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Hochleistungsschalter Es sind verschiedene Vorschläge für Hochleistungsschalter
bekanntgeworden, bei denen ein Hilfslichtbogen in Reihe mit einem Hauptlichtbogen
gezogen wird, wobei der Hilfslichtbogen zur Erzeugung oder Bewegung eines Löschmittels
verwendet wird, das die Lichtbogenlöschung an dem Hauptlichtbogen bewirken soll.
Die mechanische Anordnung bei diesen Schaltern ist in der Regel so getroffen, daß
zunächst die dem Hilfslichtbogen zugeordneten Kontakte auseinanderbewegt werden,
bis die Bewegung durch Anschläge gehemmt wird, worauf die Trennung der Hauptkontakte
einsetzt, die hierauf so weit auseinanderbewegt werden, bis die für den Schalter
erforderliche Trennstrecke vorliegt.
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Es sind weiter bereits auch Anordnungen bekanntgeworden, bei denen
die Trennung der Kontakte so stattfinden soll, daß zunächst ein bestimmter Abstand
nicht überschritten wird, wobei dieser Abstand mit Rücksicht auf den Durchflußquerschnitt
für ein angewendetes strömendes Löschmittel bestimmt ist.
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Nach der Erfindung kann für Hochleistungsschalter mit zwei in Reihe
liegenden Unterbrechungsstellen, von denen an einer ein Hilfslichtbogen
zur
Erzeugung bzw. Steuerurig der für die Lichtbogenlöschung verwendeten Mittel gezogen
wird, eine wesentliche Verb2sserung dadurch erreicht «-erden, daß wenigstens einer
der Kontakte der Hauptunterbrechungsstelle in seiner Bewegung nach Erreichung der
für die Löschbedingungen günstigen Stelle gehemmt bzw. festgehait°n wird. Diese
für die Löschbedingungen günstige Stelle liegt, wie bekannt, für jede Schaltertype
fest. Hierbei ist die Möglichkeit gegeben, die Hilfskontakte, die den mit dem Hauptlichtbogen
in Reihe liegenden Hilfslichtbogen ziehen, so weit auseinander zu bewegen, daß die
gegeb,^nenfalls erforderliche kriechwegfreie Trennstrecke. geschaffen ist.
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Durch eine derartige Ausbildung wird im Gegensatz zu den bekannten
Anordnungen die Lichtbogenarbeit und damit auch die Ionisierung an dem Hauptlichtbogen
sehr klein gehalten, so daß die sichere Unterbrechung des Stromes mit einem geringen
Aufwand möglich ist.
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Mit besonderem Vorteil kann den beiden Lichtbogenstrecken je eine
Schaltkammer zugeordnet werden, wobei der an dem Hilfslichtbogen erzeugte Druck
ein strömendes Löschmittel in Bewegung setzt, das in einer Art Düse auf die Unterbrechungsstelle
geleitet wird.
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Bei einer derartigen düsenförmigen Ausbildung wird mit besonderem
Vorteil die Bewegung wenigstens einer der beiden Elektroden, die der Hauptunterbrechungsstelle
zugeordnet sind, derart gesteuert, daß diese während des Unterbrechungsvorganges
in demjenigen Abstand von der Düse steht, in der die Löschwirkung der Düse ihren
günstigsten Wert hat.
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Bei einer derartigen Ausführung ist es unter Umständen möglich, die
andere Elektrode ohne Beeinträchtigung der Löschbedingungen auch über den sog. günstigsten
Kontaktabstand hinaus fortzubewegen.
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Eine besonders günstige Ausführungsform für einen Schalter nach der
Erfindung erhält man weiter dadurch, daß eine oder beide der den beiden Lichtbogenstrecken
zugeordneten Schaltkammern mit druckabhängig nachgiebigen Elementen ausgeführt «-erden,
so daß bei übergroßen Schaltleistungen keine Zerstörung der Kammer eintritt.
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Der Verschluß der unteren Kammer kann hierbei durch das Schaltstück
selbst etwa in der Weise erfolgen, daß dieses nach Art eines Druckkontaktes die
Öffnung verschließt. Eine besondere Verbesserung kann es weiter unter Umständen
bedeuten, die die Kontakte umgebende Kammer derart auszubilden, daß der Lichtbogen
bei kleinen Strömen durch plötzliche, sprunghafte Druckentlastung (Dampfentspannung)
gelöscht wird. Hierzu kann es von Vorteil sein, die Kammer nach Art einer sog. elastischen
Kammer auszuführen. Hierbei ist die Möglichkeit gegeben, durch druckabhängige Ausströmöffnungen
für die beiden Kammern zu erreichen, daß die Lichtbogenlöschung bei verhältnismäßig
niedrigen Strömen durch die beim Ansprechen dieser Üffnung einsetzende Druckentlastung
im Sinn der sog. Dampfentspannungsschalter herbeigeführt wird. Dies stellt insofern
eine wertvolle Ergänzung dar, als bei verhältnismäßig niedrigem Strom unter Umständen
der durch den Hilfslichtbogen hervorgerufene Löschmittelstrom noch nicht stark genug
wird, um für sich allein die Lichtbogenlöschung zu gewährleisten. Hierdurch wird
«-eiter der Vorteil erreicht, daß während des Löschvorganges ein statischer Druck
aufrechterhalten <<.-ii-d, wodurch verhältnismäßig hohe Spannungen bewältigt
werden können oder bei gegebener Spannung eine kleinere Löschdistanz zugrunde gelegt
werden kann. Mit besonderem Vorteil kann hierbei die Anordnung so ausgebildet «-erden,
daß der statische Druck, der durch den Lichtbogen erzeugt wird, nach Erlöschen des
Lichtbogens für kurze Zeit zu mindestens an der Hauptunterbrechungsstelle aufrechterhalten
bleibt.
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Weiter kann es unter Umständen auch von Vorteil sein, bei einer Anordnung,
für die den beiden Unterbrechungsstellen getrennte Kammern zugeordnet sind, beide
mit einer druckabhängigen Ausströmöffnung zu versehen und hierbei weiter den Ansprechdruck
für beide Kammern verschieden groß zu bemessen. Für die Mehrzahl der Konstruktionen
ist es hierbei günstiger, den Druck, hei dem die Ausströmeinriehtung der den Hilfslichtbogen
zugeordneten Kammern anspricht, höher zu bemessen als den Ansprechdruck der dem
Hauptlichtbogen zugeordneten Ausströmöffnungen.
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Ein Ausführungsfreispiel der Erfindung ist in Fig. i der Zeichnung
dargestellt. Mit i ist ein Isoliergehäuse bezeichnet, das oben nach Art einer Schaltkammer
eingezogen ist und durch eine üffnung 2 von dem beweglichen Schaltstift 3 durchsetzt
ist. Innerhalb der Schaltkammer ist eine Zwischenwand 4. angeordnet, die ein bewegliches
Zwische.nkontaktstück 5 trägt. Diese Zwischenwand wird durch eine Feder 6 nach oben
gedrückt. An dem unteren Ende ist an das Gehäuse i eine Isolierplatte ;7 eingelegt,
die mit einer öffnung zum Hindurchtritt des ZwischenschaltstÜcks 5 versehen ist.
Unterhalb dieser Platte liegt ein kammerartiges Gehäuse 8, in dem der feststehende
Kontakt 9 untergebracht ist. Die Teile 1, 7 und 8 können durch Befestigungselemente
io entweder starr miteinander verbunden sein, es kann aber auch durch Anwendang
von
elastischen Elementen erreicht werden, daß sich die einzelnen Teile druckabhängig
nach Art der elastischen Kammer von Dampfentspannungsschaltern. voneinander abheben.
In der Zwischenplatte 4 sind seitliche Öffnungen i i vorgesehen, die einen Hindurchtritt
der Löschmittelströmung ermöglichen. Die Bewegung der Zwischenplatte nach oben ist
durch Anschläge i2 auf den Wert begrenzt, bei dem zwischen dem Kontaktstück 5 und
dem Gegenkontakt 9 die günstigste Löschdistanz besteht.
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Beim Einschalten trifft' der Kontaktstift 3 auf das obere Ende des
Zwischenkontaktes 5 nach Art eines Druckkontaktes auf, nimmt den Zwischenkontakt
mit und drückt ihn seinerseits in den etwa als Tulpenkontakt ausgeführten Kontakt
9.
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Beim Ausschaltvorgang wird der bewegliche Kontaktstift 3 nach oben
bewegt. Hierbei folgt der Kontakt 5 unter der Wirkung der Feder 6, so daß sich die
Kontakte 5 und 9 voneinander trennen und an ihnen der Hauptlichtbogen gezogen wird.
Gleichzeitig, spätestens aber in dem Augenblick, in dem der Anschlag 12 erreicht
ist, trennen sich auch die Kontaktteile 3 und 5, an denen der Hilfslichtbogen gezogen
wird. Hierdurch wird das Löschmittel, das beispielsweise als Schaltflüssigkeit in
die durch den Gegenkontakt 9 bzw. durch die elastische Ausbildung unten abgeschlossene
Kammer eingeführt ist, verdampft und dadurch Druck erzeugt. Unter Einfluß dieses
Druckes weicht der Kontakt 9 nach unten aus und gibt dadurch die Öffnung der Platte
7 frei, so daß unter dem Druck des Hilfslichtbogens eine Löschmittelströmung einsetzt,
die den zwischen den Kontakt 5 und 9 gezogenen Hauptlichtbogen allseitig umgibt
und einschnürt. Durch diese Strömung wird eine sichere Lichtbogenlöschung erreicht,
zumal durch den günstigen Abstand zwischen den Kontakten 5 und 9 die besten Löschbedingungen
sichergestellt sind, und da ferner, wie bereits oben erwähnt, unter Umständen durch
einen statischen Überdruck die Löschbedingungen besonders günstig beeinflußt werden.
Der Schaltstift 3 bewegt sich inzwischen aus der Kammer i heraus, so daß sich eine
kriechwegfreie Trennstrecke von der jeweils unter Berücksichtigung der Betriebsspannung
und der Leitfähigkeit des Löschmittels erfordernden Länge ergibt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. a dargestellt.
i stellt hierbei ein kammerartiges Gehäuse dar, innerhalb dessen eine Zwischenplatte
4 geführt ist, die durch eine Druckfeder 6 nach oben geführt wird. Von der Zwischenplatte
4 wird ein Zwischenkontakt 5 getragen, der mit einem feststehenden Schaltstück g
Kontakt macht, das seinerseits in dem unteren Teil des Gehäuses i eingesetzt ist.
Oberhalb des Zwischenkontaktes 5 ist in das Gehäuse i eine Platte ;7 eingesetzt,
die in der Mitte eine düsenartige Öffnung für den Hindurchtritt des beweglichen
Schaltstiftes 3 aufweist. Die Lage dieser Platte ist hierbei so gewählt, daß in
der obersten durch die Anschläge 12 bestimmten Stellung des Zwischenkontaktes 5
zwischen der Düse und dem Zwischenkontakt gerade eine solche Entfernung besteht,
daß die Düse ihre günstigste Löschwirkung aufweist.
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Oberhalb dieser Platte 7 ist das Gehäuse durch eine weitere Platte
13 kammerartig abgeschlossen, in der in einem konischen ventilartigen Sitz ein Ring
14 liegt, der durch Federn 15 in die Schließstellung gedrückt wird. Auf diese Weise
wird das Gehäuse zu einer elastischen Kammer ergänzt, die bei Überschreitung eines
bestimmten Druckes durch Abheben des Ventilringes 14 geöffnet wird.
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Beim Ausschaltvorgang folgt der Kontakt 5 unter Wirkung der Feder
6 dem Kontaktstift 3 so weit, bis seine Bewegung durch die Anschläge 12 begrenzt
wird, d. h. bis der Kontakt in der günstigsten Löschstellung in bezug auf die Düse
steht, wobei zwischen den Kontakten 5 und 9 der Hilfslichtbogen gezogen wird. Bei
der Weiterbewegung des Kontaktstiftes 3 hebt sich dieser von dem Zwischenkontakt
5 ab und zieht dort den Hauptlichtbogen durch die Düse hindurch, durch die gleichzeitig
unter Wirkung des bereits vorher gezündeten Hilfslichtbogens eine Strömung erfolgt,
die die Lichtbogenlöschung hervorruft. Soweit bei geringen Stromstärken eine Lichtbogenlöschung
auf diese Weise nicht eintritt, wird durch Abheben des Ventilringes 14 oder durch
Herausziehen des Stiftes 3 aus der oberen Kammeröffnung eine plötzliche Druckentlastung
eingeleitet so daß die Lichtbogenunterbrechung nach Art eines Dampfentspannungsschalters
zustande kommt.
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Mit Vorteil wird bei dieser Anordnung ein hohler Schaltstift verwendet,
der im Augenblick, wo seine Spitze durch die Düsenplatte 7 durchtritt, mittels seiner
Bohrung 16 und der Öffnung 17 eine Verbindung mit dem Außenraum herstellt und damit
die Abströmung der Gase erleichtert.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere ist es auch möglich, eine Berührung
der Kontakte 5 und 9 nach Art von Druckkontakten vorzusehen, wobei durch den elastischen
Druck, beispielsweise von Federn, sowohl der Anp.reßdruck zwischen den Kontakten
gewährleistet wird,
wie auch der Abschluß der unteren Kammeröffnung
hergestellt wird. Auch kann als Schaltflüssigkeit entweder (ül oder eine nicht brennbare
isolierende Schaltflüssigkeit verwendet werden: Besonders vorteilhaft ist jedoch
die Verwendung einer leitenden Schaltflüssigkeit, wie z. B. einer hochprozentigen
Lösung eines mehrwertigen Alkohols (Glycerin, Glykol usw.). Mit besonderem Vorteil
kann in Kombination mit dem Erfindungsgedanken ein Löschmittel, bestehend aus einem
mehrwertigen Alkohol mit etwa 4.o oder noch weniger Prozent Wasserzusatz, verwendet
werden. Ebenso kann es unter Umständen vorteilhaft sein, für die Unterstützung der
durch den Lichtbogen hervorgerufenen Löschmittelbeivegung besondere Mittel, wie
beispielsweise ein Flüssigkeitsgetriebe, einen Kolben oder einen Differentialkolben
anzuwenden. Unter Umständen kann auch mit Hilfe der Entzündung eines Explosivstoffs
eine Unterstützung der Löschmittelströmung herbeigeführt werden. Die druckabhängig
gesteuerten Ausströmöffnungen können zweiter auch unter Umständen so angeordnet
-,werden, daß sie im Nebenschluß zu der Löschmittelströmung eine Strömung herbeiführen.
Weiter kann es unter Umständen auch zweckmäßig sein, solche Ausströmöffnungen in
Form einer metallischen Klappe auszuführen, die den Lichtbogen in zwei Teile unterteilt.