Schalter mit magnetischer Blasung. Schalter für Gleich- oder Wechselstrom, lici welchen der Schaltlichtbogen durch ein magnetisches Feld von seiner Entstehungs stelle weggeblasen und dadurch in die Länge gezogen wird, werden häufig so ausgeführt, dass sich die Schalterkontakte zwischen zwei Polplatten und dadurch in einem gleichför migen magnetischen Feld befinden.
Die Kraftlinien dieses magnetischen Feldes ste hen im wesentlichen senkrecht auf der Strom richtung in dem entstehenden Schaltlicht bogen und der Lichtbogen erfährt durch sie einen Antrieb senkrecht zur eigenen Längs richtung und senkrecht zur Richtung der Kraftlinien.
Die Wirkung einer solchen Anordnung wird aber stark beeinträchtigt oder gar auf gehoben, wenn -der Lichtbogen zufällig nicht in der Mitte der Kontaktfläche, sondern am Rand derselben ansetzt. In diesem Fall wird er durch sein eigenes magnetisches Feld noch über den Rand der Kontaktfläche hinaus ge trieben und schlägt gegen eine der Polplat ten bezw. gegen die Isolierschicht, mit der man die Polplatten zu decken pflegt. Oft schon bei einmaligem Schalten, jedenfalls aber bei öfterer Wiederholung dieses Vor ganges bildet sich auf dieser Isolierschicht an den Polplatten ein metallischer Nieder schlag.
Der Lichtbogen erstreckt sich jetzt nur noch von .den Kontakten bis zu diesem metallischen Niederschlag. Auf diesen Rest des Lichtbogens kann aber das -magnetische Feld zwischen den Polplatten keine Wirkung answben, weil die Stromstärke im Lichtbogen jetzt in die Richtung,der magnetischen Kraft linien fällt. Der Lichtbogen wird also nicht gelöscht, sondern bleibt an seiner Stelle ste hen und zerstört oder beschädigt den Schalter.
Die Fig. 1 möge diesen Vorgang erläu tern. In dieser Figur bedeuten a die Kon takte, welche in der Richtung x auseinander gezogen werden, b den Lichtbogen, der sich zwischen ihnen bildet, c die Polplatten, zwi schen denen das magnetische Feld entsteht, welches durch die mit Pfeilen versebenen Kraftlinien angedeutet ist. Dieses magneti sche Feld verläuft in der Richtung y und übt auf den Lichtbogen b, in welchem ein Strom in der Richtung x fliesst, eine Kraft in der Richtung z aus, also senkrecht zur Zeichenebene nach vorn.
Wenn aber der Lichtbogen am Rand der Kontakte ansetzt (Lichtbogen b') und beben die Polplatten c schlägt, so besteht er im wesentlichen aus zwei Stücken. die in der Richtung y verlau fen und aus einem Stück i11 der a;-Riichtllllb, welches aber unter Umständen nicht mehr als Lichtbogen, sondern als Leitungsstrom in einem metallischen Niederschlag verläuft.
Auf die in Richtung y verlaufenden Teile des Lichtbogens kann aber das ebenfalls in Richtung y verlaufende magnetische Feld keinerlei Wirkung ausüben, der Lichtbogen wird also, wie bereits erwähnt, stehen bleiben.
Durch die Erfindung soll dieser Nachteil der gebräuchlichen Anordnung vermieden werden, und zwar dadurch, dass die Polplat ten sich nicht über die Stelle erstrecken, in welcher der Schaltlichtbogen sich bildet. .rin erstes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. ?. In dieser Figur bedeuten a die Kontakte, welche in der Richtung x auseinandergezogen werden, b' einen Lichtbogen, der an der Kante der Kontakte angesetzt hat und da durch nach .oben ausgewichen ist, c die Pol platten, welche hier an der Stelle über den Kontaktflächen eine Lücke aufweisen. Der Lichtbogen kann jetzt nicht gegen die Pol platten schlagen und es bleiben daher alle magnetischen Kraftlinien wirksam, welche den Lichtbogen schneiden.
Die vom mag netischen Feld auf den Lichtbogen .ausgeübte magnetische Kraft beschränkt sich ,jetzt auch nicht auf den Teil des Lichtbogens, der in der Richtung x verläuft, sondern erfasst hauptsächlich auch die in der Richtung y verlaufenden Teile, die im folgenden als Fuss des Lichtbogens bezeichnet werden sollen. Denn die magnetischen Kraftlinien verlaufen bei dieser Anordnung nicht in der Richtung y, sondern haben an der in Betracht kommen den Stelle auch eine Komponente in .der x Richtung, so dass sie die in der y-R.ichtung verlaufenden Teile des Lichtbogens schnei den.
Gerade die Kraft, welche auf den Fuss des Lichtbogens ausgeübt wird. ruft aber die wirksamste Bewegung des Lichtbogens hervor.
In manchen Fällen ist es erwünscht, mit einer einzigen Erregerspule für ,das magneti sche Bläsfeld auszukommen. In diesem Fall können zusammenhängende Polplatten für beide schalterkolltakto vcrwerl"det Werden, welche über der Kontaktstelle geschlitzt sind.
In andern Füllen wird man weniger Wert darauf legen, mit einer einzigen Erregerspule auszukommen. In diesem Falle kann mari noch einen besondern Vorteil dadurch errei chen, dass span für jeden Sehalterkonta.lit be sondere Polplatten anordnet.
Dann ist es nämlich nicht n.otw endig, die Polplatten von den Kontakten zu isolieren, sie können viel mehr unmittelbar durch Schrauben oder auf andere Weise mit den Kontaktstücken ver bunden werden. Dadurch wird der Abstand der Polplatten voneinander so klein als irgend möglich. Der Amperewindungsbedarf und somit die Grösse der Erregerspulen nehmen dadurch so stark ab, dass die für zwei Kon takte erforderlichen zwei Erregerspulen zu sammen im allgemeinen nicht grösser werden als die gemeinsame Erregerspule bei zusam menhängenden Polplatten.
Durch die anhand der F'ig. ? erläuterte Anordnung wird zwar erreicht, dass der Lichtbogen, auch wenn er am Rand der Kon takte ansetzt. durch das magnetische Feld weitergetrieben und gelöscht wird. Er kann aber dabei unter Umständen beständig am Rand der Kontakte bezw. der an diese. Kon takte sich anschliessenden Funkenhörner blei ben, so da.ss besonders bei unisoliert aufge setzten Polplatten die Gefahr besteht, dass er auf die Polplatten übergreift und sie beschä digt.
Es ist daher erwünscht, den Lichtbogen durch das magnetische Feld so zu bewegen, dass er, auch wenn er am Rand der Kontakte angesetzt hat. bei der weiteren Bewegung längs der Funkenhörner in die Mitte der Funkenbahn octrieben wird. Dies kann da durch erreicht werden, dass die Funkenbahn mit den Kontaktflächen einen Winkel bildet.
Die Fig. 3 und I zeihen ein Ausführungs beispiel hierfür in zwei Projektionen. Nach den in Fig. 1 und 2 angewendeten Bezeich nungen ist Fig. 3 eine Ansicht in Richtung <I>y</I> auf die Ebene x-z, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung<I>z</I> auf die Ebene x-y. In beiden Figuren bedeutet wie früher a die Kontakt stücke, h den Lichtbogen, c die Polplatten. d sind die Magnetkerne, e die Erregerspulen, deren je eine für jedes Polplattenpaar,
also für jeden Kontakt vorhanden ist, f die Fun- kenhörner, deren in Fig. 4 sichtbare Ober fläche die Funkenbahn bedeutet. Die Pol platten sind ohne Zwischenlage einer Isola- tionsschicht an den mit g bezeichneten Stel len unmittelbar an die Funkenhörner ange schraubt. Die Funkenbahn bildet mit der Kontaktfläche, auf der sich die Kontakte a berühren, einen Winkel, der hier als rechter Winkel angenommen ist.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung er gibt sich aus der Betrachtung der magneti schen Kraftlinien, .die in Fig. 4 als dünne, mit Pfeilen versehene Linien eingezeichnet sind. Diese Kraftlinien haben an allen Stel len, .die in der y-Richtung aus der Schalter mitte verschoben sind, eine Komponente in der x-Richtung, und zwar sowohl im Raum zwischen den Kontakten, wie auch in dem der Funkenbahn vorgelagerten Raum, in wel chem der Lichtbogen in Fig. 3 eingezeichnet ist.
Solange der Lichtbogen sich in der in Fig. 1 und 2 gezeichneten Lage befindet, wer den auf ihn, wie oben auseinandergesetzt, nur Kräfte in der z-Richtung ausgeübt. Sobald er aber .durch die Blaswirkung des magneti schen Feldes aus .dem Raum zwischen den Kontakten austritt und die Lage annimmt, die in Fig. 3 gezeichnet ist, verläuft der Strom im Lichtbogenfuss in der c--Richtung. Der Lichtbogenfuss erfährt also durch die in j@-Richtung verlaufende Komponente des magnetischen Felles einen Antrieb in der y-Richtung,
und zwar in der Richtung gegen die Mitte der Funkenba.hn. Wenn der Licht bogen am Rand der Kontakte angesetzt hat, beschreibt er deshalb die Bahn, die in Fig. 4 durch die mit i bezeichnete gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese Bahn .steht überall senkrecht auf der in Fig. 4 gezeichneten Projektion der magnetischen Kraftlinien und erreicht die Mittellinie der Funkenbahn schon bald nach der Stelle, an welcher der Lichtbogen um die obere Kontaktflächen- kante des Kontaktstückes a herum von der Kontaktfläche auf die Funkenbahn übergeht.
Versuche mit solchen Schaltern haben erge ben, dass diese Wirkung,tlurchaus regelmässig eintritt, so dass. auf der Funkenhahn die Flä che, welche zwischen den beiden Linien i in Fig. 4 liegt, nach häufig wiederholten Ab schaltungen mit Lichtbogenspuren übersät erscheint, während ausserhalb der Linien i keine solche Spuren vorhanden sind.
Die Antriebskraft, welche den Lichtbogen nach Passieren der Kante -zwischen Kontakt fläche und Funkenbahn gegen die Mitte der Funkenbahn treibt, kann noch verstärkt wer den, indem der Rand der Polplatten auch ge genüber der Funkenbahn zurücksteht und in der Richtung der Lichtbogenbewegung sich der Funkenbahn nähert.
Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür. Die Buchstaben haben hier dieselbe Bedeutung wie in den früheren Figuren. Die auf den Fuss des Lichtbogens wirkenden mag netischen Kraftlinien verlaufen in diesem Fall in Ebenen, welche senkrecht zum Rand der Polplatten liegen, .also mit der y-z-Ebene den Winkel a bilden.
a ist gleichzeitig der Winkel zwischen dem Rand der Polplatten und der Funkenbahn. Die magnetischen Kraftlinien haben daher .auch hier eine Kom ponente in der x-Richtung, und zwar längs der ganzen Strecke, .auf welcher der Rand der Polplatten mit der Funkenbahn den Win kel a bildet, unter Umständen also längs der ganzen Funkenbahn. Die Kraft, welche den Lichtbogen in die Mitte der Funkenbahn zu treiben sucht, ist daher hier nicht.
nur auf die Kante zwischen Kontaktfläche und Fun- kenbahn und auf ihre nächste Umgebung be schränkt, sondern, tritt, wenn auch in ver mindertem Masse, .auch bei weiterem Fort schreiten des Lichtbogens immer noch auf.
Ein weiteres Mittel, welches zu demselben Zweck dient, besteht darin, die Polplatten nicht parallel zueinander anzuordnen, son dern so, dass sie sich in, der Richtung der Lichtbo-enbewebung einander nähern, in der Art. wie es beispielsweise in Fig. 6 darg,#- stellt ist. fluch diese Anordnung bewirkt, dass die magnetischen Kraftlinien an den in Betracht kommenden Stellen Komponenten in der x-Riclit.ung haben.
Sowohl bei der Anordnung nach Fig. a wie auch bei der nach Fig. 6 ist es nicht not wendig, dass die Schrägstellung der Polplat ten bezw. ihrer Ränder gegen die Funken bahn sich auf die ganze Länge der Funken- bahn erstreckt.
Sie kann auch nur stellen weise vorhanden sein und unter Umständen an mehreren Stellen sich wiederholen. Ein Beispiel einer solchen Anordnung zeigt die Fig. "7, in welcher der Rand der Polplatte die Form einer Säge angenommen hat.
Schalter nach der im vorstehenden be schriebenen Erfindung zeichnen sich vor allem durch eine sehr .gedrängte Bauart aus. Sie sind daher besonders .als Elemente für Kontroller und ähnliche aus mehreren Selial- terelementen bestehende Apparate geeignet, und wegen der Möglichkeit, die Isolation der Polplatten wegzulassen, besonders aueli für Hochspannung.