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Lasttrennschalter Es sind Lasttrennschalter bekannt, bei denen der
ortsfeste Aufnahmekontakt und in eingeschaltetem Zustand auch der bewegliche messer-
oder stiftförmige Kontakt mit einem meist hakenförinig abgewinkelten Teil zwischen
zwei mit geringem Abstand parallel zueinander liegenden plattenartigen Wänden aus
bei Erwännung Gas abgebendemWerkstoff liegen und zwischen denen der bewegliche Kontakt
beim Ein- und Ausschalten auf bogenföriniger Bahn hindurchbewegt wird. Unter der
Wärme, die von dem beim Abschalten entstehenden Lichtbogen ausgeht, entsteht einerseits
durch Erwärmung der zwischen den plattenförmigen Wänden vorhandenen Luft, anderseits
durch die Abgabe von Gasen aus diesen Wänden ein Gasdruck, der das Bestreben hat,
sich vorzugsweise nach oben zu entspannen und der dabei eine Gasströmung erzeugt,
die den Lichtbogen möglichst schnell zum Erlöschen bringen soll. Um den gewünschten
Effekt zu erzielen, müssen die beiderseits der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes
angeordneten Platten lotrecht stehen und verhältnismäßig große Ausdehnung in beiden
zur Schaltrichtung parallelen Dimensionen haben. Deshalb beanspruchen die Lasttrennschalter
der genannten Art einen verhältnismäßig großen Raum, der häufig, vor allem in gekapselten
oder verkleideten Schaltanlagen, nicht zur Verfügung steht. Dir, Verwendbarkeit
der bekannten Lasttrennschalter wird weiter dadurch beeinträchtigt, daß die beim
Abschalten frei werdenden, zwischen den Platten vorzugsweise nach oben austretenden
ionisierten Gase überschläge zwischen benachbarten, Spannungen verschiedenen Potentials
führenden Leitern verursachen können.
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Es hat nicht an Versuchen gefehlt, diese Nachteile dadurch zu vermeiden,
daß man den Festkontakt in eine allseitig geschlossene, von gasabgebenden Wänden
begrenzte Schaltkammer mit nur einer öffnung zum Einführen des beweglichen Kontaktes
verlegt, die durch diesen bei eingeschaltetem Schalter mehr oder weniger dicht verschlossen
ist. Dadurch soll erreicht werden, daß die vom Lichtbogen aus den Kammerwänden frei
gemachten Gase so lange, innerhalb der Kammer aufgespeichert werden, bis der bewegliche
Kontakt seine Durchlaßöffnung freigibt, worauf die unter hohem Druck stehenden Gase
sich unmittelbar hinter dem Ende des beweglichen Kontakts entspannen und die dabei
auftretende Gasströmung den Lichtbogen zum Erlöschen bringen soll. Bei derartigen
Schaltern erfolgt die Lichtbogenlöschung also erst außerhalb der Kammer, und die
innerhalb der Kammer erzeugten Gase treten aus dieser in Form eines Feuerstrahls
nach außen. Diese Schalter sind infolgedessen in geschlossenen Räumen, insbesondere
in der Nähe von Bedienungsgängen oder in der Nachbarschaft von wärmeempfindlichen
Einrichtungen nicht verwendbar.
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Demgegenüber wird mit der Erfindung ein Lasttrennschalter angestrebt,
bei dem der in einer allseitig bis auf die Einführöffnung für den beweglichen Kontakt
geschlossenen Kammer mit gasabgebenden Wänden gezogene Lichtbogen noch innerhalb
der Kammer auf möglichst kurzem Wege gelöscht wird, und zwar ohne daß auch nach
dem völligen Austritt des beweglichen Kontakts aus der Kammer außerhalb von dieser
irgendwelche Feuererscheinungen auftreten. Sie erreicht dies dadurch, daß innerhalb
der Kammer hinter dem Ende des sich nach außen bewegenden beweglichen Kontakts entstehenden
Gase veranlaßt werden, sich schrittweise zu entspannen und bei jedem Schritt unmittelbar
hinter dein Ende des beweglichen Kontakts eine quer zu dessen Bewegungsbahn gerichtete
Gasströmung zu erzeugen. Zu diesem Zweck sind in den sonst die Bewegungsbahn des
beweglichen Kontakts eng umschließenden Wandungen der Löschkammer an gegenüberliegenden
Seiten dieser Bewegungsbahn Ausnehmungen vorgesehen, die in Schaltrichtung derart
gegeneinander versetzt sind, daß beim Ausschalten hinter dem Ende des beweglichen
Kontakts nacheinander jeweils zwei Ausnehmungen, die an verschiedenen Seiten seiner
Bewegungsbahn liegen und zuvor durch ihn gegeneinander abgeschlossen waren, über
diese Bewegungsbahn miteinander verbunden werden.
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Lasttrennschalter mit bis auf die Einführöffnung für den beweglichen
Kontakt allseitig geschlossener, den Festkontakt enthaltender Schaltkammer, deren
Innenwände
an gegenüberliegenden Seiten der Bewegungsbahn für den beweglichen Kontakt Ausnehmungen
aufweisen, sind an sich bekannt. Dort sind die, Ausnehraungen jedoch nicht in Schaltrichtung
gegeneinander versetzt, sondern liegen paarweise einander gegenüber. Sie sind auch
nicht dazu bestimmt und geeignet, eine Querströmung der aus den Wänden frei gemachten
Gase zu erzeugen, diese Gase werden viehnehr durch entsprechend ausgebildete weitere
Ausnehmungen in den Kammerwänden oder des beweglichen Kontakts an diesem entlang
und durch dessen nicht völlig von ihm ausgefüllte Durchlaßöffnung nach außen geleitet.
Auch hier wird also keine quer zum Lichtbogen gerichtete Gasströmung erzeugt.
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Sonach ist Gegenstand der Erfindung ein Lasttrennschalter, insbesondere
für Hochspannung, mit Lichtbogenlöschung durch Gase, die durch den Lichtbogen aus
den die Bewegungsbahn des beweglichen Kontakts eng umschließenden Wandungen einer
bis auf die Einführöffnung für den beweglichen Kontakt allseitig geschlossenen,
den Festkontakt enthaltenden Schaltkammer erzeugt werden und bei dem die Schaltkammerwandungen
mit an gegenüberliegenden Seiten der Bewegungsbahn für den beweglichen Kontakt versehen
sind, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß diese Ausnehmungen in Schaltrichtung
derart gegeneinander versetzt sind, daß beim Ausschalten hinter dem Ende des beweglichen
Kontakts nacheinander jeweils zwei zuvor durch ihn gegeneinander abgeschlossene
Ausnehmungen, die an verschiedenen Seiten seiner Bewegungsbahn liegen, über diese
miteinander verbunden werden. Beim Trennen eines solchen Schalters tritt das aus
dem Aufnahmekontakt frei gewordene Ende des beweglichen Kontakts zunächst in einen
der zu einem Paar von Ausnehmungen gehörigen Hohlräume, wobei in diesem infolge
Erwärmung der von der Schaltkammer eingeschlossenen Luft und Abgase, von Gas aus
den Kammerwänden durch den vom beweglichen Kontakt nachgezogenen Lichtbogen ein
überdruck entsteht, der bestrebt ist, sich vor dem freien, nach außen wandernden
Ende des beweglichen Kontakts zu entspannen. Diese Entspannung führt zur Bildung
eines Gasstromes hoherBewegungsenergie in demMoment, in dem das Ende des beweglichen
Kontakts den zweiten, noch unter geringerem Druck stehenden Hohlraum. eines Paares
freizugeben beginnt. Da dieser Gasstrom quer zum Lichtbogen gerichtet ist, ist er
besonders geeignet, zur schnellen Löschung des Lichtbogens beizutragen. Die Löschung
des Lichtbogens erfolgt um so schneller und sicherer, je mehr Hohlraumpaare
der genannten Art die Schaltkammer enthält.
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Besonders wirkungsvoll ist eine Schaltkammer mit einer Mehrzahl von
Hohlraumpaaren, von denen je-
weils ein Hohlraum eines Paares sich mit einem
Hohlraum eines benachbarten Paares teilweise überdeckt. Derart angeordnete Hohlräume
bilden einen sich zu beiden Seiten der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes erstreckenden
und diese Bahn mehrfach kreuzenden schlangenförmigen Kanal, in dem neben einer entlang
der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes nach außen gerichteten Gasströmung nacheinander
mehrere quer zu dieser Bewegungsbahn und damit quer zum Lichtbogen gerichtete Gasströme
hoher Bewegungsenergie zur Entstehung gelangen. Sofern es sich um Lasttrennschalter
zum Schalten geringer Ströme handelt, bei denen der bewegliche Kontakt beim Abschalten
einen nur verhältnismäßig ,schwachen Lichtbogen nach sich zieht, dessen Wänne nicht
ausreicht, um innerhalb der Schaltkammer einen zum Löschen des Bogens genügend hohen
Gasdruck zu erzeugen, kann es vorteilhaft sein, in einem oder mehreren der Hohlraumpaare
je einen der bekannten kugel- oder scheibenförmigen Sperrkörper anzuordnen,
der unter seinem Eigengewicht, durch Federkraft oder auf andere Weise in die frei
gewordene Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes verschoben wird und diese dabei
verengt. Diese Sperrkörper sind vielfach für sich allein geeignet, den Lichtbogen
zum Erlöschen zu bringen. Soweit -dies nicht der Fall ist, bewirkt die von
ihnen herbeigeführte Verengung der Bewegungsbahn eine beträchtliche Erhöhung der
Strömungsgeschwindigkeit der aus der Kammer unter überdruck nach außen drängenden
Gase, die dann ihrerseits den Lichtbogen zum Erlöschen bringen. Das Einführen der
Sperrkörper in die von dem bewegJichen Kontakt freigegebene Bewegungsbahn läßt sich
gegebenenfalls unter Verzicht auf eine Feder dadurch erreichen oder unterstützen,
daß die dem ortsfesten Aufnahmekontakt nächstgelegene Wand des Hohlraumes, der einen
vom beweglichen Kontakt aus dessen Führungsbahn verdrängten Sperrkörper aufnimmt,
mit dem Sperrkörper einen gegen die Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes offenen
und vorteilhaft sich gegen die Bewegungsbahn erweiternden Spalt bildet. In diesem
Falle dringen unter überdruck stehende Gase nach Freigabe der zuvor vom beweglichen
Kontakt überdeckten Spaltöffnung in den Spalt hinter dem Sperrkörper ein und drängen
diesen in den frei gewordenen Teil der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes.
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Auch die Sperrkörper können aus gasabgebendem Werkstoff bestehen.
Auf diese Weise wird erreicht, daß auch ein schwächerer, die Kammerwände nicht oder
nur mäßig zur Abgabe von Gas veranlassender Lichtbogen die unmittelbar von ihm getroffenen
Sperrkörper zur Gasabgabe veranlaßt und so hinter dem sich öffnenden beweglichen
Kontakt eine Gasströmung erzeugt, die ausreicht, um ein alsbaldiges Erlöschen des
Lichtbogens herbeizuführen.
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Infolge der eigenartigen Ausbildung der Schaltkammer kann das sie
aufnehmende Gehäuse sehr klein ausgeführt sein. Insbesondere braucht infolge Verzichts
auf die Ausnutzung des Wärmeauftriebes zum Löschen des Lichtbogens das Gehäuse in
lotrechter Richtung keine größere Ausdehnung zu haben, als die Unterbringung der
zur Schaltkammer gehörigen Hohlräume es erfordert. Aus dem gleichen Grunde ist die
Wirkungsweise des Lasttrennschalters auch unabhängig von seiner Anordnung im Raum,
sofern nicht das Eigengewicht von Sperrkörpern zu deren Verlagerung innerhalb der
Schaltkammer ausgenutzt werden soll.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für den den Gegenstand
der Erfindung bildenden Lasttrennschalter schematisch dargestellt. Es zeigt Fig.
1 im Längsschnitt einen Schalter mit zwei sich beiderseits der bogenförmigen
Bewegungsbahn des hakenförmig abgewinkelten Endes eines stiftförrnigen beweglichen
Kontaktes erstreckenden Hohlraumpaaren, Fig. 2 den Schalter nach Fig.
1 in einem Querschnitt,
Fig. 3 einen Lasttrennschalter
mit vier Hohlraumpaaren und zum Teil federbelasteten Sperfkörpern, Fig. 4 einen
Lasttrennschalter mit Sperrkörpern, auf die an Stelle von Federn der beim Abschalten
des Schalters entstehende Gasdruck im gleichen Sinne wirkt wie die Federn bei dem
Schalter nach Fig. 3,
Fig. 5 einen Lasttrennschalter mit sich zu einem
schlangenförmig beiderseits der Bewegungsbahn des Schaltstiftes erstreckenden Kanal
ergänzenden Hohlräumen, Fig. 6 einen auf einem üblichen Messertrennschalter
angeordneten Lasttrennschalter nach der Erfindung in Seitenansicht.
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Das aus zwei in einer vorzugsweise vertikalen Ebene gegeneinandergelegten
plattenförmigen Teilen aus bei Erwärmung Gas abgebendem Werkstoff bestehende Gehäuse
3 ist bis auf die Einführöffnung für den hakenförinig abgewinkelten Teil
des Schaltstiftes 1
allseitig geschlossen. In einem beiderseits der Teilungsebene
liegenden Hohlraum nimmt es den ortsfesten, mit einer Stromzuführung verbundenen
Aufnahmekontakt 2 auf, der in bekannter Weise so ausgebildet ist, daß das in ihn
eingeschobene Ende des Schaltstiftes 1 durch Klemmsitz oder Rastwirkung in
ihm gehalten wird. Der der Querschnittsfonn des Schaltstiftes 1 angepaßte
bogenförrnige - Kanal ist durch sich paarweise gegenüberliegende Hohlräume
4, 5 und 6, 7 erweitert und zu einer Löschkammer ergänzt. Die einzelenen
Hohlräume der Hohlraumpaare 4, 5 bzw. 6, 7 sind in Schaltrichtung
gegeneinander versetzt. Dadurch wird erreicht, daß beim Abschalten des Schaltstiftes
1 und Nachziehen eines Lichtbogens durch diesen der infolge Erwärmung der
eingeschlossenen Luft und Abgabe von Gasen aus den Wandungen des Gehäuses
3 auftretende überdruck sich jeweils vor dem freien Ende des sich nach außen
bewegenden Schaltstiftes 1 zunächst von der Kammer 6 in die Kammer
7 und später von der Kammer 4 in die Kammer 5 entspannt und dabei
eine quer zum Lichtbogen gerichtete Gasströmung hoher Geschwindigkeit erzeugt. Diese
Wirkung tritt ein, unabhängig davon, ob in den Hohlräumen 4 und 6
Sperrkörper
8 vorhanden sind oder nicht. Im allgemeinen kann beim Abschalten höherer
Leistungen auf solche Sperrkörper, die in den gezeichneten Beispielen als flache
zylindrische Scheiben dargestellt sind, verzichtet werden. In diesem Falle ist die
Erwärmung der eingeschlossenen Luft und die Abgabe von Gasen aus den Gehäusewänden
groß genug, um einen erheblichen überdruck und infolgedessen eine Gasströmung hoher
Bewegungsenergie zu erzeugen, die zum Löschen des Lichtbogens ausreicht. Sofern
Sperrkörper 8 vorgesehen sind, fallen sie beim Trennen des Schalters
hinter den sich nach außen bewegenden Schaltstift 1 unter der Wirkung ihres
Eigengewichts in dessen Bewegungsbahn.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind vier Hohlraumpaare
11/12, 13/14, 15116 und 17/18 vorhanden, die im Prinzip die gleiche
Wirkung ergeben wie die Hohlraumpaare 415 und 6/7 des Schalters nach Fig.
1. Entsprechend der größeren Anzahl von Hohlraumpaaren ist die Wirkung des
Schalters nach Fig. 3 jedoch erhöht. Er ist also. zum Abschalten höherer
Leistungen bzw. zur schnelleren Löschung eines vom Schaltstift 1 nachgezogenen
Lichtbogens geeignet als der Schalter nach Fig. 1. Die in den Kammern
11, 13 und 15 liegenden Sperrkörper 8 sind, um sie möglichst
schnell in den jeweils vom Schaltstift 1
freigegebenen Teil seiner Bewegungsbahn
zu befördern, durch Federn 9 belastet. Um diese Federn 9 vor unverwünschter
Erwärmung zu schützen, ist zwischen ihnen und den Sperrkörpern 8 jeweils
ein Trennkörper 10 vorgesehen.
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Der Schalter nach Fig. 4 entspricht im wesentlichen derajenigen nach
Fig. 3, jedoch fehlen hier die dort die Sperrkörper 8 belastenden
Druckfedern 9. Ihre Wirkung wird ersetzt durch den beim Abschalten ent-,stehenden
Gasdruck, dem dadurch Gelegenheit gegeben ist, in Richtung der in die Fig. 4 eingetragenen
Pfeile P auf die Sperrkörper 8 zu wirken, daß zwischen diesen und der dem
Aufnahmkontakt 2 nächstgelegenen Wand der Hohlräume 11, 13, 15 und
17 ein gegen die Bewegungsbahn des Schaltstiftes 1 offener und sich
gegen diese erweiternder Spalt vorgesen ist.
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Bei dem Lasttrennschalter nach Fig. 5 sind die Hohlraumpaare
19/20, 21/22 und 23/24 so angeordnet, daß jeweils ein Hohlraum eines Paares
sich teilweise mit einem Hohlraum eines benachbarten Paares teilweise überdeckt.
Durch diese Anordnung der Hohlräume wird beim Abschalten des Schaltstiftes
1
eine durch Pfeile angedeutete Gasströmung erzeugt, die teils quer zu dem
vom Stift 1 nachgezogenen Lichtbogen 25, teils entlang der Bewegungsbahn
des Schaltstiftes 1 nach außen gerichtet ist. Die in Fig. 5
dargestellte
Ausführungsart eignet sich ganz besont2 ders zum Abschalten hoher Leistungen.
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Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann ein Lasttrennschalter nach
den Fig. 1. bis 5 auf sehr einfache Weise mit einem einfachen Trennschalter,
z. B. einem Messertrennschalter, verbunden und dieser dadurch zu einem Lasttrennschalter
ausgebaut werden. Der Messertrennschalter besteht aus zwei auf einer Grundplatte
27 befestigten Isolatoren 28, 29, von denen der Isolator
29 den ortsfesten Aufnahmekontakt trägt, während am anderen Isolator
28 das Schaltmesser 30 angelenkt ist. Auf dem Schaltmesser ist
- vorteilhaft lösbar - der Schaltstift 1 in der Schwenkachse
des Messers 30 schwenkbar gehalten. Der Schaltstift 1
ist außerdem
in einem Schlitz einer gleichfalls am Schaltmesser 30 angelenkten Lasche
31 geführt, die die Ausschlagweite des Schaltstiftes 1 gegenüber dem
Messer 30 begrenzt. Sowohl der Schaltstift 1 als auch die Lasche
31 sind durch Federn 33 belastet, die beim Ausschwenken des Messers
30 zum Ausschalten des Schalters gespannt werden, solange der Schaltstift
1 mit seinem freien Ende im Aufnahmekontakt 2 durch Klemm- oder Rastwirkung
festgehalten wird. Nachdem das Messer 30 den ihm zugeordneten Aufnahmekontakt
verlassen hat, überwiegt die Kraft der den Schaltstift 1 und die Lasche
31 belastenden Federn 33 die Klemm- bzw. Rastwirkung des Aufnahmekontaktes
2, so daß der Schaltstift 1 mit hoher Geschwindigkeit aus der von dem Gehäuse
3 umgebenen Schaltkammer herausgerissen wird.
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Die Erfindung ist nicht auf Lasttrennschalter mit schwenkbarem Schaltstift
oder Schaltmesser beschränkt, sondern läßt sich in gleicher Weise auch für Lasttrennschalter
mit geradlinig oder vorzugsweise geradlinig geführtem beweglichem Kontakt, z. B.
auf Schubschalter anwenden. Auch dann ist eine Verbindung mit einem gleichartigen
Trennschalter möglich, sofern nur dafür Sorge getragen ist, daß der bewegliche Kontakt
des Lasttrennschalters in Richtung seiner Einschaltbewegung gegen Federkraft nachgiebig
mit dem beweglichen Kontakt des Trennschalters verbunden ist.