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Einrichtung "zur Verringerung des überschlagsabstandes, bei welchem
beim Einschalten von Schaltern Vorentladungen einsetzen Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zur Verringerung des überschlagsabstandes, bei welchem beim Einschalten
von Schaltern Vorentladungen einsetzen, mit zwei zwischen den Kontakten angeordneten
elektrostatischen Schirmen, von denen der eine leitend mit dem einen der Kontakte,
zweckmäßig mit dem feststehenden Kontakt, verbunden ist, der andere dagegen von
den Kontakten isoliert ist. Zur Verringerung dies Überschlagsa@bstandes muß für
eine möglichst gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zwischen den Kontakten.
gesorgt werden. Man hat zu diesem Zwecke die Benutzung eines Metallschirms vorgeschlagen,
der mit Isolierstoff überdeckt und elektrisch an den festen Kontakt angeschlossen
ist. Eine solche Vorrichtung führt zwar die Verteilung des elektrischen Feldes in
der Nähe des festen Kontaktes herbei; sie beseitigt aber nicht den Einfluß der Spitzen,
die sich am beweglichen Kontakt zeigen können und die das vorzeitige Zünden eines
Lichtbogens begünstigen, der stark genug wäre, um .den Schirm zu zerstören. Man-
hat versucht, diesem Übelstand durch Anbringung eines ergänzenden Schirms abzuhelfen,
der am beweglichen Kontakt angeordnet ist. Eine solche Anordnung hat aber den Nachteil,
den beweglichen Kontakt recht erheblich in seiner Bewegung zu beschweren und dadurch
wieder die Entstehung eines Lichtbogens beim Einschalten zu begünstigen.
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Andererseits ist vorgeschlagen worden, am festen Kontakt ein Ölhäutchen
vorzusehen, damit dadurch die Entstehung eines Lichtbogens beim Einschalten verzögert
wird, indem zwischen festem und beweglichem Kontakt ein Dielektrikum eingeschaltet
ist, das eine höhere dielektrische Festigkeit besitzt als das Medium, in welchem
sich die Kontakte befinden. Diese Lösung ist deswegen unbrauchbar, weil das Ölhäutchen
nach mehreren Einschaltungen verdampft, und dann der feste Schirm gänzlich unwirksam
wird, die Entstehung eines sehr starken Lichtbogens beim Einschalten zu verzögern.
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Schließlich ist auch vorgeschlagen worden, einen Schirm zu benutzen,
der vor dem festen Kontakt angeordnet ist und an diesen durch einett Kondensator
angeschlossen ist, der ihm eine bestimmte Spannung- aufdrückt, wobei auch noch,
ein Vorkontakt an den Schirm unter Vermittlung eines Kondensators angeschlossen
ist. Eine solche Anordnung führt zwar zu -wesentlich besseren Ergebnissen als
die
sonst bekannten Einrichtungen; mit ihr ist jedoch der Nachteil verbunden, daß Kondensatoren
benötigt werden, die als kostspielige und empfindliche Apparate bekannt sind und
leicht zu Fehlern Veranlassung geben können.
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Gemäß der Erfindung «-erden die Nachteile der bekannten Anordnungen
dadurch vermieden, daß der isolierte Schirm an den elektrisch am stärksten beanspruchten
Stellen nur von Luft oder einem anderen gleichartigen Dielektrikum umgeben ist,
so daß er durch Influenz elektrisiert wird, wenn sich ihm der andere Kontakt nähert,
wobei die einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Schirme einen großen :Krümmungsradius
aufweisen und ihre Entfernung etwas größer ist als der Einschaltüberschlagsabstand
für die Betriebsspannung des Schalters.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt nach A-A
von
Fig. I.
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Der feste Kontakt ist mit i, der bewegliche Kontakt mit 2 bezeichnet.
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Unterhalb des beweglichen Kontaktes, wenn dieser in seiner Öffnungslage
sich befindet, ist ein Metallschirm 3 vorgesehen, in Form eines Wulstes, und darunter
ein Metailschirrn .I, der ebenfalls die Form eines Wulstes hat, wenigstens an dein
Teil, der dein oberen Schirm 3 gegenüberliegt. Die Schirme 3 und 4 liegen parallel
zueinander konzentrisch um die vom beweglichen Kontakt 2 durchlaufene Bahn. Der
Schirm 4 ist am Fuß des Kontaktes i durch zwei Ständer 3 befestigt. Diese beiden
Ständer könnten auch durch einen Hohlzylinder ersetzt werden, der den Kontakt i
gänzlich umschließt.
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Der isolierte Schirm 3 ist an den Ständern 5 vermittels eines Zylinders
6 aus Isolierstoff befestigt. Der obere Teil dieses Schirms könnte auch, statt zum
unteren Teil symmetrisch ausgebildet zu sein, irgendeine andere Form haben.
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Der innere bz«-. untere Rand des Schirms 4 liegt nahe den freien Enden
der festen Kontaktfinger i, und der Abstand ca zwischen dem isolierten Körper 3
und dem Schirm 4 ist so gewählt, daß er etwas größer ist als der Lichtbogenzündabstand
für die Betriebsspannung des Unterbrechungsapparates oder Trennschalters. Dieser
Abstand kann um so geringer sein, je größer die Krümmungsradien der einander gegenüberliegenden
Flächen der Schirme 3 und 4 sind.
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Statt einen Isolierzylinder 6 zur Befestigung des Metallkörpers 3
zu benutzen, kann man diesen auch vermittels zweier Ständer, ähnlich den Ständern
5, befestigen, wobei zweckmäßig diese Isolierständer in einer Ebene liegen, die
den Ständern 3 diametral gegenüberliegt.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folrende: Wenn der bewegliche
Kontakt 2 in die Nähe des metallischen, aber isolierten Stükkes 3 gelangt, kommt
dieses durch Influenz .nahezu auf das Potential von 2, so daß kein Lichtbogen zwischen
diesen beiden Stücken entsteht, auch nicht zwischen den Schirmen 3 und 4, weil der
Abstand zwischen diesen größer ist als der Lichtbogenzündabstand des Apparates.
Der Kontakt 2 geht durch die Achse des Körpers 3 hindurch, und sobald sein Ende
auf eine Entfernung an den Schirm .f herangelangt, die geringer ist als der Abstand
a, so entsteht eine Lichtbogenzündung zwischen 2 und :4. Dieser Lichtbogen erlischt,
sobald der Kontakt 2 in die Finger i des festen Kontaktes greift.
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Es ergibt sich daraus, daß beim Einrücken des Apparates der Lichtbogen
zwischen dem Ende des beweglichen Kontaktes 2 und dem Schirm 4 erzeugt wird, so
daß der feste Kontakt i und diejenige Fläche des beweglichen Kontaktes 2, die in
eingerücktem Zustand den permanenten Durchgang des Stromes gewährleisten, vom Lichtbogen
nicht berührt werden.
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Grundsätzlich würde die Lichtbogenerzeugung dieselbe sein, wenn man
den metallischen, isolierten Körper 3 fortfallen ließe; aber in diesem Falle würde
der Lichtbogen schon bei einer wesentlich größeren Entfernung als der Entfernung
a entstehen, was schnell zur Zerstörung des Kontaktes führen würde und äußere Zündungen,
z. B. zwischen Phasen, mit sich bringen könnte.
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Zweckmäßig macht man den inneren Hohlraum des Körpers 3 merklich größer
als den Durchmesser der beweglichen Elektrode 2, damit die Bewegung des Kontaktes
2 nicht durch diesen Körper gehemmt oder gebremst wird. Auch ist es zweckmäßig,
die metallische Berührung zwischen dem Schirm 4 und der Elektrode :2 zu vermeiden,
damit keine Verschweißung zwischen diesen beiden Stükken eintritt.
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Es ist vorteilhaft, längs der Innenwandung des Isolierzylinders 6
für eine Streulinie h zu sorgen, die wesentlich größer ist als der Abstand a, damit
nicht etwa Zündungen längs der Isolierung 6 stattfinden können; solche i Zündungen
könnten infolge des Niederschlags von Metallteilchen auf der Fläche 6 auftreten.
Um dieser Gefahr vorzubeugen, kann man außerdem die Innenfläche des Zylinders 6
mit einer Bekleidung solcher Art versehen, daß i eine Kondensierung von Metalldämpfen
dort nicht stattfinden kann.
Aus vorstehendem ergibt sich, daß als
Hauptteile der Erfindung der Schirm 4 und der isolierte Metallkörper 3 anzusehen
sind. Der Schirm 4 bezweckt, zu verhindern, daß ein Lichtbogen am festen Kontakt
i und an den Flächenteilen der Elektrode 2 entsteht, die den Durchgang des Stromes
zwischen i und 2 sichern. Durch den isolierten Körper 3 wird erreicht, daß die Länge
und Dauer des zwischen der Elektrode 2 und dem Schirm 4 erzeugten Lichtbogens vermindert
wird.
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Will man die Vorrichtung nach der Erfindung an der beweglichen Elektrode
2 anbringen, so könnte man den Körper 3, welcher durch den isolierenden Zylinder
6 am Schirm 4 fest angebracht ist, an einem Träger befestigen, der längs der Elektrode
2 gleiten kann und der Wirkung einer Feder unterworfen ist. Am Beginn der Einrückung
würde sich der Kontakt 2 mit den Teilen 3, 4 und 6 ohne gegenseitige Bewegung dieser
Teile verschieben, bis der Schirm 4 in die Nähe des festen Kontaktes i gelangt ist
und seine Ständer 5 gegen den festen Teil des Apparates anschlagen. In diesem Augenblick
werden die Teile 3 und 4 durch diesen Anschlag festgehalten, und nur die Elektrode
2 bewegt sich durch die Teile 3 und 4 hindurch vorwärts bis zwischen die Finger
des Kontaktes i, wobei die auf den gleitenden Träger der Körper 3 und 4 wirkende
Feder zusammengedrückt wird.