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Niederspannungsschaltgerät für Wechselstrom Wechselstromschalter,
bei denen die Fußpunkte des Ausschalt-Lichtbogens an parallelen oder nahezu parallelen
Elektroden entlangwandern, sind in mannigfacher Form bekannt. So wurden die Elektroden
beispielsweise als gestreckte oder spiralige Körper ausgebildet. Hierbei ist die
für den Lichtbogen verfügbare Laufstrecke aber begrenzt, so daß man entweder die
Laufgeschwindigkeit klein halten rnuß, was schlechte Löschbedingungen und hohen
Elektrodenverschleiß bedeutet, oder man kommt zu räumlich sehr ausgedehnten und
unhandlichen Bauformen.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung ist die Lichtbogenkammer geschlossen
und als doppelwandiger Zylinder ausgebildet, in dem der Lichtbogen zwischen einer
kleinen Innenelektrode geringen Umfangs und einer konzentrisch dazu angeordneten
Elektrode großen Umfangs brennt. Die große Elektrode ist von einer Blasspule umgeben,
welche tangential wirkende Kräfte am stärksten auf den äußeren Lichtbogenfußpunkt,
weniger stark auf den Lichtbogen selbst und am schwächsten auf den inneren Fußpunkt
ausübt und dadurch den Lichtbogen im Kreise herumtreibt. Diese Anordnung hat aber
verschiedene Nachteile, wie durch eingehende Versuche festgestellt wurde. So ist
wegen der stark unterschiedlichen Umfangslängen der beiden Elektroden der Abbrand
an der inneren Elektrode ungleich stärker als an der äußeren; vor allem aber folgt
der Lichtbogen nicht dem kürzesten Wege zwischen Innen- und Außenelektrode, sondern
wird stark in die Länge gezogen, was sich in hoher Lichtbogenspannung, großem Energieumsatz
und entsprechend starkem Schaltfeuer bemerkbar macht.
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Diese dem bekannten Niederspannungsschaltgerät anhaftenden Mängel
werden durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung beseitigt.
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Die nachteilige Wirkung eines noch vorhandenen Längenunterschiedes
der Elektroden bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung läßt sich dadurch
ausgleichen, daß die Blasspule innerhalb der inneren Elektrode angeordnet ist. Auf
diese Weise wird der Fußpunkt des Lichtbogens auf der inneren Elektrode stärker
angetrieben als der Fußpunkt auf der äußeren Elektrode. Auch wird der Platzbedarf
der ganzen Löschanordnung auf diese Weise vermindert.
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Die Richtung des Lichtbogens bleibt trotzdem senkrecht oder annähernd
senkrecht zu den Flächen der Elektroden, so daß die Fußpunkte nahe beieinander bleiben
und rasch fortbewegt werden.
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Der Ausschaltvorgang kann durch einen Schmelzdraht oder durch einen
Schaltkontakt eingeleitet werden. An Stelle eines zusätzlichen Schaltkontaktes kann
auch eine der beiden Elektroden derart beweglich sein, daß sie im Einschaltzustand
die feste Elektrode an einer Stelle berührt und während des Aus" schaltens von dieser
entfernt wird und dabei in eine Lage kommt, in der sie zu der festen Elektrode koaxial
liegt.
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In der Zeichnung sind beispielsweiseAusführungsformen der Erfindung
näher beschrieben.
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Gemäß B i 1 d 1 wird die Lichtbogenkammer 1
durch zwei z. B.
kreisförmige, konzentrisch angeordnete Elektroden 2 und 3 gebildet. Im Innern der
Elektrode 2 befindet sich der Magnetkern 4 mit der Spule 5. Die beiden Elektroden
sind durch den Schmelzdraht 6 - verbunden. Diese Anordnung wirkt als Schmelzsicherung
und bedarf nach dem Ansprechen der Erneuerung des Schmelzdrahtes. Das Längenverhältnis
der einander zugekehrten Elektroden liegt möglichst nahe bei 1, jedoch nicht unter
0,5. Der beim Ansprechen des Schmelzdrahtes entstehende Lichtbogen wird durch die
Wirkung der Magnetspule so in Bewegung gesetzt, daß seine Fußpunkte im wesentlichen
gleich lange Strecken zurücklegen. Der Lichtbogen erlischt beim Stromdurchgang durch
Null, gleichgültig, ob er bis zu diesem Zeitpunkt weniger oder mehr als einen Umlauf
durch die ringförmige Kammer vollendet hat.
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Gemäß B i 1 d 2 wird für einen Schalter die Lichtbogenkammer 7 ebenfalls
durch zwei feststehende, konzentrische Elektroden 8 und 9 gebildet. Die Anordnung
des Magnetkerns und der Spule entspricht dem Aufbau nach B i 1 d 1. Die äußere Elektrode
ist
mit einem Ausschnitt versehen, der durch das bewegliche Kontaktstück
10 passend verschlossen werden kann. Es ist an der Feder 11 befestigt und
wird in bekannter Weise durch eine entsprechende Einrichtung kontaktgebend gegen
die innere Elektrode gepreßt und in. dieser Stellung verriegelt. Durch Lösen der
Verriegelung wird der Schaltvorgang eingeleitet, wobei sich das federnde Kontaktstück
kontakttrennend in den Ausschnitt der äußeren Elektrode einfügt. Die Bewegung wird
beispielsweise durch das als Anschlag 12 ausgebildete Ende der äußeren Elektrode
begrenzt (B i 1 d 2 a). Die Wanderung und Löschung des bei der Kontakttrennung entstehenden
Lichtbogens läuft in der oben beschriebenen Weise ab.
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Die B i 1 d e r 3 und 3 a zeigen einen Schalter, bei dem die Lichtbogenkammer
ebenfalls durch zwei ringförmige Elektroden gebildet wird, jedoch ist die äußere
Elektrode beweglich angeordnet und dient gleichzeitig als Schaltorgan. B i 1 d 3
erläutert die Einschaltstellung. Die Lichtbogenkammer 13 wird durch die Elektroden
14 und 15 begrenzt. Im Innern der Elektrode 14 befinden sich Magnetkern 16 und Spule
17. Die Elektrode 15 ist am Federhebel 18 befestigt und wird kontaktgebend gegen
die Elektrode 14 gepreßt. Sie wird durch eine Klinke 19 in dieser Einschaltstellung
gehalten. Der Ausschaltvorgang wird durch Lösen dieser Klinke eingeleitet. Der freigegebene
Federhebel 18 rückt nun, wie in B i 1 d 3 a wiedergegeben, die als bewegliches
Schaltorgan dienende Elektrode 15 kontakttrennend von der inneren Elektrode derart
ab, daß sie eine zu dieser konzentrische oder koaxiale Lage einnimmt. Der
an der Trennstelle 20 entstehende Lichtbogen befindet sich damit in der gleichmäßig
ringförmigen Kammer. Durch den Anschlag 21 wird die Bewegung des Federhebels begrenzt.
Der Anschlag kann in bekannter Weise auch mit einer Einstellvorrichtung versehen
sein, womit eine genaue konzentrische Lage der Elektroden ein- bzw. nachgestellt
werden kann.
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Da einerseits zur Einhaltung der vorgeschriebenen Kriech- und Luftstrecken
ein bestimmter Mindesttrennweg der Kontakte erforderlich ist, andererseits zur Löschung
des Lichtbogens ein wesentlich geringerer Schaltweg genügt, kann - um die Lichtbogenspannung
und damit den Energieumsatz besonders klein zu halten - die Bewegung der Elektrode
bzw. des Kontaktstückes so langsam erfolgen, daß ihr Abstand nach Ablauf einer Halbperiode
des zu unterbrechenden Wechselstromes nur so groß ist, daß mit Sicherheit eine Rückzündung
des Lichtbogens vermieden wird. Die weiterer Bewegung bis zum Erreichen der Ausschaltstellung
erfolgt dann erst nach Verlöschen des Lichtbogens. Die Herstellung der erforderlichen
Trennstrecke könnte auch in an sich bekannter Weise durch einen zusätzlichen Trennschalter
erreicht werden.
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Die Wirkung der Anordnungen ist jedoch nicht auf die kreisförmige
Ausbildung der Kammer beschränkt; sie kann ebensogut eine andere, z. B. eine ovale
Form aufweisen. Es ist auch möglich, die Elektroden aus unterschiedlichen Werkstoffen
herzustellen. Schließlich können die Elektroden teilweise bzw. kann eine Elektrode
ganz aus Widerstandswerkstoff gefertigt sein, um auf diese Weise in den wandernden
Lichtbogen einen zunehmenden Widerstand einzufügen.
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Die im Innern der Elektrode befindliche Magnetspule kann gleichzeitig
auch als Auslösespule und/ oder zum elektrodynamischen Anpressen der kontaktgebenden
Elektroden dienen.
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Auch die Zusammenfassung von mehreren der beschriebenen Lichtbogenkammern
zu einem mehrphasigen Schaltgerät ist ohne weiteres möglich.