CH661378A5 - Elektromagnetisches schaltgeraet zur steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer antriebe. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät zur Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe, mit einem Festkontaktträger für eine Anzahl von in zwei Reihen gegenüberliegend in Kontaktebenen angeordneten Festkontakten und einem in dem Festkontaktträger gelagerten Schieber, der gefedert gelagerte Kontaktbrücken trägt. Ein derartiges Schaltgerät ist beispielsweise aus der DE-AS 2 143 488 bekannt. Jeweils zwei einander gegenüberliegende Festkontakte und die zugehörige Kontaktbrücke bilden einen doppelt-unter-brechenden Arbeitskontakt. Beispielsweise zur Steuerung eines drehrichtungsumkehrenden Drehstrommotors sind zwei solcher Schaltgeräte oder Schütze erforderlich, deren mit ihrem jeweiligen Anker in Wirkverbindung stehende Schieber jeweils mindestens zwei, bei vorgeschriebener allpoliger Abschaltung jedoch drei Arbeitskontakte betätigen. Da die Drehrichtungsumkehr durch Phasenvertauschung erfolgt, müssen zwei Arbeitskontakte des einen Schützes mit zwei Arbeitskontakten des anderen Schützes so verdrahtet sein, dass sich zwei als Umschalter wirkende Kontaktpaare ergeben. Zusätzlich müssen die beiden Schütze auch noch entweder durch mechanische Verbindung ihrer Anker oder elektrisch über Hilfskontakte gegeneinander verriegelt sein, damit ein gleichzeitiges Ansprechen beider Schütze und damit ein Kurzschluss zwischen zwei Phasen verhindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, das die gleiche Funktion bei der Steuerung drehrichtungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe erfüllt, für die bisher zwei derartiger Schaltgeräte oder Schütze erforderlich waren.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Schieber zwei kontaktgebende Endlagen und eine Mittelstellung, bei der sämtliche Kontakte geöffnet sind, hat, dass jede Kontaktbrücke aus zwei parallelen Einzelbrücken besteht, zwischen denen eine Schraubendruckfeder liegt und deren eine in der einen Endstellung und deren andere in der anderen Endstellung Kontakt geben, und dass zwei Kontaktebenen durch eine Leerebene voneinander getrennt sind, in der ein Festkontakt angeordnet ist, der zwei Kontaktstellen hat, deren eine in die eine benachbarte Kontaktebene und deren andere in die andere benachbarte Kontaktebene reicht und mit dem gegenüberliegenden Festkontakt der betreffenden Kontaktebene durch die zugehörige Einzelbrücke verbindbar ist.

Dadurch, dass das Schaltgerät drei stabile Stellungen hat, nämlich zwei Arbeitsstellungen und eine Ruhestellung, vermag es bei sogenannten Wendeantrieben zwei Schaltgeräte der bisher üblichen Bauart mit jeweils einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung zu ersetzen. Gleichzeitig wird aber auch durch die besondere Ausbildung der Kontaktebenen, also der jeweils elektrisch zusammenwirkenden Festkontakte und Kontaktbrücken, der bisher notwendige Verkabelungsaufwand erheblich reduziert, beschränkt sich nämlich auf eine externe Drahtbrücke zwischen denjenigen Festkontakten, die durch den in der Leerebene angeordneten Festkontakt voneinander getrennt sind. Zusätzlich zu den zwei für die Polumkehr oder Phasenvertauschung mindestens erforderlichen Kontaktebenen kann selbstverständlich noch eine dritte Kontaktebene vorgesehen sein, die zur allpoligen Abschaltung eines Drehstrommotors benutzt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schaltgerätes besteht darin, dass der Festkontakt der Leerebene und die in den benachbarten Kontaktebenen ihm schräg gegenüberliegenden Festkontakte, gesehen in ihrer Deckungslinie, U-Profil haben, wobei die parallelen Längsschenkel je eine Kontaktstelle tragen und der Querschenkel mit einem Anschlussmittel versehen ist.

Bevorzugt kann weiterhin in der Leerebene gegenüber dem Festkontakt ein Spulenanschluss angeordnet sein, wodurch eine optische Raumausnutzung erreicht wird. Die übrigen Spulenanschlüsse sind dabei in einer weiteren Leerebene untergebracht, ohne dass dadurch die äusseren Abmessungen des Schaltgerätes diejenigen von derzeit auf dem Markt befindlichen Schaltgeräten überschreiten.

Sofern auf die Nutzung des in der Leerebene, dem Festkontakt gegenüber angeordneten Anschlusses für die Spule verzichtet wird, können die Spulenanschlüsse paarig in links und rechts neben den Schaltkontakten angeordneten Ebenen untergebracht werden.

Der Schieber des Schaltgerätes nach der Erfindung kann grundsätzlich über beliebige Magnetantriebe betätigt werden, die drei verschiedene, stabile Stellungen oder Schaltzustände erzielen lassen. Bevorzugt finden jedoch unpolarisierte Doppelmagnetsysteme oder polarisierte Magnetantriebe mit zwei Erregerspulen Verwendung.

In der Zeichnung ist das Schaltgerät nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel und mit zwei verschiedenen Magnetantrieben dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 das vollständige Schaltbild einer Steuerung eines drehrichtungsumkehrbaren Drehstrommotors unter Verwendung eines Schaltgerätes nach der Erfindung,

Fig. 2a einen Schnitt durch den Kontaktapparat des Schaltgerätes entsprechend der Linie A-A in Fig. 3,

Fig. 2b wie Fig. 2a, jedoch mit beidseitig neben den Schaltkontakten angeordneten Spulenanschlüssen,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Kontaktapparat des Schaltgerätes längs der Linie D-D in Fig. 2a,

Fig. 4a einen Schnitt durch das Schaltgerät längs der Linie B-B in Fig. 2a,

Fig. 4b einen Schnitt durch das Schaltgerät längs der Linie E-E in Fig. 4a,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Schaltgerät längs der Linie B-B in Fig. 2a, zur Veranschaulichung eines anderen Magnetantriebes,

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Fig. 6 einen Teilschnitt längs der Linien C-C in den Fig. 4 und 5,

Fig. 7 einen winkei-förmig ausgebildeten Festkontakt und

Fig. 8 einen U-förmig ausgebildeten Festkontakt.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur Steuerung eines drehrich-tungsumkehrbaren, aus einem Drehstromnetz R, S, T, Mp gespeisten Drehstrommotors M unter Verwendung eines Schaltgerätes der hier vorgeschlagenen Art. Die Phasen R, S, T sind mit den entsprechenden Anschlüssen des Motors über eine Kontaktanordnung mit den Kontaktanschlüssen 1 bis 6 verbunden. Die Kontaktanordnung ist als dreipoliger Umschalter mit den drei Stellungen «Ein», «Aus», «Ein» ausgebildet. Auf einem gemeinsamen Schieber 10 sitzen hierzu drei Kontaktbrücken 12, 34 und 56, von denen jede mit vier Festkontakten, z.B. la, lb und 2a, 2b für die Kontaktbrücke 12, entsprechend einem üblichen, doppelt-unterbrechenden Umschalter zusammenwirkt. Die drei Kontaktbrücken 12, 34 und 56 bilden so mit den zugeordneten Festkontakten drei parallele Kontaktebenen. Zur Drehrichtungsumkehr des Motors M ist eine Vertauschung von zwei der drei Phasen an den entsprechenden Anschlüssen des Motors erforderlich. Ein entsprechend dieser Schaltung ausgeführter Kontaktapparat des Schaltgerätes würde allerdings (unter Einrechnung der hier gezeigten, allpoligen Abschaltung im Stillstand) zwölf Festkontakte benötigen, die durch insgesamt sechs Drahtbrücken entsprechend der gezeichneten Schaltung miteinander zu verbinden wären.

Der die Kontaktbrücken 12, 34 und 56 tragende Schieber 10 ist mit dem Anker eines Magnetantriebes verbunden, der im vorliegenden Fall als polarisierter Magnetantrieb mit zwei Spulen MCI und MC2 ausgebildet sein. Das Wicklungsende der einen Spule MCI und der Wicklungsanfang der anderen Spule MC2 sind im Punkt A3 zusammengeführt und über einen Ar-beitskontakt-Taster T4 mit dem einen Anschluss einer Steuergleichspannungsquelle verbunden. Der Wicklungsanfang AI der Spule MCI ist über einen Umschaltkontakt-Taster T5 mit beiden Anschlüssen dieser Gleichspannungsquelle verbunden, ebenso das Wicklungsende A2 über einen weiteren Umschaltkontakt-Taster T6. Wie später anhand eines Ausführungsbeispieles noch erläutert werden wird, ist dieser Magnetantrieb im Zusammenwirken mit dem Schieber 10 so ausgebildet, dass er drei stabile Stellungen hat, so dass zur Erreichung der rechten und der linken Endstellung wie auch der Mittelstellung, in der sämtliche Kontakte geöffnet sind, jeweils nur ein kurzer Stromimpuls erforderlich ist. Ausgehend von der gezeichneten mittleren Ruhelage durchfliesst bei Betätigung des beispielsweise den Linkslauf des Motors M auslösenden Tasters T5 der Steuerstrom die Spulen MCI und MC2 in der einen Richtung, bei Betätigung des dann den Rechtslauf des Motors M auslösenden Tasters T6 hingegen in der anderen Richtung. Wird jedoch der Taster T4 betätigt, so durchfliesst der Steuerstrom die beiden Spulen MCI und MC2 in entgegengesetzter Richtung und bringt damit den Schieber 10 in seine Mittelstellung, entsprechend dem Stillstand des Motors M.

Das hier vorgeschlagene Schaltgerät hat nun einen Kontaktapparat, der zur Verwirklichung der Schaltung nach Fig.l anstelle von zwölf Festkontakten lediglich sieben Festkontakte entsprechend den Kontaktanschlüssen 1 bis 6 in Fig. 1, sowie anstelle von sechs Drahtbrücken nur noch die in Fig. 1 mit 15 bezeichnete Drahtbrücke zur Verbindung der beiden Anschlüsse 4 benötigt. Dieser Kontaktapparat ist in den Fig. 2a, 2b und 3 dargestellt, wobei Fig. 2a einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3, Fig. 2b einen Schnitt in der gleichen Schnittrichtung wie Fig. 2a, jedoch mit beidseitig neben den Schaltkontakten angeordneten Spulenanschlüssen und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie D-D in Fig. 2a zeigt. Für Fig. 2a und Fig. 2b gelten die gleichen Bezugszeichen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch nicht alle Bezugszeichen in beiden Figuren aufgeführt. Wie aus Fig. 2a und 2b ersichtlich, trägt der gemeinsame

Schieber 10 die drei Kontaktbrücken 12, 34 und 56, von denen jede aus zwei gegeneinander gefederten Einzelbrücken 12a, 12b bzw. 34a, 34b bzw. 56a, 56b besteht. Jede dieser Kontaktbrücken legt eine Kontaktebene fest, von denen beispielsweise die erste entsprechend der Linie D-D verläuft. In der ersten Kontaktebene entsprechend den Anschlüssen 1 und 2 sind die jeweiligen Festkontakte der Fig. 1 als einander zugewandte Kontaktstellen la, lb bzw. 2a, 2b an den Enden der Längsschenkel je eines einstückigen Festkontakt-Formstückes 100 bzw. 200 ausgebildet, das annähernd U-förmig ist und auf seinem Querschenkel eine Anschlussschraube 101 bzw. 201 trägt. Jeweils einer der Schenkel der Festkontakt-Formstücke, hier derjenige für die Kontaktstellen la bzw. 2a, ist lediglich aus Gründen der Einhaltung der notwendigen Luft- und Kriechstrecken abgewinkelt und zusätzlich gekröpft.

In der zweiten Kontaktebene, die die Kontaktbrücke 34a, 34b enthält, ist für den Anschluss 3 ein gleichartiges Festkontakt-Formstück 300, mit den Kontaktstellen 3a und 3b vorgesehen. Der Querschenkel trägt eine Anschlussschraube 301. Hingegen ist das dem gegenüberliegenden Kontaktanschluss 4 zugeordnete Festkontakt-Formstück 400a winkei-förmig entsprechend der perspektivischen Darstellung gemäss Fig. 7 ausgebildet und hat nur eine Kontaktstelle 4a auf einem seiner Schenkel. Die Kontaktstellen 3a und 4a werden in der linken Endlage des Schiebers 10 durch die Einzelbrücke 34a miteinander verbunden. Der andere Schenkel des winkei-förmigen Festkontakt-Formstückes 400a trägt eine Anschlussschraube 401a.

Auf die zweite Kontaktebene folgt eine sogenannte Leerebene. Diese enthält zwar den Kontaktanschluss 6, jedoch keine Kontaktbrücke. In der darauffolgenden, dritten, die Kontaktbrücke 56a, 56b enthaltenden Kontaktebene ist dem Anschluss 5 ein Festkontakt-Formstück 500 mit Anschlussschraube 501 entsprechend dem Festkontakt-Formstück des Anschlusses 1, also U-profilförmig und mit einander zugewandten Kontaktstellen 5a, 5b zugeordnet. Gegenüber befindet sich ein zweiter Kontaktanschluss 4 mit einem Kontakt-Formstück 400b, das wie das Kontaktformstück 400a der zweiten Ebene winkel-för-mig, jedoch spiegelsymmetrisch hierzu und mit einer Kontaktstelle 4a' ausgebildet ist und eine Anschlussschraube 401b hat. Die Kontaktanschlüsse 4 der zweiten und der dritten Kontaktebene sind durch die Drahtbrücke 15 miteinander verbunden. In der Leerebene zwischen diesen beiden Kontaktanschlüssen 4 befindet sich der Kontaktanschluss 6 mit Anschlussschraube 601. Dieser Kontaktanschluss 6 besteht aus einem U-förmigen Festkontakt-Formstück 600 entsprechend der perspektivischen Darstellung gemäss Fig. 8, an dessen Längsschenkeln nach aussen gewandte und daher in die jeweils benachbarten Ebenen reichende Kontaktstellen 6a' und 6a angebracht sind. Dementsprechend verbindet in der rechten Endlage des Schiebers 10 die Einzelbrücke 34b der zweiten Ebene die Kontaktstelle 3b mit der Kontaktstelle 6a', hingegen in der linken Endlage des Schiebers 10 die Einzelbrücke 56a der dritten Kontaktebene die Kontaktstelle 5a mit der Kontaktstelle 6a. Wie ohne weiteres ersichtlich, spielt bei dieser Ausbildung des Kontaktapparates die Kontaktstelle 4a' die Rolle des Festkontaktes 6b in Fig. 1 und die Kontaktstelle 6a' die Rolle des Festkontaktes 4b in Fig. 1.

Der dem Anschluss 6 gegenüberliegende Platz in dem Gehäuse 20 des Kontaktapparates ist zur Unterbringung des Spulenanschlusses A3 der Fig.l genutzt. Im Anschluss A3 ist das Ende der Spule MCI und der Anfang der Spule MC2 zusam-mengefasst. Die Spulenanschlüsse AI und A2 sind im Beispiel der Fig. 2a in einer weiteren Ebene links neben den Schaltkontakten in einer sogenannten Spulenanschlussebene zusammenge-fasst. In Fig. 2b sind, räumlich etwas aufwendiger, auf beiden Seiten der Schaltkontakte je eine Spulenanschlussebene angefügt, wovon die eine Spulenanschlussebene die Anschlüsse AI und A2 der Spule MCI und die anderen Spulenanschlussebene die Anschlüsse A3 und A4 der Spule MC2 besitzt. Diese räum5

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lieh etwas aufwendigere Konstruktion hat jedoch den Vorteil, dass beide Spulen MCI und MC2 samt ihrer Anschlüsse gleichartig und dadurch kostenmässig eventuell günstiger zu fabrizieren sind.

Die Ausbildung und Anbringung der Spulenanschlüsse im Gehäuse 20 des Kontaktapparates spielt jedoch im Rahmen der Erfindung keine Rolle. Weiterhin kann auch die erste Kontaktebene entfallen, wenn entweder auf eine allpolige Abschaltung verzichtet oder das Schaltgerät zur Drehrichtungsumkehr von Gleichstrommaschinen durch Polvertauschung verwendet wird.

Der Schieber 10 kann grundsätzlich mittels beliebiger Magnetantriebe betätigt werden, die die beschriebenen drei stabilen Stellungen des Schiebers 10 gewährleisten. Zwei Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 4 bis 6 schematisch dargestellt, wobei die Fig. 4a und 5 jeweils Schnitte längs der Linien B-B in Fig. 2a sind.

Das in den Fig. 4a und 4b gezeigte Schaltgerät hat einen polarisierten Magnetantrieb, der in der im Zusammenhang mit -Fig. 1 erläuterten Art und Weise steuerbar ist. Der Magnetantrieb enthält einen Spulenkörper 40 der in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die eine die Spule MCI die andere die Spule MC2 enthält. In der Bohrung des Spulenkörpers 40 ist ein Anker 41 verschiebbar gelagert, der beidseits über die Stirnflächen des Spulenkörpers 40 hinausreicht und dort je eine Polplatte 42 bzw. 43 trägt. An zwei gegenüberliegenden Seiten wird der Spulenkörper 40 von zwei innenliegenden Jochen 44a und 44b, sowie von zwei davon beabstandeten, aussenliegenden Jochen 45a und 45b umschlossen.

Zwischen den Jochen 44a, 44b und den Jochen 45a, 45b befinden sich quaderförmige Dauermagnete 46a und 46b. Die Polplatten 42 und 43 des Ankers 41 wirken mit den ihnen zugewandten Stirnflächen der Joche 44a, 44b und 45a, 45b zusammen. Der Anker 41 ist an seinem linksseitigen Ende über die entsprechende Polplatte 42 hinaus verlängert und mit dem einen

Ende eines um einen Drehpunkt 28 schwenkbaren Hebels 29 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Schieber 10 in Wirkverbindung steht, der die drei Kontaktbrücken 12a, 12b sowie 34a, 34b und 56a, 56b trägt. Die stabile Mittelstellung dieses s Schiebers 10 gewährleistet eine Mittelstellungsfeder, die aus zwei vorgespannten Schraubendruckfedern 32a, 32b in einer Ausnehmung des Gehäuses 20 besteht. Wie besser aus Fig. 6 ersichtlich, stützen sich die einander zugewandten Enden der Schraubenfedern 32a, 32b in der gezeichneten mittleren Ruhela-lo ge sowohl an zwei in die Ausnehmung des Gehäuses 20 hineinreichenden Nasen als auch an einem Fortsatz 33 des Schiebers 10 ab. Bei Bewegung des Schiebers 10 aus seiner Ruhelage infolge Erregung einer der beiden Spulen MCI und MC2 wird daher nur die in der Bewegungsrichtung des Schiebers liegende 15 Schraubenfeder komprimiert, während die andere Schraubenfeder unter Erhaltung ihrer Vorspannung sich dann nur gegen die Gehäusenasen abstützt.

In Fig. 5 ist ein unpolarisierter Magnetantrieb gezeigt. Dieser besteht aus zwei Spulenkörpers 51 und 52 für die Spulen MCI und MC2, welche an zwei gegenüberliegenden Seiten von einem weichmagnetischen Joch 53 umschlossen sind, das mit einem Mittelschenkel 53a zwischen den beiden Spulenkörpern 51 und 52 liegt. An seinen beiden Stirnflächen geht das Joch 53 in in die Bohrung der Spulenkörper 51 und 52 hineinreichende Kernstücke 54 und 55 über.

In diesen Kernstücken ist eine Führungsstange 57 für einen weichmagnetischen Anker 58 verschieblich gelagert. An dieser Führungsstange ist der um den Drehpunkt 28 schwenkbare He-30 bei 29 zur Betätigung des Schiebers 10 angelenkt. Im übrigen entspricht das Schaltgerät demjenigen nach den Fig. 4a und 4b. Die gezeichnete Mittelstellung des Ankers 58 wird auch hier durch eine zweiteilige Mittelstellungsfeder 32a, 32b der aus Fig. 6 ersichtlichen Art gewährleistet.

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3 Blätter Zeichnungen

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1. Elektromagnetisches Schaltgerät zur Steuerung drehrich-tungsumkehrbarer elektromotorischer Antriebe, mit einem Festkontaktträger für eine Anzahl von in zwei Reihen gegenüberliegend in Kontaktebenen angeordneten Festkontakten und einem in dem Festkontaktträger gelagerten Schieber, der gefedert gelagerte Kontaktbrücken trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (10) zwei kontaktgebende Endlagen und eine Mittelstellung, bei der sämtliche Kontakte geöffnet sind, hat, dass jede Kontaktbrücke (12, 34, 56) aus zwei parallelen Einzelbrücken (12a, 12b; 34a, 34b; 56a, 56b) besteht, zwischen denen eine Schraubendruckfeder liegt und deren eine in der einen Endstellung und deren andere in der anderen Endstellung Kontakt geben, und dass zwei Kontaktebenen (3, 4; 5, 6) durch eine Leerebene voneinander getrennt sind, in der ein Festkontakt (600) angeordnet ist, der zwei Kontaktstellen (6a, 6a' ) hat, deren eine (6a') in die eine benachbarte Kontaktebene (3, 4) und deren andere (6a) in die andere benachbarte Kontaktebene (5, 4) reicht und mit dem gegenüberliegenden Festkontakt (300 bzw. 500) der betreffenden Kontaktebene (3, 4 bzw. 5, 4) durch die zugehörige Einzelbrücke (34b bzw. 56a) verbindbar ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkontakt (600) der Leerebene und die in den benachbarten Kontaktebenen ihm schräg gegenüberliegenden Festkontakte (300 bzw. 500), gesehen in ihrer Deckun'gslinie, U-Profil haben, wobei die parallelen Längsschenkel je eine Kontaktstelle (6a', 6a; 3a, 3b; 5a, 5b) tragen und der Querschenkel mit einem Anschlussmittel (601; 301; 501) versehen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leerebene gegenüber dem Festkontakt (600) ein Spulenanschluss (A3) angeordnet ist.