DE969067C - Elektrischer Stromunterbrecher - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. APRIL 1958

A 8890 VIIIb / 2IC

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Es ist bekannt, den Unterbrechungslichtbogen eines Schalters beim Abschaltvorgang teilweise durch einen Widerstand zu überbrücken. Dieser Widerstand ist z. B. mit dem einen Ende an den festen Kontakt und mit dem anderen Ende an einen Zwischenkontakt, durch den sich der bewegliche Schaltkontakt hindurchbewegt, angeschlossen. Beim Unterbrechungsvorgang entsteht zunächst ein zum Widerstand parallel liegender Lichtbogenteil. Bei der weiteren Ausschaltbewegung wird zwischen dem beweglichen Kontakt und dem Zwischenkontakt ein Lichtbogenteil gezogen, der mit dem Widerstand in Reihe liegt und nach Erlöschen des parallelen Lichtbogenteiles nur über den Widerstand gespeist wird.

Bei dieser bekannten Anordnung ist die Wahl des Widerstandes mit Schwierigkeiten verbunden. Verwendet man einen geringen Widerstand, so ist zwar die Löschung des parallelen Lichtbogens leicht, die des mit ihm in Reihe liegenden Lichtbogens aber erschwert. Wählt man einen großen Widerstand, so liegen die Verhältnisse umgekehrt. Bleibt man dagegen bei einem mittleren Widerstandswert, so sind weder in dem einen noch in dem anderen Fall die günstigsten Verhältnisse erzielt.

Diese Schwierigkeiten können, wie von Stromunterbrechern mit Vorschaltwiderständen her bekannt ist, durch einen Widerstand mit stark positivem Temperaturkoeffizienten, der den Unterbrechungslichtbogen überbrückt, vermieden werden. Solange der zu dem Widerstand parallel liegende Lichtbogenteil brennt, hat ein solcher Widerstand einen verhältnismäßig niedrigen Wert. Erst nach dem Erlöschen dieses Licht-

709 K5/35

bogenteils wird der Widerstandswert infolge Erwärmung durch den durchfließenden Strom wesentlich erhöht, so daß sich nur ein Meiner, leicht zu unterbrechender Reststrom ergibt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der zweckmäßigen Ausbildung eines solchen Schaltwiderstandes. Um nicht zu großen Schalterabmessungen zu kommen, darf der Widerstand nur wenig Platz beanspruchen. Außerdem darf der Widerstand gar keine oder nur

ίο wenig Induktivität besitzen, denn durch ihn soll die Steilheit der nach der Löschung des Lichtbogens wiederkehrenden Spannung herabgesetzt und nicht noch erhöht werden, was bei einem stärker induktiven Schaltwiderstand der Fall wäre. Bei einem diesen Anforderangen entsprechenden Widerstand ist erfindungsgemäß die Wicklung auf zwei konzentrische Zylinder mit verschiedenem Wicklungssinn verteilt aufgebracht und derart bemessen, daß die Windungszahl n_x auf dem inneren Zylinder der Beziehung

genügt, wobei T₁ und r_ä die Radien der beiden Zylinder I₁ und Z₂ die Längen der auf ihnen aufgebrachten Wicklungen bedeuten. Als Widerstand dient zweckmäßig in an sich bekannter Weise ein Eisendraht, der vorzugsweise alumetiert oder emailliert und so bemessen ist, daß er nach Erlöschen des Lichtbogens verhältnismäßig hohe Temperaturwerte annimmt. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In den Fig. ι und 2 bedeutet ι den festen Kontakt, 2 den beweglichen Kontakt und 3 den Widerstand. Bei der Kontakttrennung wird zunächst der zum Widerstand parallel liegende Lichtbogen 4 gezogen, wie Fig. ι zeigt. In Fig. 2 ist der mit dem Widerstand 3 in Reihe liegende Lichtbogen 5 zu sehen, welcher bei der weiteren Ausschaltbewegung entsteht. Solange der parallele Lichtbogen 4 brennt, bleibt der Widerstand 3 kalt und damit klein. Die Löschung des parallelen Lichtbogens 4 ist somit leicht. Nach seinem Erlöschen wird der Widerstand 3 durch den ihn durchfließenden Gesamtstrom schnell erhitzt, so daß sein Widerstandswert stark ansteigt und der mit ihm in Reihe liegende Lichtbogen 5 ebenfalls gut gelöscht wird. Um einen möglichst hohen Anstieg des Widerstandswertes zu erreichen, kann man eine Erwärmung auf Rotglut (600 bis 1000⁰C) zulassen. Das Verhältnis der Widerstandswerte nach und vor der Widerstandserhöhung (warm zu kalt) beträgt zweckmäßig etwa 5 bis 8.

Nach Fig. 3 ist der Widerstandsdraht innerhalb eines Glas- oder Quarzbehälters 7 auf zwei konzentrische Porzellan- oder Steatitzylinder 8 und 9 in Nuten aufgewickelt, die durch Abstandsstücke 11 und 12 gehalten werden. Der Zwischenraum 10 zwischen den Zylindern kann z. B. mit Quarz oder Porzellanmehl ausgefüllt sein. Man kann aber auch eine Wasserstoff- oder Stickstoffatmosphäre vorsehen. Der Widerstandsdraht 6 wird auf die beiden Zylinder 8 und 9 zur Erzielung einer weitgehenden Induktionsfreiheit mit verschiedenem Wicklungssinn aufgewickelt, wie die eingezeichneten Pfeillinien 13 und 14 veranschaulichen.

Die Drähte werden an den Quetschfüßen 15 und 16 eingeführt. Hier werden nicht dargestellte Metallkappen zur Herstellung der Anschlußverbindungen vorgesehen. Als Durchführungsdrähte eignen sich bei Quarzbehältern Platin- oder Wolframdrähte, bei Glasbehältern Nickel-Kupfer-Manteldrähte. Der Verlauf des Widerstandsdrahtes ist aus Fig. 3 ohne weiteres ersichtlich. Er ist bei 17 eingeführt, verläuft zunächst durch das Rohr 19 und ist dann auf den inneren Zylinder aufgewickelt. Bei 20 ist er zum äußeren Zylinder 9 geführt und von hier aus bis oben hin auf diesen gewickelt, bis er bei 18 aus dem Behälter herausgeführt ist. Die Quetschfüße enthalten Stützdrähte 21 für die Zylinder 8 und 9.

Der erfindungsgemäße Widerstand eignet sich auch für Schalter mit mehreren Unterbrechungsstellen. Dabei kann in an sich bekannter Weise je Unterbrechungsstelle ein Widerstandselement gemäß Fig. 3 verwendet werden. In Fig. 4 ist eine derartige Anordnung veranschaulicht. Man sieht hier vier in Reihe liegende Unterbrechungsstellen 22, 23, 24 und 25, die durch je ein Widerstandselement 3 überbrückt sind. Der nach Einschalten des Gesamtwiderstandes mit diesem in Reihe liegende Lichtbogen wird an einer besonderen Schaltstelle 26 unterbrochen.

Um bei schnell aufeinanderfolgenden Schaltungen immer zu Beginn der Abschaltung einen kleinen, d. h. kalten Widerstand zur Verfugung zu haben, empfiehlt es sich, nach jeder Schaltung eine Umschaltung von dem warmen Widerstand auf einen kalten Widerstand vorzunehmen. Diese Umschaltung erfolgt zweckmäßig selbständig. Sie kann z. B. durch ein von einem unter Federdruck stehenden Kolben betätigtes Schrittschaltwerk pneumatisch bewirkt werden. Fig. 5 zeigt schematisch das Umschalten von warmen Widerständen auf kalte bei einer Anordnung nach Fig. 4. Nach jeder Schaltung werden die Widerstände 3 durch die Schalter 27 bis 30 abgeschaltet und dafür die Widerstände 3', die kalt sind, eingeschaltet. Es kann auf diese Weise sofort eine neue Schaltung mit gleich guter Wirkung durchgeführt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Stromunterbrecher, bei dem der Unterbrechungs-Lichtbogen durch mindestens einen Widerstand mit stark positivem Temperaturkoeffizienten teilweise überbrückt wird, der, solange der zu ihm parallel liegende Lichtbogen brennt, einen verhältnismäßig niedrigen Wert hat, dadurch gekennzeichnet, daß die WicMung des Widerstandes auf zwei konzentrische Zylinder mit verschiedenem Wicklungssinn verteilt aufgebracht und derart bemessen ist, daß die Windungszahl % auf dem inneren Zylinder der Beziehung

~k

^L*

genügt, wobei r_x und r₂ die Radien der beiden Zylinder, Z₁ und Z₂ die Längen der auf ihnen aufgebrachten Wicklungen bedeuten.

2. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein vorzugsweise alumetierter oder emaillierter

Eisendraht ist, der so bemessen ist, daß er nach Erlöschen des Lichtbogens verhältnismäßig hohe Temperaturwerte (Rotglut) annimmt.

3. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer in Reihe liegender Unterbrechungsstrecken jede dieser Strecken einen derartig ausgebildeten Parallelwiderstand besitzt und daß der Reihenschaltung eine besondere gemeinsame Schaltstelle zur Unterbrechung des Reststromes zugeordnet ist.

4. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Schaltung vorzugsweise selbsttätig von dem warmen Widerstand auf einen entsprechenden kalten Ersatzwiderstand umgeschaltet wird.

5. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch ein von einem unter Federdruck stehenden Kolben betätigtes Schrittschaltwerk pneumatisch erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 862 283;
Schenkel: »Die Grundlagen der Starkstromtechnik«, 1923, S. 125, Abs. 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 7» 965/35 4.