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Einrichtung zum Steuern elektromagnetisch betätigter Schalter Die
Erfindung bezieht sich auf die Steuerung elektromagnetisch betätigter Schalter.
ZumSchließen größerer Schalter sind wegen der großen Gewichte der zu bewegenden
Teile verhältnismäßig starke Steuerströme erforderlich, die nicht mehr unmittelbar
durch den Steuerschalter beherrscht werden können. Man verwendet deshalb bei solchen
Schaltern Zwischenrelais zwischen dem Steuerschalter und der Betätigungsspule des
Schalters. Das gilt sowohl für den Fall, daß der Steuerschalter von Hand bedient
wird, als auch dann, wenn der Steuerschalter selbsttätig in Abhängigkeit von einer
Bestimmungsgröße anspricht. So kann es beispielsweise sein, daß der Schalter nach
erfolgter Unterbrechung des Stromkreises selbsttätig wieder eingeschaltet werden
soll, oder daß er sich schließt, wenn in einem anderen Stromkreis eine Störung auftritt.
Meist ist es sowohl bei Steuerung von Hand als auch bei selbsttätiger Steuerung
erwünscht, daß die Schließung des Schalters so rasch wie möglich dem Schließen des
Steuerschalters folgt. Die bisher verwendeten mechanischen Zwischenrelais wirken
dieser Forderung jedoch in erheblichem Maß entgegen, da sie selbst zum Ansprechen
eine beträchtliche Zeit erfordern.
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Gemäß der Erfindung wird deshalb als Relais im Stromkreis der aus
einem Wechselstromnetz gespeisten Schalterspule ein Gas- oder Dampfentladungsgefäß
verwendet, welches durch eine ständig in die Kathode tauchende Zündelektrode gezündet
werden kann. Die Verwendung eines solchen Entladungsgefäßes als Zwischenrelais hat
den Vorteil,
daß durch diesen Schaltungsteil keinerlei Verzögerung
mehr hervorgerufen werden kann, Der Strom in der Schalterspule beginnt praktisch
in dem gleichen Augenblick zu fließen, in dem die Kontakte des Steuerschalters geschlossen
und dadurch die Zündelektrode des Entladungsgefäßes an Spannung gelegt werden. Andererseits
erfordert das Entladungsgefäß der genannten Art keinerlei Vorbereitungen, um es
zu zünden, sondern es ist, ohne daß es in einem besonderen Erregungszustand gehalten
werden muß, ständig ansprechbereit, verhält sich also in dieser Hinsicht wie ein
mechanisches Relais. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Entladungsgefäßes
der genannten Art, welches mit zwei oder mehr Anoden ausgerüstet ist. Dann genügt
zur Zündung ein kurzer Stromimpuls, da wegen der Mehrzahl der vorhandenen Anoden
ständig ein Lichtbogen in dem Entladungsgefäß aufrechterhalten bleibt. Unterstützt
wird diese Wirkung durch die hohe Induktivität der Betätigungsspule des Schalters.
Um das Entladungsgefäß, nachdem der Schalter seine Einschaltstellung erreicht hat,
wieder zum Erlöschen zu bringen, werden zweckmäßig Kondensatoren vorgesehen, die
durch Hilfskontakte des Schalters in dessen Endstellung den Entladungsstrecken,
parallel geschaltet werden. Die löschende Wirkung der Kondensatoren kann dadurch
erhöht werden, daß man sie vor ihrer Parallelschaltung zu den Entladungsstrecken
mit entsprechendem Torzeichen auflädt. Dabei können die Entladungsstrecken selbst
als Gleichrichter für die Aufladung benutzt werden.
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Als Stromquelle für die Speisung der Zündelektrode kann ebenfalls
mit Vorteil ein Kondensator verwendet werden. Dieser Kondensator wird zweckmäßig
über einen Hilfsgleichrichter an das Wechselstromnetz angeschlossen, so daß er ständig
in geladenem Zustand und damit in Zündbereitschaft gehalten wird. Um ein ungewolltes
Zünden der Entladungsstrecken zu vermeiden, wenn der Schalter geschlossen ist, kann
man durch weitere Hilfskontakte des Schalters in dessen Einschaltstellung den als
Zündstromquelle dienenden Kondensator kurzschließen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. i ist mit 3 der zu betätigende Schalter bezeichnet; dessen Hauptkontakte
9 zwischen der Drehstromquelle 5 und dem Verbraucher 7 liegen. Außerdem besitzt
der Schalter noch Hilfskontakte 11, 13 und 15, die auf der Betätigungsstange 17
gleitend angeordnet sind und durch das Hebelsystem ig in ihre Schließungsstellung
gebracht werden, wenn die Klinke 21 in der Einschaltstellung der Kontakte 9 hinter
dem Zahn 23 einschnappt, um den Schalter zu verriegeln.
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Die Schließungsspule 25 des Schalters 3 wird aus der Sekundärwicklung
39 des Transformators 37 in Vollweggleichrichtersehaltung über die beiden durch
die Anoden 31 und 33 und die Kathode 29 des Entladungsgefäßes 27 gebildeten Entladungsstrecken
gespeist. Zur Zündung des Entladungsgefäßes dient die Hilfselektrode 35, die aus
einem halbleitenden oder Widerstandswerkstoff besteht und ständig in die Kathode
29 eintaucht. Wird einer solchen Zündelektrode ein Strom in Richtung auf die Kathode
29 zugeführt, so entsteht dadurch ein emittierender Fleck auf der Kathodenoberfläche,
und das Entladungsgefäß zündet. Als Zündstromquelle dient der Kondensator 53, der
aus der Sekundärwicklung 55 des Transformators 37 über den Hilfsgleichrichter 57
aufgeladen wird. Sobald der Steuerschalter 59 geschlossen wird, entlädt sich der
Kondensator 53 unter Zwischenschaltung des Strombegrenzungswiderstandes61über die
Zündelektrode 35 und die Kathode 29 und bewirkt damit eine Zündung des Entladungsgefäßes
27. Der Widerstand 61 hat den Zweck, den Entladestromstoß so lange andauern zu lassen,
daß sich die Entladung in dem Entladungsgefäß 27 mit Sicherheit ausbilden kann.
Sobald die Entladung einmal gezündet ist, wird sie unter dem Einfluß der Induktivität
der Betätigungsspule 25 von den beiden Anoden weiter aufrechterhalten: Parallel
zu der Betätigungsspule 25 liegen die Stromkreise 45 und 47, die je aus einem Widerstand
51 und einem Kondensator :I9 bestehen. Die Kondensatoren q.9 werden infolgedessen,
solange Strom über die Betätigungsspule 25 fließt, wegen des an dieser auftretenden
Spannungsabfalles geladen, und zwar so, daß die Belegungen, die an die Kathode 29
des Entladungsgefäßes angeschlossen sind, positives Potential gegenüber den anderen
erhalten.
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Wenn jetzt der Schalter 3 in seine Einschaltstellung gegangen und
die Verriegelungsklinke 21 eingeschnappt ist, so werden gleichzeitig die Kontakte
11, 13 und 15 geschlossen, Die Kontakte ii und 13 schalten die Kondensatoren 49
zu den beiden in dem Entladungsgefäß vorhandenen Entladungsstrecken parallel, und
zwar so, daß die negativen Belegungen an die Anoden 31 bzw. 33 angeschlossen
werden. Über die gerade brennende Entladungsstrecke wird infolgedessen von dem an
dieser angeschlossenen Kondensator ein Stromstoß geschickt, der der ursprünglichen
Stromrichtung in der Entladung entgegengesetzt gerichtet ist und diese zum Erlöschen
bringt. Gleichzeitig wird durch den Hilfskontakt 15 der Kondensator 53 kurzgeschlossen,
so daß ein erneutes Zünden des Entladungsgefäßes 27 nicht möglich ist. Es kann infolgedessen
nicht vorkommen, daß der Schalter 3, wenn er aus irgendeinem Grund unmittelbar nach
der Einschaltung wieder abfällt, wieder von neuem in die Einschaltstellung geht
und damit das sogenannte Pumpen auftritt. Erst nachdem der Schalter 3 wieder eine
längere Zeit geöffnet war, ist der Kondensator 53 hinreichend aufgeladen, um ein
erneutes Zünden des Entladungsgefäßes zu ermöglichen.
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Die Anordnung nach Fig. z ist der nach Fig. i sehr ähnlich. Der Unterschied
liegt in der mit dem Schalter 3 gekuppelten Hilfsschälteinrichtung. Die Hilfskontakte
73 und 75 sind hier fest auf der Schalterstange 17 angeordnet. Es ist jedoch noch
ein Hilfsrelais 63 vorgesehen, welches mit Abfallverzögerung ausgerüstet ist. Dieses
Hilfsrelais besitzt zwei Kontakte 67 und 69, welche in die Verbindungsleitungen
zwischen
den Kondensatoren 49 und den Anoden 31 und 33 geschaltet sind. Sobald das
Entladungsgefäß 27 zündet und die Schalterspule 25 von Strom durchflossen wird,
wird über den Widerstand 66 auch die Hilfsrelaisspule 65 erregt, so daß dieses augenblicklich
seine Kontakte 67 und 69 öffnet; die Kondensatoren 49 werden folglich zunächst geladen.
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Geht jetzt der Schalter 3 in seine Einschaltstellung, so schließt
der Hilfskontakt 73 die Spule 65 des Hilfsrelais 63 kurz, und dieses beginnt mit
Verzögerung abzufallen. Die Verzögerung des Hilfsrelais ist so groß gewählt, daß
der Schalter 3 seine Endstellung inzwischen völlig erreicht hat und in dieser festgeklinkt
wird. Erst nachdem dieser Zustand erreicht ist, schließen sich die Kontakte 67 und
69 und bewirken eine Entladung der Kondensatoren q:9 über die Entladungsstrecken
im Sinne der Löschung. Der Hilfskontakt 75 des Schalters 3 schließt gleichzeitig
den Kondensator 53 kurz, so daß kein ungewolltes Wiederzünden der Entladungsstrecken
erfolgen kann.