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Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung durch selbsterzeugtes
Druckgas Es sind Schalter mit selbsterzeugtem Löschgas bekannt. Bei diesen Schaltern
wird entweder der Kontaktstift durch das Innere einer Schaltkammer und darauffolgend
durch den Kammerhals nach außen herausgezogen, worauf die Ausströmung durch den
Kammerhals erfolgt, oder aber es wird der Kontaktstift nur im Innern der Kammer
bewegt, und die Ausströmung erfolgt durch ein einem Hohlkontakt nachgeschaltetes
Auslaßventil, sobald der Gasdruck in der Kammer zum Öffnen des federbelasteten Ventils
ausreicht. In beiden Fällen ist die Gasexpansion keine plötzliche und vollkommene;
es strömt das Druckgas vielmehr durch eine dem Kontaktstiftdurchmesser entsprechende
Ö fnung allmählich aus. Dementsprechend ist auch der Löschvorgang nicht sehr wirkungsvoll.
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Weiterhin ist es bei einem Druckgasschalter bekannt, die zum Zusammenhalten
der heißen Schaltgase dienende Wandung des Lichtbogenraumes abtrennbar einzurichten.
Hierbei wird durch Längsbewegen der Wandung die Kontakttrennstelle freigelegt, um
die Kontakte sichtbar zu machen. Die Freilegung der Kontaktstelle geschieht hierbei
stets nach Beendigung des Löschvorganges.
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Durch die Erfindung soll, demgegenüber durch die Freilegung es Lichtbogenraumes
eine plötzliche Expansion des gesamten Lichtbogenraumiihaltes bis auf den Atmosphärendruck
hinunter
zwecks Erzielung einer zuverlässigen Lichtbogenlöschung
erfolgen. Daran anschließend soll dann noch eine Nachspülung des Lichtbogenraumes
mit Druckgas durchgeführt werden.
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Um dies zu erreichen, ist bei einem Schalter mit Lichtbogenlöschungdurch.
in einer geschlossenen Schältkammer selbsterzeugtes Löschgas, bei dem die den Lichtbogenraum
umhüllende Wandung abtrennbar ist, erfindungsgemäß ein außerhalb des Lichtbogenraumes
liegender Druckspeicherraum vorgesehen. Gleichzeitig sind darüber hinaus gemäß der
Erfindung an sich bekannte Mittel vorhanden, die zwecks Einleitung der Lichtbogenlöschung
eine plötzliche Expansion der im Lichtbogenraum eingeschlossenen Druckgase, unabhängig
von der Druckhöhe dieser Gase, durch Entfernen der den Lichtbogenraum umhüllenden
Wandung herbeiführen.
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Als solch ein Mittel kann ein Zeitrelais dienen, das gleichzeitig
mit der Kontakttrennung eingeschaltet wird und das nach ein paar Halbwellen die
Entfernung oder den Lichtbogenraum umhüllenden Wandung steuert.,Es kann aber auch
die Freilegung des Lichtbogenraumes in Abhängigkeit von der Bewegung des Kontaktstiftes
in der Weise erfolgen, daß der Kontaktstift oder ein Glied des Übertragungsgestänges
nach ein paar Halbwellen Schaltdauer eine Verriegelung der Schaltkammerwandung frei
macht, wobei die Wandung alsdann durch eine Kraftfeder entfernt wird.
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Dieser neue Schalter bietet die Gewähr, daß durch die ruckweise Entfernung
der Schaltkammerwandung und die dadurch bedingte plötzliche Expansion .der Schaltgase
bis auf Atmosphärenspannung hinunter die Temperatur -der Druckgase im Lichtbogenraum
weitgehend absinkt und damit die Entionisierung so kräftig einsetzt, daß augenblicklich
die Löschung des Lichtbogens erfolgt. Die Wirkung ist um so zuverlässiger, da durch
die an allen Punkten des Lichtbogenraumes augenblicklich einsetzende energische
Drucksenkung eine außerordentlich kräftige Erschütterung der Lichtbogengassäule
einsetzt. Durch .diese Zerrüttung der Lichtbogengassäule wird ihre Entionisierung
und die Wiederfestmachung der Trennstrecke zwischen den Kontakten wesentlich unterstützt.
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Die nach der Entspannung des Lichtbogenrauminhaltes einsetzende Druckgasströmung
aus dem Druckspeicherraum über den Lichtbogenpfad hinweg reinigt den Lichtbogenraum,
so @daß einer sofortigen Schließung des Lichtbogenraumes sowie einer sofortigen
Wiedereinschaltung nichts im Wege steht.
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In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist i der
Lichtbogenraum und 2 der außerhalb des Lichtbogenraumes vorgesehene Druckspeicherraum.
Zwischen tbeiden Räumen befindet sich der ruhende Hohlkontakt 3, mit dem der Kontaktstift
4 im eingeschalteten Zustand den Stromschluß herstellt. Die abtrennbare, den Lichtbogenraum
i umhüllende Wandung 5 wird in ihrer Abschlußstellung durch einen Sperriegel 6 gehalten,
dessen Verschiebung .durch ein Zeitrelais 7 beeinflußt wird. Die Wand 5 :besitzt
an ihrem oberen Ende einen Kranz 8, auf dem eine Kraftfeder g lastet. Ist der Sperriegel
6 entfernt, so wird die Zylinderwand 5 in dem Gleitzylinder io durch die Kraftfeder
9 nach unten geschleudert. Weiterhin ist der Schalter von einem Gehäuse i i umgeben,
das mit der Außenatmosphäre durch Bohrungen 12 in Verbindung steht.
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Wird z. B. bei Auftreten eines Kurzschlusses im Leitungsnetz die Kontakttrennung
eingeleitet, so wird gleichzeitig hiermit auch das Zeitrelais 7 eingeschaltet. Der
Kontaktstift 4 bewegt sich durch den nach der Außenluft abgeschlossenen Raum i nach
unten. Der im Raum i brennende Lichtbogen erhitzt den Gasinhalt und steigert damit
.den Druck in diesem Raum, der sich durch den Hohlkontakt 3 zum Druckspeicherraum
2 ausgleichen kann. Durch die hierbei auftretende Strömung wird erreicht, daß der
Hohlkontakt und die Kontaktstiftspitze von Beginn der Kontakttrennung an mit Druckgas
bespült werden. Der Enddruck der Gase läßt sich noch wesentlich steigern, wenn den
Druckräumen kurz vor der Kontakttrennung Fremdgas von ein paar Atmosphären Druck
zugeleitet wird. Bei einer solchen Voraufladung der Schalterräume wird ein Vielfaches
des sonst erzielbaren Enddruckes erreicht. Hat nach Verlauf von einigen Halbwellen
das Zeitrelais 7 den Sperrschieber 6 entfernt, so schleudert die Druckfeder 9 die
Kammerwand 5 nach unten. Diese wird in ihrer Endstellung elastisch aufgefangen,
.da .der Luftinhalt unterhalb der Kammerwand komprimiert wird, sobald die Kammerwand
5 die Verbindungsöffnungen 13 zur Außenluft überschritten hat. Durch die plötzliche
Freilegung des Schaltraumes i expandiert der Gasinhalt dieses Raumes radial nach
allen Seiten zum Druckentspannungsraum 14, von wo aus das Gas allmählich durch die
Öffnungen 12 nach der Atmosphäre entweicht. Die Expansion des Gasinhaltes des Raumes
i geschieht so augenblicklich, daß durch die schlagartige Drucksenkung die heiße
Lichtbogengassäule stark erschüttert und aufgelockert wird, was für den Temperatursturz
in der Lichtbogengassäule von großer Wichtigkeit ist. Daher ist auch die Lichbbogenlöschung
eine schnelle und zuverlässig endgültige. Sofort nach erfolgter Drucksenkung unterhalb
des Hohlkontaktes 3 setzt die Gasströmung aus dem Druckspeiclierraum 2 ein. Sie
erfolgt in Richtung des Lichtbogenpfades und säubert ihn sowie seine Umgebung gründlich
von den restlichen Ladungsträgern, so daß schnellstens eine Wiedereinschaltung durchgeführt
werden kann.
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Der Kontaktstift 4 trägt einen Tragring 15, der bei der Einschaltbewegung
des Kontaktstiftes die Wandung 5 mitnimmt. Gleichzeitig wird durch die Schließbewegung
der Wandung .des Lichtbogenraumes die Kraftfeder 9 aufgeladen.