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Lichtbogenlöscheinrichtung für Expansionsschalter Die Erfindung betrifft
eine Lichtbogenlöscheinrichtung für Expansionsschalter. Es sind solche Einrichtungen
bekannt, die aus mindestens zwei Schaltstiftkanäle enthaltenden, gegen Federkraft
voneinander abhebbaren Teilen bestehen, in und zwischen die zum Zwecke der Lichtbogenlöschung
eine zur Dampfbildung geeignete Flüssigkeit gebracht wird. Bei dem durch den gespannten
Dampf bewirkten Abheben der Teile bilden sich seitliche Expansionsöffnungen für
den Dampf, durch die der den Lichtbogen umgebende Dampfdruck nach einem Expansionsraum
niedrigeren Druckes plötzlisch sprunghaft entlastet wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die voneinander abhebbaren Teile
derart angeordnet und ausgebildet sind, daß beim Abheben zwischen ihnen Sammelräume
für die Flüssigkeitsdämpfe entstehen, die nur durch die Schaltstiftkanäle mit Expansionsräumen
in Verbindung stehen.
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Hierdurch wird der beim Abhebender Teile zwischen ihnen gesammelte
Flüssigkeitsdampf gerade dann zum Expandieren gebracht, wenn sich der Lichtbogen
im absteigenden Ast der Wechselstromhalbwelle befindet und dem Stromnullwert nähert.
Unter der Wirkung des Merdruckes des in der Löschvorrichtung gesammelten Dampfes
gegenüber dem im Expansionsraum herrschenden Druck strömt dieser durch die Schaltstiftkanäle
aus. Die Teile werden hierbei durch den Federdruck wieder zusammengedrückt, wodurch
der Primärdruck des Sammelraumes und somit der wirksame Druckunterschied anhaltend
groß gemacht wird.
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Durch die Erfindung ist somit nebst einer auf die zeitliche Umgebung
des Stromnulldurchganges konzentrierten Dampfexpansion noch der besondere Vorteil
erreicht, daß insbesondere bei kleinen Strömen, wo die Dampfentwicklung verhältnismäßig
schwach ist, die unter der Wirkung des Druckunterschiedes erfolgende Expansion.
der Flüssigkeitsdämpfe durch das ähnlich einem Blasebalg arbeitende schwingende
Speichersystem wirkungsvoll unterstützt wird.
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Die günstigste Wirkung hat die Löscheinrichtung dann, wenn man die
Eigenschwingungszahl des beweglichen Speichersystems auf die doppelte Frequenz des
Wechselstromkreises abstimmt. Die Federkraft soll so gewählt sein, daß sie bei allen
Abschaltströmen dem vom Lichtbogen erzeugten Dampfdruck angemessen ist, d. h. bei
denjenigen Hüben, welche durch die bei kleinen abzuschaltenden Stromstärken vorhandenen
kleinen Dampfdrücke ausgelöst werden, verhältnismäßig klein ist, dagegen bei großen
Abschaltströmen nach einem gewissen den größeren Abschaltstromstärken entsprechenden
Hub sehr stark
zunimmt. Die Federcharakteristik (Kraftsoll etwa
quadratisch sein.
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Die Teile des Speichersystems sind zweck. mä Haig aus Isolierstoa.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Die
Fig. i stellt den Schalter vor der _@bscllaltulig, die Fig. a während des Abschaltworganges
dar.
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i ist eine Flüssigkeitskammer aus Metall. ist das feste Lamellenschaltstück.
Die Lamellen sind in einer Hülse 22 derart angeordlict. daß zwischen ihnen Wege
für den Durchtritt der Schaltflüssigkeit frei bleiben. 3 ist ein Pumpenkolben mit
Ventilen .I. 3. 23 ein daran befestigter Stift aus Isolierstoff. 6 ist eine Feder
für den Pumpenkolben, 7 ist der bewegliche Schaltstift. Auf die Kammer i ist ein
ieststehenderTeil 8 aufgebaut, welcher einen Kanal g für den Schaltstift enthält.
Auf dein Teil 8 sitzt eilt beweglicher Isolierteil io auf, welcher ebenfalls einen
engen Schaltstiftkanal i i besitzt. Die beiden Teile 8 und io sind am Schaltstiftkanal
nach den Flächen 12 und 13 kegelig abgeschr@igt. Die Kanalwandung dieser Teile kann
zweckmäßig so ausgebildet sein, daß sie Schaltflüssigkeit zurückhält, z. B. kann
sie mit Rillen oder Nuten versehen sein (in der Zeichnung gestrichelt angedeutet).
Gegen den Isolierteil io stützt sich die Druckfeder i.1, deren oberes Ende sich
gegen einen atze Teil 8 befestigten Federteller i` abstützt. Die Kammer i ist etwa
bis zur Marke 16 mit einer dampferzeugenden Flüssigkeit, z. B. finit Wasser, gefüllt.
Der unterhalb des Isolierteiles 8 liegende Rauin 17 ist ein Expansiolisrauni, der
durch entsprechend Zweite ttffnungen iS mit dein Außenraum in Verbindung stellt,
damit in ihm kein die Expa rision abschwächender Gegendruck sich bilden kann. Der
oberhalb des Isolierteiles io befindliche Rautn stelzt ebenfalls mit dein _lußenraum
unmittelbar in Verbindung. Er kann, teil den Auswurf von Flüssigkeit zu verhindern,
mit einem (nicht dargestellten) Deckel oder eitler Haube versehen sein, welche entsprechende
Auspufföffnungen besitzt. Der Strom wird dem feststehenden Schaltstück voll der
Anschlußfahne ig aus zugeleitet und vom beweglichen Schaltstift 7 durch den Gleitkontakt
2o abgenommen.
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Fig. i zeigt den Schalter in eingeschaltetem Zustand. Beim Ausschalten
folgt zunächst der Kolben 3 unter dein Druck der Feder 6 dem Schaltstift in seiner
Bewegung nach oben und erzeugt einen Flüssigkeitsstrahl, der gegen den Schaltstiftkanal
in den Isolierteilen 8 und io gerichtet ist. Da der Kanal 9 größer gehalten ist
als der Schaltstift, dringt die Flüssigkeit bis zur Abschrägung 13, «,-o sie nach
außen (wie aus einer Düse) abgelenkt wird und dabei den Spaltraum zwischen 12 und
13 füllt. Die zum Zurückhalten von Flüssigkeit eingerichteten Kanalwandungen `hal.ten
die Flüssigkeit in der unmittelbaren 1#ähe des Lichtbogens fest, so daß, wenn der
.Stift 7 (las Schaltstück 2 verlassen hat und bei seiner weiteren Aufwärtsbewegung
den Lichtbogen durch den Kanal hindurchzieht, dieser sehr lebhaft die ihn umgebende
Flüssigkeit verdampft. Der entstehende Dampf dringt in den zwischen den kegeligen
Flächen 12 und 13 gebildeten Spalt ein und übt auf den Isolierteil io eine nach
oben gerichtete Kraft aus. Dieser Teil wird daher gegen den Druck der Feder z I
hinaufgedrückt, so daß er in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gelangt und ein
Dampfsammelraum 21 enisteht. Da der Lichtlx>genstrotn ein Wechselstrom ist, ist
die @'erdanzpfungsleistung in der zeitlichen Umgebung des Stromhöchstwertes sehr
stark, während sie im Stromnulldurchgang gleich Null ist. Infolgedessen findet das
Ableben des Isolierteiles io und die Spannung der Feder 1 4 im wesentlichen in der
zeitlichen Umgebung des Stromhöchstwertes der Wechselstromperiode statt. Der dabei
erzeugte Dampf sammelt sich mit Flüssigkeit stark durchwirbelt in dem so geschaffenen
Dampfsammelraulzl 21, der zwischen den beiden Schaltstiftkanälen i i und 9 entstanden
ist.
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In dem Maße, als sich nun der Strom im absteigenden Ast der Wechselstromperiode
seinem Nullwert nähert, nimmt einerseits die \-erdatlipfungsleistung des Lichtbogens
ab und wird andererseits der Kanalquerschnitt der Kanäle g und i t durch den zusammenschrumpfenden
Lichtbogen für die Expansion und Ausströmung des Dampfes freigegeben. Insbesondere,
wenn der Schaltstift so weit gehollen ist, daß er auch den oberen Kanal ii freigegeben
hat, findet eine sich gegen den Stromnulldurcligang immer mehr verstärkende Expansion
des Dampfes aus dem Dampfsaminelraum 21 nach beiden Richtungen durch die Kanäle
g und i i statt. Durch die Druckentlastung des Raumes 21 überwiegt der Dampfdruck
der darin befindlichen fein verteilten heißen Flüssigkeit den auf ihr lastenden
Druck. Infolgedessen verdampft die Flüssigkeit bei der Druckentlastung weiter und
füllt den Dampfsammelraum 21, in dem hierdurch der die rasche Expansion der Dämpfe
durch den Stiftkanal bewirkende Cberdruck gegenüber <lern Expansionsraum aufrechterhalten
wird. Die Expansion der Flüssigkeitsdämpfe durch den Lichtbogenrautn wird dadurch
unterstützt, daß in dem Maße, als der Druck im Sammelraum 21 absinkt, die Feder
1q. den Sammelraum zusammendrückt. Es bleibt dadurch ein genügend großer Druckunterschied
erhalten, uni die Expansion wirkungsvoll
Über den Strotrinulldurchgang
fortzuführen, selbst in dem Fall, woi der gesammelte Dampf und die erhitzte Flüssigkeit
hierzu allein nicht imstande. wäre. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Unterbrechung
kleiner Ströme, bei welchen die Dampfentwicklung nur gering ist.