DE598048C

DE598048C - Schaltapparat mit Lichtbogenloeschung durch magnetische Blasung

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Publication number: DE598048C
Application number: DEN34145D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-08-31
Filing date: 1932-08-31
Publication date: 1934-06-04

Description

In den bis jetzt bekannten Schaltapparaten mit magnetischer Blasung wird versucht, die Ausbreitung des Lichtbogens in einer zum voraus bestimmten Richtung zu erzwingen, nämlich in der Richtung des vorgesehenen Blasraumes. Zu diesem: Zwecke werden Blasspulen verwendet, welche vom abzuschaltenden Strom oder Teilen desselben durchflossen sind und die Richtung der Blaskraft von der Stromrichtung unabhängig machen sollen.

Bei Schaltern, die Ströme wechselnder Richtung zu führen haben, wird nun das angestrebte Ziel unter gewissen Umständen nicht erreicht. Der Lichtbogen kann in einer der gewollten Blasrichtung entgegengesetzten. Richtung abgeblasen werden, und durch sein Übergreifen auf innere Teile des Schalters kann dieser beschädigt und außer Betrieb gesetzt werden.

Störungsfreies Arbeiten des Schaltapparates ist an die Erfüllung der folgenden beiden Bedingungen gebunden;

1. Der abzuschaltende Strom, d. h. seine im Blasfeld wirkende magnetomotorische Kraft, muß groß genug sein, um etwaige im Moment der Schalterauslösung noch bestehende magnetische Gegenfelder zu kompensieren.

2. Bei genügend großem Abschaltstrom muß ihm Zeit gegeben werden, das erzwungene Feld gegenüber dem Gegenfeld durchzusetzen, d. h. zwischen dem Momente des Stromanstieges und der Trennung der Kontakte muß eine gewisse kurze Zeit verstreichen.

Die erste Bedingung muß bei allen bis jetzt bekannten Schaltern erfüllt sein, die zweite Bedingung nur bei Schaltern, deren Blasfeld magnetische Verzögerung besitzt, d. h. Eisen oder andere magnetische Materialien enthält. Dies trifft aber bei der Mehrzahl der Schalter zu. Um der Bedingung 2 zu genügen, muß die zeitliche Verzögerung der Schalterauslösung mindestens gleich der magnetischen Verzögerung gemacht werden. Dies widerspricht der neuzeitlichen! Forderung nach kleinster Eigenzeit und größter Abschaltgeschwindigkeit.

Als Gegenfeld kann ein Fremdfeld oder das Remanenzfeld der Polplatten in Betracht kommen. Es gibt allerdings viele Fälle, wo das Remanenzfeld gleiche Richtung wie das erzwungene Feld hat, nämlich immer dann, wenn die Stromrichtung im Schalter sich nie ändert. Diese günstigen Fälle sind aber nicht durch besondere Eigenschaften der betreffenden Schalter bedingt, sondern einzig· durch die besondere Art ihrer zufälligen Verwendung.

Die Bewegungsrichtung des Lichtbogens im Moment der Trennung der Kontakte fällt also nur dann mit der gewollten Ausblase- 6b richtung zusammen, wenn die beiden genannten Bedingungen -erfüllt sind. Andernfalls wird der Lichtbogen durch das Gegenfeld in entgegengesetzter Richtung abgeblasen. Er gerät dabei gewöhnlich sehr bald außerhalb des Bereiches der Polplatten, so daß auch

eine etwaige nachträgliche Ausbildung des erzwungenen, Feldes ihn nicht mehr in seine richtige Bahn zurückführen kann. Zerstörungen an Schalterteilen und Außerbetriebsetzung des Schalters sind die Folge. Solche Fälle sind nicht gerade selten und kommen besonders dann vor, wenn ein kleiner Strom abgeschaltet werden soll nach vorangegangener Abschaltung eines großen Stromes entgegengesetzter Richtung. Unter Umständen kann auch schon das Eigenfeld eines großen, durch die geschlossenen Kontakte fließenden Stromes genügen, um eine schädliche Vormagnetisierung zu bewirken.

Die Gefahr kann durch Lamellierung der Polplatten vermindert, aber keinesfalls ganz beseitigt werden, da eisenhaltige magnetische Kreise stets eine gewisse Remanenz und Hysteresis besitzen. Aber selbst bei eisenao losen Blasfeldern können fremde Felder störend einwirken. Mit der zunehmenden Verwendung von Gleichstromschaltern in Bahnnetzen mit wechselnder Energierichtung dürfte die Gefahr auch eher zunehmen. Diese Mangel werden beim Schaltapparat gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß derselbe Blasräume für verschiedene Blasrichtungen besitzt und Mittel aufweist, welche ein Ausblasen des Lichtbogens in derjenigen Richtung bewirken, welche mit der ursprünglichen Bewegungsrichtung des Lichtbogens im Moment der Trennung der Kontakte zusammenfällt.

Diese Mittel können aus vom Abschaltstrom durchflossenen Blasspulen bestehen, welche in an sich bekannter Weise durch den Lichtbogen selbst eingeschaltet werden, nachdem derselbe sich zufolge seiner Bewegungsrichtung im Momente der Trennung der Kontakte für den einen oder andern der vorhandenen Blasräume entschieden hat.

Statt vom Abschaltstrom durchflossene Blasspulen können auch an sich bekannte Nebenschlußspulen verwendet werden, die dauernd eingeschaltet sind oder durch den Lichtbogen selbst eingeschaltet werden. Demselben Zwecke können permanente Magnete dienen.

Für das richtige Funktionieren des Schalters ist es nur erforderlich, daß der Lichtbogen im Moment der Trennung der Kontakte einen bestimmten, wenn auch schwachen Bewegungsimpuls nach der einen oder andern Seite erhalte, damit die weitere Ausblasung in der erstmals eingeschlagenen Richtung erfolgen kann. Dieser erste Bewegungsimpuls wird durch das Feld zwischen den Kontakten im Moment der Entstehung des Lichtbogens bestimmt. Dieses Feld kann durch das Eigen- 5a feld des Stromes, durch ein Fremdfeld, durch das Remanenzfeld der Polplatten, durch besondere, in der Nähe der Kontakte angeord-' nete Blasmagnete oder durch ein Zusammenwirken dieser verschiedenen Felder erzeugt sein. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß entgegengesetzte Stromrichtungen entgegengesetzte Bewegungsimpulse des entstehenden Lichtbogens erzeugen, so daß jede Stromrichtung ihren besonderen Blasraum zugeordnet erhält. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Blasmagnete bei wechselnder Stromrichtung nicht umpolarisiert werden müssen und sich die zum Ausblasen nötige Zeit verkürzt. In den Blasräumen können zusätzliche Mittel zur schnellen Löschung des Lichtbogens angeordnet sein.

Dank der erfindungsgemäßen Einrichtung wird verhindert, daß der Lichtbogen auf vor ihm zu schützende Teile des Schalters übergreifen kann, da er je nach Stromrichtung und Feldverlauf zwischen den Kontakten in den einen oder anderen der vorgesehenen Blasräume abgeleitet wird.

Vorzugsweise werden zwei Blasräume zur Anwendung kommen. Dieselben können in der gleichen Ebene liegen und nach entgegengesetzten Seiten hin offen sein, oder sie können in zueinander parallelen oder geneigten Ebenen liegen und nach der gleichen Seite hin offen sein.

Die Erfindung ist nicht notwendigerweise auf Gleichstromschalter beschränkt, sondern ist auch bei Wechselstrom anwendbar, wo es auf richtige magnetische Beeinflussung des Lichtbogens schon während der ersten Halbperiode ankommt.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι eine erste Ausführung im Schnitt; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie A-B in Fig. ι;

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform im Schnitt;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie A-B *°5 in Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform im Schnitt;

.Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach Linie A-B in Fig. 5;

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht; Fig. 8 zeigt die. Variante einer Einzelheit hiervon;

Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform im Schnitt;

Fig. 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform im Schnitt;

Fig. 11 zeigt.einen Schnitt nach Linie C-D in Fig. 10;

Fig. 12 zeigt eine Ansicht.

In sämtlichen Figuren ist nur das zum Verständnis unbedingt Erforderliche darge-

stellt, und alle anderen Teile des Schaltapparates sind als überflüssig weggelassen.

Fig. ι und 2 zeigen eine Ausführungsform eines Schaltapparates mit zwei Blasräumen bzw. zwei in derselben Ebene liegenden Ausblaserichtungen. Die beiden Blasräume sind mit Lj und L_n, die Ausblaserichtungen mit I und II bezeichnet. 1 ist der feste Kontakt, 2 der bewegliche Kontakt, und mit 3 ist der Antrieb angedeutet. 4 sind die beiden Zuleitungen zum Schaltapparat, wobei die Stromrichtung ganz gleichgültig ist. Mit 5 ist der Kern der Blasspulen bezeichnet, mit 6 die Blasspulen selbst, welche in gegenläufigem Sinne auf dem gemeinsamen Kern aufgewickelt sind, und mit 7 die Polplatten, zwischen welchen die Blasräume liegen. 8 sind die beiden unteren Ausblasehörner, welche mit dem beweglichen Kontakt 2 und der Zu-

ao leitung 4 leitend verbunden sind. 9 sind die beiden oberen Ausblasehörner, welche über die beiden Blasspulen mit dem festen Kontakt ι verbunden sind.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende:

Bei geschlossenen Kontakten führen die Blasspulen in bekannter Weise keinen Strom. Wird nun der Schaltapparat in die Ausschaltstellung gebracht, so bildet sich beim Trennen der Kontakte ein Lichtbogen zwischen denselben. Unter dem Einfluß des Eigenfeldes der in Betracht kommenden Stromschleife, des Remanenzfeldes der Polplatten, eines (nicht gezeichneten) Zusatzfeldes oder eines Fremdfeldes oder mehrerer. dieser Faktoren zusammen beginnt nun der Lichtbogen, sich nach einer der beiden Richtungen I und II auszubreiten. Dabei gelangt er an das auf der betreffenden Seite liegende Ausblasehorn 9.

Bei richtiger Dimensionierung der Blasspule erlischt nun das zwischen 1 und 9 gelegene Stück des Lichtbogens, und der Strom fließt über die Blasspule 6 direkt zur Zuleitung 4. Das jetzt von der Blasspule zwischen den Polplatten 7 erregte magnetische Feld bläst den Lichtbogen kräftig nach außen, so daß er abreißt und erlischt. Fließt z. B. der erstmals abzuschaltende Strom in der Richtung von oben nach unten und gelangt der Lichtbogen an die Hörner des Blasraumes II, so entsteht ein Blasfeld, das von vorn in die Papierebene hineingerichtet ist und den Lichtbogen in der Richtung II nach außen bläst. Das nach der Abschaltung zwischen den Polplatten verbleibende Remanenzfeld bewirkt, daß alle folgenden Abschaltlichtbogen gleicher Stromrichtung wieder an die Hörner des Blasraumes II getrieben und in gleicher Weise ausgeblasen werden. Kommt nun ein Strom

ßo entgegengesetzter Richtung zur Abschaltung, der von unten nach oben fließt, so wird er von dem durch die früheren Abschaltungen erzeugten Remanenzfeld an die Hörner des Blasraumes I geblasen. Durch Einschalten der betreffenden Blasspule entsteht dadurch ein erzwungenes Feld, das, wie vorher, wieder von vorn in die Papierebene hineingerichtet ist und den Lichtbogen in der Richtung I nach außen bläst. Eine Umkehrung der Richtung des Remanenzfeldes findet also bei dieser An-Ordnung nicht statt, es verstärkt sich eher bei jeder Abschaltung und bewirkt, daß jeder Stromrichtung eine bestimmte Blasrichtung zugeordnet ist.

Fig. 3 zeigt in einer zweiten Ausführungsform getrennte Polplatten für die beiden Blasräume. Die beiden Blaskerne 15 tragen je zwei Wicklungen, die so geschaltet sind, daß gleich wie bei der Ausführung nach Fig. ι bei einer Abschaltung beide Blasräume in gleichem Sinne magnetisiert werden.

Es ist natürlich auch möglich, die Hörner 8 über Blasspulen mit dem beweglichen Kontakt 2 zu verbinden, d. h. für jedes Polplattenpaar zwei symmetrisch gelegene Blasspulen zu verwenden. In diesem Falle empfiehlt es sich, jede Polplatte in der Mitte zu zerschneiden und die Hälften voneinander zu distanzieren, um im Falle nicht gleichzeitigen Überspringens des Lichtbogens auf die Hörner 8 und 9 einen magnetischen Kurzschluß der zu- " erst eingeschalteten Blasspule zu vermeiden. Die Fig. S, 6, 7 zeigen eine Ausführungsform mit getrennten Polplatten, bei der jeder Blaskern 25 mit nur einer Spule 26 bewickelt. ist. Diese vollständige Zweiteilung des magnetischen Systems bietet gewisse konstruktive Vorteile und erfordert bloß die Hälfte der Amperewindungen für gleich starke Magnetisierung wie nach Fig. 1 und 3.

Fig·. 8 zeigt eine Kontaktanordnung, bei der die Hörner 3g_a den Kontakt 1 ganz umschließen, so daß die beiden Hörner leitend miteinander verbunden sind.

Fig. 9 zeigt in einer weiteren Ausführungsform eine andere Methode des Einschaltens der Blasspule durch den Lichtbogen. Die Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie bei Fig. 5. Die Spule 36 ist hier jedoch in der Mitte des Blasraumes L₁ bzw. L_n eingebaut und von den Hörnern 20 umgeben, welche ihr den Strom zuführen. Durch die Hörner 20 und die Blasspule wird der zwischen den Hörnern 8 und 9 entstehende Lichtbogen in zwei Teile geteilt.

Fig. 10 bis 12 zeigen eine Ausführungsform, bei der die beiden Blasräume L₁ bzw. L_n bzw. Ausblaserichtungen I und II in zwei zueinander parallelen Ebenen liegen. Man kann sich dieselben als aus der Anordnung nach Fig. 3 entstanden denken, indem der Blasraum L_n um eine in der Papierebene liegende

senkrechte Achse gedreht wird, bis er parallel zum BlasraumXj liegt. Die beiden die inneren Polplatten 47^ einschließenden äußeren Polplatten 47o werden dann dementsprechend langer, und die Blaskerne45 sind gemäß Fig. 3 bewickelt, so daß sich die in, Fig. 11 durch Pfeile angedeutete Feldverteilung ergibt (auch umgekehrt, je nach Stromrichtung). Die Zuleitungen zu den Kontakten 41 und 42 sind seitlich abgekröpft, so daß sich durch das Eigenfeld eine nach außen gerichtete Blas-. wirkung ergibt. Die Richtung des Remanenzfeldes der Polplatten an den Kontakten ist so, daß es kein Zurückschlagen, sondern nur ein seitliches Ausweichen des Lichtbogens bewirkt, wobei dieser mit einem der Ausblasehörner 8 oder 9 in Berührung kommt. Dadurch werden die betreffenden Blasspulen eingeschaltet, welche ein rasches Ausblasen in

ao der schon eingeschlagenen Richtung bewirken.

Claims

Patentansprüche:

ι. Schaltapparat mit Lichtbogenlöschung durch magnetische Blasung, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer Blasräume für verschiedene Blasrichtungen und durch Mittel, welche ein Ausblasen des Lichtbogens in derjenigen Richtung bewirken, welche mit der ursprünglichen Bewegungsrichtung "des Lichtbogens im .Moment der Trennung der Kontakte zusammenfällt.
2. Schaltapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Blaskraft und die Blasräume derart ausgebildet sind, daß die Löschung des Lichtbogens bei einer bestimmten Stromrichtung vorzugsweise in einer bestimmten Blasrichtung erfolgt.
3. Schaltapparat nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Bewegungsrichtung des Lichtbogens im Augenblick seiner Entstehung zu beeinflussen.
4. Schaltapparat nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Bewegungsrichtung des Lichtbogens im Augenblick seiner Entstehung ein Zusatzfeld vorgesehen ist.
5. Schaltapparat nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blasräume vorhanden sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und nach entgegengesetzten Seiten hin offen sind.
6. Schaltapparat nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blasräume vorhanden sind, die in verschiedenen, zueinander parallelen oder geneigten Ebenen liegen und nach derselben Seite hin offen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen