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Selbstschalter
Die Erfindung betrifft einen Selbstschalter, z. B. Leistungsschalter, dessen Kontaktsystem unter der elektrodynamischen Wirkung des über den Schalter fliessenden Stromes selbsttätig öffnet. Soll das Kontaktsystem eines solchen Leistungsschalters mit Haupt- und Vor- bzw. Abreisskontaktstücken versehen werden, so ist festzustellen, dass bei den für strombegrenzende Leistungsschalter in kürzester Zeit auftretenden hohen, zur Aufschleuderung der beweglichen Kontaktbahn benutzten Stromkräften eine vollkommen einwandfreie Stromkommutierung vom Haupt- auf den Abreisskontakt schwierig oder gar unmöglich wird.
Bevor der gewünschte mechanische Ablauf der Kontaktbahn einsetzt, werden die Schaltstücke durch abstossende Kräfte, die auch aus den Kontaktengestellen herrühren können, fast gleichzeitig getrennt, so dass sowohl am Haupt- als auch am Abreisskontakt ein Schaltlichtbogen gezogen wird.
Die für eine einwandfreie Kommutierung gewünschte mechanische Folge beim Öffnen der beweglichen Strombahn mittels elektrodynamischer Kräfte kann, wegen der Kurzzeitigkeit des gesamten Vorganges kaum eingehalten werden.
Da es bei strombegrenzenden Leistungsschaltern für eine einwandfreie Strombegrenzung hoher Kurzschlussströme darauf ankommt, die Eigenzeit von Beginn des Kurzschlusses bis zum Öffnen der Kontaktstücke so klein wie möglich zu halten, muss zwangsläufig die Folge von Haupt- und Abreissschaltstück in sehr kurzer Zeit stattfinden. Dies wird besonders an Hand eines Beispieles deutlich. Beträgt der zu erwartende Kurzschlussstrom 100 kAeff, so besitzt der zugehörige Stosskurzschlussstrom bei voll asymmetrischer Zuschaltung und einem cosg = 0, 3 etwa 220 kAmax.
Die Flankensteilheit beträgt nach Abklingen des Gleichstromgliedes mehr als 40 kA/ms. Um eine wirksame Kurzschlussstrombegrenzung in der ersten Halbwelle zu erzielen, muss angestrebt werden, die Folge Haupt- Abreissschaltstück in weniger als 1 ms
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folgen, dass Spratzungen und Lichtbogenausbildungen am Hauptkontakt vermieden werden.
Bei einem bekannten Kontaktsystem (s. deutsche Auslegeschrift Nr. 1127453) hat das bewegliche Schaltstück eine Hauptkontaktstelle und eine gegenüber dieser bewegliche Vor- und Abreisskontaktstelle. Bei geschlossenem Kontaktsystem führen beide Kontaktstellen einen Teilstrom, jedoch sind die Stromschleifenkräfte ziemlich gleich, da sich die Grössen der Stromschleifen nur geringfügig unterscheiden. Die Kontaktstücke des beweglichen Kontaktes sind in demselben Punkt schwenkbar gelagert und die Stromkommutierung bereitet wegen der geforderten kurzen Zeit Schwierigkeiten, indem Spratzungen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktsystem der eingangs beschriebenen Art so weiter zu verbessern, dass die obenbeschriebenen Nachteile nicht mehr auftreten. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein die Vor- und Abreisskontaktstelle tragender Schalthebel innerhalb einer von der Hauptkontaktstelle beschriebenen Bewegungsbahn an einem die Hauptkontaktstelle tragenden Schalthebel schwenkbar befestigt ist und sich unter der Wirkung einer Feder an diesem abgestützt, und dass sich durch eine Abstimmung der Massen der Schalthebel und der von der Feder herrührenden Kontaktdruckkraft eine Nacheilung der Öffnung der Vor- bzw. AbreiJ3kontaktstelle gegenüber der Hauptkontaktstelle ergibt.
Durch eine solche Anordnung werden die Schwierigkeiten bei der Kommutierung
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bei bekannten Systemen vermieden, denn durch das Öffnen der Hauptkontaktstelle wird der Verlauf der Stromschleife nicht geändert, sondern nur erweitert. Ausserdem werden durch die vergrösserte Stromschleife die elektrodynamischen Kräfte vergrössert, so dass eine einwandfreie Abschaltung auf jeden Fall erzielt wird. Das Kontaktsystem gemäss der Erfindung kann weiterhin so ausgebildet sein, dass der die Hauptkontaktstelle tragende Schalthebel bei seiner Öffnungsbewegung in mitnehmendem Sinne auf den die Vor- bzw, Abreisskontaktstelle tragenden Schalthebel, z. B. durch Anschlag an diesen, einwirkt.
Kontaktsysteme mit relativ zueinander beweglichen Schalthebeln für das Haupt- und Abreisskontaktstück sind an sich bekannt. Sie wurden bisher bei verklinkten Schaltern angewendet, alsobei Schaltern, in denen das Kontaktsystem durch ein Schaltschloss in der Schliessstellung gehalten und nach Freigabe des Schaltschlosses seitens eines Auslösers zur Öffnung freigegeben wurde. Bei jenen Schaltern ist die Zwangsläufigkeit des Bewegungsablaufes der Schalthebel und ihrer Gestänge usw. durch die Schaltermechanik gegeben. Diese Voraussetzung trifft bei strombegrenzend schaltenden Leistungsschaltern, deren Kontakte sich infolge der elektrodynamischen Wirkung des Stromes selbsttätig und unabhängig von der Schaltermechanik öffnen, nicht zu.
In den Zeichnungen, Fig. l, ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
Die bewegliche Kontaktbahn 1 ist zusammen mit der festen Kontaktbahn 2 zu einer antiparallelen Schleife ausgebildet. Die Kontaktbahn 1 erhält einen mit dem Drehpunkt unterhalb der Hauptkontaktstelle 3 beweglich gelagerten und als Schwenkarm ausgebildeten Abreisskontakt 4, dessen Masse MA vorzugsweise oberhalb des Hauptkontaktes zu liegen kommt. Er ist über ein flexibles Band 5 mit der beweglichen Kontaktbahn 1 elektrisch verbunden und wird durch die Federkraft einer Feder 6 gegen die feste Abreisskontaktstelle 7 gepresst. Die Feder stützt sich einerseits am Schalthebel 1, anderseits am Schalthebel 4'des Abreisskontaktes 4 ab. Im Einschaltzustand gemäss Fig. la fliesst der Strom über die feste Polbahn 2 mit einem Anteil L über die Hauptkontaktstelle.
Wegen der grösseren Kontaktkraft an der Hauptkontaktstelle 3 und dem bei Silberauflage vorhandenen geringen Übergangswiderstand gilt immer die Beziehung ia < il. Im Kurzschlussfall wird die bewegliche Kontaktbahn 1 durch abstossende Kräfte antiparalleler Strompfade aufgeschleudert, wobei der durch die Massenträgheit noch kurzzeitig am festen Abreisskontakt verharrende Kontakt 4 den vollen Strom i übernimmt, um danach ohne Verzögerung und unter weiterer Beeinflussung durch die vergrösserte Stromschleife nachfolgend zu öffnen.
Fig. lb zeigt diesen Vorgang schematisch. Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, dass der Schalthebel 1 mitnehmend auf den Schalthebel 4'wirkt. Der Drehpunkt 4" des Schalthebels ist soweit verlagert, dass der Schalthebel 4', dessen Hauptmasse sich oberhalb des Hauptkontaktes befindet, durch seine Massenträgheit erst nach dem Öffnen der Hauptkontaktstelle die Öffnungsbewegung des Abreisskontaktes einleitet, diese aber in kürzestem Zeitabstand vom Öffnen des Hauptkontaktes in weniger als einer Millisekunde vornimmt.
Der Schalthebel 4'kann isoliert an dem Schalthebel 1 drehbar befestigt sein, um zu vermeiden, dass zwischen diesen beiden Hebeln eine Stromschleife entsteht.
Der Schalthebel 1 ist über eine nicht dargestellte Feder (Kontaktdruckfeder) mit einer Schalttraverse gekuppelt, die ihrerseits mit der üblichen Schaltermechanik (Schaltschloss usw.) zusammen- wirkt. Er kann ausserdem mit einer Verklinkungsstelle zwischen ihm und der Traverse zusammenwirken, welche Verklinkungsstelle durch die Öffnungsbewegung des Schalthebels 1 gelöst wird.
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