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Schalteinrichtung Es sind bereits verschiedene Schalteinrichtungen
vorgeschlagen worden, bei denen die Trennung der Kontakte in der Nähe des Stroinnulldurchganges
erfolgt. Meist wurden zur Steuerung verhältnismäßig komplizierte Auslöser verwendet,
weshalb derartige Schalteinrichtungen bis heute nur für Spezialfälle Anwendung fanden.
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Die Schalteinrichtung nach der Erfindung weist ein durch den zu schaltenden
Strom elektromagnetisch beeinflußtes Schaltelement auf und ist gekennzeichnet durch
einen ringförmigen Eisenkern, in welchem der zur Beeinflussung des Schaltelements
erforderliche Kraftfluß durch einen von dem zu schaltenden Strom durchflossenen
mindestens annähernd geradlinigen Leiter, der von diesem Eisenkern umgeben ist,
erzeugt wird.
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In den Fig. i bis 5 der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Bezugszeichen haben in allen
Figuren dieselbe Bedeutung.
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Fig. i zeigt einen Querschnitt und Fig. 2 den dazu gehörenden Grundriß
eines Einphasenschalters. Es bedeuten darin i der magnetische Kreis mit dem Anker
2, der das Kontaktstück 3 trägt; 4 und 5 sind die feststehenden Anschlüsse mit den
Klemmen K1 und K2; 6 ist eine Feder, die als Druck- und als Zugfeder arbeitet. Die
Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Beim Einschalten wird der Anker 2 zusammen
mit der Schaltbrücke 3 nach links bewegt, wobei die Feder 6 als Druckfeder arbeitet.
Sowie zwischen den Schaltstücken ¢ und 5 eine Verbindung besteht, erzeugt der nun
von K1 nach K2 fließende Strom ein Magnetfeld, wodurch der Anker 2, insbesondere
bei großem Strom, kräftig gegen die Schaltstücke 4 und 5 gepreßt wird. Dieser Kontaktdruck
kann durch Zusammendrücken der Feder 6 noch beliebig erhöht werden, so daß ein
sehr
geringer Kontaktwiderstand und damit eine große Kurzschlußfestigkeit des Schalters
erzielt wird. Soll nun ausgeschaltet werden, so wird das Ende der Feder 6 nach rechts
bewegt; der Federdruck nimmt zunächst ab bis auf Null und verwandelt sich dann in
eine nach rechts wirkende Zugkraft. Eine Trennung des Kontaktes kann aber nur in
der unmittelbaren Umgebung des Stromnulldurchganges erfolgen, da während der übrigen
Zeit das Schaltelement 2 magnetisch festgehalten wird. Hat die Federspannung einen
genügend großen Wert erreicht, so wird die Schaltbrücke 3 zusammen mit dem Anker
2 in der unmittelbaren Umgebung des Stromnulldurchganges abgerissen. Die Unterbrechung
erfolgt also unter sehr günstigen Abschaltbedingungen.
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In Fig. 3 und 4 ist der Querschnitt bzw. Grundriß einer Schalteinrichtung
dargestellt, wie sie insbesondere für große Nennstromstärken von Vorteil ist. Die
Wirkungsweise entspricht vollkommen der der Anordnung nach den Fig. i und 2. Der
besondere Vorteil der Konstruktion nach den Fig. 3 und 4 besteht darin, claß der
Magnetkreis i in einem Einschnitt der Strombahn untergebracht ist, so daß die Gesamtbreite
des Schalters lediglich durch die Breite der Anschlüsse K1 und KZ gegeben ist. Die
Stromdichte in den feststehenden Kontakten 4 und 5 ist zwar größer als in den Anschlüssen
K1 und K, Durch geeignete Bemessung kann jedoch dafür gesorgt werden, daß die in
den feststehenden Kontakten 4 und 5 und der Schaltbrücke ,3 erzeugte Wärme axial
abfließen kann. Fig. 4 zeigt die Schalteinrichtung während des Ausschaltvorganges,
wobei die Schaltkontakte derart angeordnet sind, daß mindestens ein Teil des erzeugten
Kraftflusses als magnetisches Blasfeld wirkt, indem die magnetischen Streukraftlinien
io senkrecht zu den eventuell auftretenden Lichtbögen ii stehen, wodurch auf diese
eine Kraftwirkung nach oben bzw. nach unten entsteht. Von Bedeutung ist diese magnetische
Blasung vornehmlich dann, wenn zwischen Strom und Kraftfluß eine gewisse Phasenverschiebung
besteht.
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Schalter der Bauart nach Fig. 3 und 4 sind besonders geeignet für
mehrphasige Ausrüstung. Dabei können die drei Schaltfedern von einem gemeinsamen
Getriebe aus betätigt werden. Je nach der Steuerung können auf diese Weise sogenannte
Handschalter oder Selbstschalter gebaut werden. Bei Hochspannung kann der prinzipielle
Aufbau beibehalten werden. Zur Erzeugung einer möglichst großen Festigkeit gegen
wiederkehrende Spannung wird man aber zweckmäßig die Schaltstelle in einem Gas unter
erhöhtem Druck anordnen.
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1)a im allgemeinen der magnetische Kraftfluß dem ihn erzeugenden Strom
je nach Aufbau des magnetischen Kreises mehr oder weniger nacheilt, kann es vorteilhaft
sein, bei derartigen Schalteinrichtungen einen zweiten magnetischen Kreis anzuordnen,
dessen Kraftfluß durch den zu schaltenden Strom erzeugt wird und dessen Sekundärstrom
derart auf den ersten Magnetkreis einwirkt, daß in letzterem der resultierende,
das Schaltelement beeinflussende Kraftfluß gegenüber dem zu schaltenden Strom eine
Voreilung aufweist. Hierdurch kann erreicht werden daß die Kontakttrennung immer
kurz vor dem Stromnulldurchgang erfolgt, wobei dann im Stromnulldurchgang der Lichtbogen
erlischt und eine Neuzündung leicht vermieden werden kann. In Fig. 5 ist eine solche
Anordnung schematisch dargestellt. 15 ist ein zweiter magnetischer Kreis mit einer
sekundären Wicklung 12. Diese ist über eine Impedanz 13 mit einer Wicklung 14 auf
dem Magnetkreis i derart verbunden, daß der resultierende magnetische Fluß im Kreis
i dem durch den Schalter fließenden Strom etwas voreilt. Wird nun die Feder C% gespannt,
so erfolgt die Unterbrechung, wie Versuche gezeigt haben, ausnahmslos kurz vor dem
Stromnulldurchgang, wodurch eine hohe Schaltleistung mit geringstem Aufwand erzielt
wird.
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Die beschriebenen und dargestellten Schalteinrichtungen zeichnen sich
dank der Erfindung durch einen sehr einfachen und raumsparenden Aufbau aus, wobei
eine synchrone Betätigung ohne zusätzliche Auslöser und Relais erzielt ist. Die
Abmessungen der dargestellten Schalteinrichtungen sind im wesentlichen nur noch
durch die Größe der Anschlüsse bedingt.