DE587893C - Schalter mit Lichtbogenloeschung durch stroemendes Druckgas - Google Patents

Description

Es ist ein Schalter mit Löschung des Lichtbogens durch einen Druckluftstrom bekannt, bei dem die Steuerung der Druckluft stromabhängig erfolgt. Die Steuerung ist in der Weise ausgebildet, daß nach dem Öffnen des Schalters durch das Schaltgestänge eine Kontaktvorrichtung geschlossen wird, die das elektromagnetisch betätigte Druckluftventil öffnet. Der Betätigungsstromkreis wird dabei von einem Teil des Schalterstromes durchflossen, so daß das Druckluftventil so lange offen bleibt, bis der Unterbrechungslichtbogen erloschen ist, und zwar unabhängig von der Größe des zu unterbrechenden Stromes.

Infolgedessen wird bei dieser Anordnung auch in denjenigen Fällen, in denen der zu unterbrechende Strom sehr klein ist, die Druckluft bis zur Lichtbogenlöschung und noch darüber hinaus strömen.

Eine derartige Anordnung besitzt jedoch einen übermäßig hohen D ruckgas verbrauch. Denn es wurde gefunden, daß man bei kleinen Strömen die Druckgaszufuhr nicht bis zur Stromunterbrechung geöffnet zu halten braucht, um die Lichtbogenlöschung mit Sicherheit zu erreichen. Es genügt vielmehr, bei kleinen Strömen eine durch Versuche leicht bestimmbare konstante Löschmittelmenge in den Schaltraum einzulassen, ohne - 30 Rücksicht darauf, ob hierbei die Öffnungsdauer des Ventils länger oder kürzer als die Lichtbogendauer ist.

Die Erfindung betrifft somit einen Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, bei dem das gasventil bei Über-Stromauslösung durch stromabhängige Organe gesteuert wird, wobei erfindungsgemäß auf das Ventil außerdem eine von dem Strom unabhängige Steuervorrichtung wirkt, die bei willkürlicher Betätigung des Schalters das Ventil eine bestimmte konstante Zeit öffnet und alsdann wieder schließt.

Hierdurch wird erreicht, daß bei willkürlicher Betätigung des Schalters, die ja die häufigste Betätigungsart darstellt und bei der die zu unterbrechende Stromstärke zwischen Null und dem Normalstrom des Schalters liegt, die geringstmögliche Druckgasmenge verbraucht wird, während bei Überstromauslösungen die Druckgaszufuhr in Abhängigkeit von dem zu unterbrechenden Strom erfolgt und somit die Löschung des Unterbrechungslichtbogens auch beim Abschalten von Kurzschlußströmen sichergestellt ist.

Es sind zwar bereits Schalter bekannt, bei 55-denen der Unterbrechungsstelle unabhängig von der Größe des abzuschaltenden Stromes eine konstante Löschmittelmenge zugeführt wird. Da jedoch diese Schalter keine bei Überstromauslösung wirkende besondere stromabhängige Löschmittelsteuerung besitzen, so muß die zugeführte Löschmittelmenge in jedem Falle, d. h. also auch bei kleinen Strömen oder Leerschaltungen, so groß bemessen sein, daß sie für die Abschaltung des größten von dem Schalter zu unterbrechenden Stromes ausreicht. Dies stellt ebenfalls eine erhebliche Löschmittelverschwendung dar; denn der Höchststrom wird nur selten abgeschaltet werden müssen, und

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in allen anderen Fällen wird bei dieser Anordnung viel mehr Löschmittel verbraucht, als zur Stromunterbrechung nötig wäre. Die Löschmittelmenge geringer zu bemessen, als dem Höchststrom entspricht, ist bei diesen bekannten Schaltern nicht angängig; denn dann wäre ja der Schalter beim Auftreten des Höchststromes nicht in der Lage, die Stromunterbrechung herbeizuführen.

ίο Von den beiden vorzusehenden Druckgassteuervorrichtungen wird die stromabhängige Steuerung zweckmäßig in der Weise ausgebildet, daß bei Überstromauslösung das Blasventil in an sich bekannter Weise so lange offen gehalten wird, bis der Schalterstrom vollständig unterbrochen ist. Bei willkürlicher Steuerung bleibt das Blasventil dagegen kürzere Zeit geöffnet, und zwar wenn der Schalter auch durch Druckgas angetrieben ist, wenigstens so lange, daß es auch die für die Betätigung des Antriebs erforderliche Druckgasmenge durchströmen läßt.

Wird die Steuervorrichtung bei Schaltern verwendet, bei denen verflüssigte Gase, z. B.

Kohlensäure, zum Löschen und zum Antrieb dienen und bei denen die flüssige Kohlensäure dem Vorratsbehälter über ein schleusenartiges Zwischenorgan entnommen wird, so bemißt man zweckmäßig den Schleusenraum so groß, daß bei seiner völligen Entleerung dem Schalter die zur Unterbrechung des Höchststromes erforderliche Druckgasmenge zugeführt wird. Je nach der Steuerung des Ventils durch die Überstromauslösevorrichtung oder die will-.35 kürliche Betätigungsvorrichtung wird dann der Schleusenraum vollständig oder nur teilweise entleert.

Damit keine Störungen auftreten, wenn während eines durch willkürliche Betätigung eingeleiteten Schaltvorganges ein Kurzschluß entsteht, so wird gemäß der weiteren Erfindung die Kupplung der beiden Steuervorrichtungen mit dem D ruckgas ventil in der Weise ausgebildet, daß beide Steuervorrichtungen unabhängig voneinander auf das Ventil einwirken können. Infolgedessen kann im gegebenen Fall die stromabhängige Steuervorrichtung das Schließen des Ventils verzögern, wenn das Öffnen des Ventils durch die andere Steuervorrichtung erfolgt ist, die an sich eine nur kurzzeitige Ventilöffnung bewirken würde.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Einrichtung zur Steuerung eines Ventils, bei welcher dieses sowohl durch eine stromabhängige Vorrichtung als auch durch den Antrieb bei der Ausschaltbewegung geöffnet wird. Der Ventilbetätigungshebel 1 wird in dem gezeichneten Beispiel durch das Maximalrelais 6 über die Isolierstange 5 und die Gabel 3, die an Bolzen 4 zur Anlage kommt, in die punktiert gezeichnete Lage bis zum Anschlag 2 bewegt. In dieser Stellung, die der Ventilöffnung entspricht, bleibt der Hebel 1, bis der Strom Null geworden ist, d. h. der Lichtbogen erloschen ist. Die stromabhängige Ventilbewegung ist unabhängig von der Antriebsbewegung. Ebenfalls am Ventilhebel greift die Lasche 7 an, welche vom Winkelhebel 8 bewegt wird. An diesem ist die Rolle 9 angeordnet, über welche der Winkelhebel von einem an der Schaltstange 10 gelagerten Anschlaghebel 11 gesteuert wird. Der Anschlaghebel 11 ist bei 12 gelagert und wird durch die Feder 14 am Anschlag 13 gehalten. Wird die Schaltstange in der Ausschaltrichtung bewegt, so wird der Winkelhebel 8 durch die Fläche 15 des Anschlaghebels mitgenommen und über die Lasche 7 das Ventil geöffnet. Durch die Länge der Fläche 15 kann die Zeitdauer der Ventilöffnung eingestellt werden. Da der Ventilhebel 1 in der geöffneten Stellung am Anschlag 2 zur Anlage kommt und damit auch der Winkelhebel 8 in der Offenstellung festgehalten wird, so weicht in dieser Stellung der Anschlaghebel 11 entgegen der Feder 14 bei der Weiterbewegung der Schaltstange 10 aus. Der Winkelhebel 8 wird frei, und das Ventil schließt wieder. Bei der Einschaltbewegung der Schaltstange 10 kommt die Rolle 9 des Winkelhebels 8 auf dem Rücken des Anschlaghebels 11 zur Anlage und wird dieser, da der Hebel 8 nur entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt werden kann, von der Rolle 9 des feststehenden Winkelhebels 8 nach unten gedrückt, bis dann in der eingeschalteten Stellung der gezeichnete Zustand wiederhergestellt ist. Eine Beeinflussung des Ventils bei der Einschaltbewegung findet also nicht statt. Wenn während der Ausschaltbewegung durch den Antrieb, also während der kurzzeitigen Ventilöffnung, ein Kurzschluß eintritt, so wird das Ventil unabhängig von der Antriebsbewegung durch das Relais 6 offejti gehalten, bis der Strom Null geworden ist, d. h. bis der Relaisanker abfällt. Die Gabel 3 hat gegenüber dem Bolzen 4 einen Totgang, so daß der erste Teil der Relaisbewegung nur durch die Eich- und Rückzugsfedern gehemmt wird und so eine genaue Einstellung der Ansprechstromstärke möglich wird. Außerdem wird ein plötzliches Öffnen des Ventils erreicht, da sich der Relaisanker bei Beginn der Ventilöffnung schon weit im Feld befindet. Außerdem wird durch diesen Totgang erreicht, daß die Steuerung des Ventils durch die Schaltstange bzw. durch den Antrieb das Relais nicht beeinflußt. Allgemein wird durch die beschriebene Steuerung erreicht, daß das Ventil nur beim Aus-

schaltvorgang geöffnet wird, ferner daß die Dauer der Ventilöffnung beim Ausschalten durch den Antrieb einstellbar begrenzt ist, außerdem daß bei Kurzschluß- oder Über-Stromauslösung die Dauer der Ventilöffnung, unabhängig von der Antriebsbewegung, von der Dauer des Überstromes . oder Kurzschlusses bestimmt wird bzw. das Ventil so lange geöffnet gehalten wird, bis der Strom

ίο Null geworden, d.h. der Lichtbogen erloschen ist. Außerdem können noch Einrichtungen getroffen werden, daß eine Öffnung des Ventils nur dann erfolgt, wenn der Schalter zur Ausschaltbewegung freigegeben ist bzw. sich in der Ausschaltbewegung befindet.

Abb. 2 zeigt das Zusammenwirken der Steuervorrichtung mit dem Druckgasschalter und seinem Antrieb. Der Druckgasschalter 61 ist hier durch den Druckgasantrieb 62 be-

ao tätigt. Das Ventil 67 in der Druckgaszuleitung 68 wird über einen Hebel 1 gesteuert. An dem Hebel 1 greift sowohl über eine Schaltstange 5 das Maximalrelais 6 als auch über eine bei 20 geführte Lasche 7 die Schaltstange 10 an. Die Lasche 7 besteht aus zwei Teilen, welche bei 18 so gelenkig verbunden sind, daß der untere Teil 17, welcher die Rolle 19 trägt, nach einer Seite, und zwar in der Einschaltrichtung, ausschwenken kann.

Nach der anderen Seite kommt der Teil 17 an einen Anschlag des oberen Teiles zur An-

. lage. Die Schaltstange 10 ist bei 63 und 64 geführt und wird über eine Handkurbel 65 oder durch Fernsteuerung bewegt. Bei Kurz-Schlußauslösung bleibt die Schaltstange in der gezeichneten Lage. Das Maximalrelais 6 betätigt über die Stange 5 und den Antriebsbügel 3 das Ventil 67. Der Schalter schaltet aus. Bei dieser Betätigung gleitet der zweite Angriffspunkt des Hebels 1 im Schlitz 16 der Lasche 7. Das Ventil 67 bleibt so lange geöffnet, bis der Magnet 6 infolge Verschwindens des Stromes seinen Anker losläßt.
Soll von Hand ausgeschaltet werden, so wird die Kurbel 65 unmittelbar oder durch Fernsteuerung nach unten bewegt, die Schaltstange 10 gleitet nach rechts, und die Lasche 7 wird durch die Kulisse 23 angehoben. Darauf wird das Ventil 67 geöffnet, während nunmehr der Bolzen 4 in dem Schlitz des Bügels 3 gleitet. In der Endstellung des Hebels 65 nimmt die Lasche 7 hinter der Kulisse 23 die gezeichnete Lage wieder ein, das Ventil wird also wieder geschlossen. Die Öffnungsdauer des Ventils ist also hier nur abhängig von der Länge der Kulisse 23,. Beim Zurückbewegen des Hebels 65 in die Einschaltlage knickt der die Rolle 19 tragende Teil 17 aus, so daß eine Ventilbetätigung nicht stattfindet.

Die Kurbel 65 dient in der gezeichneten Anordnung nur zur Ausschaltbetätigung; es könnte jedoch durch die gleiche Kurbel eine zweite Schaltstange betätigt werden, die bei der Einschaltbewegung das Einschaltventil öffnet. Die Ventilsteuerung für das Einschaltventil kann ebenso wie die für das Ausschaltventil ausgebildet sein, d. h. das Ausschaltventil wird während des Einschaltvorganges nicht betätigt.

In Abb. 3 ist zur Steuerung des Ventils bzw. des Ventilhebels 1 eine Rastenscheibe 25 vorgesehen. Der Ventilhebel ist mit einer Rolle 9 versehen, welche in die Vertiefungen 29 der Rastenscheibe 25 eingreift. Die Rastenscheibe wird über eine Sperrkupplung 27 vom Hebel 28 nur in der Ausschaltrichtung mitgenommen; der Hebel 28 wird von der Schaltstange 10 bewegt. Bei der Ausschaltbewegung wird die Rastenscheibe 25 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch der Hebel 1 über die Rolle 9 nach oben gedreht wird (geöffnete Stellung des Ventils) und in dieser Lage verbleibt, bis er in die nächste Raste einfällt. Durch die Länge der Fläche 26 ist also die Dauer der Ventilöffnung bestimmt. Bei der Einschaltbewegung bleibt die Rastenscheibe 25 stehen, da der Hebel 28 diese nur in einer Richtung mitnimmt. Die stromabhängige Ventilöffnung, die ebenfalls am Hebel 1 angreift, ist in der gleichen Weise wie bei den Einrichtungen nach den vorbeschriebenen Abbildungen ausgebildet.

Abb. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher beide Arten der Ventilöffnung elektrisch erfolgen. Neben der stromabhängigen Vorrichtung greift am Ventilhebel 1 über die Lasche 30 ein Magnet an, dessen Kern 31 in einer Spule 32 bewegt wird. Die Zuleitung zu der Magnetspule 32 ist über die Kontakte 37 und 38, 35 und 36 geführt. Die Kontakte 35 und 36 werden durch die Kontaktbrücke 34, welche auf dem Hebel 33 isoliert befestigt ist und durch die Schaltstange 10 bewegt wird, während eines Teiles der Ausschaltbewegung miteinander verbunden. Die Kontakte 37 und 38 werden durch die Kontaktbrücke 42, die isoliert auf dem Hebel 39 befestigt ist, miteinander verbunden. Der Hebel 39 wird von den an der Schaltstange 10 befestigten Anschlägen 40 und 41 so ge- no steuert, daß die Kontakte 37 und 38, die in der Einschaltstellung miteinander verbunden sind, erst durch den Anschlag 41 kurz vor der Ausschaltstellung getrennt werden. Ebenso werden diese Kontakte erst kurz vor Erreichen der Einschaltstellung geschlossen. Der Vorgang beim Ausschalten ist folgender: Die Schaltstange 10 bewegt sich beim Ausschalten nach rechts. Die Kontakte 35 und 36 werden durch die Strombrücke 34 geschlossen, und die Magnetspule 32 bekommt Strom; das Ventil wird geöffnet. Die Öffnungsdauer ist

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durch die Länge der Kurzschlußbrücke 34 bestimmt. Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung werden die Kontakte 35 und 36 wieder unterbrochen. Gleichzeitig oder kurz nachher hat aber auch der Anschlag 41 über den Hebel 39 die Strombrücke 42 in die punktiert gezeichnete Lage gebracht und somit die Kontakte 37 und 38 unterbrochen. Die zeitliche Verschiebung der Bewegung der beiden Strombrücken 42 und 34 ermöglicht die Einschaltbewegung ohne Ventilbetätigung. Bei der Einschaltbewegung wird die Antriebsschal tstange 10 nach links bewegt, und die Kontakte 35, 36 werden überbrückt, ehe der Anschlag 40 die Kontakte 37, 38 über die Kontaktbrücke 42 durch den Hebel 39 wieder schließt. Bei der Einschaltbewegung bekommt also die Spule 32 keinen Strom. Die stromabhängige Ventilbewegung ist die gleiche, wie in den vorherigen Abbildungen beschrieben.

In Abb. 5 ist eine Anordnung gezeichnet,

in weicher die stromabhängige Vorrichtung ebenfalls auf eine Magnetspule 32 wirkt, die das Ventil über den Hebel 1 öffnet. Der Anker des Relais 6 bewegt über eine Isolierstange 48 das Kurzschlußstück 47, welches beim Ansprechen des Relais die Kontakte 45 und 46 verbindet. Die Relaisspule 32 bekommt Strom, und das Ventil bleibt so lange geöffnet, bis der Anker des Maximalrelais abfällt. Die Ventilöffnung durch den Antrieb erfolgt in gleicher Weise, wie bei Abb. 4 beschrieben. Die Kontakte 45 und 46 überbrücken die übrige Kontaktanordnung, so daß bei Überstrom oder Kurzschluß die Zeitdauer der Ventilöffnung von der Zeitdauer des Lichtbogens bei der Unterbrechung des Stromkreises abhängt. Die Ventilschließbewegung erfolgt erst, wenn der Relaisanker abfällt, der Strom also Null geworden ist.

In Abb. 6 ist schließlich noch eine Anordnung skizziert, bei welcher zwei Magnetspulen 32 und 51 zur Steuerung der Ventilöffnung dienen. Im Hauptstromkreis (Hochspannung) liegt in Reihe mit dem Relais 6 ein Stromwandler 49, an dessen Sekundärkreis die Spule 51 angeschlossen ist. Diese Spule 51 ist durch die Kontakte 45, 46 und den Kurzschließer 47 kurzgeschlossen und somit unwirksam. Beim Ansprechen des Relais 6 wird der Kurzschluß aufgegeben, die Spule 51 bekommt Strom und öffnet das Ventil. Erst wenn der Strom Null geworden ist, schließt das Ventil wieder, wobei gleichzeitig der abfallende Relaisanker über die Isolierstange 48 die Kontakte 45, 46 und damit die Spule 51 wieder kurzschließt. Der Anker 31 zur Ventilbewegung kann auch durch die Spule32 bewegt werden, die in.der in Abb. 4 und 5 beschriebenen Weise vom Antrieb gesteuert sein kann.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schalter mit 'Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, bei dem das Blasventil bei Uberstromauslösung durch stromabhängige Organe gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ventil außerdem eine von dem Strom unabhängige Steuervorrichtung wirkt, die bei willkürlicher Betätigung des Schalters das Ventil eine bestimmte konstante Zeit öffnet und wieder schließt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabhängige Steuerung derart ausgebildet ist, daß bei Uberstromauslösung das Blasventil so lange offen gehalten wird, bis der Schalterstrom vollständig unterbrochen ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventilbetätigungshebel (1) zwei Gestänge angreifen, von denen das eine (3, 5) mit dem Anker eines von dem Schalterstrom durchflossenen Überstrommagneten (6) gekuppelt ist, während das andere (7, 17) durch eine bei willkürlicher Ausschaltung bewegte Kulisse (23) gesteuert wird.

4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Kupplung der beiden Steuervorrichtungen mit dem Ventilbetätigungshebel, daß sie unabhängig voneinander auf das Ventil einwirken können, insbesondere derart, daß die stromabhängige Steuervorrichtung das Schließen des Ventils verzögern kann, wenn das Öffnen des Ventils durch die andere Steuervorrichtung erfolgt ist.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebsgestänge über Langlochkupplungen (3,16) mit dem Ventilbetätigungshebel (1) verbunden sind (Abb. 2).

6. Schalter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Kulisse (23) bzw. des durch sie betätigten Gestänges (7, 17),. daß beim Rückgang der Kulisse in die der Einschaltstellung des Schalters entsprechende Lage das Blasventil nicht betätigt wird.

7. Schalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kulisse Kontaktvorrichtungen angeordnet sind, die das elektromagnetisch betätigte Ventil in gleicher Weise steuern.

8. Schalter nach Anspruch 1 bis 7, der auch durch Druckgas angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei willkürlicher Ausschaltung die Öffnungsdauer des Blasventils so bemessen ist, daß es auch die für die Betätigung des Antriebes

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erforderliche Druckgasmenge durchströmen läßt.

9. Schalter mit Speisung durch verflüssigte Kohlensäure vermittels, einer auf der Abströmseite durch ein Ventil abgeschlossenen Kohleiisäureschleuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil durch Vorrichtungen nach Anspruch 1 bis 8 derart gesteuert ist, daß die Entleerung des Schleusenraumes im wesentlichen ganz oder nur teilweise erfolgt.

10. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Ventilschluß erst dann erfolgen lassen, wenn sich der durch Druckgas betätigte Antriebsmechanismus in der Endstellung befindet bzw. die Endstellung angenähert erreicht hat.

Hierzu r Blatt Zeichnungen