DE2122815B2 - Anordnung zum durchschalten des sich gerade aus der ruhelage bewegenden ankers eines elektromagnetischen schaltgeraetes, insbesondere eines schuetzes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Durchschalten des sich gerade aus der Ruhelage bewegenden Ankers eines elektromagnetischen Schaltgerätes.

Es sind bereits Anordnungen dieser Art bekanntgeworden, die so konstruiert worden sind, daß eine Anpassung der Zugkraftkurve des Magneten an die Bedarfskurve des Gesamtgerätes erfolgt, und zwar im wesentlichen unter dem Gesichtswinkel, daß das betreffende Schütz oder das von dem Schaiimagnet betätigte elektromagnetische Schaltgerät nicht vor den Kontakten hängenbleibt, weil dadurch das Verschweißen der Kontakte bei zu niedriger Spannung verursacht würde. Erwünscht ist es, daß die Spule des Schaltmagneten so ausgelegt wird, daß der Schaltmagnet bei der kleinsten notwendigen Spannung von beispielsweise etwa 90 Prozent der Nennspannung das Schaltgerät gerade einschaltet, während bei einer Spannung unter etwa 90 Prozent der Nennspannung das Schaltgerät nicht einschaltet, da dann die Bedarfskraft größer ist als die vorhandene Zugkraft. Bei einer derartig ausgelegten Spule ergibt sich jedoch eine

^!5 Zugkraftkurve, die über den Weg des Hubankers gesehen nicht eindeutig an allen Stellen größer als die Kraftbedarfskurve ist. Wenn also mit anderen Worten nach einer bestimmten Wegstrecke des Hubankers die Kontakte des elektromagnetischen Schaltgerätes betätigt werden müssen, so ist in diesem Augenblick der Betätigung der Kontakte eine hohe Zugkraft des Schaltmagneten erforderlich. Der Schaltmagnet ist dann aber nicht immer in der Lage, diesen Bedarf zu bewältigen.

^aä Es ist nun bereits in der deutschen Patentschrift 1293 891 vorgeschlagen worden, die Zugkraftkurve der Kraftbed-jfskurve durch Luftspaltveränderung anzupassen, und zwar dadurch, daß der Hubanker derart geführt wird, daß er jeweils kurz noch Verlassen und kurz vor Einnahme seiner jeweiligen Ruhelage sich um einen bestimmten Winkel aus der Achsparallelität zum Kern des Schaltmagneten herausdreht.

Darüber hinaus wurden andere Konstruktionen vorgeschlagen, die das oben aufgezeigte Problem lösen sollten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Einrichtungen bei kleinen Geräten außerordentlich kostspielig und bei großen Geräte nicht nur sehr kostspielig, sondern auch bau- und materialaufwendig sind.

Aus der österreichischen Patentschrift 162 026 ist eine Einrichtung zur Erzielung eines kleinen Halteverhältnisses bei einem Schütz bekannt. Ein kleines Halteverhältnis, d.h. ein Verhältnis von Ansprechspannung zu Abfallspannung eines Schützes, welches möglichst nahe dem Wert / liegen sollen, ist von Bedeutung, wenn das Schütz zur Überwachung einer elektrischen Spannung oder der Stromstärke dienen soll. In diesem Zusammenhang ist bekannt, zur Spannung'Überwachung der Erregerspule des Schützes einen Widerstand vorzuschalten, der zunächst während der Ankerbewegung mittels eines Hilfskontaktes kurzgeschlossen wird. Erst kurz vor dem Aufschlagen des Ankers wird der Hilfskontakt vom Anker her geöffnet und der Widerstand vorgeschaltet, wodurch die magnetische Zugkraft durch Schwächung des Stromes absinkt. Bei Stromüberwachung wird der Widerstand der Erregerspule entsprechend parallel geschaltet. Bekannt ist ferner, zu diesem vorgenannten Zweck statt eines Widerstandes zu verwenden, die Erregerspule entsprechend anzuzapfen. Schließlich ist be kannt, den vorerläuterten Hilfskontakt, für die Schaltung des Widerstandes im Spulenstromkreis eines normalen Schützers oder die Umschaltung von Wicklungsanzapfungen ein Hilfsschütz heranzuziehen, d. h.

den vorerläuterten Hilfskontakt nicht unmittelbar von dem Anker des Hauptschützes, sondern mittels eines Hilfsschützes, gegebenenfalls mit Verzögerungen, zu schalten.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der anfangs bezeichneten Gattung zu schaffen, durch welche erreicht wird, daß der durch die Größe der Zugkraft des Schaltmagncten sich zu Beginn des Schaltwegcs in Bewegung setzende Z Anker eines elektromagnetischen Schaltgerätes auf seinem Wege in die Endlage nicht wegen eines zu großen Zugkraftbedarfes an irgendeinem Punkt des Schaltweges hängenbleibt, andererseits aber auch nicht mehr kinetische Energie auf seinem Weg in die Endinge speichert, als es für das sichere Anliegen der beweglichen Kontaktstücke an die festen Kontaktstücke notwendig ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch einen vom Anker her schaltbaren Widerstand die Zugkraft des Schaltmagneten im Bereich vor und nach dem Berühren der Koniaktstücke vergrößerbar ist.

Eine andere Lösung der vorgenannten Aufunbe be-Sieht darin, daß durch vom Anker her schaltbare Ab- ^o griffe der Erregerspule die Zugkraft des Schaltmagneten im Bereich vor und nach dem Berühren der Kontaktstücke des Schaltgeräte= vergrößerbar ist.

Hierdurch ergeben sich mehrere wesentliche Vorteile. Einmal wird erreicht, daß das betreffende elek- ^a5 tromagnetische Schaltgerät, z. B. ein Schütz, nur noch bei der gewünschten Spannung einschaltet. Wenn also aus irgendwelchen Gründen die Spannung zu niedrig ist, kann der Anker wegen des der Spule vorgeschalteten Widerstandes seine Ruhelage nicht verlassen. Ferner wird erreicht, daß die Zugkraftkurve des Schaltmagneten während der Bewegung des Ankers so zunimmt, daß das Schaltgerät beim Auftreten der beweglichen Kontaktstücke einwandfrei weiterarbeitet. Ferner ergibt sich, daß am Schluß des Ankerbewegungsweges nur eine so hohe Zugkraft des Schaitmagneten vorliegt, wie sie zum Halten des Schaltgerätes erforderlich ist. Hieraus folgt, daß der Prellschlag der Kontakte des Schaltgerätes, der bisher in Kauf genommen werden mußte, praktisch vermieden oder außergewöhnlich niedrig gehalten wird. Dabei bleibt auch der mechanische Schlag zwischen Anker und Kern des Schaltmagneten sehr niedrig. Weiterhin ist zu bemerken, daß nicht nur der Aufbau der Anordnung im Vergleich zu bekannten Konstruktionen sehr einfach ist, sondern das Schaltgerät kann auch als solches wesentlich kleiner gewählt werden, und zwar einmal, weil von einer wesentlich niedrigeren Kraftbedarfskurve ausgegangen werden kann, und zum anderen, we·' die mechanische Beanspruchung des Schaltmagneten wesentlich herabgesetzt wird Schließlich sei noch hervorgehoben, daß beim Einschalten bei geringer zulässiger Spannung auch dann ein sicheres Durchschalten erfolgt, wenn währeud ues Einschaltvorganges kleine Spannungseinbußen entstehen sollten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbcispiele des Gegenstandes nach den Ansprüchen im Schema dar- So gestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Diagrammdarstellung einer Kraftbedarfskurve und einer Zugkraftkurve,

Fi g. 2 ein Schaltbild mit Darstellung einer Spulenabzapfung und einem Hilfskontakt,

Fig. 3 ein anderes elektrisches Schaltbild, wobei der Spule ein Widerstand vorgeschaltet und ein Hilfskontakt vorgesehen ist,

F i g. 4 ein anderes elektrisches Schaltbild mit einer Spulenanzapfung, einem Hi.'fskoutakt und einem dem abgezapften Spulenteil parallel geschalteten Widerstand und

FiK. 5 die Seitenansicht eines vereinfachten Hubanker~-Schalimagneten. wobei die mit dem Hubanker verbundenen beweglichen Kontakivurrichtungen des betreffenden Schützes oder Sehaltgerätes nicht dargestellt sind.

Fig. 1 stellt ein Diagramm dur, wobei auf der Abszisse der Hub bzw. die Wegstrecke /, die das bewegliche Kontaktstück des Schaltmagneten zurücklegt, aufgetragen ist, während auf der Ordinate die Kraft P aufgetragen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Kraftbedarfskurve des Schützes oder Sehaligerätes der ausgezogenen gezeichneten Linie 1 mit den Kurventeilen la, Ib. Ic. Ausgehend von der Ruhestellung si ist also ein geringer Kraftbedarf vorhanden, der im Bereicn des Kurventeiles la zunächst nur langsam, nach einer Wegstrecke des Hubankers von Beispielsweise 3 mm gemäß dem Kurventeil Ib sprungartig ansteigt, ι -ι dann schließlich in dem letzten Kurventeil Ic wiederum nur geringfügig weiter anzusteigen. Die sprungartige Erhöhung des Kraftbedarfes gemäß dem Kurventeil Ii? beruht darauf, daß in diesem Augenblick die Kontaktstücke des Schützes bzw. Sehahgerätes aufeinandertreffen und geschaltet werden. Wie zu Anfang erläutert wurde, ist es wünschenswert, den Hubanker-Schaltmagnet entsprechend einer Zugkraftkurve 3 auszulegen, die in der Stellung 51 zu Beginn des Schaltvorganges nur geringfügig über der Kraftbedarfskurve liegt und die auch in der Endstellung si nur um soviel höher als die Kraftbedarfskurve liegt, daß ein sicheres Halten des Schaltmagneten gewährleistet ist. Man ersieht aus Fig. 1, daß bei Wahl einer solchen Zugkraftkurve die Zugkraft im Bereich der gestrichelten Linie 3a zwischen den beiden Schnittpunkten mit den Teilen Ib, ic der Kraftbedarfskurve niedriger als der Kraftbedarf ist. Das bedeutet, daß die Kontakte des Schützes oder Sehahgerätes hangen bleiben würden, bzw. der Schaltmagnet nicht durchziehen könnte, womit sich die zu Anfang erläuterten Nachteile ergeben wurden. Es ist daher eine schalt jngstechnische Maßnahme mit einem Hilfskontakt getroffen worden, wodurch erreicht wird, daß bei Betätigen des Hilfskontaktes, kurz bevor die Kraftbedarfskurve im Teil Ib ansteigt, auch die Zugkraftkurve angehoben wird. Mit anderen Worten erfolgt die Schaltung des Hilfskontaktes etwa im Punkt 3/ der Zugkraftkurve, so daß die Zugkraftkurve entsprechend der Linie 3b ansteigt, anschließend den Verlauf des Kuvenstückes If nimmt, entsprechend der gestrichelt gezeichneten Zugkraftkurve 2, die der Auslegung des Schaltmagneten ohne Widerstand entspricht und zu den anfangs erläuterten Nachteilen führen würde. Dtr Hilfskontakt wird im Verlaufe der Weiterbewegung des Hubankers etwa im Punkte 3g geöffnet, so daß die Zugkraftkurve mit dem Teil 3d wieder auf die ursprüngliche Zugkraftkurve 3 zurückfällt und den normalen Verlauf über den Kurvenbereich ie bis zur Endstellung 52 nimmt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung, die es gestattet, die vorerläuterte Zugkraftkurve zu erhalten. Die Spule des Schaltmagneten ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Spule 4 ist mit den üblichen Anschlüssen 5, 10 zum Anschluß an das Stromnetz Mp, R versehen, wobei der Anschluß 10 als Kontakt ausgebildet ist, der mit

einem beweglichen Kontaktstück 9 eines vom Anker gesteuerten Schalters zusammenarbeitet. Die Spule 4 weist am Punkt 4c eine Abzweigung 7 auf, die zu einem Hilf skontakt 8 führt, so daß die Spule ein Spulenhauptteil 4a und ein abgezweigtes Teil Ab aufweist. Beim Einschatten des Schaltmagneten, das heißt in der Stellung si gemäß F i g. 1 liegt die gesamte Spule 4 an Netzspannung an. Der Hubanker des Schützes des elektromagnetischen Schaltgerätes hebt an bis etwa zum Punkt 3/gemäß Fig. 1. Sodann folgt durch Wirkung des Hubankers eine schlagartige Umschaltung des Anschlusses R über das Kontaktstück 9 auf den Hilfskontakt 8. Durch entsprechende Wahl der Anzapfung 7 wird eine entsprechende Erhöhung der Zugkraft gemäß den Kurventeilen 3b, 3c der Fig. 1 erreicht.

Sobald der Hubanker die Stellung 3g (Fig. 1) erreicht hat, erfolgt eine Umschaltung des Hilfskontaktes 9 auf Kontakt 12, das heißt kurz vor dem Aufschlagen des Hubankers auf den Kern des Schaltmagneten wird die Spult wieder mit ihrer gesamten Windungszahl eingeschaltet, wodurch die Zugkraft absinkt und den Verlauf des Kurventeiles 3e gemäß Fig. 1 nimmt. In Fig. 2 ist wegen der besseren Veranschaulichung ein Bewegungspfeil 11 eingezeichnet zur Verdeutlichung des Bewegungsweges des Kontaktstückes 9, und zwar schlagartig einmal zu dem Hilfskontakt 8 und weiter zu dem Kontaktstück 12, welches wiederum in Punkt 6 mit der üblichen Anschlußleitung ans Stromnetz R verbunden ist. In der Praxis kann das zusätzliche Kontaktstück 12 auch wegfallen, wenn der Schalter so ausgebildet ist, daß er unter Bewegung des Hubankers das Kontaktstück 9 schlagartig vein dem Kontaktstück 10 zu dem Hilfskontakt 8 und von diesem zurück auf das Kontaktstück 10 bewegt.

Sinngemäß die gleiche Wirkung, wie vorstehend aus Fig. 2 erläutert wurde, wird durch die Schaltung gemäß Fi g. 3 erreicht. Die Spule 13 des Schaltmagneten ist wiederum mit Anschlüssen, 14 und 15 nebst Kontaktstück 18, zum Anschluß an das Stromnetz Mp, R versehen. Der Spule ist ein Widerstand 17 vorgeschaltet und außerdem führt eine elektrische Leitung 16 zu einem Hilfskontakt 21. Das Kontaktstück 22 entspricht wiederum dem Kontaktstück 12 gemäß Fig. 2. Wenn der Schaltmagnet nun eingeschaltet wird, liegt das Kontaktstück 19 an dem Kontaktstück 18 an, und zwar solange, bis der Hubanker einen Bewegungsweg bis etwa zu dem Punkt 3/ der F i g. 1 zurückgelegt hat. Während dieser Zeit ist der Widerstand 1? der Spute 13 vorgeschaltet. Sodann erfolgt ifl Richtung des Pfeiles 20 eine schlagartige Bewegung des KoBtaktstuckes 19 zum Hilfskontakt 21, wodurch der Widerstand 17 stromlos wird und eine höhere Zugkraft, wie erläutert, entsteht. Bei schlagartiger Weiterbewegung des Kontaktstückes 19 zum Kon taktstück 22 oder zurück zum Kontaktstück 18 erfolgt wieder eine Einschaltung des Vorwiderstandes 17 und damit ein Absinken der Zugkraft.

Fig. 4 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung wobei entspre-

S chend Fig. 2, die Spule 23 ein abzuzweigendes Spulenteil 23a aufweist, indem am Punkt 26 eine Abzweigleitung 27 angeschlossen ist, die zu einem Hilfskontakt 28 führt. Dem abgezweigten Spulenteil 23a ist ein Widerstand 29 parallel geschaltet. In Stellung il gemäß Fig. 1 liegt das Kontaktstück 30 an dem Kontaktstück 25 an, womit die gesamte Spule 23 mittels üblichen Anschlüssen 24, 25 am Stromnetz Mp, R anliegt unter gleichzeitiger Parallelschaltung des Widerstandes 29. Erreicht der Hubanker die Stel-

'5 lung 3/ gemäß Fig. 1, erfolgt durch seine Wirkung eine schlagartige Bewegung des Kontaktstückes 30 in Richtung des Pfeiles 31 auf den Hilfskontakt 28, womit sowohl das abgezweigte Spulenteil 23a als auch der Parallelwiderstand 29 stromlos werden und die Zugkraft erhöht wird. Im Punkt 3g gemäß Fig. 1 erfolgt wieder ein schlagartiges Abschalten des Hilfskontaktes 28 durch Umschalten des Kontaktstückes 30 auf das Kontaktstück 32 oder zurück zum Kontaktstück 25, womit wieder die Zugkraft entsprechend der

•5 ursprünglichen Zugkraftkurve sinkt.

F i g. 5 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Seitenans! ht auf einen Schaltmagneten mit einem Kern 33, einer Spule 34 und einem Anker 35, wobei der Anker in an sich bekannter Weise mit den nicht gezeichneten beweglichen Kontaktteilen des Schützes bzw Schaltgerätes verbunden ist. Der Hubanker 35 legt einen vergrößert gezeichneten Weg von der anfänglichen Ruhestellung si gemäß Fig. 1 bis zum Aufschlagen auf den Kern entsprechend Stellung s2 zurück. Außerhalb des Bewegungsbereiches des Hubankers, insbesondere des mittleren Schenkels 35a, im vorliegenden Falle mit Abstand hinter der Zeichnungsebene ist ein Gehäuse 37 fest angeordnet, in welchem der oder die oben erläuterten Hilfskontakte untergebracht sind und die über ein vereinfacht gezeichnetes Betätigungsorgan 36 entsprechend den obigen Erläuterungen gesteuert werden. In diesem Gehäuse können auch die evtl. vorgesehenen, erläuterten Widerstände untergebracht werden.

Es sei hier noch besonders hervorgehoben, daß nicht nur ein Hilfskontakt bzw. nur eine Abzweigung oder ein Vor- oder Parallelwiderstand vorgesehen werden können, sondern daß deren Anzahl entsprechend der Gestalt der Kraftbedarfskurve ve' größert

So werden kann.

Bei der Erläuterung der Fig. S wurde dargelegt, daß die HUfs und gegebenenfalls auch die Vor- oder Parallelwiderstände gemäB Pig. 3 end 4 in einem gemeinsamen Gehäuse 37 unrbrc sind. Mit besonderem Vorteil ist dieses Gehäuse auf der Spule 34 befestigt, so daß es gemeinsam mit der Spule eingesetzt oder ausgewechselt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruches, also einschließlich einer RUckbeziehung.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Durchschalten des sich gerade aus der Ruhelage bewegenden Ankers eines elektromagnetischen Schalt^erätes, insbesondere eines Schützes, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen vom Anker (35) her schaltbaren Widerstand (17) die Zugkraft des Schaltmagneten (33) im Bereich vor (3/) und nach (3g) dem Berühren der Kontaktstücke vergrößerbar ist.

2. Anordnung zum Durchschalten des sich gerade aus der Ruhe'age bewegenden Ankers eines elektromagnetischen Schaltgerätes, insbesondere eines Schützes, dadurch gekennzeichnet, deß durch vom Anker (35) her schaltbare Abgrifft. (4c; 26) der Erregerspule (4; 23) die Zugkraft des Schaltmagneten (33) im Bereich vor (3/) und nach (3g) dem Berühren der Kontaktstücke des Schaltgerätes vergrößerbar ist.

3. Ai Ordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Erregerspule (4; 23) mit zwei Kontaktstücken (10, 12; 25, 32) und ein Abgriff (4c; 26) mit einem Kontaktstück (8;

28) verbunden sind derart, daß das vom Anker gesteuerte Kontaktstück (9, 30) auf seinem Einbchaltweg den zwischen d:n Kontakten (10, 8; 25,

29) liegenden Teil (4b; 23a, 29) im Bereich vor und nach dem Berühren der Kentaktstücke des Schaltgerätes von der Steuerspannung trennt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeicY.^e:. riaii dem zwischen den Abgriffen (25, 26) liegende ι Teil ^23a) der Erregerspule (2^) ein Widerstand (29) parallel geschaltet ist.

5. Anordnung nach Ai: pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (17) der Erregerspule (13) in Reihe vorgeschaltet ist, und daß das von der Erregerspule abliegende Ende des Widerstandes mit zwei Kontaktstücken (18, 22) und das an die Erregerspule angeschlossene Ende des Widestandes mit einem auf dem Wege des vom Anker steuerbaren Kontaktstückes zwischen diesen beiden Kontaktstücken (18,22) angeordneten Hilfskontakt (21) verbunden sind.

6. Anordnung nach einem der Anspräche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (8,10,12; 25, 28,32; 18,21, 22) in einem seitlich des Bewegungsraumes des Ankers (35) fest angeordneten Gehäuse (37) untergebracht und mittels eines an dem Anker (35) angebrachten Betätigungsorganes (36) schaltbar sind.

7. Anordnung nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (37) auf der Erregerspule (34) so angeordnet ist, daß Spule (34) und Gehäuse (37) gemeinsam auswechselbar sind.