DE619461C - Schalter fuer Wechselstrom mit Vielfachunterbrechung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
1. OKTOBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 35

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Juli 1933 ab

Die Erfindung betrifft einen Schalter für Wechselstrom mit Vielfachunterbrechung. Es sind solche Schalter bekannt, bei welchen zwischen einer Anzahl Elektroden Lichtbögen gezogen werden, die dadurch rasch gelöscht werden, daß sie durch ein magnetisches Feld veranlaßt werden, in Kreispfaden zwischen den Stirnflächen der Elektroden rasch umzulaufen. Es sind auch Schalter bekannt, bei welchen eine große Anzahl von leitenden Platten, die quer zum Lichtbogen stehen, eingeschaltet werden, um die Durchschlagsfestigkeit der sich an den Platten bildenden Kathodenschichten, die etwa 200 Volt betragen kann, für die Unterbrechung auszunutzen. Hierbei muß eine mit der Betriebsspannung des Schalters wachsende Zahl der Kathodenschichten, die hier gleichbedeutend mit den Unterbrechungsstellen sind, vorgesehen werden.

Die Erfindung geht einen anderen Weg. Sie geht davon aus, daß bei genügend kleinem Elektrodenabstand die Ausbildung eines Lichtbogens sehr erschwert ist infolge der Annäherung des Elektrodenabstandes an die Kathodenfallänge des Glimmstromes. Die Länge des Kathodendunkelraumes beträgt bei Atmosphärendruck einige hundertstel Millimeter und ist bei geringen Gasdichten, welche bei Schaltern vorherrschend sind, da der Elektrodenraum durch die Entladung erwärmt ist, entsprechend größer. Bei Unterschreiten der Kathodenfallänge hört sogar der Glimmstrom auf.

Nach der Erfindung wird bei einem Wechselstromschalter mit Vielfachunterbrechung der Abstand, auf welchen beim Unterbrechungsvorgang je zwei Einzelelektroden gebracht werden, auf eine Länge von der Größenordnung des Kathodenfalles des Glimmstromes begrenzt; gleichzeitig wird eine Beblasung vorgesehen, welche das an den Unterbrechungsstellen entstehende ionisierte Gas in feldfreie oder feldschwache Räume hineindrückt.

Hierdurch wird eine besonders wirkungsvolle Stromunterbrechung eines Wechselstromkreises erzielt, da nur Glimmentladungen entstehen können, deren Restionisation durch die vorgesehene Beblasung für die Rückzündung des Lichtbogens im Augenblick des Stromnulldurchganges unschädlich gemacht wird. Es gelingt dadurch, in einer Zeit, die gegenüber der Halbperiode des Wechselstromes kurz ist, den Raum zwischen den Kontakten vollständig vom ionisierten Gas zu reinigen und das Gas in. einen feldfreien Raum hinauszudrücken, so daß eine durchsehlagsfeste Schicht von genügender dielektrischer Festigkeit zwischen den Leitungsenden aufgebaut wird. Diese Wirkung beruht auch darauf, daß die entstehenden

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hans Gerdien in Berlin-Grunewald.

Entladungen gegenüber der Lichtbogenentladung harmloser Natur sind und längere Zeit zum Übergang in eine Lichtbogenentladung benötigen.
S Gegenüber dem Schalter mit rascher Lichtbogenrotation erspart man Magnetisierungs einrichtungen für die Erzeugung starker Blasfelder. Gegenüber einem auf dem Prinzip der Kathodenschichtbildung beruhenden. Schalter ίο hat der Erfindungsgegenstand den Vorteil, daß man die Zahl der in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen bei gleicher Güte der Löschung wesentlich vermindern kann.

Es ist besonders zweckmäßig, in einer Halbwelle des Wechselstromes genügend viele solcher Unterbrechungsstellen in zeitlicher Aufeinanderfolge zu öffnen, so daß in an sich bekannter Weise auch zeitlich in der Nähe des Stromnulldurchganges, wo die ionisierende Wirkung der Entladung sehr vermindert ist, Unterbrechungsstrecken geöffnet werden. Hierdurch ist es möglich, in besonders kurzer Zeit eine durchschlagsfeste Schicht zwischen den Leitungsenden aufzubauen.

Um Rückzündungen in der Umgebung der Kontaktstellen mit Sicherheit zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Abströmung der ionisierten Gase von der ;Unterbrechungsstelle in solche Bahnen zu lenken, daß die Gase in möglichst kurzer Zeit auf kürzestem Weg entfernt und unschädlich gemacht werden. Man benutzt daher mit Vorteil Potential-Strömungen, also laminare Strömungen ohne Vermischung und Wirbelbildung. Das läßt sich praktisch durch den Einbau von Leitwänden, Gittern u. dgl, in den Abströmweg der Gase erreichen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

Die beiden Schalter elektroden sind als leitende Rohre 10, 11 ausgebildet. Das Rohr 10 steht fest und ist mit dem einen Leitungsende verbunden, das Rohr 11 ist axial beweglich und steht mit dem anderen Leitungsende in Verbindung. Zwischen den Rohrenden sind leitende Ringe 13, insbesondere aus Metall, angeordnet. Jeder Ring 13 besitzt nach innen vorspringende Ränder 14, 15, welche durchlocht sind. Die Abhebung der Ringe 13 wird durch isolierende Anschlagringe 16 begrenzt. An dem unteren Rohr 10 ist ein ringförmiges Gehäuse 17 aus Isoliermaterial angebracht, das oben einen Hals 18 besitzt, in dem das Rohr 11 dichtend geführt ist. Ein Druckgasringrohr 19 umgibt das Gehäuse 17 und steht durch düsenförmige Öffnungen 20 mit dem Ringraum 21 in Verbindung. Dem Rohr 19 wird durch ein Rohr 22 Druckgas, z. B. Druckluft, aus einem Behälter zugeführt. In die Leitung 22 ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Absperrventil eingebaut, welches das Druckgas erst beim Unterbrechungsvorgang einläßt. Die Rohre 10, 11 führen das Druckgas zweckmäßig durch schalldämpfende Einrichtungen nach dem Freien ab. 23 ist ein ■ Parallelschalter, der bei geschlossenem Schalter die Stromleitung übernimmt und die Ringe 13 vollkommen vom Strom entlastet.

Bei geschlossenem Stromkreis wird das Rohr 11 durch eine geeignete Kraft nach unten gegen das feststehende Rohr 10 gedrückt, so daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Ringen 13 und den Rohren hergestellt ist. Der Schalter 23 ist geschlossen und führt praktisch den ganzen Betriebsstrom. Soll der Stromkreis unterbrochen werden, so wird zuerst der Schalter 23 geöffnet und dann durch einen geeigneten Ausschaltmechanismus das Rohr 11 rasch nach oben bewegt. Die Strecke, um welche das Rohr 11 bewegt wird, ist kurz, da die einzelnen Unterbrechungsstrecken zwischen den Ringen 13 nur die Länge des Kathodenfalls der Glimmentladung haben. Auf diese Hublänge ist die gegenseitige Bewegung der Ringe 13 durch die Isolierringe 16 begrenzt. Das Rohr 11 hebt bei seiner Aufwärtsbewegung zuerst über den obersten Isolierring 16 den obersten Ring 13 an, dieser hebt seinerseits wieder über den folgenden Isolierring 16 den zweiten Ring 13 usw. Es Öffnen sich daher nacheinander von oben nach unten die Unterbrechungsstrecken zwischen den Ringen 13. Die gesamte Öffnungsbewegung kann z. B. über die Dauer einer Halbwelle des Wechselstromes verteilt sein, ,sie kann sich also bei Sopieriodigiem Wechselstrom z. B. in einer hundertstel Sekunde vollziehen. Es wird dann immer mindestens eine Unterbrechungsstrecke in der stromschwachen Pause des Wechselstromes (in der unmittelbaren Umgebung des Stromnulldurchganges) geöffnet. Während dieses Schaltvorganges bläst die Druckluft aus dem Ringraum 21 durch die entstehenden Spalten hindurch, wie in der Zeichnung durch Pfeile dargestellt ist. Die Druckluft strömt durch die Rohre 10, 11 rasch ab. In die Rohre können Gitter o. dgl. eingebaut sein, um die Strömung in geregelte Bahnen zu lenken. Der ganze Raum innerhalb der Rohre und Ringe ist elektrisch abgeschirmt, also fast feldfrei. Die Entladung, welche sich etwa zwischen den Ringen 13 ausbildet, kommt rasch zum Stillstand, wenn sie nicht schon durch zufällige günstige Phasenlage bei, Beginn des Unterbrechungsvorganges von vornherein unterdrückt wird. Rückzündüngen an Punkten, die in kleinerem Abstand von der Achse liegen als die Kontaktflächen der Ringe 13, können nicht stattfinden. Um einen neuen Durchschlag mit Sicherheit zu vermeiden, kann eine

weitere Unterbrechungsstrecke in Reihe mit der Vielfachunterbrechung benutzt werden. Man kann auch Reihenlichtbögen benutzen, die während der öffnung der Vielfachfunkenstrecke rasch abklingen und eine entsprechend große Unterbrechungsstrecke hinterlassen.

Das Schließen des Stromkreises erfolgt zweckmäßig durch den Schalter 23.

Anstatt die Ringe 13 aus gutleitendem Metall zu machen, kann man sie auch aus !Carborundum ο. dgl. herstellen, so daß eine Art Kathodenfallableiterwirkung entsteht.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schalter für Wechselstrom mit Vielfachunterbrechung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand, auf welchen beim Unterbrechungsvorgang je zwei Einzelelektroden voneinander gebracht werden, auf eine Länge von der Größenordnung des Kathodenfalls des Glimmstromes begrenzt und gleichzeitg eine Beblasung vorgesehen ist, welche das an den Unterbrechungsstellen entstehende ionisierte Gas in feldfreie oder feldschwache Räume hineindrückt.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektroden aufeinanderfolgend innerhalb einer Wechselstromhalbwelle geöffnet werden.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung 30 gelenkt ist, daß das" Gas möglichst ohne Durchwirbelung in den feldfreien Raum gelangt.
4. 4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feldfreie oder feldschwache Raum durch einen in den Elektroden liegenden Hohlraum gebildet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen