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"Streckentrenner!'
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Streckentrenner zur elektrischen
Trennung eines ersten und zweiten Abschnittes eines elektrischen Fahrdrahtes für
Triebfahrzeuge, mit einem der Trennung dienenden Isolierkörper, an dem zu Befahrbarkeit
durch den Stromabnehmer des Triebfahrzeugs Schleifkufen vor gesehen sindtund ein/rSchalter,
der beim Vorübergleiten des Stromabnehmers am Streckentrenner diesen beim Auftreten
eines durch den Stromabnehmer gezogenen Lichtbogens zu dessen Löschung überbrückt.
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Bei elektrischen Bahnen mit Oberleitungsbetrieb werden die Fahrleitungen
aus betrieblichen Gründen in einzelne Streckenabschnitte, auch Fahrdrahtabschnitte
genannt, unterteilt. Die Unterteilung erfolgt u.a. durch Isolatoren, sogenannte
Streckentrenner, welche in die Fahrleitung eingesetzt sind.
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Zur Befahrbarkeit durch den Stromabnehmer des Fahrzeuges sind die
Strckentrenner mit Schleifkufen versehen, welche den Stromabnehmer sicher am Streckentrenner
vorbeiführen. Dabei sind die Schleifkufen spannungsführend, so daß kurzzeitige Spannungsunterbrechungen
am, Triebfahrzeug vermieden werden. Der Stromabnehmer des Triebfahrzeuges läuft
dann von dem Fahrdraht auf die Kufen ohne Stromunterbrechunge Der Nachteil, der
bei diesen bekannten Streckentrennern besteht, liegt darin, daß bei Vorhandensein
von unterschiedlichem elektrischen Potential zwischen zwei Fahrdrahtabschnitten
der passierende Stromabnehmer
des Triebfahrzeuges einen Leistungslichtbogen
zieht, der sich aus der Spannungsdifferenz speist und den Streckentrenner zerstören
kann, was eine empfindliche Beeinträchtigung des elektrischen Betriebes zur Folge
hat.
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Eine bekannte Anordnung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß der
Streckentrenner als vom Stromabnehmer betätigbarer Trennschalter ausgebildet ist,
welcher im Ruhezustand geöffnet, während des Durchfahrens des Stromabnehmers jedoch
geschlossen ist. Dadurch wird erreicht, daß durch die vorübergehende Uberbrückung
der Trennstelle die Entstehung oder das Fortbestehen eines Lichtbogens vermieden
wird. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Kraft für die Betätigung des Trennschalters
vom Stromabnehmer des Triebfahrzeuges aufgebracht und mechanisch übertragen werden
muß. Hierdurch kann die Andruckkraft des Stromabnehmers geschwächt werden und insbesondere
bei hohen Geschwindigkeiten der Stromabnehmer vom Fahrdraht abheben. Auch wird bei
Rauhreif und Eisbehang die Beweglichkeit der mechanischen Ubertragungsglieder erschwert
oder ganz verhindert.
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Zudem erfolgt überflüssigerweise auch eine Uberbrückung, ohne daß
ein Lichtbogen entstanden ist.
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Weiterhin ist ein Streckentrenner bekanntgeworden (DT-PS 740 518),
dessen Trennstelle beim Ubergang des Stromabnehmers von einem Fahrabschnitt in den
anderen durch einen Schalter überbrückt wird. Hierzu ist aber ein unverhältnismäßiger
hoher Schaltungsaufwand erforderlich. So sind Stromwandler oder Widerstände in die
Fahrleitung zu schalten und es werden mehrere Relais benötigt, für deren Betrieb
eine Hilfsspannung zur Verfügung stehen muß. Auch diesem Streckentrenner haftet
noch nachteilig an, daß der Schalter unnötigerweise auch dann betätigt wird, wenn
beim Ubergang des Stromabnehmers von einem Fahrabschnitt in den anderen kein Lichtbogen
gezogen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Streckentrenner zu
schaffen, der vor Schäden durch einen Lichtbogen geschützt ist, bei Vermeidung der
vorgenannten Nachteile.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Streckentrenner
eine Hilfselektrode angeordnet ist, welche über eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung
mit dem zweiten Abschnitt des elektrischen Fahrdrahtes verbunden ist, so daß der
Fußpunkt des Lichtbogens auf den zweiten Abschnitt von diesem auf die Hilfselektrode
kommutiert und der Schalter elektrcmagnetisch durch den Lichtbogenstrom/betätigbar
ist, und daß der Schalter über eine Verzögerungseinrichtung wieder in seinen vorherigen
1 Schaltzustand zeitverzögert übergeht.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der Schaltlichtbogen auf einfache Art sicher und frühzeitig gelöscht wird, wobei
der Schalter nur dann in Funktion tritt, wenn sich ein Lichtbogen auszubilden beginnt.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Streckentrenners liegt
darin, daß auch ältere, bereits in den Fahrleitungen vorhandene Streckentrenner
ohne Änderung oder Austausch des befahrbaren Streckentrenner-Teils (Isolator mit
Schleifkufen), nur durch zusätzliche Montage der Hilfselektrode und des Uberbrückungsschalters,
zu Streckentrennern mit Sberbrückungseinrichtung umgerüstet werden können.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Streckentrenners ist,
daß besondere Lichtbogenhörner am oder in der Nähe des Isolators nicht erforderlich
sind.
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Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streckentrenners
besteht die Hilfselektrode zumindest teilweise aus ferromagnetischem Werkstoff,
vorzugsweise Eisen oder Eisenlegierung. Hierdurch wird die Kommutierung infolge
der lichtbogenanziehenden Kräfte beschleunigt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Hilfselektrode
in Form eines Mantels oder Käfigs aus Blech oder Draht ausgebildet ist, welcher
den Fahrdraht in der Nähe des Streckentrenner-Isolators und/oder die mit diesem
Fahrdraht verbundene Isolatorarmatur zumindest teilweise umhüllt. Es ist
dabei
unerheblich, ob die Hilfselektrode aus einem Stück gefertigt ist oder aus mehreren
Teilen besteht, die miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
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Damit nach der Überbrückung des Lichtbogens durch den Überbrückungsschalter
bis zum Öffnen dieses Schalters eine genügende Zeit zur Entionisierung des Lichtbogens
zur Verfügung steht, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung eine Gesperre,
beispielsweise in Form einer Klinke, vor, welches nach dem Einschalten den Überbrückungsschalter
in der Einschaltstellung festhält. Weiterhin ist ein Zeitwerk vorgesehen, welches
so ausgebildet ist, daß es erst nach Ablauf einer Mindestzeit, die im Bereich weniger
Zehntelsekunden liegen kann, das Gesperre freigibt und dadurch die Öffnung des Uberbrückungsschalters
ermöglicht. Zweckmäßigerweise wird das Zeitwerk mit dem beweglichen Teil des Magnetantriebs
verbunden, so daß es jeweils beim Ansprechen des Magnetantriebes in Tätigkeit gesetzt
wird.
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In sinngemäß gleicher Weise ist bei einer weiteren Ausführungsform
ein Gesperre mit Zeitwerk derart angeordnet, daß der Überbrückungsschalter entgegen
der durch den Antriebsmagneten hervorgerufenen Einschaltkraft zunächst kurzzeitig
in Ausschaltstellung festgehalten wird. Hierdurch wird erreicht, daß bei hohen Kurzschlußströmen,
die zur Beschädigung des Sberbrückungsschalters führen könnten, der übergeordnete
Leistungsschalter im Unterwerk den Kurzschlußstrom unterbricht, bevor der Überbrückungsschalter
seine Einschaltstellung erreichen kann. Hingegen wird bei normalen Ausgleichslichtbögen,
bei deren Stromstärke der Leistungsschalter nicht anspricht, nach Ablauf der Einschaltverzugszeit
der Uberbrückungsschalter geschlossen.
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Selbstverständlich ist auch die Kombination beider beschriebener Einrichtungen
zum Ausschalt- und Einschaltverzug vorgesehen.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist parallel zur Antriebsspule
des Magnetantriebs eine Sättigungsdrossel
oder/und ein Widerstand,
insbesondere ein nichtlinearer Widerstand, angeschlossen. Bei geeigneter Bemessung
bewirken diese Einrichtungen, daß bei höheren Ausgleichsströmen ein zunehmend geringerer
Stromanteil über die Antriebsspule fließt und somit die Einschaltgeschwindigkeit
des Magnetantriebs in geringerem Maße mit dem Ausgleichsstrom zunimmt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist in der Praxis untersucht worden.
Dabei ist folgendes festgestellt worden. Wenn ein Lichtbogen auftritt, dann fließt
nicht der gesamte Lichtbogenstrom über die Magnetspule; vielmehr fließt - statistisch
verteilt - ein Anteil über einen Lichtbogenabschnitt zwischen dem Fahrdraht und
der Hilfselektrode. Da aber bei erhöhten Strömen die Gefahr nicht ganz auszuschließen
ist, daß der gesamte Ausgleichsstrom oder Kurzschlußstrom über die Antriebsspule
fließt, besteht bei erhöhten Stromwerten die Gefahr, daß durch die Einführung der
Einschaltverzögerung die Spule zumindest beschädigt werden kann. Bei weiterer Durchführung
von Versuchen ist herausgefunden worden, daß nach der Bogenentstehung bei großen
Strömen zunächst noch ein Teilbogen zwischen Hilfselektrode und Fahrdraht (parallel
zur Spule) besteht, so daß tatsächlich nur ein Teilstrom über die Spule fließt.
Nach recht kurzer Zeit kommutierte der Strom jedoch in mehreren Fällen vollständig
auf die Spule. Es ist deshalb eine Anordnung erforderlich, die parallel zur Antriebsspule
liegt und bei höheren Strömen den wesentlichen Stromanteil übernimmt. Es wurde die
Verwendung von nichtlinearen Widerständen oder Überspannungsableitern erwogen; es
sind jedoch keine geeigneten Elemente hierfür bekannt. Die Verwendung von Leistungshalbleitern
schied aus Kostengründen aus.
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Es ist nun bekannt, daß ein idealer Spannungsbegrenzer ein Lichtbogen
kurzer Länge (kleiner als1 cm) ist, der eine weitgehend stzomunabhängige Spannung
von wenigen 10 V besitzt.
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Allerdings bedarf es zur Zündung und Aufrechterhaltung eines Bogens
einer wesentlich höheren Spannung oder aber eines heißen Plasmas. Man muß also dafür
sorgen, daß stets ein Hilfslichtbogen zwischen Hilfselektrode und Fahrdraht brennt.
Da die
Lage des Hauptlichtbogens zwischen den Fahrdrahtabschnitten
am Streckentrenner aber nicht genau festliegt und sich stetig ändert, muß man dafür
sorgen, daß an jedem Punkt zwischen der Hilfselektrode und dem Fahrdraht ein solcher
Hilfslichtbogen brennen kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß
die Hilfselektrode als Gitter gestaltet ist, die den Fahrdraht und die damit verbundene
Isolierkörperarmatur möglichst eng überall umgibt. Hierdurch wird erreicht, daß
insbesondere bei hohen Stromstärken stets ein Teilbogen zwischen Fahrdraht und Hilfselektrode
und ein Hauptlichtbogen zwischen Hilfselektrode und Gegenpol brennt. Bei kleinen
Stromstärken, wo der Spannungsabfall an der Spule kleiner als die Mindestlichtbogenspannung
ist, existiert kein solcher Hilfslichtbogen, so daß derGesamtstrom über die Spule
fließt und auch der Mindestansprechsstrom der Schalteinrichtung dadurch nicht verändert
wird.
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Durch die besondere Ausbildung der Hilfselektrode wurde die Spulenspannung
bei hohen Strömen während der gesamten Versuchsdauer stets auf einen ausreichenden
Wert begrenzt; bei etwa 500 - 1500 Ampere Gesamtstrom und bei einer Versuchsdauer
von 80 ms betrug die Spulenspannung maximal 35 - 40 V, und bei geringen Strömen
(56 - 100 A) floß dagegen der Gesamtstrom über die Spule. Damit wird auch ein weiterer
Vorteil erzielt: Die Einschaltgeschwindigkeit des Schalters nimmt bei hohen Ausgleichsströmen
nicht mehr zu, so daß die mechanische Beanspruchung geringer ist.
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Weitere Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen sind den
übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Anhand der Zeichnungen werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen
und besondere Vorteile der Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. la einen Streckentrenner mit elektromagnetisch betätigte.
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Uberbrückungsschalter im Ruhezustand und einer Hilfselektrode, Fig.
Ib die Schalteinheit des Überbrückungsschalters der Fig. 1a in betätigtem Zustand,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Fahrdraht, der von einer Hilfselektrode ummantelt
ist, Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Fahrleitung mit Hilfselektrode in einer
weiteren Ausführungsform, Fig. 4 eine pneuinatisch wirkende Einrichtung zur Verzögerung
der Ausschaltbewegung, Fig. 5 eine mechanisch wirkende Verzögerungseinrichtung,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer mechanisch wirkenden Verzögerungseinrichtung,
Fig. 7 einen Cberbrückungsschalter mit mechanischem Schaltstellungsanzeiger, Fig.
8 einen Querschnitt durch eine Hilfselektrode mit gitterförmigen Durchbrechungen,
Fig. 9 ein Detail der Hilfselektrode in einer Seitenansicht gemäß der Fig. 8, Fig.10
eine schematische Darstellung einer um die Isolatorarmatur des Isolierkörpers am
Streckentrenner gelegte Hilfselektrode,
Fig. 11 eine schematische
Darstellung der Ausbildung und des Lichtbogens bei großen Strömen und Fig. 12 Fig.
13 eine schematische Darstellung ähnlich den Figuren 11 und 12, bei kleinen Strömen.
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Die Figur 1a zeigt in schematischer Darstellung eine Trennstelle zwischen
zwei Fahrleitungs- oder Streckenabschnitten.
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Der linke Endabschnitt des Fahrdrahtes ist mit 1 bezeichnet, der rechte
Fahrdrahtabschnitt mit 2. Oberhalb der Fahrdrahtabschnitte 1 und 2 sind Tragseilabschnitte
3 und 4 vorgesehen; dabei ist der Fahrdrahtabschnitt 1 über einen Stromverbinder
5 mit dem Tragseil 3 und den Fahrdrahtabschnitt 2 über einen Stromverbinder 6 mit
dem Tragseil 4 verbunden. Der Fahrdrahtabschnitt 1 ist mit einem am Isolator 29
vorbeiführenden Schleifkufenpaar 7 verbunden, das sich mit dem Fahrdrahtende 8 des
Fahrdrahtabschnittes 2 soweit überlappt, daß beim Überfahren durch ein Stromabnehmerschleifstück
eine elektrische Verbindung beider Streckenabschnitte gewährleistet wird. Eine Hilfselektrode
9 ist mit ihrem langgestreckten Abschnitt 9a im Überlappungsbereich nahe dem Fahrdrahtende
8 isoliert angeordnet, wobei der Abschnitt 9a noch etwa über die beiden offenen
Enden des Schleifkufenpaares 7 hinausragt. Der Abschnitt 9b der Hilfselektrode 9
umgibt die Isolatorarmatur 29a in Form eines Rohres oder Käfigs.
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Es sind auch Ausführungsformen von Hilfselektroden 9 denkbar, die
nur aus einem der beiden Abschnitte bestehen.
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Der Überbrückungsschalter, der oberhalb der Trennstelle der beiden
Fahrdrähte vorgesehen ist, besitzt im Inneren eines Isolators 10 die Schalteinheit
11, vorzugsweise einen Vakuumschaltpol. Letzterer hat als aktive Teile ein feststehendes
Kontaktstück 12 und ein bewegliches Kontaktstück 13, welche durch Zuleitungen 14
und 15 leitend mit den Isolatorarmaturen 17 und 18 verbunden sind.
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In der zylindrischen Armatur 18 ist der als Tauchkernmagnet ausgebildete
Magnetantrieb untergebracht. Natürlich sind auch andere Magnetformen denkbar. Er
besteht aus dem feststehenden Magnetteil 19, in dem die Antriebsspule 20 angeordnet
ist, sowie dem beweglichen Tauchkern 21. In der Ausschaltstellung
wird
der Tauchkern, der zur Aufnahme der Ausschaltfeder 22 (Druckfeder) hohl ausgebildet
sein kann, durch die Ausschaltfeder 22 gegen einen nicht gezeichneten, mit der Armatur
18 verbundenen Anschlag gedrückt. Über den Antriebsstempel 23 und den topfförmig
ausgebildeten Mitnehmer 24 wird das bewegliche Kontaktstück 13 entgegen der in Schließrichtung
wirkenden atmosphärischen Kraft in der Ausschaltstellung gehalten. Der Abstand 25
zwischen dem Tauchkern 21 und dem feststehenden Magnetteil 19 ist größer als der
Abstand 26 zwischen den Kontaktstücken 12 und 13.
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Die Anschlüsse 27, 28 der Antriebsspule 20 sind mit der Hilfselektrode
9 und dem Fahrdrahtabschnitt 8, 2 oder dem Tragseilabschnitt 4 verbunden.
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Besteht zwischen den Fahrdrahtabschnitten 1, 2 eine Potentialdifferenz,
so kann sich nach dem Ifberfahren zwischen diesen ein an sich unerwünschter Lichtbogen
ausbilden: Beim Überfahren von links nach rechts ein Lichtbogen 30 zwischen einer
Kufe 7 und Fahrdraht 2, von rechts nach links ein Lichtbogen 31 zwischen Fahrdrahtende
8 und Kufe 7. Kurze Zeit später faßt der Bogen auf der Hilfselektrode9 Fuß und nimmt
dabei eine Lage ähnlich 31a oder 30a ein. Hierdurch bildet sich ein Stromfluß über
die Antriebsspule 20 aus und der Tauchkern wird in das feststehende Magnetteil 19
hineinbewegt, bis er aufschlägt.
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Figur Ib zeigt den hierbei vorliegenden Endzustand der Einschaltung.
Das bewegliche Kontaktstück 13 wird durch die von außen wirkende atmosphärische
Kraft auf das feststehende Kontaktstück 12 gedrückt. Zur Erhöhung dieser Kontaktkraft
oder bei Verwendung einer anderen Schalteinheit als einem Vakuumschalter kann auch
eine nicht eingezeichnete Kontaktdruckfeder vorgesehen werden. Zwischen dem Antriebsstempel
23 und dem Mitnehmer 24 befindet sich im eingeschalteten Zustand ein Leerweg.
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Nach Beendigung des Stromflusses über die Antriebsspule 20 befindet
sich die Anordnung wieder im Ursprungszustand nach Figur 1a.
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Für die Funktion des erfindungsgemäßen Streckentrenners ist es unerheblich,
wenn zusätzlich neben einem Lichtbogen 31a ein Teillichtbogen 31b - gestrichelt
zwischen Fahrdraht und Hilfselektrode - bestehenbleibt.
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Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den Abschnitt 9a der HilÌselektrode
9 im Fahrdrahtbereich. Der Fahrdraht 32 ist über efne Isolationszwischenlage 33
halbseitig in Form eines umgedrehten U von der Hilfselektrode ummantelt, die aus
zwei Blechprofilen 34a und 34b zusammengelötet oder -geschweißt sein kann. Durch
den zusätzlichen, nach oben verlaufenden Schenkel 35 kann erreicht werden, daß die
Hilielektrode geichzeitig die Funktion einer. Fahrdrahtversteifung ausübt.
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Figur 3 zeigt eine andere Variante des Abschnittes 9a der Hilfselektrode
im Fahrdrahtbereicb, wie sie bei der bereits vielfach verwendeten Fahrdrahtversteifung
durch ein zweites Fahrdrahtstück zur Anwendung vorgesehen ist.Die Figur 3 zeigt
im Querschnitt den eigentlichen Fahrdraht 36, das zur Versteifung mit diesem über
- nicht gezeichnete - Distanzstücke verbundene zweite Fahrdrahtstück 37, die Isolationszwischenlage
38 und die U-förmige Hilfselektrode 79.
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In Figur 4 ist eine beispielhafte Einrichtung dargestellt, welche
zur Herstellung einer Ausschaltverzögerung auf pneumatischem Wege dient. Diese Einrichtung
vereinigt gleichzeitig Gesperre und Zeitwerk. In einem mit dem feststehenden Teil
des Überbrückungsschalters verbundenen Zylinder 40 ist ein mit dem beweglichen Teil
des Magnetantriebs gekoppelter Kolben 41, der durch eine~geeignete Einrichtung,
z.B. Topfmanschette 42, gegen den Zylinder 40 abgedichtet ist, axial beweglich angeordnet.
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Nahe am Zylinderboden befindet sich ein Auslaßventil 43 und eine
kleine Düsenbohrung 44. Weiterhin ist die Zylinderwand mit einer Öffnung 45 von
grundsätzlich beliebiger Form versehen.
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Erfolgt nun die Einschaltung, so verdrängt der Kolben 41 die Luft
aus dem Zylinder 40, bis er aufschlägt. Nach Aufhören der Erregung des Elektromagneten
wird der Kolben in dieser Lage gegen die Kraft der Ausschaltfedern durch das entstehende
Vakuum festgehalten (EIN-Stellung). Infolge der durch die Düse 44 nur langsam nachströmenden
Luft führt er zunächst eine Kriechbewegung in AUS-Richtung aus. Erst wenn die Dichtung
42 die Öffnung 45 erreicht, setzt die rasche Ausschaltbewegung ein. Natürlich können
anstelle von Luft grundsätzlich auch andere Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden.
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Eine weitere beispielhafte Ausführung einer Einrichtung zur Verzögerung
der Ausschaltung, bei welcher das bewegliche Antriebsteil während der Verzögerungszeit
ebenfalls einen Kriechweg zurücklegt, zeigt Figur 5 in schematischer Darstellung.
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Die Sperrung und Verzögerung erfolgt hier auf mechanische Weise.
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Figur 5 zeigt den eingeschalteten Zustand. Eine mit dem Magnetantrieb
gekoppelte Zahnstange46 ist mit einem Zahnrad 47 verklinkt. Dieses ist mit einem
Hemmwerk, beispielsweise bestehend aus einer starken Übersetzung 48 mit Luftschraube
49, ver-Ibuden. Wird nun nach erfolgter Einschaltung die Erregung des Magneten unterbrochen,
so wird sich unter der Kraft der Ausschaltfeder die Zahnstange 46 infolge der Wirkung
des Hemmzweckes zunächst nur langsam nach oben bewegen. Erst'wenn der unterste Zahn
der Zahnstange 46 den Bereich des Zahnrades 47 verläßt, erfolgt die rasche Ausschaltbewegung.
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Figur 6 zeigt in der Einschaltstellung eine andere beispielhafte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausschalt-Verzögerungseinrichtung, bei welcher
während der Verzögerungszeit das bewegliche Antriebsteil fest verharrt. Sie ist
gebildet durch ein Gesperre, bestehend aus dem mit dem beweglichen Teil des Magnetantriebs
verbundenen Sperrzahn 50 und der Klinke 51, durch den Rückholer 52, durch das Hemmwerk
53 und den Kraftspeicher in Form einer Druckfeder 54. Letztere ist mit dem
beweglichen
Teil des Magnetantriebs über ein Gestänge o.ä. in Verbindung, so daß sie im EIN-Zustand
gespannt, im AUS-Zustand jedoch in Ruhestellung ist. Bewegt sich nun der Antriebsmagnet
in die Einschaltstellung, so verklinkt er in der Endlage.
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Gleichzeitig wird die Feder 54 gespannt und dadurch das Hemmwerk 53
mit dem Rückholer 52 in Bewegung gesetzt. Die Klinke 51 wird langsam zurückgezogen
und gibt schließlich den Sperrzahn 50 frei. Hierdurch wird die Kraft der Ausschaltfeder
freigegeben und die Ausschaltbewegung eingeleitet.
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In sinngemäß gleicher Weise wie die in den Figuren 4 bis 6 gezeigten
Beispiele von Ausschalt-Verzögerungseinrichtungen können auch Einschalt-Verzögerungseinrichtungen
gestaltet sein.
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Figur 7 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung des Überbrückungsschalters
des erfindungsgemäßen Streckentrenners. Es ist ein mechanischer Schaltstellungsanzeiger
55 in Form einer Scheibe oder Fahne vorgesehen, welche um einen Drehpunkt 56 schwenkbar
gelagert und über ein Gestänge 57 mit dem beweglichen Kontaktstück 58 (13) gekoppelt
ist, so daß im eingeschalteten Zustand des Überbrückungsschalters der Schaltstellungsanzeiger
deutlich sichtbar aus den Umrissen des Überbrückungsschalters oder aus einer an
diesem angebrachten Kulisse herausragt (Stellung 55a).
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Dabei ist es an sich unerheblich, welche Form der Schaltstellungsanzeiger
hat und über welche Zwischenglieder er mit dem beweglichen Kontaktstück verbunden
ist. Denkbar ist beispielsweise auch eine Kopplung über hydraulische oder pneumatische
Elemente und ein Schaltstellungsanzeiger in Form eines aus einem Zylinder heraustretenden
Kolbens.
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In der Figur 8 ist ein Querschnitt durch die Hilfselektrode 9 im Bereich
9 a gezeigt. Im Inneren der Hilfselektrode befindet sich ein U-förmiges Bauteil
81 aus isolierendem Material, wobei der Fahrdraht 8 in dem Inneren dieses isolierenden
Bauteils 81 angeordnet ist. Beidseitig zu dem isolierenden Bauteil 81 sind Gitterbleche
82 vorgesehen, welche über einen Bolzen 83 oberhalb
des isolierenden
Bauteils 81 miteinander verbunden sind. Diese Gitterbleche 82 besitzen viereckige,
im gezeigten Beispiel rechteckige Öffnungen 84, wie die Figur 9 darstellt. Dabei
sind die Abstände der Gitterbleche voneinander, die Abmessungen derselben und die
Abstände von dem unteren Rand auf die Höhe des Lichtbogenstromes abgestimmt.
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In der Figur 10 ist die Hilfselektrode 9 mit ihrem die Armatur 29a
des Isolierkörpers 29 umgebenden Teil 9b dargestellt. Auch hier sind zwischen Stegen
85 Ausnehmungen 86 vorgesehen, deren Abmessungen den Ausnehmungen 84 in der Figur
9 entsprechen.
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In den Figuren 11 bis 13 ist die Wirkungsweise der mit Gitter versehenen
Hilfselektrode 9 näher dargestellt. Der Fahrdraht 8, der nur ausschnittsweise und
nicht maßstäblich dargestellt ist, ist von dem Teil 9a der Hilfselektrode umgeben.
Über die Leitung 27 ist die Spule 20 mit dem Fahrdraht 8 und über die Leitung 28
die Spule 20 mit dem Teil 9a der Hilfselektrode 9 verbunden. Ein Lichtbogen 110
durchdringt zunächst die Gitter der Hilfselektrode g und brennt von dem nicht weiter
dargestellten Gegenpol zum Fahrdraht 8. Die Hilfselektrode 9 ist mit dem Lichtbogenplasma
in Berührung. Bereits hierdurch ist die Spannung an der Spule auf die geringe Spannung
von wenigen 10 V des kurzen Bogenabschnitts zwischen Fahrdraht 8 und Hilfselektrode
9 begrenzt, ohne daß es zwischen diesen eines besonderen Hilfslichtbogens bedarf.
Nach einer gewissen Zeit teilt sich der Lichtbogen auf in einen Lichtbogenabschnitt
110a und 110b. Der Lichtbogen 110a dient als Spannungsbegrenzer, wobei seine Länge
1 cm beträgt (= dem Abstand der Hilfselektron 9 vom Fahrdraht 8). Er besitzt eine
weitgehend stromunabhängige Spannung von wenigen 10 V, im vorliegenden Falle 20
- 40 V, und dient als idealer Spannungsbegrenzer. Durch diesen Hilfslichtbogen 110a
wird verhindert, daß die Spule beschädigt oder gar zerstört wird.
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Bei kleinen Stromstärken, bei denen der Spannungsabfall an der Spule
kleiner ist als die Mindestlichtbogenspannung, existiert
kein solcher
Bogen, so daß der Gesamtstrom über die Spule fließt. Es besteht dann nur ein Hauptlichtbogen
110c zwischen HiLfselektrode und Gegenpol.
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Es hat sich herausgestellt, daß durch die besondere Ausgestaltung
der Hilfselektrode die Spulenspannung bei hohen Strömen während der gesamten Versuchsdauer
stets auf einen ausreichenden Wert begrenztist, beispielsweise bei 500 - 1500 A
Stromstärke und bei einer Versuchsdauer von 80 ms betrug die Spulenspannung maximal
35 - 40 V. Bei geringen Strömen floß dagegen der Gesamtstrom über die Spule, wobei
die Stromstärken etwa zwischen 56 - 100 A lagen.
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Anschließend sei noch die Wirkungsweise der Einrichtung zur Lichtbogenlöschung
beschrieben: Zum Antrieb des zur Trennstelle parallel geschalteten Überbrückungsschalters,
vorzugsweise eines Vakuumschalters, dient ein Elektromagnet. Die Erregung des Elektromagneten
erfolgt durch den Strom des Lichtbogens, der beim Überfahren durch den Stromabnehmer
gegebenenfalls zwischen den beiden, normalerweise elektrisch getrennten Fahrleitungsabschnitten
(?,PolenV?) am Streckentrenner entsteht. Zu diesem Zweck wird in der Nähe von zumindest
einem der beiden Pole eine von diesem isolierte Hilfselektrode aus leitendem Werkstoff
angebracht und die Spule des Elektromagneten zwischen der Hilfselektrode und dem
zugehörenden Pol angeschlossen. Wie Versuche gezeigt haben, faßt ein zunächst an
der Fahrleitung entstehender Lichtbogen nach kurzer Zeit auf der Hilfselektrode
Fuß ("Kommutierung") und der Lichtbogenstrom fließt nun vollständig oder teilweise
über die Spule des Magnetantriebs des Überbrückungsschalters, auch kurz Schalter
genannt. Der Überbrückungsschalter ist als Schließer geschaltet, d.h. bei Stromfluß
in der Antriebsspule als Folge eines Lichtbogens erfolgt die Überbrückung und nach
Beendigung des Stromflusses die Ausschaltung. Hierdurch wird erreicht, daß der Lichtbogen
überbrückt und damit gelöscht wird. Ist der Lichtbogen gelöscht, so ist der Stromfluß
über die Antriebsspule unterbrochen und der Uberbrückungsschalter öffnet wieder.
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L e e r s e i t e