Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöscheinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit Lichtbogenlöscheinrichtung und einer Hauptkontaktstelle sowie einer zu dieser parallel lie- gen,den Nebenkontaktstelle, die bei der Ausschalt bewegung zuletzt öffnet, wobei der entstehende Licht bogen in eine Blaskammer getrieben und in mehrere Teillichtbögen zerlegt wird, deren Fusspunkte mittels eines magnetischen Blasfeldes in Rotation versetzt werden.
Bei bekannten Lichtbogenlöscheinrichtungen wird zunächst der Lichtbogen in einen Spalt, der über eine Anzahl von nebeneinanderliegenden Metallplatten sich erstreckt, hineingetrieben und in mehrere Teil lichtbögen, entsprechend der Anzahl dieser Platten zerlegt. Die Teillichtbögen, die zwischen den einzel nen Platten stehen, werden mittels eines Blasfe'ldes in eine kreisförmige Bewegung versetzt, zu deren Zweck die Platten entsprechende Form besitzen.
Die Teillichtbögen mit ihrem Kathodenspannungsabfall werden dadurch gekühlt und zum Erlöschen gebracht. Eine Verlängerung dieser Teillichtbögen erfolgt wäh rend der Bewegung nicht. Diese Vorrichtung eignet sich nur für niedere Spannungen. Bei hohen Span nungen müsste eine unverhältnismässig grosse Anzahl von Metallplatten zur Anwendung kommen, die eine Löschkammer von aussergewöhnlicher Grösse und Ge wicht ergäbe.
Die Erfindung hat einen Schalter zum Gegen stand, bei dem die Lichtbogenlöscheinrichtung einer weit höheren Abschaltleistung gerecht wird und bei dem die Anordnung der einzelnen Kontakte und deren Schaltbewegung wesentliche Vorteile ergeben.
Der Abschaltlichtbogen wird ebenfalls in Teillichtbögen zerlegt, deren Fusspunkte mittels eines Blasfeldes in Rotation versetzt werden, jedoch wird den einzelnen Teillichtbögen im Gegensatz zu den bekannten An ordnungen während der kreisenden Bewegung eine Veränderung in ihrer Länge aufgezwungen. Auch kann die Löschwirkung eines engen Spaltes in ein facher Weise zusätzlich ausgenutzt werden.
Erfindungsgemäss erfolgt die kreisende Bewegung der Fusspunkte jedes Teillichtbogens an den Mantel flächen zweier ringförmiger Teile, zwischen denen eine Isoliertrennwand von solcher Grösse und Form angeordnet ist, d'üss der an der Trennwand anliegende und längs der Aussenkante der Trennwand rotierende Lichtbogen in seiner Länge verändert wird.
Die Iso- liertrennwand kann hierbei an der Stelle, an der der Lichtbogen an den Mantelflächen der ringförmigen Teile auftritt und dabei in Teillichtbögen zwischen diesen Teilen zerlegt wird, nur wenig über die Mantel flächen hinausragen und dem Lichtbogen eine andere als geradlinige Form geben, während für beide Um laufrichtungen des Lichtbogens der Abstand der Aussenkante der Isoliertrennwand von der Laufbahn der Lichtbogenfusspunkte sich vergrössert.
An Stelle der ringförmigen Teile können auch scheibenförmige Teile verwendet werden.
Zweckmässig bestehen die ringförmigen Teile in ihrer Aufeinanderfolge abwechselnd aus einem mas siven Ring und einer Spule, welch letztere mit einem Eisenkern als Blasmagnet wirkt. An Stelle von Spulen mit Eisenkernen können auch Dauermagnete zur An wendung kommen, wobei dann die Spulen durch massive Ringe ersetzt werden.
Bei einer besonderen Ausführungsform des Schal ters nach der Erfindung wirkt das zur Steuerung der beiden Kontaktstellen 4 und 6 dienende gemeinsame Antriebsorgan über ein Gelenkviereck als Zwischen glied auf dien Hauptkontaktträger und den Neben kontakt ein, wobei der Nebenkontakt zu Beginn der Ausschaltbewegung eine dieser Bewegung entgegen gesetzte Bewegung auszuführen versucht und die Ne benkontaktstelle geschlossen hält. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer Vorrichtung,
bei der der Nebenkontakt als Unterbrechungskontakt dient und dieser auch beim Einschalten des Schalters als letzter Kontakt geschlossen wird, der Nebenkontakt während des öffnens des Hauptkontaktes einen grösseren Kon taktdruck erzeugt. Dies ist wichtig, da gerade in dem Augenblick des öffnens des Hauptkontaktes der Ne benkontakt allein die Leistung übernehmen muss.
Um ausserdem zu erreichen, dass der Unterbre chungskontakt nicht auch die Einschaltleistung über nehmen muss und um eine besondere Federung für den Unterbrechungskontakt in Fortfall kommen zu lassen, ist es zweckmässig, dass der Unterbrechungs kontakt nur zu Beginn des Ausschaltimpulses für den Dauerkontakt, jedoch vor Öffnung desselben in Ab hängigkeit von der Bewegung des Schaltorgans ge schlossen wird.
Dadurch ergibt sich eine wesentliche Verbilligung der Vorrichtung, denn auch eine genaue Lage des Unterbrechungskontaktes in bezug auf den Dauerkontakt ist nicht erforderlich, da der Unterbre chungskontakt während des Einschaltzustandes des Schalters geöffnet ist und daher elektrisch und mecha nisch nicht beansprucht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schalter mit der Kontaktanordnung und einer erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrich- tung teilweise im Schnitt, Fig. 2 die Lichtbogenlösch- kammer im Schnitt nach Linien II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teil der Lichtbogemlöschkammer in grö sserem Massstabe, Fig. 4 die Blasspule in schaubild.- licher Darstellung, Fig. 5 bis 7 die.
Anordnung der Kontakte, und zwar in der Einschaltstellung, im Augenblick des Ausschaltens und in der Ausschalt stellung, Fig. 8 eine weitere Anordnung in der Ein- schaltstellung.
Der Antrieb des Schalters erfolgt durch die Schalt stange 1, die den Kontaktträger 2 beim Ausschalten zuerst über das Scherengelenk 14 um seine Lager stelle 3 und dann mittels des Anschlages 16 im Ge- genuhrzeigersinne bewegt. Das Scherengelenk 14 ist über Glieder 41 mit dem Kontaktträger 2 verbunden. Die Schaltstange 1 greift am Gelenkbolzen 42 des Scherengelenkes 14 an, der in einem Schlitz 43 im Kontaktträger 2 geführt ist.
Während die Kontakt stellen 4, 5 und 6, 7 geöffnet werden, wird der Un terbrechungskontakt 9, der an dem Punkt 17 des Gliedes 18 aufgehängt ist, mit seinen Hörnerkontak ten 10 und 11 gegen die festen Kontakte 12 und 13, die ebenfalls hörnerartig ausgebildet sind, gepresst.
Das Glied 18 ist an dem Gelenkpunkt 19 des Scherengelenkes 14 befestigt. Das Anpressen des Un terbrechungskontaktes 9 an die Gegenkontakte 12, 13 während des öffnens der Kontaktstellen 4, 5 und 6, 7 erfolgt durch das Scherengelenk 14, das bis zu dem Anschlag 16 gestreckt wird. In dem Augenblick des Erreichens des Anschlages 16 wird nun auch durch die Weiterbewegung der Schaltstange 1 der Unter brechungskontakt mit grosser Geschwindigkeit von den festen Kontakten 12 und 13 wegbewegt.
Der ent- stehende Lichtbogen wandert an den hörnerartigen Verlängerungen der Kontakte 12 und 13 nach aussen, was durch bekannte Mittel begünstigt werden kann, denn es ist zweckmässig, dass die Bewegung der Fuss punkte des Lichtbogens nach aussen mit grosser Ge schwindigkeit erfolgt.
Durch das Scherengelenk 14 wird erreicht, dass der die Abschaltleistung übernehmende Unterbre chungskontakt 9 nicht auch die Einschaltleistung übernehmen muss, also beim Einschalten nicht als erster Kontakt wieder geschlossen wird. Ferner wird durch das Scherengelenk 14 erreicht, dass der Kon taktdruck an den Kontakten 12 und 13 dann am grössten ist, wenn die Hauptkontaktstelle 6, 7 öffnet und der Unterbrechungskontakt 9 die gesamte Lei stung übernehmen muss (Fig. 6).
Bei der Ausschalt bewegung der Schaltstange 1 stützen sich nämlich die Glieder des Scherengelenkes 14 über den Unterbre chungskontakt 9 an den festen Kontakten 12 und 13 ab, so dass der erhöhte Kontaktdruck an diesen Stel len zustande kommt. Dieser Kontaktdruck ist um so grösser, je grösser die Lager- und Kontaktreibung des Kontaktträgers 2 und je grösser sein Beharrungsver mögen ist.
Bei der Einschaltbewegung der Schaltstange 1 er folgt ein Zusammenfalten des Scherengelenkes 14 in einem solchen Masse, dass zuerst der Einschaltkontakt 4 mit dem Kontakt 5 in Berührung kommt, anschlie ssend der Dauerkontakt 6, 7 geschlossen wird und erst jetzt bzw. gleichzeitig mit dem Dauerkontakt 6, 7 der Unterbrechungskontakt 9 an den Kontakten 12 und 13 zum Anliegen kommt.
Wie bereits erwähnt, kann das Wandern der Fuss punkte des zwischen den Kontakten 12 und 13 ge zogenen Lichtbogens nach aussen gefördert werden. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch Blasbleche 15 (Fig. 1). Der Lichtbogen wandert gleichzeitig nach oben und gelangt so in die Blaskammer 16a, wo er in Teillichtbögen zerlegt wird.
In der Blaskammer 16a befinden sich abwech- selnd massive Ringe 20 sowie Spulen 21, die im Aus- führungsbeispiel aus drei Windungen bestehen. Zwi schen diesen Ringen 20 und jeweils der äusseren Win dung der Spulen 21 entstehen die Teillichtbögen. Diese Teillichtbögen sind in Fig. 3 mit 22 bezeichnet.
Zwischen den Ringen 20 und den Spulen 21 ist eine Isoliertrennwand 23 angebracht, die an jeder Stelle ihres Umfanges über den Umfang bzw. die Mantel fläche der Ringe 20 und der Spulen 21 hinausragt. An den Stellen, an denen der Unterbrechungslicht bogen auf die Ringe 20 bzw. die Spulen 21 auf trifft und in Teillichtbögen zerlegt wird, ragt die Iso- lierscheibe 23 weniger über die Mantelfläche der Teile 20 bzw. 21 hinaus als an den anderen Stellen des Umfanges.
Die Teillichtbögen werden in ihrem Ent stehen durch dieses Hervorstehen der Isoliertrenn wand 23 in eine bogenförmige Form gebracht, so dass die Fusspunkte jedes Teillichtbogens sich an den Man- teIflächen der Ringe 20 bzw. der Spulen 21 befinden. Diese Bogenform der Teillichtbögen in ihrem Ent stehen hat noch einen Zweck, der weiter unten be schrieben wird.
Innerhalb der Spulen 21 ist je ein Magnetkern 26 vorgesehen, dessen Erregung durch den durch jede Spule 21 fliessenden. Lichtbogenstrom erfolgt. An jedem Pol der Magnete 26 sind Metallplatten 24, 25 angebracht, die sich etwa der Form der Isoliertrenn wand 23 anpassen und je von einer solchen eingehüllt sind. Diese Platten 24 und 25 haben den Zweck, die Kraftlinien an den vorgesehenen Stellen zu kon zentrieren. Die Spulen 21 sind abwechselnd im ent gegengesetzten Sinne gewickelt. In Fig. 4 ist eine sol che Spule dargestellt.
Am Ende der ersten Windung 27 ist eine Nase 28 angebracht, die etwa in der Ebene des Windungsanfanges liegt und in Umfangsrichtung etwas über den Anfang der Windung hinwegreicht. Vor der Nase 28 erfolgt eine rechtwinklige Abbiegung der Windung als Übergang 30 zu der mittleren Win dung 31. Diese Windung 31 liegt, wie auch die bei den äusseren in einer Ebene, also hat keine Schrau benform und steht mit einer rechtwinkligen Abbie gung 32 mit der äusseren Windung 33 in Verbindung.
Diese Windung 33 besitzt wiederum wie die Windung 27 eine Nase 34, die über das Ende der Windung 33 hinwegreicht.
Die Isoliertrennwände 23 wie auch die zwischen ihnen gelagerten Ringe 20 und Spulen 21 sind von Isolierabdeckungen 35 umschlossen, und zwar in der Weise, dass zwischen den Isoliertrennwänden 23 und den Abdeckungen 35 ein Spalt 36 gebildet wird.
Dieser Spalt 36 steht an der Stelle, an der er am wei testen von den Ringen 20 entfernt ist, durch Bohrun gen 37 mit der Aussenluft in Verbindung. Ferner sind in den Abdeckungen 35 kreisbogenförmige Eisen bleche 38 untergebracht, jedoch nur über den Ringen 20, d. h. zwischen den Polen zweier benachbarter Magnet 26.
Die Abdeckungen 35 werden zweckmässig mittels Schrauben 40 zusammengehalten, wodurch gleichzeitig eine Halterung sämtlicher in der Blas- kammer vorgesehener Teile, wie Ringe 20, Spulen 21, Trennwände 23 und Magnete 26 erfolgt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Der gezogene Lichtbogen, der entlang der hörnerarti gen Kontakte 12, 13 nach aussen wandert und gleich zeitig durch die dynamische Abstossung entgegenge setzt gerichteter Ströme (Horn und Lichtbogen) nach oben in die Blaskammer gedrückt wund, zerlegt sich infolge der Ringe 20 und Spulen 21, die Zweck mässig aus Kupfer bestehen, in Teillichtbögen 22. Diese weisen die in Fig. 3 dargestellte bogenförmige Form auf.
In dem Augenblick des Auftreffens des Licht bogens auf die Teile 20 und 21 fliesst ein Lichtbogen strom sowohl durch die Ringe 20 als auch durch die Spule 21, jedoch nur, wie in Fig. 4 ersichtlich, in der mittleren Windurig 31.
Dass nur die mittlere Windung 31 durchflossen wird, ergibt sich daraus, dass die Fusspunkte der Teillichtbögen in ihrem Entstehen sich > an den Nasen 28 bzw. 34 der Spule 21 befinden. Da die Nasen 28 bzw. 34 jeweils am Ende der Aussen windung angebracht sind, scheiden die Aussenwindun gen- 27 bzw. 33 zunächst für die Erzeugung des Blas- feldes aus.
Die in dem Bereich zwischen den Platten 24 und 25 im wesentlichen parallel verlaufenden Kraftlinien schneiden die jeweils zwischen einem Ring 20 und der äusseren Windung einer Spule 21 stehen den Teillichtbögen 22, wodurch diese in kreisförmige Bewegung versetzt werden. Aus diesem Grunde ist es wesentlich, dass die Teillichtbögen in ihrem Entstehen nicht geradlinig zwischen den Ringers 20 und den Spulen 21 stehen, so dass sie also parallel zu den Kraft linien liegen würden, wodurch eine Bewegung nicht zustande käme.
Entsprechend der Form der Isolier trennwand 23, wie sie insbesondere in Fig. 2 ersicht lich ist, wird jeder Teillichtbogen verlängert, da er längs der Aussenkante der etwa exzentrisch zu den Ringen 20 bzw. Spulen 21 angeordneten Trennwand 23 gezogen wird. Je weiter jeder Teillichtbogen 22 von seiner Entstehungsstelle entfernt ist, um so grösser ist die Länge, mit der er die Kraftlinien des Blas- feldes schneidet.
Daher erfolgt mit zunehmender Län- gung eine intensive Beblasung bzw. Bewegung jedes Lichtbogens.
Die Lichtbögen sind bei der raschen kreisenden Bewegung dauernd in Berührung mit der Oberfläche der Isoliertrennwände 23, so dass ein gewisser Wärme entzug stattfindet. Wesentlich jedoch für die Löschung ist seine grosse Verlängerung, die er durch die kreis förmige Bewegung der Fusspunkte und die Form der Trennwände 23 erhält. Auch hat der von den Ab deckungen 35 gebildete enge Spalt 36 einen Einfluss auf die Löschung des Lichtbogens.
Um zu erreichen, dass die Kraftlinien über die gesamte Löschkammer nicht in gleicher Richtung verlaufen, sind die Spulen 21 abwechselnd im entgegengesetzten Sinne gewickelt, so dass zwei benachbarte Feldei entgegengesetzte Richtung aufweisen.
Die Teillichtbögen laufen nicht alle in gleicher Richtung um, sondern bewegen sich entsprechend der Windungen 27 und 33 der Spulen 21 im entgegengesetzten Sinne. Wie in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet, läuft der Fusspunkt des Lichtbogens von der Nase 28 an im Uhrzeigersinn, während der Fusspunkt des Lichtbogens an der Windung 33 von der Nase 34 an im Gegenuhrzeigersinn wandert.
Um zu vermeiden, dass beim Überspringen des Fusspunktes des Lichtbogens vom Ende der ersten Windung wieder auf den Anfang der ersten Windung eine Stelle entsteht, an der ein Abbrand erfolgt, wird die Anordnung so getroffen, dass die Nase 28 bzw.
34 am Ende dere äusseren Windungen 27 bzw. 33 an gebracht ist und in Umfangsrichtung über den Anfang bzw. das Ende der Windungen @ 27 bzw. 33 hinweg reicht. Der umlaufende Lichtbogen läuft daher auf die Nase 28 bzw. 34 auf, ohne einen Abbrand an der Windung zu erzeugen.
Wenn anfangs nur die mittlere Windung 31 zur Erzeugung des Blasfeldes einge schaltet ist, so werden nach der Weiterbewegung der Teillichtbögen nach und nach alle drei Windungen vom Strom durchflossen und für das Kraftfeld nutz.. bar gemacht, so lange, bis die Lichtbögen wieder auf die Nasen 28 bzw. 34 auflaufen und somit wieder jeweils die erste Windung ausschalten.
Im allgemei nen werden die Lichtbögen nicht gleichmässig umlau fen, sondern sie werden unter sich unregelmässig krei sen, was einen Vorteil in der Löschwirkung darstellt.
Um auch die Strecken der Lichtbögen vom Blasfeld zu beeinflussen, die ausserhalb des Feldes zwischen den Metallplatten 24 und 25 liegen, d. h. diejenigen Teile der Lichtbögen, deren Fusspunkte an den Rin gen 20 umlaufen, hat man Bleche 38 vorgesehen, die bewirken, dass ein Teil der Kraftlinien abgelenkt wird und die Lichtbögen an diesen Stellen schneiden.
Die Kontaktanordnung nach Fig. 8 unterscheidet sich von der eingangs beschriebenen Anordnung da durch, dass der Unterbrechungskontakt 9 während des Einschaltzustandes des Schalters geöffnet ist und nur im Augenblick des Ausschaltens zum Zwecke der übernahme der Ausschaltleistung geschlossen wird.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist also dieselbe, wie die der Vorrichtung nach Fig. 5 bis 7, mit dem Unterschied, dass bei der Einschaltbewegung der Schaltstange 1 das Scherengelenk 14 in einem solchen Masse zusammengefaltet wird, dass nach Be- rühren der Kontakte 4 und 5 sowie 6 und 7 die Hörner 10 und<B>11</B> des Unterbrechungskontaktes 9 einen Abstand von den festen Hörnerkontakten 12 und 13 aufweisen.
Nach Schliessen des Unterbre- chungskontaktes 9 bewegt das Scherengelenk 14 den Kontaktträger 2 im Öffnungssinne und erzeugt an den Kontaktstellen 10, 12 und 11, 13 einen erhöhten Kontaktdruck.