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Wechselstrom-Selbstschalter mit zwei Lichtbogenkammern
Es ist bekannt, dass bei Wechselstrom-Leistungsschaltern sämtliche Beanspruchungen, einschliesslich der Lichtbogenarbeit heruntergehen, wenn der Ausschaltverzug klein gemacht wird, etwa Werte erhält, die unter 2 msec liegen und eine hohe Bogenspannung erzeugt wird, deren Wert etwa die Grösse der Netzspannungsamplitude erreichen sollte.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstrom-Selbstschalter, insbesondere auf einen einpoligen Installationsselbstschalter, mit zwei im wesentlichen die gesamte Schalterhöhe und Schaltertiefe einnehmenden Lichtbogenkammern, zwischen denen der Auslöser und das Schaltwerk angeordnet sind und der bei kleinstem Raumbedarf eine grösstmögliche Leistungsfähigkeit besitzt, wobei speziell die Schaltleistung der zur Zeit bekannten Installationsselbstschalter, die bei 420 V, 1500 A, cos zip = 1 liegt auf grö- ssenordnungsgemäss doppelten Kurzschlussstromwert erhöht wird.
Gemäss der Erfindung wird diese dadurch erreicht, dass die Lichtbogenkammern im unteren Teil nahezu die Breite der Festkontakte besitzen, ober-
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Eigenbla-anihren offenen, frei in den Schalterraum ragenden, durch Isolierwände voneinander getrennten Enden Me- tallbleche aufweisen und inbezug auf ihre Breiten-und Stirnflächen-Abmessungenso gehalten sind, dass eine hohe, wenigstens der maximalen Netzspannungsamplitude entsprechende Bogenspannung in jeder Kammer erreicht wird und dass ferner in dem unteren von den beiden Kammern begrenzten Raum ein magnetischer Auslöser mit Schlaganker angeordnet ist, der nach Entklinkung des Schaltwerkes sofort oder nach Zurücklegung eines weiteren Weges auf die bewegliche Kontaktbrücke aufschlägt und eine Öffnung der Kontakte bewirkt.
In den Fig. 1-9 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, an Hand deren nachstehend die weiteren Erfindungsmerkmale erläutert werden.
Bei dem in den Fig. 1-9 dargestellten, eine Zweifachunterbrechung des Strompfades bewirkenden Selbstschalter befinden sich in je einer an den Aussenseiten des Schalters vorgesehenen Lichtbogenkam mern 1, 2 die beiden Unterbrechungsstellen (Fig. l, 2). Die flächenhaften Ausdehnungen dieser Lichtbogenkammern 1, 2 umfassen, ausser einem niedrig gehaltenen Sockel 3, das gesamte übrige Schalterprofil (Fig. 2). In jeder Kammer befindet sich ein Festkontakt 4 bzw. 5. die mit einer beweglichen Kontaktbrücke 6 zusammenarbeiten.
Die Kontaktbrücke 6 kann gemäss Fig. 4 aus einem Stück hergestellt sein oder gemäss Fig. 5 aus zwei durch die flexible Leitung 7 miteinander leitend verbundenen Schenkeln 8, 9 bestehen. Zweckmässigerweise sind hiebei bei 25 A die Festkontakte 4, 5 etwa 4 mm breit, während die beweglichen Kontakte 10, 11, um eine genügend sichere Bewegungsfreiheit zu erhalten, etwas schmäler gehalten sind. Die Breite der Kammern l, 2 wird ferner im Kontaktbereich der Festkontaktbreite angepasst, wobei oberhalb des Kontaktbereiches vorteilhafterweise die Lichtbogenkammern l, 2 in ihrer Breite auf etwa 3 mm weiterhin verringert sind und aus praktisch nicht gasabgebendem Material bestehen.
Es hat sich gezeigt, dass durch die grossen Flächenabmessungen der Lichtbogenkammern l, 2 und durch deren geringe Breite eine sehr hohe Bogenspannung je Kammer erreicht wird, so dass insgesamt die beiden Kammern Werte der Bogenspannung erhalten können, die die maximale Netzspannungsamplitude erreichen oder gar überschreiten.
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Die Lichtbogenkammern 1, 2, die aus praktisch nicht gasabgebendem Material bestehen, können in der Umgebung unterhalb der Kontaktberührungsstellen aus gasabgebendem Material 12 und 13 ausgebildet werden. Hiedurch wird die durch die Anordnung der beweglichen Kontakte 10, 11 zu den Festkontakten 4,5 entstehende Eigenblasung in Richtung zur Kammeröffnung 14 durch die beim unmittelbaren Öffnen der Kontakte entstehende Gasmenge unterstutzt. Die Uchtbogenkammeröffnungen 14 können ohne Abdeckung frei in den Schalterraum ragen, wo Trennwände 15 die aus den Lichtbogenkammern austretenden Lichtbögen voneinander trennen.
Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Lichtbogenkammern durch Metallbleche 16, vorteilhafterweise Eisenbleche, da diese noch gewisse Blaswirkung besitzen, abzuschliessen, wobei die Bleche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Lichtbogens angeordnet sind. Die Bleche befinden sich in möglichst grossem Abstand von der eigentlichen Kontaktberührungsstelle. Der Abstand zwischen den Blechen soll grösser sein als ihre Stärke, wobei Verhältnisse von l : 3 bis 1 : 4 günstig sind und Blechstärken von 1 mm vorgesehen werden. Mit Hilfe dieser Bleche erreicht man, dass ein Austritt von stromführenden Teilen der Lichtbogenbahn aus den Kammern vermindert wird.
Beim AufTreffen des Lichtbogens auf die Bleche werden nun zusätzlich Kathodenfälle auftreten, wobei die Bo- genspannung je nach Anzahl der Bleche schlagartig erhöht wird. Hiedurch wird die Durchbruchsspannurg eines neuen Bogens entweder zwischen der engsten Stelle der Kontakte oder den Lichtbogenfusspunkten oder zwei andern Punkten der Lichtbogenbahn im allgemeinen überschritten, so dass sich ein neuer Bogen kleinerer Lichtbogenspannung ausbilden kann und der erste an den Blechen befindliche erlischt.
Der Austritt des Lichtbogens aus der Kamner kann auch durch Keramikstücke erreicht werden, nur darf hiebei der Zwischel1raum nicht wesentlich breiter sein als die Stärke. Um Pine weitere zusätzliche Blaswirkung zu erhalten, kann man vorteilhafterweise, wie in Fig. 6 dargestellt, an den Lichtbogenkammern l und 2 je einen Eisenmantel 17 anbringen.
Ein weiteres Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes ist der zwischen den beiden Lichtbogenkammern im Bereich der Kontakte angeordnete magnetische, in den Fig. l, 3, 8, 9 dargestellte Auslöser 18, der vorteilhafterweise so ausgebildet ist, dass bei Überschreiten seines Ansprechstromes, der Anker 19 zunächst die Entklinkung des SC'1altwerkes vornimmt, indem der in der Ankerstaage 20 befestigte Schlagteller 21 gegen die Klinke 22 schlägt und dann unmittelbar anschliessend oder nach weiterer Zurückle- gung eines gewissen Weges auf das Mittelstück der Achse 23 der Kontaktbrücke 6 (Eg. l, 2, 3, 4) bzw. auf die beiden Stege 24 oer beweglichen Kontakthälften 8,9 (Fig. 5) aufschlägt und hiebei die beweglichen Kontakte um mehr als l, 5 mm öffnet.
Es ist ferner erforderlich und aus Konstruktionsgründen sogar erwünscht, dass der Magnet die Kontakte nicht auf ihren vollen Öffnungsweg bringt, sondern dass diese Massnahme durch das Schaltwerk, welches vorher entklinkt wurde, vorgenommen wird. Die Beeinflussung der beweglichen Kontakte 10, 11 durch den Magnetanker 19 erfolgt hiebei zweckmässigerweise so, dass nicht punktförmig der Schlag erfolgt, sondern an mindestens zwei Punkten 14 (Fig. 5) bzw. 25 und 26 (Fig. l), deren gegenseitige Entfernung gross genug ist, um eine einseitige Öffnung der Kontaktbrücke 6 zu verhindern.
Die räumliche Anordnung des Magl1eten 18 zu den beiden Lichtbogenkammern 1, 2 in der Nachbarschaft der Kontakte erfolgt ferner so, dass zwar keine unmittelbare Blasung auf dem Lichtbogen erfolgt, dass aber in der Umgebung der Kontaktberührungsstelle das Streuteld des Magneten die eigentliche 31asung des Lichtbogens unterstützt.
Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist in den Fig. 8 und 9 d1. rgestellt. Dort ist zu entnehmen, dass' - gen der bei gedrängte Aufbau angepassten Breitenabmessungen es unter Umständen zweckmässig ist. den Auslöser 18 so anzuordnen, dass er z. B. von der Rückseite des Sockels 3 her eingebaut wird, damit er verhältnismässig tief im Schalter liegt und dass der tote Raum der Lichtbogenkammer, der unterhalb der Lichtbogenhörner 28 der Festkontakte 4, 5 liegt, von dem Magnetvolumen in Anspruch genommen wird.
Bei Ausbildung eines Selbstschalters nach diesen vorgenannten Gesichtspunkten zeigt es sich, dass mit diesem Kurzschlussströme von 2000 A und mehr ohne Schwierigkeit sicher ab6eschaltetwerden kön- nen, auch wenn in der Umgebung der eigentlichen Kontaktstellen Materialien verwendet werden, die auf Silberbasis aufgebaut sind oder sogar aus Feinsilber bestehen. Um derartige Kontakte herzustellen, werden sie zweckmässigeiweise aus gezogenem Profil aus Silber oder Silberlegierung gefertigt.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Kontakte, bei der alle Vorteile des Silberkontaktes beibehalten bleiben, bei denen aber der bereits niedrige Kontaktabbrand weiter herabgesetzt werden kann, ist in Fig. 7 dargestellt. Hiebei befindet sich an der Kontaktstelle in einem Kupferkontakt ein Silbereinschlussteil, der bei jedem Abschaltvorgang, auch bei kleiner Stromstärke dafür sorgt, dass die benachbarten abbrandfesten Kupferteile einen geringfügigen Silberniederschlag erhalten. Ein derartiges Kontaktstück 29 wird aus gezogenem Profil gestanzt, wobei die Zugrichtung des Profils senkrecht zu der Kontaktbrücke liegt.
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Der Schalterraum zwischen den Lichtbogenkammem und über dem magnetischen Auslöser wird durch das Schaltwerk eingenommen. Vor dem Schaltwerk und zwischen den beiden Lichtbogenkammern 1, 2 befindet sich der die gesamte Schalterhöhe einnehmende Bunetallauslöser 30 (Fig. 3).
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wechselstrom-Selbstschalter mit zwei im wesentlichen die gesamte Schalterhöhe und Schaltertiefe einnehmenden Lichtbogenkammern zwischen denen der Auslöser und das Schaltwerk angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenkammern (1, 2) im unteren Teil nahezu die Breite der Festkontakte (4) besitzen, oberhalb des Kontaktbereiches noch weiter verengt sind, im Kontaktbereich aus gasabgebendem, die Eigenblasung unterstützendem Material, dagegen ism verengten Teil aus nicht gasabgebendem Material bestehen, an ihren offenen, frei in den Schalterraum ragenden" durch Isolierwände (15) voneinander getrennten Enden Metallbleche (16 bzw.
17) aufweisen und in bezug auf ihre Breiten-und Stirnflächen-Abmessungen so gehalten sind, dass eine hohe, wenigstens der maximalen Netzspannungsamplitude entsprechende Bogenspannung in jeder. Kammer (1, 2) erreicht wird und dass ferner in dem unteren von den beiden Kammern (1, 2) begrenzten Raum ein magnetischer Auslöser (18) mit Schlaganker (19, 20, 21) angeordnet ist, der nach Entklinkung des Schaltwerkes sofort oder nach Zurücklegung eines weiteren Weges auf die bewegliche Kontaktbrücke (6) aufschlägt und eine Öffnung der Kontakte bewirkt.