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Gasschalter Die Erfindung betrifft einen Gasschalter, bei dem bekanntlich
das zur Lichtbogenlöschung dienende Druckmittel dadurch gewonnen wird, daß eine
in einen Raum (Gasraum) eingeschlossene Gasmenge durch die Wärme des Abschaltlichtbogens
oder eines Hilfslichtbogens erhitzt und dadurch auf einen hohen Druck gebracht wird.
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Eine einwandfreie Löschung ist bei derartigen Schaltern nur möglich,
wenn der Schaltraum in seiner Form und Bemessung dem jeweils abzuschaltenden Strom
angepaßt ist. Besonders wichtig ist die richtige Dosierung der erwärmten Gasmenge.
Da nämlich im Gegensatz zum Flüssigkeitsschalter das gesamte Löschmedium im Gasraurn
erwärmt wird, hängen die Temperatur und der Druck des Gases sehr stark von der zugeführten
Energie ab. Da aber ferner einerseits dler Druck des Gases nicht unter einen bestimmten
Wert sinken darf, um eine Blasung mit ausreichender Gasgeschwindigkeit sicherzustellen,
andererseits die Temperatur des Gases nicht zu hoch werden darf, weil sonst infolge
der Ionisierung die Isolierfähigkeit des Gases mit hoher Temperatur stark nachläßt,
ist ein derartiger Schalter in der bekannten Form nur für einen verhältnismäßig
engen Stromstärkenbereich brauchbar.
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Man ist deshalb bereits dazu übergegangen, die notwendige Druckerzeugung
für einen größeren
Arbeitsbereich bei Gasschaltern dadurch sicherzustellen,
daß die Ausströmung des Löschmittels aus dem Druckraum durch ein von der Kontaktbewegung
unabhängiges Ventil gesteuert wird. Hierdurch wird zwar eine druckabhängige Gasausströmung
erzielt, jedoch ist die Blaswirkung in bezug auf den Lichtbogen ungünstig, weil
sich der Kontakt nicht ian der Au!sströmöffnung befindet. Ferner ist die Verwendung
besonderer Ventile nicht günstig, da sie zu einer Komplizierung des Schalters führen.
Andererseits ist an sich bei Schaltern mit Löschblasung bekannt, den an sich feststehenden
Schaltkontakt in der Weise beweglich anzuordnen, daß sich der Kontakt bei der Lichtbogenlöschungverschiebt
und eine Ausströmöffnung aus dem Lichtbogenraum freigibt.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Gasschalter mit druckabhängiger
Lichtbogenbeblasung. Sie benutzt hierfür eine Bauform der zuletzt beschriebenen
Art und besteht darin, daß sich an die zum festen Kontakt gehörende Durchtrittsöffnung
des Gasraumes ein düsenförmiger, sich erweiternder Raum anschließt, in welchem sich
beim Abschaltvorgang die Spitze des an sich feststehenden Schaltkontaktes in die
Zone der günstigsten Löschblasung hineinbewegt.
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Man erreicht dadurch eine bessere Ausnutzung des durch die Lichtbogenerwärmung
der in den Gasraum eingeschlossenen Gasmenge dargebotenen Druckmittels und damit
bei gleichen Abmessungen eine Erhöhung des Abschaltvermögens des Schalters. Der
Aufbau des Gasschalters erfährt dabei keine Komplizierung, da der an sich feststehende,
beweglich angeordnete Schaltkontakt zugleich als Druckventil dient.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands
dargestellt.
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In Abb. i ist die Form ähnlich einem Druckgasdüsenschalter, wobei
jedoch keine Gaszufuhr zur Löschung erforderlich ist. Der Schalter besitzt die Kontakte
i und :2 und eine Schaltkammer 3, die den Gasraum 4, die Düse 5 und den Blasraum
6 enthält. 7 ist die Stromzuleitung. Der Kontakt i verschließt unter der Wirkung
einer Feder 9 die Düse 5 von außen und ist auf dem Führungsstück 36 beweglich gelagert.
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Die Ausschaltung wird dadurch eingeleitet, daß der Schaltstift :2
nach unten bewegt und dadurch ein Lichtbogen zwischen den Kontakten i und 2 gezogen
wird, der die Luft in dem Raum 4 erwärmt und so einen Überdruck erzeugt. Der die
Düse 5 verschließende Kontakt i wird durch den Gasdruck entgegen dem Druck der Feder
9 in die Höhe bewegt und gibt dadurch die Austrittsöffnung frei. Die Öffnung wird
also erst geöffnet, wenn im Raum 4 ein ausreichend hoher Druck vorhanden ist, um
die Kraft der Feder 9 zu überwinden. Bei kleinen Strömen, bei denen der Lichtbogen
dem Gasraum 4 weniger Energie zuführt, bleibt der Raum 4 länger geschlossen als
bei hohen Strömen. Die Beblasung beginnt erst dann, wenn ein zum Löschen ausreichender
Druck vorhanden ist. Bei großen Strömen erfolgt die Bewegung des Kon-
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taktes i sehr schnell,- so daß die Kontakttrennungsgeschwindigkeit erhöht
wird. Bei ganz kleinen Strömen erstickt der Lichtbogen im Raum 4.
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Dabei bewegt sich während des Unterbrechungsvorganges die Spitze des
an sich feststehenden Schaltkontaktes i in die Düse 5 hinein. Sie befindet sich
hier in der Zone der günstigsten Löschblasung, wodurch eine rasche und zuverlässige
Lichtbogenlöschung sichergestellt wird.
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Die bekannte Verwendung von zurückkehrenden Kontakten, die während
des Schaltvorganges durch den Gasdruck bewegt werden, und von in Reihe liegenden
trennschalterartigen Anordnungen ergibt die Möglichkeit, den Gasraum sowohl im eingeschalteten
als auch im ausgeschalteten Ruhezustand luftdicht abzuschließen. Dadurch ist es
möglich, den Gasraum durch Dämpfe zu sättigen, die beim Abschalten durch die Lichtbogenwärme
verbrennen oder vergasen und dadurch den Druck im Schaltraum erhöhen.
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Als Beispiel dazu dient Abb: 2. Das Zwischenstück 2, 72 wird vom Schaltstift
52 gegen die Kraft der Federn 68 mitgenommen. Die Wandungen 66 des Raumes 4 sind
porös und werden von außen von der leicht verdampfenden Flüssigkeit 67 umspült,
so daß der Raum 4 mit Flüssigkeitsdampf gesättigt ist. Der Lichtbogen zwischen den
Kontakten i und 2 ruft eine Drucksteigerung im Raum 4 sowohl durch Erwärmung der
Luft als auch durch Einleitung der Verbrennung oder Zersetzung des Dampfes hervor.
Diese zusützliehe Reaktion ist von der Energie des Lichtbogens unabhängig. Durch
richtige Dasverung der zugeführten Flüssigkeit wird erreicht, daß bei geringen Strömen
die Löschung im wesentlichen durch diese Zusatzreaktion erfolgt, während bei großen
Strömen die Löschung im wesentlichen vom Lichtbogengas durch Ausströmung bewirkt
wird. Zur besseren Abdichtung der Durchdringungsstelle kann ein harmonikaähnlicher
Balg 69 dienen.
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Die Düsenöffnung 5 wird durch den passenden Rückkehrkontäkt i abgeschlossen.
Die Austrittsöffnung in den Blasraum ändert sich mit der Stellung dieses Kontaktes.
Nach dem Löschen des Lichtbogens trennt sich der Schaltstift 52 vom Zwischenstück.
Beide bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen, wodurch der erforderliche Spannungsabstand
hergestellt wird. Bei dieser Anordnung findet stets eine Unterbrechung an der Leistungstrennstelle
statt. Beide Schaltstellen ergänzen sich in der Weise, daß die Schaltstelle 72 bis
52 so ausgebildet ist, -daß sie Ströme von Null an bis etwa zum doppelten Nennstrom
abzuschalten vermag, während die Schaltstelle i und 2 die darüberliegenden Stromstärken
bis zu dem Grenzkurzschlußstrom bewältigt.
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In Abb. 3 ist eine ähnliche Ausführungsform dargestellt. Bei der Abschaltung
nimmt der Schaltstift 52 zunächst den Kolben 39 mit, der gleichzeitig als Zwischenkontakt
dient. Durch den Lichtbogen zwischen dem Kolben 39 und dem Kontakt 2 wird der Druck
im Raum 4 so weit erhöht, daß sich der Schaltstift 2 abhebt. Der zwischen seinem
Verschlußstück
75 und der Metalldüse 5 entstehende Lichtbogen wird
durch die Gase, die vom Lichtbogen zwischen dem Kolben 39 und dem Kontakt :2 erhitzt
werden, beblasen und gelöscht. Die Wiederzündung wird dadurch verhindert, daß inzwischen
der Stift 52 den Kontaktkolben 39 verlassen hat und zwischen ihnen eine ausreichende
Luftstrecke entstanden ist.
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Die Abb. q. zeigt eine Ausführungsform, bei der durch den Lichtbogen
zwischen den Kontakten i und 2 eine Druckerhöhung im Nebenraum 76 hervorgerufen
wird. Für die Abschaltung von überströmen ist eine besondere Trennstelle 96, 98
vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß bei großen Strömen die Löschung allein
durch das im Raum 76 komprimierte innenfreie Frischgas erfolgt. Zur Vermeidung der
Vermischung des aus dem Raum q. strömenden Lichtbogengases mit dem Frischgas sind
Leitvorrichtungen 95 vorgesehen, die die Wirbelung unterdrücken. Das eingeströmte
Lichtbogengas kann durch Metallsiebe 99 von Ionen und Metalldämpfen befreit werden.
Der im Raum q. gezogene Lichtbogen wird bei Normalströmen durch Beblasung des Lichtbogens
durch den Kontakt i hindurch gelöscht. Die den Kontakt 98 anpressende Feder ist
so bemessen, daß der Kontakt 98 sich bei Normalströmen nicht bewegt. Die Unterbrechungsstelle
i, 2 dient stets zur Herstellung des erforderlichen Isolierabstandes.