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Funkenkammer für Kleinselbstschalter Die Richtlinien des V. D. E.
für die Prüfung von Installationsselbstschaltern, d. h. Kleinselbstschaltern, die
an Stelle von Schmelzsicherungen in elektrischen Installationen verwendet werden
dürfen (V. D. E. o6q.o), begrenzen, die Kurzschlußstromstärke, der diese Schalter
bei der Prüfung unterworfen werden, auf 735 Amp. bei 275 Volt Gleichstrom und ii2o
Amp. bei 420 Volt Wechselstrom. JS-Schalter für solche Höchstleistungen bilden noch
einen wirksamen Schutz in normalen Lichtanlagen, in. denen keine Ausnahmeverhältnisse
bestehen. Sie sind `jedoch nicht verwendbar in Stromkreisen an den knotenpunkten
stark vermaschter Netze, in der Nähe von Transformatoren, in vielen industriellen
Anlagen, in Laboratorien und ähnlichen Einrichtungen, bei denen Kurzschlüsse auftreten
können, deren Höhe ein Vielfaches der genannten Stromstärke beträgt.
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Die verlangte Kurzschlußfestigkeit ist jedoch bewußt auf die angegebene
Höhe begrenzt, weil es unmöglich war, Kleinselbstschalter für höhere Leistungen
herzustellen, welche die Größe eines Sicherungselementes nicht übersteigen und so
billig sein sollen, daß ihr Preis erschwinglich ist. Aber abgesehen davon, daß dadurch
JS-Schalter an Stelle von Schmelzsicherungen nicht in allen Fällen Verwendung finden
können, besteht auch die Möglichkeit, daß solche Schalter trotzdem in Stromkreise
eingebaut werden, in denen sie eine Gefahr für Menschen und Anlagen bedeuten. Es
besteht daher das dringende Bedürfnis, die Kurzschlußfestigkeit dieser Schalter
so zu steigern, daß sie in allen Anlagen verwendet werden können.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Schaltgeschwindigkeit
in den bereits bekannten Konstruktionen wohl ihr Höchstmaß erreicht hat und daß
andererseits die Blaswirkung der verwendeten Magnete, wie sie in. der Anbringung
der Kontakte zwischen den Stirnseiten zweier Magnetspulen erreicht wird und deren
Stärke durch den kleinen zur Verfügung stehenden Raum und die nach der verlangten
Dauerbelastung bemessenen und auf bestimmte Windungen beschränkte Wicklung begrenzt
ist, kaum noch gesteigert werden kann, und daß demgemäß eine Steigerung der Leistung
nur durch eine schnellere Löschung des Abschaltlichtbogens zu erzielen ist.
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Man hat nun bereits versucht, diese schnellere Löschung des Abschaltlichtbogens
durch Einschalten von Querwänden in die Funkenkammer zu bewirken. Hierbei stehen
also die Trennwände der Funkenkammer quer zum Lichtbogen und bilden ihn wellenförmig
aus. Bei Hochspannungsluftschaltern hat man früher auch bereits vorgeschlagen, parallel
zum Lichtbogen liegende Zwischenwände vorzusehen. Zweck dieser Anordnung war aber
vor allem eine Führung und Vergleichmäßigung des Lichtbogens. Die Anwendung von
parallelen Wänden hat sich aber bei Hochspannungsluftschaltern
nicht
bewährt, während man bei Kleinselbstschaltern, wie sie hier in Rede stehen, parallele
Wände niemals angewandt hat. Der Grund hierfür scheint darin ze#@ erblicken zu sein,
daß man glaubte, duch;@ quer zum Lichtbogen stehende Wände UI uf-' Grund
der hierdurch erzwungenen Verlängerung." der Lichtbogenschleife die besten Erfolge
zu erzielen. Der Erfinder hat erkannt, daß diese Annahme irrig ist, und festgestellt,
daß insbesondere bei JS-Schaltern parallele Trennwände geradezu überraschende Schaltleistungszunahmen
vermitteln.
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Demnach betrifft die Erfindung eine Funkenkammer für Kleinselbstschalter
mit elektromagnetischer Funkenlöschung, bei der die Unterbrechungsstelle zwischen
Wänden liegt, welche die Funkenkammer derart in. mehrere Räume unterteilen, daß
der in die Funkenkammer unter der elektromagnetischen Blaswirkung vordringende Lichtbogen
durch die Wände in einzelne Teile aufgeteilt wird. Die Erfindung besteht dann darin,
daß diese Wände patallel zur Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes bzw. parallel
zur Funkenstrecke stehen. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen,
die Wände zu zweien oder mehreren zu einem zusammenhängenden Einsatz zu vereinigen.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in
welcher ein Kleinselbstschalter mit elektromagnetischer Funkenlöschung schematisch
und beispielsweise dargestellt ist. Es zeigen: Abb. i einen Längsschnitt durch den
Schalter, Abb. 2 einen Querschnitt und Abb. 3 einen zwei Trennwände umfassenden
Einsatz gemäß der Erfindung.
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Auf dem Sockels (Abb. i) sind die beiden Kontakte a und
b federnd angebracht. Ihnen gegenüber befindet sich die Kontaktbrücke c.
Kontakte und Kontaktbrücke werden von der Funkenkammer f eingeschlossen: Zu beiden
Seiten der Funkenkammer sitzen die Magnetspulen m und ml (Abb. 2). Abb. i zeigt
die Kontakte während des Ausschaltvorgangs, bei dem sich die Lichtbogen o und o1
bilden, die durch das Magnetfeld nach außen geblasen werden. Um eine Abkühlung der
aus der Funkenkammer tretenden Gase zu erreichen, sind die quer zur Blasrichtung
sitzenden Wände w und w1 in der Breite größer ausgeführt als die Funkenkammer und
bilden hier mit den anschließenden Wandungen der Funkenkammer seitwärts führende
Kanäle n, n1, n2, n3, aus deren Enden P, p1 durch die Wände w, w1 nach außen Bohrungen
ins Freie bzw. in den Innenraum des Schalters führen.
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Die Funkenkammer f wird durch die Wändeg, g1, g2, g3, welche zu beiden
Seiten der Kontakte angebracht sind, in mehrere Räume unterteilt.
| Auf diese Weise wird der Lichtbogen o und o1 |
| so stark gedrosselt und abgekühlt, daß er in |
| der kürzesten Zeit zum Erlöschen kommt. |
| - 4Vie intensiv diese einfache Vorrichtung |
| a&t, zeigt der nachstehend beschriebene |
| ' such, dessen Ergebnisse oszillographisch auf- |
| ;a'ommen wurden. |
-Ein JS-Schalter mit einer Funkenkammer und Magnetanordnung der beschriebenen
Art mit einer Magnetwicklung von 28 Windungen, entsprechend einer Nennstromstärke
von 15 Amp. ohne die Wände g, g1, g2, g3, wurde in einen Stromkreis von z50 Volt
Gleichstrom eingeschaltet reit . einem Kurzschlußstrom von 5ooo Amp. Der Schalter,
der im übrigen einwandfrei arbeitete, benötigte zur Löschung des Lichtbogens eine
Zeit von 0,0046 Sekunden.
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Ein gleicher Schalter, jedoch mit eingesetzten Wänden g, g1, g2, g3
und mit nur 14 Spulenwindungen, entsprechend einer Nennstromstärke von 25 Amp. im
gleichen Stromkreis, und mit einem Kurzschlußstrom von io ooo Amp., löschte den
Abschaltlichtbogen bereits innerhalb o,öoi5 Sekunden. Das ist unter Berücksichtigung
der Spulenwindungen mehr als zwölffache Leistung. Der Erfolg ist um so erstaunlicher,
als die Versuche ohnehin alles übersteigen, was man mit Schaltern dieser Art bisher
wagen konnte. Dabei muß berücksichtigt werden, daß der erste Schalter mit 5ooo Amp.
bereits das mehr als Sechsfache der vom V. D. E. verlangten Stromstärke schaltete.
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Hervorgehoben muß noch werden, daß sich die Leistung des Schalters
erheblich verschlechterte, wenn die Funkenkammer mit quer zum Lichtbogen stehenden
Wänden unterteilt wurde.
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Wie aus Abb.3 zu erkennen ist, können die eingesetzten Wände durch
Querstücke 7a, hl bzw. 1a2, 1a3 gehalten werden. Sie bilden dann Einsätze, durch
welche man normale Funkenkammern in solche für höhere Leistung umwandeln kann. Auch
ist es möglich, Funkenkammern, die in dieser Weise ausgerüstet werden sollen, dadurch
zu vereinfachen, daß die Verbreiterung der Funkenkammer an ihren beiden Eiiden,
durch welche die Kanäle 7a, n1, n2, n3 gebildet werden, fortgelassen wird, da die
auftretenden Gase bereits im Inneren der Kammer ausreichend abgekühlt werden.