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DE1067515B - Electrodynamic system for actuating or triggering a switch - Google Patents

Electrodynamic system for actuating or triggering a switch

Info

Publication number
DE1067515B
DE1067515B DES48365A DES0048365A DE1067515B DE 1067515 B DE1067515 B DE 1067515B DE S48365 A DES48365 A DE S48365A DE S0048365 A DES0048365 A DE S0048365A DE 1067515 B DE1067515 B DE 1067515B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
short
circuit
winding
rod
excitation coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES48365A
Other languages
German (de)
Inventor
Erich Reinhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DES48365A priority Critical patent/DE1067515B/en
Publication of DE1067515B publication Critical patent/DE1067515B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H53/00—Relays using the dynamo-electric effect, i.e. relays in which contacts are opened or closed due to relative movement of current-carrying conductor and magnetic field caused by force of interaction between them
    • H01H53/02—Electrodynamic relays, i.e. relays in which the interaction is between two current-carrying conductors

Landscapes

  • Breakers (AREA)

Description

Als Auslöser für Schalter und direkt als Schalter verwandte man bisher überwiegend Anordnungen, in denen die von einer stromdurchflossenen Spule erzeugte magnetische Kraft ausgenutzt wurde. Um eine möglichst große magnetische Kraft zu bekommen, ließ man in diesen Anordnungen den magnetischen Fluß innerhalb von Eisenkernen verlaufen, was jedoch den Nachteil hat, daß wegen der Sättigung des Eisens die Beschleunigung des beweglichen Magnetankers nicht beliebig gesteigert werden kann. Dadurch ist es nicht möglich, die Eigenzeit solcher Systeme unter eine bestimmte Grenze herabzudrücken. Aus diesem Grunde sind Schalteinrichtungen mit extrem niedriger Eigenzeit entwickelt worden, welche mit Hilfe von Systemen gesteuert werden, die kein Eisen enthalten und in denen die dynamische Wirkung des elektrischen Stromes ausgenutzt wird.As a trigger for switches and directly as a switch, arrangements have been used so far, in which the magnetic force generated by a current-carrying coil was used. To a To get the greatest possible magnetic force, the magnetic force was left in these arrangements Flux run within iron cores, but this has the disadvantage that because of the saturation of the iron the acceleration of the movable magnet armature cannot be increased at will. This is how it is it is not possible to reduce the proper time of such systems below a certain limit. For this Basically, switching devices with an extremely low operating time have been developed, which with the help of Systems are controlled that do not contain iron and in which the dynamic action of the electric Stromes is used.

Ein solches System besteht beispielsweise aus einer Erregerspule und einem mit dieser induktiv gekoppelten Kurzschlußring. Die Erregerspule ist fest gelagert, während sich der Kurzschlußring in Richtung der Wicklungsachse bewegt. Wird durch die Erregerspule ein Stromstoß geschickt, so entstehen zwischen den beiden Spulen Abstoßkräfte, und der Kurzschlußring wird mit sehr hoher Beschleunigung in Bewegung gesetzt. Die Abstoßkräfte sind um so größer, je schneller sich der Strom in der Zeiteinheit ändert. Es ist daher zweckmäßig, zur Erregung beispielsweise den Entladestrom eines Kondensators zu verwenden.Such a system consists, for example, of an excitation coil and one inductively coupled to it Short-circuit ring. The excitation coil is firmly mounted, while the short-circuit ring is in the direction of the winding axis moves. If a current surge is sent through the excitation coil, between the two coils repulsive forces, and the short-circuit ring is in motion with very high acceleration set. The repulsive forces are greater, the faster the current changes in the unit of time. It It is therefore advisable to use the discharge current of a capacitor, for example, for excitation.

Mit einem derartigen System lassen sich zwar sehr niedrige Schaltzeiten erreichen, jedoch sind besondere Einrichtungen zur geradlinigen Führung des beweglichen Kurzschlußringes und zum Festhalten des Kurzschluß ringes in seiner Endlage erforderlich.With such a system it is true that very short switching times can be achieved, but they are special Means for linear guidance of the movable short-circuit ring and for holding the Short-circuit ring required in its end position.

Die vorliegende Erfindung geht nun von dem Gedanken aus, daß durch die Ausnutzung einer anderen dynamischen Wirkung des elektrischen Stromes die genannten Nachteile der bekannten Anordnung zu vermeiden sind. Sie beruht auf der Tatsache, daß in einem Spulensystem jede fest angeordnete, nicht kreisförmige Kurzschlußwindung bei einer Änderung des Erregerstromes in der Primärspule versucht, kreisringförmige Gestalt anzunehmen, und zwar um so mehr, je stoßartiger diese Änderung erfolgt. Die Erfindung wird darin gesehen, daß der Kurzschluß ring, zumindest auf einem Teil seines Umfanges in der Ringebene verformbar ist und seine bei stoßartigem Stromfluß durch die Erregerspule erfolgende Verformung zur Betätigung der Schalterauslösung dient.The present invention is based on the idea that by taking advantage of another dynamic effect of the electric current to the mentioned disadvantages of the known arrangement are to be avoided. It is based on the fact that in a coil system each fixed, non-circular Short-circuit winding with a change in the excitation current in the primary coil tries to be circular To take shape, and the more so, the more sudden this change takes place. The invention is seen in the fact that the short-circuit ring, at least on part of its circumference in the Ring plane is deformable and its deformation occurring in the event of an abrupt flow of current through the excitation coil is used to operate the switch trigger.

Der Kurzschlußring besitzt vorzugsweise ovale Form, an deren Stelle aber auch jede andere nicht kreisrunde, z. B. rechteckige, Form treten kann. Besteht wie im vorstehend erläuterten Fall die gesamte Kurzschlußwindung aus einem Teil, dessen elastische Elektrodynamisches System
zur Betätigung oder Auslösung
eines SchaltersThe short-circuit ring preferably has an oval shape, but any other non-circular, z. B. rectangular, shape can occur. As in the case explained above, the entire short-circuit winding consists of one part, its elastic electrodynamic system
for actuation or tripping
of a switch

Anmelder:Applicant:

Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50 Siemens-Schuckertwerke
Corporation,
Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Erich Reinhard, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt wordenErich Reinhard, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor

Verformung zur Auslösung einer Schaltbewegung ausgenutzt wird, so ist eine Rückstellkraft nicht erforderlich, denn nach Abklingen der Stoßerregung kehrt die Kurzschlußwindung von selbst in ihre Ruhelage zurück.Deformation is used to trigger a switching movement, a restoring force is not required, because after the impulse excitation has subsided, the short-circuit winding automatically returns to hers Rest position back.

Eine vorteilhafte Ausführung eines elektrodynamischen Systems nach der Erfinditng wird erhalten, wenn man die Kurzschlußwindung so aufbaut, daß sie sich nur zum Teil verformt. Sie besteht dann aus einem starren, nicht verformbaren Teil, welches nicht völlig in sich geschlossen ist, also z. B. U-förmige Gestalt besitzt, und einem in sich verformbaren Teil, das in die Öffnung des U-förmigen Teils eingesetzt ist und dadurch die Kurzschlußwindung schließt. Das ver formbare Teil ändert dann bei stoß artiger Erregung des Systems auf Grund der dynamischen Wirkung des Stromes seine Gestalt derart, daß dadurch eine Schaltbewegung ausgelöst werden kann.An advantageous embodiment of an electrodynamic system according to the invention is obtained if the short-circuit winding is built up in such a way that it is only partially deformed. It then consists of a rigid, non-deformable part, which is not completely self-contained, so z. B. U -shaped shape, and a deformable part which is inserted into the opening of the U -shaped part and thereby closes the short-circuit winding. The ver malleable part then changes its shape in such a way that a switching movement can be triggered when the system is shock-like excitation due to the dynamic effect of the current.

Diese Anordnung läßt sich noch dadurch verbessern, daß nach einem weiteren Erfindungsgedanken die Länge des verformbaren Teiles etwas größer bemessen wird als die öffnung des starren Teiles, in die es eingesetzt ist. Dadurch steht das verformbare Teil unter einer gewissen Druckspannung, deren Richtung senkrecht auf seiner Verformungsrichtung steht. Durch diese Druckspannung wird dem verformbaren Teil bei Auslösung des Systems eine zusätzliche Beschleunigung erteilt, welche zu einer weiteren Herabsetzung der Eigenzeit des Systems führt.This arrangement can be further improved in that, according to a further inventive concept, the length of the deformable part is somewhat is dimensioned larger than the opening of the rigid part in which it is inserted. Thereby the deformable stands Part under a certain compressive stress, the direction of which is perpendicular to its direction of deformation. This compressive stress is the deformable part given an additional acceleration when the system is triggered, which leads to a leads to a further reduction in the proper time of the system.

Bei dieser Ausführungsform ist für die Rückführung des beweglichen Teiles in seine Ausgangsstellung eine Rückstelleinrichtung erforderlich, die aus einer belie-In this embodiment, one is for the return of the movable part to its starting position Reset device required, which comes from any

909 639/25S909 639 / 25S

Claims (6)

bigen, an sich bekannten Anordnung bestehen kann, in einfachen Fällen z. B. aus einer von Hand betätigten Rückstelltaste, bei automatischer Rückstellung z. B. aus einer Feder oder einem durch Druckkraft oder Drucköl bewegten Kolben. Eine Anordnung gemäß der Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft als Rückstromsperre in Gleichstromkreisen oder als Kurzschließer für Kontaktumformer verwenden, da es in diesen Fällen besonders auf eine niedrige Eigenzeit des Schaltsystems ankommt. Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines elektrodynamischen Systems gemäß der Erfindung beschrieben. Fig. 1 und 2 zeigen zwei Anordnungen, die das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip verdeutlichen; Fig. 3 und 4 sowie 5 bis 7 zeigen je ein Ausführungsbeispiel eines elektrodynamischen Systems gemäß der Erfindung; Fig. 8 zeigt den Zusammenbau einer Anordnung gemäß Fig. 3 mit einer Schalteinrichtung; Fig. 9 zeigt eine Schaltung, die zur Auslösung der in den vorhergehenden Figuren beschriebenen Systeme dienen kann. In Fig. 1 bezeichnet 1 die Erregerwicklung und 2 den gemäß der Erfindung nicht kreisförmig, sondern /.. B. oval gestalteten Kurzschlußring, der sich bei stoßartigem Stromfluß durch die Erregerspule zumindest zum Teil elastisch verformt. An diesem Kurzschlußring liegt z. B. ein Stößel 3 an, der sich infolge der Verformung des Kurzschlußringes in Pfeilrichtung bewegt und auf eine beliebige Schaltoder Auslöseeinrichtung einwirken kann. In Fig. 2 ist im Prinzip dieselbe Anordnung dargestellt, jedoch mit einer rechteckigen Kurzschlußwindung, deren Schenkel 4, 5 und 7 so dimensioniert sind, daß sie sich bei Erregung des Systems nicht verformen, während der Schenkel 6 schwächer gehalten ist, so daß er sich unter dem Einfluß des Kurzschlußstromes ausbiegen kann und dadurch den Stößel 3 bewegt. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung- eines elektrodynamischen Systems gemäß der Erfindung, in der die Kurzschlußwindung aus einem ovalen, nicht geschlossenen Teil 8 besteht, in dessen öffnung ein Stab 9 unter einer gewissen Druckvorspannung eingesetzt ist. Das Teil 8 ist so bemessen, daß es bei Erregung der Kurzschluß windung seine Gestalt nicht ändert, während der Stab 9 sich in diesem Fall ausbiegt und dadurch den Stößel 3 in Pfeilrichtung bewegt. Der Stab 9 ist mit zylindrischen Stirnflächen oder zylindrischen Ansätzen 9' an seinen Enden versehen, die das Ausbiegen begünstigen. Der Anschlag 10 sorgt dafür, daß der Stab bei Zurückführung in seine Ausgangsstellung nicht nach innen einknickt. Der Stab 9 kann an sich beliebigen Querschnitt besitzen; es ist jedoch vorteilhaft, einen rechteckigen Querschnitt zu verwenden, um eine bevorzugte Biegebzw. Knickrichtung zu erhalten. In Fig. 5 besteht die Kurzschlußwindung aus einem U-förmigen Teil 11 und einer vier Rollen enthaltenden Rollenklinke 12. Wie bereits erläutert, stehen die Rollen 12 unter einer gewissen Druckspannung, die zu einer zusätzlichen Beschleunigung bei der Auslösung führt. Die mittleren Rollen werden bei Erregung der Spule 1 nach außen gedrückt und bewegen den Stößel in Pfeilrichtung. Ebenso wie in Fig. 3 sorgt der Anschlag 10 dafür, daß die Rollenklinke bei Zurückführung in ihre Ausgangsstellung nicht nach innen einknickt. Die Arbeitsstellung des Systems ist in Fig. 7 dargestellt. Der Einfachheit halber wurde in dieser Figur die Erregerwicklung 1 weggelassen. Die Fig. 4 und 6 zeigen die Lage der Erregerspule 1 gegenüber der Kurzschlußwindung. Die Windungen der Erregerspule sind gleichachsig zu beiden Seiten der Kurzschlußwindung angeordnet. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß nahezu der gesamte von der Erregerwicklung erzeugte Fluß die Kurzschlußwindung durchsetzt. In der Anordnung nach Fig. 5 dient ebenso wie in den Anordnungen nach den Fig. 1 bis 3 ein Stößel 3 dazu, die von der Deformation der Kurzschlußwindung oder eines Teiles davon herrührende Bewegung auf eine beliebige Schalt- oder Auslöseeinrichtung zu übertragen. Im Gegensatz dazu ist in Fig. 8 dargestellt, wie in besonders einfacher Weise der Stößel 3 direkt eine Kontaktbrücke 13 tragen kann, die mit den Kontakten 14 und 15 zusammenarbeitet. Ztir Rückführung der Kontaktbrücke 13 in ihre Ausgangsstellung dient eine Feder 16, die sich an einer aus Isolierstoff bestehenden Brücke 17 abstützt. Wie bereits in der Einleitung erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, zur Erregung des Systems gemäß der Erfindung den Entladestrom eines Kondensators zu verwenden. Eine entsprechende, an sich bekannte Schaltung ist in Fig. 9 dargestellt. Sie besteht aus einem Kondensator 18 und einer Funkenstrecke mit den Elektroden 19, 20 und 21. An die Klemmen 22 und 23 ist die Erregerspule des Systems angeschlossen, während auf die Klemmen 24 und 25 ein Spannungsimpuls beliebigen Verlaufs gegeben wird. Der Kondensator 18 wird aus einem nicht dargestellten Gleichstromnetz aufgeladen. Wird an die Klemmen 24 und 25 eine Spannung angelegt, so zündet die Funkenstrecke zwischen den Klemmen 19 und 21, und der Kondensator entlädt sich stoßartig über die Erregerspule des Systems, was eine Deformation der bereits beschriebenen Kurz Schluß windung zur Folge hat. Patentansprüche:bigen, per se known arrangement may exist, in simple cases such. B. from a manually operated reset button, with automatic reset z. B. from a spring or a piston moved by pressure or pressure oil. An arrangement according to the invention can be used particularly advantageously as a non-return valve in direct current circuits or as a short-circuiter for contact converters, since in these cases a low operating time of the switching system is particularly important. Various exemplary embodiments of an electrodynamic system according to the invention are described below. 1 and 2 show two arrangements which illustrate the principle on which the invention is based; 3 and 4 and 5 to 7 each show an embodiment of an electrodynamic system according to the invention; 8 shows the assembly of an arrangement according to FIG. 3 with a switching device; FIG. 9 shows a circuit which can be used to trigger the systems described in the preceding figures. In Fig. 1, 1 denotes the excitation winding and 2 the according to the invention not circular, but / .. B. oval shaped short-circuit ring, which is at least partially elastically deformed in the event of an impulsive current flow through the excitation coil. At this short-circuit ring is z. B. on a plunger 3, which moves as a result of the deformation of the short-circuit ring in the direction of the arrow and can act on any switching or triggering device. In Fig. 2 in principle the same arrangement is shown, but with a rectangular short-circuit winding, the legs 4, 5 and 7 are dimensioned so that they do not deform when the system is excited, while the leg 6 is held weaker so that it is can bend under the influence of the short-circuit current and thereby moves the plunger 3. 3 shows another embodiment of an electrodynamic system according to the invention, in which the short-circuit winding consists of an oval, non-closed part 8, in the opening of which a rod 9 is inserted under a certain compressive prestress. The part 8 is dimensioned so that it does not change its shape when the short circuit is excited, while the rod 9 bends in this case and thereby moves the plunger 3 in the direction of the arrow. The rod 9 is provided with cylindrical end faces or cylindrical lugs 9 'at its ends, which promote bending. The stop 10 ensures that the rod does not buckle inwards when it is returned to its starting position. The rod 9 can have any cross-section per se; however, it is advantageous to use a rectangular cross-section in order to achieve a preferred Biegebzw. To obtain buckling direction. In Fig. 5, the short-circuit winding consists of a U-shaped part 11 and a roller pawl containing four rollers 12. As already explained, the rollers 12 are under a certain compressive stress, which leads to an additional acceleration in the release. The middle rollers are pressed outwards when the coil 1 is excited and move the plunger in the direction of the arrow. As in FIG. 3, the stop 10 ensures that the roller pawl does not buckle inwards when it is returned to its starting position. The working position of the system is shown in FIG. For the sake of simplicity, the field winding 1 has been omitted in this figure. 4 and 6 show the position of the excitation coil 1 with respect to the short-circuit winding. The turns of the excitation coil are arranged coaxially on both sides of the short-circuit turn. This has the advantage that almost all of the flux generated by the excitation winding passes through the short-circuit winding. In the arrangement according to FIG. 5, as in the arrangements according to FIGS. 1 to 3, a plunger 3 serves to transmit the movement resulting from the deformation of the short-circuit winding or a part thereof to any switching or triggering device. In contrast to this, FIG. 8 shows how the plunger 3 can directly carry a contact bridge 13, which works together with the contacts 14 and 15, in a particularly simple manner. To return the contact bridge 13 to its starting position, a spring 16 is used, which is supported on a bridge 17 made of insulating material. As already mentioned in the introduction, it is particularly advantageous to use the discharge current of a capacitor to excite the system according to the invention. A corresponding circuit known per se is shown in FIG. It consists of a capacitor 18 and a spark gap with the electrodes 19, 20 and 21. The excitation coil of the system is connected to the terminals 22 and 23, while the terminals 24 and 25 are given a voltage pulse of any desired course. The capacitor 18 is charged from a direct current network (not shown). If a voltage is applied to terminals 24 and 25, the spark gap between terminals 19 and 21 ignites and the capacitor discharges abruptly through the excitation coil of the system, which results in a deformation of the short-circuit winding already described. Patent claims: 1. Elektrodynamisches System zur Betätigung oder Auslösung eines Schalters mit einer Erregerspule und einem mit dieser induktiv gekoppelten, nicht kreisförmigen Kurzschlußring, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußring, zumindest auf einem Teil seines Umfanges, in der Ringebene verformbar ist und seine bei stoßartigem Stromfluß durch die Erregerspule erfolgende Verformung zur Betätigung der Schalterauslösung dient.1. Electrodynamic system for actuating or triggering a switch with an excitation coil and a non-circular short-circuit ring inductively coupled to it, characterized in that that the short-circuit ring, at least on part of its circumference, in the plane of the ring is deformable and its deformation occurring in the event of an abrupt flow of current through the excitation coil is used to operate the switch trigger. 2. Elektrodynamisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwindung ovale Form besitzt.2. Electrodynamic system according to claim 1, characterized in that the short-circuit winding has an oval shape. 3. Elektrodynamisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in sich starre Kurzschlußwindung, die ein in der Windungsebene verformbares Teil enthält, dessen Länge vorzugsweise etwas größer bemessen ist als die öffnung des starren Teils.3. Electrodynamic system according to claim 1, characterized by a rigid short-circuit winding, which contains a deformable part in the winding plane, the length of which is preferably is slightly larger than the opening of the rigid part. 4. Elektrodynamisches System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil aus einem Stab, insbesondere einem Flachstab (9), besteht.4. Electrodynamic system according to claim 3, characterized in that the deformable part consists of a rod, in particular a flat rod (9) . 5. Elektrodynamisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Flachstabes zylinderförmig abgerundet sind.5. Electrodynamic system according to claim 4, characterized in that the end faces of the Flat rods are rounded in a cylindrical shape. 6. Elektrodynamisches System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil aus einer Rollenklinke (12) besteht.6. Electrodynamic system according to claim 3, characterized in that the deformable part consists of a roller pawl (12) .
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