Elektromagnetischer Antrieb für taktmässig öffnende und schliessende Kontakte, insbesondere von Kontaktstromrichtern. Es ist bekannt, dass die Frequenzumfor- inung oder die Umrichtulig von Wechsel strom in Gleichetrüm und umgekehrt Jurcli periodisch betätigte Kontakte vorgenommen ,verden kann. Bekannt ist für diese Zwecke die Verwendung von Kontaktstramrichtern mit einem brüakenförmigen Abh,-Jbekontakt, der durch einen Stössel gegenüber festen Kon takten bewegt wird.
Dabei fülirt der Ab- he-beko,ntakt eine ruckartige Stlialt'bewegung und der Stössel eine Schwingbewegung aus.
Die Bewegung der Stössal der Kontakte muss synchron zu der die Kontakte speisen den Wer,1,iselGrpannung erfolgen. Die Zeit punkte des Ein- und Ausschaltens müssen genau eingehalten werden; sie sind von Span nung und Strom abhängig. Das einwandfreie Arbeiten eines solchen Kontaktstronirisshters hän--1 davon ab, dass die Schaltzeiten genau eingehalten und entsprechend den veränder lichen Betriebsbedingungen dauernd auf die vorgeschriebenen Beträge eingestellt werden können.
Zur Steuerung dieser Schalt"bewegun#geif sind bereits verschiedene Vorrichtunigen und Mittel angegeben worden. So sind mehrere mechanische Systeme bekannt, welche durch einen Synthroumo-tor angetrieben werden und die Bewegung der Kontakte Jurch. Kur beln, Exzenter, TaumelG,clieib,en usw. erzeu gen.
Ebenfalls sind schon verschiedene, elek- tromagnetisthe Vorrichtungen bekannt, in wblchen die Sehaltbewegunggen durch die Kräfte magnetisdher Wechselfelder erzeugt werden.
Die erforderliche EinstellbaAeit der Ein- und Ausschaltzeitpunkte macht die rein me chanischen KontalrÜstromrichter notwendiger weise kompliziert. Elektromagnetieclie An triebe gestatten eine einfache Regulierung, jedoch ist es bei den gebräuehliehen Frequen zen schwierig, die Schaltzeiten wegen der grossen Schalthäufigkeit genügend genau ein zuhalten. Um dem Stössel die notwendige rasche Schwingbewegung zu erteilen, ist es nötig, ihn durch Federn zu 'befestigen.
Da- durch besteht immer die Gefahr, -dass durch mechanische Eigenschwing-ungen zusätzliche Kontaktbeweigungen entstehen. Weiter wer den durch diese Eicenschwingungen Ampli tude und Phasenlage, der erzwungenen Be wegung stark beeinflusst, wodurch das Re- ,geln der Sehaltzeiten ersoliwert ist.
Gegenstand der Erfindung ist nun eiii elektromagnetischer Antrieb für taktmässig öffnende und schliessende Kontakte, insbeson dere von Kontaktstramrichtern, mit -gegen über festen Konfaktteilen bewegten Kontakt brücken, bei welchem erfindungsgemäss jede Kontaktbrücke vom Anker eines eigenen Ma- gnet;
systems unmittelbar angetrieben wird, ,dessen Teile mit unveränderlichem Luftspalt gegeneinander beweglich sind, wobei minde stens der feststehende Teil mindestens zwei Doppelpole und von diesen umsolilossene Wechselstromwieklungen sowie eine zwischen ,den Doppelpolen liegende Gleichstronierre- gerwicklung trägt und wobei der die Wiük- lung speisende Wechselstrom so beeinflusst wird,
dass dureh Verdrängen des den Luft- spült zwischen den beiden Teilen durchsetzen den und von der Erregerwieklung erzeugten #D en Gleichfeldes eine zeitliche Verschiebung der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der Kontakte gegenüber der die Kontakte speisenden Wech selspannung erzielt ist.
<B>en</B> Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Darstellungen von Ausführungsbeispie len in der beiliegenden Zeiehnung. In dieser zei,c4 Filg. <B>1</B> schematisch das Prinzipschema eines ein.phasigen Kontaktstro-mrivUterantrie- bes unter Weglassung der für das Verstind- nis der Erfindung nicht notwendigen Einzel heiten.
Der feststellende Magnetteil trägt ausser den von Wechselstrom durchflossenen Antriebswieklungen noch von Gleichstrom durchflossene Steuerwicklungen sowie eben falls von Gleichstrom gespeiste Erregoerwick- lungen. Die Fig. <B>3</B> bis<B>7</B> zeigen weitere Aus±ührungs,b,ei,spiele für dreiphasige Kon- taktstromriehter, in welchen die Gleichstrom- erre#gerwiüklungen & r Einfaehheit wegen weggelassen sind.
In Fig. 2a bis. <B>21</B> sind Dia- In ,gramme der Stösselbe-#v-e-#uno, und der Kon- D taktdalier gezeigt.
Der durch Transformator 2 an die Wech- j selstromquelle <B>1</B> angeschlossene Kontakt- .4romrichter, welcher die Gleichstrombela stung 4 speist, besitzt die festen Kontakte 3a mit der Kontak-t.brücke <B>5.</B> Die Kontakt brücke<B>5</B> wird, entgegen der Feder<B>6</B> mit Hilfe des Stössels<B>7</B> hin und her bewevt,
so dass der Kontakt taktmässi g geöffnet und geschlossen wl ird. Der Kontaktstromrichter besitzt Mit tel, um die Kontakte weitgehend vom Schalt feuer zu entlasten, wie z. B. Primärvenfile sowie Schaltdrosseln, gegebenenfalls mit Vor- ei,regung, den E-ontakten parallel geschaltete Impedanzen usi-,v., die als an sieh bekannt in der Zeichnuna, nicht enthalten sind.
Der Stössel<B>7</B> ist als Anker ein-es Magnet <B>,</B> leme aue(Y.ebildet, der<B>-</B> enüber dem -;;ys C L, ellog festen Teil<B>8</B> desselben unter Erhaltungeines konstanten Luftspaltes, <B>11</B> verschiebbar ist. Der feststehende Teil<B>8</B> des Magnetsystems i,st aus den Doppelpolen 12a,<B>12b</B> und dem diese verbindenden Joch 12 gebildet.
Die Doppelpole umsehliessen die von Weclisel- strom durchflossenen Antriebswicklungen<B>13,</B> 13a und die von Gleiühstrom durehflüssenen #St,euerwiüklun",o;,en 14, 14a. Die Antriebswick lungen<B>13,</B> 13a, werden über den Regelwider stand<B>18</B> aus der Wechselgtromquelle <B>19</B> ge speist. Die Steuerwieklungen 14, 14a werden aus der Gleich-stromquelle 20 mit Hilfe des Ums,chalters '22 und des Widerstandes<B>21</B> mit Strom versorgt.
Zwischen den Doppelpolen des feststehenden Magnetteils<B>8</B> liegt die Er- regerwiehlung <B>15.</B> Letztere ist in Reihe mit der Erre.,o- rwicklung <B>9</B> - _-e ;,es-chaltet, welche, auf dem als Anker wirkenden Stössel<B>7</B> zwischen den Polken<B>10,</B> 10a desselben befestigt ist. Die Erregerwicklungen<B>15</B> und<B>9</B> werden aus der Gleichstromquelle 20 über den Wider stand<B>23</B> gespeist.
Die Ströme in den Erregerwicklungen<B>9</B> und<B>15</B> des Magnetsysteins erzeugen ein magnetisches Gleichfeld, welches sioll im Luftspalt<B>11.</B> gleichmässig auf die Hälften<B>16,</B> n en <B>17,</B> 16a, 17a der Doppelpole 12-a, <B>12b</B> verteilt, wie in Fig. ja in ausgezogenem Linienzug dargestellt.
Die Ströme in den Antriebswick- Jungen <B>18,</B> 13a erzeugen magnetische weall- selfelder, die gestrichelt angedeutet sind, während die Ströme in den Steuerwicklungen 14, 14a magnetische Gleichfelder erzeugen, die strichpunktiert angegeibensind. Diese Fel der erzeugen zusammen ein magnetisches Feld, welches in den einen Polhälften, z.B. <B>16,</B> 16a, das Erregerfeld verstIrkt und in den an,dern <B>-</B> Pollhalften, z.
B.<B>17,</B> 17a, s,ehwM]it, wie in Fig. lb durch die verschieden stark ausgezogenen Linienzüge angegeben. Da durch wird das Feld seitwärts verschoben, und zwar proportional und gleichsinnig der Summe der Ströme in den Wieklungen <B>13,</B> 14.
Diese FelcIlverschiebung bewirkt eine seitliche Verschiebung des Ankers#.,o.,togenüiber dem fest- -stehenden M.agnetteil <B>8.</B> Der Wessliselstrom in den Antriehswieklungen <B>13</B> erzeugt einen Richtungewechsel der Pegdverschiebung im Luftepalt <B>11,</B> so dass JerStössel <B>7</B> taktmässig hin und her bewegt und die KontakteteIlle <B>3,</B> 3a,<B>5</B> periodisch geöffnet und geschlossen wird.
Der ssteuergleichstrom erzeugt eine gleichbleibende Feldverschiebung und dem entsprechend auch eine gleichmässige Ver schiebung des Stössels. Sind dabei Frequenz und Phasenlüge der WecUseIstromquellen <B>1</B> und<B>19</B> so abgestimmt, dass die Kontakt brücke<B>5</B> immer bei Stromriphtungsweplieel am Transformator 2, z.B. von positiv zu negativ von den Kontakten<B>3,</B> 3a abgehoben und beim Wechsel von negativ zu positiv wieder auf die Kontakte 3-, 3a aufgesetzt wird, so fliesst der Strom im Kreis 2,<B>3,</B> 3a, 4, 2 stets in gleicher Richtung.
Die rein elek- trisehe Steuerung des Antriebes ergibt den Vorteil, dass Kontaktdauer und Einsehaltzeit; unabhängig voneinander ohne zusätzliehe mechanische Mittel gesteuert werden können. Die Steuerung kann unmittelbar durch elek- triselle, Grössen, Spannung, Strom, Lei8tung erfolgen.
Wird der Phas,enwinlkeff zwischen dem die Antriebswieklungen speisenden Wechsel strom und der Wechtselspannung an den Kon takten verändert, was z. B. bei,dem in Fig. <B>3</B> gezeichneten dreiphasigea Stromrichter mit Hilfe des Drel-itran6òrmator8 24 erfolgen kann, so werden damit die Ein- und Aus- sehaltzeitpunkte aller Kontakte<B>5</B> bei gleich bleibender Kontaktdauer gemeinsam ver schoben, womit die Gleichspannung im Be lastungskreis verändert wird.
Wird die Amplitude der die Antriebs- wieklungen epeisenden Wechselströme z. B. mit Hilfe der Widerstände<B>18</B> (Fig. <B>1</B> un-d-3) verändert, so ändert sieh die Amplitude der Bewegung des Stössels<B>7</B> und damit die Kon taktdauer a, a" wie aus den Diagrammen Fig. 2a,<B>2b</B> ersichtlich, von welchen 2a die Stösselbewegung und<B>2b</B> die Bewegung der Kontaktbrücke angibt.
Wird mit Hilfe des Widerstandes 21 und des, Umsehalters 22 der Steuerstrom in den Wicklungen 14 in Grösse und Riohtung ge ändert, so verschiebt sich damit -die Symme- trieaebsse x der Bewegung des Stössels, war, eine Veränderung der Kontaktdauer c,:" a, zur Folge hat, wie Fig. 2p-<B>und 2,d</B> erkennen lassen.
Es kann ferner sowohl der Phasenwinkel zwischen dem die Antriebs-wicklungen spei senden Wechselstrom<B>und</B> der Spannung an den Kontakten als auch die Amplitude der Antriebsströme, und die Grösse des die Steuer- widklungen speisenden Gleichstromes gleich zeitig verändert werden. 'Werden z. B. in Fig. <B>3</B> der Drehtransformator 24, dieWider- stände <B>18,</B> der Widerstand 211 und der TIm- g#ss'halter 22 gleichzeitig verstellt, indem sie z.
B. mechanisich gekuppelt Gind, so ist es möglich, jeden beliebigen Wert,der Schgiess- und Öffnungszeibean der Kontaktbrücken <B>5</B> einzustellen.
Auf diese Weise kann erreicht -werden, dass -die Amplitude der Wechsel ströme in den Antriebswicklungen <B>13</B> und die Grösse der Gleichströme in den Steuer wicklungen 14 cdleieh"zeitig so verändert wer den, dassbei veränderlicher Kontaktdauer der Hubweg der Kontaktbrüoken unverändert ist, wie aus Fig. .9e, 21 hervorgeht.
Auf die gleiche Weise kann erreicht werden, dass die Amplitude der Wechselströme in den An- tri,ebswi.oklu,n"-en und die Grösse der Gleich ströme in den Steuerwicklungen, so veränder- li,ch sind, Jass bei veränderlicher Kontakt dauer die Abhebe- und die Schliessg#6svhwin- digkeit der Kontaktbrücken unverändert ist.
Zur Erzielung einer belastungsabhängigen Regelung der Kontaktdauer können gemäss Fig. 4 die mit Wechselstrom gespeisten An- triebswieklungen <B>13</B> aller Magnetsysteme des Kontaktstromrichters mit Hilfe von Span- nungs- und Stromwandlern<B>29,
30</B> in die weeliseletroniseitigen Zuleitunggen des Kon- taktetromrichters angeschlossen und unter Zwischenschaltung eines Regeltransforma- fors <B>31</B> und eines Dreiwicklungstransforma- tors <B>32</B> über -die Widerstände<B>18</B> gespeist -werden.
Durch Ver-stellun- des Re.culier- trausformators <B>31</B> kann erreicht werden, dass beispielsweise bei einer Belastungezunahme des Kontaktstromrieliters der Strom in den Antriebswicklungen <B>13</B> derart beeinflusst wird, dass die Kontaktdauer entsprechend zu nimmt.
Werden dAei die Primär- und Se- kundärwidklungen des Dreiwirklungstrans- formators <B>32</B> so zusammengeschaltet, dass die den Spannungs- und Stromwandlern<B>29, 30</B> entnommenen und! über ihn weführten Ströme in ihrer Phase gegeneinander verschoben sind, so kann man erreichen,
dass bei veränder- lieher Belastung des Kontaktstromriehtere der Phasenwinkel zwischen den Strömen in den Antriebswicklungen und der Wechsel spannung an den Kontakten so, verändert ist, dass die Änderungen des Spannungsabfalles an der Belastung konitpensiert sind. Auch die mit Gleichstrom gespeisten Steuerwieklungen 14 der Magnetsysteme können von der W--ühse#IE;troimseite des Kon- taktstromrichters gespeist werden.
Wie Fi,:c#,. 4 zeigt, werden die durch die Spa.iinungs- und Stromwandler<B>29, 30</B> 'gelieferten Ströme unter Zwischensühaltung des RegeltransTormators <B>33</B> in den Transformator 34 zusammen- gesehaltet. Der Summenstrom wird im Mu- tator <B>35</B> gleichgerichtet und Über den Wider stand<B>36</B> den Steuerwicklungen 147,ugeführt. Eine einfachere Lösung ergibt sich,
wenn #d Gleiechstromsteuerwieklungen. aller Magnet- systeine über einstellbare Widerstände an die gleichstromseitigen Zuleitunge-n des Kontakt- stromrichters angeschlossen werden.
Eine völlig konstante Gleichspannung oder ein völlig konstanter Gleichstrom bei stark wechselnder Belastung ergibt sich, wenn in die Zuleitun-,gen zu den Antriebs- und den Steuerwieklungen <B>13"</B> 14 minde stens ein selbsttätiges Regelorgan eingeschal tet ist, welches durch Spannung und Be lastung des Kontaktstromriehters beeinflusst ist. Erreicht wird das z. B. dadurch, dass die Itegeltran,sformatoren <B>31, 33</B> in Fig. 4 durch einen sdlchen Regler verstellt werden.
Bei mehrphasigen Kontaktstromriehtern können die -#V,,ech3,elstroma.ntriebswieklüngen <B>13</B> aller Magneteysteine aus einem gemein samen Mehrphasensynchrangenerator 43 ge speist werden, wie in Fig. <B>5</B> dargestellt. Der Generator wird von einem Synchronmotor 40 angetrieben, der aus der Batterie 41 über den #Viderstand 42 erregt wird.
Wird dabei der Syndhrongenerator 43. mit zwei getrennt ge speisten Erregerwieklungen mit verschiede nen Magnetachsen 9,us,geführt, so können durch Verdrehen der Erregerfeldasslise des Synehrongenerators die Schliess- und Üff- nunuszeiten der Kontaktbrücken aller Ma- gnetsysteine gemeinsam verschoben werden. Der oleiche Zweck kann durch Verdrehen der Erreg,erfeldaebse des den Generator antrei benden Synehronmotors 40 erzielt werden.
Wird, wie in Fieg. <B>5</B> gezeigt, der Erreger- kreio des Synchrongenerators 43 mittels Spannungs- und Stromwandlern 46a, 46b sowie Regülwiderstand <B>38</B> an die wechsel- strom-seitigen Zuleitungen des Kontaktstrom- r' rehtersangeschlüssen, so kann erreiellt wer den,
dass die Amplitude und unter Umstän den auch die Phasenversehiebung der Ströme in den Antriebswieklungen gegenüber der Spannung an den Kontakten selbsttätig dureh die Belastung des Kontaktstromrieli- türs eingestellt werden.
Eine weitere, Mög- lIchkeit zur Erzielung des gleichen Zweckes ist der Anschluss des Erregerkreises des Syn- ehrongenerators 43 über Widerstand an die gleichetromseitigen Zuleitungen des Kontakt- stromriehters. Eine konstante Gleichspannung oder ein konstanter Gleichstrom kann auoli in der Weise erreicht werden,
dass in die Erreger kreise des Synchrongenerators und des Syn- chronmotore sowie in die Stromkreise der Gleich,str,o,msteuerwiüklun,gp,n aller Magnet systeme mindestens ein selbsttätiges Regel- orga,n eingeschaltet ist, welches durch die Spannung oder die Bellastung des Kontaikt- stromriohters beeinflusst ist.
In Fig. <B>5</B> ist noch ein Gleiel-letromgene- rator 45 auf der gleichen Welle mit dem Synchrongenerator vorgesehen, welcher die Gleichstromsteuerwicklungen 14 der Magnet- syGte,me speist.
Die Kontakte des StramrIchters können gegen Zerstörung zufolge von Rückzündün- gen dadurch geschützt werden, dass, wie in Fig. <B>6</B> gezeigt, die Gleichstromsteuerwicklun- gen 14 aller Magnetsysteme über Wanäler 46 mit drei Wieklungen <B>g</B> eisti werden, welche in den wechselstromseitigen Zuleitun gen des Kontaätstromrichters liegen.
Diese Wandler besitzen<B>je</B> eine Vormagnetisie- rungswicklung, welche in Reihe, über den Widerstand 47 aus der Batterie mit Gleieh- strom erregt werden, sowie<B>je</B> eine weitere in Reihe geschaltete Wiüklüng, weiche die Wieklungen 14 erregen. Auf diese Weise ist erreicht, dass bei Auftreten einer Rückzün dung eines Kontaktes die Steuerwicklungen 14 von -einem Stromstoss durchflossen wer den, der das Schliessen aller Kontakte ver- anlasst.
Die Steuerung des Kontaktstromrichters kann auch dadurch herbeigeführt wer-den, daiss, die mit Wechselstrom gespeisten An- triebswieklungen aller Magnetkreis,e in die Anodenkreise eines Mutators eingeschaltet sind, wie in Fig. <B>7</B> gezeigt. Der Mutator 49 ist über den Transformator 4,8 an Ls Wech- seletromnetz gelegt.
Die Gittersteuerung des Mut#ators 49 eridlgt mit Hilfe eines Steuer- aPparates <B>50</B> bekannter Bauart und Wirkung in Abhängigkeit von der Belastung oder Spannung des Kontaktstromrichters.