DE266592C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ja 266592 KLASSE 21c. GRUPPE

FRIED. KRUPP AKT.-GES. in ESSEN, Ruhr.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. März 1912 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische, für Stufenwiderstände bestimmte sogenannte Schützsteuerungen, deren Schützbewegung durch Kurzschluß von Wicklungen auf den Schützen verzögert wird.

Die Erfindung bezweckt, eine Schützsteuerung dieser Art zu schaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß' die Schützbewegung in sehr einfacher Weise innerhalb weiter Grenzen mit

ίο großer Genauigkeit geregelt werden kann und außerdem die Erregerwicklungen der einzelnen Schütze im Beharrungszustande stromlos sind und daher keine Energie verbrauchen.
Auf der Zeichnung zeigt

Fig. ι einen mittleren Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines einzelnen Schützes, das dazu bestimmt ist, bei einer der Erfindung gemäß eingerichteten Schützsteuerung einen Stromkreis mit zeitlicher Verspätung zu schließen, und

Fig. 2 ein Schaltungsschema einer Ausführungsform einer durch Schütze dieser Art gebildeten Schützsteuerung.

Es soll zunächst das in Fig. 1 dargestellte Schütz beschrieben werden.

Das aus magnetischem Stoffe hergestellte hohlzylindrische Gehäuse A des als Topfmagnet ausgebildeten Schützes ist an seinem oberen Ende durch' einen Deckel A¹ abgeschlossen, der einen in das Gehäuse hineinragenden Magnetkern a² von im ,wesentlichen zylindrischer Gestalt trägt. Koachsial zu dem Magnetkerne a² ist der ebenfalls im wesentlichen zylindrische Anker B des Magneten verschiebbar angeordnet, der an seinem freien, durch den Boden des Gehäuses A hindurchtretenden Ende mit einem Kontaktstücke b¹ versehen ist. Der Anker B steht unter der Wirkung einer Feder C, die ihn in achsialer Richtung so weit im Sinne des Pfeiles χ zu verschieben sucht, bis das Kontaktstück b¹ mit einem außerhalb des Gehäuses A liegenden festen Kontaktstücke D in leitende Berührung gelangt ist. Der Magnetkern, α² und der innerhalb des Gehäuses A liegende Teil des Ankers B werden von einem eine Induktionsspule bildenden Kupferzylinder E und einer zur Erregung des Magneten bestimmten Wicklung E¹ umschlossen, die an ein Gleichstromnetz M (Fig. 2) angeschlossen werden kann. Wenn sich der Anker B in seiner oberen Grenzstellung (Fig. 1) befindet, in der er entgegen der Wirkung der Feder C festgehalten wird, wenn in der Wicklung E¹ ein hinreichend starker elekrischer Strom fließt, steht seine obere Stirnfläche b² der benachbarten Stirnfläche a³ des Magnetkernes a² in geringem einstellbaren Abstande gegenüber. Zur Einstellung dieses Abstandes dient eine aus einem nicht magnetischen Stoffe hergestellte Stellschraube F, die in entsprechendes Muttergewinde des Deckels .4 * eingreift und mit einem glatten, durch eine Mittelbohrung des Magnetkernes aP· hindurchtretenden Schafte f¹ in eine Bohrung δ³ des Ankers B hineinragt, so daß der angezogene Anker, wenn sich der Boden der Bohrung δ₃

an den Schaft f¹ anlegt, je nach der Einstellung der Schraube F verschiedene Höhenlagen einnehmen kann.

Wenn die Wicklung E¹ an das zugehörige Gleichstromnetz angeschlossen ist und demgemäß unter dem Einflüsse des die Wicklung durchfließenden Erregerstromes der Anker B entgegen der Wirkung der Feder C in seiner oberen Grenzstellung (Fig. i) festgehalten wird,

ίο stehen die Kontaktstücke 5¹ und D außer Berührung. Die Induktionsspule E is"t hierbei stromlos.

Wird der in der Wicklung E¹ fließende Erregerstrom unterbrochen, so entsteht in der Induktionsspule E ein starker Induktionsstrom, der in demselben Sinne wirkt wie der Erreger-■ strom, der vorher die Wicklung E¹ durchfloß.

Der Anker B wird daher unter der Wirkung der von dem Induktionsstrome erzeugten magnetischen Zugkraft noch eine gewisse Zeit lang in seiner oberen Grenzlage verbleiben. Erst wenn der Induktionsstrom so weit gesunken ist, daß die magnetische Zugkraft kleiner geworden ist als die Kraft der Feder C, verläßt der Anker B seine obere Grenzlage und gelangt nunmehr mit großer Geschwindigkeit in seine untere Grenzstellung, so daß der Stromkreis, in dem die Kontaktstücke b¹ und D liegen, geschlossen wird.

Die Zeit, die von dem Augenblicke der Unterbrechung des in der Wicklung E¹ fließenden Stromes bis zu dem Augenblicke verstreicht, in dem der Anker B seine obere Grenzstellung verläßt, soll als Schaltverzug bezeichnet werden. Der Schältverzug ist nach dem bekannten Gesetze über den Stromverlauf in Spulen mit Selbstinduktion unter sonst

gleichen Umständen dem Ausdrucke —- pro-

portional, in dem L den Selbstinduktionskoeffizienten und w den Widerstand der durch den Kupferzylinder E gebildeten Induktionsspule bedeutet. Dieser Ausdruck wird bei gegebenen Abmessungen der Eisenmasse des Elektromagneten um so größer, je größer das Volumen des Kupferzylinders E ist. Man kann daher durch passende Wahl der Abmessungen des Kupferzylinders E auch bei kleinen Abmessungen der Eisenmasse des Elektromagneten einen verhältnismässig großen Schaltverzug erzielen. Die gleiche Wirkung könnte man natürlich auch erreichen, wenn man den Kupferzylinder E, der eine Induktionsspule mit der Windungszahl ι bildet, durch eine eine größere Windungszahl besitzende Induktionsspule ersetzt, deren Kupferwicklungsraum gleich dem Volumen des Kupferzylinders E ist.

Da der Selbstinduktionskoeffizient L dem magnetischen Widerstände des Elektromagneten umgekehrt proportional ist und dieser Widerstand von dem Abstande der Flächen b² und a^z abhängt, so kann der Ausdruck —

und daher auch der Schaltverzug durch Veränderung dieses Abstandes leicht und innerhalb weiter Grenzen geregelt werden, und zwar hat eine Verkleinerung des Abstandes eine Vergrößerung des Schaltverzuges zur Folge und umgekehrt.

Wird die Wicklung E¹ wieder an das Netz angeschlossen, so wird der Anker B, sobald der Erregerstrom so weit angewachsen ist, daß die durch ihn erzeugte magnetische Zugkraft die Kraft der Feder C überwiegt, wieder angezogen. Da bei der unteren Grenzstellung des Ankers B der Luftzwischenraum zwischen Anker und Magnetkern a² und mithin auch der magnetische Widerstand verhältnismäßig groß ist, so wird der Selbstinduktionskoeffizient entsprechend klein; es steigt daher der Erregerstrom verhältnismäßig schnell an, so daß die Zeit, die zwischen dem Einschalten des Erregerstromes und der Trennung der beiden Kontaktstücke b^l und D verstreicht, sehr klein ausfällt. Diese Zeit ist natürlich unabhängig von der mit Hilfe der Schraube F einstellbaren Größe des Luftzwischenraumes zwischen dem angezogenen Anker und dem Magnetkerne a².

In dem in Fig. 2 dargestellten Schaltungsschema ist die Verwendung von Schützen der beschriebenen Art bei einer Schützensteuerung veranschaulicht, die zum selbsttätigen Kurzschließen der einzelnen Stufen eines Anlaßwiderstandes eines Elektromotors dient. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß der Anlaßwiderstand G nur vier Stufen besitzt und daß dementsprechend nur vier mit H, H¹, H² und H³ bezeichnete Schütze vorhanden sind, durch deren Kontakte b¹ die einzelnen Stufen des Anlaßwiderstandes in bekannter Weise kurzgeschlossen werden· können. Der Anlaßwiderstand G und der Motoranker / liegen in einem im folgenden kurz als Ankerstromkreis bezeichneten Stromkreise, der unter der Vermittelung eines mit einem Steuerhebel K versehenen Umschalters an das Gleichstromnetz M angeschlossen werden kann. An dieses Netz kann ferner ebenfalls durch Vermittelung des erwähnten Umschalters ein zweiter Stromkreis angeschlossen werden, der die in Reihe geschalteten Erregerwicklungen E¹ der Schütze H, H¹, H² und H^s enthält und im folgenden kurz als Erregerstromkreis bezeichnet werden soll. Der Umschalter besitzt einen Leerkontakt k¹ und zwei Kontaktschienen k² und k^s, die in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise angeordnet sind, und zwar ist die Kontaktschiene k² in den Erreger- und die Kontaktschiene k³ in den Ankerstromkreis eingeschaltet. Die Schütze H, H¹, H^z und H³ sind so eingestellt, daß das Schütz H den kleinsten und

jedes folgende einen größeren Schaltverzug als das vorhergehende besitzt.

Im Ruhezustande befindet sich der Steuerhebel K aui dem Leerkontakt k¹ in der mit bezeichneten Stellung, bei der sowohl der Ankerstromkreis als auch der Erregerstromkreis vom Netze M abgeschaltet sind. Die Kontakte b¹ sämtlicher Schütze stehen hierbei mit den gegenüberliegenden Kontakten des

ίο Anlaßwiderstandes G in Berührung. Zum Anlassen des Motors wird der Steuerhebel K im Sinne des Pfeiles y gedreht. Sobald der Steuerhebel hierbei in die Stellung ι gelangt ist, bei welcher er mit der Kontaktschiene k'^z in leitender Berührung steht, wird der Erregerstromkreis geschlossen, und es fließt nunmehr durch die Wicklungen E¹ ein Strom, unter dessen Einfluß bei sämtlichen Schützen gleichzeitig die leitende Berührung zwischen den Kontaktstücken b^l und den zugehörigen Kontakten des Anlaßwiderstandes G aufgehoben wird. Ist der Steuerhebel in die Stellung 2 gelangt, bei der er sowohl mit der Kontaktschiene k² als auch mit der Kontaktschiene k^s in leitender Berührung steht, so wird auch der Ankerstromkreis geschlossen, und zwar muß der Strom, da der Erregerstromkreis noch geschlossen ist und daher sämtliche Kontaktstücke b¹ außer Berührung mit den zugehörigen Kontakten des Anlaßwiderstandes G stehen, den ganzen Anlaßwiderstand durchfließen. Wird der Steuerhebel K schließlich bis in ■ die Stellung 3 gedreht, bei der er nur noch mit der Kontaktschiene k³ in leitender Berührung steht, so wird der Erregerstromkreis unterbrochen, und es gibt nun zunächst das Schütz H, das den kleinsten Schaltverzug besitzt, nach Ablauf der dem eingestellten Schaltverzuge entsprechenden Zeit seinen Anker frei, so daß sein Kontaktstück b¹ zur Berührung mit dem zugehörigen Kontakte des Anlaßwiderstandes G gelangt und damit die erste Stufe des Widerstandes G kurzschließt. In entsprechenden Zeitabständen geschieht nacheinander das Gleiche bei den Schützen H, H¹, B.^% und H³, bis schließlich der ganze Anlaßwiderstand G kurzgeschlossen ist. Durch zweckentsprechende Bemessung des Schaltverzuges der einzelnen Schütze läßt es sich leicht erreichen, daß die Anlaufzeit des Motors auf das geringste zulässige Maß beschränkt wird.

Zum Abstellen des Motors wird der Steuerhebel K zurückgedreht. Wenn hierbei der Steuerhebel in die Stellung 2 gelangt ist, wird der Erregerstromkreis wieder an das Netz angeschlossen, worauf sämtliche Schütze gleichzeitig ohne merkbaren Schaltverzug ihre Anker anziehen, so daß sich die Kontaktstücke b¹ von den zugehörigen Kontakten des Anlaß-Widerstandes wieder trennen. Es ist daher, wenn beim Übergänge des Steuerhebels K in die Stellung 1 der Ankerstromkreis geöffnet wird, wieder der ganze Anlaß widerstand, wie erforderlich, eingeschaltet. Bei der Stellung O des Steuerhebels ist wieder der Ruhezustand erreicht.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Für Stufenwiderstände bestimmte elektromagnetische Schützsteuerung, deren Schützbewegung durch Kurzschluß von Wicklungen auf den Schützen verzögert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung, die in an sich bekannter Weise derart eingestellt ist, daß dasjenige Schütz (H), das für die erste Widerstandsstufe bestimmt ist, den kleinsten und jedes folgende Schütz (z. B. H²) einen größeren Schaltverzug als das vorhergehende (H¹) besitzt, derart an eine Gleichstromquelle (M) angeschlossen werden kann, daß zunächst sämtliche die Schütze beherrschenden Erregerwicklungen (E¹) eingeschaltet werden, sodann der Stromlcreis des Stufenwiderstandes (G) geschlossen wird und schließlich sämtliche Erregerwicklungen (E¹) zugleich wieder ausgeschaltet werden, wonach die Freigabe der Schaltorgane (b¹) der Schützen (H, H¹, i?², H^s) stufenweise lediglich unter dem Einfluß der als Schalt-' Verzugsvorrichtungen wirkenden kurzgeschlossenen Wicklungen (E) erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.