DE1173168B - Schalter, bei denen die elektrodynamischen Schleifenkraefte zur Kontaktdruckerhoehung verwendet werden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche KL: 21c-40/52

Nummer: 1173 168

Aktenzeichen: C 27427 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 10. Juli 1962

Auslegetag: 2. Juli 1964

Es sind Schalter und Unterbrecher bekannt, deren Druck an den Kontaktteilen bei geschlossenem Apparat einzig durch Federn gewährleistet wird. Die Kontaktteile derartiger Apparate werden durch elektrodynamische Kräfte getrennt, die von hohen Strömen herrühren, wenn deren Stärke einen bestimmten Wert übersteigt, selbst wenn dem Apparat der Öffnungsbefehl noch nicht erteilt worden ist. Diese unter dem Namen elektrodynamische Zurückstoßung der Kontaktteile bekannte Erscheinung begrenzt die Leistungen derartiger Apparate und insbesondere ihr Schaltvermögen, wenn nicht besondere Vorsichtsmaßnahmen zum schnellen Öffnen getroffen werden.

Es sind auch Schalter und Unterbrecher bekannt, deren Kupferbauteile derart gestaltet sind, daß die elektrodynamischen, sich auf den beweglichen Teilen entwickelnden Kräfte dazu verwendet werden, den Druck an den Kontaktteilen zu verstärken, so daß diese durch den Durchfluß eines hohen Stromes nicht mehr trennbar sind, sondern nur, wenn dem Mechanismus der Öffnungsbefehl erteilt wird. Die Leistungen derartiger, sogenannter kompensierter Apparate sind also nur durch den mechanischen Widerstand der sie bildenden Teile und durch die Erwärmung begrenzt.

Gewisse derartige Apparate müssen während einer bestimmten Zeit dem Fehlerstrom standhalten können, ihn aber nicht unterbrechen; andere dagegen müssen fähig sein, den Stromkreis zu schließen, während einer bestimmten Zeit den Durchfluß eines großen Stromes gewährleitsen, sich dann öffnen und den Durchfluß dieses Stromes unterbrechen.

Diese letzteren Apparate besitzen nach den bekannten Ausführungsformen ein Schloß und einen Mechanismus, die zusätzlich zu den Kräften, die dem an den Kontaktteilen zu bewirkenden Druck bei geschlossenem und von Nennstrom durchflossenem Apparat entsprechen, den sehr hohen Beanspruchungen standhalten, die von dem angestrebten Ausgleich der Zurückstoßung der Kontaktteile, wenn die Stromstärke groß wird, herrühren.

Wenn zwei für den gleichen Nennstrom ausgebildete Apparate einem Vergleich unterworfen werden, d. h. solche, die den Durchfluß eines gleichen Dauerstromes in den gleichen Erhitzungsgrenzen gewährleisten, ist ersichtlich, daß ein Apparat, der den von den hohen Strömen herrührenden Kräften standzuhalten vermag, viel kostspieliger ist als ein Apparat, der einzig für den Durchfluß des Nennstromes und der schwachen Überbelastungen ausgebildet ist.

Es müssen nämlich nicht nur die Hauptströme, Schalter, bei denen die elektrodynamischen
Schleifenkräfte zur Kontaktdruckerhöhung
verwendet werden

Anmelder:

Compagnie Generale d'Electricite, Soc. An., Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Leinweber

und Dipl.-Ing. H. Zimmermann, Patentanwälte,

München 2, Rosental 7

Als Erfinder benannt:

Henry Baulier, Saint-Quentin, Aisne (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 10. Juli 1961 (867 521)

sondern auch das Schloß, der Mechanismus, das gesamte Gehäuse und die Bedienungsorgane, wie der elektrische Antrieb und der Antrieb für plötzliches Einschalten, verstärkt sein, um den maximalen Beanspruchungen standzuhalten, selbst wenn sie wäh- rend der Betriebsdauer der Apparate selten auftreten. Ziel der Erfindung ist eine Hauptstrom-Schaltoder Unterbrechungsvorrichtung mit Ausgleich, die während der Zeit, in der der Fehlerstrom auftritt, offen sein kann und die über die bekannten Vorrichtungen hinaus den Vorteil aufweist, daß keine andere Verstärkung als die der Pole selbst und des Gerhäuseteils, auf dem sie befestigt sind, erforderlich ist. Die Erfindung hat einen Schalter der Kompensationsbauart zum Ziel, bei dem die elektrodynamisehen, sich auf einem beweglichen Leiter bildenden Kräfte der Stromschleife zum Verstärken des Verschließdruckes zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Hauptkontaktteil verwendet werden und die sich dadurch auszeichnet, daß der bewegliehe Leiter auf einem Antriebsteil aufgebracht ist, der ihm eine zu sich selbst parallele Verschiebung in Form einer kurvenförmigen Übertragungsbewegung mitteilt, und daß dieser bewegliche Leiter der Einwirkung eines Energiespeichers unterworfen ist,

z. B. einer bei Einschaltung gespannten Feder, die selbst bei Fehlen von Strom die Schließkraft der Kontaktteile gewährleistet.

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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Die so beschriebenen Kupferbauteile sind über die

Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei- Enden 14 und 15 der feststehenden Elemente 1 und 2 bung. In den Zeichnungen ist die Erfindung bei- mit dem Verbraucherstromkreis verbunden.

spielsweise dargestellt, und zwar zeigt Bei geschlossenem Apparat, d. h., wenn dieser die

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer verein- 5 in Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt und von Strom

fachten Ausführungsform des Schalters nach der Er- durchflossen wird, sind die Hauptstromkreise elektrofindung, wobei der bewegliche Leiter über einen bieg- dynamischen Kräften ausgesetzt, die um so stärker samen Leiterabschnitt mit dem feststehenden Aus- sind, je höher der Strom wird. Diese Kräfte werden

gangsleiter verbunden ist, auf jedes der Elemente 1, 2 und 4 ausgeübt und sind

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des gleichen io bestrebt, sie in den PfeilrichtungenFl, F2 und F4

Schalters, jedoch ist hier der bewegliche Leiter auf zu verstellen. Weiterhin treten zwischen den beweg-

dem feststehenden Ausgangsleiter angelenkt, liehen Kontaktteilen 12 und den feststehenden Kon-

F i g. 3 eine schematische Ansicht, die die Kräfte- takteilen 13 örtliche Zurückstoßungskräfte gleichfalls

verteilung im Schalter gemäß F i g. 1 darstellt, elektrodynamischer Natur auf, die, indem sie auf

F i g. 4 und 5 Ansichten von abgewandelten Aus- 15 einen jeden von ihnen in entgegengesetzten, zu ihrer

führungsformen des Schalters nach Fig. 1, bei denen Ebene senkrecht verlaufenden Richtungen einwirken.

der bewegliche Leiter in bezug auf die Kontaktteile wie sie durch die Pfeile R in der Zeichnung darge-

schräg angeordnet ist, stellt sind, dazu neigen, sie zu trennen.

Fig. 6 eine Ansicht des Schalters nach Fig. 1 in In Fig. 3 sind diese verschiedenen Kräfte darge-

geöffneter Stellung, ₂₀ stellt. Zur Vereinfachung der Darstellung sei ange-

Fig. 7 eine Ansicht einer abgewandelten, bei nommen, daß sich das bewegliche Element4 unter Wechselstrom verwendbaren Ausführungsform des der Einwirkung der Kraft F 4 im Gleichgewichts-Schalters gemäß F i g. 1 mit Lichtbogenfingern und zustand befindet und einerseits auf dem feststehenden einem Ein- und Ausschaltmechanismus, Element 1 und andererseits auf einem einzigen Len-

Fig. 8 eine Ansicht einer anderen abgewandelten 25 ker6 aufliegt, dessen Anschlußpunkt im Angriffs-Ausführungsform des Schalters nach Fig. 1, die bei punkt von F4 liegt, z. B. im Druckzentrum der elek-Gleich- oder Wechselstrom verwendbar ist, trodynamischen, auf das bewegliche Element 4 ein-

Fig. 9 und 10 zwei aufeinanderfolgende Öffnungs- wirkenden Kräfte.

phasen des Schalters gemäß Fig. 8, Es ist ersichtlich, daß die KraftF4 in zwei Kräfte

Fig. 11 eine Ansicht einer anderen abgewandelten 30 zerfällt, von denen die eine gemäß der Achse des Ausführungsform des Schalters gemäß der Erfindung Lenkers 6 und die andere gemäß der Achse des bemit der Besonderheit, daß das Ausschalten einzig weglichen Elementes 4 verläuft. Letztere Kraft C unter der Stromwirkung gewährleistet wird, und gewährleistet den Ausgleich, indem sie der Kontakt-

Fig. 12 und 13 zwei aufeinanderfolgende öff- Zurückstoßungskraft entgegenwirkt, nungsphasen des Schalters gemäß Fig. 11. 35 Wenn α der Winkel ist, den die Achse des Len-

Bei dem Schalter gemäß Fig. 1 bestehen die kers 6 mit dem Verlauf der KraftF4 bildet, die senk-Kupferbauteile eines Pols aus zwei feststehenden, recht zur Achse des beweglichen Elementes 4 verstarr mit dem Gehäuse 3 verbundenen Elementen 1 läuft, dann ist der Wert der Ausgleichsresultieren- und 2 und aus einem beweglichen Element 4, das den C:

über einen biegsamen Leiter 5 elektrisch mit dem 40 C = FA · tg«.

feststehenden Element 2 und mechanisch mit dem

Gehäuse 3 über zwei oder mehrere Lenker, wie z. B. Der Ausgleich ist gegeben, wenn

6 und 7, verbunden ist; diese sind um Achsen 8 FA ■ tg \ R

und 9, die fest mit dem Gehäuse 3 verbunden sind, ist.

drehbar und nehmen durch ihre Bewegung das be- 45 Es ist verständlich, daß unabhängig vom Wert der wegliche Element 4 mit, das sich daraufhin parallel Kräfte R und F 4 stets ein solcher Winkel α vorhanzu sich selbst in einer kurvenförmigen Übertragungs- den ist, daß der obigen Ungleichung Rechnung gebewegung verstellt. tragen ist. Durch Vergrößern des Winkels α wächst

Die auf dem Gehäuse 3 in Anlage befindliche die Kraft C an, die sehr hohe Werte erreichen kann. Feder 10 hält bei Einschalten des Schalters das be- 5° Eine andere Möglichkeit, den Wert der Ausgleichswegliche Element 4 in der geschlossenen Stellung fest kraft für einen gegebenen Winkel α zu vergrößern, und gewährleistet eine Druckbelastung des Kontakt- besteht darin, die Ebene der Kontaktteile 12 und 13 teiles 12 des beweglichen Elementes 4 auf den Kon- in bezug auf die Achse des beweglichen Leitertaktteil 13 des feststehenden Elementes 1. elementes 4 zu neigen, oder umgekehrt. In Fig. 4 Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, den 55 und 5 sind als nicht einschränkende Beispiele beide biegsamen Leiter wegzulassen. Als nicht einschrän- Lösungsarten dargestellt.

kendes Beispiel sind der oder die unteren Lenker 7 Aus verschiedenen Gründen wird es für zweckverwendbar, die in diesem Fall aus einem herkömm- mäßig erachtet, einen wesentlichen Überausgleich liehen leitenden Werkstoff zu fertigen wären, wobei sicherzustellen, d. h., daß auf die verschiedenen Paradie ebenfalls leitende Achse 9 über eine oder mehrere 60 meter, die die Kraft C bedingen, so eingewirkt wird, Verlängerungen des feststehenden Elementes 2 mit daß C einen Wert aufweist, der sehr viel größer ist diesem verbunden wäre, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. als der der Zurückstoßungskraft R. Folglich wird ein Die Isolierung der verschiedenen Teile in bezug erfindungsgemäß ausgebildeter Schalter um so besser auf das Gehäuse 3 wird auf geeignete Weise gewähr- in geschlossenem Zustand gehalten, als sich der ihn leistet, und zwar entweder dadurch, daß das Ge- 65 durchfließende Strom erhöht.

häuse 3 aus einem isolierenden Werkstoff hergestellt Auf den Mechanismus oder das Schloß wird

oder dieses mit den notwendigen isolierenden Teilen keine Rückwirkung übertragen, die nicht in die Kette ausgestattet ist. der Beanspruchungen des in »geschlossener« Stellung

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befindlichen Apparates eingeht; aus diesem Grunde des Lenkers 7 zur Anlage zu bringen und dabei

konnte darauf verzichtet werden, eine solche bislang letzterem ein Drehmoment zu erteilen, das merklich

darzustellen. höher ist als das von der Feder 10 erteilte und in

In der beschriebenen Art findet diese Anordnung entgegengesetzter Richtung verläuft, so daß sich bei

unmittelbare Anwendung bei Apparaten, wie Schal- 5 Fehlen von Überstrom, wenn das von der Rückstell-

tern oder Kurzschlußvorrichtungen, durch deren feder 24 herrührende Drehmoment auf den Lenker 7

Schließen ein Strom, der sehr schnell einen hohen einwirkt, der Apparat öffnet.

Wert erreichen kann, sowie dessen Durchfluß bis zum Es ist ersichtlich, daß die Feder 10 in bezug auf

Eingriff eines Schaltapparates erzielt werden soll. die Lenker 6 und 7 so angebracht ist, daß in zwei

In Fig. 6 ist der ursprüngliche Schalter nach io beiderseits eines Totpunktes bestimmten Gleich-F i g. 1 wieder abgegriffen, und zwar befindet sich der gewichtsstellungen ein Kippsystem verwirklicht ist: Apparat in »geöffneter« Stellung. Der Lenker 7 ist Daraus folgt, daß bei der Öffnungsbewegung die durch einen Hebel verlängert, dessen freies Ende mit Feder 10 auf den beweglichen Teil eine vom Beginn einem nicht dargestellten, ihm einen gewissen Frei- des Laufs an nachlassende Widerstandskraft überheitsgrad gewährleistenden Bedienungsorgan verbun- 15 trägt, die sich aufhebt und am Ende des Laufs anden ist. Dieser Freiheitsgrad ist so beschaffen, daß treibend wirkt und sich dann der von der Feder 24 bei Schließen des Aparates in der Nähe der Kontakt- herrührenden Öffnungskraft überlagert,
gäbe das bewegliche Element 4 seine Bewegung wei- Wenn der Lenker 23 auf dem Arm 26 der Gabel terbeschreiben kann, ohne vom Bedienungsorgan zu- des Lenkers 7 aufliegt, widersetzt sich im umgekehrrückgehalten zu werden. Der Apparat ist dann mit 20 ten Falb bei der Verschließbewegung die Feder 10 einer beliebigen Geschwindigkeit schließbar, die, im der am Anfang des Laufs übertragenen Bewegung, Gegensatz zu den bekannten Apparaten langsam sein wirkt nach dem Durchtritt durch den Totpunkt ankann, mit dem Vorteil, daß dadurch ein Wieder- treibend und gewährleistet dann dank des dem Lenöffnen der Kontakte durch Rückprallwirkung fort- ker23 zwischen den beiden Armen der Gabel des fällt. Deshalb stellt sich bei Kontaktgabe und durch 25 Lenkers 7 gelassenen Freiheitsgrades ein plötzliches, Fortfall der Spiele in den möglichen Verschiebungs- vom Bedienungsmann unabhängiges Öffnen,
richtungen unter der Einwirkung der von der Kraft Das Ende des Lenkers 23 ist mit einem beliebigen der Feder 10 herrührenden elektrodynamischen Mechanismus zum freien oder nichtfreien Ausschalten Kräfte der Druck an den Kontakten und der Aus- verbindbar, je nachdem, ob der Apparat für selbstgleich augenblicklich ein. 30 tätige oder unselbsttätige Öffnung vorgesehen ist.

Das Öffnen eines Schalters oder Unterbrechers Zum leichteren Verständnis ist ein Mechanismus

nach der Erfindung im Augenblick des Auftretens mit freier Ausschaltung der herkömmlichen Knie-

des Fehlerstroms wird je nachdem, ob es sich um gelenkbauart dargestellt.

Wechsel- oder Gleichstrom handelt, auf verschiedene Die Lenker 28 und 29 bilden das eigentliche Knie-Weise bewirkt. 35 gelenk, der auf der feststehenden Achse 31 ange-

Bei Wechselstrom werden plötzliche Schwankungen lenkte Hebel 30 liegt mit seinem unteren Ende auf

des Stromes und seiner Nulldurchgänge benutzt, um der Rolle 32 des auf der Achse 34 angelenkten Sperr-

den Apparat während der kurzen Augenblicke, wäh- hebeis. 33 auf und gelangt auf dem seine Stellung

rend derer die elektrodynamischen Kräfte einen nied- begrenzenden Punkt 35 zum Anschlag,

rigen Wert aufweisen, zu öffnen. 40 Wenn die Teile die in Fig. 7 dargestellte Lage

In F i g. 7 ist ein Pol des vollständigen, mit seinen einnehmen, befindet sich das obere Ende des Hebels

Lichtbogenkontaktteilen und einem Ein- und Aus- 30, an dem der Lenker 29 angebnkt ist, in einer

schaltmechanismus versehenen Apparates dargestellt. genau vorbestimmten Stellung.

Der Apparat ist in »geschlossener« Stellung dar- Der auf der feststehenden Achse 31 angelenkte

gestellt. Die Bezugszeichen 1 bis 15 entsprechen den 45 Bedienungshebel 36 wirkt über den Lenker 37 auf

bereits beschriebenen Organen. __ die Anlenkung des Kniehebels ein.

An dem feststehenden Element 1 ist über einen In der in F i g. 7 dargestellten Lage wird die

biegsamen Leiter 16 der Lichtbogenfinger 17 elek- Stabilität des Systems durch den Durchtritt des Knie-

trisch verbunden, der um die mit dem Gehäuse 3 hebeis durch den Totpunkt und das Inanschlag-

fest verbundene Achse 18 schwenkbar ist. Die auf 5° bringen seiner Anlenkung auf dem feststehenden

dem Gehäuse 3 aufliegende Feder 19 hält mit ange- Teil 38 gewährleistet.

messener Kraft den Kontaktteil 20 des Lichtbogen- In dieser Stellung ist zwischen dem Lenker 23 und

fingers 17 auf dem entsprechenden Kontaktteil 21 des dem Arm 25 der Gabel des Lenkers 7 ein Spiel ge-

mit dem beweglichen Element 4 festverbundenen währleistet, so daß keine Kraft vom Mechanismus

Lichtbogenfingers 22 in Anlage. Die Verschiebungen 55 zum beweglichen Teil 4 des Schalters oder vom

des Lichtbogenfingers 17 um die Achse 18 sind in beweglichen Teil des Schalters zum Mechanismus

beiden Richtungen begrenzt; bei geöffnetem Apparat übertragen wird.

gelangt das Ende des Fingers 17 auf dem Ende des Das Öffnen des Schalters wird durch die Einfeststehenden Elementes 1 zum Anschlag. wirkung des Bedienungsmannes oder eines Relais

Der Lenker 7 weist eine Verlängerung in Form 60 oder Auslösers auf den Ausschalthebel 33 erzielt,

einer Gabel auf. Auf der Achse 9 ist der Lenker 23 Durch Betätigen dieses Hebels im Uhrzeigersinne

angelenkt, dessen Bewegungen in bezug auf den läßt man die Rolle 32 vom unteren Ende des Hebels

Teil 7 durch die beiden Arme 25 und 26 der Gabel 30 abgleiten, der unter der Wirkung der durch die

begrenzt sind. Feder 24 übertragenen Kraft eine Schwenkbewegung

Eine Rückstellfeder 24, die einerseits mit dem Len- 65 ausführt und in seiner Bewegung den Lenker 23 frei-

ker 23 und andererseits mit der am Gehäuse fest gibt; dieser gelangt auf dem Arm 25 der Gabel zur

verbundenen Achse 27 in Verbindung steht, hat das Anlage und überträgt dann die von der Feder 24

Bestreben, den Lenker 23 an dem Arm 25 der Gabel herrührende Öffnungskraft auf den beweglichen Teil.

Solange der Augenblickswert des den Apparat durchfließenden Fehlerstroms hoch ist und die Summe der von der Ausgleichskraft und der Feder 10 herrührenden Drehmomente höher ist als die Summe der von der Feder des Lichtbogenfingers 19 und der Rückstellfeder 23 herrührenden Momente, bleibt der Apparat geschlossen. Sobald er niedriger wird, nimmt die Öffnungsbewegung durch die Trennung der Hauptkontaktteile 12 und 13 ihren Anfang. In diesem

Bei den Einrichtungen mit Gleichstrom, bei denen der Störungsstrom sehr hohe Werte erreichen kann, könnte sich der bisher beschriebene Apparat vor Empfangen eines derartigen Befehls nicht öffnen. Die 5 den Druck an den Hauptkontaktteilen 12 und 13 verstärkende Ausgleichskraft setzt sich, wie vorstehend ersichtlich, dem öffnen dieser Kontakteile entgegen. Wenn die Kraft, die dem beweglichen Teil 4 mittel- oder unmittelbar erteilbar ist, zum Erzielen eines

Die bei den vorstehenden Ausführungsformen mit dem Gehäuse 3 verbundenen Achsen 8 und 9 stehen in diesen Figuren mit zwei Lenkern 40 und 41 in Verbindung, die gleich lang sind, wie die Lenker 6 und 7, und um zwei Achsen 42 und 43 schwenkbar

Augenblick wird der Strom in den Stromkreisen der io öffnens der Kontakteile nicht ausreicht, ob nun diese Lichtbogenfinger 17 und 22 geschaltet, wo er unter Kraft von der Rückstellfeder 24 oder einer anderen Einschlagen paralleler, in entgegengesetzter Richtung beliebigen Vorrichtung herrührt, kann nach der Erverlaufender Wege Zurückstoßungskräfte zwischen findung auf die Ausgleichvorrichtung eingewirkt werden Lichtbogenringern entwickelt, die durch Hinzu- den, um bei Erhalt des Öffnungsbefehls den Wert der kommen zu den zwischen den Lichtbogenkontakten 15 Ausgleichskraft zu verkleinern, bis die Wirkung der 20 und 21 aufgetretenen Zurückstoßungskräften Rückstellfeder oder einer anderen entsprechenden plötzlich den Wert des von der Rückstellfeder 24 her- Vorrichtung das öffnen der Kontaktteile bewirkt, rührenden Drehmomentes vermehren und auf diese Vorstehend war aus F i g. 3 ersichtlich, daß die Weise das Öffnen des Schalters unterstützen. Ausgleichskraft von der Größe des Winkels a ab-

Falls der Öffnungsbefehl sofort nach dem Null- 20 hängt. Durch Verändern des Winkels « wird der

durchtritt des Stromes ankäme, so daß keine Zeit Wert der Ausgleichskraft vergrößert oder verkleinert,

bliebe zum ausreichenden öffnen des Apparates, In F i g. 8, 9 und 10 ist als nicht einschränkendes

würde sich dieser wieder schließen, ohne Schaden Beispiel eine vereinfachte Ausführungsform dieser

zu verursachen, weil der sofort den notwendigen Betriebsart dargestellt. Kontaktdruck schaffende Ausgleich gewährleistet 25
wäre. Dann würde sich bei aufrechterhaltenem Befehl der Apparat normalerweise etwas öffnen, bevor
der abnehmende Strom durch den Nullwert fließt.

Der Vorteil, den das Öffnen des Apparates vor
oder sofort nach dem Nulldurchtritt des Stromes 30 sind, die mit dem Gehäuse in der Lage der Anbietet, ist offensichtlich. Entweder erlöscht der kaum lenkungen 6 und 7 auf dem beweglichen Element 4 aufgetretene Lichtbogen bei Nulldurchtritt, wenn die bei geschlossenem Apparat entsprechenden Punkten Öffnungsweite ausreichend groß ist, oder er bildet fest verbunden sind, so daß in dieser Stellung die sich an den Ecken der Lichtbogenfinger und in der Längsachsen der Lenker 40 und 41 mit denen der Schaltkammer, bevor der Strom wieder einen er- 35 Lenker 6 und 7 zusammenfallen, höhten Wert erhalten kann. Da der Strom durch Ein Lenker 45 ist auf der Achse 9 angelenkt und den Spannungsabfall im Lichtbogen begrenzt ist, ist an seinem Ende der Zugwirkung einer Rückstelldie Trennkraft ebenfalls begrenzt. Daraus ergibt sich feder 24 unterworfen, die selbst mit dem feststehenin beiden Fällen eine Verminderung der Schaltbean- den Gehäuse verbunden ist. Der den Lenker 45 anspruchungen, der Wirkungen nach außen und der 40 greifende Lenker 23 ist mit einem bekannten, hier Zerstörung der Lichtbogenkontaktteile. nicht dargestellten Mechanismus verbunden, der in Ein anderes Mittel zum Öffnen eines Schalters ge- der in F i g. 8 dargestellten, »geschlossenen« Stellung maß der Erfindung besteht darin, dieses öffnen den Lenker 23 derart festhält, daß der Lenker 45 auf durch einen Synchronantrieb zu steuern, so daß die der Verlängerung des Lenkers 7 nicht zum Anschlag Kontaktteile genau bei Nulldurchgang des Stroms 45 gelangt.

geöffnet werden. In diesem Fall ist es notwendig, auf Sobald der Mechanismus, wie vorstehend bejedem Pol eine sehr starke Rückstellfeder 24 anzu- schrieben, den Öffnungsbefehl empfangen hat, setzt ordnen und in geschlossener Stellung ein ausreichen- er den Lenker 23 frei. Unter der Wirkung der Rückdes Spiel zwischen dem Lenker 23 und dem Arm 25 stellfeder 24 gelangt der Lenker 45 auf der Verlängeder Gabel des Lenkers zu gewährleisten oder eine be- 50 rung des Lenkers 7 zum Anschlag und nimmt diesen liebige andere entsprechende Vorrichtung zu ver- _mi_t. Das aus den Lenkern 6, 44, 7 und dem bewegwenden, um vom Öffnungsanfang an eine aus- liehen Element 4 gebildete Parallelogramm verformt reichende Beschleunigung für den beweglichen Teil 4 sich, wie in F i g. 9 dargestellt. Der Winkel α wird zu gewährleisten. kleiner, desgleichen die Ausgleichskraft, der Kontakt-Die Lichtbogenkontaktteile sind nun nur noch da- 55 teil 12 trennt sich vom Kontaktteil 13, der Strom für notwendig, um das Schalten zu niedriger Ströme wird längs der Bahn der Lichtbogenfinger geführt,

zu gewährleisten und um das Arbeiten des Synchronantriebs sicherzustellen.

Bei Gleichstrom sind die Öffnungsbedingungen unterschiedlich, denn der Fehlerstrom bleibt bei 60 einem erhöhten Wert während der gesamten Störungsdauer aufrechterhalten.

Da bei Gleichstrom die Werte der Kurzschlußströme im allgemeinen niedriger sind als bei Wechsel-

das Element 4 zurückgestoßen, und die Kippfeder 10 unterstützt das öffnen. Der geöffnete Apparat befindet sich in der in F i g. 10 dargestellten Lage.

Es ist zu bemerken, daß diese bei Gleichstrom notwendige Anordnung, wenn die Kurzschlüsse sehr hohe Ströme bewirken, auch bei Wechselstrom verwendbar ist.

Durch Abändern dieser letzteren Anordnung sind

strom und die maximalen Beanspruchungen für einen 65 auch zwei besondere und vorteilhafte Ausführungsgleichen Wert des Störungsstroms vier- bis sechmal formen erzielbar.

tiefer liegen, erscheint es in den meisten Fällen aus- Die erste Ausführungsform ist wie folgt ausgebil-

reichend, die Rückstellfeder 24 zu verstärken. det: Durch genaues Wählen der Länge der Lenker 40

und 41 und der Lage ihrer Angriffspunkte 42 und 43 am Gehäuse ist erreichbar, daß die Anlenkungen 8 und 9 einer bestimmten Kraft/ (Fig. 11) unterworfen werden, deren Größe von dem zwischen den Lenkern 6 und 40 und 7 und 41 gebildeten Winkel 5 abhängt, die bei Freigabe der Bewegung des Lenkers 44 die Lenker 40 und 41 um ihre feststehenden Punkte 42 und 43 schwenken lassen kann, so daß der durch die Richtung der Lenker 6 und 7 mit der Richtung der Kraft F 4 gebildete Winkel α abnimmt. Dadurch ist bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform die Größe der von der Rückstellfeder 24 herrührenden Kraft verminderbar, ja diese Feder kann sogar fortfallen.

In Fig. 11 sind die Lenker6, 7, 40, 41 bei geschlossenem Apparat in dieser Stellung dargestellt.

Bestimmte besondere Anordnungen der Angriffspunkte 42 und 43 ermöglichen weiterhin bei Freigabe des Lenkers 44, daß, während eines ersten Teils seines Verstellens, das bewegliche, den Wirkungen ao der Kraft F 4 und der Druckfeder 10 unterworfene Element um ein Augenblicksdrehzentrum schwenkbar ist, das, wie in Fig. 12 dargestellt, in unmittelbarer Nähe des Kontaktpunktes 12-13 liegt.

Es ist auch ein mit dem feststehenden Element 1 fest verbundener Lichtbogenfinger 17 denkbar; diese Lösung ist zu gleicher Zeit wirtschaftlich und sicher.

Wenn der Apparat die geschlossene Stellung einnimmt, ist gemäß Fig. 11 zwischen den Lichtbogenkontakteilen 20 und 21 ein Spiel vorhanden. Wenn der Öffnungsbefehl dem den Lenker 44 freigebenden Mechanismus zugegangen ist, beginnt das bewegliche Element 4 um das Augenblicksdrehzentrum zu schwenken, das, wie obenstehend beschrieben, rechts vom Kontaktteil 12-13 liegt; anschließend gelangen die Lichtbogenkontaktteile 20 und 21 in Berührung.

Die Bewegung nimmt ihren Fortgang, die Kontaktteile 12 und 13 trennen sich, das Augenblicksdrehzentrum wird plötzlich nach rechts von den Kontaktteilen 20 und 21 geführt. Während die Schaltung stattfindet, tritt zwischen den von entgegengesetzt gerichteten Strömen durchflossenen Leitern 17 und 22 eine Zurückstoßungskraft auf, die das öffnen des Apparates um so leichter bewirkt, je kleiner der Winkel α und je schwächer die Ausgleichskraft wird. Die Feder 10 tritt gleichzeitig mit dem öffnen in Tätigkeit, weil im Augenblick der Schaltung sich das beschriebene mechanische Kippen in der Nähe des Totpunktes in einem labilen Gleichgewicht befindet.

In F i g. 13 ist der Apparat in geöffneter Lage dargestellt.

Die zweite vorteilhafte Ausführungsform leitet sich aus dem oben beschriebenen Vorgang ab.

Anstatt den Lenker 44 über den Lenker 23 mit einem bekannten Mechanismus zu verbinden, der sie in einer bestimmten Stellung festhält, solange der in F i g. 8 dargestellte Öffnungsbefehl dem Mechanismus nicht zugegangen ist, wird der Lenker 44 auf dem mit dem feststehenden Gehäuse 3 fest verbundenen Teil 51 durch eine Feder 50 in Anlage gehalten, deren Neigungscharakteristik niedrig gewählt wird. Die Spannung der Feder 50 wird derart gesteuert, daß sie die Kraft / ausgleicht, die Resultierende aus der von der Feder 10 übertragenen und der elektrodynamischen Kraft F 4, für einen bestimmten Wert des Überlastungsstroms. Es ist ersichtlich, daß bei Übersteigen dieses bestimmten Wertes durch den Strom der Lenker 44 den Anschlag 51 verläßt und daß die Öffnungsbewegung nicht umkehrbar und sehr schnell vonstatten geht, weil die Kraft / für einen konstanten Wert des Störungsstroms zusammen mit dem vom Lenker 6 mit dem Lenker 40 gebildeten Winkel wächst, und zwar viel schneller als die Kraft der Feder 50. Das bewegliche Element 4 schwenkt in der gleichen Zeit um das Augenblicksdrehzentrum, das, wie oben beschrieben, rechts von den Kontakten 12-13 liegt. Die Schaltung geht vor sich, und das vollständige Öffnen des Apparates erfolgt, wie vorstehend beschrieben.

Auf diese Weise ist ein Schalterpol erzielt, der sein eigener Unterbrecher bei Maximalstrom ist und dessen öffnen selbsttätig ohne Sperrvorrichtung, also schnell sowohl bei Wechsel- als auch bei Gleichstrom bewirkt wird.

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Schalter der Kompensationsbauart, bei dem die elektrodynamischen, sich auf einem beweglichen Leiter entwickelnden Kräfte der Stromschleife zum Verstärken des Verschließdruckes zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Hauptkontaktteil verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Leiter (4) auf einem Antriebsteil (6, 7) aufgebracht ist, der ihm eine zu sich selbst parallele Verschiebung in Form einer kurvenförmigen Übertragungsbewegung mitteilt, und daß dieser bewegliche Leiter der Einwirkung eines Energiespeichers unterworfen ist, z. B. einer bei Einschaltung gespannten Feder (10), die selbst bei Fehlen von Strom die Schließkraft der Kontaktteile (12, 13) gewährleistet.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Leiter (4) eine ebene Verschiebung ausführt, während der er im wesentlichen senkrecht zur Achse des feststehenden, die Kontaktteile (13) tragenden Leiters (1) verbleibt.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Leiter (4) ein Stab ist, der auf untereinander parallel verlaufende Lenker (6, 7), von denen wenigstens einer antreibend wirkt, aufgebracht und der Wirkung einer Feder (10) unterworfen ist, wobei die Schwenkachsen (8, 9) der Lenker außerhalb der durch die beiden feststehenden Leiter (1, 2) und den beweglichen Leiter (4) gebildeten Schleife angeordnet sind und wobei die von der Feder (10) ausgeübte Kraft zur Außenseite der Schleife hin gerichtet ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im eingeschalteten Zustand die Lenker (6, 7) in bezug auf den Stab (4) schräg stehen und die Kraft der Feder (10) in eine nahezu senkrecht zum Stab verlaufende Richtung gelenkt ist.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Leiter (4) über einen biegsamen Leiter (5) mit demjenigen (2) der feststehenden Leiter (1, 2) verbunden ist, der die Kontaktteile (13) nicht aufweist.

6. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Lenker (7) antreibend wirkt und dessen Achse (9) auf einer leitenden,

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die Verlängerung des entsprechenden feststehenden Leiters (2) bildenden Gabel gelagert ist (Fig. 2).

7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgabe längs eines geraden (F i g. 1 bis 3) oder schrägen (F i g. 4 und 5) Teiles des beweglichen Leiters (4) auftritt.

8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausschaltung unter der Wirkung einer Feder (19) der Lichtbogenfinger (17) des feststehenden Kontaktteiles (1) etwa um eine Achse schwenkbar ist, wobei die Bewegungsweite durch einen Anschlag begrenzt ist, während der Lichtbogenfinger (22) des beweglichen Kontaktteiles mit diesem Teil ein einziges einheitliches Ganzes bildet (F i g. 8).

9. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenfinger (17) des feststehenden Kontaktteiles (1) ein feststehender Teil ist und der Finger (22) des beweglichen Kontaktteiles mit diesem Teil ein einziges, einheitliches Ganzes bildet (F i g. 11).

10. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom der Bewegungsantrieb des beweglichen Kontaktteiles (4) einen zusätzlichen Energiespeicher, wie eine zweite Feder (24), aufweist.

11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom die Lenker (6, 7, 40, 41) und die Feder (10) des beweglichen Leiters (4) ein System mit zwei Ausgleichsstellungen beiderseits eines Totpunktes bilden und daß die zweite Feder (24) bei ihrer Freigabe ein oberes Öffnungsmoment bewirkt, das entgegengesetzt zu dem von der Feder (10) des beweglichen Leiters (4) ausgeübten Schließmoment gerichtet ist (Fig. 8 bis 13).

12. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom der antreibende Lenker (7) des beweglichen Leiters (4) über seine Achse (9) hinaus durch eine Gabel (25, 26) verlängert ist, in der ein der Wirkung der zweiten Feder (24) unterworfener Hebel (23) angeordnet ist, der auf derselben Achse (9) wie der Lenker (7) aufgebracht ist und der mit einem beliebigen Ausschaltmechanismus bekannter Bauart verbunden ist (F i g. 7).

13. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom das öffnen durch ein Synchronsystem genau im Augenblick des Stromnulldurchganges bewirkt wird.

14. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten von Gleichströmen mit hohen Störungswerten der Ausschaltmechanismus Mittel aufweist, die bei Empfang des Öffnungsbefehls eine Verminderung der Kompensationskräfte der Repulsionswirkungen an den Kontaktteilen (12, 13) hervorrufen.

15. Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Leiter (4) eine Stange ist, die die eine Seite eines angelenkten und der Wirkung einer ersten Feder unterworfenen Parallelogramms bildet, das mittels zweier paralleler Lenker (40, 41) verformbar ist, deren feste Punkte (42, 43) auf dem Gehäuse liegen und von denen der eine durch einen Lenker (45) verlängert ist. der unter der Wirkung einer an ihm angreifenden, in eingeschaltetem Zustand gespannten Rückstellfeder (24) steht und sich vor einem Anschlag am Ende der entsprechenden Seite des Parallelogramms befindet.

16. Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (6, 7, 40, 41) in eingeschalteter Stellung jeweils an zwei parallelen Seiten des Parallelogramms übereinander angeordnet sind, dessen Anlenkungspunkte auf dem als Stange ausgebildeten beweglichen Leiter (4) in dieser Stellung über den Achsen der Lenker liegen (F i g. 9).

17. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Leiter eine mit einem angelenkten Parallelogramm (6, 44, 7) verbundene Stange ist. wobei die beiden Eckpunkte auf der der Stange entgegengesetzten Seite die Anlenkungspunkte (8,9) zweier paralleler Lenker (40, 41) sind, deren am Gehäuse befestigten Achsen (42, 43) im Innern der Schleife (2,5,4,1) angeordnet sind, wobei die Feder und das Parallelogramm ein System mit zwei beiderseits eines Totpunktes liegenden Gleichgewichtsstellungen und jeder der Lenker einen Winkel mit der entsprechenden, an der Stange des Parallelogramms angelenkten Seite bilden, und das Parallelogramm somit einer Kraftwirkung ausgesetzt wird, damit es sich elektrodynamisch verformt und in eingeschalteter Stellung an einem Anschlag (51) unter der Wirkung einer Feder (50) in Anlage gehalten wird (Fig. 11).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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