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Kontaktschutz für Schalteinrichtungen
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Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung. Der Auslöser 5 des Kurzschliessers 4 ist einerseits an die bewegliche Kontaktbrücke 2 und andererseits an das feste Kontaktstück 3 angeschlossen.
Tritt nun beim Öffnen der Brücke 2, infolge unzureichender Schalterleichterung, ein Lichtbogen zwischen 1 und 2 auf, so fliesst der Strom über den Auslöser des Kurzschliessers und bringt diesen zum Ansprechen, wodurch die Kontaktstelle 1-3 überbrückt wird und der Auslöser 4 praktisch sofort wieder stromlos wird. Bei sehr grossen Kurzschlussleistungen steigt die Spannung am Auslöser 5 so hoch, dass mit kaum feststellbarer Verzögerung auch zwischen der Brücke 2 und dem festen Kontaktstück 3 ein zweiter Lichtbogen entsteht. Die Spannung am Auslöser 5 bricht dann auf den Wert der Lichtbogenspannung zusammen, welche aber immer noch genügt um eine schnelle und einwandfreie Auslösung des Kurzschliessers zu gewähren.
Diese günstige, äusserst kurzzeitige Beanspruchung des Auslösers gestattet es, denselben praktisch für jede gewünschte Empfindlichkeit auszulegen, ohne dass die Gefahr besteht, dass derselbe bei den grössten Beanspruchungen beschädigt wird.
In Anbetracht dieser Tatsachen hat sich eine in Fig. 2 gezeichnete Ausführung des Auslösers besonders bewährt. Der Kurzschlussteller 8 überbrückt die dem Hauptkontakt parallelgeschaltete Schaltstelle 6-7. Er wird durch einen Kniehebel 10 bei normalem Betrieb in geöffnetem Zustand gehalten. Der Auslöser 5 ist ein sogenannter Sperrmagnetauslöser und besteht aus einem Dauermagnet 13, welcher den Anker 11 entgegen den Druck einer Auslösefeder 14 angezogen hält.
In den lamellierten Magnetjochen 12 sind symmetrische Aussparungen zur Aufnahme der Auslösewicklung untergebracht. Wird die Wicklung vom Strom durchflossen, so sättigen sich die Stege neben den Aussparungen und das Haltefeld in dem kleinen Luftspalt zum Anker 11 verschwindet. Das Feld des Dauermagneten schliesst sich jetzt über den Luftspalt 15. Der Anker fällt unter der Wirkung der Feder 14 ab. Die am Anker befestigte Stossstange drückt den Kniehebel 10 durch und die Feder 9 schliesst den Kurzschliesser schlagartig.
Diese Auslösung ist unabhängig von der Stromrichtung und. erfolgt von einem bestimmten
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Minimalwert desselben an ohne besondere Ver- zögerung und Abhängigkeit von der Grösse des Auslösestromes. Besondere Vorteile bringt die Anwendung dieses Auslösers dort, wo ein Kurzschliesser gleichzeitig für mehrere Kontaktstellen als Schutz dient. Man kann dann die Magnetjoche mit beliebig vielen Aussparungen für die Auslösewicklungen, die sich gegenseitig nicht beeinflussen, versehen.
Als Beispiel ist in Fig. 3 eine Schaltung für eine Drehstrom-Gleichstrom-Umformung gezeichnet. Die Schaltteller der Hauptkontakte, welche dieselbe Drehstromphase im Gegentakte einmal mit der positiven und das andere Mal mit der negativen Gleichstromschiene verbinden, können miteinander galvanisch verbunden werden, so dass sich für sechs Kontaktstellen nur drei Auslösewicklungen ergeben. Der Kurzschliesser schliesst mit seinem Teller gleichzeitig alle drei Phasen kurz, wodurch bei der stets bestehenden Überlappung der Kontaktschliessungszeiten alle sechs Kontakte spannungslos werden.
Es ist besonders wichtig, darauf hinzuweisen, dass man einen gewöhnlichen Auslöser mit magnetischer Verkettung der drei galvanisch getrennten Auslösekreise hier nicht verwenden könnte. Von den Hauptkontakten sind nämlich stets mindestens zwei gleichzeitig geschlossen und damit die zugehörigen Auslösewicklungen kurzgeschlossen. Damit würde aber wegen der magnetischen Verkettung jede Auslösung unmöglich gemacht werden. Bei den in Fig. 3 gezeichneten Auslöser beeinflusst jedoch eine kurzgeschlossene Auslösewicklung die Auslösung in keiner Weise. Auch zwei gleichzeitige Erregungen wirken unabhängig von ihrer gegenseitigen Polarität immer so, dass das Feld über den Anker gesperrt wird.
Statt des noch mit einer erheblichen Eigenzeit belasteten mechanischen Kurzschliessers 4 kann man auch, wie die Schaltung Fig. 4 zeigt, eine dem zu schützenden Kontakt parallelgeschaltete Funkenstrecke zünden und damit wesentlich kleinere Ansprechzeiten erreichen. Sobald die Funkenstrecke gezündet ist, erlöschen die beiden Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken 1 und 3 und der Brücke 2, weil zu ihrer Aufrechterhaltung mehr Energie notwendig wäre, als für die Funkenstrecke gebraucht wird. Der an der Funkenstrecke gezündete Lichtbogen läuft über die Funkenhörner zu den ringförmigen parallelen Enden, wo er längere Zeit rotierend ohne ernste Beschädigung der Hörner brennen kann. Beim nächsten Schliessen der Kontaktbrücke 2 erlischt er.
Die Zündspannung wird von der Lichtbogenspannung am Kontakt über einen Transformator 16 erzeugt und einer im Raum der Funkenstrecke isoliert von den Elektroden 17 und 18 angeordneten Hilfselektrode 19 zugeführt. Bei niedrigen Spannungen und kleinen Leistungen, wo die Zündung einer Luftfunkenstrecke nicht mehr möglich ist, kann statt derselben ein Ignitron oder ein kurzschlussfestes Quecksilberdampfgefäss mit Zündelektrode, ähnlich Fig. 5, verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schutzeinrichtung für mit Schalterleichterung schaltende Kontakte, deren Schaltvermögen'im Verhältnis zur Durchgangsleistung sehr gering ist und bei der die Lichtbogendauer am gestörten Kontakt in bekannter Weise durch einen der Kontaktstelle parallelgeschalteten Kurzschliesser begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung mit Doppeltrennstrecke ausgeführt ist und die bei Lichtbogenbildung zwischen der beweglichen Kontaktbrücke und einem der festen Kontaktstücke auftretende Spannung als praktisch verzögerungsfreier Auslöseimpuls dem Kurzschliesser direkt zugeführt wird.
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Contact protection for switching devices
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Fig. 1 shows the basic arrangement. The trigger 5 of the short-circuiter 4 is connected on the one hand to the movable contact bridge 2 and on the other hand to the fixed contact piece 3.
If an arc between 1 and 2 occurs when bridge 2 is opened, as a result of insufficient switch relief, the current flows through the trigger of the short-circuiter and causes it to respond, whereby contact point 1-3 is bridged and trigger 4 almost immediately again becomes currentless. In the case of very large short-circuit powers, the voltage at the release 5 rises so high that a second arc also arises between the bridge 2 and the fixed contact piece 3 with a delay that can hardly be detected. The voltage at the release 5 then collapses to the value of the arc voltage, which, however, is still sufficient to allow the short-circuiter to be triggered quickly and properly.
This favorable, extremely short-term stress on the release allows it to be designed for practically any desired sensitivity without the risk of it being damaged under the greatest stresses.
In view of these facts, an embodiment of the release shown in FIG. 2 has proven particularly useful. The short-circuit actuator 8 bridges the switching point 6-7 connected in parallel with the main contact. It is held in the open state by a toggle lever 10 during normal operation. The release 5 is a so-called blocking magnet release and consists of a permanent magnet 13 which keeps the armature 11 attracted against the pressure of a release spring 14.
In the laminated magnet yokes 12, symmetrical recesses for receiving the release winding are accommodated. If the winding flows through the current, the webs next to the cutouts are saturated and the holding field in the small air gap to the armature 11 disappears. The field of the permanent magnet now closes over the air gap 15. The armature falls under the action of the spring 14. The push rod attached to the armature pushes the toggle lever 10 through and the spring 9 closes the short-circuiting device abruptly.
This tripping is independent of the current direction and. is done by a specific
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Minimum value of the same on without any particular delay and depending on the size of the tripping current. The use of this release has particular advantages where a short-circuit device serves as protection for several contact points at the same time. You can then provide the magnet yokes with any number of cutouts for the release windings that do not influence each other.
As an example, a circuit for a three-phase DC conversion is drawn in FIG. 3. The table top of the main contacts, which connect the same three-phase phase in push-pull mode once with the positive and the other time with the negative direct current rail, can be galvanically connected to each other, so that there are only three trigger windings for six contact points. The short-circuiter short-circuits all three phases with its plate at the same time, which means that all six contacts are de-energized with the constant overlap of the contact closure times.
It is particularly important to point out that an ordinary release with magnetic linking of the three galvanically separated release circuits could not be used here. This is because at least two of the main contacts are always closed at the same time and the associated trigger windings are thus short-circuited. However, this would make any tripping impossible because of the magnetic linkage. In the case of the release shown in FIG. 3, however, a short-circuited release winding does not affect the release in any way. Even two simultaneous excitations always have the effect, regardless of their mutual polarity, that the field via the armature is blocked.
Instead of the mechanical short-circuiter 4, which is still loaded with a considerable inherent time, it is also possible, as the circuit in FIG. 4 shows, to ignite a spark gap connected in parallel with the contact to be protected and thus achieve significantly shorter response times. As soon as the spark gap is ignited, the two arcs between the contact pieces 1 and 3 and the bridge 2 are extinguished because more energy would be required to maintain them than is needed for the spark gap. The arc ignited at the spark gap runs over the spark horns to the ring-shaped parallel ends, where it can burn for a long time while rotating without serious damage to the horns. It goes out the next time the contact bridge 2 closes.
The ignition voltage is generated from the arc voltage at the contact via a transformer 16 and fed to an auxiliary electrode 19, which is arranged in the space of the spark gap and is isolated from the electrodes 17 and 18. At low voltages and low powers, where the ignition of an air spark gap is no longer possible, an ignitron or a short-circuit-proof mercury vapor vessel with ignition electrode, similar to FIG. 5, can be used instead.
PATENT CLAIMS:
1. Protection device for contacts that switch with easier switching, the switching capacity of which is very low in relation to the throughput and in which the arc duration at the faulty contact is limited in a known manner by a short-circuiter connected in parallel to the contact point, characterized in that the switching device is designed with a double isolating gap and the voltage occurring between the movable contact bridge and one of the fixed contact pieces when an arcing occurs is fed directly to the short-circuiter as a practically instantaneous trigger pulse.