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Periodisch betätigtes Kontaktgerät mit taumelndem, durch ein Magnetf
eld angetriebenem Anker, der zwischen zwei zueinander parallelen Kontaktbahnen eine
periodisch leitende Verbindung herstellt Es sind periodisch betätigte Kontaktgeräte
vorgeschlagen worden, insbesondere für Stromrichter, Umformer oder elektrische Maschinen,
bei denen die Kontaktgabe durch einen taumelnden Kontakt-'körper hervorgerufen wird.
Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, den taumelnden Kontaktkörper ohne mechanisches
Getriebe direkt durch ein magnetisches Drchfeld zu betätigen. Dabei kann die Stromabnahme
durch einen zentralen Druckmittelpol erfolgen, welcher gleichzeitig SchwingungsmittelpunIkt
des Taumelkörpers ist, oder es kann auf jeder Seite des Taume-lkörpers eine Kontaktbahn
angeordnet sein und die leitende Verbindung zwischen diesen Kontaktbahnen durch
den Taumel-körper hergestellt werden. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser
letztgenannten Kontaktgeräte. Die Erfindung besteht darin, daß der sich zwischen
zwei festen, zueinander parallelen Kontaktbahnen bewegen-de Taumelkörper die Form
eines Ringes hat, der durch ,ein Magnetfeld betätigt wird, das nur zu einer Seite
des Taumelkörpers angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Reihe von neuen
Vorschlägen, die die Arb-eitsweise und die Konstruktion derartiger Geräte verbessern
und die im folg-enden an dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
erläutert werden sollen.
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In der Zeichnung stellt ein taumelnder Kontaktring i zwischen den
beiden zueinander parallelen feststehenden Kontaktbahnen:2 und- 3 eine leitende
Verbindung
her. Die Kontaktbahn 3 ist dabei als geschlossener Ring auf einer metallischen
Unterlage 4 befestigt, die auf den Mittelpol 5 aufgeschraubt ist. Die Kontaktbahn
2 besteht je nach der Phasenzahl des Umformers aus einzelnen voneinander
isolierten Segtnenten, die nach Art der Kollektorse-mente elektrischer Maschinen
schwalbenschwanzförmig mit Hilfe von Isolierstücken 6 und 7 auf einem
Bolzen 8 mit Hilfe der Druckschraube 9 befestigt sind. Der Bolzen
8 ist mit! dem Gewinde io in den Mittelpol 5 eingeschraubt. Die Kontakte
bestehen aus einem geeigneten Kontakttnaterial, beispielsweise Silber oder Silberl#egierungen,
welches auf Kupferunterlagen aufgewalzt sein kann, und sind derart hornr artig geformt,
daß bei vorübergehenden Kurzschlüssen der Schaltlichtbogen auf schnellstem Wege
von der eigentlichen Kontaktberührungsstelle nach außen geblasen wird. Diese Blaswirkung
kann durch ein Magnetfeld, das von dem antreibenden Hauptfeld abgezweigt sein kann,
durch besondere, nicht gezeichnete Blasbleche unterstützt werden. Der zentrale Pol
5 ist in Höhe des Taumelkörpers i mit einer elastischen Unikleidung ii versehen,
die gleichzeitig als Grobführung für den Kontaktring i dient, jedoch im Durchmesser
etwas 1kleiner als die öffnung in i gewählt wird. Die Stromzuleitungen erfolgen
in der Zeichnung von oben mit Hilfe von Schraub- oder Steckverbindungen, die in
:die Bohrungen 12 und 13 eingesetzt werden. Ein besonderer Vorteil dieser
Anordnung besteht darin, daß,die Drehstromzuleitungen, von den-en 12 in der Zeichenebene
zu sehen ist, bis unmittelbar an die Kontaktgeräte mit dem Gleich-stromanschluß
13 eng zusammengebündelt werden können, so daß die Induktivität zwischen ihnen auf
ein kleinstmögliches Maß vermindert werdenkann. Auch innerhalb des Kontaktgerätes
sind die durch die Strombahn gebildeten Stromschleifen auf ein geringstes Maß herabgesetzt,
indem nämlich der Strom beispielsweise von 12 über ?,# in i eintritt, um den Mittelpol
5 herum auf die linke Seite von i fließt, bei 14 in das feste Kontaktstück
3 eintritt und von, hier aus durch den Mittelpol 5 nach
13 hinfließt. Der Antrieb de-s Taumelkörpers i erfolgt durch einen Anker
15, der ringförmig aus Bandmaterial hergestellt und in einer Fassung 16 gehalten
ist. Auf dem gleichen Durchmesser wie 15 befinden sich die Pole eines antreibenden
Drehfeldmagnetsystems, von denen 17 und 18 in der Zeichenebene sichtbar sind. Diese
Pole werden in bekannter Weise durch einen mehrpolfgen Wechselstrom erregt, wobei
das System durch zusätzliche Gleichstromwicklungen oder durch Dauermagnete polarisiert
sein 'kann. Beispielsweise können auf dem Krei-sumfang abwechselnd Drehstrom- und
Gleichstrompole angeordnet sein, so daß der Anker 15 stets an derjenigen Stelle
des Kreisumfanges herabgezogen wird, wo die Erregung des Drehfeldes ihr Maximum
aufweist. Diese Magnetkraft drückt den Taumelanker i bei 14 auf die feste Kontaktbalin
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und gleichzeitig durch Hebelwirkung bei i gegen das feste Kontaktsegment
2,. Durch passende Wahl der Hebellänge läßt sich eine geeignete Verteilung der Anpreßdrücke
erzielen.
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Ein besonderer Vorteil der Anordnung besteht darin, daß das durch
die Bewegung von i auftretende Kreiselmoment den Anpreßdruck des Taunielkörpers
i sowohl gegen 14 als auch gegen :2 unterstützt. Damit keine stör-enden Zentrifugalkräfte
auftreten, hat man den Schwerpunkt des Taumel--körpers i einschließlich des Ankers
15 und seiner Fassung 16 derart zu legen, daß er mit dem Schwingungsmittelpunkt
von i, der z. B. bei gleichen Durchmessern der über-en und unteren Kontaktbahn in
der Mitte zwischen :2 und 3 liegt, zusammenfällt.
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Durch ungewollte Unregelmäßigkeiten der Kontaktbahnen oder des Magnetankers
bzw. des Magn-etsystems kann die Bewegung des Taumelkörpers Oberschwingung erhalten.
Um zu vermeiden, daß bei derartigen Oberschwingungen die Massenkräfte des schweren
Ankers 15 und seiner Fassung 16 Kräfte auf die Kontaktflächen ausühen, die ein Reiben
dieser Flächen gegeneinander zur Folge haben könnten, kann man 15 und 16 derart
mit i verbinden, daß beide sich in radial-er Richtun#g gegeneinander elastisch bewegen
können, während die Kräfte in axialer Richtung, d. h. senkrecht zu der Berührungsfläche
der Kontakte in voller Stärke übertragen werden. Dieses letztere hat den Vorteil,
daß etwa sich bildende Rauhigkeiten der Kontaktbahn oder Schmelzperlen von vorübergehenden
Schaltlichtbögen durch die große Masse von 15 und 16 glattgewalzt werden. Dieses
Einwalzen kann man dadurch fördern, daß man die Kontaktbahnen nicht massiv ausführt,
sondern sie mit geeigneten Schlitzen oder Bohrungen versieht, in welche das in unerwünschter
Weise vorstehende Kontaletmaterial hineingedrückt werden kann. Um Abrieb zu vermeiden,
ist es unter Umständen notwendig, für die Kontakte statt reinen Silbers eine abriebfestere
Silberlegierung oder ein anderes abriebfestes Kontaktmaterial zu benutzen.
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Ein weiter-er Vorteil der Konstruktion gernäß,der Erfindung besteht
darin, daß der Durchmesser der Kontaktbahnen auch bei großen Stromstärken klein
gehalten werdenkann, da die öffnung im Taumelring i lediglich dazu auszureichen
braucht, die Kontakte 2 mechanisch festzuhalten bzw. :den Strom von 3 nach
13 zu leiten. Bei sehr großen Stromstärken wird man gegebenenfalls den Mittelpol
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mit einer Wasserkühlung versehen.
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Man kann die gleiche Konstruktion, wie sie oben in der Zeichnung gezeichnet
ist, auch auf der Unterseite des Magnetsystems nochmals anordnen und erhält dann
die Möglichkeit, mit einem Gerät zwei Sternsysteme zu betreiben, wie dies beispielsweise
für Brückenschaltungen notwendig ist. Man kann auch die Segmente:2 der beiden Sternschaltungen
derart gegeneinander versetzen, daß eine beliebige, gegebenenfalls einstellbare
Kontaktüberlappung die Folge ist. Zur Spannungsregelung kann man dabei die Segmente:2
drehbar auf der Mittelachse 5 anordnen und gleichzeitig mit Änderung des
Einschaltzeitpunktes auch die überdeckung der Kontaktzeiten
entsprechend
der geänderten Kommutierungszeit einstellen. In vielen Fällen wird es infolge des
geringen Durchmessers der Kontaktba#hnen möglich sein, eine genügende Überdeckung
der Kontaktzeiten der einzelnen Phasen bereits mit einem einzigen Sternsystem zu
erzielen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindungbesteht darin, daß sich auf einfachste
Weise die der Gefahr der Beschädigung ausgesetzten Kontaktteile auswechseln lassen.
In der Zeichnung erfolgt dies beispielsweise dadurch, daß 8 aus dem Gewinde
io herausgeschraubt wird, wodurch gleichzeitig der Taumelkörper i nach oben abgenommen
werden kann. Die Kontaktbahn3 kann daraufhin durch Abschrauben ihrer Unterlage 4
von 6 entfernt werden. Die in der Zeichnung dargestellte Konstruktion eignet
sich vorzugsweise für kleinere und mittlere Stromstärken. Bei sehr groß-en Stromstärken
werden entsprechend andereKonstruktionen unter Beibehaltung der grundsätzlich-en
Erfindungsgedanken angewendet. So kann man beispielsweise die Magnetsysteme derart
anordnen, daß in radialer Richtung je zwei Pole eines einphasigen Magnetsystems
sich gegenüberstehen und daß statt des Ringankers 15 einzelne in radialer
Richtung geblätterte Anker vorhanden sind.