DE2548986A1 - Streckentrenner - Google Patents

Streckentrenner

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DE2548986A1
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Adil Prof Dr Ing Erk
Gert Latteyer
Manfred Dr Ing Lindmayer
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60MPOWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/18Section insulators; Section switches

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • "Streckentrenner!'
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zudem erfolgt überflüssigerweise auch eine Uberbrückung, ohne daß ein Lichtbogen entstanden ist.
  • 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.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Streckentrenner zu schaffen, der vor Schäden durch einen Lichtbogen geschützt ist, bei Vermeidung der vorgenannten Nachteile.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Streckentrenners ist, daß besondere Lichtbogenhörner am oder in der Nähe des Isolators nicht erforderlich sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Selbstverständlich ist auch die Kombination beider beschriebener Einrichtungen zum Ausschalt- und Einschaltverzug vorgesehen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Anhand der Zeichnungen werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen und besondere Vorteile der Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. la einen Streckentrenner mit elektromagnetisch betätigte.
  • 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.
  • Die Figur 1a zeigt in schematischer Darstellung eine Trennstelle zwischen zwei Fahrleitungs- oder Streckenabschnitten.
  • 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.
  • Es sind auch Ausführungsformen von Hilfselektroden 9 denkbar, die nur aus einem der beiden Abschnitte bestehen.
  • 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.
  • 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.
  • Die Anschlüsse 27, 28 der Antriebsspule 20 sind mit der Hilfselektrode 9 und dem Fahrdrahtabschnitt 8, 2 oder dem Tragseilabschnitt 4 verbunden.
  • 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.
  • 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.
  • Nach Beendigung des Stromflusses über die Antriebsspule 20 befindet sich die Anordnung wieder im Ursprungszustand nach Figur 1a.
  • Für die Funktion des erfindungsgemäßen Streckentrenners ist es unerheblich, wenn zusätzlich neben einem Lichtbogen 31a ein Teillichtbogen 31b - gestrichelt zwischen Fahrdraht und Hilfselektrode - bestehenbleibt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Sperrung und Verzögerung erfolgt hier auf mechanische Weise.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In sinngemäß gleicher Weise wie die in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Beispiele von Ausschalt-Verzögerungseinrichtungen können auch Einschalt-Verzögerungseinrichtungen gestaltet sein.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • L e e r s e i t e

Claims (1)

  1. Patentansprüche 1. Xtreckentrenner zur elektrischen Trennung eines ersten und zweiten Abschnittes eines elektrischen Fahrdrahtes für Triebfahrzeuge, mit einem der Trennung dienenden Isolierkörper, an dem zur Befahr-barkeit durch den Stromabnehmer des Triebfahrzeugs Schleifkufen vorgesehen sind, und ein>m Schalter, der beim Vorübergleiten des Stromabnehmers am Streckentrenner diesen beim Auftreten eines durch den Stromabnehmer gezogenen Lichtbogens zu dessen Löschung überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Streckentrenner eine Hilfselektrode (9) angeordnet ist, welche über eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung mit dem zweiten Abschnitt des elektrischen Fahrdrahtes verbunden ist, so daß der Fußpunkt des Lichtbogens auf dem zweiten Abschnitt von diesem auf die Hilfselektrode kommutiert und der Schalter (11) durch den Lichtbogenstrom elektromagnetisch betätigbar ist, und daß der Schalter über eine Verzögerungs einrichtung wieder in seinen vorherigen Schaltzustand zeitverzögert übergeht 2. Streckentrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (9) mit ihrem einen Ende teilweise den Isolierkörper (29) umgibt und mit ihrem anderen Ende im Isolationsabstand über eine gewisse Länge des Fahrdrahtes(8) des zweiten Abschnittes geführt ist, dergestalt, daß ein Lichtbogen mit seinem einen Fußpunkt vom Fahrdraht des zweiten Fahrdrahtabschnittes auf die Hilfselektrode kommutiert und so den Schalter (11) durch den Lichtbogenstrom betätigt.
    3. Streckentrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Hilfselektrode (9) in Form eines Mantels (34a, 34b, 39) ausgebildet ist, welche den Fahrdraht (8) teilweise umhüllt.
    4. Streckentrenner nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Teil der Hilfselektrode (9) in Form eines Mantels oder Käfigs aus Blech oder Draht ausgebildet ist, welcher eine Isolatorarmatur(29a) des Isolierkörpers (29) zumindest teilweise umhüllt.
    5. Streckentrenner nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (9) mindestens teil weise aus einem ferromagnetischen Werkstoff, vorzugsweise aus Eisen oder einer Eisenlegierung besteht.
    6. Streckentrenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Antrieb des Schalters (11) ein von einen Zeitwerk nach dessen Ablauf lösbares Gesperre angeordnet ist, welches nach Beendigung des Stromflusses durch die Antriebsspule (20) das bewegliche Kontaktstück (13) des Schalters mittelbar oder unmittelbar in der Einschaltstellung festhält.
    7. Streckentrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Antrieb des Schalters (11) ein von einem Zeitwerk nach dessen Ablauf lösbares Gesperre angeordnet ist, welches nach Beginn des Stromflusses durch die Antriebsspule (20) das bewegliche Kontaktstück (13) des Schalters mittelbar oder unmittelbar in der Ausschaltstellung festhält.
    8. Streckentrenner nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitwerk als mechanisches, mit einem beweglichen Teil (21) des Schalter-Magnetantriebs verbundenes und mit der Ein oder/ und Ausschaltbewegung dieses Teils in Gang zu setzendes Zeitwerk ausgebildet ist.
    9. Streckentrenner nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesperre aus zumindest einem ylinder (40) mit Kolben (41,42) und Auslaßventil (43) besteht und das Zeitwerk aus zumindest einer Düsenbohrung(44) und einer Öffnung (45) in der Zylinderwand besteht.
    '10. Streckentrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Antriebsspule (20) des Magnetantriebs eine Sättigungsdrossel oder/und ein Widerstand angeschlossen sind.
    11.Streckentrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand eine nichtlineare Charakteristik aufweist.
    12. Streckentrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (11) mit einem mechanischen Schaltstellungsanzeiger (55) versehen ist, welcher mit dem beweglichen Kontaktstück (58) gekoppelt ist, so daß im eingeschalteten Zustand des Schalters der Schaltstellungsanzeiger deutlich sichtbar aus den Umrissen des Schalters oder einer an diesem angebrachten Kulisse herausragt, im eingeschalteten Zustand jedoch an diese anschmiegt oder von dieser verdeckt ist.
    13. Streckentrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode(9) gitterförmig angeordnete Ausnehmungen aufweist.
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