DE1107330B - Elektrischer Schalter zur selbsttaetigen Unterbrechung von UEber- und Kurzschlussstroemen - Google Patents

Description

• Elektrischer Schalter zur selbsttätigen Unterbrechung von Über- und KurzschluBströmen Die Erfindung befaßt sich mit einer schnell wirksamen Kontakttrenneinrichtung, wie sie insbesondere für Schalter zur Begrenzung von Kurzschlußströmen erforderlich ist. Die Wirkungsweise derartiger Schalteinrichtungen beruht darin, daß sie bereits während des Anstieges des Kurzschlußstromes einen Widerstand, und zwar meistens in Form eines Lichtbogens, in den gefährdeten Stromkreis einschalten. Es sind Schalteinrichtungen dieser Art vorgeschlagen worden, bei denen durch die Detonation einer Sprengkapsel ein hierfür vorgesehener Leiterabschnitt des gestörten Stromkreises aufgetrennt wird, so daß der Strom gezwungen ist, auf einen parallel zu dieser Trennstelle geschalteten Zünddraht zu kommutieren. Nach dem Durchschmelzen dieses Zünddrahtes ist dann der strombegrenzende Lichtbogen in den Kurzschlußstromkreis eingeschaltet. Dieses Verfahren arbeitet äußerst exakt, hat jedoch den Nachteil, daß zur rechtzeitigen Auslösung der Detonation zu Beginn des Stromanstieges ein erheblicher Aufwand an Auslösgeräten erforderlich ist.
• Demgegenüber bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Art von Kurzschlußstrombegrenzern, bei denen ein Lichtbogen durch die Kontakttrennung eingeleitet und die Kontaktstücke im wesentlichen durch elektrodynamische Kräfte des zu unterbrechenden Stromes getrennt und in die Ausschaltstellung gebracht werden. Die Kontaktstücke befinden sich zu diesem Zweck auf zwei etwa parallel zueinander angeordneten, gegensinnig vom abzuschaltenden Strom durchflossenen Bauteilen. Es sind bereits Kontaktsysteme dieser Art vorgeschlagen worden, bei denen durch die Kraft einer Feder, die mit Hilfe eines Kniehebels übertragen wird, das Kontaktpaar geschlossen gehalten wird. Sobald der ansteigende Kurzschlußstrom einen durch die Dimensionierung der Feder vorher festgelegten Wert überschreitet, knickt der genannte Kniehebel durch, und die Kontakte trennen sich unter der Wirkung der Stromkräfte. Man kann hierbei auch, wie bereits bekannt ist, statt der Haltekraft eines Feder-Kniehebel-Systems die eines konstant erregten Elektromagneten verwenden, oder man kann den beweglichen Kontakt im eingeschalteten Zustand mit einer Klinke festhalten, die von einem vom abzuschaltendenStrom erregtenElektromagneten bei Erreichen eines vorbestimmten Stromwertes ausgelöst wird. Der Nachteil aller dieser Anordnungen liegt darin, daß mit zunehmender Kurzschlußstromstärke die Kontaktlast sinkt. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Schalter zur selbsttätigen Unterbrechung von über- und Kurzschlußströmen, bei dem sich die Unterbrecherkontakte auf zwei etwa parallel zueinander angeordneten, vom abzuschaltenden Strom gegensinnig durchflossenen Bauteilen befinden, von denen eines um eine Drehachse beweglich angeordnet ist und unter der Wirkung einer Sperre steht, die bei überschreiten eines vorbestimmten Stromwertes gelöst wird und dadurch die Ausschaltkraft freigibt. Sie unterscheidet sich vom Bekannten dadurch, daß durch Anordnung der Drehachse des beweglichen, vom Strom durchflossenen Bauteils die dynamische Kraft des die beiden parallelen Bauteile durchfließenden Stromes bei zunehmender Stromstärke die an den Kontakten wirksame Kontaktlast verstärkt und daß durch eine hierbei auftretende Bewegung die Sperre gelöst wird.
• Es sind an sich bereits Schalter bekannt, bei denen bei auftretendem Überstrom die Kontaktlast verstärkt wird, wenigstens an den besonderen Abreißkontakten. Doch wird diese Steigerung der Kontaktlast ebenso wie die Auslösung der Verklinkung durch einen besonderen, vom abzuschaltenden Strom erregten Auslösemagneten hervorgerufen, während beim Erfindungsgegenstand beides durch die unter dem Einfluß der Stromkräfte auftretende Bewegung des beweglichen, stromdurchflossenen Bauteils selbst bewirkt wird. Kontaktsysteme nach Art der Erfindung sind sowohl für den Einbau in druckfeste, mit Flüssigkeit und/oder Gas gefüllte Behälter als auch zum Betrieb mit einer offenen Lichtbogenlöscheinrichtung geeignet. Um eine möglichst schnelle Kontakttrennung zu erzielen, empfiehlt es sich, die bewegten Teile des Kontaktsystems als Leichtbauteile mit geringer Masse auszuführen und für den Antrieb während der Kontakttrennbewegung neben den Stromkräften auch die Kraft von Federn mit hoher Eigenfrequenz, vorzugsweise von Tellerfedern, vorzunehmen.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Schalters.
• Fig. ist die Seitenansicht, Fig. 2 die Draufsicht der dargestellten Anordnung. Mit 1 und 2 sind die Trennkontakte bezeichnet, die sich auf Bauteilen3 und 4 befinden. Das Bautei14 ist um die Achse 5 drehbar angebracht. Die Feder 6 übt bei geschlossenen Kontakten die erforderliche Kontaktlast aus. Bei geöffneten Kontakten wird das Bauteil 4 durch den Anschlag 7 gehalten. Das bewegliche Bauteil 3 ist um die Achse 8 drehbar angebracht, die mit einem Schlitten 9 verbunden ist, der zwischen geteilten Laufschienen 10 und 11 geführt wird. Zwei Federn 12 wirken auf diesen Schlitten ein. Bei geschlossenen Kontakten wird er jedoch durch eine Sperrvorrichtung 13 gehalten, die hier beispielsweise als sogenannter »Rollenauslöser« ausgeführt ist. Dabei liegt das Bauteil 3 unter dem Druck der Kontaktlastfeder 6 an dem Anschlag 14 an, der fest mit dem Schlitten 9 verbunden ist. Die Zuführung des Stromes zu den Kontakten erfolgt über flexible Bänder 15 und 16. Die Stromkräfte üben auf das bewegliche Bauteil 3 ein Drehmoment aus. Bei entsprechender Dimensionierung des Bauteiles 3 wirkt dieses Drehmoment in Richtung des Pfeiles 17. Dies ist z. B. der Fall, wenn der Abschnitt des Bauteiles 3 zwischen der Drehachse 8 und dem Kontakt 1 kürzer ist als der Abschnitt zwischen Drehachse und dem flexiblen Anschlußband 15. Das Drehmoment übt zunächst einen Druck auf die Koniaktlastfeder 6 aus, so daß mit zunehmender Stromstärke die Kontaktlast an den Kontakten steigt. Bei weiterem Ansteigen der Stromstärke wird über den Hebel 18 und den Stift 19 die Sperrvorrichtung 13 ausgelöst, und der Schlitten 9 setzt sich unter dem Einfluß der Feder 12 und unter der Wirkung der Stromkräfte in Richtung des Pfeiles 22 in Bewegung. Die Betätigung der Kontaktanordnung erfolgt also direkt durch die vom Eigenfeld des Kurzschlußstromes hervorgerufenen Kraftwirkungen. Sie tritt also praktisch verzögerungsfrei ein.
• Beim Einbau der beschriebenen Kontaktanordnung in ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Gefäß empfiehlt es sich, sämtlichen Bauteilen, die bei der Kontakttrennung eine Bewegung auszuführen haben, eine strömungstechnisch günstige Foim, vorzugsweise Tropfenform, zu geben. Dadurch wird einerseits eine Behinderung der Kontakttrennbewegung durch den Strömungswiderstand vermieden, andererseits läßt sich hierdurch erreichen, daß das im Bereich der Lichtbogenzündung vorhandene Flüssigkeitsvolumen nicht durch Wirbel- oder Blasenbildung gestört wird.
• Um bereits beim Entstehen des Lichtbogens eine Flüssigkeitsströmung im Lichtbogenbereich zu erzielen, die für einen möglichst schnellen Anstieg der Lichtbogenspannung günstig ist, kann ein Druckkolben 20 vorgesehen werden, wie er in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Dieser Druckkolben steht, wenn die Kontakte geschlossen sind, unter dem Einfluß einer Druckfeder 21 und wird durch den Schlitten 9 in der gesperrten Lage festgehalten. Sobald die Sperrvorrichtung 13 den Schlitten 9 freigibt, setzt sich also auch der Kolben 20 in Bewegung.
• Sollen Schalteinrichtungen der beschriebenen Art für hohe Dauerstrombelastungen vorgesehen werden, so empfiehlt es sich, mehrere Kontaktpaare anzuordnen und sie in an sich bekannter Weise in Haupt-und Folgekontaktpaare zu unterteilen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Schalter zur selbsttätigen Unterbrechung von über- und Kurzschlußströmen, bei dem sich die Unterbrecherkontakte auf zwei etwa parallel zueinander angeordneten gegensinnig vom abzuschaltenden Strom durchflossenen Bauteilen befinden, von denen eines um eine Drehachse beweglich angeordnet ist und unter der Wirkung einer Sperre steht, die bei überschreiten eines vorbestimmten Stromwertes gelöst wird und dadurch die Ausschaltkraft freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung der Drehachse (8) die dynamische Kraft des die Bauteile (3, 4) durchfließenden Stromes bei zunehmender Stromstärke die an den Kontakten (1, 2) wirksame Kontaktlast verstärkt und daß durch eine hierbei auftretende Bewegung (Pfeil 17) die Sperre (13) gelöst wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Sperre (13) im Einschaltzustand festgehaltene, einen der Unterbrechungskontakte (1) tragende Bauteil (3) als Leichtbauteil geringer Masse ausgeführt ist und während der Kontakttrennbewegung außer durch Stromkräfte auch durch die Kraft von Federn mit hoher Eigenfrequenz, vorzugsweise Tellerfedern, beschleunigt wird.
3. 3. Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung innerhalb eines druckfesten, mit Flüssigkeit undf oder Gas gefüllten Behälters untergebracht ist.
4. 4. Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dudurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Teile der Kontaktanordnung, insbesondere im Bereich der Trennkontakte, eine strömungstechnisch günstige Form, vorzugsweiseTropfenform, aufweisen.
5. 5. Schalter nach den Ansprüchen 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Federkraft (21) angetriebener Druckkolben (20). dessen Bewegung etwa gleichzeitig mit dem Lösen der mechanischen Sperre der Kontakte einsetzt, bereits im Augenblick der Lichtbogenentstehung eine Löschmittelströmung im Lichtbogenbereich erzeugt.
6. 6. Kontaktanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Aufteilung der Kontakte in Haupt- und Folgekontaktpaare vorgenommen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 739 892; schweizerische Patentschrift Nr. 109 564; französische Patentschrift Nr. 1114 605; britische Patentschrift Nr. 165 563.