DE892644C - Kontakteinrichtung fuer Umformer - Google Patents

Description

• Kontakteinrichtung für Umformer Die Erfindung bezieht sich auf Umformungseinrichtungen für Ströme und Spannungen, die mit mechanisch bewegten Schaltkontakten arbeiten. Sie ist mit besonderem Vorteil .dann anwendbar, wenn die Umformerkontakte als federnde Schwingkontakte, beispielsweise mit elektromagnetischem Antrieb, ausgebildet sind. Umformer mit federnden Kontakten können beispielsweise zur Erzeugung von mittelfrequenten Spannungen zum Betrieb elektrischer Handwerkzeuge oder zur Speisung von Radioapparaten und sonstige.nGeräten mitWechselstrom aus einer Gleichstromquelle benutzt werden. Es ist bekannt, ,daß bei allen Kontaktumformern das ai. den Kontakten auftretende Schaltfeuer erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, dieses Kontaktfeuer, das insbesondere beim Öffnen .der Kontakte auftritt, auf einfache und vor allem billige Weise zu unterdrücken. Durch die Beseitigung des Schaltfeuers wird die Lebensdauer .der Kontakte und damit die Betriebssicherheit des Umformers wesentlich erhöht. Bisher versuchte man, das Kontaktfeuer mit Hilfe von Kondensatoren oder hochgesättigten Drosselspulen zu beseitigen, was für einfache Geräte eine erhebliche Verteuerung und auch eine räumliche Vergrößerung mit sich bringt. überdies läßt sich mit Kondensatoren das Feuern der Kontakte nicht restlos unterdrücken.
• Gemäß der Erfindung wird eine vollständige Beseitigung des Schaltfeuers dadurch erreicht, daß .die Kontakte in einer Gasatmosphäre mit einem Druck von z bis roo mm Quecksilbersäule angeordnet sind. Versuche haben ergeben, daß als besonders geeignet derDruckbereich von io bis 2o mm Quecksilbersäule in Betracht kommt. Es ist auch nicht gleichgültig, was für ein Gas benutzt wird. Die nachfolgende Formel gibt die Beziehung zwischen der zulässigen Stromdichte an .den Schaltkontakten und dem Gasdruck sowie einigen von der Art des Gases abhängigen Bestimmungsgrößen an. Sie lautet Darin bedeutet J die Stromdichte, K eine Konstante, P den absolutenGasdruck, E.dieIonisationsspannung des Gases und M das Molekulargewicht des Gases. Der Faktor wurde experimentell zu 0,39 für Sauerstoff, 0,74 für Stickstoff und o,i für Xenon gefunden. Die zulässige Stromdichte ist also bei Sauerstoff kleiner als bei Stickstoff und am kleinsten bei der Verwendung von Kenon.
• Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist noch darin zu sehen, daß wegen des raschen Erlöschens des bei der Unterbrechung gezogenen Lichtbogens ,die Entfernung, auf die die Kontakte auseinandergezogen werden müssen, wesentlich geringer sein kann als etwa bei Kontakten unter normalem Druck. Der Antrieb .der Kontakte verbraucht deshalb auch weniger Energie.
• In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die dort .gezeigte Einrichtung dient .dazu, um den einer Gleichstromquelle io entnommenen Strom in Wechselstrom umzuformen, ,der dann über .den Transformator i i, i2 einem Verbraucher zugeführt wird. Es sei gleich hier bemerkt, daß an die Stelle der Gleichstromquelle io auch eine niederfrequente Wechselstromquelle treten kann, so daß die Anordnung als Frequenzumformer arbeitet. Der linke Pol der Gleichstromquelle io ist über einen Schalter unmittelbar mit der Primärwicklung i i des Transformators verbunden. Der rechte Pol ist dagegen an einen Bolzen 14 angeschlossen, welcher isoliert durch die Wandung des Gehäuses 2o hindurchgeführt ist. Das Gehäuse ist vakuumdicht verschlossen und mag beispielsweise kreisförmigen Querschnitt besitzen. An dem unteren Ende des Gehäuses Ist ein Ventil 43 angeordnet, welches dazu dient, den Innenraum des Gehäuses zu evakuieren und darauf das gewünschte Gas mit dem in Aussicht genommenen Druck einzulassen. Man kann in vielen Fällen natürlich das Ventil weglassen und das Gehäuse vollkommen geschlossen ausführen.
• In dem Gehäuse ist mit einer Halterung 21 ein Elektromagnet 22 mit dem Kern 23 befestigt. Die Isolationsdurchführung 14 trägt eine Feder 24, die als Kontaktarm dient. An ihrem freien Ende ist eine Masse 25 aus weichem Eisen angebracht, die beim Erregen des Elektromagneten 22 von dessen Kern23 angezogen wird. Die isolierteDurchführung des Bolzens 24 durch die Gehäusewand besteht aus einem Glasring 18, der in einen Metallring i9 eingeschmolzen ist. Der Metallring besteht zweckmäßig aus einer. Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung, wie sie beispielsweise im Handel unter dem Namen Kovar erhältlich ist. Angesichts der Tatsache, daß die Feder 24 eine ständig wechselnde Kraft auf den Bolzen 14 ausübt, ist es ratsam, den Metallring i9 mit der Gehäusewand 2o fest zu verschweißen.
• Außer dem Eisenkern 25 trägt der Federarm 24 den beweglichen Kontakt 25a. Der feststehende Gegenkontakt ist mit 26 bezeichnet und an einem Kontaktarm 27 befestigt. Mit dem Kontakt 26 ist der eine Pol der Elektromagnetspule 22 verbunden, während der andere Pol dieser Spule an einem zweiten isoliert durch die Gehäusewand durchgeführten Bolzen 33 angeschlossen ist. Dieser Bolzen ist außerhalb des Gehäuses mit der zweiten Klemme der Transformatorwicklung ii verbunden.
• Angesichts .der sehr geringen Gasmenge, die in dem Gehäuse vorhanden ist, kann es geschehen, daß durch die Funkenbildung an denKontakten, obwohl diese weitestgehend herabgesetzt ist, eine Änderung des Gasdruckes bewirkt wird, so daß der Gasdruck schließlich nicht mehr innerhalb des brauchbaren Bereiches liegt.. Das läßt sich vermeiden, wenn in dem Gehäuse etwas flüssiges Quecksilber vorhanden ist. Durch Erhitzen des Quecksilbers ist es leicht möglich, den Gasdruck wieder auf den gewünschten Wert zurückzubringen. Das Quecksilber liefert ständig Ersatz für die Gasmoleküle, welche aus Odem Innenraum des Gehäuses verschwinden.
• Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 unterscheidet sich von dem nach Fig. i dadurch, daß der zum Antrieb des Schwingkontaktes dienende Elektromagnet außerhalb,des Gehäuses angeordnet ist. Die Schaltung ist die gleiche wie in Fig. i. Die metallische.Verbindung zwischen dem feststehenden Kontakt 26 und dem einen Ende der Erregerspule 53 ist über das Gehäuse 2o hergestellt. Das Gehäuse 2o besteht zweckmäßig aus nicht magnetischem Metall, beispielsweise Kupfer oder Messing. Die Erregerspule 53 ist so angeordnet, d-aß ihr Mittelpunkt etwas unterhalb .des Eisenkernes 25 liegt. Dieser wird infolgedessen nach unten gezogen, sobald durch die Erregerspule Strom fließt.
• Um die isolierten Durchführungen von den pulsierenden Kräften, die durch die Kontaktfeder auf sie ausgeübt werden, zu entlasten, kann man die Kontaktarme auch an besonderen, innerhalb des Gefäßes isoliert befestigten Stützen anordnen. Hat das Gehäuse 2o kreisförmigen Querschnitt, so werden die Deckel an den Stirnseiten zweckmäßig erst in das Gehäuse eingeschraubt und dann mit ihm verschweißt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit mechanisch bewegten Kontakten, insbesondere federnd befestigten Schwingkontakten, arbeitende Umformungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte in einer Atmosphäre mit einem Druck von i bis ioo, vorzugsweise io bis 2o mm Quecksilbersäule angeordnet sind.
2. 2. Umformungseinrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gases, für das das Verhältnis der Ionisationsspannung zum Molekulargewicht klein ist.
3. 3. Umformer nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stickstoff.
4. 4.. Umformungseinrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das .die Kontakte umschließende vakuumdichte Gehäuse eine geringe Menge Quecksilber enthält.
5. 5. Umformungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den beweglichen Kontakt einwirkende Erregerspule das vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Material bestehende Kontaktgehäuse außen umschließt.