DE124064C

DE124064C -

Info

Publication number: DE124064C
Application number: DENDAT124064D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

^^PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c. Γ/

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Januar igoo ab.

Die Unterbrechung von starken elektrischen Strömen hat sich bisher als sehr schwierig erwiesen, zumal wenn dieselbe bei hoher Spannung erfolgt. Wird die Unterbrechung verhältnifsmäfsig langsam bewirkt, so ist ein grofser Raum und ein sehr langer Unterbrechungsweg erforderlich, um den ausgezogenen Lichtbogen abzureifsen, der zuweilen eine beträchtliche Länge besitzt. Erfolgt die Unterbrechung in einem abgeschlossenen Räume oder unter OeI, so kann bei hohen Stromstärken die Isolirung leicht beschädigt und aufserdem eine fast explosive Kraftwirkung am Unterbrechungspunkte erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Unterbrechung von Wechselströmen und. beruht auf folgender Ueberlegung: In jeder Periode sind zwei Zeitpunkte vorhanden, in welchen die Stromstärke Null ist. Wird der Stromkreis in einem solchen Zeitpunkt hinreichend schnell unterbrochen, so wird kein Theil der Isolirung beeinflufst werden und es wird kein Lichtbogen oder keine sonstige Kraftentwickelung am Unterbrechungspunkt auftreten.

Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dafs man einen Schalter anordnet, der mit sehr .!'eicht beweglichen Theilen versehen ist, welche ^: fest mit dem Anker eines Elektromagneten verbunden sind, der aus untertheiltem Eisen besteht und dessen Wicklung von dem durch den Schalter hindurchgehenden Strome durchflossen wird. Eine Feder ist hierbei bestrebt, den Anker vom Magneten abzureifsen, doch wird sie in normaler Lage durch eine Sperrklinke oder eine Feder von gröfserer Stärke, welche auf den Anker drückt und ihn mit dem Magneten in Berührung hält, hieran verhindert. Zieht man die Klinke weg oder hebt man den Druck auf den Anker plötzlich, auf, so dafs die erstgenannte Feder in Wirkung treten kann, so wird der Schalter durch die Anziehung des Elektromagneten während des Theiles der Periode, in welchem die Anziehung stark genug ist, um die Federkraft zu überwinden, geschlossen gehalten; fällt aber der Strom im Laufe seiner Periode auf einen hinreichend geringen Werth herab, so öffnet die Feder den Schalter mit grofser Geschwindigkeit, so dafs zu der Zeit, wo die Spannung im Laufe der nächsten Periode zu einer beträchtlichen Höhe gestiegen ist, die Oeffnung hinreichend grofs ist, um die Entstehung eines Funkens zu verhüten.

Vortheilhaft trifft man die Anordnung so, dafs der Anker selbst den beweglichen Theil des Schalters .bildet, wobei der Strom durch den Kern des Elektromagneten und durch den Anker hinduixhgeführt wird. Ist der bewegliehe Theil des Schalters vom Anker getrennt, so mufs die Verbindung zwischen den beiden sehr starr sein, so dafs der Schalter sich gleichzeitig mit dem Anker anfängt zu bewegen. Der Schalter wird als Nebenschlufs für einen Handschalter öder Stromunterbrecher benutzt, der von gewöhnlicher Form sein kann und dessen beweglicher Theil so mit dem Nebenschlufsschalter verbunden ist, dafs der Hauptschalter beim Oeffnen die Sperrklinke des' Nebenschlufsschalters wegzieht oder, plötzlich den auf den Anker wirkenden Druck aufhebt. Der Nebenschlufsschalter wird dann durch die nahe dem . nächstfolgenden

Augenblick geöffnet, in dem die Stromstärke Null wird.

In beiliegenden Zeichnungen stellen Fig. ι und 2 rechtwinklig zu einander liegende Ansichten eines Schalters dar, der gemä'fs vorliegender Erfindung eingerichtet und mit einer Sperrklinke zum Geschlossenhalten des Stromkreises in normaler Lage versehen ist; Fig: 3 stellt die elektrischen Verbindungen schematisch dar. Fig. 4 und 5 sind rechtwinklig zu einander liegende Ansichten eines Schalters, bei welchem zum Geschlossenhalten des Stromkreises in normaler Lage eine stärkere Feder verwendet wird. Fig. 6 veranschaulicht schematisch in Reihenschaltung angeordnete Schalter.

Bei der in Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform besteht der Elektromagnet A aus weichen Eisenplatten, die in einer Ebene rechtwinklig zur Wicklung angeordnet und zwischen Endplatten vernietet oder sonstwie mit einander verbunden sind. Fig. 7 bis 10 enthalten die Abmessungen des Magnetsystems für ein Ausfuhrungsbeispiel. Die Pole sind abgeschrägt, um die Induction zu concentriren und die Zugkraft zu erhöhen. Die Wicklung D besteht aus etwa 200 Windungen von etwa 0,9 mm Durchmesser. Der Magnet wird von einer Feder gegen drei Stellschrauben gehalten, durch welche er beliebig eingestellt werden kann. Der Anker B ist ähnlich aus Lamellen zusammengesetzt und gleitet zwischen Führungen C C aus Hartgummi. Die einander gegenüberliegenden Flächen des Ankers und der Magnetpole sind so bearbeitet, dafs sie gut auf einander passen.

Der Anker ist durch einen biegsamen Draht E an dem Cylinder F befestigt, der in dem Rohr G gleitet. Der Cylinder F ist durch einen Schlitz im Rohr mit der Feder H verbunden, die bestrebt ist, ihn und den Anker vom Magneten wegzuziehen und im vorliegenden Falle eine Zugkraft von 18 kg hat.

Der in dem Rohr G gleitende Kolben I ist mit dem beweglichen Theil K des Hauptschalters durch ein Glied L verbunden. Schliefst man den Hauptschalter, so drückt der Kolben den Cylinder F abwärts, bis er von einer Sperrklinke erfafst wird. Die Klinke gleitet in einem Loch im Block N und wird durch eine Feder im Rohr O einwärts geprefst. Das Ende des Cylinders F ist konisch gestaltet, so dafs es bei seinem Abwärtsgange die Klinke seitwärts stöfst.

Ist der Hauptschalter geschlossen, so werden die Stellschrauben, welche die Lage des Elektromagneten A bestimmen, eingestellt, bis die biegsame Verbindung zwischen dem ' Anker und dem Cylinder F gerade entspannt ist, so dafs der Anker durch sein Eigengewicht auf dem Magneten aufruht.

Die Feder H und durch diese der Anker sind mit einer Klemmschraube P des Hauptschalters elektrisch verbunden. Die Wicklung des Elektromagneten ist am einen Ende mit der anderen Klemmschraube Q. des Hauptschalters und am anderen Ende mit dem Gestell des Elektromagneten elektrisch verbunden. Der Ank'er, der Elektromagnet und die Wicklung bilden somit einen Nebenschlufs für den Hauptschalter, wie in Fig. 3 schematisch veranschaulicht ist.

. Die Innenwandung des Rohres G besteht aus Isolirmaterial, so dafs der. bewegliche Theil K isolirt ist. Oeffnet man den Schalter elektrisch oder von Hand, so wird die Sperrklinke M mittelst des Hebels R und der Schnüre S T weggezogen. Die Länge der Schnur T ist so gewählt, dafs die Klinke weggezogen wird, wenn der Hauptschalter gerade . von seinen Contacten befreit ist, wie in Fig. 1 mit punktirten Linien veranschaulicht ist. Der ganze Strom geht dann durch die Spule des Elektromagneten und der Anker wird nur durch die magnetische Anziehung abwärts gehalten. Sinkt letztere hinreichend weit, so wird der Anker durch die Feder weggezogen und der Stromkreis endgültig unterbrochen.

Bei der in Fig. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsform ist die Feder H zum Wegziehen des Ankers in einem Rohr G enthalten, welches auf seiner Aufsenseite mit Schraubengewinde versehen ist und durch den biegsamen Draht iT mit dem Anker am einen Ende und mit der; Querstange U am anderen Ende in Verbindung steht; die Querstange U ragt durch Schlitze im Rohr hervor und steht mit der gerieften Mutter U¹ aufserhalb des Rohres in Eingriff, durch welche die Spannung der Feder H eingestellt werden kann. Aufserhalb des Rohres G ist eine andere Feder üf¹ angeordnet, welche sieh am einen. Ende gegen die Mutter V und am anderen Ende gegen das T-Stück W legt, dessen Arme durch Schlitze in der Seite des Rohres G vorragen. DeY Steg'des T-Stückes W legt sich gegen den Anker B und ist hohl, um den biegsamen Draht E durchzulassen. Der von der Feder H¹ ausgeübte Druck wird durch die Mutter V so geregelt, dafs er etwas gröfser ist als die Spannung der Feder H, so dafs also mittelst des Stückes W der Anker gewöhnlich mit geringer Kraft gegen den Elektromagneten geprefst wird. ■

Der Hauptschalter K mufs in diesem Falle nach Art eines selbstthätigen Stromunterbrechers gebaut sein, d. h. sein beweglicher Theil mufs,. wenn seine Sperrklinke von Hand oder durch die Stärke des eine bestimmte Höhe überschreitenden Stromes entfernt wird, durch eine Feder von den Contacten weggezogen werden.

Die Handhabung des Schalters ist folgende: Die mit dem beweglichen Theil K des Haupt-

schalters verbundenen Schienen L sind mit einem Schlitz versehen, in welchem die Arme des T- Stückes W gleiten. Die Länge des Schlitzes ist so gewählt, dafs die Arme des Stückes Ws mit seinen Enden sofort in Eingriff treten, wenn der bewegliche Theil des Hauptschalters ein hinreichendes Moment erlangt hat, um das T-Stück W heftig in Bewegung zu setzen, wodurch der Druck der-Feder H und des Elektromagneten A belassen wird. Der Stromkreis wird dann durch Entfernen des Ankers vollständig unterbrochen, wenn der Strom auf eine hinreichend niedrige Stärke hinabgeht. Die Feder, welche den Hauptschalter beherrscht, mufs. stark genug sein, um denselben gegen den Unterschied der an den Federn H und H¹ ausgeübten Kräfte offen zu halten, und seine' beweglichen Theile müssen so massig sein, dafs sie beim Anstofsen des Stückes W gegen den Boden der Schlitze nicht erheblich beeinflufst werden. ■ ·

Der Anker B gleitet, wie bereits erwähnt, in einem aus Hartgummi hergestellten Kasten C, in dessen Mündung der Elektromagnet durch leichte Federn X X hineingetrieben wird. Schliefst man den Hauptschalter, so preist die Feder H¹ den Anker durch das T-Stück W gegen den Elektromagneten, wobei ein genauer Sitz durch die Federn XX gewährleistet wird.

Ein Schalter von den oben angegebenen Abmessungen giebt die Sicherheit,'dafs ein Wechselstrom von ioo Ampere Maximalstärke nicht eher unterbrochen wird, als bis seine Stärke geringer als ι Ampere ist. Der Strom kann aber, auch wenn, er schwach ist, einen Funken zwischen der Oberfläche des Ankers und dem Magneten erzeugen, und dieser Funke kann bei hohen Spannungen hinreichen, um einen Lichtbogen zu bilden. In solchen Fällen mufs der Funke durch Anordnung eines Condensators oder Flüssigkeitswiderstandes als Nebenschlufs durch die Klemmschrauben des Schalters Unterdrückt werden (bei Z in Fig. 3). Bei sehr hohen Spannungen wird man zwei oder mehr Nebenschlufsschalter verwenden müssen, die man dann im Nebenschlufs zu den Klemmschrauben des Hauptschalters in Reihen schaltet (Fig. 6). In diesem' Falle müssen die Klinken der verschiedenen Schalter mit dem beweglichen Theil des Hauptschalters derart verbunden werden, dafs beim Oeffnen des letzteren alle gleichzeitig weggezogen werden.

Die mechanische Verbindung zwischen dem Hauptschalter, der 'Klinke oder Feder und dem Anker kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Auch kann die Form des Elektromagneten und die Gröfse der Wicklung beliebig gewählt werden, doch ist Folgendes zu beachten:

1. Der Draht der Wicklung mufs so dick sein, dafs die Stromdichte für den Maximalwerth des Wechselstromes, den der Schalter unterbrechen soll, etwa 100000 Ampere pro Quadratcentimenter beträgt, wenn die Periodenzahl in der Secunde' 25 ist. Bei höheren Periodenzahlen können verhältnifsmäfsig höhere Dichten benutzt werden. .

2. Die Feder mufs so eingestellt sein, dafs der Anker abspringt, sobald die Induction in der Eisenmasse· etwa 10000 Linien auf 1 qcm ist, wenn sie bei .maximaler. Stromstärke etwa 15 000 Linien ist. .

3. Der Anker mufs so leicht als möglich sein, ohne jedoch ein schädliches Drosseln der Induction zu bewirken.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Ausschalter für Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, dafs parallel zu den Klemmen des Schalters ein Nebenschalter liegt, der beim Oeffnen des Hauptschalters den Strom selbstthätig in oder nahe dem Augenblick unterbricht, in dem seine Stärke gleich Null ist·. .

2. Ausschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs der Nebenschalter unter der Wirkung eines Elektromagneten, dessen Wicklung parallel zu den Klemmen des Hauptschalters und in Reihe mit dem Nebenschalter liegt, und einer Feder steht, deren Zugkraft diejenige des Elektromagneten übersteigt, wenn der Wechselstrom, nahezu Null ist, die aber erst in Wirkung tritt, wenn beim Oeffnen des Hauptschalters eine ihre Kraft aufnehmende

. Sperrklinke fortgezogen wird.

3. Ausschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs der Elektromagnet und der zugehörige Anker als Schalttheile des Nebenschalters ausgebildet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.·