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Elektrischer Stromunterbrecher Die Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Stromunterbrecher mit spaltförmigen Lichtbogenlöschkammern, die durch
in geringem Abstand voneinander angeordnete Isolierstoffplatten gebildet werden
und in die der Ausschaltlicht:bogenan Elektroden entlang hineingetrieben und infolge
Längung und Kühlung zum Erlöschen gebracht wird.
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Die Löschkammerabmessungen eines solchen Schalters werden bekanntlich
neben anderem durch die Spaltbreite der Lichtbogenlösäkaminern. bestimmt. Je enger
man die Spaltbreite ausführt, einen um so höheren Lichtbogengradienten erzielt man
und mit um so weniger Lichtbogenlöschkammem vermag man bei gegebener Reihenspannung
auszukommen. Aus Gründen der Raumerspamis geht deshalb das Bestreben dahin, die
Spaltbreite der Lichtbogenlöschkammern so eng als irgendwie möglich zu halten. Nun
ist aber bei den bekannten Schaltern der angegebenen Art einer Verringerung der
Spaltbreite eine im wesentlichen von der mit Hilfe der Löschkammerplatten abzuführenden
Wännemenge bestimmte Schranke gesetzt. Mit größer werdendem Lichtbogengradienten
erhöht sich die von den Platten abzuführende Wärmernenge ebenfalls beträchtlich
und diese nimmt außerdem wesentlichen Einfluß auf die Lichtbogenlöschung. Bei größeren
Stromstärken und sehr kleiner Spaltbreite kann es deshalb vorkommen, daß die aus
anorganischem Werkstoff hohen Schmelzpunktes, z. B. Porzellan, Korund oder ähnlichem,
bestehenden Löschkammerplatten beim Vorbeistreichen des Lichtbogens so stark erhitzt
werden, daß ihre Oberfläche teilweise schmilzt. Bildet sich zwischen den Lichtbogenelektroden
auf den Plattenoberflächen eine zusammenhängende Schmelzschicht, so kann der Ausschaltstrom
zumindest teilweise durch diese fließen. Nachdem der elektrische Widerstand einer
Schmelze mit zunehmender Temperatur abnimmt, sind weitere Erwärmung und noch kleinerer
Widerstand der Schmelze die Folgen. Nach dem Unterbrechen des Ausschaltstromes kühlt
sich die Schmelze infolge ihrer großen Zeitkonstanten nur wenig ab. Das Wiederzünden
eines Lichtbogens wird so in hohem Maß * e begünstigt.
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Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, die vorerwähnten
Nachteile zu beseitigen und einen Schalter zu schaffen, der es dabei trotzdem erlaubt,
die Spaltbrellte der Lichtbogenkammem wesentlich herabzusetzen, so daß die Anzahl
der spaltförmigen Lichtbogenlöschkammern verringert werden kann. Bei einem Stromunterbrecher
der eingangs dargelegten Gattung wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
Teile der Oberflächen der die Lichtbogenlöschkammem bildenden Isolierstoffplatten
durch im wesentlichen quer zum Lichtbogen verlaufende Vertiefungen der unmittelbaren
Einwirkung des Lichtbogens zumindest weitgehend entzogen sind. Es werden also auf
den Isolierstoffplatten Zonen geschaffen, an denen selbst ein stromstarker Ausschaltlichtbogen
beim Vorbeistreichen keine Schmelzerscheinungen hervorrufen kann. Gibt man gemäß
der weiteren Erfindung den quer zum Lichtbogen verlaufenden Teilen der Vertiefungen
je Lichtbogenlöschkammer insgesamt eine Länge, die der zwischen benachbarten
Zwischenelektroden maximal auftretenden Potentialdifferenz standhält, so findet
infolgedessen die nach der Strornunterbrechung wiederkehrende Spannung an den Vertiefungen
Strecken hoher dielektrischer Festigkeit vor, die ein Wiederzünden des Lichtbogens
mit hoher Sicherheit ausschließen. Gegenüber bekannten Ausführungen wird durch die
Erfindung die Möglichkeit einer beträchtlichen Verringerung der Spaltbreite der
Lichtbogenlöschkanunern erzielt, was wiederum die wünschenswerte Erhöhung des Lichtbogengradienten
mit sich bringt. Bei gegebener Reihenspannung des Schalters kann daher entweder
die Anzahl der Lichtbogenlöschkammern herabgesetzt oder aber die Abmessungen der
Isolierstoffplatten verkleinert werden. Die Erfindung bringt also in jedem Falle
eine Verminderung der Löschkammerabmessungen und somit des gesamten Raumbedarfes
des Leistungsschalters mit sich.
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An sich ist es bei Schaltern mit spaltförmigen Lichtbogenlöschkammern
bekannt, die die Schaltstrecke begrenzenden Seitenwände innen mit feuerfestem Material
auszukleiden und diese Auskleidung in mehrere einzelne im Abstand voneinander angeordnete
kleine
rechteckige Platten aufzulösen. Es sollen dadurch die nachteiligen Folgen beseitigt
werden, die von den sich auf der Auskleidung niederschlagenden Metalldämpfen herrühren.
Abgesehen davon, daß es sich hier nicht um die Ausbildung von Löschkammerplatten
im Sinne der Erfindung handelt, liegt dem Bekannten auch eine gänzlich anders gelagerte
Aufgabenstellung zugrunde.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele noch näher erläutert, selbstverständlich ohne sie darauf beschränken
zu wollen.
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Es zeigen die Abb. 1 bis 4 stark schematisiert einen Stromunterbrecher
mit nur einer spaltförmigen Lichtbogenlöschkammer. Die Abb. 5 bis
8 veranschaulichen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung bei einem Leistungsschalter,
dessen spaltförmige Lichtbogenlöschkammem mit z. B. V-förmigen Zwischenelektroden
ausgestattet sind. Der Einheitlichkeit halber sind dabei in den einzelnen Abbildungen
einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
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Beim Schalter nach Abb. 1 bis 3 sind die Schaltstücke
mit 1 und 2 und die Lichtbogenelektroden mit 3 und 4 bezeichnet. Die
Isolierstoffplatten 5 und 6
bilden eine enge spaltförmige Lichtbogenlöschkammer
7, deren Spaltbreite nach oben zu abnehmen kann. 8 und 9 sind
die im wesentlichen quer zum Lichtbogen verlaufenden Vertiefungen. Sie weisen zweckmäßig
etwa rechteckigen Querschnitt auf, erweitern sich nach oben und sind in ihrer Breite
so bemessen, daß ein Wiederzünden des Ausschaltlichtbogens praktisch auch dann vermieden
ist, wenn die zwischen den Elektroden 3 und 4 maximal auftretende Potentialdifferenz
zwischen den gegenüberliegenden Seitenkanten einer Vertiefung auftreten würde. Der
beim Ausschalten durch Trennen der Schaltstücke 1 und 2 gezogene Ausschaltlichtbogen
wird z. B. mittels magnetischer Blasung an den Elektroden 3 und 4 entlang
in die Lichtbogenlöschkammer 7 hineingetrieben und dort zu einer Schleife
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ausgeweitet. Er kommt dabei in enge Berührung mit den Oberflächen der Isolierstoffplatten.
Diese sind infolgedessen einer sehr starken Erwärmung unterworfen. In den Vertiefungen
hingegen sind die Plattenoberflächen auch bei sehr geringer Spaltbreite, und großen
Stromstärken den unmittelbaren Einwirkungen des Lichtbogens praktisch entzogen.
Schmelzerscheinungen können dort also nicht auftreten, und das Plattenmaterial wird
seine dielektrischeu Eigenschaften weitestgehend beibehalten. Nach dem Erlöschen
des Lichtbogens beim Stromnulldurchgang findet somit die wiederkehrende Spannung
in den Vertiefungen 8 und 9 eine Zone vor, die sie praktisch nicht
wiederzünden k
Um nach erfolgter Lichtbogenlöschung im Bereich der Vertiefungen
eine schnelle Rekombination der von der Restgassäule ausgehenden Ladungsträger herbeizuführen,
können die Oberflächen der Vertiefungen in Ausgestaltung der Erfindung mit Vorteil
aus unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebendem Material bestehen. Ein einfaches Beispiel
hierzu gibt die Abb. 4 wieder. Es sind dort die Isolierstoffplatten 11
und
12 in der Mitte geteilt und jeweils die zusammengehörigen Teile mittels von der
Plattenoberfläche zurückstehender Distanzstücke 13 und 14 miteinander verbunden,
wobei die Distanzstücke oder zumindest ihre dem Lichtbogenraum zugekehrten Seiten
aus unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebendem Werkstoff, z. B. Hartpolyvinylehlorid,
bestehen.
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Die Abb. 5 und 6 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgedankens bei einem Leistungsschalter, dessen spaltfönnige Lichtbogenlöschkammern
7 in an sich bekannter Weise n-üt etwa V-förinig ausgebildeten Zwischenelektroden
16 ausgestattet sind. Diese Zwischenelektroden spalten den gezogenen Ausschaltlichtbogen,
in einzelne Teillichtbögen auf und leiten diese z. B. unterstützt durch magnetische
Blasung aus ihrer ursprünglichen Richtung um etwa 90' gedreht in die Kammern
7 ein. Das Ausweiten der einzelnen Tefllichtbögen 17 zu Schleifen
geschieht im wesentlichen durch die Summenwirkung ihrer eigenen elektrodynamischen
Kräfte, kann jedoch selbstverständlich durch zusätzliche Mittel unterstützt werden.
In vorteilhafter Weise erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel, wie ersichtlich,
die Vertiefungen 18 in der Breite, über den gesamten Bereich der Schenkel
der Zwischenelektroden 16 und ragen nach oben über diese hinaus. Es wird
dadurch erreicht, daß die Vertiefungen 18 den Strompfad jeder Lichtbogenschleife
17 an zwei Stellen unterbrechen. In Abb. 5 sind diese Strecken mit
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und 20 bezeichnet. Wie leicht einzusehen ist, wird durch diese Maßnahmen
die Möglichkeit einer Wiederzündung des Lichtbogens nach erfolgter Stromunterbrechung
noch weiter beschränkt. Durch die Überzüge 21 aus unter Lichtbogeneinwirkung gasabgebendem
Material, mit denen die Vertiefungen 18
ausgestattet sind, ist außerdem auch
hier dafür Sorge getragen, daß nach dem Erlöschen des Lichtbogens die Lichtbogenlöschkammern
im Bereich der Vertiefungen rasch von Ladungsträgern befreit werden.
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An Hand der Ausführungsbeispiele nach Abb. 7
und 8 sei
weiterhin noch kurz auf die Möglichkeit eingegangen, den vorangehend beschriebenen
Stromunterbrecher mit die Lichtbogenlöschkammern 7
unterteilenden Zwischenplatten
22 auszurüsten, die sich nach oben verjüngende Aussparungen 23 aufweisen.
Um bei einem solchen Leistungsschalter auf den Zwischenplatten 22 die nachteiligen
Folgen einer durch Lichtbogeneinwirkung hervorgerufenen Schmelzschicht im Sinne
der Erfindung auszuschalten, müssen die Aussparungen23 einmal zumindest gleiche
Höhe wie dieVertiefungen18 aufweisen, zum anderen muß die Breite der Aussparungen
23 im Bereich der Vertiefungen, ähnlich wie bei diesen, zumindest so groß
gewählt werden, daß die von den gegenüberliegenden Kanten der Aussparung gebildete
Strecke der zwischen benachbarten Zwischenelektroden maximal auftretenden Potentialdifferenz
standhält. Selbstverständlich ist es auch bei diesem Schalter zweckmäßig, die Vertiefungen
18 der Isolierstoffplatten 15
mit Auflagen 21 aus gasabgebendem Werkstoff
auszukleiden.