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Elektrischer Schalter für Wechselstrom Bei den elektrischen Schaltern
für Wechselstrom führt die Forderung, die Abschaltleistung immer mehr zu steigern,
zu einer immer größer werdenden Beanspruchung des Schaltgerätes. Diese Beanspruchung,
die durch den Energieumsatz im Schaltgerät gegeben ist, ist maßgebend für die Dimensionierung
des Schalters. Der Energieumsatz hängt außer der Stromstärke unter anderem von der
Länge des Abschaltlichtbogens ab. Es gibt Schalter, die mit langem Abschaltlichtbogen
arbeiten. Man ist aber schon den Weg gegangen, die Lichtbogenlänge klein zu halten,
um den Energieumsatz im Gerät zu verringern. Dies läßt sich durch günstig gestaltete
Kontaktteile im gewissen Umfang erreichen. Man sieht auch Zusatzelektroden vor,
die nach dem Öffnen der Hauptkontaktteile den Abschaltlichtbogen übernehmen. Bei
den bekannten Schaltern dieser Art sind die Zusatzelektroden Zusatzkontaktteile,
von denen einer übet eine Impedanz, z. B. Ohmschen Widerstand, an den einen der
Hauptkontaktteile angeschlossen ist und ein anderer mit dem anderen Hauptkontaktteil
leitend verbunden, insbesondere mit diesem vereinigt ist. Bei den mit verkleinerter
Lichtbogenlänge arbeitenden Schaltern ist die im Ausschaltzustand erreichte Trennstrecke
stets größer als die durch die Vorschriften festgelegte Mindesttrennstrecke, die
aus Gründen der Isolation zwischen den spannungsführenden Metallteilen eingehalten
werden muß. Diese Mindesttrennstrecke hat bisher der Verkleinerung der Länge des
Abschaltlichtbogens unter diesen Wert eine Grenze gesetzt.
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Die Erfindung gibt einen Weg an, die Lichtbogenlänge in dem Schalter
für Wechselstrom unter den Wert der Mindesttrennstrecke zu verkleinern, ohne in
Gegensatz zu den Vorschriften über die Einhaltung der Mindesttrennstrecke zu gelangen.
Der elektrische Schalter hat außer im Einschaltzustand geschlossenen Hauptkontaktteilen
Zusatzelektroden, die nach Öffnen der Hauptkontaktteile den Abschaltlichtbogen übernehmen.
Die Erfindung besteht darin, daß die ortsfeste Zusatzelektrode über eine nur während
des Bestehens des Abschaltlichtbogens geschlossene Zusatzschaltvorrichtung mit dem
ortsfesten Hauptkontaktteil in leitender Verbindung steht, und daß die bewegliche
Zusatzelektrode an dem den beweglichen Hauptkontaktteil tragenden Schalthebel sitzt
und nach Öffnen der Hauptkontaktteile und Übergang des Abschaltlichtbogens von dem
ortsfesten Hauptkontaktteil auf die ortsfeste Zusatzelektrode in einem Abstand verbleibt,
der kleiner als ; die sonst vorgeschriebene Mindestisoliertrennstrecke ist. Durch
die Erfindung ist es möglich, den Abstand der Lichtbogenfußpunkte, die sich an den
Zusatzelektroden bilden, kleiner als die vorgeschriebene Mindesttrennstrecke zu
halten, Dadurch; daß die Zusatzschaltvorrichtung den die Zusatzelektroden enthaltenden
Stromkreis bei Erlöschen des Abschaltlichtbogens unterbricht, schaltet sich zusätzlich
eine Trennstrecke ein, die die zwischen den Zusatzelektroden bestehende Trennstrecke
mindesten auf den Wert der vorgeschriebenen Mindesttrennstrecke erhöht. An dem Schalter
gemäß der Erfindung können sich die Zusatzelektroden vor Beendigung des Ausschaltvorganges
berühren. Wenn sie einander nicht kurzzeitig berühren, so müssen sie in eine solche
Nähe zueinander gelangen, daß der Abschaltlichtbogen auf die Zusatzelektroden überspringt.
Bei Erlöschen des Abschaltlichtbogens ist der Endabstand zwischen den Zusatzelektroden
klein zu halten, um eine besonders kleine Lichtbogenlänge zu erreichen. Der Endabstand
muß aber größer als die Trennstrecke sein, bei der noch ein Wiederzünden des Lichtbogens
möglich ist. Infolge der besonderen Kleinhaltung der Trennstrecke während des Bestehens
des Abschaltlichtbogens hat der erfindungsgemäße Schalter einen sehr kleinen Energieumsatz:
Man kommt daher für den Schalter mit einer besonders kleinen Schaltkammer aus, Auch
ist der Kontaktabbrand an den Hauptkontaktteilen sehr gering; da sieh nur kurzzeitig
an ihnen der Abschaltlichtbogen bildet. Der an ihnen auftretende Energieumsatz beträgt
nur einen kleinen Bruchteil des an sich sehr kleinen Energieumsatzes im Schalter
selbst. Die Hauptkontaktteilß haben im wesentlichen die Aufgabe, den Strom galvanisch
zu leiten. An der Zusatzschaltvorrichtung tritt überhaupt kein Energieumsatz ein,
da Lichtbogen nicht entstehen.
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An Druckgasschaltern ist es auch schon bekannt, außer den im Einschaltzustand
-geschlossenen Hauptkontaktteilen Zusatzelektroden vorzusehen. Bei diesen
Schaltern
ist im Gegensatz zu dem Schalter gemäß der Erfindung die ortsfeste Zusatzelektrode
dauernd über einen Dämpfungswiderstand an den ortsfesten Hauptkontaktteii angeschlossen.
Im weiteren Gegensatz zu dem Schalter gemäß der Erfindung ist die bewegliche Zusatzelektrode
von dem beweglichen Hauptkontaktteil unabhängig wirksam. An den bekannten Schaltern
werden vor dem Öffnen der Hauptkontaktteile erst die Zusatzelektroden geschlossen.
Werden alsdann nach dem Öffnen der Hauptkontaktteile die Zusatzelektroden geöffnet,
so entsteht nur an den Zusatzelektroden der Abschaltlichtbogen. Die Zusatzelektroden
verbleiben in einem Abstand voneinander, der größer ist als die vorgeschriebene
Mindestisoliertrennstrecke. Die bekannten Druckgasschalter haben somit einen ganz
anderen Aufbau und eine andere Wirkungsweise als der Schalter gemäß der Erfindung.
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An elektrischen Schaltern, die außer im Einschaltzustand geschlossenen
Hauptkontaktteilen noch Zusatzelektroden haben, hat man auch schon die bewegliche
Zusatzelektrode, wenn sie bereits in der Einschaltstellung des Schalters die ortsfeste
Zusatzelektrode berührt, mechanisch mit dem beweglichen Hauptkontaktteil verbunden.
Bei der einen Art von Schaltern haben die Zusatzelektroden die Aufgabe, das eine
Lichtbogenhorn der Löschkammer mit dem Potential des beweglichen Hauptkontaktteils
zu verbinden, während der bewegliche Hauptkontaktteil einen von dem ortsfesten Hauptkontaktteil
auf das andere Lichtbogenhorn übergesprungenen Abschaltlichtbogen zu dem einen Lichtbogenhorn
hinzieht. Bei einer anderen Art von Schaltern haben die Zusatzelektroden die Aufgabe,
beim Ausschalten sofort zwischen sich einen Abschaltlichtbogen entstehen zu lassen,
ohne daß ein Lichtbogen an den Hauptkontaktteilen auftritt.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Darstellung des Schalters. Die F i g. 1 gibt eine Einschaltstellung, F i g. 2 und
3 zwei Zwischenstellungen und F i g. 4 eine Ausschaltstellung wieder.
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Der elektrische Schalter gemäß der Erfindung, der zum Schalten von
Wechselstrom bestimmt ist, hat die Leitungsanschlußklemmenl, 2. Er besitzt eine
Schaltkammer 3, in der nach dem Ausführungsbeispiel zwei Hauptkontaktteile 4, 5`
vorgesehen sind. Der Hauptkontaktteil4 ist ortsfest, und der Hauptkontaktteil5 sitzt
an einem Schalthebel 6, der um die Achse 7 drehbar ist. In der Schaltkammer 3 befinden
sich noch Zusatzelektroden. Nach dem Ausführungsbeispiel sind es zwei Zusatzelektroden
8, 9. Die eine Zusatzelektrode 8 ist ortsfest angeordnet, die andere Zusatzelektrode
9 sitzt an dem Schalthebel 6 und ist somit mit dem Hauptkontaktteil 5 vereinigt.
Die Zusatzelektroden 8, 9 haben die Aufgabe, nach dem Öffnen der Hauptelektroden
4, 5 den Abschaltlichtbogen zu übernehmen.
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Nach der Erfindung sind die Zusatzelektroden 8, 9 so angeordnet, daß
sie nach Öffnen der Hauptkontaktteile 4, 5 und Übergang des Abschaltlichtbogens
von dem ortsfesten Hauptkontaktteil4 auf die ortsfeste Zusatzelektrode
8 in kleinem Endabstand voneinander verbleiben. Der Endabstand der Zusatz-
f elektroden ist insbesondere aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich. Er wird kleiner
als die vorgeschriebene Mindesttrennstrecke gehalten. Um nicht in Widerspruch mit
den Vorschriften über die Einhaltung der Mindesttrennstrecke zu gelangen, ist erfindungsgemäß
zwischen der ortsfesten Zusatzelektrode 8 und dem ortsfesten Hauptkontaktteil4 eine
Zusatzschaltvorrichtung angeordnet. Die Zusatzschaltvorrichtung hat den ortsfesten
Kontaktteil 10 und den beweglichen Kontaktteil 11. Der bewegliche
Kontaktteil 11 sitzt an dem Schalthebel 12, der um die Achse 13 drehbar ist
und unter Wirkung einer rechtsdrehenden Feder 14 steht. Diese Zusatzschaltvorrichtung
ist erfindungsgemäß nur während des Bestehens des Abschaltlichtbogens geschlossen.
Die Zusatzschaltvorrichtung kann, da sie ein reiner Trenner ist, außerhalb der Schaltkammer
3 angeordnet sein. Zum Betätigen der Zusatzschaltvorrichtung dient zweckmäßig ein
vom abzuschaltenden Strom durchflossener Magnet 15 mit Anker 16. Der Anker 16 wirkt
über eine Stange 17 auf den Schalthebel 12 der Zusatzschaltvorrichtung ein. Eine
besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß der zum Schließen der Zusatzschaltvorrichtung
vorgesehene Magnet 15 zugleich zum Öffnen der Hauptkontaktteile 4, 5 dient. Es geschieht
in der Weise, daß die Stange 17 auch auf den Schalthebel 6, der den Hauptkontaktteil
5 trägt, einwirkt. Die Stange 17 vermag den Schalthebel 6 im Gegenuhrzeigersinn
zu drehen. Es ist aber zwischen der Stange 17 und dem Schalthebel 6 ein Freilauf
vorhanden, der die unten beschriebene Wirkung hat.
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Der elektrische Schalter gemäß der Erfindung hat folgende Wirkungsweise:
Die F i g. 1 zeigt den Schalter in der Einschaltstellung. Die Hauptkontaktteile
4, 5 berühren einander. Der Strom kann von der Leitungsanschlußklemme 1 über die
Hauptkontaktteile 4, 5 und den Magneten 15
zu der Leitungsanschlußklemme
2 fließen. Bei besonders großem Überstrom, insbesondere Kurzschlußstrom spricht
der Magnet 15 an, indem er den Anker 16 anzieht. Eine Zwischenstellung ist
in F i g. 2 dargestellt. Durch die Stange 17 haben sich die Schalthebel 6 und 12
im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Die Hauptkontaktteile 4, 5 haben sich geöffnet, wobei
zwischen ihnen ein Abschaltlichtbogen entsteht. Die Kontaktteile 10, 11 der Zusatzschaltvorrichtung
stehen kurz vor der Berührung. Die F i g. 3 zeigt eine weitere Zwischenstellung
während des Abschaltvorganges. Der Anker 16 ist von dem Magneten 15 angezogen. Die
Zusatzschaltvorrichtung ist durch Berühren der Kontaktteile 10, 11 geschlossen.
Die Hauptkontaktteile 4, 5 haben sich weiter voneinander entfernt. Die Zusatzelektroden
8, 9 stehen im engen Abstand voneinander. Sie könnten den Abschaltlichtbogen übernehmen,
da die Zusatzschaltvorrichtung geschlossen ist. Es fließt somit der Strom von der
Leitungsanschlußklemme 1 über die Kontaktteile 10,
11 der Zusatzschaltvorrichtung,
die Zusatzelektroden 8, 9 und den Magneten 15 zu der Leitungsanschlußklemme 2. Da
der Abstand der Zusatzelektroden klein ist und auch bleibt, bildet sich nur ein
Abschaltlichtbogen kurzer Länge bis zum Erlöschen in der Schaltkammer aus. Der Abstand
zwischen den Zusatzelektroden 8, 9 wird jedoch immer noch so groß gehalten, daß
ein Wiederzünden des Lichtbogens nach dem Nulldurchgang des Wechselstromes ausgeschlossen
ist. Ist der Abschaltlichtbogen erloschen, so hat auch der Strom im Magneten 15
aufgehört. Der Anker 16 fällt ab. Unter Wirkung der Feder 14 öffnet
sich die Zusatzschaltvorrichtung 10, 11. Da ein Freilauf zwischen der Stange
17 und dem Schalthebel 6 vorhanden
ist, hat die Rückbewegung des
Ankers 16 keinen Einfluß auf den Schalthebel 6. Der Schalthebel 6 verbleibt
in der Ausschaltstellung, in der die Hauptkontaktteile 4, 5 in großem Abstand voneinander
getrennt sind. Durch das Öffnen der Zusatzschaltvorrichtung ist zu der zwischen
den Zwischenelektroden bestehenden Trennstrecke noch die Trennstrecke der Zusatzschaltvorrichtung
hinzugekommen, so daß zwischen den beiden Leitungsanschlüssen 1, 2 die vorgeschriebene
Mindesttrennstrecke besteht, wenn der Schalter ausgeschaltet ist (F i g. 4).
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An dem Schalter gemäß der Erfindung können die Zusatzelektroden 8,
9 aus einfachem, stromleitendem Baustoff bestehen, z. B. Eisen, während die Hauptkontaktteile
aus wertvollerem Kontaktmaterial, z. B. Kupfer mit Silberauflage, gefertigt sind.
Die Fertigung der Hauptkontaktteile 4, 5 aus wertvollerem Baustoff ist erforderlich,
um die Übergangswiderstände während des Einschaltzustandes klein zu halten.
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Man kann auch in den die Hauptkontaktteile 4, 5 enthaltenden Stromkreis,
der in Reihenschaltung die Zusatzelektroden 8, 9 und die Zusatzschaltvorrichtung
10,11 besitzt, ein Mittel zum Dämpfen des Lichtbogenstromes vorsehen. Dies kann
eine Impedanz 18 sein. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Ohmschen Widerstandes
mit großem Temperaturkoeffizienten, der bei Übernahme des Abschaltlichtbogens durch
die Zwischenelektroden klein ist und bis zum Erlöschen des Abschaltlichtbogens stark
anwächst.