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Überstrom-Schnellschalter
| Die E»ti% icklu»g der überstromschalter hat durch |
| die Forderung der Schnellschaltung für CJleic@i- |
| strotnrnaschinen. der thermischen Auslösung ttnd |
| der allpoligen A hschaltuiig zu 1.oinlplizierte», |
| großen und daher kostspieligen Schaltgeräten ge- |
| führt, die mehr oder weniger Klüngel aufweisen. |
| Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- |
| ,trundc, diese Schalter wesentlich zu vereinfachen. |
| zu verhlc°i»erii .und zii verbessern. Das wird da- |
| (1 tircli erreicht. d;il.t eine zwei 13itnetallkoiitakt- |
| feclerii p-eri>iii<le»<lc kurze Scli<iltstro»ilpriicl.e
un- |
| mittelbar durch dun bei der 1?rwürnni»g ansteigen- |
| den liinietallkontaktdruck entgegen einer mit der |
| _\ussclialtliewegwig rasch abnehmenden (#egenkrafr |
| zur scliiielleii Ausschaltung gebracht Nvird. wobei |
| Gier rasclpe I,'raftahfall durch zwei an der Stroni |
| l@rücl;e aiigreifen@lc Stiitzl<urlpelii mit Schneiden- |
| lagern erzeugt wird, die unter einem etwa senk- |
| recht zur Schaltbewegung gerichteten entsprechend |
| liolien Druck stehen. Durch unmittelhares _aufein- |
| @tnder\\-ii-ken der erforderlichen Kräfte in dieser |
| Weise werden die Zahl der Teile und damit die zu |
| beschleunigenden Massen so weit vermindert, daß |
| eine Trennzeit der Kontakte entsteht, die anniiliernd |
| ilur noch der Eigenschwingungszeit einer Blatt- |
| feder :ehr kleiner Schwingungsweite entspricht. |
| Nach vorliegender Erfindung erzeugen zwei Bi- |
| wetallfederit i nach -1b. r unmittelbar den Kon- |
| takt(Iruck an einer sehr kurzen Kontaktbrücke |
| die mittels der dünnen kurzen, mit Schneiden ver- |
| sehenen Kippkurbeln 3 und der Federn .4 Über die |
| Führungskolben in der Einschaltlage gehalten |
| werden. 1)]e Abb. i selbst stellt die Atisschalt- |
| stellung des Schalters dar. 1)ie X'erli:iltiiisse sind |
so gewählt, daß etwa in der Totlage (o-Linie des Kraft-Weg-Diagramms,
Abb. 2) der Kippkurbeln 3, wo ihre Schubkraft Z gleich Null ist, die Trennung der
Kontakte erfolgt und die mit der Vorspannung 7'v (Kraft-Weg-Diagramm, Abb.2) auf
die Anschlußkontaktböcke aufgeschobenen U-förmigen Birnetallkontaktfedern i von
denselben schlagartig abgefangen werden. Die Steilheit der Z-Linie wird an den justierschrauben
7 so eingestellt, daß bei der Grenzstromerwärmung der Bimetalle i der von der Schubkraft
7. herrührende Kontaktdruck
Bi
in der Einschaltlage (Ordinate am Ende
des Weges Ho. Abb. 2) durch die Kraft der grenzstromerw-ärinten Bimetalle gerade
noch unterschritten wird, so claß keine Ausschaltbewegung zustande kommt. Erst durch
den Gberschuß Bi-Z (schraffierte Fläche in Abb. 2) erfolgt eine Bewegung auf dein
Wege Ilo bis zum harten Anschlag der Pi-Federn (o-Linie, Abb. 2).
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Die Weiterbewegung der Strombrücke 2 erfolgt durch die der schraffierten
Dreieckfläche entsprechende l1)eschleunigungsarbeit und die negativ gewordene Kraft
Z durch die Kippkurbeln links von der Totlage o. Die abgekühlten Bimetallkontaktfedern
haben einen kleineren Kontaktdruck F, so claß bei der Einschaltbewegung die Schubkraft
Z oni Schnittpunkt p ab überwiegt und die Strombrücke mit ihrer dünnen Führungsplatte
8 gegen den Anschlag in der olleren Führung 9 bewegt.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist es möglich, die Zahl der
bewegten Kontaktteile und ihre Massen und die bei der Kontakttrennung wirkenden
Kräfte so abzustimmen, daß die Trennzeit der Kontakte annähernd der Eigenschwingungszeit
einer Blattfeder mit sehr kleiner Schwingungsweite entspricht.
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In dieser kurzen Zeit findet selbst bei Kurzschlußlast nur noch eine
geringe Nachheizung des l3iinetalls statt, so daß es höher beansprucht werden kann,
was wieder eine höhere Beschleunigung ermöglicht.
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Durch den Anschlag der U-förmigen Kontaktfedern an den Anschlußkontaktböcken
6 werden nach einer weiteren Erfindung dieselben im Augenblick der Kontakttrennung
kurzgeschlossen, so daß während der Lichtbogenbrennzeit überhaupt keine Nachheizung
des Bimetalls stattfinden kann.
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Die Bimetalle erzeugen wegen ihrer Arbeitstemperatur von ioo bis i5o°
ein starkes Temperaturgefälle nach den Anschlußkontakten bzw. den für 1i etwa 5o°
bemessenen Anschlußleitungen hin, so daß nicht nur ein entsprechender Wärmeverluststroin
entsteht, sondern auch eine verminderte Temperatur an den Bimetallenden. Erfindungsgemäß
werden zusätzlich Übergangswiderstände io aus versilberten Metallplatten zwischen
den Kontakten mit passendem Druck befestigt, wodurch nicht nur eine gleichmäßigere
Temperatur im Biinetall und dadurch bessere Ausnutzung der Biegekräfte erzielt wird,
sondern auch ein relativ kleiner Wärmestrom in die Anschlußleitungen fließt, da
nach (lern Wiedemann-Franzschen Gesetz die innere Wärmeleitfähigkeit zur elektrischen
Leitfähigkeit in einem nahezu konstanten Verhältnis steht.
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Da der Druck zwischen den Widerstandsplatten und damit der gesamte
Übergangswiderstand vom Druck der Kontakte abhängig gemacht werden kann und der
Widerstand mit zunehmendem Kontaktverschleiß infolge des kleinen Ho-Weges entsprechend
rasch zunimmt, weil die Bi-Kraft abnimmt, kann die dadurch entstehende Änderung
der erforderlichen Auslösekraft P' - Z - F (Abb. 2) selbsttätig kompensiert werden,
was einen großen Wert. für die Einfachheit des neuartigen Aufbaus hat. Die Unmittelbarkeit
der Kraftwirkung an den Kontakten selbst mit ihrer ungewöhnlich hohen Temperatur
ist nur durch die Verwendung der nichtoxydierenden Feinsilberdruckkoiltakte möglich
geworden, deren Masse nach dem Prinzip der Stromeinschnürung wiederum sehr klein
sein kann.
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Im Gegensatz zu den üblichen lilaskaminen sorlen hier die sehr kurz
gehaltenen Lichtbögen bis zum Augenblick der Selbstlöschung beim Stromnullwert an
den, die Strombrücke svinnietrisch umfassenden Elektroden festgehalten werden. Die
Lichtbögen haben durch das um die gegeneinandergerichteten Bimetallenden laufende
Magnetfeld die Tendenz, in der Blaskammer zu bleiben, wo immer sie sich auch bilden.
Die von den kurzen Lichtbögen erhitzten Gase geben ihre Wärme teilweise an die nahe
gelegenen Metallflächeli der Strombrücke 2, deren Führungsplatte 8 und au die umgreifenden
Kontaktböcke 6 ab und können unter symmetrischem Gasdruck den Lichtbogen nicht abdrängen.
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Eine Neuzündung des Lichtbogens am Metall erfolgt nicht, solange die
wiederkehrende Spannung i5o Volt bei 5o Perioden Wechselstrom je Unterbrechungsstelle
nicht übersteigt.
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Um die Schnellschaltung nicht durch die Trägheit der Nachbarpole zu
behindern, sind dieselben lose miteinander gekuppelt mittels der Kuppelleisten i
i vor und hinter den Strombrücken, welche mit ihren Führungsplatten 8 in schmale
Fenster 12 mit entsprechendem Spielraum hineinragen.
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Damit auch bei der Einschaltung des Schalters auf bestehende hohe
Überlast oder bei bestehendem Ausschaltkommando, z. B. durch die übliche Fernauslösespule,
eine sofortige schnelle Wiederausschaltung möglich ist, ist eine neuartige Durchschaltkurbel
13 vorgesehen Nvelche mittels einer losen Antriebsbuchse 14 (Abb.3) mit i8o° Totgang
auf der Kurbelwelle über die labile Totlage (rechts) von Hand oder durch motorischen
Antrieb gedreht wird. Dann schnellt der Kurbelzapfen 13
infolge der vollgespannten
Federn 1,3 um i8o° weiter und drückt bei 9o° Drehung mittels des Lagers 16 die Kuppelleistung
i i an deren unteren Gleitstirnflächen in die Einschaltstellung. Eine falsche Drehrichtung,
die eine langsame Einschaltung zur Folge haben würde, ist durch den Sperrbolzen
18 mit Druckfeder i9 verhindert.
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Die Ausschaltung von Hand geschieht an dem oben gelegenen Druckknopf
i;. Durch den etagenähnlichen
Aufhau und die geringe Tiefe und
frontalen Antrieb eignet sich der Schalter zum unmittelbaren Einbau in Sammelschienenkästen,
wodurch \rrlpauk@isterr erspart werden.