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Leistungsschalter mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Löschmittel
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit von einem Löschmittel
in einer düsenförmigen Ausströmöffnung beblasenen Lichtbogen, bei dem die Ein- und
Ausschaltung durch eine Drehung des beweglichen Schaltkontaktes um die Längsachse
der Schaltkammer erfolgt. Als Löschmittel kann hierbei außer Druckgas und Druckluft
auch eine Flüssigkeit, wie Drucköl, dienen. Drehbewegliche Schaltkontakte haben
den Vorteil, daß sie weit geringere Kräfte für das Ein- und Ausschalten benötigen
als axial bewegte Schaltkontakte. Schalter mit drehbeweglichen Schaltkontakten lassen
sich daher mit sehr kleinen Eigenzeiten herstellen, besonders dann, wenn, wie die
Erfindung vorschlägt, bei der an sich bekannten Zuführung des Löschmittels in axialer
Richtung der Schaltkammer die Lichtbogenfußpunkte auf zwei axial angeordnete Lichtbogenelektroden
getrieben werden, von denen die eine in an sich bekannter Weise am beweglichen Schaltkontakt
befestigte Elektrode in der günstigsten Löschstellung vor der Ausströmdüse und die
andere in ebenfalls an sich bekannter Weise hinter der Ausströmdüse liegt.
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Bei der Ausschaltung gelangt somit der für die Lichtbogenlöschung
maßgebliche Fußpunkt des Lichtbogens nach der Trennung der Schaltkontakte durch
das strömende Löschmittel in kürzester Frist in das Druckgebiet vor der Ausströmdüse,
wo die Lichtbogenlöschung während eines Stromnulldurchganges besonders günstig erfolgt.
So schnell könnte ein Schaltkontakt, der in der Längsachse der Schaltkammer in die
Ausschaltstellung des Schalters geführt wird, z. B. ein Schaltstift, an dessen Spitze
der eine Lichtbogenfußpunkt haftet, niemals in die günstigste Löschstellung bewegt
werden.
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Aus diesem Grunde ist der Schalter nach der Erfindung auch allen anderen
bekannten Schaltern, die mit einer günstigsten Lichtbogenlöschstellung arbeiten
und diese durch mechanische Bewegung eines Schaltkontaktes erreichen, in bezug auf
kürzeste Lichtbogenzeiten überlegen.
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Es sind zwar schon Schalter mit drehbeweglichen Schaltkontakten und
einem strömenden Löschmittel bekannt. Aber diese Schalter machen von keiner günstigsten
Lichtbogenlöschstellung der Schaltkontakte Gebrauch, in der für die Löschung des
Lichtbogens ein Stromnulldurchgang abgewartet wird. Ihre Lichtbogenzeiten liegen
daher weit höher als die des Schalters nach der Erfindung.
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In einer Ausführungsform der Erfindung erhält der bewegliche Schaltkontakt,
um die Wanderung des Lichtbogenfußpunktes an ihm zu erleichtern, einen rechteckigen
Querschnitt mit einer kegeligen Spitze, wobei er in einem Raum mit ovalem Querschnitt
drehbar angeordnet ist. Der Lichtbogen brennt dann zwischen dieser Spitze und einer
hinter der düsenförmigen Ausströmöffnung angebrachten Lichtbogenelektrode. Durch
die äußerst schnelle Fortbewegung der Lichtbögen von den Kontakten in diese axiale
Lage, von der aus sie nicht auf die Kontaktflächen einwirken können, wird ein weitgehender
Schutz dieser Kontaktflächen gegen Abbrand erreicht.
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Der Schalter kann auch mit mehreren Schaltkontakten versehen sein;
die sternförmig angeordnet sind, wobei die Löschstellung jeweils in einem Ausschnitt
zwischen zwei festen Schaltkontakten vorgesehen ist. Die Ausschaltung wird dadurch
auf mehrere Schaltstrecken verteilt, während die endgültige Löschung des Lichtbogens
wiederum durch seine Beblasung zwischen zwei axial gelegenen Elektroden erfolgt.
Die Schaltkontakte, von denen auch mehrere in der Strömungsrichtung des Löschmittels
voreinander liegen können, sind entweder als Druckoder, zweckmäßiger, als Gleitkontakte
ausgebildet, wobei sich im letzteren Falle eine höhere Trenngeschwindigkeit beim
Ausschalten ergibt als bei Druckkontakten. Das Drehen des beweglichen Schaltkontaktträgers
erfolgt durch einen z. B. vom Löschmittel beaufschlagten Kolbenantrieb oder einen
im Druckgasschalterbau an sich bekannten turbinenartigen Antrieb. Ist ein mechanischer
Antrieb vorgesehen, so kann dieser gleichzeig zur Axialverschiebung des beweglichen
Schaltkontaktes in eine Spannungsisolierstellung dienen, falls kein besonderer dem
Leistungsunterbrechungskontakt nachgeschalteter Spannungstrennkontakt vorhanden
ist.
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Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung in
einem Längs- und Querschnitt durch die Schaltkammern.
Der Druckgasschalter
nach F i g. 1 hat einen beweglichen Schaltstift 1, der mit zwei in einer
metallenen Düse 3 angeordneten Kontakten 2 zusammenarbeitet. Um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit
zu erzielen, ist der Durchmesser der Düse kleiner als der Abstand der radial zur
Strömungsrichtung des Löschmittels liegenden Kontakte voneinander. Der Schaltstift
hat an der Kontaktstelle einen rechteckigen Querschnitt, der in eine kegelige Spitze
4 übergeht. Der Schaltstift ist drehbar in einem oval ausgeführten Druckraum 5 angeordnet.
Im Düsenaustrittsraum 6 ist eine Lichtbogenelektrode 7 angebracht. Bei der Ausschaltung
wird durch einen nicht weiter dargestellten Antrieb der Schaltstift 1 in die Löschstellung
gedreht, und die zwischen ihm und den Kontakten 2 entstehenden Lichtbögen werden
durch die einströmende Blasluft über die kegeligen Flächen des Schaltstiftes und
der Düse auf die Schaltstiftspitze bzw. die Lichtbogenelektrode 7 getrieben. Der
sich dabei einstellende Lichtbogen $ wird dann in dieser axialen Lage endgültig
gelöscht.
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Ein Schalter mit der gleichen Form des Schaltstiftes 1 ist in F i
g. 2 dargestellt. Die festen Schaltkontakte 2 sind hier jedoch als Druckkontakte
ausgebildet, während sie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 Gleitkontakte
sind. Bei Druckkontakten ergibt sich eine geringere Anfangstrenngeschwindigkeit
im Gegensatz zu Gleitkontakten, dafür kann aber ein höherer Kontaktdruck angewendet
werden.
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F i g. 3 zeigt wiederum einen Druckgasschalter, der an Stelle von
jeweils zwei festen Schaltkontakten vier besitzt, denen entsprechend viel Schaltkontakte
an einem beweglichen Schaltstift zugeordnet sind. Der Schaltstift 1 ist an seinem
Kontaktende geschlitzt und mit herausgearbeiteten Kontakten 9 versehen, die durch
Federn 10 nach außen gedrückt werden. Diese Kontakte machen mit festen Gegenkontakten
11, die aus einem ringförmigen Kontaktträger herausgearbeitet sind, Kontakt. Bei
der Ausschaltung wird der Schaltstift 1 in eine Stellung gedreht, in welcher die
Schaltkontakte 9 in einer Ausnehmung zwischen jeweils zwei festen Kontakten 11 liegen.
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Eine ähnliche Ausführung mit umgekehrter Anordnung der Kontakte zeigt
die F i g. 4. In diesem Falle ist in dem äußeren Gehäuse 12 ein Kontaktring 13 drehbar
angeordnet, während der Schaltstift 1 feststeht und mit Ausnehmungen versehen
ist, durch die die festen Gegenkontakte 14 gebildet werden. Die an dem Ring 13,
der über einen Hebel 15 drehbar ist, befestigten Kontakte 16 sind als Lamellenkontakte
mit kegelförmigem Kontaktstück 17 ausgeführt.
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Die Drehung der beweglichen Kontaktträger kann in an sich bekannter
Weise am einfachsten durch turbinenartige Schaufelrippen erfogen, die von dem einströmenden
Druckgas beaufschlagt werden. Dabei kann eine Rückstellfeder vorgesehen sein, die
die Kontaktträger nach erfolgter Herstellung der Spannungsisolierstrecke wieder
in die Einschaltstellung zurückführt.