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Schaler Es ist bekannt, mit Hilfe der Stromwärme des abzuschaltenden
Stromes Gas zu erwärmen und damit unter Druck zu setzen, wobei dieses Gas dann einer
von der Druckerzeugungsstelle getrennten Löschstelle zugeführt wird und dort die
Löschung des Lichtbogens bewirkt. Weiterhin ist es bekannt, in einem ölgefüllten
Schalter aus Öl unter Verwendung eines Hilfslichtbogens Dampf oder Gas zu erzeugen
Lind damit eine Ölströmung an der Löschstelle herbeizuführen. Die bekannte Anordnung
hat bei Verwendung von Gas den großen Nachteil, daß das zur Löschung notwendige
Gas vorher beim Unterdrucksetzen erwärmt - wurde. Heißes Gas ist aber bekanntlich
zur Lichtbogenlöschung sehr ungeeignet. Man hat versucht, diesen Mangel durch Zwischenschaltung
von Kühleinrichtungen zu mildern. Der Schalter wird aber dadurch kompliziert und
teuer. Bei Verwendung von Öl ist es sehr nachteilig, daß der Hilfslichtbogen das
Öl ebenfalls, und zwar während längerer Dauer, zersetzt. Ferner sind bei den bekannten
Schaltern immer relativ große Ölmengen zur Anwendung gelangt, wodurch die bei Ölschaltern
bekannten Gefahren vorhanden sind.
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Es sind Schalter bekanntgeworden, deren Schaltgefäß eine gegen einen
Gasraum bewegliche Flüssigkeitssäule enthält, auf deren dem Gasraum entgegengesetztes
Ende ein Druck ausgeübt werden kann, der durch einen Kolben oder von einem unter
Druck stehenden Behälter ausgeübt wird. Auch sind Schalter mit Doppelunterbrechung
bekannt, bei denen die Löschung durch den an der voreilenden Unterbrechungsstelle
erzeugten Dampf erfolgt, ohne daß eine gegen einen Gasraum bewegliche Flüssigkeitssäule
vorhanden ist. Weiterhin sind Schalter bekannt, bei denen durch einen Hilfslichtbogen
die zur Löschung erforderliche Flüssigkeitsströmung an der Unterbrechungsstelle
erzeugt wird, und bei denen die Druckerzeugungsstelle durch einen Gleitkolben abgeschlossen
ist. Ein solcher gleitender Teil ist unzweckmäßig, da er Klemmungen herbeiführen
kann, welche die Betriebssicherheit des Schalters herabsetzen.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter, bei dem durch einen
in einem gasgefüllten Raum brennenden Hilfslichtbogen die zur Löschung erforderliche
Löschmittelströmung an der Unterbrechungsstelle erzeugt wird. Sie besteht darin,
daß der vom Hilfslichtbogen erzeugte Druck unmittelbar auf den Flüssigkeitsspiegel
einer leicht beweglichen Flüssigkeitssäule geringer Masse wirkt und die Löschmittelströmung
durch die Unter-
Brechungsstelle hindurch gegen einen zweiten gasgefüllten,
im wesentlichen geschlossenen Teil des Schaltgefäßes erfolgt.
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Diese Anordnung hat einerseits den Vorteil, daß beim Löschvorgang
kein heißes Gäs von der Druckerzeugungsstelle nach Löschstelle gelangen kann, und
ermöglicht eg* andererseits, einen Schalter mit äußerst kleinem Flüssigkeitsvolumen
zu schaffen. Die geringe erforderliche Flüssigkeitsmenge wirkt sich vor allem dann
günstig aus, wenn der Schalter mit einer brennbaren Flüssigkeit betrieben wird,
insbesondere mit 01, weil hierdurch die Brandgefahr sehr eingeschränkt wird.
Weiterhin hat die kleine Flüssigkeitsmenge infolge ihrer geringen trägen Masse den
Vorteil, daß sie sehr leicht beschleunigt werden kann, so daß beim ersten Stromnulldurchgang
bereits eine für die Löschung genügende Strömungsgeschwindigkeit vorhanden ist.
Diese Vorteile sind bei den oben beschriebenen bekannten Schaltern nicht vorhanden,
da jene mit einer verhältnismäßig großen Flüssigkeitsmenge arbeiten, die auch infolge
der in ihrem Strömungsweg vorhandenen großen Strömungswiderstände nicht leicht beweglich
ist. Die Anwendung einer leicht beweglichen Flüssigkeitssäule geringer Masse ist
insbesondere wesentlich im Zusammenhang mit der Druckerzeugung durch einen Hilfslichtbogen,
da hierbei nicht ein beliebiger Druck zur Verfügung steht, wie dies bei Benutzung
eines Fremddruckes zur Erzeugung der Löschmittelströmung der Fall ist. Der Hilfslichtbogen
gibt bei kleinem Strom nur einen verhältnismäßig geringen Druck, und auch dieser
muß zur Einleitung der erforderlichen Löschmittelströmung genügen.
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Das weitere Merkmal des Erfindungsgegenstandes, daß die Löschmittelströmung
durch die Unterbrechungsstelle hindurch nach einem zweiten gasgefüllten, im wesentlichen
geschlossenen Teil des Schaltgefäßes erfolgt, bringt den Vorteil mit sich, daß keine
Flüssigkeit aus dem Schalter herausgespritzt wird und daß die heißen Gase nicht
unbehindert in die Anlage austreten können, wo sie zu überschlägen Anlaß geben können.
Darin liegt ein erheblicher Vorzug gegenüber den bekannten Schaltern, da bei diesen
die Flüssigkeitsströmung nach dem freien Raum erfolgt.
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Ein weiterer großer Vorteil kann beim Erfindungsgegenstand dadurch
erzielt werden, daß der Gasraum oberhalb der Hauptkontakte des Schalters verschlossen
und unter statischem Überdruck gesetzt wird, wobei sich die Flüssigkeitssäule "
zwischen zwei geschlossenen Gasräumen bewegen kann. Hierdurch lassen sich die Abschaltbedingungen
erheblich verbessern, vor allem wird die Durchschlagsspannung im Innern des Schalters
durch diese Maßnahme erhöht.
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Dadurch, daß die Erzeugung des Druckes dgrch das Erwärmen eines Gases
geschieht, .l"ßt sich eine Flüssigkeitszersetzung bei der .;T`.rückerzeugung vermeiden.
Das Schaltgefäß vüinschließt dann zwei Gasräume, von denen der eine, die Druckerzeugungsstelle
enthaltende, als Druckerzeugungsraum, der andere, puffernd wirkende, als Gaspufferraum
bezeichnet werden möge. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die beiden Gasräume
durch ein U-förmiges-Rohr zu verbinden, in dem sich die Flüssigkeitssäule befindet;
denn dann wird die Flüssigkeit durch die Schwerkraft nach jedem Schaltvorgang wieder
selbsttätig in ihre ursprüngliche Lage zurückgeführt. Um eine möglichst intensive
Gas- oder Flüssigkeitsströmung an der Löschstelle zu erzielen, ist es zweckmäßig,
diese so auszubilden, daß dort der Strömungsquerschnitt an einer oder mehreren hintereinanderliegenden
Stellen verengt ist. Weiterhin kann man die Löschwirkung noch dadurch begünstigen,
daß man die Löschstelle mit einer an sich bekannten ein- oder mehrstufigen elastischen
Expansionskammer umgibt.
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Soll der Schalter als reiner Flüssigkeitsschalter arbeiten, so wird
nach der Erfindung die Löschstelle so angeordnet, daß sie dauernd in der Flüssigkeit
liegt. Soll der Schalter hingegen als Gasschalter arbeiten, so wird man die Löschstelle
so weit vom Flüssigkeitsspiegel entfernt anordnen, daß zu mindesten während des
eigentlichen Unterbrechungsvorganges die Flüssigkeit die Löschstelle nicht berührt.
Dabei muß selbstverständlich die Löschstelle so ausgebildet sein, daß eine möglichst
intensive axiale Gasströmung entsteht (Einfach- oder Doppeldüse u. dgl.).
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Löschstelle nur vorübergehend
mit der Flüssigkeitssäule in Berührung zu bringen. Eine besonders günstige Anordnung
erhält man z. B. dann, wenn die Flüssigkeitssäule im Ruhezustand wenig unterhalb
der Löschstelle liegt. Beim Abschalten kleiner Ströme wird dann die relativ kleine
Gasströmung genügen, um die Unterbrechung herbeizuführen. Beim Abschalten von schweren
Kurzschlüssen wird es aber notwendig sein, die Löschstelle mit Flüssigkeit, z. B.
mit Öl, zu durchströmen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß bei den normalen Betriebsschaltungen
eine Zersetzung des C51es überhaupt nicht auftritt. Unter Umständen kann es zweckmäßig
sein, die Flüssigkeitssäule aus zwei oder mehreren übereinandergelagerten Flüssigkeiten
zusammenzusetzen, z. B. Was-. ser und Clophen, wobei das Wasser zur Lichtbogenlöschung
benutzt wird und das
nicht brennbare, isolierende Clophen die Löschstelle
vorübergehend nach der Löschung isoliert, bis die Temperatur an der Druckerzeu,gungsstelle
so weit gefallen ist, daß die dort vorhandene Unterbrechungsstrecke der Spannungsbeanspruchung
allein standhält. Es ist auch möglich, eine isolierende Flüssigkeit, insbesondere
Öl, einer leitenden Flüssigkeit zu überlagern, z. B. Wasser. Dadurch erhält man
einen Schalter mit denkbar geringster Ölmenge. Als Flüssigkeiten kann man bei Verwendung
eines vollkommen geschlossenen Schalters auch solche verwenden, die bei Atmosphärendruck
und Raumtemperatur nicht flüssig sind, z. B. Ammoniak, Kohlensäure o. dgl., wobei
man in diesem Falle den weiteren Vorteil hat, daß etwa entweichendes Gas selbsttätig
aus der Flüssigkeit durch Verdampfung wieder ersetzt wird.
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Um das Abschalten kleiner Ströme möglichst auch in ein bis zwei Halbwellen
zu bewerkstelligen, ist es zweckmäßig, zur Bewegung der Flüssigkeit eine zusätzliche,
von der Stromwärme unabhängige Einrichtung vorzusehen. Man kann z. B. durch die
Ausschaltbewegung einen Kolben betätigen, der die Flüssigkeit in Bewegung setzt.
Man kann auch eine bei der Einschaltung gespannte Feder auf die Flüssigkeit einwirken
lassen. Ferner ist es möglich, aus dem Gaspufferrauin eine kleine Menge Gas abzulassen,
wodurch ebenfalls die Flüssigkeit in Bewegung gesetzt wird.
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Um den Flüssigkeitsstand kontrollieren zu können, ist es zweckmäßig,
das Rohr ganz oder teilweise durchsichtig zu gestalten. Meist ist es zweckmäßig,
den Flüssigkeitskanal ganz oder . teilweise als Isolierrohr herzustellen oder in
einen Isolierkörper einzubetten.
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Wenn durch den Abschaltvorgang eine zusätzliche Gaserzeugung entsteht,
z. B. durch Zersetzung von Flüssigkeit oder Aufspaltung von Gasen, so ist es zweckmäßig,
einen Teil der erzeugten Gase aus dem Schalter zu entfernen. Dies kann in einfachster
Weise durch ein entsprechend ausgebildetes Ventil erfolgen. Da bei der Abschaltung
meist niederinolekulare Gase entstehen, insbesondere Wasserstoff, so hat man die
Möglichkeit, mindestens eine Stelle des allseitig geschlossenen Schaltgefäßes so
auszubilden, daß die Schaltgase, insbesondere Wasserstoff, herausdiffundieren können,
z. B. als Eisenwand. Wird mit statischem Überdruck gearbeitet, so ist es unter Umständen
zweckmäßig, den Druck durch Verbindung mit einem Druckgefäß aufrechtzuerhalten.
Man kann auch dampf- oder gasabgebende Körper im Innern des Schalters anordnen,
z. B. Kohlensäureschnee. An der Druckerzeugungsstelle wird man zweckmäßig ein Gas
verwenden, das sich unter dem Einfluß hoher Temperaturen nur vorübergehend verändert,
anderersdits aber hohe Durchschlagsfestigkeit aufweist, z. B. Stickstoff. Andererseits
ist es zweckmäßig, an der Löschstelle ein für die Lichtbogenlöschung möglichst günstiges
Gas zu haben, insbesondere Wasserstoff. Eine günstige Anordnung erhält man z. B.,
wenn der Pufferraum mit Wasserstoff abspaltendem Gas, z. B. Ammoniak, gefüllt ist,
wobei vorausgesetzt wird, daß die Löschstelle dann in diesem Gasraum liegt. Verwendet
man hingegen Öl, zum Löschen des Lichtbogens, so ist es zweckmäßig, im Pufferraum
ein möglichst inertes Gas, z. B. ebenfalls Stickstoff, zu haben, damit explosible
Gemische mit dem aus dem Öl entstehenden Wasserstoff nicht auftreten können. In
diesem Falle ist es zweckmäßig, den Gaserzeugungsraum und den Pufferraum durch ein
dünnes Rohr zu verbinden, welches nur einen allmählichen Druckausgleich gestattet.
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Durch den Lichtbogen entsteht an der Löschstelle ebenfalls ein Druck,
welcher der Bewegung der Flüssigkeitssäule entgegenwirkt. Um eine Beschleunigung
der Flüssigkeitssäule in der Richtung von der Löschstelle nach dem Druckerzeugangsraum,
d. h. vom Lichtbogen weg, zu verhindern, ist es zweckmäßig, den Strömungswiderstand
in dieser Richtung größer zu» machen wie umgekehrt. Die einfachste Lösung besteht
darin, wenn man in der Flüssigkeitssäule ein entsprechendes Rückschlagventil anordnet.
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Um die Lichtbogenspannung während des Strommaximums an der Löschstelle
möglichst klein, die Entionisierung während des Stromnulldurchganges hingegen möglichst
groß zu machen, ist es zweckmäßig, Inhalt und Druck der Gasräume mit der Masse der
Flüssigkeitssäule derart abzustimmen, daß die größte Strömungsgeschwindigkeit an
der Löschstelle während des Stromnulldurchganges und eine möglichst kleine Strömungsgeschwindigkeit
zu Zeiten des Strommaximums auftritt. Diese Maßnahme kann noch dadurch unterstützt
werden, daß man die Kontakte an der Löschstelle derart ausbildet, daß ihr Abstand
von der Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt wird und bei großer Strömungsgeschwindigkeit
des Löschmittels groß, bei kleiner Strömungsgeschwindigkeit klein ist. Dies kann
z. B. dadurch erreicht werden, .daß ein oder beide Kontakte federnd ausgeführt sind,
wobei durch die Flüssigkeitsreibung, welche immer abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit
ist, diese Feder zusammengedrückt wird. Um Zeit für die Beschleunigung der Flüssigkeitssäule
zu gewinnen, ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Löschstelle so auszubilden, daß
auch bei
geschlossenem Kontakt bereits eine Strömung möglich ist.
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Um die Kraft, mit der die Flüssigkeitssäule in den Lichtbogen hineingepreßt
wird, zu vergrößern, kann es zweckmäßig sein, arf der Druckerzeugungsstelle einen
Differentialkolben anzuordnen. Man wird dabei zweckmäßig den Raum unter dem großen
Kolben des Differentialkolbens nach dem Pufferraum hin entlasten.
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Parallel zu den Kontakten an der Druckerzeugungsstelle kann man eine
Impedanz (Widerstand, Kapazität, Induktivität) anordnen. Diese Impedanz kann beim
Einschalten in bekannter Weise als Vorstufenwiderstand wirken; beim Ausschalten
kann ein Widerstand als sogenannter Schalterschutzwiderstand Anwendung finden, durch
den der Spannungsanstieg der wiederkehrenden Spannung und. die Größe des Abschaltstromes
verringert werden. Wird der Widerstand im Innern des Druckerzeugungsraumes angeordnet,
so kann er zusammen mit dem Lichtbogen oder auch bei entsprechend kleinem Wert für
sich allein die Erwärmung des Druckraumes bewirken. Es ist zweckmäßig, im Falle
der Anwendung eines gasgefüllten Druckerzeugungsraumes diesen aus Metall herzustellen,
weil dann durch die strahlende Wärme des Lichtbogens keine Verbrennungen entstehen
und die Metalldampfbildung unschädlich ist. Es kann von Vorteil sein, den Pufferraum
ebenfalls aus Metall herzustellen und die Isolation lediglich auf den Flüssigkeitskanal
zu beschränken. Wird als Flüssigkeit für die Löschung eine nicht isolierende Flüssigkeit,
z. B. Wasser, verwendet, so hat eine mit Vorkontakt ausgerüstete Druckerzeugungsstelle
zwei Vorteile. Einmal vollzieht sich an ihr die Einschaltung, so daß kein Vorstrom
durch die Wassersäule hindurchgeht. Ferner wirkt sie im ausgeschalteten Zustand
als Lufttrennstrecke, die in Reihe liegt mit dem Löschkontakt. .
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Wird der Schalter unter statischen Überdruck gesetzt, so kann der
Schalthub infolge der dann vorhandenen hohen Durchschlagsfestigkeit sehr klein gemacht
werden. Dies ist von außerordentlichem Vorteil für die Abmessungen und den Preis
des Schalters. Um die Isolation über dem offenen Schalter noch zu verbessern und
die Trennstrecke sichtbar zu machen, kann man neben den beiden Schaltstellen im
Innern in an sich bekannter Weise eine zwangsläufiggesteuerte Schaltstelle außerhalb
des Schalters anordnen. Will man große Dauerströme übertragen, so, ist es zweckmäßig,
parallel zu der einen oder zu beiden Schaltstellen im Innern noch eine weitere Schaltstelle
außerhalb vorzusehen.
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Die vollkommen geschlossene Schalterausführung ist besonders für Räume
mit schlagenden Wettern und für Freiluftaufstellung geeignet.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Schalter mit nur einem Gasraum. Die Fig. 2 bis
7 zeigen Schalter mit zwei Gasräumen beiderseits der Flüssigkeitssäule. Fig.8 stellt
einen Schalter mit Außenkontakten, der beispielsweise für hohe Ströme geeignet ist,
dar.
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In Fig. i ist i das Schaltgefäß aus Isolierstoff, welches sich oben
in einen Luftbehälter2 und unten in einen Flüssigkeitsbehälter 3 erweitert. 4 ist
der als Düse ausgebildete Löschkontakt, an dem die Löschung des Hauptlichtbogens
vor sich geht. 5 ist ein Gleitkontakt zur Stromübertragung auf den beweglichen Schaltstift
6. 7 und 8 sind Vorkontakte, welche zur Erzeugung eines druckerzeugenden Hilfslichtbogens
dienen. Der Strom wird dem Vorkontakt 8 zugeführt, fließt von hier über den Kontakt
7, die Leitung 9; den Gleitkontakt 5 und den Schaltstift 6 dem Hauptkontakt 4 zu
und wird durch die Leitung io abgenommen. Die Bewegung der Kontakte 7, 8 und des
Schaltstiftes 6 erfolgt zwangsläufig durch einen nicht dargestellten Antrieb. Der
Schalter ist bis zu der Marke i i mit einer Flüssigkeit gefüllt.
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Wenn der Strom abgeschaltet werden soll, wird zuerst der Hilfskontakt
7, 8 geöffnet. Hierdurch wird ein Hilfslichtbogen in dem Teil 3 des Schaltgefäßes,
welcher der Druckerzeugungsraum ist, unter Flüssigkeit erzeugt. Der Hilfslichtbogen
verdampft und vergast die Flüssigkeit und erzeugt eine unter Druck stehende Gasblase,
welche die in dem Rohr befindliche Flüssigkeitssäule nach oben beschleunigt. Hierbei
entsteht durch den düsenförmigen Löschkontakt 4 hindurch eine Strömung. Damit diese
Strömung schon vor dem Austritt des Schaltstiftes 6 aus dem Löschkontakt 4 entstehen
kann, ist dieser durchbrochen ausgebildet, beispielsweise aus einzelnen Lamellen
zusammengesetzt. Der Schaltstift 6 öffnet den Kontakt gegenüber dem Vorkontakt 7,
8 nacheilend, so daß der dort entstehende Lichtbogen in einer Strömung gezogen wird,
die axial durch die Düse gerichtet ist und infolgedessen den darin brennenden Lichtbogen
sehr wirksam kühlt. Der Lichtbogen wird daher mit verhältnismäßig kurzer Länge gelöscht,
ehe die Gase, die sich in der Druckerzeugungskammer 3 gebildet haben, an die Löschstelle
gelangen. Die Flüssigkeitssäule in dem Rohr i bildet nämlich einen Verschluß, welcher
verhindert, daß während des Löschvorganges die hocherhitzten heißen Zersetzungsgase,
die für die Löschung nicht geeignet sind, an die Löschstelle gelangen.
Da
die Flüssigkeitssäule nur eine geringe träge Masse hat und daher leicht beweglich
ist, kann sie sehr rasch dem im Gefäß 3 erzeugten Druck folgen und den Lichtbogen
an der Löschstelle wirksam einschnüren und kühlen.
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In Fig.2 besitzt das Schaltgefäß einen U-förmigen Teil 1a und zwei
geschlossene Gasräume 13 und 1q.. 15 ist der feststehende düsenförmige Löschkontakt,
16 ist der bewegliche Schaltstift, 17, 18 sind die Vorkontakte. Der Antrieb
der Kontakte ist nicht dargestellt. Er .erfolgt ebenso, wie @es bei dem Ausführungsbeispiel
Fig. i geschildert ist. Der Gasraum 13 ist mit Stickstoff gefüllt, der Gasraum 1q.
dagegen mit Wasserstoff. Die Flüssigkeitsfüllung ig besteht aus Clophen, also einer
isolierenden, nicht brennbaren Flüssigkeit. Die Flüssigkeitsfüllung ist so niedrig,
daß der Löschkontakt 15 nicht mit ihr in Berührung steht.
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Bei der Abschaltung wirkt der mit Stickstoff gefüllte Raum
13 als Druckerzeugungsraum, der mit Wasserstoff gefüllte Raum 1q. dagegen
als Gaspuffer- und gleichzeitig als Löschraum. Der ganze Schalter kann unter einem
gewissen statischen Überdruck stehen. Unter der Wirkung des vom Hilfslichtbogen
an den Kontakten 17, 18 erzeugten Druckes erhält die Flüssigkeitssäule ig einen
Impuls in Richtung auf die Löschstelle und erzeugt dadurch eine Strömung des Wasserstoffes
von unten nach oben durch den düsenförmigen Kontakt 15 hindurch. Diese Wasserstoffströmung
ist sehr wirksam für die Löschung des Lichtbogens, da der Wasserstoff unter allen
Gasen die besten Löscheigenschaften besitzt. Infolgedessen wird dem Lichtbogen durch
die ihn axial umgebende Strömung sehr viel Wärme entzogen; im Stromnulldurchgang
erlischt derLichtbogen mitkurzerLänge. Gleichzeitig erlischt der Hilfslichtbogen
zwischen den Kontakten 17, 18 im Druckerzeugungsraum. Der Stickstoff in diesem Raum
besitzt an sich eine wesentlich höhere Isolierfähigkeit als der Wasserstoff. Diese
Eigenschaft ist allen molekular bleibenden Gasen eigentümlich. Seine Durchschlagsfestigkeit
wird noch dadurch gesteigert, daß er von vornherein unter einem Überdruck steht.
Infolgedessen kann der Lichtbogen weder in dem Druckerzeugungsraum 13 noch an der
Löschstelle 15 wiederzünden. Nach der Löschung wirkt die Unterbrechungsstelle zwischen
den Kontakten 17, 18 als eine mit der Löschstelle 15 in Reihe liegende Gasunterbrechungsstelle.
von besonders hoher Durchschlagsfestigkeit, wodurch der Schalter gegen Rückzündungen
gesichert ist.
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In Fig.3 ist ein Schalter dargestellt, bei welchem im Gegensatz zu
Fig.2 die Lichtbogenlöschung an der Löschstelle nicht durch einströmendes Gas, sondern
durch strömende Flüssigkeit erfolgt, wobei die beiden Gasräume 13, 1q. mit ein und
demselben Gas, z. B. Stickstoff, gefüllt sind und durch ein Druckausgleichsrohr
2o von geringem Querschnitt in Verbindung stehen. 21 ist eine Wassersäule, welcher
auf der Seite der Löschstelle eine Ölsäule 22 überlagert ist. Die Ölsäule besitzt
nur eine sehr geringe Hhe, weshalb dieser Schalter ein Mindestmaß- an Ölen besitzt.
Wenn durch den von dem Hilfslichtbogen in dem Gefäß 13 erzeugten Druck die Flüssigkeitssäule
in Richtung auf die Löschstelle 15 beschleunigt wird, strömtdurch diese nur das
Öl hindurch, welches unter der Wirkung des Lichtbogens zersetzt wird. Die Zersetzungsgase
enthaltenWasserstoff, welcher für die Löschung des Lichtbogens sehr wirksam ist.
Nach der Löschung des Lichtbogens tritt eine Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit
der geschaffenen Unterbrechungsstrecke durch die Isoliereigenschaft des Öles ein.
Das Wasser kommt mit der Löschstelle gar nicht in Berührung, da der Löschvorgang
beendet ist, bevor das Wasser an den Löschkontakt gelangen konnte. Auch bei diesem
Schalter tritt nach der Löschung eine erhöhte Sicherheit gegen Rückzündung durch
die hohe Durchschlagsfestigkeit der im Druckraum liegenden Reihenunterbrechungsstelle
17, i8 ein. Der Druckausgleich nach vollzogener Abschaltung vollzieht sich durch
das Druckausgleichsrohr 2o.
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Der Schalter nach Fig.4 arbeitet so, daß die Löschstelle
15 nur vorübergehend in die Flüssigkeitssäule eintaucht. Das Eintauchen kann
dabei entweder bei jeder Abschaltung oder nur bei schweren Abschaltungen erfolgen.
Die Flüssigkeitssäule besteht aus Clophen 23, welches mit den Kontakten überhaupt
nicht in Berührung kommt, sondern lediglich als Abschluß dient, und aus Wasser 24,
welches sich mit dem Clophen nicht mischt. Beide Gefäße sind mit einem Gas, z. B.
Luft oder Stickstoff, gefüllt. Kleine Unterbrechungsströme können schon durch eine
kleine Luftströmung am Löschkontakt sicher gelöscht werden. Infolgedessen ist die
Anordnung so getroffen und der Spiegel 25 der Flüssigkeit ist von der Löschstelle
so weit entfernt, daß bei kleinen Unterbrechungsströmen die Flüssigkeit gar nicht
mit der Löschstelle in Berührung kommt. Bei schweren Abschaltungen dagegen erzeugt
der Hilfslichtbogen einen größeren Druck und eine stärkere Beschleunigung der Flüssigkeitssäule,
wobei der Lichtbogen an der Löschstelle 15 in das Wasser 24 gelangt. Infolgedessen
entsteht eine starke Strömung der entstehenden Wasserdämpfe, welche geeignet
sind,
auch einen starken Lichtbogen mit kurzer Länge zu löschen.
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Irs kann auch eine solche Anordnung getroffen werden, daß das Clophen
nach jedesmaliger Lichtbogenlöschung vorübergehend, seiner lebendigen Kraft folgend,
in die Unterbrechungsstelle gelangt und deren Isolierung bewirkt. Wenn die Clophensäule
wieder zurückläuft, ist eine gewisse Zeit nach dem Erlöschen des Lichtbogens verstrichen,
während welcher sich der Druckerzeugungsraum abkühlen und damit die Durchschlagsfestigkeit
der Reihenunterbrechungsstelle 17, 18 erhöhen konnte.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung befindet sich im rechten
Schenkel des Schaltgefäßes eine Olsäule 26, im linken Schenkel dagegen eine
Säule von flüssigem Ammoniak. Der statische Druck, unter dem das Gefäß steht, ist
entsprechend hoch gewählt. Im Gasraum 14 befindet sich gasförmiges Ammoniak. Etwaige
Undichtigkeitsverluste werden immer wieder aus dem flüssigen Ammoniak ersetzt, so
daß der Druck selbsttätig durch die Verdunstung des Ammoniaks aufrechterhalten wird.
Der rechte Gasraum 13 ist mit Stickstoff gefüllt. Das Ammoniakgas an der Löschstelle
enthält Wasserstoff und ist daher für die Löschung- gut geeignet. Die Ölsäule
26
bildet einen Abschluß des mit Stickstoff gefüllten Druckerzeugungsraumes
i3.
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Um den statischen Druck durch die Verdampfung der Flüssigkeit selbst
aufrechtzuerhalten, kann man auch, statt wie in dem vorstehend geschilderten Beispiel
eine Flüssigkeit von niedrigem Dampfdruck zu wählen, eine Heizeinrichtung vorsehen,
durch welche eine Flüssigkeit auf eine entsprechend hohe Temperatur erhitzt wird.
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In den Fig.6 und 7 bedeuten 3o den Schaltersockel, in welchem die
Antriebswelle 31 gelagert ist, 32 die Ausschaltfeder, 33 die Schalterwelle,
34 eine Isolierzugstange. Der Stützisolator 35 trägt das Metallgefäß 36, welches
den Druckerzeugungsraum 37 und den Pufferraum 38 des Schalters umschließt. Beide
Räume sind mit Druckgas gefüllt. 39 ist eine Zwischenwand mit einer kleinen Druckausgleichsöffnung4o.
41 ist eine Membran aus einem dünnen Eisenblech; durch welche der aus dem
01 gebildete Wasserstoff diffundieren kann. An das Gefäß 36 ist unten in
einen ovalen Flansch 42 der Isolierkörper 43 eingekittet, der ebenfalls einen länglichen
Querschnitt hat. In diesem sind zwei Flüssigkeitskanäle 44 und 45 vorgesehen. Unten
wird der Isolierkörper 43 durch die aufgekittete Metallkappe 46 abgeschlossen. Diese
besitzt unten eine Öffnung,- in der der Schraubverschluß 47 dichtend sitzt. Das
feststehende Lamellenschaltstück 48 ist in eine Erweiterung des Kanals 45 eingesetzt
und durch die Feder 49 angepreßt. Ein flexibles Band, welches auf der Zeichnung
nicht dargestellt ist, verbindet es mit der Metallkappe 46, welche die Stromanschlußfahne
5o trägt. Der andere Stromanschluß 5 1 führt zu dem Schaltstück
52. Das bewegliche Schaltstück 53 ist bei 54 an den'Fortsatz 55 eines doppelarmigen
Hebels 56 angelenkt. Der doppelarmige Hebel 56 ist in den zwei Lagern 57, 58 drehbar,
weiche an dem Schaltgefäß 36 sitzen. Die dichtende Einführung - des Fortsatzes .55
in das Schaltgefäß erfolgt mit Hilfe der Gummihaut 59. Diese ist auf den Teil 55
vulkanisiert und mit den Rändern des Metallgefäßes 36 dichtend verbunden. Eine Metallglocke
6o schützt den Gummi vor der Einwirkung des Lichtbogens. 61 ist eine Dose mit beweglichen
Faltenwänden, die in die Wand des Isolierkörpers eingesetzt ist, mit dem Kanal 45
in Verbindung steht und mit Flüssigkeit gefüllt ist. 62 ist eine Ventilplatte, welche
durch Ansätze 63 gehalten wird und deren Ventilsitz 64 ist. Sie bildet ein Rückschlagventil,
welches eine Strömung in Richtung Löschstelle-Druckerzeugungsstelle verhindert bzw.
hemmt. 65 ist ein Isolierrohr, in dein sich eine oder mehrere Sickeröffnungen 66
befinden. Das [)-Rohr ist bis zur Marke 67 mit Öl gefüllt.
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In Fig. 7 sind die drei Phasen eines Dreiphasenschalters zu sehen.
Die drei Schaltgefäße sind eng nebeneinander gebaut und sind zwecks Isolation von
zylindrischen Isolierhüllen 68 umgeben.
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Der Schalter wirkt auf folgende Weise: Beim Ausschalten bewegt die
Ausschaltfeder 32, die Isolierstange 34 nach rechts, wodurch der doppelarmige
Hebel 56 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Zunächst entfernt sich der obere
Teil des beweglichen Schaltstückes 53 vom Schaltstück 52, und es entsteht
der Hilfslichtbogen, welcher die Gasfüllung des Raumes 37 erhitzt und dadurch Druck
erzeugt. Hierauf tritt das untere Ende des Schaltstiftes 53 aus dem feststehenden
Schaltstück 48 heraus. In diesem Augenblick ist der Schalter dargestellt. Es entsteht
somit an der Stelle 48 der zu löschende Lichtbogen, welcher der Ölströmung ausgesetzt
ist, die sich unter der Wirkung des Überdruckes im Raum 37 bereits durch den Düsenkontakt
48 hindurch ausgebildet hat. Die Gasräume 37 und 38 (Druckraum und Pufferraum) bilden
zusammen mit der Flüssigkeitssäule in den Rohren 44 und 45 ein schwingendes System,
dessen Eigenschwingungszahl von der Gasspannung, der Größe der Druckräume und der
Masse der Flüssigkeitssäule abhängt. Durch entsprechende Wahl dieser Größen kann
man es einrichten, daß an der Löschstelle die
maximale Strömungsgeschwindigkeit
im Stromnulldurchgang des zu löschenden Wechselstromes vorhanden ist, im Strommaximum
dagegen die Strömung gering ist. Es sind dann ideale Löschbedingungen vor-]landen,
da der Lichtbogen im Strommaximum nicht unnötigerweise zur Aufnahme einer hohen
Leistung veranlaßt wird. Ein Zurückdrücken der Ölsäule gegen die Druckerzeugungsstelle
wird verhindert durch das Rückschlagventi162. _ Eine weitere Verbesserung der Unterbrechung
ist noch dadurch erreicht, daß das Schaltstück48 gegen dieFeder 49 federn kann.
Bei starker Strömung, also im Stromnulldurchgang, wird das Schaltstück 48 durch
die dann starke Flüssigkeitsreibung nach. unten gedrückt und auf diese Weise die
Unterbrechungsstrecke verlängert. Bei sch-#vacher Strömung, im Strommaximum, ist
dagegen das Schaltstück oben und die Unterbrechungsstrecke unverlängert. Die Feder
49 muß entsprechend gewählt werden.
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Bei normalen Abschaltungen wird die Ölsäule in dem Isolierzylinder
65 nicht -über dessen obersten Rand hinausgedrückt. Bei Stehlichtbögen dagegen wird
die Säule vollständig oder zum größten Teil aus dein U-förmigen Kanal hinausgedrückt
und gelangt in den Raum 38. Der Druck wächst dabei so stark an, daß die Membran
41 platzt und die Flüssigkeit aus dem Schaltgefäß ausgeworfen wird.
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Nach der Abschalfung vollzieht sich der Druckausgleich durch die Öffnung
4o. Werden sehr kleine Ströme abgeschaltet, so reicht der in dem Druckraum 37 erzeugte
Druck nicht aus, um eine entsprechende Strömung durch den Düsenkontakt 48 zu erzeugen.
Um eine solche Strömung dennoch zu erzeugen, ist die Dose 61 vorgesehen, die bei
jeder Abschaltung durch den unteren Hebelarm des Hebels 56 eingedrückt wird. Hierdurch
strömt das in der Dose befindliche Öl durch die Löschstelle hindurch. Eine Strömung
in entgegengesetzter Richtung wird durch das Rückschlagventil 62 verhindert..
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Fig. 8 zeigt die Seitenansicht eines Schalters, welcher zusätzliche
außen angebrachte Unterbrechungsstellen besitzt. 70 ist ein Parallelkontakt
zu der Löschstelle q.8, und 71 ist ein mit den beiden inneren Unterbrechungskontakten
in Reihe liegender Luftkontakt. Der Strom wird hierbei auf folgende Weise unterbrochen:
Zunächst öffnen die Schaltstelle 7o, dann die im Innern des Schalters liegenden
Schaltstellen und zum Schluß die Schaltstelle 71. Die Schaltstelle 7o braucht nur
einen kleinen Schaltweg zu machen, da die Hauptisolierstrecke an der Schaltstelle
71 eingeschaltet wird.