CH233459A - Kontaktgerät mit periodisch betätigten Kontakten. - Google Patents

Description

  Kontaktgerät mit     periodiseh    betätigten Kontakten.    Es ist bereits vorgeschlagen worden, für       Kontaktgeräte,    die mit periodisch betätigten  Kontakten arbeiten, als kontaktgebendes Ele  ment eine     Taumelscheibe    oder     achsenparallel     kreisenden     Kontaktteil    zu     benutzen.    Dieser  bewegte Kontaktteil wälzt sich auf im Kreis  angeordneten     Kontaktsegmenten    ab und  kommt dabei periodisch nacheinander mit .den       verschiedenen.    Segmenten zur     Berührung.     



  Diesen Geräten     haftet    der Mangel an, dass  für die Lagerung und,- den     Antrieb    des     be-          weggten    Kontaktteils eine Anzahl von Gleit  oder Wälzlagern erforderlich ist, die der       Schmierung    und     Wartung    bedürfen. Diesen  Mangel hat man bereits dadurch zu beseitigen  versucht, dass der     bewegte        Kontaktteil    un  mittelbar     magnetisch    durch     ein        Drehfeld-          system    in Bewegung gesetzt wird.

   Diese Aus  führung hat jedoch noch den Mangel, dass für  die Lagerung des bewegten Kontaktteils und  für die Stromableitung elastische     Konstruk-          tionsglieder    erforderlich sind, die insbeson-         fiere    bei ,grossen Strömen Schwierigkeiten be  züglich Dauerfestigkeit und Erwärmung er  geben.  



  Die Erfindung stellt sich demgegenüber  .die Aufgabe,     elastische    Stromzuführungen  möglichst vollständig zu vermeiden. Sie be  steht     darin,        d,ass    der bewegte     Kontaktteil    die  Kontaktbrücke zwischen einem     festen    Kon  taktpol und mindestens einem     im        greise    an  geordneten leitenden     Kontaktsegment    bildet.

    Diese Anordnung entspricht bei     Abhebekon-          takten,        wie    sie für     gontaktstromrichter     üblich     geworden.    sind, der Ausführung mit  zwei     festen    Kontaktstücken und einer beweg  lichen Kontaktbrücke.

   Die Vermeidung jeg  licher Reibung und     elastischer    Zuleitung  kann man dadurch erreichen,     dass    man bei       Verwendung    einer     Taumelscheibe        als    beweg  tem Kontaktteil direkt durch ein     magnetisches     Drehfeld in Bewegung versetzt, wobei die       Taumelscheibe        gleichzeitig        elektrisch    und  magnetisch zur Leitung des     elektrischen              bezw.        magnetischen    Stromflusses herangezo  gen werden kann.

   Die     Taumelscheibe    kann  aber auch .durch Motorantrieb betätigt wer  den.  



  In der Zeichnung ist die Erfindung bei  spielsweise     dargestellt:     In     Fig.    1     ist    1 ein zentraler Magnetpol.  der an seinem obern Ende 2 eine Auflage  von geeignetem     Kontaktmaterial,    z. B. Silber  oder     Wolframkupfer,    besitzt, welche durch  eine Bohrung mit dem     An.schluss    3 verbunden  ist. 2 dient gleichzeitig als Magnet- und Kon  taktpol. Auf dem Umfang angeordnet sind,  entsprechend der Phasenzahl des Wechsel  stromes,     Magnetpole,    von denen 4 und 5 in  der Zeichnung zu erkennen sind. Diese tragen  an ihrem obern Ende ebenfalls Auflagen 6  und 7 aus Kontaktmaterial, die mit den An  schlüssen 8 und 9 verbunden sind.

   Damit kein  Kurzschluss zwischen 2, 6 und 7     auftritt,    ist  ,der Magnetpol 1 von den Aussenpolen 4     und     5 usw. zu isolieren, was z. B. durch     Luft-          spaIte    10 und 11 geschehen kann. Man kann  auch die     Kontaktseb-mente    6, 7 usw. von den  Magnetpolen 4, 5 usw. isolieren. Der Magnet  pol 1 wird durch eine     Gleichstromwicklung     12     erregt,    die Magnetpole 4, 5 usw. durch       Wechselstromwicklungen        1.3,    14 usw.

   Auf  diese Weise entsteht     zwischen    dem Pol 1 und  .den auf dem Umfang angeordneten Polen 4,  5 usw. ein,     umlaufendes        mag netisehes    Dreh  feld, das sich über eine     Taumelscheibe    15  schliesst     und    diese Scheibe im Takt der  'Wechselspannung in taumelnde Bewegung  versetzt, so dass sie nacheinander 2 mit 6, 7  usw. elektrisch verbindet. Wie bei Vielpol  maschinen kann     die    Zahl der Wechselstrom  pole ein beliebiges Vielfaches der Phasenzahl  sein, die     Taumelscheibe    bewegt sieh dann ent  sprechend langsamer.

   Die     Taumelscheibe    15       beisteht        aus        m:agnetisehem    Material, z. B.  Eisen; sie trägt an den Kontaktstellen 16,  17 und 18 Auflagen     aus    Kontaktmaterial. Die       Taumelscheibe    15     wird    durch hie Magnet  kraft selbst gehalten     und    zentriert, so dass  für sie keinerlei Befestigungselemente wie  Gleit- oder Wälzlager oder Federn erforder  lich sind.

   Dies gibt dem Kontaktgerät eine    grosse Einfachheit, Zuverlässigkeit und     Dauer-          festigkeit.    Die Scheibe 15     lässt    sich im strom  losen Zustand einfach abheben und durch eine       neue    ersetzen.     Ebenso    kann man die Kontakt  stücke 2, 6 und 7 usw. auswechselbar ein  richten.  



  Bei vollkommen starrer Konstruktion  wird die elektrische Verbindung zwischen  der     Taiamelscheibe    15 und einem der am Um  fang     ar:geordneten    Kontaktsegmente geöffnet,  bevor     die        Verbindung    zum nächsten geschlos  sen wird. Dies ist für viele Umformer-     bezw.          Stromrichterzweeke    unerwünscht.

   Vielmehr  braucht man hier eine gewisse     1Jfiberlappung     der     Kontalztzeiten.    Dies lässt sich dadurch  erreichen, dass man entweder die     Kontakt.-          segmente    oder die     Taumelscheibe    mit     ein r     gewissen Elastizität versieht, indem man z. B.  die Kontakte auf Blattfedern lagert, so dass  unter dem Einfluss der     3lagnetkraft    z.

   B. das  e-     ent   <B>6</B> etwas nach -Linien     gedriiekt    wird  S<B>1</B>     m     <B>?n</B>  und beim     Anlaufen    der     Taumelscheibe    auf  das     nächstfolgende    Segment so lange mit die  sem und gleichzeitig mit der     Taumelscheibe     in Berührung ist, bis die elastische Form  änderung von 6 rückgängig gemacht und auf  das folgende Segment     übergegangen    ist.  



  Im     Gegensatz    zu der Anordnung gemäss  der Zeichnung kann man die Stromzuführun  gen 8 und 9 so anordnen, dass bei etwa ent  stehenden     Lichlbögen    an der Kontaktstelle  diese durch das Magnetfeld des Stromes .selbst  nach aussen     geblasen    wird. Zu diesem Zweck  kann man     beispielsweise    die Stromzuführun  gen R     und    9 von innen her, nämlich entlang  dem Mittelpol 1, zuführen     (vergl.        Fig.    2).

    Man erhält dadurch gleichzeitig den Vorteil       0.eringer        Induktivität    der     Leitungen,    der bei       rosser    Stromstärken     wesentliche    Bedeutung       besitzt.     



  Für gewisse Schaltungen, z. B.     Brücken-          sehaltungen,    sind zwei     Taumelscheiben    erfor  derlich, die mit je einem Satz Kontakt  segmenten zusammen arbeiten.     3lan    kann  dies konstruktiv dadurch in einem Gerät ver  wirklichen. indem z. B. in der Zeichnung  auch auf der Unterseite, wo die Luftspalte 10  und 11 gezeichnet sind, eine     Taumelscheibe,         wie die Scheibe 15, anordnet. Die Stromzu  führung 3 ist in diesem Falle     seitlich    anzu  ordnen, und die Luftspalte 10 und 11 sind  an     :eine    andere     Stelle    des Magnetkreises zu  verlegen.

   Ebenso     sind    in diesem Falle die       obern        und        untern    Hälften des Magnetpols 1       bezw.    seine     Kontaktauflagen    voneinander zu       isolieren.     



  Die     Taumelscheibe    kann statt durch einen  Magnetantrieb auch durch einen Motorantrieb       betätigt    werden. Dies kommt unter Umstän  den bei grösseren     Leistungen    in Frage. Der       Anpressdruck    der     Taumelscheibe    gegen die  festen Kontakte kann durch eine Feder ver  stärkt werden.

   Bei solchen     Konstruktionen     ist jedoch darauf zu achten, dass die Bewe  gung der     Taumelscheibe    durch     keinen    mecha  nischen Zwang gehemmt wird, der     statt    der       reinen    Wälzbewegung, wie sie durch den       1G'Lagnetantrieb    sichergestellt ist, eine zusätz  liche     :reibende    Bewegung bewirkt.  



  Zur     Vermeidung    oder     Verminderung    von  Massenkräften kann man die     Taumelscheibe     so ausbilden,     @dass    ihr Schwerpunkt in der  Kontaktebene liegt. Ist dies nicht möglich,  so kann man durch     besondere        Zusatzmassen     das Gerät ganz oder teilweise auswuchten.  



  Werden zur Erzielung einer     Überlappung     der Kontaktzeit die     Kontaktsegmente    oder  die     Taumelscheibe    elastisch ausgeführt, so  kann     man,den    durch die Zuleitung 3 fliessen  den Belastungsstrom     mittels        einiger    um den  Magnetpol 1 gelegter Windungen zur zusätz  lichen     Erregung    des Magnetpols 1 benutzen  und auf diese Weise erreichen,

       .dass    mit     zii.-          nehmender    Stromstärke der     Anpressdruck    und  damit die elastische     Durchbiegung    der Kon  taktsegmente und die     Überlappungszeit    der       Kontaktzeiten        vergrössert    werden, wie dies  mit     Rücksicht    auf die bei grösserem Strom  vergrösserte     Kommutierungszeit    erforderlich  ist.  



  Den Hub der     Taumelscheibe    macht man       beispielsweise    einige wenige Millimeter.     Bei     kleinen Spannungen,     insbesondere    Spannun  gen     unter    10 V, kann man auch mit sehr     viel     kleineren Hüben von 0,1 und 0,01 mm arbei  ten.

   Es ist sogar bei Verwendung     geeigneter            Materialien    an der Berührungsstelle möglich,  auf eine     Kontakttrennung    ganz zu verzich  ten und nur durch     Veränderung    des Druckes  ausreichende     Widerstandsänderungen        hervor-          zurufen.    Es sei hierzu erwähnt, dass zwischen  zwei     Leitern    oder Halbleitern bereits dann  ein Stromdurchgang unmöglich     wird,    wenn  der Abstand     zwischen    ihnen grösser als     10-$     bis 10-7 cm     wird,    nämlich so gross,

   dass keine       Elektronen    durch den "Tunneleffekt" über  gehen können. Unter Umständen ist es  zweckmässig, in diesem Falle als Kontakt  material Kohle zu wählen oder auch Metalle  mit Fremdschichten. Es kann zweckmässig  sein, das     ganze    Gerät in diesem Falle     unter     Vakuum oder in ein Schutzgas zu     bringen.     



       Zweckmässigerweise    führt man     in    der  Zeichnung die Kontaktstellen 2, 6, 7, 16, 17  und 18     etwas        ballig    aus, jedoch nicht so viel,  dass die     Elastizitätsgrenze    der     Materialien    im  normalen Betrieb     überschritten    werden.     Man     kann jedoch nahe an diese     El.astizitätsgrenze     herangehen, damit bei Beschädigungen durch  etwaige     Lichtböb    n jegliche     Rauhigkeiten     wieder glatt gewälzt werden.

       Führt    man die       Kontaktsegmente        elastisch    aus, so sind sie an  ihren Enden so viel abzurunden, dass auch  hier beim Aufsetzen auf das Folgesegment  keine Verformungen     auftreten.    Der Stoss, der  bei elastischer Ausführung der Kontaktseg  mente     auftritt,    ist mechanisch und, was die  Lärmerzeugung anbetrifft,     unerwünscht.    Er  ist jedoch mit Rücksicht auf die     Vermeidung     von Einschaltentladungen     vorteilhaft,

      da er  die Schliessgeschwindigkeit auf grössere     Werte          bringt.    Ist die     Schliessgeschwindigkeit        trotz          elastischer    Ausführung .der Kontaktsegmente  noch zu klein, so sind besondere     Mittel    vor  zusehen, um die Kontakte vor     Einschaltfeuer     zu schützen. Diese     Mittel    können     bestelhen    in       Einschaltdrosseln    oder auch in     Vorkontakten     und gittergesteuerten Dampf- oder     Gasent-          ladungsstreeken    usw.  



  Mit     Vorteil    wendet man das Kontakt  gerät an in Verbindung     mit-    Mitteln, wie  Schaltdrosseln,     saugdrosselähnliclhen    Trans  formatoren oder     Primärventilen,    die die Kon  takte von-     Scbaltfeüer    entlasten. Selbstver-           ständlich    macht man dabei von allen Hilfs  mitteln     CTebrauch,    die für Kontaktumformer  mit andern Kontaktgeräten bekannt geworden  sind, so z. B. Parallelkondensatoren zu den       Kontakten.    oder zu den     Drosseln,        Vorerregun-          gen    der Schaltdrosseln usw.  



  Führt man den Mittelpol 1 axial ver  schiebbar aus, so kann man auch durch     solche     Verschiebung bei elastischer Ausführung der  Kontaktsegmente 6, 7 usw.     .oder    der Taumel  scheibe die     Kontaktüberlappung    verändern.  Durch starkes Absenken des Mittelpols 1  kann man, besonders bei Verwendung einer  zusätzlichen     Anpressfeder,    die     Taumelseheibe     15 gleichzeitig auf allen: Kontaktsegmenten  zur Berührung gelangen lassen, wie dies z. B.  in Störungsfällen zum Schutze des Kontakt  gerätes zweckmässig sein kann.

   Man kann 1       elastisch    lagern und in Kurzschluss- oder  andern Störungsfällen durch einen zusätz  lichen Druck auf die     Taumelscheibo    diese mit  allen     Kontaktpolen    zur Berührung bringen.  Dieser     Zusatzdruck    kann vom Strom selbst  magnetisch hervorgerufen werden. Bei dieser  Anordnung ist es erforderlich,     dass    die Kon  taktfläche 18 schwach     ballig    ausgeführt wird.  



  Mit Rücksicht auf ruhigen Lauf, auf die  Vermeidung von Massenkräften und auf  leichtes Anlaufen ist es zweckmässig, die     An-          presskräfte    so mit der Masse des bewegten  Kontaktstückes abzustimmen,     da.ss    seine       Eigenfrequenz    mit der     Antriebsfrequenz     übereinstimmt, so dass die     Be-,veb        ing    in Reso  nanz oder angenähert in Resonanz erfolgt.  



  Die in der Zeichnung dargestellten Aus  führungsbeispiele der Erfindung beziehen       ich    auf eine Anordnung, bei der der feste       Kontaktpol    zentral liegt. Man kann aber auch  den festen Kontaktpol als Kreisring ausbil  den, der entweder innerhalb oder ausserhalb  des     Kontaktsegmentringes    konzentrisch liegt.

    Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der  Erfindung     besteht        darin,    dass die     Kontakt-          segmente    die     Mantelfläche    eines Hohlzylin  ders bilden und der feste Kontaktpol eben  falls als koaxiale     Mautelfläche    ausgebildet  ist, wobei der     bewegte        Kontaktteil    achsen-         parallel    kreist und sich auf     beiden        Mantel-          flächen    abwälzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kontaktgerät mit. periodisch betätigten Kontakten, insbesondere für Kontaktumfor mer mit Entlastungsmitteln für die Kontakte, bei dem die Kontaktgabe durch eine Wälz- be-,vegung eines bewegten Kontaktteils erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegte Kontaktteil die Kontaktbrücke zwischen einem festen Kontaktpol und mindestens einem im Kreise angeordneten leitenden Kon taktsegment bildet. UN TERANSPRüCHE 1.

   Kontaktgerät nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das bewegte Kon taktstück ohne Reibung und Schmierung er fordernde Konstruktionsteile angetrieben wird. 2. Kontaktgerät nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb un mittelbar durch ein Drehfeld erfolgt. 3. Kontaktgerät nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das bewegte Kon taktstück gleichzeitig zur Stromleitung und zur Leitung des magnetischen Flusses dient.

   4. Kontaktgerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole mit Überzügen aus Kontaktmaterial versehen und. gleichzeitig als Kontakte ausgebildet sind. 5. Kontaktgerät nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass .der Kontaktpol zentral und die Segmente auf einem Kreis umfang zentrisch dazu angeordnet sind.

   6. Kontaktgerät nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kontakte der art elastisch ausgeführt sind, dass sie unter dem Einfluss des Kontaktdruckes nachgeben und auf diese Weise eine Überlappung der Kontaktzeit ermöglichen. 7. Kontaktgerät nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Hub des be wegten Kontaktst ickes kleiner ist als 1 mm.

   B. Kontaktgerät nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Hub nur gerade,so gross ist, wie zur Verhinderung von Elektronenübergang zwischen den Kontakten erforderlich ist.

   9. Kontaktgerät nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Anpresskräfte so mit der Masse ides bewegten Kontakt stückes abgestimmt (sind, dass die Bewe- gung wenigstens angenähert in Resonanz er folgt. 10.

   Kontaktgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach Art von Vielpolmaschinen die Zahl der Wechselstrom- pole ein Vielfaches der Zahl der Phasen ist.