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Unverklinkter, elektromagnetisch betätigter Fernschalter Die Erfindung
bezieht sich auf umverklinkte, elektromagnetisch betätigte Fernschalter mit Wärme-
und magnetischen Schnellauslösern und mit selbstschließenden, unter äußerer oder
eigener Federspannung stehenden Kontakten und besteht darin, daß der Anker des an
Spannung liegenden Schaltmagneten zwischen den Polen des Schaltmagneten und der
Schnellauslösemagnete gelagert ist und bei Entregung des Schaltmagneten durch die
Wärme- oder Schnellauslöser unter der Wirkung einer Rückzugskraft über Kniehebel
die beweglichen Kontakte in die Ausschaltstellung bewegt.
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Dieses Prinzip ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Ausbildung des
Schalters als Schnellschalter mit besonders hoher Schaltgeschwindigkeit bei Kurzschluß
durch Einschalten einer zusätzlichen üTberstromwicklun,g zu der normalerweise im
Hauptstromkreis liegenden überstromwicklung beim Ausschalten sowie die weitere Vervollkommnung
des Schalters derart, daß er die Unterbrechung in möglichster Nähe des Stromnulldurchganges
bei Wechsel- und Drehstrom bewirkt.
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Die besondere Anordnung des Schaltankers hat den Vorteil, daß ein
zweckmäßiger und raumsparender Aufbau erzielt werden kann, und daß der Schalter
unter dem Einfluß des Überstrom- und Blasfeldes steht, so daß die Schaltgeschwindigkeit
noch mehr gesteigert wird als bei Wirkung der Rückzugsfeder allein.
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Es ist zwar bei überstromschnellschaltern mit je zwei Haupt- und Hilfskontakten
die Zwischenschaltung von Kniehebeln zwischen einer mit dem Auslöseanker verbundenen
Kontaktbrücke und den Kontaktschließfedern bekannt. Bei dem Gegenstand der Erfindung
handelt es sich jedoch um einen Schnellschalter mit einem Schaltanker, der bei Entregung
die beweglichen Kontakte in die Ausschaltstellung bewegt.
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Ferner ist es, bei einpoligen Gleichstromschnells-chaltern bekannt,
den Halteanker zwischen den Polen des Haltemagneten und des überstrommagneten anzuordnen.
Die Überstromauslösung wird bei diesen Schaltern dadurch bewirkt, daß der sehr kräftig
ausgelegte überstrommagnet den Anker des ebenfalls sehr kräftigen Haltemagneten
bei vollerregtem Haltemagneten von diesem abreißt. Bei dem Schalter nach der Erfindung
wird dagegen bei der überstromauslösu ,ng zunächst der Schaltmagnet entregt, und
erst dann bewirkt der Schaltanker unter dem Zuge seiner Rückzugsfeder die Ausschaltung.
Der
überstrommagnet hat daher nur die Arbeit der Öffnung des Auslös,ekontaktes aufzubringen,
die im Verhältnis zu der bei dem bekannten Schalter erforderlichen Abreißarbeit
verschwindend gering ist.
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Der erfindungsgemäße Schalter ermöglicht eine sehr hohe Schaltgeschwindigkeit
bei-Verwendung eines verhältnismäßig kleinen Überstrommagneten, wobei gleichzeitig
Ferneinschaltung und Fernausschaltung unter Spannungsauslösung bei Wegbleiben der
Betriebsspannung sowie eine einfache Art der Wärmeauslösung durch Kontaktunterbrechung
sich von selbst ergeben, so daß der Schalter als Fernschalter, insbesondere fü,r
den Motorschutz von Wechselstrom- und Drehstrommotoren, alle erforderlichen Eigenschaften
aufweist und trotzdem verhältnismäßig klein ausfällt und wirtschaftlich herstellhar
ist.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt einen dreipoligen Schalter in Vorderansicht, Abb.2 einen
solchen in Seitenansicht; Abb. 3 endlich gibt den Verlauf des Hauptstroms in jeder
Phase wieder.
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Auf der Grundplatte i ist der Kern 2 des Schaltmagneten mit der Spannungsspule
3 befestigt. Um die feste Drehachse 7 sind der Schaltanker q. mit der Rückzugsfeder
8 und. der leichte überstromanker 6 mit der Rückzugsfeder 35 schwenkbar angeordnet.
In einer Pfanne des Ankers q. sind schneidenartig drei gebogene Blattfedern 5 gelagert,
die mit dem Schaltanker ,4 zusammen je ein Kniehebelgelenk bilden. Das andere Ende
der Blattfedern 5 greift in Ausschnitte 38 der zwischen den drei Schalterpolen eingeschobenen
_ Isolierzwischenwände 32 und legt sich gegen den federnden Kontakthebel i 8 des
linken beweglichen Hauptkontaktes 23. Der Hauptkontakt 23 ist ebenso wie der gleichfalls.
im Hauptstromkreis liegende bewegliche Hilfskontakt 2o an U-förmig gebogenen Kontaktfedern
17,i8 befestigt, die mit den auf der Grundplatte festgeschraubten Schienen 3q, und
i 9 an den oberen Enden, wie weiter unten beschrieben, federnd verbunden sind. Durch
die Kontaktfedern werden die beweglichen Kontaktstücke 2o, 23 auf die festen Kontaktstücke
21, 22 gedrückt. Durch die Schleifenform der Kontaktfedern 17, 18 werden
elektrodynamische Kräfte zwischen den festen und beweglichen Kontakten, die bei
Kurzschluß ein Abheben und Verschweißen der Kontakte verursachen können, wenigstens
zum Teil aufgehoben. Zwischen den festen Kontäktstücken 21,a2, die nach oben hornartig
für die Führung des Lichtbogens ausgebildet sind, ist die Wand 28 je einer Funkenkammer
27 geschoben, die auf den Schalter abnehmbar aufgesetzt ist. Zwischen den festen
Schaltstücken jedes Pols ist die den Magnetkern 26 umgebende überstromspule 24 angeschlossen
(s. auch Abb. 3), während eine bleichsinnig gewickelte Zusatzspule 25, die
.=eine vergleichsweise hohe Windungszablhab.en kann, einerseits an dem festen Schaltstück
2 i, andererseits an der Schiene i 9 angeschlossen ist. Die Zusatzspule ist also
in der Schlußstellung des Schalters durch die Hilfskontakte 20,21 überbrückt. An
den Stirnseiten der Spule sind die Polbleche io angeordnet, die dem TJberstromanker
6 mit ihren schrägen, unteren, durch Isolierplatten i o" abgedeckten Kanten gegenüberstehen.
Der über seinen Drehpunkt 7 verlängerte überstromanker 6 ist nach oben umgebogen
und trägt eine Isolierglatte 9, deren unteres Ende über eine Stange 9" an dem Kippkontakthebel
13
des Auslösekontaktes i i angreift. Der Kontakthebel 13 ist in einer
Pfanne i q. der Schiene i9 schwenkbar gelagert und wird durch die Totpunktsfeder
15 nach rechts gegen die verstellbare Gegenkontaktschraube i ä gezogen. Die als
U-förmige Zweimetallstreifen 16 ausgebildeten Wärmeauslöser liegen mit ihren Schenkeln
an den im übrigen voneinander isolierten Zuführungsschienen 19, 19Q, sind also in
Reihe mit ihnen geschaltet. Der bzw. jeder Wärmeauslöser drückt mit seinem Arbeitsende
bei Erreichung der dem Auslösestrom entsprechenden Temperatur der Kontaktkipphebel
13 über den Totpunkt rund öffnet damit den im Stromkreis der Schaltspule 3 liegenden
Auslösekontakt i i.
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Im eingeschalteten Zustand, der in Abb. i dargestellt ist, liegt die
Schaltspule 3 über Stellschraube 12, den geschlossenen Auslösekontakt i i und gegebenenfalls
einen nicht gezeichneten Selbsthaltekontakt zwischen zwei Phasen an Spannung, und
der Schaltanker ¢ wird gegen den Zug der Rückzugsfeder 8 angezogen gehalten. Die
beweglichen Kontaktstücke 2o, 23 liegen unter dem Druck ihrer Kontaktfedern 17,
i B an den festen Kontaktstücken 21, 22 an. Wird der Schaltmagnet 2 durch öffnen
des Stromkreises der Schaltspule 3 entregt, so wird der Schaltanker q. nach oben
gezogen, und die freien Enden der Blattfedern 5 drücken die linken Kontaktfedern
18 in die Ausschaltstellung. Beim Auftreten :eines Kurzschlusses hingegen wird durch
die Zugkraft der überstromspulen --q. der leichte überstromanker 6 mit großer Geschwindigkeit
von den Polblechen io angezogen; bereits nach einer geringen Schwenkung drückt er
mit seinem rechten Ende die rechten Hilfskontaktfedern 18 und damit die Hilfskontakte
20 von den festen Kontaktstücken 21 ab. Hierdurch werden die
bis
dahin kurzgeschlossenen Zusatzspulen 25 in den Hauptstromkreis geschaltet, und der
durch den äußeren Widerstand des Kurzschlußstromkreises bestimmte Kurzschlußstr
om wird gewaltsam durch ihre Windungen gedrückt, so daß die Zugkraft auf den überstromanker
6 ganz erheblich verstärkt und daher der Auslösekontakt i i über Platte 9, Gestänge
9" und Kipphebel 13 s.chnellschalterartig mit sehr großer Geschwindigkeit geöffnet
wird. Hierdurch läßt sich zumindest bei Schaltern für nicht zu hohe Stromstärken
und daher mit verhältnismäßig leichten bewegten Massen erreichen, daß bei Wechselstrom
die Stromunterbrechung etwa innerhalb einer Halbwelle vollendet ist, also im Stromnulldurchgang
mit nur geringem Lichtbogen erfolgt. Nach Öffnen des Aus:lös:ekontaktes i i wird
auch der Schaltanker 4. durch seine Rückzugsfeder 8 nach oben gezogen und in dieser
Bewegung durch die Zugkraft der Polbleche io erheblich unterstützt, so daß er über
die Kniehebelfeder 5 eine stoßartige Wirkung auf die Kontaktfedern 18 ausübt und
so etwa im Entstehen begriffene Schweißstellen zwischen den Hauptkontakten
222,23 zerreißt.
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Das zeitliche Zusammentreffen des Unterbrechungsvorganges mit dem
Nulldurchgang der Wechselstromkurve kann weiter dadurch gefördert werden, daß man
an der linken Kontaktfeder i 8 einen kleinen Klebemagnetanker 31 anbringt, der von
den Polblechen io angezogen gehalten wird, bis der Stromwert des abfallenden Astes
der Wechselstromkurve auf einen bestimmten Betrag gesunken ist. Wenn ein Kurzschluß
auftritt, so wird der- Klebeanker 3 i von dem Magnetpol i o erst dann losgelassen,
wenn der Strom auf einen bestimmten Wert gesunken ist. Die Kontaktöffnung erfolgt
also bei einem Stromwert, der je nach der Geschwindigkeit, die die beschleunigten
Massen annehmen, mehr oder weniger unterhalb dieses Wertes, also in noch größerer
Nähe des Stromnulldurchganges liegt. Der Strom wird somit in der Nähe des Nulldurchganges,
d. h. ohne oder reit nur schwacher Lichtbogenbildung unterbrochen. Der Kontaktabbrand
ist daher gering, und der zusätzliche Kontaktdruck durch die Klebemagnete trägt
dazu bei, ein Zusammenschweißen der Kontakte zu verhüten. Gegebenenfalls kann man
durch einen weiteren Magnetkern 3o, der die Kontaktfeder 17 U-förmig umgibt, erreichen,
daß der Klebeanker 31 nach dem Loslassen vom Magnetkern 3o angezogen wird, wodurch
eine Beschleunigung der Kontaktöffnung, gegebenenfalls auch eine Einstellung desjenigen
Stromwertes erzielt werden kann, bis zu dem herunter das Kleben stattfindet. Zweckmäßig
ist es, bei Wechselstromschaltern die Massen der Hauptkontaktfedern 18 mit den Kontakten
23 und dem Klebeanker 31 sowie die des Kniehebelgliedes 5 so klein zu halten, daß
die Eigenschwingung kleiner ist als eine Viertelwelle des Wechselstromes.
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Für die Einstellung des Kontaktdruckes, d. h. der Spannung der Federn
i 7 , 18, sind die Einstellschrauben 29, 29a vorgesehen. Sie sind durch die oberen
Bögen der Kontaktfedern 17 verdeckt. Die Kontaktfederschleifen i 7, i 8 sind so
ausgebildet, daß sie nach Lösen einer Riegel- oder Anschlußschrau#be leicht herausgezogen
werden können, z. B. greift die linke Anschlußschraube 36 mit ihrem Schaft in eine
Bohrung der Schiene 34; erst nach ihrem Lösen kann die Kontaktfederschleife nach
oben herausgezogen werden, so daß die Einstellschraube 29 zugänglich wird. Auf der
rechten Schalterseite liegt dagegen beispielsweise das Ende der Schraube 29" in
einer flachen Mulde der Kontaktfeder 17, so daß die Schleifen 17, 18 gegen den Druck
ihres oberen, federnden Bogens nach oben herausgezogen werden können. Die Schrauben
33 können ebenfalls mit zur Einstellung des Kontaktdruckes benutzt werden, dienen
aber besonders. zur Ausgleichung fabrikatorischer Unterschiede in den Angriffspunkten
des Kniehebels 5 und des übers.tromankerteils 9 auf den Kontaktfedern 17.
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Der Anker des Schaltmagneten kann auch als Anker für die überstromauslösemagnete
ausgebildet werden.