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Vakuumrelais bzw. -schalter Bei Mehrfachvakuumschaltern, das sind
Vaklxumsrhalter, bei; denen sich mehr als ,eine Kontaktreihe, bestehend aus dem
b;eweglichen Ankerkontakt und ,einem oder zwei festen Gegenkontakten, irn Vakuum
befinden, macht @es sich als übelstand bemerkbar, daß während des Betriebes Überschläge
von der einen Kontaktreihe zu der anderen stattfinden und ein einwandfreies Arbeiten
derartiger Vakuumschalter in Frage stellen.
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Durch Versuche wurde die Annahme bestätigt, daß beim Schalten unter
Last zunächst einige Elektronen aus der durch das Schaltfeuer, z. B. beim 'Schließen
der Kontaktre, kurzzeitig glühenden Kathode austreten. Auch beim besten technisch
herstellbaren Vakuum finden die Elektronen eine ausreichende Zahl von Molekülen
vor, die durch Stoß ionisiert werden. Unter dem Einfl.uß des elektrischen Feldes
werden die Elektronen bzw. Moleküle derartig beschleunigt, daß die Entladung sich
in kürzester Zeit bis zum Kurzschluß aufschaukelt. Die vorliegende Erfindung beruht
auf der Erkenntnis, daß beim - Nichtvorhandensein -eines beschleunigenden positiven
Feldes eine Auslösung der Elektronen nicht erfolgen kann und dadurch übierschläge
unterbunden werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei Vakuumschaltern bzw. -relais für Gleichstrom
zum mehrpoligen Abschalten von Verbrauchern vom Netz zur Verhinderung von Überschlägen
von einer der Kontaktreihen zu den anderen die Schließung bzw. Öffnung der .einzelnen
Kontak:e derart, daß der an dem positiven Batteriepol liegende Kontakt beim Schalten
unter Last als erster geöffnet und als letzter geschlossen wird, so daß ein Schaltfeuer
nur an dem an dem positiven Batteriepol liegenden Kontakt entstehen kann.
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Es ist bereits ein Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas
bekannt, dessen Schaltweg kürzer bemessen ist, als- es der nach Abblasen des Druckgases
zur Verhütung von Rückzündungen benötigte Kontaktabstand
-:erfordert.
hlit diesem Schalter arbeitet ein weiterer Trennschalter derart zusammen, daß der
Trennschalter die Spannungstrennu.ng nach der Stromunterbrechung b.ei noch vorhandenem
Druckgas vornimmt. Die Einrichtung ist dabei so getroffen, daf.s zunächst der eigentliche
Druckgasschalter öffnet, während des Ciif'nens das Gas ei@ngeblasen wird und zu
der Zeit, in _ der das Druckgas noch in dem Schaltraum sich befindet, der Trennschalter
öffnet, wonach erst das Druckgas abgelassen wird.
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Es handelt sich bei dem bekannten Schalter nicht wie bei der Erfindung
um einen Vakuumschalter mit mehreren im Vakuum angeordneten Kontaktreihen. Der bekannte
Schalter soll lediglich deshalb mit einem Trennschalter zusammenarbeiten, damit
eine Rückzündung nach dem Abblasen des Druckgases vermieden wird. Die Auslösung
von Elektronen durch ein vorhandenes positives beschleunigendes Feld ist bei dem
bekannten Schalter nicht möglich, da es sich bei :diesem nicht um einen Vakuumschalter,
sondern ganz im Gegensatz hierzu um einen Druckgasschalter handelt, bei dem derartige
Störungen nicht auftreten können.
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Es ist ferner eine Schalteinrichtung zum doppelpoligen Abschalten
von Stromkreisen bekanntgeworden, bei der der eine Schaltkontakt sich im Vakuum
befindet, während der andere Schalter ein solcher bekannter offener Bauweise ist.
Beim öffnen des Stromkreises wird zunächst der Vakuumkontakt geöffnet, hinterher
der in Luft arbeitende Kontakt. Beim Einschalten des Stromkreises wird in umgekehrter
Weise zunächst der Luftschalter geschlossen und alsdann der Vakuumkontakt. Die Einrichtung
hat den Zweck, ein Verschmoren der Kontakte von Schaltern offener Bauweise durch
starke Ströme zu verhindern. Da Vakuumschalter höher b.eanspruchbar sind als Schalter
offen."'r Bauweise und insbesondere kleiner und leichter selbst für hohe Ströme
ausgestaltet werden können als Schalter offener Bauweise, findet das ,eigentliche
Einschalten und Ausschalten des Stromkreises durch :einen Vakuumschalter statt.
Lediglich zu dem Zweck, den Verbraucher doppelseitig vom Netz abzuscbalten, wird
zusätzlich ein Schalter offener Bauweise verwendet, der entsprechend der Schaltung
der bekannten Einrichtung keinerlei Last zu schalten hat.
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Bei der bekannten Einrichtung befindet sich lediglich .ein einziger
Kontakt im Vakuumgefäß, während der zweite Kontakt ,außerhalb des Vakuums arbeitet.
Überschläge der einen Kontaktreihe zu der anderen wie bei dem Mehrfachvakuumschalter
nach der Erfindung können nicht - auftreten, da die beiden Kontaktreihen getrennt
voneinander arbeiten.
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Die Erfindung soll an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden. Fig. i zeigt ein Relais mit zwei Kontaktreilien i und 2. Die beiden Mittelkontakte
i" bzev. 2" werden durch den Anker ; gesteuert. Diie beiden Kontakte i" bz«-. 2"
machen in den beiden Endlagen des Ankers 3 mit den entsprechenden Gegenkontakten
i!" i, bnv. 2b, 2,. Kontakt. Auf die Darstellung des Vakuumgefäßes, in dem sowohl
die Ankerals auch die Kontaktanordnung untergebracht sind, wurde verzichtet. Durch
einen Pfeil isst die Bewegungsrichtung des Ankers 3 angedeutet. Der Abstand der
Mittelkontakte i" bzw. 2" vorn ihren Gegenkontakten ib. i, bzw. 2t,. 2, ist
ungleich groß gewählt. So ist der Abstand zwischen dem 1Vlittelkontakt 2" zu den
Gegenkontakten 21) bzw. 2 größer genählt als der Abstand des Mittelkontaktes i"
zu seinem Gegenkontakt i": bz«-. i,.. Bei der Bewegung des Ankers3 durch nicht dargestellte
Steuermagnet,- macht daher der Mittelkontakt i" mit seinen Gegenkontakten it, bzw.
i, eher Kontakt als der Mi.ttellzontakt 2" mit seinen . Gegenlzontakten 2b bzw.
2.. Wählt man die Schaltung sn, daß an die Kontaktreibe 2 der positive Pol der Batterie
gelegt wird, so wird beim Öffnen der Kontakte zunächst der positive Batteriepol
abgeschaltet, während durch die Kontaktreihe i kurz darauf eine vollständige Abschaltung
des Verbrauchers vom Netz erfolgt. Dies hat zur Wirkung, daß ein Lichtbogen beim
Abschalten unter Last lediglich an der Kontaktreihe 2 erfolgen kann, die an dem
positiven Batteriepol liegt. Dadurch, daß der positive Batteriepol zuerst von dem
Verbraucher getrennt wird, entsteht nur an diesem ein Schaltfeuer. Das bestehende
elektrische Feld kann aber nur Elektronen begchleunigen, die am negativen Pol austreten.
Beim üflnen des negativen Pols ist aber der Stromkreis bereits unterbrochen, so
daß hier kein Schaltfeuer mehr entstehen kann. Übersichläge von Kontaktreibe i nach
Kontaktreihe 2 sind somit unmöglich.
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Die Fig. ? zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Die Bezugszei@cheii sind entsprechend denen der Fig. i gewählt. In der Fig.2 «-erden
die Mittelkontakte i" bz«-. 2" von dem Anker 3 mittels Gabeln betätigt. Bei der
Bewegung des gabelförmigen Ankers 3 in den durch einen Pfeil angedeuteten Richtungen
wird entsprc#-chend der Fig. i der Mittelkontakt i" eher in eine seiner beiden Endlagen
gebracht als der Mittelkontakt 2", da die Abstände der Zinken :4 des - gabelförmigen
Air kers 3 1111-gleich groß sind. So ist der Abstand der
Zinken
der dem iVIittelkontakt 2. zugeordneten Gabel größer gewählt als der Abstand der
Zinken der dem Mittelkontakt ia zugeordneten Gabel. Die Folge davon ist, daß durch
die Schubbewegung des gabelförmigen Ankers 3 der Mittelkontakt ia eher in -seinen
beiden Endlagen Kontakt zu machen vermag als der Mittelkontakt 2a der anderen Kontaktreihe.
Auch hier wird die Schaltung so getroffen, daß der positive Pol der Batterie an
die Kontaktreihe 2 gelegt wird, um den Verbraucher zunächst von der positiven Batterieklemme
-zu lösen und um Überschläge zwischen der Kontaktreihe a und der Kontaktreihe i
zu verhindern. -