DE646777C - Selbsttaetiger Sterndreieckschalter - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft einen selbsttätigen Sterndreieckschalter, bei dem ein Netzschalter und ein Umschalter um dieselbe Achse schwenkbar und getrennt beweglich angeordnet und durch Kippfedern miteinander verbunden sind. Beim Ein- und Abschalten des Netzschalters durch ein Bedienungselement wird dabei die Kipplage überschritten, so daß der Umschalter dann ebenfalls eine

to Schaltbewegung ausführt, die jedoch in der Sternstellung bis zum vollzogenen Motoranlauf durch eine selbsttätige Sperreinrichtung verzögert wird.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Sterndreieckschalters nach dem Hauptpatent. Erfmdungsgemäß sind Netzschalter und Umschalter an diametral gegenüberliegenden zylindrischen Flächen geführt, die zweckmäßig durch die Randflächen von Kreisplatten aus Isoliermaterial gebildet werden. Für die beweglichen Schaltglieder, die sich unter der Wirkung sich quer zur Zylinderachse zusammenziehender Federn an den Zylinderflächen abstützen, ergibt sich dadurch eine besonders vorteilhafte Gesamtanordnung.

Die Abb. 1 bis 6 erläutern den Erfindungsgedanken. Die Abb. 1 bis 3 zeigen Schnitte senkrecht zur Zylinder- bzw. Schalterachse, die Abb. 5 und 6 eine Draufsicht in Richtung der Achse und die Abb. 4 einen Schnitt in einer Ebene längs der Achse. Die Schnittdarstellung senkrecht zur Achse bzw. die Draufsichten längs der Achse zeigen zugleich den Gesamtschalter in den einzelnen Phasen seiners Arbeitsspiels. So veranschaulicht die Abb. ι die Kontaktstellung und die Sperreinrichtung in völlig abgeschaltetem Zustand, die Abb. 2 im eingeschalteten Zustand der Anlaßstufe Stern und die Abb. 3 in der Voll-Schaltstellung Dreieck. Ferner zeigt die Abb. S bzw. 6 den Betätigungsmechanismus unmittelbar vor dem Abschalten. Die Abb. 6 dient dabei zur Erläuterung einer zusätzlichen Ausgestaltungsmöglichkeit.

Die zylindrischen Außenflächen 1 und 2, auf denen die Schwenkbewegung der beweglichen Kontaktklotzkörper 14 mit den Kontaktklötzen 3 und 4 der Schaltglieder des Netz- und des Umschalters erfolgt, sind durch vier aus Isoliermaterial bestehende Kreisplatten 5 von doppel-T-förmigem Querschnitt gebildet, die durch Zwischenräume, den Schaltkammern, voneinander getrennt sind und koaxial in der Schalterachsenrichtung aufgebaut sind. Die Kreisplatten 5 sind durch ein parallel zur Schalterachse angeordnetes Prismenstück 6 aus Isoliermaterial zentriert und durch in den Zwischenräumen .befindliche Nutensteine 8, die hinter die Wulst des T-Pro-

fils der Isolierplatten greifen, mittels Schrauben 9 an die Wangen 7 des Prismenstückes 6 gepreßt. Die Schrauben 9 dienen gleichzeitig als Träger für die jeweils in der Mittel ebene der Kammern liegenden Netzanschlußklemmen RST. Diese Art der Festlegung wird an der gegenüberliegenden Seite des Randes der Kreisplatten 5 noch ergänzt durch ebenfalls parallel zur Achse verlaufende Leisten 10 und 11 aus Isoliermaterial, an die in gleicher Weise durch eingefügte Nutensteine 8 die Kreisplatten angepreßt werden. An der Leiste 10 sind die Klemmen UVW für die drei Anfänge der Dreiphasenwicklung des Motors und an der Leiste 11 die Klemmen ZXY für die entsprechenden Wicklungsenden mitangeschraubt. Die so in jedem der drei Zwischenräume an drei Stellen des Umfangs verteilt angeordneten Xutensteine 8 bewirken zugleich die seitliche Distanzierung der Kreisplatten 5, während die Prismenstücke 6 und die Leisten 10 und 11 an ihren Stirnseiten zugleich die Befestigung des Systems an den Gehäuseteilen 12, 13 (Abb. 4) übernehmen. Jede Kammer (in den Zeichnungen des Beispiels oben und unten) ist durch den aus Isoliermaterial bestehenden Kontaktklotzkörper 14 überbrückt, der sich mit seiner Auflagefläche (Abb. 4) beiderseits am Umfang je zweier nebeneinanderliegender Kreisplatten 5 abstützt. Um den Kontaktklotzkörper ist in der Mitte ein Metallstreifen 15 herumgefalzt, dessen schräg angewinkelte Fläche 16 dazu bestimmt ist, einen Kontakt mit den Flächen 17 eines Kontaktbügels 18 herzustellen. Der Kontaktbügel 18 ist mittels der Verschraubung 9 jeweils an eine der Klemmen des Netzanschlusses RST angeschlossen. An seinem dem Kammerinnern zugekehrten Ende ist der Kontaktstreifen 15 zu einem Haken 19 umgebogen, in dem die Ösen der Zugfedern 20 eingehängt sind. Die Zugfedern werden durch ein eingefügtes Isolierstück 21 elektrisch voneinander getrennt. Sie verbinden die beiden Kontaktklötze 3 und 4 quer durch die Kammer hindurch mechanisch miteinander. Ein U-förmig gebogenes Blechstück 22, das mit unter den Kontaktstreifen 15 untergefalzt ist, greift an den Federaufhängestellen 19 beiderseits vorbei in den Kammerraum hinein. Das Blechstück 22 verbindet den Kontaktstreifen 15 durch einen biegsamen Leiter, der in isolierte Doppellitzen 23 bzw. 24 aufgeteilt ist, über die Nutensteine 8 mit je einer der Klemmen der Wicklungsanfänge UVW bzw. der Wicklungsenden ZXY. Die Federisolierstücke 21 sind mit seitlichen Abweiserleisten 25 (Abb. 4) versehen.

Auf diese Weise sind in drei nebeneinanderliegenden Ebenen und zunächst vollkommen unabhängig voneinander drei jeweils durch Federn 20 verbundene Paare von Kontaktklötzen 3 und 4 für jeden Zweig des Dreiphasensystems geschaffen, wobei die (oberen) Kontaktklötze 3 die Wicklungsanfange UVW und die (unteren) Kontaktklötze 4 die Wicklungsenden ZXF der Motorwicklung verkörpern. Die zur Herstellung und Lösung der Verbindung der Wicklungsanfänge UVW mit den Netzzuleitungen RST dienenden (oberen) Kontaktklötze 3 stellen zusammen den Netzschalter dar und die (unteren) Kontaktklötze 4 den Umschalter. Über die Kontaktkörper 3 greift von oben eine Mitnehmerkralle 26 aus Isoliermaterial mit den Anschlagflächen 27 für die gemeinsame Mitnahme bei der Schwenkbewegung nach rechts und mit den Anschlagflächen 28 für die entgegengesetzte Schwenkbewegung. Der Abstand der Anschlagflächen 27 und 28 voneinander erlaubt eine weitgehende freie Beweglichkeit zwischen den Mitnehmerkrallen 26 und den Netzkontaktklötzen 3.

Die.Mitnehmerkrallen 26 sind mit Distanzstücken 29 auf zwei durch je eine Hülse 30 isolierte Stahlstäbe 31 aufgereiht, die an ihren Enden mit am Gehäuse drehbar gelagerten Blechsektoren 32 und 33 verschraubt sind. Der Blechsektor 32 stützt sich an einen Zap- go fen 34 ab, während der Blechsektor 33 mit einem Drehzapfen 35 in eine Bohrung der Welle 36 des Schaltergriffs 37 eingreift, die mittels der Buchse 38 am Gehäuseteil 12 gelagert ist. Auf der Schalterwelle 36 sitzt, durch eine Stellschraube 39 fest damit verbunden, ein Mitnehmerkörper 40, der mit einer Nase 41 in den Schwenkbereich des Blechsektors 33 hineinragt und diesen beim Einschalten mittels des Bedienungsgriffes 37 im too Uhrzeigersinn mitnimmt. Ferner ist der Mitnehmerkörper 40 mit dem einen Ende einer Feder 42 verbunden. Das andere Ende dieser Feder (abgesehen von der Ausgestaltung nach Abb. 6) greift am Blechsektor 33 an. Bei einer Verdrehung der Schalterwelle 36 im linksläufigen Sinne wird die Spannung der Feder auf einen solchen Betrag erhöht, daß damit die Abschaltbewegung durchgeführt werden kann. Die Feder 42 spannt sich dabei dadurch, daß die Sektoren 32 und 33 mit ihren Mitnehmerkrallen 26 durch eine um den Verbindungsstab 31 schwenkbare und sich durch die Feder 44 (Abb. 5) einlegende Klinke 43 an einem mit dem Gehäuse festen Haltestift 45 zunächst festgehalten werden, wenn der Mitnehmerkörper 40 von der Schalterwelle 36 im linksläufigen Sinne verdreht wird. Für die Wiederaushebung der Klinke ist im Beispiel ein mit der Schalterwelle fest verbundener Arm 63 vorgesehen, der am Klinkenfortsatz 64 wirkt.

Das selbsttätige Umschalten von Stern auf Dreieck nach beendetem Motoranlauf wird durch einen dreiphasigen Magneten 46 bewirkt, der in den Drehzapfen 47 der Gehäuseteile 12, 13 schwenkbar gelagert ist. Der Magnet trägt an seinem Jochende Anschlagbzw. Sperrkrallen 49, 50, die auf einer mit ihm fest verbundenen Isolierbrücke 48 jeweils in den drei Kammerebenen angeordnet sind und mit den Umschaltklötzen 4 zusammenwirken. Der Magnet ist mit einem Anker 52 und einer federnden Klinke 53 ausgestattet. Der Anker 52 wird durch sein Eigengewicht und durch eine einstellbare Feder 60 (Abb. 4)

iS von den Polflächen des Magneten 46 abgezogen gehalten.

In der Ausschaltstellung der Abb. 1 suchen die Zugfedern 20 die Klötze 3 und 4 längs der Zylinderfiächen 1 und 2 nach den Klemmen UVW bzw. ZXY zu zusammenzuziehen. Die Netzkontaktklötze 3 stützen sich hierbei an den Flächen 27 der mit dem Bedienungsgriff 37 verbundenen Mitnehmerkrallen 26 ab, die sich ihrerseits (an ihren Distanzhülsen 29) gegen besondere, an der Isolierleiste 10 mitverschraubte Anschlagfedern 61 legen, die zur Stoßaufnahme beim Abschaltvorgang vorgesehen sind. Die Umschaltkontaktklötze 4 dagegen stützen sich unter der Wirkung der Federn 20 an den Anschlagkrallen 49 des Magneten 46 ab und erzeugen an ihm ein rechtsdrehendes Moment um dessen Zapfen 47. Der Magnet dagegen stützt sich mit dem Ende seiner Sperrklaue 50 an der Außenseite des Kontaktklotzes 4 ab, so daß er in der Abschaltlage bleibt.

Wird nun der Bedienungsgriff 37 zum Einschalten im Uhrzeigersinn bewegt, dann werden die Mitnehmerkrallen 26 durch die Anschlagnase 41 mitgenommen; so daß die Mitnehmerfläche 27 die Netzkontaktklötze 3. längs der Zylinderfläche 1 vor sich herschiebt. Die Netzkontaktklötze 3 folgen der Bewegung des Schaltgriffs 37 so lange, bis sie nach Überschreitung der Kipplage der Federn 20 schließlich mit ihren Kontaktflächen 16 auf die Netzkontaktflächen 17 kommen und die Netz verbindung herstellen. Durch einen entsprechenden Abstand der entgegengesetzten Anschlagfläche 28 der Mitnehmerkrallen 26 ist Sorge getragen, daß das zustande gekommene freie Davoneilen der Netzkontaktklötze 3 und deren volle Kontaktbildung nicht vom festgehaltenen Griff 37 her gestört werden kann.

Erforderlichenfalls kann diese Maßnahme durch ein Spiel in der Kraftüberleitung zwischen dem Bedienungsgriff 37 und den Mitnehmerkrallen 26 unterstützt werden. Dies ist im Beispiel (Abb. 4) durch ein Langloch 65 für den Stift 66 erreicht, so daß der Schaltgriff 37 lose auf die Schalterwelle 36 aufgesetzt ist und die Schalterwelle mit einem Spiel dreht. Ferner sind die Verhältnisse so gewählt, daß die Klinke 43 (Abb. 5) spätestens am Arretierungsstift 45 in dem Augenblick einfällt, in welchem die Schaltgriffstellung das Davoneilen der Netzkontaktklötze 3 ermöglicht. Eine entgegengesetzte Griffbewegung bewirkt einen ordnungsmäßigen Abschaltvorgang.

Auch die Umschaltkontaktklötze 4 wollen bei Durchgang der Federn 20 durch die Kipplage ihre in Abb. 1 dargestellte Lage verlassen und sich nach den Netzkontaktstellen RST zu längs der Zylinderflächen 2 bewegen. Diese Bewegung wird aber zunächst dadurch verhindert, daß sich die hierfür an den Netzkontaktklötzen 4 vorgesehenen Sperrnasen 62 an den in ihrer Bahn liegenden Sperrkrallen 50 des Magneten 46 fangen. Über die Sperrkrallen 50 sind im Sternpunkt O am beweglichen Magneten die Enden ZXY der Motorenwicklung zusammengeschlossen, wobei die Sperrkräfte zwischen den Nasen 62 und den Sperrkrallen 50 zugleich die Kontaktdrücke für den Stromübergang liefern. Damit liegt der'Motor in Stern geschaltet am. Netz, wenn die Netzkontaktklötze 3 den Stromschluß mit den Netzzuleitungen RST herstellen. Nach dem Abklingen des Schaltstromstoßes wird unter Abgleiten der Sperrnasen 62 an den Sperrkrallen 50 der Magnet um die Drehzapfen 47 zur Seite geschwenkt, so daß die Kontaktklötze 4 für die Vollschaltung Dreieck freigegeben sind.

Dadurch daß der Schalter zwangsläufig nur bei kleinen Leerlaufströmen überzuschalten vermag, sind die Umschaltkontaktklötze 4 bzw. die Kontaktstellen 62, 50 stets nur für eine kleine Umschaltleistung zu bemessen.

Nach der Freigabe aus der Sternstellung gleiten die Umschaltkontaktklötze 4 in die Vollschaltstellung Dreieck der Abb. 3. Die einzelnen Klötze 3 oder 4 stellen vollkommen unabhängig voneinander an den Kontaktflächen 17 der Netzzuleitungen (sowie auch vorher der Klötze 4 an den Sperrkrallen 50 nach Abb. 2) den Kontakt her, so daß die sonst zu Störungen Anlaß gebende Notwendigkeit entfällt, den gesamten am Schalter verfügbaren Kontaktdruck für die einzelnen Kontaktstellen sorgfältig aufteilen zu müssen. Trotzdem bleibt es unbenommen, wie dies bei den Kontaktklötzen 3 und den 1x5 Mitnehmerkrallen 26 geschehen ist, die ganze Kontaktklotzreihe aller drei Stromzweige durch lose, mechanische Zusammenfassung gemeinsam zu schalten. So könnten die Umschaltkontaktlclötze 4 z. B. durch Nasen, mit denen die Kontaktklotzkörper 14 jeweils in eine entsprechend weite Aussparung des be-

nachbarten Kontaktklotzkörpers 14 eingreifen lose gekuppelt werden.

Zum Abschalten (Abb. 5) wird der Bedienungsgriit 37 (Abb. 4) nach der Ausgangslage (Abb. 1) zu umgelegt. Da die Sperrklinke 43 (Abb. 5), wie beschrieben, mit dem Augenblick der selbsttätigen Einschaltbewegung der Xetzkontaktklötze 3 die am Gehäuse angebrachte feste Nase 45 bereits gefaßt hat, so vermögen die Krallen 26 der rückläufigen Bewegung des Mitnehmerstückes 40, das sich mit seiner Mitnehmernase 41 beim Zurückdrehen vorn Blechsektor 33 entfernt, nicht zu folgen. Dadurch wird, wie in der Abb. 5 dargestellt, die Feder 42 gespannt, bis der Arm 63, gegen den Klinkenfortsatz 64 stoßend, die Klinke 43 entgegen der Wirkung der Feder 44 am Sperrzapfen 45 aushebt und durch die freigegebene Federkraft die Netzkontaktklotze 3 in Momentschaltung, von den Mitnehmerkanten 28 der Krallen 26 gefaßt, aus ihrer Kontaktlage in die Ausschaltlage zurückbewegt. Die zwischen den einzelnen Phasen befindlichen Wandungen der Krallenplatten 26 dienen zugleich als Trennwände, um Lichtbogenüberschläge von Phase zu Phase an den Xetzkontaktstellen 17 zu vermeiden. Mit dem Herumwerfen der an den Anschlagfedern 61 federnd aufgenommenen Krallen 26 überschreiten die Federn 20 und damit die von den Kanten 28 längs der Zylinderfläche 1 vor sich hergeschobenen Kontaktklötze 3 wiederum ihre Kipplage. Die Umschaltkontaktklötze 4 werden damit ebenfalls zurückbewegt, wobei sie, wie mit den Pfeilbögen der Abb. 3 angedeutet, mit ihren Xasen 62 unbehelligt an den Sperrzinken 50 des abgeklappten Magneten 46 vorbeikommen und schließlich, mit ihrem Rücken an den Anschlagkrallen 49 auftreffend, den Magneten 46 in die Ausgangslage zurückdrehen, wodurch die Abschaltstellung der Abb. 1 wiederhergestellt ist und der Sterndreieckschalter zu neuem Motoranlauf bereitsteht.

Wird der Magnet 46 noch als selbsttätige Nullspannungseinrichtung (Abb. 6) benutzt, so berühren die Kontaktklötze 4, sobald sie zur Vollschaltung gelangen, mit den an ihnen hierzu vorgesehenen Kontaktfedern 71 die i<i ihnen zugekehrten Kontaktstellen 70 der Spannungswicklung 69. Durch die nun am Netze liegende Spannungswicklung 69 wird der Magnet 46 neu erregt, und der Magnet46 und der Anker 52 ziehen sich an. Der Anker 52 trägt an einem Arm 72 einen Zapfen 73, der an Stelle des festen Klinkenzapfens 45 der Abb. 5 tritt, so daß die Klinke 43 an ihm aus- und einklinkt. Ferner ist die Feder 42 abweichend von der Abb. 5 so angeordnet, daß das dort mittels des Mitnehmerkörpers am Bedienungsgriff 37 liegende Ende nunmehr für etwa am entsprechend angebogenen Gehäuseteil 12 fest ist. Auf diese Weise wird schon mit der Einschaltbewegung des Griffes 37 die Feder 42 gespannt, so daß der Schalter selbsttätig in die Ausgangslage zurückgeworfen wird bzw. abschaltet, sobald der Anker 52 infolge ausbleibender Spannung abfällt und hierdurch am Arme 72. den Stift 73 aus der Klinke 43 aushebt. Zum Abschalten durch den Bedienungsgriff 37 wird, wie in der Abb. 6 veranschaulicht, die Klinke 43 mit ihrem Klinkenfortsatz 64 aus dem Klinkenzapfen 72> durch den Arm 63 ausgehoben, sobald der Schaltergriff 37 die Abschaltstellung erreicht.

Es ist nicht zwingend, die Bewegung der Kontaktklötze 3, 4 längs ihrer Zylinderflachen ι, 2 durchweg in gleitender Reibung sich vollziehen zu lassen. Es ist auch möglieh, ganz oder teilweise zur rollenden Reibung überzugehen. Hierzu könnten die Klötze 3 bzw. 4 z.B. an ihren Körpern 14 mit Rollen versehen werden oder aber auch die Zylinderflächen 1 bzw. 2 selbst gewissermaßen davonrollend gestaltet werden. Hierfür sind die Kreisplatten 5 längs der Mittelebene ihres Doppel-T-Profils durchzuschneiden und in der Schnittebene jeweils auseinanderzudrücken, so daß die einzelnen Kammern nunmehr durch doppelte Wände voneinander getrennt sind, die einen besonderen Spalt zwischen sich lassen. In diesen Spalträumen können um eine Achse, die zur Zylinderachse auch exzentrisch liegen kann, Kreisscheiben aus Isoliermaterial leicht drehbar gelagert werden, wobei z. B. der Scheibenrand über die Zylinderfläche 1 um ein geringes hinausragt. Dann würden sich die Netzkontaktklötze auf einem mehr oder weniger großen Teil ihres Schwenkbereiches anstatt an den Zylinderflächen 1 am Scheibenrand jener leicht drehbaren Kreisscheiben abstützen und daher ohne Reibung schwenken lassen. Lediglich zwischen der Kreisscheibe und ihrem Lagerzapfen wäre dann eine Reibung vorhanden. Maßnahmen dieser oder ähnlicher Art lassen sich auch für die Netz.- bzw. Umschaltkontaktklötze 3, 4 zugleich vorsehen. Dabei ist auch die Möglichkeit ge- no geben, die Reibungserleichterungen z. B. nur auf bestimmte Stellen der Schwenkbahnen zu beschränken. So kann, um den Rückprall beim Abschalten zu vermeiden, beim Auftreffen der Kontakte die Reibungserleichterung wieder durch eine die Bewegung aboremsende hohe Gleitreibung ersetzt werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätiger Sterndreieckschalter mit getrennt beweglichem, durch Kippfedern

   unmittelbar verbundenem Netz- und Umschalter nach Patent 595 520, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schaltglieder des Netzschalters und des Umschalters an diametral gegenüberliegenden zylindrischen Flächen geführt sind, die zweckmäßig durch die Randflächen von Kreisplatten aus Isoliermaterial gebildet sind.

   s.SelbsttätigerSterndreieckschalternach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die beweglichen Schaltglieder des Netzschalters und des Umschalters aus Isoliermaterial geformte Kontaktklötze vorgesehen sind, wobei die einander gegenüberliegenden Kontaktklötze durch Federn mechanisch miteinander verbunden sind.

   S-SelbsttätigerSterndreieckschalternach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Kreisplatten eine Kammer zur Aufnahme der Federn und der elektrischen Anschlüsse für die einzelnen Stromzweige vorgesehen ist.

   4.SelbsttätigerSterndreieckschalternach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktklötze, die sich mit ihren Enden auf den Kreisplatten abstützen, die Kammern zwischen den Zylinderflächen überbrücken und einen um sie herumgefalzten metallischen Kontaktstreifen tragen.

   S-SelbsttätigerSterndreieckschalternach den Ansprücheni bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktklötze für die Netzschaltung bzw. für die Umschaltung gegenseitig in loser, die Kontaktbildung jedes einzelnen Kontaktklotzes nicht störender mechanischer Kupplung verbunden sind.

   ö.SelbsttätigerSterndreieckschalternach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzkontaktklötze mit dem Bedienungselement durch eine Mehrzahl schwenkbar gelagerter Mitnehmerkrallen, die ein ausreichendes Spiel für · die Bewegung der Kontaktklötze zulassen, verbunden sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen