DE604577C - Hochstromschnellschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
24. OKTOBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vi 604577 KLASSE 21c GRUPPE 6801

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Hochstromschnellschalter

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Juli 1929 ab

Bei Schaltern für große Stromstärken bereitet die SchneHausschaltung erhebliche Schwierigkeiten, weil mit zunehmender Stromstärke ,infolge der wachsenden Leiterquerschnitte die Massen der bewegten Schalterteile sehr stark zunehmen, so daß die für eine Schnellausschaltung erforderlichen Beschleunigungskräfte unverhältnismäßig groß werden. Es ist daher erforderlich, Schnellschalter für große Stromstärken so auszubilden, daß die bewegten Massen möglichst klein werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zweckmäßige und einfache Lösung dieser Aufgabe, die außer der erheblichen Verringerung der bewegten Massen den Vorteil besitzt, daß der ganze Schalter eine äußerst gedrängte Bauart erhält. Erfindungsgemäß werden die dicht gegenüberstehenden flachen Kontaktschienen hochkant angeordnet und so

ao zueinander geneigt, daß die die Kontaktflächen bildenden Stirnflächen annähernd einen rechten Winkel bilden und von einer hochbelasteten kurzen Strombrücke überbrückt werden.

Durch die besondere Anordnung der Kontaktsdiienen ist es möglich, den Haltemagneten zwischen den Kontaktschienen anzuordnen, wodurch der zur Verfügung stehende Raum äußerst zweckmäßig ausgenutzt wird.

Der Querschnitt des Ankers wird so klein wie möglich gewählt, so daß die zu bewegende Masse auf ein Minimum reduziert wird. Andererseits macht sich die Querschnittsverjüngung durch die Strombrücke hinsichtlich der Kontakterwärmung nicht nachteilig bemerkbar, da es sich gezeigt hat, daß eine Querschnittsverjüngung in einem Leiter nur eine geringe Temperaturerhöhung bewirkt, wenn die Verjüngung kurz gehalten wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Kontakte mit verhältnismäßig kleinen Einsatzstücken aus einem schwer oxydierbaren Metall, wie z. B. Silber, verseilen. Durch diese Anordnung wird die Einschnürung des Querschnittes auf eine sehr kurze Strecke weiter verschärft, um mit verhältnismäißig wenig Edelmetall (Silber) auszukommen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt die Vorderansicht, Abb. 2 die Seitenansicht des Schnellschalters. Zwischen den nahe aneinandergerückten Hauptkontakten α, α großen Querschnittes liegt die sehr kurze Strombrücke b mit sehr kleinem Querschnitt. Diese wird beispielsweise mittels des Halteankers c vom Magneten d, e und seinen Haltespulen /,, / in der EinschaltsteEung festgehalten. Bei genügender Schwächung der Haltekraft durch den Strom in der Stromschleife g, h, i,. k, ν wird die Strombrücke b durch die Feder tn von den Kontakten a abgerissen. Der Hauptstrom, der in der Einschaltstellung im wesentlichen über die nicht oxydierenden Kontakteinlagen η fließt, wird an den Abreißkontak-

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

Wilhelm Hopf in Berlin-Heiligensee und Wilhelm Herden in Berlin-Hermsdorf.

ten ο unterbrochen und der Lichtbogen in bekannter Weise durch magnetische Gebläse auf die erforderliche Abreißlänge gebracht. Die angegebene Querschnittsverjüngung ermöglicht es, das flache Kontaktschienenprofil a senkrecht anzuordnen (vgl. Abb. 2), weil die Strombrücke nicht breiter wird als die Schienendicke. Die gezeichnete Anordnung ermöglicht ferner die Anwendung eines schmalen Magneten, wodurch der ganze Schalter äußerst schmal gehalten ' werden kann. Das ergibt den Vorteil; daß für sehr große Stromstärken eine Anzahl schmalen Einheiten von Schalterelementsn der beschriebenen Art bequem aneinandergereiht werden können, wie in Abb. 2 dargestellt, so daß die Gesamtabmessungen eines Hochstromschalters verhältnismäßig klein bleiben. Es kann eine beliebige Anzahl dieser Schalterelemente parallel geschaltet werden, ohne daß die Schaltgeschwindigkeit verringert wird.

Abgesehen von der rationelleren Herstellung von Einheitselementen ist auch die Möglichkeit gegeben, die Schnellschalter leichter als bisher mehrpolig auszuführen, indem zwischen den Polgruppen ein entsprechender Abstand bzw. Isolierung vorgesehen wird. Bei Wechselstrom können zur Verringerung des Hauteffektes die einzelnen Elemente unter sich isolieit und die einzelnen Pole ineinandergeschachtelt werden.

Der Auslösemagnet c, d, e braucht nicht vollständig unterteilt zu sein, sondern es genügt, den Anker c zu unterteilen und evtl. die Magnetpole d, während die magnetisierenden Windungen bzw. Spule / durchlaufend für alle Elemente gemeinsam eingerichtet sein können. Die Strombrücken b werden einzeln federnd mit den Auslöseankern c gekuppelt, um einen gleichmäßigen Kontaktdruck lan allen Strombrücken b und damit eine gleichmäßige Stromverteilung zu erhalten. Auch ist es zweckmäßig, die einzelnen Schalter elemente an einzelne Zuleitungsschienen anzuschließen und diese erst in einem möglichst großen Abstand vom Schalter parallel zu schalten, weil dadurch die Stromverteilung auf die einzelnen Schalterelemente besser erzwungen wird, während bei direkter Parallelschaltung kurz vor den Strombrücken die Gefahr besteht, daß die Schalterelemente mit hohem Übergangswiderstand den Strom über diejenigen mit kleinem Übergangswiderstand abdrängen, wodurch eine Überhitzung der guten und eine verringerte Temperatur bei den schlechten Kontakten erzeugt würde, was leicht zu Trugschlüssen bei der Wartung der Kontakte führt.

Bei sehr großen Stromstärken ist es zweckmäßig, die Anschlußschienen auf beiden Seiten des Schalters soweit wie möglich getrennt zu führen, weil die Beanspruchung der Unterbrecherkontakte bei Stromstärken in der Größenordnung von 50 000 bis 100 000 A außerordentlich hoch wird, so daß sowohl die dynamischen Kräfte als auch der Abbrand sich unangenehm bemerkbar machen können. Werden dagegen die Schaltenelemente einzeln angeschlossen, so ist auch bei einem Kurzschluß in der Nähe des Schnellschalters eine gewisse Verteilung der Lichtbogen auf mehrere Kontakte möglich, weil bereits die Einzielschienen als Stabilisierungswiderstände wirken. Man kann also die Lichtbögen mehr oder weniger auf sämtliche Elemente verteilen oder doch wenigstens beim Zusammenfassen der Schienen in mehrere Gruppen die Zahl der Lichtbogen der Zahl der Gruppen gleichmachen.

Bei der letztgenannten Anordnung ergibt sich auch eine einfache Ausbildung der magnetischen Blaseinrichtung, und zwar deswegen, weil bei der 'unmittelbaren Parallelschaltung von mehreren Schalterelementen der gesamte Strom dieser Gruppe von dem Element 'unterbrochen wird, das zufällig als letztes seine Kontakte trennt. Infolgedessen steht dem Schalter element, an dem der UnterbrechuingslLchtbogen entsteht, durch die hohe Stromstärke eine sehr große magnetische Energie zur Verfügung, so daß keine Blasspulen mit ausgeprägten Windungen nötig sind. Es genügt vielmehr, die Abreißelektroden hörnerförmiig auszugestalten und gegebenenfalls noch mit magnetisierbaren Eisenkörpern zu versehen.

Die Hornwirkung läßt sich in einfacher Weise dadurch erzielen, daß man die Hauptkontakte <a zueinander geneigt anordnet und an der Oberfläche der Schienen Einschnitte^ vorsieht, wodurch .gewissermaßen die obenerwähnte Stromeinschnüruing etwas verlängert wird. Der Einschnitt ist so nahe an die Außenkante gelegt als möglich, da die Blaswirkung 'um so stärker ist, je dünner die Hörner sind. Durch in die Schlitze eingelegte Bleche oder Kerne q aus magnetischem Material sowie seitlich angeordnete Polplatten r kann die Blaswirkung verstärkt werden. 1»

Wird zwangsläufig dafür gesorgt, daß immer nur bestimmte Kontaktbrücken zuletzt unterbrechen, was durch geeignete Bemessung der Au'sschaltfedern bzw. Einstellung derselben zu erzielen ist, so ,genügt es, eine Blaseinrichtung' nur an den zuletzt öffnenden Schalterelementen anzubringen.

Zweckmäßig werden die Teile des Hauptstromleiters, die zur Entmagnetisierung des Halteankers dienen, unter Anwendung des erwähnten Prinzips der Stromeinschnürung als sehr kurze Leiter h, k mit geringem Quer-

schnitt durch= den Magneten geführt, während die flachen Anschlußschienen g,i mit großem Querschnitt seitlich (Abb. 2) rechtwinklig angesetzt sind. In Abb. 1 ist die vordere Verbindungsschiene i zwischen h und k strichpunktiert umrissen eingezeichnet. Der Verlauf des Hauptstrom.es ist durch Pfeile angedeutet. Der durch die Stromeinschnürung gewonnene Raum kann zweckmäßig durch das Magneteisen ausgefüllt werden, wodurch dessen Haltekraft erhöht wird.

Bei den bekannten Schaltern mit dieser Auslöseart wird, um eine Freiauslösung zu erzielen, der Haltemagnet beweglich angeordnet und die Stromschleife durch flexible Bänder angeschlossen. Bei dem Schalter gemäß der Erfindung lassen sich die unbequemen und viel Platz erfordernden flexiblen Stromzuführungen dadurch vermeiden, daß die Stromleiter h, k starr angeordnet werden und der Magnet mit entsprechend verlängerten Durchtrittsöffhungen für dieselben versehen wird. Da infolge der zweifachen Unterbrechung des Stromes der Magnethub verhältnismäßig Mein bemessen werden kann, führt diese Maßnahme noch nicht, zu unbequemen Magnetabmessungen.

Der Haltemagnet c, d, e läßt sich auch gleichzeitig als Einschaltmagnet benutzen, indem die Magnetschenkel d beweglich ausgebildet werden, während das Magnet] och e mit seinen Spulen / feststehend angeordnet wird. Hierbei dient das feststehend angeordnete Streujoch s als Führung für die Magnetschenkel. Das Streujoch ist an der Stiromschleife starr befestigt. Durch Fuhrungsbleche t wird eine bequeme und sichere Führung der Magnetschenkel d, welche zu beiden Seiten durch Deckbleche gegenseitig gehalten werden, erreicht. Das Gewicht der Magnetschenkel wird durch zwei Federn u ausgeglichen.

Da die zum Anziehen erforderlichen Amperewindungen erheblich größer sind als die zum Halten erforderlichen, wird die an sich bekannte Anzugsschaltung benutzt, d.h. nach erfolgter Anziehung des Magneten wird von Hand oder selbsttätig die Stromstärke der Magnetspulen auf ein bestimmtes Maß ver-

So ringert. Zweckmäßig erhält jedes Schalterelement einen Abgleichwiderstand zum Einjustieren. Es können auch die Wicklungen sämtlicher Magnete hintereinander oder parallel geschaltet und durch einen gemeinsamen Widerstand geschwächt werden. Wird dieser gemeinsame Widerstand regelbar !eingerichtet, so kann damit auch die Auslösestromstärke in bequemer Weise eingestellt werden. Der Widerstand erhält dann entsprechende Eichmarken, oder es wird für die Erregung ein gemeinsamer Strommesser mit entsprechend geeichter Skala vorgesehen. Der Strommesser kann so in den Stromkreis eingefügt werden, daß nur der Haltestrom, nicht aber der Einschaltstrom von ihm angezeigt wird.

Die beschriebene Anordnung des Schalters gestattet 'einen gedrängten symmetrischen Aufbau und einen, zweckentsprechenden Anschluß der Leitungen. Die übliche Zuspitzung des Magneten zwecks Erzielung 'eines kurzen Magnetankers paßt sich der Schieneneignung vorzüglich an, was beste Raumausnutzung bedeutet.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   ι. Hochstromschnellschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die dicht gegenüberstehenden flachen Kontaktschienen hochkant angeordnet und so geneigt sind, daß die die Kontaktflächen bildenden Stirnflächen annähernd einen rechten Winkel bilden und von einer hochbelasteten kurzen Strombrücke überbrückt werden.
2. 2. Hochstromschnellschalter nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte mit schwer oxydierbaren Metalleinlagen versehen sind, die an den eigentlichen Kontaktstellen 'eine starke Einschnürung des Leiterquerschnittes bilden.
3. 3. Hodhstromschnellschalter nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des symmetrisch unter den Kontaktschienen angeordneten Haltemagneten annähernd gleich der Stärke der Kontaktschienen ist und daß die Pole des Haltemagneten eine annähernd parallel mit den Kontaktschienen verlaufende Zuspitzung besitzen.
4. 4. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Hauptkontaktschienen in der Nähe der Kontaktflächen mit tiefen Einschnitten versehen sind, so daß die Schienenenden dünne Körner bilden.
5. 5. Hochsrromschnellschalter nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte mit einem Magnetkern ausgefüllt sind. , no
6. 6. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Haltemagneten durchsetzenden Hauptstromleiter als kurze Querschnittsverjüngung zwischen den seitlich recht- H5 winklig flachen Stromzuführungsschienen ausgebildet sind.
7. 7. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daßi die den Haltemagneten durchsetzenden ^lao Stromleiter feststehend angeordnet und die Durchtrittsöffnungen im Haltemagnet-

   körper entsprechend der Magnietverschiebung verlängert sind.
8. 8. Hochstromschnellschalter nach Anspruch, ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet mit feststehendem Joch lind Magnetspukn versehen und die 'Magnetschenkel mitsamt dem Halteankerderart beweglich ausgebildet sind, daß der Haltemagnet zugleich als Einschaltmagnet wirkt.
9. 9. Hoclistromschnellschalter nach Anspruch ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Haltemagneten befindliche Streujoch feststehend angeordnet ist und als Führung für die Magnetschenkel dient.
10. 10. Hochstromschnellschalter nach Ansprach, ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach, erfolgter Einschaltung die Amperewindungszahl des Zugmagneten von Hand oder selbsttätig durch einen Hilfsschalter auf das dem Auslösestrom entsprechende Maß herabsetzbar ist.
11. 11. Hochstromschnellschalter nach Anspruch, ι bis 10, gekennzeichnet durch die Aneinanderreihung mehrerer Schaltereinheiten, die parallel geschaltet sind oder zu verschiedenen Polen gehören, wobei die Haltewicklung als einzelne, parallel oder in Reihe geschaltete Spulen oder als gemeinsame, alle oder einen gemeinsamen Magneten umgreif ende Spulen ausgebildet sind.
12. 12. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschienen zu den Kontaktstücken der einzelnen Schalterelemente in großer Entfernung vom Schalter parallel geschaltet sind.
13. 13. Hochstromschnellschalter nach Anspruch ι bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom des Haltemagneten vermittels eines regelbaren Widerstandes einstellbar ist 'und daß im Erregerstromkreis ein Strommesser liegt, der mit einer die Auelösestromstärke direkt anzeigenden Skala versehen ist.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen