DE565599C - Elektrischer Schalter mit leitender Schaltfluessigkeit - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
2. DEZEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Elektrischer Schalter mit leitender Schaltflüssigkeit

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Januar 1929 ab

Man hat bereits versucht, eine elektrische Leistung in mehreren parallel geschalteten Kontakten von Luft- und ölschaltern zu unterbrechen. Bei diesen Schaltern bildet sich der Lichtbogen unmittelbar zwischen den festen Elektroden aus. Da aber der Lichtbogen ein völlig unstabiles Gebilde ist, bleibt die Verteilung paralleler Ströme auf die einzelnen Lichtbogen unbestimmt, so daß sich

ίο die Parallelschaltung mehrerer Kontakte bei Luft- und ölschaltern nicht bewährt hat.

Anders liegen die Verhältnisse bei Schaltern, deren Elektroden in einer leitenden Flüssigkeit angeordnet sind. Durch die Entfernung der Kontakte wird ein allmählich zunehmender Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet, der die Leistung während des Schaltvorganges dauernd vermindert. Mit derartigen Schaltern läßt sich eine beliebige Steigerung der zu unterbrechenden Leistung dadurch erzielen, daß erfindungsgemäß mehrere parallel geschaltete Kontaktsätze in einzelnen voneinander getrennten und isolierten Flüssigkeitssäulen untergebracht werden, wobei die feststehenden Kontakte an dem einen Ende der Flüssigkeit angeordnet sind.

Durch die genau definierten Widerstandsverhältnisse der einzelnen Unterbrechungsstellen wird eine gleichmäßige Verteilung der Last über die verschiedenen Kontakte ermöglicht und damit die Gefahr beseitigt, daß einzelne Kontakte übermäßig stark belastet werden. Diese Gefahr würde z. B. auch dann bei einem Schalter mit leitender Flüssigkeit bestehen, wenn in einem einzigen Wasserbad mehrere Kontaktsätze vorgesehen wären, die aus diesem heraus entfernt würden; denn erst durch die Trennung der einzelnen Flüssigkeitssäulen durch isolierende Wände wird eine Aufteilung der Schaltleistung auf die einzelnen Kontakte gesichert. Vorteilhaft ist es, die trennenden Wände über den Spiegel der leitenden Flüssigkeit hinausragen zu lassen.

Zweckmäßig ordnet man in bekannter Weise über der leitenden Flüssigkeit noch eine Schicht isolierender Flüssigkeit, ζ. Β. Öl oder Tetrachlorkohlenstoff, an und erreicht · dadurch, daß die eigentliche Stromunterbrechung in dieser Isolierflüssigkeit vor sich geht. Wenn man die Kontakte .beim Abschalten aus der Isolierflüssigkeit ganz herauszieht, kann man einen besonderen Trennschalter sparen.

Während man bei andern Schalteinrichtungen, bei denen die gesamte Leistung auf mehrere parallele Teile verteilt ist, besonderer Einrichtungen zur gleichmäßigen Verteilung bedarf, und während diese Einrichtungen vor allem den Nachteil haben, daß bei nicht gleichzeitigem Trennen der parallel geschalteten Kontakte der zuletzt unterbrechende Kontakt die Gesamtlast abschalten

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. e. h. Josef Biermanns und Otto Mayr in Berlin-Karlshorst.

muß, ist bei dem Schalter nach der Erfindung die von den Einzelkontakten geführte Leistung nur abhängig von dem Widerstand der zugehörigen Flüssigkeitssäule. .Wenn also η Kontakte so eingestellt wären, daß immer einer nach dem andern den Spiegel der leitenden Flüssigkeit verläßt, so hätte das zur Folge, daß jedesmal der «-te Teil der Gesamtleistung unterbrochen würde. Der zuletzt

ίο öffnende Kontakt würde dabei nicht höher beansprucht als jeder vorher öffnende.

Als leitende Flüssigkeit benutzt man am besten die Lösung eines Metallsalzes, z. B. Kupfersulfat, in Wasser. Es empfiehlt sich, ein Salz desjenigen Metalls zu wählen, aus dem die Kontakte hergestellt sind. Wenn die isolierende Flüssigkeit Tetrakohlenstoff ist, so ist es zweckmäßig, als leitende Flüssigkeit die Lösung eines auch Chlor enthaltenden SaI-zes, also eines Chlorids, zu benutzen.

Man kann den Schalter leicht so ausbilden, daß der Widerstand zwischen den Kontakten im eingeschalteten Zustand den tausendsten Teil des Wertes besitzt, der kurz vor dem vollständigen Austreten der bewegten Kontakte aus der leitenden Flüssigkeit auftritt. Die tatsächlich zu unterbrechende Leistung wird dadurch auch auf ein Tausendstel des Wertes reduziert, der bei direkter Kontakttrennung ohne leitende Flüssigkeit zu unterbrechen wäre. Diese stark verkleinerte Leistung muß man nun noch durch die Anzahl der parallelen Kontakte dividieren, um den auf jedes Schalterelement entfallenden Anteil zu erhalten.

Es steht natürlich nichts im Wege, wenn dies aus besonderen Gründen wünschenswert erscheint, parallel zu den Einzelkontakten noch einen gemeinsamen Hauptkontakt anzuordnen, der im eingeschalteten Zustand fest in einen Gegenkontakt eingreift und dadurch die leitende Flüssigkeit überbrückt. Dieser Kontakt, der beim Ausschalten zuerst geöffnet wird, kann unter Öl oder in Luft oder

+5 auch in der leitenden Flüssigkeit angeordnet sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. 1 ist ein Vertikalschnitt, Abb. 2 ein Horizontalschnitt durch den beschriebenen Schalter. Die Kontakte sind in der linken Hälfte der Abbildungen messerartig ausgebildet, in der rechten Hälfte dagegen stiftförmig. In einem Gefäß α sind durch senkrecht stehende isolierende Wände b oder durch Isolierrohre c eine Anzahl Zellen gebildet, in denen sich die Messerkontakte d oder die Stiftkontakte e, die an einer gemeinsamen Traverse/ befestigt sind, bewegen können. Die festen Gegenkontakte g bzw. h sind als längliche bzw. runde Tröge ausgebildet, in die die beweglichen Kontakte in der Einschaltstellung hineingeführt werden. Bis zu der Linie i ist das Gefäß α mit leitender Flüssigkeit gefüllt, während oberhalb dieser Linie sich eine isolierende Flüssigkeit befindet.

Es ist nicht nötig, daß in der Einschaltstellung die Kontakte d, g bzw. e, h in metallische Berührung kommen. Es genügt vielmehr, wenn der Strom durch eine dünne Schicht leitender Flüssigkeit übertragen wird. Durch die trichterförmige Gestalt der festen Kontakte und die entsprechende Gestalt der beweglichen Kontakte, wie sie bei Flüssigkeitswiderständen an sich schon bekannt sind, erreicht man, daß diese Flüssigkeitsschicht einen sehr großen Querschnitt bei geringer Dicke besitzt.

Besondere Sorgfalt muß man darauf verwenden, daß die Stromdichte in der Flüssigkeit einen bestimmten Maximalwert nicht überschreitet, um unzulässige Erwärmung oder Verdampfen des Elektrolyts zu verhindern. Durch die gezeichnete Kontaktform wird dies erreicht. Gegen Schluß der Ausschaltbewegung, wenn eine solche Gefahr nicht mehr besteht, kann man das Zunehmen des Widerstandes durch Verjüngung der Zellen, also durch eine Ouerschnittsverminderung der Flüssigkeitssäulen, beschleunigen.

Einen besonders zweckmäßigen Aufbau erhält man nach Abb. 3, wenn man die Wände /; des Behälters aus Isoliermaterial herstellt und sie in einen Metallboden m einkittet. Mit diesem Boden werden die Tröge g leitend verbunden. Er bildet also den einen Pol des Schalters und wird aus diesem Grunde auf Isolatoren« gesetzt. Durch den ebenfalls metallenen Deckel 0 werden die Stangen p, an denen die Kontakte d hängen, hindurchgeführt. Der Behälter ist so hoch, daß die Kontakte in ihrer höchsten Lage sich außerhalb der isolierenden Flüssigkeit befinden. Die Zellen verjüngen sich nach oben infolge der schrägen Stellung der Isolierwände b, so daß der Widerstand schneller als der Kontaktabstand wächst.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter, bei welchem die Kontakte beim Ausschalten derart voneinander getrennt werden, daß eine allmählich länger werdende Säule leitender Flüssigkeit zwischen die Kontakte geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel geschaltete Kontaktsätze in einzeln voneinander getrennten und isolierten Flüssigkeitssäulen untergebracht sind.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch -i, dadurch gekennzeichnet, daß der

bewegliche Kontakt die Form eines nach j unten sich verjüngenden Keiles besitzt.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Schalterflüssigkeit mit wachsendem Kontaktabstand kleiner wird.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über der leitenden Flüssigkeit eine isolierende Flüssigkeit angeordnet ist.

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schaltflüssigkeit enthaltenden Hüllen aus Isoliermaterial auf einer für alle Zellen gemeinsamen Metallplatte, welche die Zuleitung zu dem feststehenden Kontakt bildet, angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen