Elektrischer Schnellschalter, namentlich für Gleichstrom. Bei Kurzschlüssen in Gleiehstroinnetzen steigt der Kurzsehlussstrom nach einer Expo- nentialkurve, wobei die Anfangsgesehwindig- keit des Stromanstieges von der Grössenord nung<B>106</B> bis<B>2.107</B> Amp./Sek. ist, und der stabilisierte Wert des Kurzsehlussstromes, das, ist der Strom, der im Kurzschlusskreis in eini gen Hundertstelsekunden entstehen würde,
.sieh gewöhnlich in den Grenzen Voll 20.103 bis<B>100.103</B> Amp. bewegt <B>,</B> Die Hauptaufgabe der Sehnellsehalter für Gleiehstroin besteht in der Begrenzung dieser Ströme mit einer solchen Schnelligkeit, dass die höchsten Merte des Aussehaltstronies einige Male niedriger sind als der stabilisierte Wert.
Das bedeutet, dass der Schalter so rasch wirken muss, dass der Widerstand des Liehtbogens, weleher den Kurzsehlussstrom begrenzt, in den Stromkreis bereits zu einer Zeit einggesehaltet wird, die durch die Steil heit des Stromanstieges gegeben ist.
Diese Verhältnisse sind zwecks besserer Anschaulich keit der Beschreibung auf Bild<B>1.</B> der bei- ,geschlossenen Zeichnung abgebildet; die ange" führten Vorgänge sind in der Abbildung in ihrer zeitlichen Entwiehlung veranschaulicht.
Die horizontale Aelise <B>1</B> ist die Zeitaehse, die vertikale Aehse ist die Stromaehse. Der Ver lauf des nicht abgeschalteten Kurzschluss- stromes ist durch die Linie<B>3</B> veranschaulicht-, sie weist eine anfängliche Steigerung gemäss der Neigung von Tangente 4 und den stabili- sierten Wert<B>5</B> auf. Gemäss Linie<B>3</B> würde der Strom verlaufen, wenn im Stromkreis kein Schalter vorhanden wäre.
Befindet sieh im Stromkreis ein Schalter, folgt der Strom der Kurve<B>3</B> bloss bis züm Punkte<B>6,</B> das heisst bis zum Augenblick des Trennens der Kon takte und des Entstehens des Lichtbogens.
Von diesem Punkte an ist der Strom im Schalter dureh den Liehtbogen immer mehr begrenzt und verläuft entsprechend der Kurve <B>7</B> bis zum Punkte<B>8,</B> wo der Liehtbogen er- liseht und der Stromkreis definitiv unter- broehen ist. In Abb. 2 ist der Verlauf der Spannung im gleichen Zeitmassstab veran- schaulieht. Vom Augenblicke<B>6</B> an, das heisst von der Zeit der gegenseitigen.
Entfernung der Kontakte, steigt die Liehtbogenspannung bis zum Augenblick<B>8</B> gemäss Kurve<B>10</B> auf die stabilisierte Spannung, die durch die Linie<B>11</B> gegeben ist. Bestrebt wird, den Spitzenwert des Kurzsehlussstromes, gegeben durch die Ordinate<B>9,</B> Abb. <B>1.,</B> züi verringern, denn dieser Stromwert ist entscheidend für die dynamische und thermiselle Belastung des Kurzsehlussstromkreises. Die Wichtigkeit der Verringerung dieses Stromes ergibt sieh ganz besonders, wenn in Erwägung gezogen wird,
dass die dynamische und thermisehe Belastung des Schalters dem Quadrat des Strolnes pro portional ist.
Aus Abb. <B>1</B> geht hervor, dass die einzige Möglichkeit zur Verringerung des Kurzschluss- stromes die Verkürzung der Verzögerungszeit <B>n</B> des Aussehaltens ist. Gleichzeitig sehen wir auch, dass es keinen Sinn hätte, im Gegenteil schädlich wirken würde, die Brenndauer des Lielltbogens durch Verwendung intensiverer Lösehmittel zu verkürzen, da hierdureh bloss ein ungünstiger Verlauf der Lichtbogenspan- nung hervorgerufen würde.
Der Strom im Liehtbogen wäre so nämlich genötigt, sehnel- ler zu sinken, z. B. gemäss Kurve 1.2, und 1110111it müsste auch das magnetische Feld, wel- elles mit diesem Strom verkettet ist, innerhalb kürzerer Zeit wirksam sein. Dies ist jedoch bloss durch Erhöhung der Lichtbogenspan- nung möglich, so dass Überspannungen, gemäss Kurve<B>15</B> (Abb. 2), entstehen.
Diese besehlei-i- iLiate Lösehun- des Liehtboggens hat jedoeii, ,vie ersichtlich, einen Einfluss auf den Si i' <B>7</B> ..eiiwert des Kurzschlussstromes. Eine Ver- ringerung des Spitzenwertes des Stromes I#ann, wie aus dem Angeführten bei-vorgeht,
bloss durch Kürzung des ersten Teils (les Absehaltvor-angges herbeigeführt werden, das <B>C</B> heisst der Zeit vom Entstehen des Kurz- sehlusses bis zur Trennung der Kontakte # mechanische Verzöl-gerungszeit). Die bisher bekannten Sehnellsehalter ermöglichen meella- nisehe Verzögerungszeiten.
voll ungefähr t' 3.10-3 Sek., wobei diese Zeit im wesentlichen unabhängig voll der Grösse des Abschall- stromes und der l-,elliie-Iligl#eit der Änderim-, fiesselben war.
Ge,-enstand der Erfindun- ist ein el.elz- iriseher Schnellsellalter, der das Erreieben. von mechanischen Verzögerungszeiten in der Grössenordnung voll 1.1.0-4 Sek., bei grossen. am Anfang mit einer Gresehwindigkeit ##on z.
B.<B>107</B> Anip./Sek. steigenden Kurzschluss- -,trömen ermöglicht, das heisst gerade in len, wo ohne Absehaltung sehr hohe Kurz- sehlussströme entstellen würden, und die Be grenzung dieser Ströme von ganz wesentlicher Wichtigkeit ist. Bei langsamer ansteigender Strömung ist die Sehnelligkeit des Aussellal- tens entsprechend kleiner, was jedoch keines falls ein Nachteil ist.
Die Wirkungsweise Jes Antriebes des erfindlingsgemässen Sehnell- sehaltmeehanismus beruht auf der Kraftwir- kung zwischen zwei voll Stroni. durehflossenen zn Spuleil. Bekanntlich stossen sieh zwei gleich achsige, z.
B. seheibenförinige, nebeneinander angeordnete, von Strömen eiitf.),eueilgesetzter 1'%iehtun,-,- durehflossene Spulen gecgenseitigab. Bei entspreeliend grossen Strömen können ,sehr -rosse Kräfte. und Besehleunigungen und <B>C</B> C dadurch eine rasche Selialtung der Kontakte erreicht werden.
Erfindungs,--emäss wird eine der Spulen in einen Stromkreis eingeschaltet, desseil S'peisi n -ing von der Selinelligkeit der Änderung des Stronies im Hauptstroinkreis des Sehalters abhängig ist.
Die Konstruktion kann noch dadurell ver- einfaeht werden, dass die bewegliche Spule als volle leitende Scheibe auisgeführt wird.
Ein Beispiel des Sehalters nach der Erfin- c lung ist auf Abb. <B>3</B> veransehaulieht.
Der Strom verläuft durch die Drossel spule<B>16</B> von einer Windung, mit einem Eisen kern<B>17,</B> durch den (41eitkontakt <B>18</B> in deu A-Iisehaltbolzen <B>1.9,</B> weiter durch den festste henden Stirnkontakt<B>20</B> in die Ableitung<B>'21.</B> Alli Sehaltbolzen <B>19</B> sitzt eine leitende Seheibe 22 fest, die eine Spule #,on einer einzigen kurzgesehlossenen Wiiidtin,#., bildet.
Gleich- aehsi-- mit der Scheibe 22 ist die feste Spule <U>9</U> in einem Gehäuse 24 ani Rahmen des Selialters befestig., welelier der Übersichtlielt- keit hallber auf der Abbildun- nicht in allen Details veransehauliellt. ist.
Die Zuleitungen <B>215</B> und 2-16 der ',Spule sind all die Drosselspule <B>16</B> vor und hinter den-1 Kern.<B>17</B> an,-esehlossen.
Die Induktivität der Drosselspule<B>16</B> ist viel höher als die der festen Spule<B>23.</B>
Da der Ohnisehe Widerstand der festen Spule<B>23</B> un-, vielles grösser gewählt ist als der Ohinsehe Widerstand der Drosselspule<B>16,</B> wird die "Spule <B>'223</B> bloss ein unbedeutender Teil des gesamten Betriebsstromes (Gleit- i#:roiii # fliessen. In der beweglichen Spule 22 wird daher kein nennenswerter Strom indu ziert, so dass in dieser keine Kraft wirksain wird.
Im Au-enbliek des Kurzschlusses be-innt der Strom jäh nach Kurve<B>3</B> (Abb. <B>1)</B> anzu steigen. Der steigende Strom dureltläuft den Weg kleinster Induktivität, das heisst, er <B>23.</B> in der beweg durchfliesst die feste spule liehen Spule 22 wird ein Strom entgegenge setzter Riehtum, induziert und beide Spuleii stossen sieh gegenseitig ab. Dabei nimmt die bewegliche Spule '222 auch den Sehaltbolzen <B>19</B> mit, der mit ihr verbunden ist.
Es entsteht ein elektrischer Liehtbogen zwischen den Kontakten<B>19</B> und 20, der unter der Einwirkung des magnetischen Feldes, einer Stromsebleife, gebildet. durch die Zu- leituug zur Drosselspule<B>16</B> und die Ableitini#g- 21 entlano- den Abbrennhörnern <B>27, 28</B> in die Löselikanimer hinaufgetrieben wird.
Eine ähnliche Wirkung können wir auch durch eine andere Lösung erzielen, wenn wir r)aell Abb. 4 anstatt der 1)ro".",selsputle <B>16</B> eineij Transformator, dessen Primärwieklung <B><U>29</U></B> einen Teil des Hauptstroinkreises bildet ulld dessen Sekundärwieklung- <B>31</B> an die feste Spule<B>23</B> ange-,#ehlossen ist., verwenden.
So- lang.c durch den Schalter Gleichstrom lii-i- durchfliesst, wird in der Sekundärwieklung kein Strom induziert. Sobald es zu einer plötz- liehen Änderun- des Primärstromes komi)it, Wird an der Sekundärseite ein Strom indu- e 7iert, der durch die feste Spule<B>23</B> fliesst Dadurch wird ein Strom in der bewe-Iielien Scheibe 22 induziert, wodurch eine absto ssende Kraft entsteht.
In Abb. 4 ist<B>29</B> die Stromzuleitung und gleichzeitig die Primärseite des Transforma tors von einer einzigen Windun,- dureb. (iiii Eisenkern<B>30</B> dureh-ehend -ebildet.
Die weiteren Bestandteile sind die "-leiche?j wie in Abb. <B>3.</B>
Für das richtige Funktionieren des erfin dungsgemässen Schalters ist es von Wieliti-o-- keit, dass die magnetische Leitfähigkeit des Kernes<B>17</B> der Drosselspule, Abb. <B>3,</B> bzw. <B>30</B> rli hst gro\ Cies Transformators, Abb. 4, mö± <B>c</B> ist.
Wenn wir den ina,-netisehen Kreis v(#ll aus Eisenbleell ausführen würden., wäre das Eisen schon bei einem verhältnismässig klei nen Betriebsstroin gesättigt, das heisst der Arbeitspunkt wäre im Bereiche oberhalb des Knies der 'Magnetisierkurve und die weite ren maanetischen Kraftlinien, die beim Kauz- schluss entstehen, würden dann genötigt, <B>C</B> durch die Luft zu verlaufen.
Aus diesem, Grunde ist es vorteilhaft, in dem Kern<B>17</B> der Drosselspule<B>16</B> bzw. im Kern<B>030</B> des Trans formators einen Luftspalt vorzusehen, %vo- durch erreicht wird, dass der Arbeitspunkt auf der Magnetisierkurve tief unter dem Knie züi liegen kommt.
Deutlicher geht, der Einfluss des Luftspaltes aus Abb. <B>5</B> hervor, wo die Abhängigkeit des gesamten magnetischen FI-Li,Qses vom (-f'esaiiitstrom i (in Amp.), der mit dein Fluss (P verkettet ist, dargestellt wird. Die Gerade<B>32</B> gilt für die Luft, die Kurve<B>33</B> für einen geschlossenen Eisenkern und die Kurve 34 für einen Eisenkern. mit Luftspalt.
Die magnetische Leitfähigkeit ist gegeben durch die Neigung der betreffenden Kurve im Arbeitspunkt, das heisst dureb
EMI0003.0088
Die liiduktivität erhalten wir dann, wenn wir die magnetische Leitfähigkeit mit. dem Quadrat der _N,#7indungszahl multipli zieren. Es ist ersichtlich, dass die Induktiv!- lät L<B><I>=</I></B> nd Oldi für den Luftspalt konstant ist, hingegen für den übrigen magnetischen Kreis von der Sättigungsstufe des Eisens ab hängig, ist.
Für die Kurve<B>33</B> ist, unter Vor aussetzung eines Erregerstromes, gegeben durch Punkt<B>35,</B> die Induktivität wesentlich niedriger als für den Kreis des Eisens mit Luftspalt, dessen Charakteristik durch die Kurve 34 gegeben ist.
In vielen Fällen, z. B. in Gleiehstromnet- zen, die von mehreren Punkten, gespeist sind, ist es nötig, dass der 'Schalter sowohl bei posi liver wie auch bei neyativer Stromrichtuti- --leieh arbeitet. Dieser Anforderung entspricht der erfindungsgemässe Schalter vollkommen. Anderswo, z.
B. von Sehutzsehaltern für Queeksilbergleiehriehter, wird dagegen ver- e lan-t, dass ihre Empfindlichkeit für StrÖllie <B>C</B> ge#,visser Richtung grösser sei als für Ströme entgegengesetzter Richtung oder auieh, dass der Schalter bloss Ströme einer Richtung und keinesfalls Ströme entgegengesetzter Rieh- tung abschaltet.
Dieser Anforderung en'<B>-</B> spricht eine Ausführung des erfindungs- ZD (leillässen Schalters, bei welcher auf dein Kern .I der Drosselspule bzw. des Transformators, -welcher in diesem Falle ohne Luftspalt aus gebildet ist, eine HilfswieklLing angeordnet wird, die durch Gleichstrom solcher Grösse ge speist wird, dass das Eisen laut den Anfor- dei-angen bis zu einem gewissen.
Punkt der Magnetisierungskurve, fallweise bis zu einem Wert im Bereich oberhalb des Knies dieser Kurve (Abb. <B>5)</B> erregt wird. Die verlangte Empfindlichkeit für eine gewiesse Stromrich tung kann dann so erzielt werden, dass in den Kreig der festen Spule<B>23</B> ein Gleichriel,- ter beliebiger ALisführung eingeschaltet wird.
In diesem Falle wird bei einer plötzlichen #Änderung des Stromes im Hauptstromkreis an den Klemmen der Drosselspule oder der Sekundärwieklung des Transformators (Abb. <B>3</B> bzw. 4) eine Spannung induziert. Der so ent stehende Strom kann aber durch die Spule <B>23</B> bloss in der durch den Gleiehriehter be stimmten Richtung fliessen, so dass der Schal ter bloss bei einer Stromänderung in der ge wünschten Richtung wirken wird, wogegen er bei einer Stromänderung in umgekehrter Rieb- tung nicht abschaltet.
Der Kontakt 20 (Abb. <B>3)</B> kann als Gleit- kontakt ausgeführt werden, bei welchem sieh jedoch die mechanische Verzögerungszeit des Schalters um die Zeit des Herauslaufens, des Absehaltbolzens aus den Gleitkontakten ver- längert. Deswegen wird der Absehaltbolzen <B>19</B> bei dem Schalter nach Abb. <B>6</B> als Stirnkon takt, ausgeführt, welcher durch die Feder<B>37</B> in die Einsehaltstellung gedrückt wird, so dass das Trennen der Kontakte bereits im .Augenblick geschieht,
wo die Abstosskraft der Spulen gerade den Druck der Feder<B>37</B> und die Reibung im Gleitkontakt<B>38</B> überwiegt. Damit der Bolzen<B>19</B> nach Abschaltung nicht in die eingeschaltete Lage zurückkehrt und keinen neuen Kurzschluss hervorruft, weil der Bolzen bei dieser Ausfühi-Lingsform in der ausgeschalteten Lage durch eine Fallklinke <B>39</B> eingefangen, die in den Zahn 40 am Ende des Abschaltbolzens <B>19</B> eingreift.
Zum gleichen Zwecke lässt sieh auch die Lösung nach Abb. <B>7</B> anwenden. Hier ist ein Kipparm samt Feder 41 verwendet, welche in der einen Endlage den Kontal-,tdr-Liek her- vorruft und den Ansehaltbolzen mit der Scheibe in der eingeschalteten Lage hält. Bei Absehaltung hingegen kippt der Arm über die Totlage um Lind hält den Absehaltbolzen in der ausgeschalteten Lage fest.
In Abb. <B>8</B> ist als Beispiel eine weitere konstruktive Durchführung dargestellt. Hier ist der Abstandsbolzen<B>19</B> wieder durch die Kraft der Feder<B>37</B> in die ein-esehaltete Lage gedrückt. Gegen den Bolzeii'j9 ist der den undern Kontakt bildende Arm 43 angestelit, Jer um den Zapfen 44 drehbar ist und in die Aussehaltlage (gestrielielt angedeutet) durch die Feder 45 gezogen wird. Der Bewe- gang des Armes 43 wird durch ein Schloss ein Hindernis entgegengesetzt.
Am AiWüh- rungsbeispiel nach Abb. <B>8</B> ist das Schloss in einer an sieh bekannten Form durch drei liebe]. 46, 47, 48 gebildet, die den Arm 43 mit der am Rahmen des Schalters gelagerten Ein schaltwelle 49 mechanisch verbinden. In der eingeschalteten Lage des Schalters sind die Hebel. über die Totpunktlage bis zu den An- sehlägen <B>51</B> und<B>52</B> nach oben geknickt, so dass jedwede Bewegung des Armes 43 verhin dert wird. Das Hebelpaar 46 und 47 ist ausser dem in die geknickte Lage noch durch die Feder<B>50</B> gezogen.
Wenn nun das Hebelpaar 46, 47 in einer Weise durehgekniekt wird, wie dies weiter unten erwähnt ist, überwindet der Zug der Feder 45 die Feder<B>50</B> Lind der Arm 43 dreht sich in die Lage ausgeschaltet (gestrichelt angedeutet). Wie ersichtlich, ist das Festhalten des Absehaltbolzens <B>19</B> in der ausgeschalteten Lage hier überflüssig, da, bis der Bolzen wieder in die eingeschaltete Lage zurilekkehrt, der Aussehaltarm 43 schon in seiner Lage ausgeschaltet gekippt ist, so dass es nicht züi einer neuen Einsehaltun- kommt. Durch diese Lösung entsteht die<B>Mög-</B> lichkeit,
den Hub des kurzzeitigen Kontaktes bloss so gross durchzuführen, wie dies das Löschen des Liehtbogens erfordert, so dass die Masse dieses Kontaktes verkleinert und eine Vergrösserung der Absehaltgesehwindigkeit, erzielt wird.
Die Entriegelung des Absehaltarines 43, (las heisst die Lockerung des Schlosses, kann auf mehrere Weisen durchgeführt werden. Das Schloss kann durch ein an sieh bekanntes Übei-.stroiiii#elais gelockert, werden, welches z. B. nach Abb. <B>9</B> als direktes elektromagneti- sehes Relais<B>53</B> ausgebildet ist, dessen magne- tiselier Kreis die eine Zuleitung des Schalters umgibt.
Im Falle eines Kurzsehlusses wird in diesem Relais der Anker 54 angezogen, wel- eher durch einen zweiarmigen Hebel.<B>55</B> getra gen ist, der -um den Zapfen<B>56</B> drehbar ist. Der rechte Arm des Hebels<B>55</B> schlägt dabei auf das Hebelpaar 46, 47 auf und knickt es in der Richtung, nach unten durch. Dadurch ist das Schloss gelockert und der Arm 43 dreht sieh durch die Zugkraft der Feder 45 in die Lage ausgeschaltet .
Die Entriegelung des Schlosses kann auel). direkt von der beweglichen Spule hergeleitet, merden. In Abb. <B>10</B> ist ein Beispiel, einer sol- ehen Durchführung veranschaulicht. Die be-- weglielle 'Scheibe 22 schlägt auf den Arm des zweiarmigen Hebels<B>56,</B> der um einen festen Zapfen<B>57</B> drehbar ist, auf.
Die Bewegung wird weiter durch einen Isolierhebel<B>58</B> auf einen weiteren zweiarmigen Hebel<B>59</B> übertra gen, dessen zweiter Arm das Schloss in der gleichen Weise durchknickt, wie iiii voran gehenden Absatz beschrieben.
Bei der Ausführung laut Abb. <B>11</B> ist die Entriegelung des Schlosses ebenfalls von der Bewegung des Absehaltbolzeiis <B>19</B> hergeleitet, jedoch in einer andern Weise. Hier wird der Absehaltarin 43 gegen den Bolzen<B>19</B> durch die Feder<B>60,</B> die auf dem mittleren Hebel. des Schlosses angeordnet ist, gedrückt. In diesem Falle weist das Schloss den Arm <B>61</B> auf, der mit dem Hebel 46 gelenkig verb-un- den ist.
Am Arm <B>61</B> gleitet die Hülse<B>62</B> init den Zapfen<B>63,</B> an welchem der Hebel 48 ange hängt ist. Die Hülse<B>62</B> ist mittels Feder<B>60</B> aii den Anschlag 64 angedrüekt. Bei der Ein- s,chziltbewec,un- durch eine Drehung der Welle 49 im Uhrzeigersinn bewegt sieh der Arm 43 in die Lage, wie in Abb. <B>11</B> veranschaulicht, bis er auf den Bolzen<B>19</B> anschlägt. Hier hält ei und die Drehung der Welle 49 ist weiter erst möglich, wenn die Feder<B>60</B> zusammen gedrückt wird, wobei die Hülse<B>62</B> auf dem Arm<B>61</B> gleitet.
Die Kraft der Feder<B>60</B> über windet den Zu-- der Feder 45 und entwickelt noch einen Kontaktdruck zwischen dem Arm 43 und dem Bolzen<B>19.</B> Auf dein Einsehalt- arm 43 befindet sieh ein seitlicher Ausläufer <B>65,</B> der mit der Zugstange<B>66</B> gelenkig ver bunden ist. Die Zugstange gleitet in der Hülse <B>67,</B> die durch. den zweiarmigen Hebel 48 ge tragen ist.
Dieser Hebel ist um den festen Zapfen<B>69</B> drehbar und hat auf der linken Seite einen Anschlag<B>70.</B> Im Falle eines Kurzschlusses im Gleiehstromnetz entgleitet durch die Abstosswirkung zwischen der festen Spule und der beweglichen Scheibe der Zap fen<B>19</B> aus dem Bereiche des Armes 43, so dass dieser Arm durch die Wirkung des Druckes der Feder<B>60</B> sieh gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen beginnt.
Dabei schlägt jedoch der Anschlag<B>71</B> des Hebelehens <B>66</B> auf die Hülse <B>67</B> und der Hebel<B>68</B> verdreht sieh, so dass der Anschlag<B>70</B> das Hebelpaar 46,<B>61</B> durch- knickt. In der Folge zieht. die Feder 45 den Arm 43 in die Lage ausgeschaltet .
In Abb. 12 ist eine weitere Alternative des Aussehaltmeehanismus veranschaulicht. In diesem Falle ist die bewegliche Spule 22 mit dem Absehalt.bolzen <B>19</B> nicht fest verbunden. Beim Abschalten wird durch Aufschlag des Bolzens der Spule 22 auf die Hebel<B>73,</B> 74 der Absehaltbolzen <B>19</B> entriegelt, so dass dieser durch die Feder<B>72</B> in di e Lage ausgesehal- tet gedrückt wird.
Die feste Spule<B>23</B> kann entweder von der Drosselspule mit Eisenkern <B>17,</B> wie auf Abb, 12 angedeutet, oder vom Transformator<B>30, 31</B> nach Abb. 4 gespeist, werden.
Electrical quick switch, especially for direct current. In the event of short-circuits in continuous flow networks, the short-circuit current increases according to an exponential curve, with the initial visual speed of the current rise of the order of magnitude <B> 106 </B> to <B> 2.107 </B> Amp./sec. is, and the stabilized value of the short-circuit current, that is, the current that would arise in the short-circuit circuit in a few hundredths of a second,
.See usually within the limits of full 20.103 to <B> 100.103 </B> Amp. moved <B>, </B> The main task of the tendon holders for gleiehroin is to limit these currents with such a rapidity that the highest values of the Looking tronies are several times lower than the stabilized value.
This means that the switch must work so quickly that the resistance of the arc, which limits the short-circuit current, is already maintained in the circuit at a time that is given by the steepness of the current rise.
For the purpose of better clarity of the description, these relationships are shown on picture <B> 1. </B> of the enclosed drawing; the specified processes are illustrated in the figure in their chronological development.
The horizontal axis <B> 1 </B> is the time axis, the vertical axis is the stroma. The course of the short-circuit current that has not been switched off is illustrated by the line <B> 3 </B>; it shows an initial increase in accordance with the inclination of tangent 4 and the stabilized value <B> 5 </B> . According to line <B> 3 </B>, the current would flow if there were no switch in the circuit.
If there is a switch in the circuit, the current follows curve <B> 3 </B> only up to point <B> 6, </B> that is, until the moment the contacts are separated and the arc is created.
From this point on, the current in the switch is more and more limited by the arc and runs according to curve <B> 7 </B> to point <B> 8, </B> where the arc is reached and the circuit is definitely is interrupted. Fig. 2 shows the voltage curve on the same time scale. From the moment <B> 6 </B>, that is, from the time of the mutual.
Removal of the contacts, the arc voltage increases up to the moment <B> 8 </B> according to curve <B> 10 </B> to the stabilized voltage that is given by line <B> 11 </B>. The aim is to reduce the peak value of the short-circuit current, given by the ordinate <B> 9, </B> Fig. <B> 1., </B> züi, because this current value is decisive for the dynamic and thermal loading of the short-circuit circuit. The importance of reducing this current is shown especially when it is considered
that the dynamic and thermal load on the switch is proportional to the square of the current.
Fig. 1 shows that the only way to reduce the short-circuit current is to shorten the delay time <B> n </B> of the appearance. At the same time we also see that there would be no point, on the contrary, it would have a harmful effect to shorten the burning time of the Liellt arc by using more intensive solvents, since this would only cause an unfavorable curve of the arc voltage.
The current in the Liehtbogen would be forced to sink more sharply, e.g. B. according to curve 1.2, and 1110111it the magnetic field, which is linked to this current, should also be effective within a shorter time. However, this is only possible by increasing the arc voltage, so that overvoltages occur according to curve <B> 15 </B> (Fig. 2).
However, as can be seen, this besehlei iLiate solution has an influence on the value of the short-circuit current. A reduction in the peak value of the current I # ann, as can be seen from the above,
simply by shortening the first part (the withdrawal process can be brought about, the <B> C </B> means the time from the occurrence of the short circuit to the separation of the contacts # mechanical delay time). The previously known tendon holders allow meella-like delay times.
fully approximately 3.10-3 seconds, this time being essentially independent of the magnitude of the reject flow and the time of the change.
Ge, -enstand of the invention is an el.elz- irish rapid age, which the experience. of mechanical delay times in the order of magnitude of 1.1.0-4 seconds, for large ones. at the beginning with a size ## on z.
B. <B> 107 </B> Anip./sec. increasing short-circuit currents, that is to say especially in len, where very high short-circuit currents would be distorted if they were not disconnected, and the limitation of these currents is of essential importance. If the current rises more slowly, the tenderness of the exposure age is correspondingly smaller, but this is by no means a disadvantage.
The mode of action of the drive of the sehnell sehanismus according to the invention is based on the force effect between two full stroni. through-flow zn spool rope. As is well known, see two coaxial, z.
B. disk-shaped, juxtaposed, with currents), set 1 '%, -, - through-flowing coils on each other. With correspondingly large currents, very large forces can occur. and accelerations and <B> C </B> C thereby a rapid rotation of the contacts can be achieved.
According to the invention, one of the coils is switched on in a circuit, the servicing of which is dependent on the sensitivity of the change in the stronies in the main circuit of the operator.
The construction can also be simplified in that the moving coil is designed as a full conductive disk.
An example of the holder according to the invention is shown in fig. <B> 3 </B>.
The current runs through the choke coil <B> 16 </B> one turn, with an iron core <B> 17 </B> through the (side contact <B> 18 </B> in eng A retaining bolt < B> 1.9, </B> further through the fixed front contact <B> 20 </B> into the lead <B> '21. </B> Alli retaining bolt <B> 19 </B> has a conductive retaining disk 22 firmly, which forms a coil #, on a single short-circuited Wiiidtin, #.,.
At the same time, with the disk 22, the fixed coil <U> 9 </U> is fastened in a housing 24 on the frame of the selector, which means that the clarity is not shown in all details in the image. is.
The supply lines <B> 215 </B> and 2-16 of the 'coil are all connected to the choke coil <B> 16 </B> in front of and behind the -1 core. <B> 17 </B> .
The inductance of the choke coil <B> 16 </B> is much higher than that of the fixed coil <B> 23. </B>
Since the outside resistance of the fixed coil <B> 23 </B> is chosen to be much greater than the outside resistance of the choke coil <B> 16, </B> the "coil <B> '223 </B> only an insignificant part of the total operating current (sliding i #: roiii # flow. Therefore, no significant current is induced in the movable coil 22, so that no force is effective in it.
On the outskirts of the short circuit, the current begins to rise abruptly after curve <B> 3 </B> (Fig. <B> 1) </B>. The rising current runs along the path of the smallest inductance, that is, it <B> 23 </B> in the movement flows through the fixed coil borrowed coil 22, a current of the opposite direction is induced and both coils repel each other. In the process, the movable coil '222 also takes along the retaining bolt <B> 19 </B>, which is connected to it.
An electrical arc is created between contacts 19 and 20, which is formed under the influence of the magnetic field, a current loop. is driven up through the supply line to the choke coil <B> 16 </B> and the Ableitini # g- 21 along the discharge horns <B> 27, 28 </B> into the release buckets.
We can achieve a similar effect with another solution, if we r) aell Fig. 4 instead of the 1) ro ".", Selsputle <B> 16 </B> a transformer, whose primary weight <B> <U> 29 </U> </B> A part of the main circuit forms ulld whose secondary balance <B> 31 </B> is connected to the fixed coil <B> 23 </B> -, # is connected.
As long as direct current lii-i- flows through the switch, no current is induced in the secondary voltage. As soon as there is a sudden change in the primary current, a current is induced on the secondary side, which flows through the fixed coil. This creates a current in the moving pane 22 induced, creating a repulsive force.
In Fig. 4, <B> 29 </B> is the power supply and at the same time the primary side of the transformer from a single winding. (iiii iron core <B> 30 </B> continuously -formed.
The other components are the same as in Fig. <B> 3. </B>
For the switch according to the invention to function correctly, it is essential that the magnetic conductivity of the core <B> 17 </B> of the choke coil, Fig. <B> 3, </B> or <B > 30 </B> rli hst large \ Cies transformer, Fig. 4, is possible.
If we were to make the ina, -netic circle v (#ll made of sheet iron, the iron would be saturated even with a relatively small operating current, i.e. the working point would be in the area above the knee of the magnetization curve and the other mechanical lines of force, that arise when the owl closes would then be compelled to run <B> C </B> through the air.
For this reason, it is advantageous to provide an air gap in the core <B> 17 </B> of the choke coil <B> 16 </B> or in the core <B> 030 </B> of the transformer,% vo - by achieving that the working point on the magnetization curve comes to lie deep below the knee.
The influence of the air gap can be seen more clearly from Fig. <B> 5 </B>, where the dependence of the total magnetic FI-Li, Qses on the (-f'esaiiitstrom i (in Amp.), Which corresponds to your flux (P The straight line <B> 32 </B> applies to the air, the curve <B> 33 </B> for a closed iron core and the curve 34 for an iron core with an air gap.
The magnetic conductivity is given by the inclination of the relevant curve at the working point, i.e. dureb
EMI0003.0088
We get the liiduktivität if we use the magnetic conductivity with. Multiply the square of the _N, # 7 binding number. It can be seen that the inductive! - lät L <B> <I> = </I> </B> nd Oldi is constant for the air gap, whereas it depends on the saturation level of the iron for the rest of the magnetic circuit.
For the curve <B> 33 </B>, assuming an excitation current, given by point <B> 35, </B> the inductance is significantly lower than for the circle of iron with an air gap, the characteristic of which is given by curve 34 given is.
In many cases, e.g. B. in traction current networks that are fed from several points, it is necessary that the 'switch works with positive as well as with neyative Stromrichtuti- --leieh. The switch according to the invention fully meets this requirement. Elsewhere, e.g.
B. by protective switches for Queek silver instructors, however, it is ordered that their sensitivity for currents is greater than for currents in the opposite direction, or that the switch is just one Direction and never switch off currents in the opposite direction.
This requirement en '<B> - </B> speaks an embodiment of the invention ZD (leillässen switch, in which on your core .I the choke coil or the transformer, -which is formed in this case without an air gap from, an auxiliary swing is arranged, which is fed by direct current of such magnitude that the iron according to the requirements up to a certain.
Point of the magnetization curve, occasionally up to a value in the area above the knee of this curve (Fig. <B> 5) </B>. The required sensitivity for a certain current direction can then be achieved in such a way that a rectification is switched on in the circuit of the fixed coil 23 in any direction.
In this case, if there is a sudden change in the current in the main circuit, a voltage is induced at the terminals of the choke coil or the secondary voltage of the transformer (Fig. 3 or 4). The resulting current can only flow through the coil 23 in the direction indicated by the equation, so that the switch will only act when the current changes in the desired direction, whereas it does so when the current changes Current change in reverse direction does not switch off.
The contact 20 (Fig. 3) can be designed as a sliding contact, in which, however, the mechanical delay time of the switch is extended by the time the safety bolt runs out of the sliding contacts. That is why the retaining bolt <B> 19 </B> in the switch according to Fig. 6 is designed as a face contact, which is pressed into the closing position by the spring <B> 37 </B>, so that the separation of the contacts takes place in an instant,
where the repulsive force of the coils just outweighs the pressure of the spring <B> 37 </B> and the friction in the sliding contact <B> 38 </B>. So that the bolt <B> 19 </B> does not return to the switched-on position after switching off and does not cause a new short circuit, because the bolt in this version is caught in the switched-off position by a latch <B> 39 </B>, which engages in the tooth 40 at the end of the shut-off pin <B> 19 </B>.
For the same purpose, see also the solution according to Fig. <B> 7 </B>. Here a tilting arm including a spring 41 is used, which in one end position causes the control, tdr leech and holds the stop bolt with the disc in the switched-on position. On the other hand, if you hold off, the arm tilts over the dead position and holds the hold-off pin in the deactivated position.
Another structural implementation is shown as an example in Fig. 8. Here, the spacer bolt <B> 19 </B> is pressed into the retained position again by the force of the spring <B> 37 </B>. The arm 43, which forms the other contact, is positioned against the bolt, which is rotatable about the pin 44 and is pulled into the open position (indicated by the pointed lines) by the spring 45. The movement of the arm 43 is opposed to an obstacle by a lock.
In the example according to Fig. 8, the lock is in a well-known form thanks to three love]. 46, 47, 48 formed which mechanically connect the arm 43 to the switching shaft 49 mounted on the frame of the switch. The levers are in the switched-on position of the switch. Above the dead center position up to the abutment lines <B> 51 </B> and <B> 52 </B>, bent upwards so that any movement of the arm 43 is prevented. The pair of levers 46 and 47 is also pulled into the bent position by the spring <B> 50 </B>.
If now the pair of levers 46, 47 is bent through in a way, as mentioned below, the pull of the spring 45 overcomes the spring <B> 50 </B> and the arm 43 rotates into the position switched off (indicated by dashed lines) . As can be seen, holding the retaining bolt 19 in the switched-off position is superfluous here because, until the bolt returns to the switched-on position, the retaining arm 43 is already tilted in its switched-off position so that it does not for a new attendance. This solution creates the <B> possibility </B>
to carry out the stroke of the short-term contact only as large as required to delete the arc, so that the mass of this contact is reduced and the holding speed is increased.
The unlocking of the retainer altar 43, (which means the loosening of the lock, can be carried out in several ways. The lock can be loosened by a well-known üei-.stroiiii # elais, which, for example, according to Fig. <B> 9 </B> is designed as a direct electromagnetic relay <B> 53 </B>, the magnetized circuit of which surrounds a feed line of the switch.
In the event of a short circuit, the armature 54 in this relay is attracted, which is carried by a two-armed lever 55 which can be rotated about the pin 56. The right arm of the lever 55 strikes the pair of levers 46, 47 and kinks it in the downward direction. As a result, the lock is loosened and the arm 43 turns into the switched off position due to the tensile force of the spring 45.
The lock can be unlocked auel). derived directly from the moving coil, merden. An example of such an implementation is illustrated in Fig. 10. The movable disc 22 strikes the arm of the two-armed lever <B> 56 </B> which can be rotated about a fixed pin <B> 57 </B>.
The movement is further transmitted by an isolating lever 58 to a further two-armed lever 59, the second arm of which buckles the lock in the same way as described in the previous paragraph.
In the embodiment according to Fig. 11, the unlocking of the lock is also derived from the movement of the retaining bolt <B> 19 </B>, but in a different way. Here the reticulation altar 43 is held against the bolt <B> 19 </B> by the spring <B> 60 </B> on the middle lever. of the lock is arranged, pressed. In this case the lock has the arm 61 which is articulated with the lever 46.
The sleeve <B> 62 </B> slides on the arm <B> 61 </B> with the pin <B> 63 </B> on which the lever 48 is attached. The sleeve <B> 62 </B> is pressed against the stop 64 by means of a spring <B> 60 </B> aii. When turning the shaft 49 clockwise, the arm 43 is moved into the position as illustrated in FIG. 11 until it hits the bolt 19 </B> strikes. It stops here and the rotation of the shaft 49 is only possible if the spring <B> 60 </B> is pressed together, with the sleeve <B> 62 </B> on the arm <B> 61 </ B > slides.
The force of the spring <B> 60 </B> overcomes the supply of the spring 45 and still develops a contact pressure between the arm 43 and the bolt <B> 19. </B> On your maintenance arm 43, see a lateral extension <B> 65 </B> which is hinged to the tie rod <B> 66 </B>. The pull rod slides through the sleeve <B> 67 </B>. the two-armed lever 48 is carried ge.
This lever can be rotated around the fixed pin <B> 69 </B> and has a stop <B> 70 </B> on the left side. In the event of a short circuit in the traction current network, it slips away due to the repulsive effect between the fixed coil and the movable one Disc the pin 19 out of the area of the arm 43, so that this arm begins to move counterclockwise as a result of the pressure of the spring 60.
In doing so, however, the stop <B> 71 </B> of the lever arm <B> 66 </B> hits the sleeve <B> 67 </B> and the lever <B> 68 </B> is twisted, so that the stop <B> 70 </B> kinks the pair of levers 46, <B> 61 </B>. As a result pulls. the spring 45 turned off the arm 43 in the position.
In Fig. 12 another alternative to the lookout mechanism is illustrated. In this case, the movable coil 22 is not permanently connected to the retaining bolt 19. When switching off, the shut-off bolt <B> 19 </B> is unlocked by the bolt of the coil 22 striking the levers <B> 73, </B> 74, so that it is released by the spring <B> 72 </B> in the position is kept pressed.
The fixed coil <B> 23 </B> can either be from the choke coil with iron core <B> 17, </B> as indicated in Fig. 12, or from the transformer <B> 30, 31 </B> as shown in Fig. 4 are fed.