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Die Erfindung bezieht sich auf einen isolierstoffgekapselten Hochspannungsschubschalter
mit von einem oberen ersten Festkontaktstück gegen die Wirkung zweier Federn abziehbaren,
in einem ortsfesten Gleitkontaktstück verschiebbaren, rohrförmigen Hauptkontaktstück,
welches ein stirnseitig verschlossenes, in einem zum oberen ersten Festkontaktstück
konzentrischen zweiten Festkontaktstück verrastbares Isolierrohr umschließt, in
welchem in der Einschaltstellung verrastete Lastkontaktstücke angeordnet sind, die
mit dem zweiten Festkontaktstück elektrisch leitend verbunden sind und die nach
dem Abziehen des beweglichen Hauptkontaktstücks vom oberen ersten Festkontaktstück
unter der Wirkung der einen Feder geöffnet werden, bevor die Entrastung des Isolierrohres
erfolgt, das sodann unter der Wirkung der anderen Feder dem Hauptkontaktstück nacheilt.
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Bei einem bekannten Schalter der vorstehenden Gattung sind im Isolierrohr
zwei Lichtbogenunterbrechungsstellen untergebracht, deren zugeordnete, zur Hauptstrombahn
parallelliegende Strombahnteile bei der Abschaltung relativ große, für die Löschung
ungünstige Räume freigeben, in denen die Lichtbogen brennen. Nicht zuletzt wegen
der Parallelstrombahnteile weist der bekannte Schalter eine relativ große Querschnittsabmessung
auf. Außerdem ist er nicht vom Willen eines Schaltenden unabhängig schaltbar. Ferner
wird die Leistung des bekannten Schalters dadurch herabgesetzt, daß die Schaltgase
infolge langen Verbleibens in den Schalträumen sich auf die sie umgebenden Wände
niederschlagen können und so deren Kriechstromfestigkeit vermindern. Weiterhin ist
die Öffnung seiner Lichtbogenunterbrechungskontaktstücke von der Kraft der Federn
und Reibungskräften abhängig. Die Verrastung des Isolierrohres ist außerdem durch
Stromführung zusätzlich beansprucht (ETZ-B, Bd. 17, 1965, Heft 12, Seiten 350/351).
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Bei einem anderen bekannten Schalter brennt der Lichtbogen bei der
Abschaltung in einem für die Löschung günstigen engen Spalt zwischen einem Folgestück
und einem Isolierrohr. Auch ist die Stromführung von einem oberen Kontaktstück über
ein leitendes Gestänge zu einem unteren Gleitkontaktstück günstig gelöst. Aber auch
bei diesem bekannten Schalter verbleiben die Schaltgase lange in den Schalträumen.
Das Isolierstoffrohr ist an der Schaltbewegung nicht beteiligt und bildet eine ständige
Brücke zwischen dem unteren und dem oberen festen Kontaktstück. Eine freie Trennstrecke
ist nicht gegeben. Die Entrastung des Folgestückes ist von der Kraft der Federn
sowie von der Reibung abhängig. Der bekannte Schalter besitzt nur eine Strombahn.
Seine Bauhöhe ist sehr groß, da sein Folgestück das obere Kontaktstück weit überragt
(deutsche Auslegeschrift 1174 398).
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Es ist schließlich noch ein Schalter bekannt, bei dem zwar eine Haupt-
und eine Hilfsstrombahn vorgesehen sind. Bei diesem bekannten Schalter werden aber
die Schaltgase in Richtung der Kontaktstücke geblasen. Der Ausschaltvorgang ist
von dem Reibungsschluß in der Verrastung und von der Kraft einer Feder abhängig,
also nicht bei jedem Schaltvorgang absolut gleich (deutsche Patentschrift
946638).
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Das Ziel der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs genannten
Art zu schaffen, der einen kleinen Querschnitt aufweist, nur eine Lichtbogenunterbrechungsstelle
hat und , vom Willen des Schaltenden unabhängig schaltbar sein soll. Ferner sollen
die Schaltgase komprimiert und in günstiger Richtung schnell aus dem Schaltraum
ausgestoßen werden. Auch soll der Schalter eine unveränderliche Lufttrennstrecke
nach dem Abschalten aufweisen und die Verrastung des Isolierrohres nicht an der
Stromführung beteiligt sein. Endlich soll die Steuerung des zu schaffenden Schalters
von Reibungs-und Federkräften unabhängig sein.
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Das gesteckte Ziel wird dadurch erreicht, daß a) das Isolierrohr von
seiner Kontaktfläche mit dem zweiten Festkontaktstück (33) bis zu dem sich bis zur
inneren Mantelfläche erstreckenden ersten Lastkontaktstück einen elektrisch leitenden
Belag aufweist und b) wegeabhängig aus einer nicht zur Stromführung dienenden Rastvorrichtung
entrastbar ist sowie c) mit Spiel ein an sich bekanntes, aus Isolierstoff bestehendes
Folgestück einschließt, das sich d) in an sich bekannter Weise in ein mit dem beweglichen
Hauptkontaktstück galvanisch verbundenes leitendes Gestänge fortsetzt, welches e)
an seiner Verbindungsstelle zum Folgestück in an sich bekannter Weise ein zweites
Lastkontaktstück trägt, das zusammen mit dem ersten Lastkontaktstück eine Lichtbogenunterbrechungsstelle
bildet, welche f) wegeabhängig entrastbar und sodann g) in an sich bekannter Weise
durch eine Bewegung des leitenden Gestänges und des Folgestücks in gleicher Bewegungsrichtung
des Hauptkontaktstücks zu öffnen ist, bevor h) die nacheilende Bewegung des Isolierrohres
zur Erzielung einer unveränderlichen Lufttrennstrecke und i) zum Ausschieben der
Schaltgase aus dem den Lichtbogenunterbrechungskontaktstücken zugeordneten Schaltraum
durch eine Öffnung erfolgt.
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Zweckmäßig ist an der Stirnseite des Isolierrohres eine zur Einrastung
in die Rastvorrichtung dienende Isolierstoffkappe angeordnet. Zur wegeabhängigen
Steuerung im Isolierrohr sind in der Weise Anschläge angeordnet, daß beim Ausschaltvorgang
der eine Anschlag das Gestänge aus der Rastvorrichtung löst und sodann der andere
Anschlag das Isolierrohr aus der anderen Rastvorrichtung, wobei beide Anschläge
zum Lösen der jeweiligen Verrastungen mit einem Anschlag des beweglichen Hauptkontaktstücks
zusammenwirken.
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Auf der äußeren Mantelfläche des Isolierstoffrohres kann ein elektrisch
leitender Überzug aufgebracht sein.
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Das Ausschieben der Schaltgase erfolgt über eine Dämpfungsvorrichtung,
sodann über Öffnungen und einen diesen nachgeordneten Abzugskanal.
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Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des kompletten Schalters mit
Fahrvorrichtung und zugeordneten zellenseitigen Festkontakten im Schnitt; F i g.
2 bis 6 zeigen verschiedene Schaltstellungen des Schalters im Schnitt.
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In F i g. 1 ist mit 7 eine Fahrvorrichtung bezeichnet, die aus einem
Tragrahmen mit beiderseitig angeordneten Führungsschienen 8 besteht, welche mit
zellenseitig angeordneten Rollen 9 zusammenwirken.
Eine sich über
die gesamte Zellenbreite erstreckende geerdete Grundplatte 10 schließt die Zelle
nach vorn ab. Die Grundplatte 10 dient als Tragelement für Stützisolatoren 11 und
12, die so ausgebildet sind, daß sie ortsfeste Kontaktstücke 13 und 14 sowie Einfahrkontaktstücke
15 und 16 eines Lastschalters 17 umschließen. Die Stützisolatoren 11 und 12 sind
somit bereits Teile des eigentlichen Gehäuses des Lastschalters 17 mit seiner Kompaktschaltstelle
18, deren Aufbau und Wirkungsweise in den F i g. 2 bis 6 näher beschrieben ist.
Die Stützisolatoren 11 und 12 sind durch einen rohrförmigen Isolierstoffkörper 19
miteinander verbunden, der lose eingelegt ist und einen Austausch gegen ein längeres
rohrförmiges Teil gestattet. Die Kompaktschaltstelle 18 wird durch einen Antrieb
20 über eine Kurbel 21 und eine Schubstange 22 betätigt. Ortsfeste Einfahrkontaktstücke
23 und 24 sind von Isolierkörpern 25 und 26 umhüllt, die an der Zellenrückwand 27
befestigt sind. Der ortsfeste Isolierstoffkörper 25 besitzt eine Eintrittsöffnung
28 für ein Anschlußteil 29 einer der Sammelschienen 30. In ähnlicher Weise besitzt
der ortsfeste Isolierstoffkörper 26 eine Eintrittsöffnung 31 für einen Kabelabgang
32. Sämtliche elektrisch leitfähigen Teile sind von einer Isolierstoffkapselung
umgeben, wobei die überlappung von gegeneinander beweglichen Teilen so ausgebildet
ist, daß eine völlig lichtbogenfußpunktfreie Anlage entsteht.
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In F i g. 2 ist ein Pol des Lastschalters 17 im Schnitt ausführlicher
dargestellt. Die erforderlichen Bezugsziffern wurden aus F i g. 1 übernommen. Es
ist zu erkennen, daß die Einfahrkontaktstücke 15 und 16 zusammen mit der Kompaktschaltstelle
18
eine U-förmige Schaltbrücke bilden, wobei die Achse der Kompaktschaltstelle
18 senkrecht zu den Einfahrkontaktstücken 15 und 16 und damit senkrecht zur Fahrbewegung
steht. Das Einfahrkontaktstück 15 hat die Form einer Flachschiene und trägt am jenseitigen
Ende ein tulpenförmiges oberes erstes Festkontaktstück 13. Dieses schließt in sich
ein zweites Festkontaktstück 33 sowie eine Rastvorrichtung 34 ein. Die Kompaktschaltstelle
18 besteht aus einem rohrförmigen beweglichen Hauptkontaktstück 35, das mit dem
oberen ersten Festkontaktstück 13 zusammenwirkt. Das Hauptkontaktstück 35 ist starr
mit der Schubstange 22 verbunden. Im Inneren des rohrförmigen Hauptkontaktstücks
ist ein Lastkontaktstück 36 konzentrisch angeordnet. Die Antriebsbewegung des Hauptkontaktstücks
35 wird nach »AUS« über eine Feder 38, ein tellerförmiges Glied 39 und ein elektrisch
leitendes Gestänge 37 auf das Lastkontaktstück mittelbar übertragen, nach »EIN«
hingegen unmittelbar über einen Ansatz 54. Das Lastkontaktstück 36 trägt an seinem
dem Gestänge 37 abgewandten Ende ein Folgestück 40 aus gasabgebendem Isoliermaterial.
Folgestück, Lastkontaktstück und Gestänge sind von einem Isolierstoffrohr 41 umgeben,
das ebenfalls gasabgebende Eigenschaften besitzt. Es ist unter der Wirkung einer
Feder 42 gegenüber dem rohrförmigen Hauptkontaktstück 35 und dem Lastkontaktstück
36 relativ beweglich. Das Isolierstoffrohr 41 besitzt ein weiteres Lastkontaktstück
43, das mit dem Lastkontaktstück 36 die eigentliche Stromunterbrechungsstelle bildet.
Die Übertragung des Stromes von dem zweiten Festkontaktstück 33 auf die Lastkontaktstücke
36, 43 erfolgt mittels eines auf dem Isolierrohr 41 aufgebrachten metallischen überzuges
44. Isolierrohr 41 und das tellerförmige Glied 39 des Lastkontaktstücks 36 stehen
über eine Rastverbindung 45 miteinander im Eingriff. Hülsenförmige Anschläge 46
und 47 dienen, wie noch weiter unten erläutert wird, zur Auslösung der Rastvorrichtungen
34 und 45. Das rohrförmige Hauptkontaktstück 35 enthält ferner eine Dämpfungsvorrichtung
48 zur Unterdrückung der Geräusch- und Flammenerscheinungen beim Abschalten von
Strömen. Sämtliche Lichtbogengase müssen durch die Dämpfungsvorrichtung 48 hindurchtreten,
da ihnen ein anderer Weg versperrt ist. Auf diese Weise wird wirksam verhindert,
daß die in den Lichtbogengasen enthaltenen Metalldämpfe und Kohlenstoffteilchen
sich auf den die Kompaktschaltstelle umgebenden Isolierstoffteilen niederschlagen
und damit die Spannungsfestigkeit herabsetzen.
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Während F i g. 2 die Kompaktschaltstelle im Einschaltzustand zeigt,
ist in F i g. 3 die erste Phase des Ausschaltvorganges dargestellt. Hier hat sich
das rohrförmige Hauptkontaktstück 35 leistungslos vom oberen, ersten Festkontaktstück
13 getrennt, so daß der Strom nunmehr für diese kurze Phase über das zweite Festkontaktstück
33, den metallischen überzug 44, die Lastkontaktstücke 43 und 36, das Gestänge 37,
das tellerförmige Teil 39 und das Hauptkontaktstück 35 auf das ortsfeste Gleitkontaktstück
14 übertragen wird. Das Isolierstoffrohr 41, das an seinem oberen Ende durch eine
Isolierstoffkappe 49 verschlossen ist, so daß hier keine Lichtbogengase austreten
können, wird durch die Rastvorrichtung 34 mittels einer Ringfeder 50 im ortsfesten
zweiten Festkontaktstück 33 festgehalten, während das Lastkontaktstück 36 im Inneren
des Isolierstoffrohres 41 noch durch die Rastverbindung 45 gehalten wird. In dem
in F i g. 3 festgehaltenen Augenblick der Unterbrechung hat sich aber bereits die
innere Kante 51 des Hauptkontaktstücks 35 an die obere Kante des Anschlages 46 gelegt,
der zum Lastkontaktstück 36 gehört. Bei geringfügiger Weiterbewegung des Hauptkontaktstücks
35 reißt nun der Anschlag 46 das tellerförmige Glied 39 des Lastkontaktstücks aus
der Rastverbindung 45. Wie F i g. 4 zeigt, schnellt das Lastkontaktstück 36 mit
dem Folgestück 40 unter der Wirkung der Feder 38 nach unten, wobei ein Lichtbogen
zwischen den Lastkontaktstücken 36 und 43 entsteht, der in dem Ringspalt zwischen
dem Isolierstoffrohr 41 und dem Folgestück 40 gelöscht wird. Der Strompfad ist nunmehr
unterbrochen.
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Bei der Kontaktstellung nach F i g. 4 kommt bereits eine Gasaustrittsöffnung
57 im Hauptkontaktstück 35 mit einem ortsfesten Abzugskanal 56 voll zur Deckung,
der die aus einer Öffnung 55 kommenden Lichtbogengase dort in die umgebende Atmosphäre
ableitet, in der sie keine Verschlechterung der isolierenden Eigenschaften von Schalterbauteilen
hervorrufen können.
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Bei weiterer Abwärtsbewegung des Hauptkontaktstücks 35 legt sich nunmehr
dessen innere Kante 51 gegen den Anschlag 47 des Isolierstoffrohres 41. Das
Isolierstoffrohr 41 wird dadurch aus der Rastvorrichtung 34 herausgerissen und folgt
dem Lastkontaktstück 36 unter der Wirkung der Feder 42 nach. F i g. 4 zeigt die
Bewegungsphase vor dem Nacheilen des Isolierstoffrohres 41.
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Bei der Stellung nach F i g. 6 haben sämtliche
beweglichen
Teile ihre Ruhestellung erreicht. Das Lastschaltelement ist nunmehr wieder einschaltbereit.