DE632559C - Expansionsschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM 11. JULI 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 632559 KLASSE 21c GRUPPE 36 os

Expansionsschalter

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. November 1932 ab

Die Erfindung bezieht sich auf Expansionsschalter zum Unterbrechen von Wechselströmen, d. h. auf Schalter, bei denen der Unterbrechungslichtbogen in einer mit Schaltflüssigkeit gefüllten Expansionskammer durch plötzliche Expansion des in der Kammer gebildeten Dampfes und der damit verbundenen Druckabsenkung gelöscht wird.

Gemäß der Erfindung wird die von den Antriebsmitteln des Schalters erzeugte Bewegungsgeschwindigkeit der Schaltkontakte von der abzuschaltenden Stromstärke abhängig, d. h. mit dieser Stromstärke veränderlich gemacht. Die Einwirkungsdauer des Lichtbogens auf das die Schaltkontakte umgebende Medium wird von der Stromstärke des Lichtbogens, d. h. von der in dem Lichtbogen enthaltenen Wärmeenergie, abhängig gemacht. Durch die Erfindung gelingt es, den Druck in der Schaltkammer weitgehend den günstigsten Betriebsverhältnissen des Schalters anzupassen, so daß ein wesentlich größerer Bereich der abzuschaltenden Stromstärke von dem Schalter beherrscht werden kann. Verringert man beispielsweise die Schaltgeschwindigkeit mit abnehmendem Strom, so kann in der gleichen Schaltkammer, unabhängig von der abzuschaltenden Stromstärke, praktisch stets etwa der gleiche- Dampfdruck erzielt werden, und es ist somit auch die für den Löschvorgang erforderliche plötzliche Druckabsenkung stets in gleicher Weise vorhanden.

Der Erfindung liegt die durch Betriebserfahrungen gewonnene Erkenntnis zugrunde, daß man mit einem Expansionsschalter, dessen Abmessungen gegeben sind, bei dem also die Größe des Schaltweges, die Schaltgeschwindigkeit sowie die Abmessungen des Schaltraumes (Schaltkammer) festliegen, einen wesentlich größeren Bereich der abzuschaltenden Stromstärke beherrschen kann, wenn die genannten für den Schaltvorgang bestimmenden Konstanten des Schalters nicht für alle Stromstärken gleich bleiben, sondern wenn sie'den bei den verschiedenen Stromstärken verschiedenen Vorbedingungen für die Lichtbogenlöschung angepaßt werden. Da die von dem Lichtbogen hervorgerufene Zustandsänderung des die Schaltkontakte umgebenden Mediums, d. h. beim Expansionsschalter der erzeugte Druck in der Schaltkammer, und die Geschwindigkeit der Druckabsenkung von der Größe des* abzuschaltenden Stromes abhängen, so erhält man bei einer bestimmten Stromstärke die günstigsten Löschwirkungen.

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

Dipl.-Ing. Frans Weihe in Leipzig und Dipl.-Ing. Hans-Heinrich Pieritz f in Berlin-Charlottenburg.

Weicht der abzuschaltende Strom von diesem Wert ab, so ändert sich auch der Druck in der Schaltkammer und damit die für den·; Löschvorgang wesentliche
der Druckabsenkung.

Von dieser Erkenntnis ausgehend, ist lipide¹¹ eine Einschaltung unmöglich ist und die

reits vorgeschlagen worden, bei einigen für ■ den Schaltvorgang wichtigen Konstanten des Schalters eine Abhängigkeit zwischen diesen ίο Konstanten und der abzuschaltenden Stromstärke vorzusehen. Bei einem bekannten Expansionsschalter wird beispielsweise die erforderliche Druckänderung im Schaltraum, unbeeinflußt von der Größe des abzuschaltenden Stromes, durch Dampfraumänderung erzielt. Ein zum Teil mit Flüssigkeit gefüllter Zylinder, in dem der Wechselstromlichtbogen zwischen zwei Elektroden gezogen wird, ist durch einen Kolben abgeschlossen, welcher von außen derart angetrieben ist, daß seine Stellung und somit die Größe des Schalträumes von dem zu unterbrechenden Strom abhängig ist. Bei einem anderen, ebenfalls bekannten Expansionsschalter wird der Schaltstift beim Ausschalten nach der Trennung vom festen Schaltstück so lange in der Stellung festgehalten, in der der Schaltstift die Expansionsöftnung der Kammer noch verschließt, bis ein bestimmter Druck des durch den Lichtbogen entwickelten Dampfes erreicht ist, und dann die weitere Ausschaltbewegung freigegeben wird.

Bei dem ersten der vorstehend genannten Expansionsschalter wird der Expansionsraum, bei dem zweiten die Zeitdauer der Dampfbilj dung zusätzlich beeinflußt. Bei dem Expansionsschalter nach der Erfindung wird dagegen die Schaltgeschwindigkeit von der ab^ zuschaltenden Stromstärke abhängig gemacht. Die Erfindung hat dabei, wie aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen erkennbar ist, den Vorteil, daß die am Schalter anzubringenden Zusatzeinrichtungen verhältnismäßig einfach sind, wobei aber trotzdem ein erheblicher Fortschritt bezüglich des von dem Schalter beherrschten Bereiches der abzuschaltenden Stromstärke erreicht wird.

Es ist an sich in der Schalttechnik bereits bekanntgeworden, die Bewegungsgeschwindigkeit der Schaltkontakte eines Schalters· von der Größe des abzuschaltenden Stromes abhängig zu machen. Jedoch handelt es sich bei den bekannten Schaltanordnungen nicht um Expansionsschalter; die dabei zugrunde Hegenden Schaltprobleme waren daher völlig verschieden von denen, die durch den Schalter gemäß der Erfindung gelöst werden. Bei Luftschaltern oder normalen ölschaltern hat man beispielsweise stromabhängige Schaltgeschwindigkeiten angewendet, um die elektromagnetischen Wirkungen der durch die Durchführungen und die Schalttraverse eines Schalters gebildeten Stromschleifen zu beseitigen; denn bei hohen Stromstärken treten ■V derartig große magnetische Kräfte auf, daß !'"Mim Berühren der Kontakte unter Umstän-

Schalttraverse sogar wieder in die Ausschaltlage gebracht wird. Diese elektromagnetischen Wirkungen sind selbstverständlich unabhängig davon, ob es sich um einen Ölschalter handelt oder um einen Schalter, dessen Kontakte in Luft liegen. Bei Expansionsschaltern sind demgegenüber für die gemäß der Erfindung vorgesehene Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit von der Stromstärke physikalische Erscheinungen maßgebend, die nur bei einem Expansionsschalter, d. h. bei einem Schalter, bei dem die von dem Lichtbogen selbst abhängige Dampfdruckbildung und die darauffolgende Druckabsenkung den Löschvorgang bestimmen, auftreten können,

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In den Fig. ι bis 5 sind verschiedene Schalterantriebe angegeben, bei denen die Einwirkungsdauer des Lichtbogens auf das die Schaltkontakte umgebende'Medium von der abzuschaltenden ■ Stromstärke abhängig gemacht ist. Die Geschwindigkeit, mit der die Schaltkontakte geöffnet werden, ist bei diesen Antrieben von der Stromstärke abhängig.

Fig. ι bezieht sich auf den Druckluftantrieb, der sich besonders für Schalter kleiner Leistung als sehr zweckmäßig erwiesen hat. Der bewegliche Schaltstift des Schalters steht mit einem Kolben 1 in Verbindung, der in einem Zylinder 2 durch Druckluft hin und her bewegt werden kann. In der Druckluftleitung 3 ist ein Ventil 4 angeordnet, durch welches die Leitung geschlossen und geöffnet werden kann. Außer dem Ventil 4 ist gemäß der Erfindung noch eine zusätzliche Drosselvorrichtung 5 vorgesehen, welche den Druck der Luft in dem Zylinder 2 von der Größe des abzuschaltenden Stromes abhängig macht. In der gezeichneten Ausführungsform ist zu dem Zweck ein Antriebsmagnet 6 an eine Stromspule 7 angeschlossen, die in der Zuleitung 8 des Schalters liegt. Die Schaltgeschwindigkeit ändert sich bei diesem Schalterantrieb etwa geradlinig mit dem Luftdruck. Zweckmäßig wird das Drosselorgan 5 so eingestellt, daß stets ein bestimmter Mindestdruck in dem Zylinder 2 erzeugt wird, daß die Schaltgeschwindigkeit also nicht unter einen bestimmten Mindestwert herabsinken kann.

In Fig. 2 ist eine Antriebsanordnung für einen Schalter dargestellt, bei dem die Schaltgeschwindigkeit ebenfalls von der abzuschaltenden Stromstärke abhängig ist. Der in die

Schaltkammer io hineinragende Schaltkontakt

11 wird nach Auslösung einer Verriegelung

12 durch eine Feder 13 bewegt. Außerdem wirkt auf den Schaltstift noch ein Elektromagnet 14 ein, der im Stromkreis des Schalters liegt, so daß die Schaltgeschwindigkeit mit der abzuschaltenden Stromstärke zunimmt.

Bei den Schalterantrieb en nach Fig. 1 und 2 wird eine kontinuierliche Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit von der abzuschaltenden Stromstärke erreicht. Man kann die Schaltgeschwindigkeit auch absatzweise in verschiedenen Stufen von der Stromstärke abhängig machen. Ausführungsbeispiele derartiger Antriebe sind in Fig. 3 und 4 dargestellt. In Fig. 3 ist das Schaltgestänge 16 mit drei Druckluftkolben 17,18,19 verbunden. In den Zuleitungen zu den Druckluftzylindem liegen Ventile 20 bis 22, die elektromagnetisch angetrieben werden. Die Erregerstromkreise der Ventile sind mit einer geeigneten Steuereinrichtung derart verbunden, daß die Zahl der gleichzeitig beim Abschalten geöffneten Druckluftventile mit der Größe des abzuschaltenden Stromes wächst. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Antrieb wirkt eine beliebige Antriebskraft in Richtung des Pfeiles 23 auf einen Hebel 24 ein, der mit dem Schaltstift 25 gekuppelt und im Punkt 26 drehbar gelagert ist. An dem Hebel 24 greifen noch Elektromagnete 27 bis 29 an, die je nach der Größe des abzuschaltenden Stromes ein- und ausgeschaltet werden können. Ist der Magnet 2.y eingeschaltet, so ist die Schaltgeschwindigkeit am kleinsten, während die Schaltgeschwindigkeit am größten ist, wenn sämtliche Magnete ausgeschaltet sind.

Die Schaltgeschwindigkeit kann auch durch Dämpfungsmittel beeinflußt werden, die mit dem Antrieb des Schalters verbunden sind. Entsprechend der in Fig. 5 dargestellten Anordnung wird der Schalterantrieb mit einem Dämpfungskolben 30 verbunden, der sich in einem beispielsweise mit öl gefüllten Zylinder 31 bewegt. Das von dem Druckkolben geförderte Öl wird durch eine Umlaufleitung 32 getrieben, in der ein Drosselventil 33 angeordnet ist. Dieses Ventil wird mit Hilfe eines Elektromagneten 34 in Abhängigkeit von der Größe des abzuschaltenden Stromes eingestellt, so daß die Dämpfungseinrichtung die Schaltgeschwindigkeit der Stromstärke entsprechend beeinflußt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Expansionsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß bei' jedem Ausschaltvorgang die von den Antriebsmitteln erzeugte Bewegungsgeschwindigkeit der Schaltkontakte mit der abzuschaltenden Stromstärke veränderlich ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel derart eingestellt sind, daß unabhängig von der Größe des abzuschaltenden Stromes eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit'der Schaltkontakte erzeugt wird.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgeschwindigkeit der Kontakte gleichmäßig oder stufenweise mit der abzuschaltenden Stromstärke zunimmt.

4. Schalter nach Anspruch 1 für Druckluftantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der den Antriebsmitteln zugeführte Luftdruck mit der Stromstärke veränderlich ist.

5. Schalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch stromabhängige verstellbare Drosselorgane in den Druckluftleitungen.

6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der zum Antrieb der Schaltkontakte dienenden Antriebsmotoren mit der abzuschaltenden Stromstärke veränderlich ist.

7. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere mit dem Schaltmechanismus gekuppelte Antriebsmittel, insbesondere mehrere Druckluftzylinder, und eine stromabhängige Steuerungseinrichtung, mit Hilfe deren je nach der Größe des Stromes ein oder mehrere dieser Antriebsmittel eingeschaltet werden.

8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel mit stromabhängig verstellbaren Dämpfungseinrichtungen, insbesondere Öldämpfungen mit veränderlichem Strömungswiderstand, ausgerüstet sind.

9. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beweglichen Schaltkontakt eine konstante Kraft, insbesondere eine Federkraft, und eine oder mehrere mit dem abzuschaltenden Strom veränderliche bzw. zu- und abschaltbare Kräfte, beispielsweise Elektromagnete, einwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen