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Schalter mit Mehrfachunterbrechung und Funkenlöschung nach Art von
Löschfunkenstrecken Es sind bereits Schalter für die Abschaltung von größeren Leistungen
»bei hohen. Spannungen bekaxmt, bei denen.die Löschung auf dem sogenannten Löschfunkenstreck.enprinzip
beruht. Diesen Schalteinrichtungen ist durch die Eigenart der Löschfunkenstrecke
hinsichtlich der Stromstärke eine bestimmte Grenze gesetzt, da bei üherschreitung
eines Wertes, der je nach der Bauaxt der Funkenstrecke hinsichtlich der Wärmeabführung
in der Größenordnung von 2o bis 8o Amp. liegt, ein lichtbogenartiger überschlag
entsteht, der nicht mehr erlischt. Aus, diesen Gründen sind .die erwähnten Schalter
seit ungefähr q0 Jahren in keiner Weise mehr beachtet worden.
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Nach der Erfindung kann der Anwendungsbereich dieser Schalter dadurch
erweitert werden, daß die Steuerung bzw. die Auseinanderbewegung der einzelnen Unterbrechungsstellen
in an sich bekannter Weise in bezug auf die -Phasenlage des Wechselstromes synchronisiert
durchgeführt wird.
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Dadurch, daß .dieser Augenblick in eine bestimmte Phasenlage zu dem
Stromnulldurchgang gebracht wird, ist es möglich, bei Strömen, die an sich erheblich:
höhere Scheitelwerte ,aufweisen, in dem für die Unterbrechung maßgeblichen Augenblick
innerhalb des erwähnten, für eine Funkenstreckenlöschung -brauchbaren Wertes zu
bleiben. Dadurch kann die gesunde Grundlage der bekannten alten Schalter einer neuen
technischen Verwendung zugänglich gemacht werden.
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Um bei hohen Betriebsspannungen mit einer verhältnismäßig geringen
Anzahl von Teilfunkenstrecken ,äuszukomm-en, kann die Öffnung der Kontakte in an
sich bekannter Weise in einem .durchschlagsfesten Medium, wie z. B. Preßluft, Ö1,
-erfolgen. Der Vorteil .einex derartigen Anordnung besteht vor allein darin, daß
.der für eine sichere Sperrwirkung erforderliche Abstand schon bei einem sehr kleinen
Kontaktweg erreicht wird, so daß der mechanische Aufwand und die mechanische Beanspruchung
denkbar klein werden, wobei gleichzeitig die Sicherheit gegeben ist, bereits im
!ersten Stromnulldurchgang
eine sichere Ahschaltung zu erreichen,
was insbesondere auch deshalb erhebliche Vorteile mit sich bringt, da die Synchronisierung
unabhängig von den im Verlauf eines Kurzschlusses etwa später auftretenden Verlagerungen
des Stromnulldurchganges durchgeführt werden kann. Auf diese Weise können Kurzschlußströme
sicher abgeschaltet werden, bevor sie irgendwelche gefährliche Beanspruchungen oder
Beschädigungen zur Folge haben, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, das Schaltgerät
einfach, leicht und billig durchzuführen. Unter Umständen kann es von besonderem
Vorteil sein, mit dem neuen Schalter in an sich bekannter Weise noch Schaltdrosseln
zu vereinigen, die bei verhältnismäßig niedriger Stromstärke -innerhalb der Grenze
der für die Funkenlöschung zugänglichen Werte - bereits voll gesättigt sind, so
daß sie unterhalb .dieser Werte einen sehr höhen induktiven Widerstand darstellen,
während dieser bei der I1berschreitung dieser Werte praktisch vernachlässigbar ist.
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Die Synchronisierung des Schaltvorganges kann in sehr vorteilhafter
Weise dadurch erfolgen, daß zunächst durch irgendeinen vorhergehenden vorbereitenden
Schaltvorgang das Arbeiten des Schalters eingeleitet wird, die Bewegung der Schaltstücke
dann aber durch den abschaltenden Strom selbst im Augenblick der Unterschreitung
einer bestimmten Stromstärke gesteuert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel eines deratigen Schalters ist in der Zeichnung,
Fig. i, dargestellt. Es bedeutet darin: i eine Anzahl fest mit dem Gehäuse 2 verbundener
rechteckiger Schaltstücke; 3 sind die entsprechenden beweglichen Schaltstücke, welche
eine Reihenschaltung aller Kontakte bewirken. Die Kontakte 3 sind an .einem Hebel
(Feder) q. befestigt, welcher sich um den Punkt 5 dreht. 6 ist ein leichter Magnetanker,
7 ein Magnet, der von dem abzuschaltenden Strom oder einem entsprechenden Teilstrom
erregt wird. 8 ist ein Gleichstrommagnet finit dem Anschluß 9. 1 o und i i sind
die Wechselstromanschlüsse, 12 ein Überbrückungsmesser. Das Gehäuse 2 kann mit Hilfe
des Deckels 13 gasdicht abgeschlossen werden. 14 ist eine Zuleitung, über die das
Gehäuse 2 beispielsweise mit Druckgas gefüllt werden kann.
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Döse Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende: Im eingeschalteten
Zustand ist .der Synchronschalter durch das Schaltmesser 12, welches die Anschlüsse
i o und i i verbindet, überbrückt. Die Kontakte i und 3 berühren sich. Tritt ein
flberstrom auf, so wird zu der gewünschten Abschaltzeit zunächst das Schaltmesser
12 in die Aus-Stellung ,gebracht. Sowie der erforderliche Abstand zwischen 12 und
i i erreicht ist, wird mit Hafe eines nicht dargestellten Meldeschaltors .die Gleichstromspule
8 erregt. Zunächst fließt noch der abzuschaltende Strom über den Magneten 7 und
erhöht den Kontaktdruck zwischen i und 3. Nähert sich nun dieser Strom dem Nulldurchgang,
so wird bei einem ganz bestimmten Momentanwert des abzuschaltenden Stromes die Kraft
des Gleichstrommagneten überwiegen und die Kontakte i und 3 ganz kurz vor dem Stromnulldurchgang
geöffnet. Es genügt bei Löschfunkenstrecken bekanntlich, wenn die Kontakte um Bruchteile
eines Millimeters geöffnet werden. Es entsteht dann ein kleiner Lichtbogen, welcher
beim Nulldurchgang des Stromes erlischt.
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Zweckmäßig werden die Kontakte in an sich bekannter Weise kapazitiv
oder durch Ohmsche Widerstände oder durch Kombination von beiden oder auch durch
Hilfsspannungen gesteuert, so daß jede Unterbrechungsstelle die gleiche Beanspruchung
erfährt. Unter Umständen ist es vorteilhaft, in Reihe mit dem Synchronschalter noch
ein weiteres Trennmesser anzuordnen, welches dann auch das Einschalten übernehmen
kann. An Stelle des Magneten 8 ist es auch denkbar, eine Feder oder einen permanenten
Magneten anzuwenden. Es kann auch der Aufbau in kreissymmetrischer Form durchgeführt
werden.
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Die Anmeldung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die angedeuteten
Ausführungsmöglichkeiten beschränkt. Insbesondere kann die mechanische Ausbildung
des Steuergeräts, das die Synchronisierung des Unterbrechungsvorganges an der Funkenstrecke
in bezug auf die Stromphase übernimmt, in beliebig anderer Weise ausgeführt werden;
vgl. hierzu beispielsweise die in dem Patent 648888
gegebenen Vorschläge.
Für den Fall der Verwendung einer Schaltdrossel kann die Anwendung des Erfindungsgedankens
auch mit den Gedanken kombiniert werden, die in dem Patent 709 565 mit den
zugehörigen Zusatzpatenten angegeben sind. Insbesondere kann es -dann vorteilhaft
sein, die Einschaltung der Schaltdrossel mit der den Einschaltvorgang vorbereitenden
Schaltbetätigung zu verbinden, so daß .die Drossel nicht vom Dauerstrom durchflossen
wird und daher verhältnismäßig klein und billig ausgeführt werden kann.
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Auch ist es möglich, an Stelle der bei dem bekannten Schalter angegebenen
Ausführungsform, wonach eine Reihe von Druckkontakten aneinanderliegen, die erst
im Augenblick der Unterbrechung auseinanderbewegt und auf den für :eine Funkenstreckenlöschung
erforderlichen Abstand gebracht werden, eine Funkenstreckenanordnung mit festen,
in gegebenen
Abständen voneinander angeordneten Kontakten in den
Stromkreis einzuschalten. Hierbei ist auch die Möglichkeit gegeben, durch Widerstände
u. dgl., wie bereits oben erwähnt, eine Steuerung der Feldverteilung vorzunehmen,
derart, daß auf jede Teilung der Unterbrechungsstelle sicher nur ein entsprechender
Teil der Betriebsspannung fällt. Die neue kann sowohl für Einzelschaltungen, die
willkürlich oder selbsttätig in Abhängigkeit von elektrischen Größen ausgelöst werden,
wie auch für periodische Schaltungen, z. B. als Stromrichter (Gleich-, Wechsel-
bzw. Umrichter), vgl.' hierzu auch die Vorschläge des erwähnten Patents
709 565 samt Zusätzen, verwendet werden.
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An Stelle der Magneten, Federn usw. tritt dann eine synchron schwingende
oder umlaufende Anordnung, wie z. B. ein kleiner Synchronmotor.
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Eine Ausführungsmöglichkeit des Schalters als sogenannter Wandschalter
ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Hierbei ist mit 17 eine Konsole bezeichnet,
die zwei Stützisolatoren 15 und 16 trägt. An dem Stützisolator 15
ist das Gehäuse 2 befestigt, an dessen oberem Ende der Elektromagnet 7 angeordnet
ist. Dieser ist hierbei als dreischenkliger Eisenkörper ausgeführt, dessen mittlerer
Schenkel von der Magnetspule umgeben ist.
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Das bewegliche Schaltstück ist hierbei in bezug auf die feststehenden
Schaltstücke so g g eformt, daß in eingeschaltetem Zustand .der Kontaktdruck durch
die elektrodynamische Wirkung der Stromschleife unterstützt wird. An dem unteren
Teil des Gehäuses ist ein Trennmesser 18 angelenkt, das über :ein Gestänge 2o betätigt
wird und mit einem Gegenkontakt i 9 zusammenarbeitet, der auf dem Isolator 16 angesetzt
ist.
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Das Gehäuse kann mit Hilfe einer Membran, die ,an dem unteren Teil
des Gehäuses anliegt, vollständig dicht abgeschlossen werden. Der Anker 6 ist über
.eine Stange 21, die durch die Membran abgedichtet (verlötet) hindurchgeführt ist,
an der Feder 22 abgestützt, die .ihrerseits mit :einem Ansatz 23 am Schaltmesser
18 zusammenarbeitet. Auf diese Weise ist der Anker gewissermaßen verriegelt, solange
das Schaltmesser 18 voll eingeschaltet ist. Sobald es etwas in Richtung der Ausschaltbewegung
verschoben ist, wobei aber noch ausreichend Berührung mit dem Gegenkontakt 19
besteht, wird die Feder 22 von dem Ansatz 23 so. weit freigegeben, daß die
Zugkraft der Feder am Anker wirksam wird. Der . Anker wird hierbei durch die Zugkraft
.des , Magneten, unterstützt durch die elektrodynamische Wirkung der Stromschleife,
inseiner Schließstellung gehalten. Sobald der Strom in Annäherung an einen Stromnulldurchgangeinen
bestimmten Wert unterschreitet, werden diese beiden Kräfte kleinen als die Zugkraft
der Feder, so daß, in bezug auf die Phasenlage des Wechselstromes synchronisiert,
der Anker abgezogen und der Stromkreis an den Kontakten i und 3 geöffnet wird, worauf
stromlos eine völlige Trennung zwischen dem Kontakt i9 und demi Schaltmesser 18
erfolgt, wodurch eine ausreichende Trennstrecke in den Stromkreis eingeschaltet
wird.