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Einrichtung für elektrische Schalter mit Mehrfachunterbrechung Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung für elektrische Schalter mit mehreren elektrisch
in Reihe geschalteten Hauptschaltstellen, denen jeweils eine aus einem vorwiegend
ohmschen Widerstand und einer Hilfsschaltstelle bestehende Reihenschaltung und eine
der Spannungsverteilung im ausgeschalteten Zustand dienende Steuerkapazität parallel
geschaltet sind, wobei der Widerstand als Wickelkörper aus spiralförmig angeordneten
und in Gießharz eingebetteten Lagen besteht.
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Bei Leistungsschaltern mit Mehrfachunterbrechung ist es bekannt, zur
Beeinflussung der Einschwingspannung einem Teil oder sämtlichen Leistungsschaltstellen
Schaltwiderstände parallel zu schalten, welche zumindest kurzzeitig beim Ausschalten
die Leistungsschaltstellen jeweils überbrücken. Hierzu werden die Schaltwiderstände
jeweils in Reihe mit Hilfsschaltstellen geschaltet, welche zumindest beim Ausschalten
der Leistungsschaltstellen kurzzeitig geschlossen sind, so daß zwischen den Klemmen
des Schalters ein Widerstandsstrompfad gebildet wird. In der stationären Ausschaltstellung
des Leistungsschalters kann dieser Widerstandsstrompfad jedoch nicht zur Spannungssteuerung
eines Mehrfachunterbrechungsschalters herangezogen werden, da einerseits sonst die
Widerstände ständig unter dauernder Belastung stehen würden und andererseits keine
vollständige Auftrennung der zu beiden Seiten des Schalters befindlichen Netzteile
erfolgen könnte. Um dennoch eine weitgehend gleichmäßige Spannungsaufteilung auf
die einzelnen Unterbrechungsstellen zu erreichen, ist es üblich, den Schaltstellen
jeweils Steuerkapazitäten parallel zu schalten, deren Leitwert so bemessen ist,
daß über sie nur ein vernachlässig geringer kapazitiver Strom zu fließen vermag.
Die Zuordnung je eines Widerstandes und je einer Steuerkapazität zu einer Teilschaltstrecke
erfolgt bei den bekannten Schaltern in Form von getrennten Bauelementen für Widerstand
und Kapazität, wodurch sich ein verhältnismäßig großer Raumbedarf ergibt. Hierbei
besteht der Widerstand z. B. aus einem Isolierzylinder mit radialen Rippen, auf
den einzelne Spulen lagenweise aufgewickelt sind, welche in Reihe geschaltet sind.
Ferner ist es bekannt, den Widerstand aus Bandmaterial aufzubauen, welches in einem
Hohlisolator unter Verwendung einer nicht brennbaren Vergußmasse bzw. Gießharz eingebettet
ist. Schließlich ist es bei Druckluftschaltern mit Schaltkammern des Durchführungstyps
bekannt, die Steuerkapazität in den Durchführungsisolator einzubetten. Hierbei ist
es jedoch nachteilig, daß der Widerstand getrennt angebaut ist, so daß sich entweder
in der Breite oder in der Höhe des Schalters eine entspre^ chende, unerwünschte
Vergrößerung der Baumasse ergibt. Auch ist es bei Druckluftschaltern bekannt; den
Widerstand in der Schaltkammer anzuordnen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für eine
raumsparende Kombination von Schaltwiderstand und Steuerkapazität anzugeben. Erfindungsgemäß
wird deshalb vorgeschlagen, daß der Wickelkörper das eine Schaltstück der Hauptschaltstelle
bzw. die mit diesem elektrisch verbundenen Teile derart umschließt, daß die innerste
Lage des Widerstandswickels zusammen mit dem Schaltstück bzw. den genannten Teilen
gleichzeitig die Steuerkapazität bildet.
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An Hand der Zeichnung wird der Erfindungsgedanke näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt die neue Anordnung in mehr schematischer Darstellung;
F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch einen in Gießharz eingebetteten Widerstandswickel
mit dem Steuerkondensator; F i g. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltkammer
im Schnitt dar, welche mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehen ist.
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In F i g. 1 ist die Schaltstelle, welche der Unterbrechung des Hauptstromes
dient, mit l a, 1 b bezeichnet, wobei mit 1a das bewegliche Schaltstück
angedeutet ist, welches von dem dasselbe Potential führenden Teil 4 umgeben ist:
Mit 2 ist der schematisch angedeutete Widerstandswickel bezeichnet, dessen äußeres
Ende mit dem festen Schaltstück 1 b und dessen inneres Ende über die Hilfsschaltstelle
3 mit dem Teil 4 verbunden ist: Die von der inneren
Lage des Widerstandswickels
2 und dem Teil 4 gebildete Steuerkapazität besitzt eine räumliche Verteilung und
ist durch die gestrichelt gezeichneten Kapazitäten 5 angedeutet. Die Wirkungsweise
der Anordnung ist folgende: In der gezeichneten Lage ist sowohl die Schaltstelle
l a, 1 b als auch die Hilfsschaltstelle 3 geöffnet. Über die Schaltstelle
l a, 1 b kommt dabei die Steuerkapazität 5 zur Wirkung. Zum Einschalten
werden die beiden Schaltstellen l a, 1 b und 3 praktisch gleichzeitig geschlossen.
Hierbei ist der Widerstand 2 durch die Schaltstelle l a, 1 b überbrückt
und führt damit praktisch keinen Strom. Zum Ausschalten wird zunächst die Schaltstelle
l a, 1 b geöffnet und dabei der Hauptstrom unterbrochen. Da die Hilfsschaltstelle
3 noch für kurze Zeit geschlossen bleibt, kommt der Widerstand in an sich bekannter
Weise zur Wirkung. Durch anschließendes öffnen der Hilfsschaltstelle 3 wird der
durch den Widerstand 2 fließende Strom ebenfalls unterbrochen, so daß nunmehr die
Steuerkapazität 5 über einen Teil des Widerstandes 2 parallel zur Schaltstelle
l a, 1 b liegt. In F i g. 1 ist der Einfachheit halber nur eine Schaltstelle
gezeichnet. Man erhält einen Schalter mit Mehrfachunterbrechung in bekannter Weise
durch elektrische Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Einheiten, deren jede
aus den Teilen 1 a bis 5 besteht. Eine Ausgestaltung des Widerstandes mit dem Steuerkondensator
ist in F i g. 3 im Schnitt dargestellt. Hier ist der Widerstandswickel in den Isolierstoffkörper
11, welcher zweckmäßig aus Gießharz besteht, eingebettet. Das Ende der äußeren Widerstandslage
ist mit 8, das innere mit 9 bezeichnet. Hierbei befindet sich zwischen der inneren
Lage des Widerstandes und dem Rohr 4 noch ein zylinderförmiger Metallbelag 10. Dieser
kann entweder mit dem Ende 9 des Widerstandes 2 oder mit dem Rohr 4 elektrisch verbunden
sein oder schließlich mit keinem dieser Teile in Verbindung stehen. Auf diese Weise
ist es möglich, zwischen der innersten Lage des Widerstandes 2 und dem Rohr 4 drei
verschiedene Kapazitätswerte herzustellen. Die jeweils gewünschte Verbindung kann
zweckmäßig z. B. durch außerhalb des Isolierkörpers 11 angeordnete Laschen an sich
bekannter Art erfolgen. Wählt man beispielsweise die Abstände zwischen dem Metallbelag
10 und dem Rohr 4 einerseits und zwischen dem Metallbelag 4 und der innersten Lage
des Widerstandswickels 2 andererseits derart, daß sich die jeweiligen Kapazitätswerte
wie 2 : 1 verhalten, so erhält man durch Verbinden von 10 mit 9 den Größtwert, durch
Verbinden von 10 mit 4 die Hälfte des Größtwertes und bei unverbundenem Metallbelag
10 ein Drittel des Größtwertes der Kapazität. Dadurch ist es in einfacher
Weise möglich, bei einem Schalter mit Mehrfachunterbrechung durch die erwähnte Umschaltmöglichkeit
der Kapazitätswerte, eine kapazitätsmäßig gestaffelte Bestückung der Teilschaltstellen
vorzunehmen, wobei stets die gleiche Baueinheit Widerstand-Steuerkapazität zur Anwendung
gelangt.
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Ein Anwendungsbeispiel der neuen Einrichtung bei einem Schalter ist
für eine seiner Schaltstellen in F i g. 3 wiedergegeben. Mit 1 a und 1 b sind wiederum
das bewegliche und das feste Schaltstück bezeichnet. Das bewegliche Schaltstück
3 a der Hilfsschaltstelle ist im rohrförmigen Teil 4 geführt und über den Winkelhebel
12 an die Antriebsstange 16 des Schaltstückes 1 a angelenkt. Hierzu besitzt die
Antriebsstange 16 eine Schlitzführung 13, in die die im Winkelhebel 12 gelagerte
Rolle 14 eingreift, wobei der Winkelhebel 12 selbst im Teil 4 gelagert ist.
Der tulpenförmige Gleitkontakt 1 c dient zur Stromübertragung vom Schaltstück
1 a auf das Teil 4. Das feste Schaltstück 3 b der Hilfsschaltstelle
ist mit in den Gießharz-Isolierkörper 11 eingebettet, in welchem sich außerdem der
Widerstandswickel 2 und der Metallbelag 10 befinden. Im gewählten Beispiel
ist das innere Ende 9 des Widerstandes 2, sowie der Metallbelag 10 mittels der Leitung
19 mit dem Schaltstück 3 b elektrisch verbunden, während das äußere Ende 8 des Widerstandes
2 über die Leitung 18 mit dem Schaltstück 1 b verbunden ist. Die wirksame Steuerkapazität
ergibt sich in diesem Falle zwischen dem Metallbelag 10 und dem rohrförmigen
Teil 4.
Die Schließfeder 15 ist dem Schaltstück 3 a und die
Ausschaltfeder 17 dem Schaltstück la zugeordnet. Mit 20 ist das die mit gasförmigem
oder flüssigem Löschmedium gefüllte Schaltkammer abschließende Isoliergehäuse bezeichnet,
welches an seinem linken Ende das feste Schaltstück 1 b trägt. Die Wirkungsweise
ist folgende: In der gezeichneten Stellung ist der Schalter ausgeschaltet. Hierbei
ist die Schaltstelle l a, 1 b und die Hilfsschaltstelle 3a, 3 b geöffnet.
Die durch den Metallbelag 10 und das Teil 4 gebildete Kapazität ergibt dabei die
der Schaltstelle l a, 1 b parallel geschaltete Steuerkapazität. Zum Einschalten
wird die Antriebsstange 16 durch den nicht weiter dargestellten Antrieb nach
links bewegt und damit die beiden Schaltstellen l a, 1 b und 3a, 3
b annähernd gleichzeitig geschlossen. Hierbei wird das Schaltstück 3 a der Hilfsschaltstelle
unter Wirkung der Schließfeder 15 nach oben bewegt, wobei es in gewissen Fällen,
z. B. beim Zuschalten von Kondensatoren, zweckmäßig sein kann, daß die Hilfsschaltstelle
3a, 3 b etwas früher schließt. Zum Ausschalten wird durch den Antrieb die
Bewegung der Antriebsstange 16 in an sich bekannter Weise nach rechts freigegeben,
so daß die Ausschaltbewegung unter Wirkung der Ausschaltfeder 17 vor sich gehen
kann. Hierbei trennen sich zunächst die Schaltstücke 1 a,1 b, wobei der entstehende
Ausschaltlichtbogen nach Erreichen einer bestimmten Löschdistanz durch das Löschmedium
in der Schaltkammer unterbrochen wird. Hierauf erfolgt die Mitnahme des Schaltstückes
3 a der Hilfsschaltstelle, sobald die im Winkelhebel 12 gelagerte Rolle 14 von der
Schlitzführung 13 mitgenommen wird. Der zunächst noch vorhandene Widerstandsstrompfad
1 b, 18, 8, 2, 9, 19, 3 b, 3 a, 4 parallel zur Schaltstelle l a, 1
b wird nun unterbrochen und damit die Steuerkapazität zwischen dem Metallbelag
10 und dem Teil 4 über der Schaltstelle 1 a, 1 b wirksam. Durch
elektrische Reihenschaltung mehrerer solcher Schaltkammern erhält man in bekannter
Weise einen Schalter mit Mehrfachunterbrechung.
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Die neue Einrichtung erlaubt eine raumsparende Bauweise bei Schaltern
mit Mehrfachunterbrechung, deren Teilschaltkammern jeweils mit Schaltwiderständen
und Steuerkapazitäten ausgerüstet sind. Dies trifft in gleich vorteilhafter Weise
für Schalter der offenen und der gekapselten Bauweise, insbesondere auch der Kesselbauform,
zu.