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Schalter mit Funkenhörnern und magnetischer Blasung. Schalter für
Gleich- oder Wechselstrom, hei welchen der Schaltlichtbogen durch ein magnetisches
Feld von seiner Eutstehtingsstelle weggeblasen und dadurch in die Länge gezogen
wird, werden häufig so ausgeführt, daß sich die Schalterkontakte zwischen zwei Polplatten
und dadurch in einem gleichförinigen magnetischen Feld befinden. Die Kraftlinien
dieses magnetischen Feldes stehen im wesentlichen senkrecht auf der Stromrichtung
in dem entstehenden Schaltlichtbogen, und der Lichtbogen erfährt durch sie einen
Antrieb senkrecht zur eignen Längsrichtung und senkrecht zur Richtung der Kraftlinien.
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Die Wirkung einer solchen Anordnung wird aber stark beeinträchtigt
oder gar aufgehoben, wenn der Lichtbogen zufällig nicht in
der Mitte
der Kontaktfläche, sondern am Rand .derselben ansetzt. In diesem Fall wird er durch
sein eigenes magnetisches Feld noch über den Rand der Kontaktfläche hinausgetrieben
und schlägt gegen eine der Polplatten bzw. gegen die Isolierschicht, mit der man
die Polplatten zu decken pflegt. Oft schon bei einmaligem Schalten, jedenfalls aber
bei öfterer Wiederholung dieses Vorgange3 bildet sich auf dieser Isolierschicht
an den Polplatten ein metallischer Niederschlag. Der Lichtbogen erstreckt sich jetzt
nur noch von den Kontakten bis zu diesem metallischen Niederschlag. Auf diesen Rest
des Lichtb,)gens kann aber das magnetische Feld zwischen den Polplatten keine Wirkung
ausüben, weil die Stromstärke im Lichtbogen jetzt in die Richtung der magnetischen
Kraftlinien fällt. Der Lichtbogen wird also nicht gelöscht, sondern bleibt an seiner
Stelle stehen und zerstört oder beschädigt den Schalter.
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Die Abb. r möge diesen Vorgang erläutern. In dieser Abbildung bedeutet
a die Kontakte, welche in der Richtung x auseinandergezogen werden, b den Lichtbogen,
der sich zwischen ihnen bildet, c die Polplatten, zwischen denen das magnetische
Feld entsteht, welches durch die mit Pfeilen versehenen Kraftlinien angedeutet ist.
Dieses magnetische Feld verläuft in der Richtung y und übt auf den Lichtbogen b,
in welchem ein Strom in der Richtung x fließt, eine Kraft in der Richtung z aus,
also senkrecht zur Zeichenebene. Wenn aber der Lichtbogen am Rand der Kontakte ansetzt
(Lichtbogen b') und gegen die Polplatten c schlägt, so besteht er im wesentlichen
aus zwei Stücken, die in der Richtung y verlaufen und aus einem Stück in der --Richtung,
welches aber unter Umständen nicht mehr .als Lichtbogen, sondern als Leitungsstrom
in einem metallischen Niederschlag verläuft. Auf die Richtung y verlaufenden Teile
des Lichtbogens kann aber das ebenfalls in Richtung y verlaufende magnetische Feld
keinerlei Wirkung ausüben, der Lichtbogen wird also, wie bereits erwähnt; stehenbleiben.
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Um nun die Polplatten so anzuordnen, daß die Kraftlinien des magnetischen
Feldes an der Entstehungsstelle des Lichtbogens eine von der Richtung y abweichende
Richtung haben, kann man die Polplatten an der Entstehungsstelle des Lichtbogens
schlitzen, wobei die Breite des Schlitzes der Polplatten größer sein muß als der
Abstand der Fußpunkte des Lichtbogens vor Beginn ihrer magnetisch erzwungenen Wanderung
über die Fun:kenhörner. Eine derartige Anordnung zeigt die Abb.2. In dieser Abbildung
bedeuten a die Kontakte, welche in der Richtung x auseinandergezogen werden,
b' einen Lichtbogen, der an der Kante der Kontakte angesetzt hat und dadurch
nach oben ausgewichen ist, c die Polplatten, welche hier an der Stelle über den
Kontaktflächen eine Lücke aufweisen, die breiter ist, als der Abstand der vollständig
geöffneten Schalterkontakte a. Da der Lichtbogen hier an keiner Stelle in Richtung
der magnetischen Kraftlinien verläuft und überall von Kraftlinien geschnitten wird,
kann er jetzt nicht gegen die Polplatten schlagen. Die vom magnetischen 5'eld auf
den Lichtbogen ausgeübte magnetische Kraft beschränkt sich jetzt nicht auf den Teil
des Lichtbogens, der in der Richtung s verläuft, sondern erfaßt hauptsächlich auch
die in der Richtung y verlaufenden Teile, die im folgenden als Fuß des Lichtbogens
bezeichnet werden sollen. Denn die magnetischen Kraftlinien verlaufen bei dieser
Anordnung nicht in der Richtung y, sondern haben an der in Betracht kommenden Stelle
auch eine Komponente in der --Richtung, so daß sie die in der y-Richtung verlaufenden
Teile des Lichtbogens schneiden. Gerade die Kraft, welche auf den Fuß des Lichtbogens
ausgeübt wird, ruft aber die wirksamste Bewegung des Lichtbogens hervor.
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Durch die an Hand der Abb.2 erläuterte Anordnung wird erreicht, daß
der Lichtbogen durch das magnetische Feld nicht nur weitergetrieben und gelöscht,
sondern auch so bewegt wird, daß er, auch wenn er am Rand der Kontakte angesetzt
hat, bei der weiteren Bewegung längs der Funkenhörner in die !Mitte der Funkenbahn
getrieben wird. Dies sei an Hand der Abb. 3 und 4 näher erläutert, die einen Schalter
in zwei Projektionen zeigen. Nach den in Abb. t und 2 angewendeten Bezeichnungen
ist Abb.3 eine Ansicht in Richtung y auf die Ebene -,r-z, Abb. 4 eine Ansicht in
Richtung z auf die Ebene x-y. In beiden Abbildungen bedeuten wie früher a
die Kontaktstücke, b den Lichtbogen, c die Polplatten, d sind die Magnetkerne,
e die Erregerspulen, deren je eine für jedes Polplattenpaar, also für jeden
.Kontakt vorhanden ist, f die Funkenhörner, deren in Abb.4 sichtbare Oberfläche
die Funkenbahn bedeutet. Die Polplatten sind ohne Zwischenlage einer Isolationsschicht
an .den mit g bezeichneten Stellen unmittelbar an die Funkenhörner angeschraubt.
Die Funkenbahn bildet mit der Kontaktfläche, auf der, sich die Kontakte a berühren,
einen Winkel, der hier. als rechter Winkel angenommen ist.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ergibt sich aus der Betrachtung
der magnetischen Kraftlinien, die in Abb. 4 als dünne, mit Pfeilen versehene Linien
eingezeichnet sind. Diese Kraftlinien haben an allen Stellen, die in der y-Richtung
aus der Schaltermitte
verschoben sind, eine Komponente in der x-Richtung,
und zwar sowohl im Raum zwischen den Kontakten wie auch in dem der Funkenbahn vorgelagerten
Raum, in welchem der Lichtbogen in Abb. 3 eingezeichnet ist. Solange der Lichtbogen
sich in der in Abb. i gezeichneten Lage befindet, werden auf ihn. wie oben auseinandergesetzt,
nur Kräfte in der z-Richtung ausgeübt. Sobald er aber durch die Blaswirkung des
magnetischen Feldes aus dem Raum zwischen den Kontakten austritt und die Lage annimmt,
die in Abb.3 gezeichnet ist, verläuft der Strom im Lichtbogenfuß in der z-Richtung.
Der Lichtbogenfuß erfährt also durch die in x-Richtung verlaufende Komponente des
magnetischen Feldes einen Antrieb in der y-Richtung, und zwar in der Richtung gegen
die Mitte der Funkenbahn. Wenn der Lichtbogen am Rand der Kontakte angesetzt hat,
beschreibt er deshalb die Bahn, die in Abb.4 durch die mit i bezeichnete gestrichelte
Linie angedeutet ist. Diese Bahn steht überall senkrecht auf der in Abb. d. gezeichneten
Projektion der magnetischen Kraftlinien und erreicht die j'littellinie der Funkenbahn
schon bald nach der Stelle, an welcher der Lichtbogen um die Ecke des Kontaktstückes
a herum von der Kontaktfläche auf die Funkenbahn übergeht. Versuche mit solchen
Schaltern haben ergeben, daß diese Wirkung durchaus regelmäßig eintritt, so daß
auf der Funkenbahn die Fläche, welche zwischen den beiden Linien i. in Abb. d. liegt,
nach häufig wiederholten Abschaltungen mit Lichtbogenspuren übersäet erscheint,
während außerhalb der Linien i keine solche Spuren vorhanden sind.
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Um nun die Antriebskraft, «-elche den Lichtbogen nach Passieren der
Ecke zwischen Kontaktfläche und Funkenbahn gegen die Mitte der Funkenbahn treibt,
noch zu verstärken, läßt man erfindungsgemäß den Rand der Polplatten gegenüber der
Funkenbahn mindestens stellenweise zurückstehen und in der Richtung der Lichtbogenbewegung
sich der Funkenbahn nähern. Dies kann sowohl im Aufriß wie im Grundriß stattfinden.
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Die Abb.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den ersteren, Abb. 6 für
den-letzteren Fall. Die Buchstaben haben hier dieselbe Bedeutung wie in den früheren
Abbildungen. Gemäß Abb.5 verlaufen die auf den Fuß des Lichtbogens wirkenden magnetischen
Kraftlinien in diesem Fall in Ebenen, welche senkrecht zum Rand der Polplatten liegen,
also mit der v-z-Ebene den Winkel a bilden. a ist gleichzeitig der
Winkel zwischen dem Rand der Polplatten und der Funkenbahn. Die magnetischen Kraftlinien
haben daher auch hier eine Komponente in .der x-Richtung, und zwar längs der ganzen
Strecke, auf welcher der Rand der Polplatten mit der Funkenbahn den Winkel a bildet,
unter Umständen also längs der ganzen Funkenbahn. Die Kraft, welche den Lichtbogen
in die Mitte der Funkenbahn zu treiben sucht, ist daher hier nicht nur auf die Ecke
zwischen Kontaktfläche und Funkenbahn und auf ihre nächste Umgebung beschränkt,
sondern tritt, wenn auch in vermindertem Maße, auch bei weiterem Fortschreiten des
Lichtbogens immer noch auf.
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Auch die Anordnung gemäß Abb.6 bewirkt, daß die magnetischen Kraftlinien
an den in Betracht kommenden Stellen Komponenten in der x-Richtung haben.
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Sowohl bei der Anordnung nach Abb. 5 wie auch bei der nach Abb. 6
ist es nicht notwendig, daß die Schrägstellung der Polplatten bzw. ihrer Ränder
gegen die Funkenbahn sich auf die ganze Länge der Funkenbahn erstreckt. Sie kann
auch nur stellenweise vorhanden sein und unter Umständen an mehreren Stellen sich
wiederholen. Ein Beispiel einer solchen Anordnung zeigt die Abb. 7, in welcher der
Rand der Polplatte die Form einer Säge angenommen hat.
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Schalter nach der im vorstehenden beschriebenen Erfindung zeichnen
sich vor allem durch eine sehr gedrängte Bauart aus. Sie sind daher besonders als
Elemente für Kontroller und ähnliche aus mehreren Schalterelementen bestehende Apparate
geeignet, und wegen der Möglichkeit, die Isolation der Polplatten wegzulassen, besonders
auch für Hochspannung.