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Elektrischer Schalter mit einer an der Unterbrechung teilnehmenden
Sicherung Die Erfindung hat einen Schalter zum Gegenstand, der mit einer Sicherung
verbunden ist, die an der Unterbrechung teilnehmen kann, wenn der zu unterbrechende
Strom hoch ist.
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Man hat schon vorgeschlagen, eine oder mehrere Sicherungen parallel
zu einem Schalter zu legen, so daß die Öffnung des Schalters zur Folge hat, daß
die Sicherung oder Sicherungen von dem zu unterbrechenden Strom durchflossen werden.
Diese Anordnung besitzt .den Nachteil, daß die Sicherungen dauernd von .einem Teil
des zu unterbrechenden Stromes durchflossen -und bei jeder Öffnung des Schalters
für eine Unter= brechurig in Anspruch genommen werden, unabhängig von der Stromstärke
des zu unterbrechenden Stromes.
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Man hat andererseits vorgeschlagen, in Reihe mit einem Ölschalter
eine Vakuumsicherung zu legen, die normalerweise kurzgeschlossen ist, wobei der
Kurzschluß während der Öffnung des Schalters durch eine entsprechende mechanische
Steuerung aufgehoben wird. Diese Anordnung wurde zu dem Zweck vorgesehen, um die
Zerstörungen zu vermeiden, die in dem Schalter auftreten können, wenn infolge der
Größe des zu unterbrechenden Stromes der Unterbrechungslichtbogen nicht erlöschen
würde. Daher findet bei dieser bekannten Anordnung die tatsächliche Einschaltung
der Sicherung in Reihe mit dem Schalter statt, wenn dessen beweglicher Teil an einen
Punkt gelangt ist, wo die Unterbrechung des Stromkreises normalerweise stattgefunden
haben muß.
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Die Erfindung hat eibenfalls eine Anordnung mit einer während einer
Unterbrechung in Reihe mit dem Schalter liegenden Sicherung zum Gegenstand, die
sich jedoch dadurch kennzeichnet, daß die Sicherung nach Zündung des Unterbrechungslichtbogens
durch diesen selbst in den zu unterbrechenden Stromkreis eingeschaltet wird. Diese
Anordnung unterscheidet sich demnach von den bekannten Anordnungen und verfolgt
auch einen anderen Zweck: sie soll nicht die Gefahren eines etwaigen Stehenbleibens
des Unterbrechungslichtbogens vermeiden, sondern die Unterbrechung verbessern, indem
die Sicherung entweder, wenn .die zu unterbrechenden Ströme gering sind, wie ein
einfacher
Widerstand, oder wenn die zu unterbrechenden Ströme groß
sind, als eigentliches Unterbrechungsorgan wirkt. Sie besitzt gegenüber den bekannten
Anordnungen den Vorteil, daß sie eine gleichsam augenblick liehe Einschaltung der
Sicherung in dein Unterbrechungskreis ermöglicht.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise in Anwendung auf
einen Druckluftschalter dargestellt, dessen Lichtbogen in zwei Schenkel unterteilt
ist, die mit Hilfe einer Elektrode geeigneter Form in Reihe aneinandergeschlossen
sind.
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Fig. i zeigt das Schema eines solchen mit einer Sicherung ausgerüsteten
Schalters. Die Hauptkontakte des Schalters sind mit a und b und der zwischen
ihnen sich bildende Abreißlichtbogen mit c bezeichnet. In an sich bekannter Art
leitet die Druckluftblasung den Lichtbogen auf eine Hilfselektrode d über und teilt
ihn in zwei Zweige cl und c.. Gemäß der Erfindung verbindet eine Sicherung F die
Elektrode d mit einem der Schalterkontakte, beispielsweise mit dem Schalterkontakt
b. Diese Sicherung ist vorteilhaft von der Gattung mit flüssigem Leiter - einem
Elektrolyten oder Quecksilber -, der in eine abgedichtete Patrone eingeschlossen
ist und sich nach dem Intätigkeittreten wieder von selbst in Betriebsbereitschaft
setzen kann. Man kann auch eine gewöhnliche Sicherung benutzen; aber in diesem Falle
muß die Patrone selbsttätig durch eine neue Patrone nach einem Intätigkeittreten
ersetzt werden, und zwar mit Hilfe irgendeiner geeigneten mechanisch=en oder elektrischen
Vorrichtung.
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Fig. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine an sich bekannte
Flüssigkeitssicherung, die sich nach dem Intätigkeittreten wieder richtig einstellt.
Dieser Apparat besitzt einen röhrenförmigen Behälter i aus einem Material, das den
großen Änderungen der Temperatur und des Druckes widersteht und gegenüber der Einwirkung
der Lichtbögen unempfindlich ist, beispielsweise aus Quarz, aus Glas besonderer
Zusammensetzung oder anderen ähnlichen Stoffen. Der Behälter ist an seinen beiden
Enden durch metallische Kappen 2 abgeschlossen, deren jede eine Elektrode 3 trägt.
Die Kappen sind in irgendeiner bekannten Art yollkomrnen abgedichtet an der Röhre
befestigt. In der Achse des röhrenförmigen Behälteres ist ein mit leitender Flüssigkeit
ausgefüllter Kanal 5 vorgesehen, dessen Durchmesser durch die Nenn-Stromstärke der
Sicherun=g und dessen Länge durch die Nenn-Spannung des Apparats bedingt sind. Dieser
Kanal ist an seinen beiden Enden erweitert und oben an einen Ausdehnungsraum:I angeschlossen,
dessen von der durch den Lichtbogen verdampften Flüssigkeitssäule abhängiges Volumen
notwendig ist, um während der Stromunterbrechung, den in der Sicherung entstehenden
".Druck auf einen bestimmten Wert zu begrenzen. Die beschriebene Vorrichtung arbeitet
wie folgt: Wenn sich die Kontakte a. und h des Schalters trennen, so wird der zwischen
ihnen gezogene Lichtbogen unter Wirkung der Blasung verlängert, er weicht in der
Richtung des in Fig. i eingezeichneten Pfeile: aus und teilt sich in zwei Zweige
cl und c.=, von denen der eine, c.- .der durch die Sicherung j geringen Widerstandes
nebengeschlossen ist, sich mangels Spannung nicht halten kann. Die Sicherung befindet
sich nunmehr in Reihe mit dem Lichtbogen cl und wird demgemäß von dem gleichen Strom
durchflossen wie dieser.
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Nun i;önnen zwei Fälle eintreten: Ist der zu unterbrechende Strom
schwach, so wirkt die Sicherung wie ein einfacher Widerstand, ohne durch den Strom
beeinflußt zu werden, und das Erlöschen des Lichtbogens c, wird auf dem bekannten
Wege durch die Druckluftblasung hervorgerufen.
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Ist aber der zu unterbrechende Strom stark, so verdampft die in dem
Kanal 5 enthaltene Flüssigkeit; es entsteht in der Patrone ein Raum erhöhten Druckes,
dessen Olimscher Widerstand zugleich mit der Lichtbogenspannung schnell wächst,
so daß die Unterbrechung .des Stromes durch die Sicherung erleichtert wird. Der
Lichtbogen cl erlischt sofort, was selbsttätig die Abtrennung des Stromes hervorruft.
Dann bildet sich selbsttätig wieder die leitende Flüssigkeit der Sicherung, und
zwar ohne Störung, da ja die Stromtrennung schon bewirkt ist, nachdem der Lichtbogen
c, erloschen ist. Man kann die Geschwindigkeit, mit der sich die Flüssigkeit wieder
bildet, in bekannter Weise dadurch regeln, daß man an dem oberen Teil des Kanals
5 einen Teil verengten Querschnitts vorsieht.
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Bei Anwendung einer gewöhnlichen Sicherung ist die Arbeitsweise für
das Unterbrechen geringer überströme die gleiche wie für die eben beschriebene Sicherung.
Auch das Unterbrechen hoher Ströme wird von der Sicherung bewirkt; aber in diesem
Falle stellt sich der Schmelzdraht nicht von selbst wieder her, sondern eine automatische,
durch das Arbeiten des Schmelzdrahtes selbst gesteuerte Vorrichtung bewirkt, daß
die Patrone durch eine neue ersetzt wird. Man kann auch die Sicherung durch einen
Widerstand R nebenschließen, der die Schnelligkeit, mit der die Spannung wiederhergestellt
wird, verlangsamt. Das gestattet, eine Sicherung zu
verwenden, die
eine schwächere Unterbrechungsleistung hat. Bei kleinen Strömen arbeitet auch diese
Vorrichtung ebenso wie die schon beschriebenen Anordnungen; bei größeren überströmen
aber wird beim Intätigkeittreten der Sicherung in den Stromkreis des Lichtbogens
außer idem Widerstand R der wachsende Widerstand der Sicherung eingeführt. So wird
die Stromstärke im Lichtbogen cl auf einen sehr schwachen Wert herabgesetzt, bei
dem die Unterbrechung durch die Blasvorrichtung des Schalters leicht erzielt wird.