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Druckgasschalter.
Man hat Druckgassdiaher bisher so ausgebildet, dass die Beblasung der Unterbrecherstellen bei allen Belastungen in gleicher Weise erfolgt. Infolgedessen wird die Druekgaserzeugungs-und Speicherungs- anlage verhältnismässig gross und teuer, da zur Löschung von Kurzschlusslichtbogen erhebliche Druckgasmengen benötigt werden und diese grosse Druckgasmenge bei jeder Ausschaltung verbraucht wird, obwohl die Zahl der Kurzschlussabschaltungen nur einen Bruchteil von der Gesamtzahl der Schaltungen ausmacht.
Es ist auch bekannt, Druckgasschalter mit einer Mehrfachbeblasung zu versehen, z. B. in der Weise, dass zwei Druckgasquelle verschiedenen Druckes vorgesehen werden, wobei die Druckgasquelle geringeren Druckes für Schaltungen bis zu einem gewissen Überstrom ausreicht und bei grösseren Stromstärken die Beblasung aus einer Leitung höheren Druckes, vorzugsweise in Abhängigkeit vom Strom, einsetzt. Bei dieser bekannten Anordnung sind sogar zwei vom Schalter unabhängige Druekgasquellen erforderlich, die dauernd betriebsbereit sein müssen. Eine derartige Anordnung kompliziert daher die Anlage sehr und wird besonders dann umständlich und teuer, wenn in einer Anlage nur wenig Druckgasschalter vorhanden sind.
Die Erfindung, die eine Beseitigung dieser Nachteile bezweckt, benutzt ebenfalls zwei Druckgas quellen verschiedenen Druckes, unterscheidet sich jedoch von den bekannten Vorschlägen dieser Art dadurch, dass das Druckgas geringeren Druckes nur für die Lichtbogenlöschung bei Abschaltung von Strömen bis zur Normallast des Schalters dient und einer beim Ausschaltvorgang des Sehalters betätigten mechanischen Verdichtungseinrichtung bekannter Art entnommen wird.
Es wurde nämlich gefunden, dass für die Abschaltung von Normalströmen Druckgasmengen geringeren Druckes genügen, die in der Grössenordnung von 5% der für die Kurzsehlussabschaltung erforderlichen Gasmengen liegen. Kleine Gasmengen geringeren Druckes können aber leicht während
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mit Handantrieb erzeugt werden. Da die Überstromabschaltungen im Vergleich zu den Normalstromabsehaltungen sehr selten vorkommen, wird hiedurch eine ausserordentlich grosse Gasersparnis erreicht. Zur selbsttätigen Abschaltung von Überströmen muss zwar eine andere Druckgasquelle zur Verfügung stehen, die grössere Mengen bei höheren Drücken zu liefern imstande ist, z. B. ein Druckgasbehälter, dessen Druck durch eine Verdichtungseinrichtung auf konstanter Höhe gehalten wird.
Da jedoch diesem Behälter nur bei Überstromabschaltungen Druckgas entnommen wird, können sowohl er selbst als auch die Verdichtungseinrichtung bedeutend kleiner ausgebildet sein, als wenn bei allen Schaltungen daraus Druckgas. entnommen werden müsste. Es können dabei auch Gase verwendet werden, die bessere Lösch-
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auch unter einem wesentlich höheren Druck als Blasdruck stehen (Stahlflaschen) oder auch im. flüssigen oder festen Zustande sich befinden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung fester Kohlensäure, die als Gas den unmittelbar verwertbaren Druck von etwa 5'3 Atm. annimmt.
Das Gas für die Überstromschaltstelle und eventuell auch das Gas für die Beblasung der Normal- trennstelle kann auch erst beim Schaltvorgang durch chemische Reaktion im Druckgasbehälter erzeugt werden. Diese Reaktionen können auch an Stelle einer Verdichtungseinrichtung treten und das. Gas im Behälter auf einem angenähert konstanten Druck halten.
Insbesondere kann das Gas zur Beblasung der Überstromschaltstelle durch den abzuschaltenden Strom selbst erzeugt werden. Hiezu können Hubmagnete dienen, die einen Kolbenkompressor antreiben.
Eine besondere Ausführungsform ergibt sich durch die Ausnutzung der Lichtbogenhitze zur Druck-
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steigerung des Gases im Schaltraum, was vorteilhaft dadurch geschehen kann, dass das bewegte Schaltstück während der Lichtbogendauer den Schaltraum im wesentlichen abschliesst, so dass der durch den Lichtbogen erzeugte Druck im gleichen Sinne wirkt wie der Druck des der Schaltstelle zugeführten Druckgases.
Die Erfindung biet, et besondere Vorteile bei getrennter Normallast-und Überlastschaltstelle ; jedoch lässt sie sich mit Erfolg auch dann anwenden, wenn die beiden Schaltstellen zu einer vereinigt sind. Im letzteren Falle kann es vorteilhaft sein, die Selbsterzeugungsanlage für die Beblasung bei Normal- strom vor den hohen Gasdrücken, die zur Löschung von Überströmen erforderlich sind, durch ein Rückschlagventil zu schützen.
Wenn zwei Sehaltstellen vorgesehen sind, so ist es zweckmässig, die Normalstromschaltstelle dazu zu benutzen, den Strom, der an der Überlastsehaltstelle gelöscht werden soll, zu dämpfen. Dies wird erreicht dadurch, dass die Normalschaltstelle vor der Überlastschaltstelle geöffnet wird, so dass ihr Lichtbogenwiderstand den abzuschaltenden Strom dämpft. Bei der Löschung des Lichtbogens ergibt sich dann sofort eine grosse Trennstrecke.
Der Antrieb der Normalschaltstelle erfolgt vorteilhafterweise durch einen Kraftspeicher, insbesondere Federspeicher, der im ausgeschalteten Zustande dauernd gespannt ist oder beim Abschalten gespannt wird. Dieser Kraftspeicher kann auch zum Antrieb der Verdichtungseinrichtung dienen. Für den Antrieb der Überstromschaltstelle kann auch ein Kraftspeicher verwendet werden. Die Kontaktbewegung kann aber auch durch den Druck des Blasgases bewirkt werden. Bei vorheriger Öffnung der Normalschaltstelle kann der durch den Lichtbogen erzeugte Gasdruck zur Öffnung der Überstromtrennstelle dienen. Die Bewegung der Kontakte kann auch durch den abzuschaltenden Strom erfolgen, wobei der hiezu erforderliche Elektromagnet gleichzeitig die Gaskompression bewirken und selbst als Überstromauslöser dienen kann.
Wenn Druckgas geringen Druckes, wie es z. B. zum Antrieb von Trennschalter und Leistungschaltern Verwendung findet, zur Verfügung steht, so empfiehlt es sich, dieses Druckgas geringen Druckes zur Beblasung der Normalschaltstelle zu verwenden. Bei den Strömen bis Normalstrom oder bis zum
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Reaktion, durch den Strom selbst, u. zw. elektromagnetisch oder durch Lichtbogenwärme erzeugen.
Ebenso könnte man Kraftspeicher benutzen und das vorhandene Gas geringen Druckes für die Blasung bei Überstrom auf höheren Druck komprimieren. Das Gas niederen Druckes würde dann auch zum Antrieb des Schalters und der Kompressionsvorrichtung dienen können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestell, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Schalter mit zwei Schaltstellen, wobei die Normalschaltstelle oben, die Überstromschaltstelle unten dargestellt ist. Beide feststehenden Kontakte I und 2 sind nit einer Metallkammer 5 verbunden. Die Kammer 5 sitzt auf dem Hohlisolator 6, der gleichzeitig als Gaszuführungsrohr 11 dient. Die Schaltstifte 3
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Die Bewegung der Schaltstifte erfolgt durch die Hebel 12 und 13. Dargestellt ist die Betätigung der Normalschaltstelle 1, 3 durch einen Federkraftspeicher 14. Die Erzeugung des Druckgases für die Beblasung der Normalschaltstelle 1, 3 erfolgt im Zylinder 15 durch Abwärtsbewegen des Kolbens 16, der über die Kolbenstange 17, die Pleuelstange 18 und die Welle 19 mit den Kurbeln 20 und 21 durch den Federkraftspeicher 22 angetrieben wird. Es genügt normalerweise ein zweckmässig geerdeter an der Grundplatte 43 angebrachter Zylinder für alle Phasen. Das Druckgas für die Beblasung der Überstromtrennstelle 2, 4 befindet sich im Behälter 23. Dieser Behälter kann so gross ausgeführt sein, dass mehrere Schaltungen möglich sind, ohne dass der Druckabfall die Abschaltung in Frage stellt.
Da er dabei meist so gross wird, dass er nicht mehr in der Schaltergrundplatte eingebaut werden kann, so ist es vorteilhaft, den Behälter 23 nur so gross zu bemessen, dass das Druckgas für eine Abschaltung ausreicht und ihn durch ein dünnes Rohr 31 mit dem getrennt aufgesteIItennicht dargestelltenHauptbehälter zu verbinden. Hiedurch wird erreicht, dass das Druckgas unmittelbar an der Schaltstelle mit vollem Druck zur Verfügung steht, und dass bei einer Schaltung nur soviel Gas verbraucht wird, wie das Volumen des Behälters 23 beträgt.
Der Behälter 23 ist normalerweise verschlossen. Dargestellt ist der Verschluss durch einen Schieber 24, der bei Überstrom die Öffnungen 25 und 26 freigibt. Es können statt dessen auch Ventile oder Hähne verwendet werden. Durch die Öffnung 26 und das Rohr 27 gelangt das Druckgas zum Antrieb der Überstromtrennstelle, bestehend aus dem Zylinder 28 mit dem Kolben 29 und dem Einschaltdruckgasanschluss 30.
Beim Abschalten von Normalströmen wird der Kraftspeicher 22 freigegeben, wodurch der Kolben 16 in Bewegung gesetzt wird und über die Querverbindungsleitung 32 das Gas in den Räumen 5, 11 und 32 verdichtet. Da die Kontaktstelle 2, 4 und die Dichtung 33 mit dem Schaltstift 3 diesen Raum gasdicht abschliessen, kann kein Gas entweichen, bis nach Freigabe des Speichers 14, die vorteilhafterweise durch den Kompressionsantrieb geschieht, der Stift 3 sich nach oben bewegend die Öffnung 34 freigegeben hat.
Die Beblasung des Lichtbogens zwischen 3 und 1 erfolgt durch Entspannung des Gases in den Räumen 5, 11, 32. Das Gas entweicht durch die Isolierdüse 86 ins Freie.
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Bei Überströmen wird dieser Vorgang keine Löschung bewirken können. Es tritt bei Voreilung dieses Vorganges gegenüber dem eigentlichen Löschvorgang eine Dämpfung des Stromes ein, da ins- besondere in der Einengung 34 der Lichtbogen stark gekühlt wird und infolgedessen sein Widerstand hoch wird.
Durch den Überstrom wird der Schieber 24 geöffnet. Das Gas aus dem Raum 23, das in der Regel bedeutend höheren Druck besitzt als das Gas in den Räumen 5, 11 und 32, strömt durch diesen Raum an die Schaltstelle. Um ein Rückschlagen des Kolbens 16 zu verhindern, muss er entweder arretiert oder über den labilen Totpunkt des Kurbeltriebes hinaus bis zu einem Anschlag bewegt werden. Gleichzeitig wird der Schaltstift 4 nach unten bewegt, so dass das Lösehgas durch beide Öffnungen 34 und 2 ausströmt und den Lichtbogen löscht. Es ist vorteilhaft, die Austrittsöffnung 2 und die Düse 36 so zu bemessen, dass das Gas im wesentlichen durch sie ausströmt und der Lichtbogen hier bei geringer Länge schnell gelöscht wird.
Die Wiederzündung wird durch die Beblasung der Strecke des mit ihm in Reihe geschalteten und gleichzeitig löschenden Lichtbogens zwischen 1 und 3 verhindert.
Dementsprechend ist der Schaltweg von 4 kurz gewählt. Der Stift kann eventuell sofort nach der Abschaltung in die Einschaltstellung zurückkehren, was zweckmässig dadurch erreicht wird, dass bei der Ausschaltbewegung eine nicht arretierbare Einschaltfeder gespannt wird, die beim Absinken des Druckes am Kolben 29 den Antrieb in die Einschaltstellung zurückbewegt. Dagegen entspricht der Schaltweg des Stiftes 3 den erforderlichen Isolierabständen. Beim Schalten verlässt er die Düse 35, so dass die Trennung von aussen sichtbar wird.
In der Fig. 2 sind beide Schaltstellen zusammengefasst zu einer Schaltstelle 1, 2. Die Blasung bei Normalströmen erfolgt durch eine beliebige Anlage zur Selbsterzeugung des Druckgases durch das
Rohr 37, das durch ein Rückschlagventil 38 verschlossen wird. Bei Überströmen strömt das Gas höheren
Druckes durch das Rohr 39 dem Schaltraum 40 zu, wobei die Selbsterzeugungsanlage durch das Ventil 38 vor zu hohem Gegendruck geschützt wird. Das Gas zur Löschung von Überströmen kann einer Anlage entnommen oder chemisch erzeugt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind zwei Löschstellen bei nur einer Trennstelle vorhanden. Bei
Normalströmen bewegt sich nur der Kontaktstift 3. Der Lichtbogen zwischen 3 und 4 wird durch das selbsterzeugte Druckgas, das durch das Rohr 37 zuströmt, gelöscht. Bei höheren Strömen bewegt sich auch der hohle Kontakt. Wie in Fig. 2 kann das Löschgas durch das Rohr 39 zugeführt werden. Es durchströmt die Anordnung, indem es durch die Öffnung 41 den Kontakt 4 intensiv von innen und von aussen bebläst, und schnürt den Lichtbogen an der Verengung 34 ab.
Die Gaszufuhr kann auch fehlen. Dann dient der untere Teil des Lichtbogens zur Heizung der
Gase im Raum 44, die den Lichtbogen in der Öffnung 34 gleichfalls intensiv beblasen und löschen. Dem
Gas an der Überstromschaltstelle können schnell vergasende oder verdampfende Stoffe zugesetzt werden, so dass durch die Einwirkung des Lichtbogens eine starke Drucksteigerung erfolgt. Dieser Zusatz der
Druck erzeugenden Stoffe wird, wenn ihre Einführung im Lichtbogenraum 44 erfolgt, den zur Löschung an der Überstromschaltstelle erforderlichen Druck sowohl durch die Erhitzung der Luft im Raum 44 sowie durch die Vergasung der Zusatzstoffe liefern. Die Wandungen 42 müssen so ausgebildet sein, dass sie den hohen Lichtbogendruck aushalten können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Mehrfachbeblasung der Unterbrechung- stelle mittels strömenden Druckgases, das zwei Druckgasquellen verschiedenen Druckes entnommen wird, wobei die Druckgasquelle geringeren Druckes für Schaltungen bis zu einer gewissen Stromstärke, die höheren Druckes für Abschaltung höherer Leistungen, vorzugsweise in Abhängigkeit vom Strom, wirk- sam gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgas geringeren Druckes, das für die Licht- bogenlösehung bei Abschaltung von Strömen bis zur Normallast des Schalters dient, einer beim Aus- schaltvorgang des Schalters betätigten mechanischen Verdichtungseinrichtung bekannter Art entnommen wird.