Umständen auch für mehrstufige Anschläge, sichergestellt werden. Der Anschlag kann aber auch auf andere Weise verstellt werden, beispielsweise mit Hilfe eines vom Hauptstrom erregten Induktionsmotors, der etwa eine Kurvenscheibe bewegt. In vielen Fällen kann es ausreichen, den Anschlag, wie gezeichnet, mit zwei, unter Umständen auch nur mit einer Stufe auszubilden, wobei für bestimmte Strombereiche — z. B. für den Bereich unter- und oberhalb des fünffachen Normalstromes — je eine Stufe wirksam gemacht wird, wodurch sich meist eine für den Betrieb ausreichende Genauigkeit ergibt. Die Beeinflussung des Anschlags wird hierbei mit Vorteil so ausgebildet, daß beim Stromanstieg praktisch verzögerungslos eine dem Stromwerte entsprechende Einstellung erfolgt, daß aber dann der Anschlag 7 — z. B. unter der Wirkung einer Dämpfungseinrichtung — auf eine Zeit von der Größenordnung einer Halbwelle in dieser Stellung gehalten wird, so daß die Einstellung an dem abfallenden Ast der Stromkurve bis zu dem Auslöseaugenblick, der ein bestimmtes Zeitintervall vor dem Stromnulldurchgang liegen soll, aufrechterhalten bleibt. Unter Umständen kann es möglich sein, den Anschlag 7 auch als schwingungsfähiges System auszubilden. Hierzu kann es zweckmäßig sein, daß der Anschlag sich synchron mit dem Strom bewegt, wobei dann der Anschlag in dem Moment festgehalten wird, in dem der Anker mit ihm in Berührung kommt, was beispielsweise durch die gegenseitige Reibung erfolgen kann. Es wird dadurch der Luftspalt jeweils bei dem Ansprechen einen Wert annehmen, der in einem bestimmten Verhältnis zu dem Momentanwert des Stromes steht. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Abstimmung des schwingungsfähigen Systems etwa so gewählt werden, daß die Schwingungsbewegung in solcher Phasenlage der eigentlichen Stromkurve nacheilt, daß der Anschlag die erforderliche Stellung immer zu der Zeit einnimmt, in

der die Stromkurve den Teil ihres absteigenden Astes durchläuft, der für die Auslösung in Frage kommt.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung des Erfindungsgedankens sind nicht auf die hier angegebenen Beispiele beschränkt. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, den magnetischen Widerstand des Stromkreises nicht bloß mit Hilfe eines beweglichen Ankers, sondern auch auf beliebige andere Weise so zu beeinflussen, daß er mit zunehmendem Strom in bestimmter Weise anwächst. Die Vorschläge der Erfindung können auch unabhängig von diesen einzeln, gemeinsam oder in beliebigen Kombinationen mit Vorteil verwendet werden.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Steuerung von elektrischen Vorgängen zur Auslösung vonWechsel-Stromschalteinrichtungen, die mit Synchronschaltung arbeiten, bei der ein Magnetsystem mit zwei Ankern, und zwar einem bei Überstrom vom Magnetjoch angezogenen beweglichen Anker und einem als Halteanker ausgebildeten Steueranker, verwendet wird, der danach kurz vor einem Stromnulldurchgang abgerissen wird, wobei das Magnetsystem wenigstens in dem hauptsächlichen Arbeitsbereich ungesättigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand in Abhängigkeit von der Stärke eines Überstromes so verändert wird, daß das Abfallen des Steuerankers (3) unabhängig von der Höhe des Überstromes stets zu einem festgesetzten Zeitpunkt vor einem Stromnulldurchgang erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des WiderStandes während des Ablaufs des gesteuerten Einzelvorganges gesperrt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Magnetsystem ein gegebenenfalls zusätzlicher Luftspalt vorgesehen ist, dessen Größe mit Hilfe eines stromabhängig beweglichen Elements verändert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabhängig bewegliche Element den Endwert eines an sich betriebsmäßig veränderlichen Luftspaltes festlegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt mit dem Arbeitsfluß des Magnetsystems in Reihe geschaltet ist und daß seine Größe gleichsinnig mit dem Strom verändert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung derart erfolgt, daß der Luftspalt während des Ansprechens der Einrichtung proportional der unmittelbar vorausgehenden größten Stromamplitude ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Luftspaltes mit Hilfe eines verstellbaren Anschlages erfolgt, der die Bewegung eines beweglichen, von dem Fluß im Magnetkreis angezogenen Ankers begrenzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 682 156, 650 624,

564231, 563000, 469878, 467140, 462 101, 447846, 43°577;

französische Patentschrift Nr. 848 579;
USA.-Patentschrift Nr. 1 703 353.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 732/29· 2.59