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Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas Zusatz zum
Patent 652 800 Das Patent 652 8oo betrifft einen Druckgasschalter, bei dein
ein löschkainmerartiger Schaltraum mit außerhalb des Schaltraumes angeordneten Isolierteilen.
zusammenwirkt, die nach dem Austreten des beweglichen Schaltstückes aus dem Schaltraum
in die Bahn des beweglichen Schaltstückes bewegt werden und hierbei den Lichtbogen
löschen, ohne das Ausströmen der Gase aus dem Schaltraum zu behindern. Als bewegliche
Isolierteile dienen hierbei insbesondere Klappen oder Schieber. Es wurde nun gefunden,
daß die Einengung des Lichtbogens durch bewegliche Isolierteile zur Stromlznterbrechung
allein ausreicht, wenn man hierzu eine drehbare Klappe aus gasabgebenden Stoffen
in geeigneter Anordnung verwendet.
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Gegenstand der Erfindung ist daher eine Abänderung des Schalters nach
dein Patent 652 8oo, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lichtbogenlöschung
in der Weise erfolgt, daß der Lichtbogen zwischen einem festen Wandungsteil und
einer drehbaren Klappe elastisch eingeengt und zugleich quer zu seiner Hauptrichtung
verlängert wird, wobei die Wandungsteile der drehbaren Klappe, die dem Lichtbogen
ausgesetzt sind, aus einem unter der Lichbogeneinwirkung gasabgebenden Isolierstoff
bestehen.
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Bei diesem Schalter wird die Löschung des Unterbrechungslichtbogens
durch seine Einengung und Verlängerung zwischen der Klappe und der Gegenwand sowie
durch seine gleichzeitige Beblasung durch die aus der Klappe erzeugten Gase und
Dämpfe erzielt. Auf die Anordnung eines löschkammerartigen Schaltraumes kann verzichtet
werden, so daß eine Verbesserung gegenüber dem Schalter nach dem Stammpatent durch
Vereinfachung des Aufbaues vorliegt.
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Dabei bringt die elastische Anpressung der gasabgebenden Klappe noch
den besonderen Vorteil, daß sich der Querschnitt des Lichtbogenraumes und die erzeugte
Gasmenge dem zu- unterbrechenden Strom automatisch anpassen, im Gegensatz zu festen
Löschkammern, bei denen der Nachteil zu geringer Gasbildung bei kleinen Strömen
bzw. zri hoher Druckerzeugung bei großen Strömen vorliegt.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Leistungstrennschalter nach der Erfindung. Auf
der Wandplatte 25 ist vermittels eines Isolators 22 der feste Kontakt :2 angeordnet,
der mit dem beweglichen Kontakt 3 zusammenarbeitet. In die Bahn des beweglichen
Schaltstückes 3 kann sich dabei eine Klappe 15 aus gasabgebendem Material hineinbewegen,
die bei 2o drehbar gelagert ist. Die Klappe 15 wirkt mit der Gegenwand 17 zusammen,
durch die das bewegliche Schaltstück durch -die Offnung 14 hindurchtritt.
Für
die sichere Löschung großer Ströme ist es erforderlich, die Klappe 15 besonders
lang auszubilden und den Klappenantrieb kräftig auszuführen: Die Schaltgase werden
aus dem Schaltraum 13 durch den Kamin .a-3 abgeführt, der mit Kühlern, Schalldämpfern
u. dgl. ausgerüstet sein kann. Der Antrieb des Schaltstiftes erfolgt in bekannter
Weise vom Isolator 23 aus in der Führung 4. Eine sichtbare Lufttrennstreeke 24 läßt
sich leicht vorsehen.
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Eine ähnliche Ausführungsform zeigt Abb. 2. Dabei ist zwecks gedrängten
Aufbaus auf eine Lufttrennstrecke verzichtet worden. Ferner wird eine elastische
Klappe verwendet.
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Abb. 3 zeigt einen Schalter gemäß der Erfindung für besonders hohe
Spannungen. Der Lichtbogen wird an der Stelle 9 zwischen den Kontakten ä und 3 gezogen
und im Laufe der Kontakttrennung (Abwärtsbewegung des Schaltstiftes) so oft durch
die Löschstellen an bewegten Isolierteilen (Klappen) beeinflußt, als es zur Beherrschung
der Gesamtspannung nötig ist. Dargestellt sind beispielsweise drei in Reihe geschaltete
Löschstellen B. Durch Erhöhung der Zahl der Löschstellen kann die Spannung beliebig
heraufgesetzt werden. Die Löschstellen können gleichartig ausgebildet sein oder
auch verschiedene Strombezirke besonders gut beherrschen: Sie können so gesteuert
sein, daß sie, nachdem der Schaltstift den Weg freigegeben hat, sämtlich gleichzeitig
geschlossen werden. Die Abgase können, wie dargestellt, seitlich aberhalb der Stromzuleitung
5 ins Freie hinausgestoßen werden. Bei Freiluftausführungen können die Kühler d:5
gleichzeitig als Regenschutz dienen.
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Der Antrieb des Schaltstiftes erfolgt hydraulisch. Er ist mit einem
Kolben 49 ausgestattet, der sich in einem ölgefüllten Zylinder 5o bewegt. Beide
Enden dieses Zylinders sind über isolierende Zuleitungen 57 und 58 mit dem Antriebszylinder
52 verbunden. Die Bewegung des Antriebskolbens 53 wird durch das 01 zwangsläufig
auf den Schaltstift übertragen. Bei mehrphasigen Schaltern kann eine Zwangskupplung
der Schaltstifte durch Anwendung getrennter Antriebszylinder erreicht werden, die
durch einen gem.einsamen mechanischen Antrieb 54 bewegt werden. Es ist auch möglich,
bei einem gemeinsamen Antriebszylinder Zwanglauf zu erzielen, wenn die einzelnen
Zylinder 5o hydraulisch hintcreinandergeschaltet werden; Yso daß nur ein ölkreislauf
durch alle Phasen hindurchgeht: Eine ähnliche Wirkung kann bei Verwendung von Handantrieben
erzielt werden. Die ölgefüllten Zuleitungsrohre können gleichzeitig einen becherartigen
Isolator bilden, in den der Stift sich hineinbewegt, wodurch die Bauhöhe des Schalters
vermindert wird.
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Die Klappen können besonders ausgebildet werden zur Erhöhung ihrer
Wirksamkeit. 1Beim Federantrieb der Klappen kann es erwünscht sein, die Klappenbewegung
zunächst gegenüber der Stiftbewegung zu verzögern. Eine Ausführungsform hierzu zeigen
Abb. 4. und 5. Eine Verzögerung der Kläppenbewegun.g erfolgt durch die Rippe 29,
die am Stift 3 anliegt. In der Löschstellung wird die Rippe 29 von einer Höhlung
30 in der Gegenwand 17 aufgenommen. Der Lichtbogen bildet sich an
einer Seite der Rippe: Hierbei, wie auch sonst, kann durch seitlich übergreifende
Teile (besondere Wände) erreicht werden, daß sich der Lichtbogen unter dem Druck
der Klappe nicht zu sehr verbreitert.
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Die Abb. 5 zeigt die Klappe 15 mit der Rippe 29 und den aus
einem Stück damit bestehenden Achsstummeln 20.
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In der Abb. 6 ist die Rippe 15 mit einem mittleren Schlitz 31 versehen,
in dem der Lichtbogen brennt: Die Rippen verhindern gleichzeitig ein Umschlagen
des Lichtbogens nach der Schmalseite der Klappe, so daß die Klappe und mit ihr der
gesamte Schaltraum entsprechend enger ausgebildet werden können.
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In der AM). 7 ist die Wirkfläche der Klappe mit Querrillen
35 versehen (gezahnte Klappe). Dadurch wird eine Vergrößerung der wirksauren Löschlänge
erzielt. Der Zwischenkontakt 34 dient zum Festhalten des Lichtbogenfußpunktes und
damit des Lichtbogens in der Symmetrieebene der Klappe. Die Gegenplatte muß, wie
in Abb. 8 dargestellt, auch eine entsprechende Zahnung aufweisen. Die Wangen 33,
die an den Seitenwänden des Raumes 26 (Abb. 4) gleiten, dienen gleichfalls zur Verhinderung
des seitlichen Umschlagens des Lichtbogens.
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Die Abb. 8 zeigt an einer ähnlich ausgebildeten Klappe die Verwendung
der Elektroden 38 und 39. Es werden in der Regel bedeutend mehr Elektroden verwandt,
als in der Abbildung dargestellt. Sie können sowohl in dem festen Teil 17 als auch
in der Klappe 15 allein untergebracht werden. Sie werden vorzugsweise .derart ausgebildet,
daß ihre in den festen Isolierstoff eingesetzten Teile möglichst großflächig und
schwer ausgeführt werden, während nur in der Symmetrieachse der Klappe die eigentlichen
Elektroden z: B: knopfartig oder messerartig an der Isolierstoffoberfläche endigen.
Dadurch wird eine große Kapazität zwischen den Elektroden erreicht, so daß die Verteilung
der Spannung nach dem Erlöschen des Lichtbogens gleichmäßig wird. Durch möglichst
schwere Ausführung wird eine gute Wärmeabfuhr von den Lichtbogenfußpunkten in das
Metall erzielt:
Die Enden an der Oberfläche des Isolierstoffes werden
vorzugsweise aus schwer schmelzbaren Stoffen, z. B. Wolframkupfer, hergestellt und
mit den eingesetzten Platten durch Löten, Schweißen o. dgl. verbunden. Die in der
Abbildung dargestellte Verbindung der zusätzlichen Elektroden mit der Zahnung der
Löschstrecke ergibt eine elektrisch besonders vorteilhafte Form, wenn die einzelnen
Platten in die Zähne verlegt werden und beide Wände mit Elektroden versehen sind.
Durch die überlappung der Elektroden wird auch im eigentlichen Löschgebiet eine
günstige Feldausbildung bewirkt. Die den Lichtbogen nicht führende Seite 36 ist
zwecks Erhöhung der Überschlagfestigkeit gleichfalls mit einer Zahnung versehen.
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Die in den Abbildungen dargestellte rechteckige Form der Klappe ist
nicht erforderlich. Günstig ist eine angenähert kreisförmige Klappe, deren Mittelpunkt
etwa mit der Stiftachse zusammenfällt, wobei z. B. durch geringe, Exzentrizität
dafür zu sorgen ist, daß der Lichtbogen in der gewünschten mittleren Ebene brennt.
Insbesondere aber ist es vorteilhaft, die Zahnung ringartig um die Stiftachse herumzulegen,
da hierdurch nach allen Seiten gleichmäßig gute Abriegelungsbedingungen geschaffen
werden.
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Trine besondere Ausbildungsart der Klappe -zeigt die Abb. g. An Stelle
einer Achse und einer Feder tritt ein biegsam elastisches Isolierstiick 42, das
mit der eigentlichen Klappe 41 und mit einem Befestigungsstück 40 mÖglichst fugenlos
verbunden ist. Der Teil 42 kann zur Erhöhung der Federkraft mit Metalleinlagen,
z. B. Blattfedern 21, ausgestattet werden. Der Teil 4o wird fest mit der Wandung
des Blasraumes verbunden. Diese Konstruktion ergibt gegenüber den bisher beschriebenen
den Vorteil des Fortfalls sämtlicher Antriebsvorrichtungen. DieKlappe kann kleiner
gehalten werden, da ein Überschlag um die Antriebsseite der Klappe herum nicht mehr
eintreten kann. Zur Festlegung der Lichtbogenbahn und Verbesserung der Löschung
können die beschriebenen Einrichtungen sinngemäß angewandt werden. Bei Verwendung
flacher Wirkwände kann es vorteilhaft sein, zur Festlegung des Lichtbogenweges eine
schmale Rille im festen Teil 17 oder im beweglichen Teil 41 in der Symmetrieachse
der Löschstelle anzubringen, der den Querschnitt dieser Löschstelle bestimmt. Seitenwände,
die diesen schmalen Schlitz abgrenzen und sich gegebenenfalls in Vertiefungen der
festen Wand legen, können hierbei das seitliche Verbreitern des Lichtbogens verhindern.