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Hochspannungsschalter Es sind Schailteinrichtun:gen bekannt, bei denen
die Kontakte in einer mit; geeigneter Schaftflüssigkeit gefüllten Kammer voneinander
getrennt werden, und, die Lichtbogenläschung unter Einfluß der Schaltflüssigkeit
erfolgt, wobei von bestimmten Stromwerten an durch Bewegung eines elastischen Teiles
der Schaltkammer eine Druckentlastung einsetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Schaltern dieser Art
die Abmessungen mägliiichst klein zu machen.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Kontakte über
das ganze Leistungsgebiet des Schalters nur um einen kleinen Weg (von weniger als
einen Millimeter je Kilovolt, vorzugsweise 1/5 mm bei isolierender Schaltflüssigkeit)
auseinanderbewegt werden, wobei eine konstante Flüssigkeitsströmung fremdaufgedrückt
w@ilrd, die zusätzlich in Abhängigkeit von der zu unterbrechenden, Leistung beeiinflußt
wird.
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Die! Beeinflussung der Läschmittelsträmung erfolgt hierbei zweckmäßig
durch den Gegendruck (Rückstaudruck) der vom Unterbrechungstdchthogen erzeugten
Gase. Die Läschmittelsträmung wird vorteilhaft fremd, beispielsweise mit Hilfe eines
durch Federn bewegten Kolbens erzeugt, wobei
von bestimmten Stromwerten
an eine wentgstens teilweise Kompensation des. Gegendruckes des Lichtbogens erfolgt.
Dies, geschieht zweckmäßig in der Weise,, daß der Ausströmraum, in den das Löschmittels
beim Löschvorgang ausströmt, praktisch abgeschlossen und mit der der Löschstelle:
abgewendeten Kolbenseite des. Löschmittelstromes verbunden wird. Auf diese Weise
wird gleichzeitig erreicht, daß an der Unterbrechungsstelle, ein mit zunehmender
Stromstärke zunehmender Überdruck besteht, der zweckmäßig aufrechterhalten wird,
bis eine zusätzliche in Reihe geschaltetei, etwa als Trennschalter ausgebildete
Unterbrechungsstelle geöffnet wird. Mit besonderem Vorteil kann weiter mit Hilfe
enines Parallelwiderstandes zur Hauptunterbreehungsstelle das Überschwingen der
wiederkehrenden Spannung verhindert und außerdem der Spannungsanstieg herabgesetzt
werden, was die Löschung erheblich erleichtert und damit gleiichfalls wesentlich
zur Herabsetzung der erforderlichen Abmessungen beiträgt.
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Für den: Widerstand kann, zweckmäßig ein Ma.-terial mit hohem positivem
Temperaturkoeffizienten, wie z. B. reifes Eisen, unter Umständen: in Wasserstoffatmosphäre,
oder auch Elektrolytwiderstände im Gebiet des kritischen Druckes verwendet werden.
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Ein - Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Der Grundkörper des Schalters wird von einem Isolierkörper i gebildet, der einen
nach oben düsenartig verjüngten Hohlraum 2 einschließt. In dem unteren zylindrischen.
Teil 3 dieses Hohlraumes ist fein Kolben 4 beweglich angeordnet, der in der Mitte
von. einer Büchse 5 durchsetzt ist, in der der bewegliche Schaltstift 6 verschiebbar
geführt ist. Am obersten Rand ist ein düsenförmiger Hohlkontakt 7 eingesetzt, der
entgegen der Wirkung von Federn 8 ventillartig nach oben beweglich ist. Gegenüber
der Mündung g der Düse ist ein: Gitter, bestehend aus. Armen io, die einen konzentrischen
Abbrennkontakt i i tragen, angeordnet. Der Raum oberhalb, der Düse ist durch eine
Kappet 12 im wesentlichen abgeschlossen. Etwa konzentrisch zu dem Hohlraum sind
in @dein Isolierkörper i noch mehrere Kanäle 13 angeordnet, die den Raum oberhalb
der Düse mit dem unteren Teil -des zylindrischen Hohlraumes 3 unterhalb des Kolbens
4 verbinden. Der Kolben steht unter der Wirkung einer Druckfeder 14 und wird mit
Hilfe der Buchse 5 von Klinken 15 gehalten, &e von an dem beweglichen Schaltstift
angeordneten Nasen, 16 zur Seite, gedrückt und dadurch freigegebenwerden können.
An dem Kolben; sind noch Sperrbügel 17 angeordnet, die unter- der Wirkung von nicht
gezeichneten Federn nach außen. gedrückt werden und mit Zähnen i9; die an. dem unteren
Teil der Zylinderfläche angeordnet sind, in Eingriff kommen. Die Stromzuführung
erfolgt einerseits zu dem Tragkörper 2o des Abbrennkontaktes i i und von diesem
zu dem Düsenkontakt 7, andererseits mit Hilfe eines Schleifkontaktes 21 zu dem beweglichen
Schaltstift. Diese beiden Teile können, wie t i erwähnt, durch einen Widerstand
22 miteinander verbünden sein. Der Schalter ist bis etwa zu dem Abbrennkantakt mit
Flüssigkeit gefüllt: Der Ausschaltvorgang läuft je nach der Höhe des abzuschaltenden
Stromes in verschiedener Weise ab. Zur Ausschaltung wird zunächst der bewegliche
Schaltstift; beispielsweise mit Hilfe eines Solenoid@s 23, nach unten gezogen, so
daß ein kleiner Spalt, z. B. in der Größenordnung von einigen. Millimetern, zwischen
dem Schaltstiftkopf 24 und dem Düsemko;ntakt 7 entsteht, wobei zwischen diesem beiden
ein Lichtbogen gezogen wird. Durch die Bewegung des Schaltstiftes wird vermittels
der Nasen die Verklsnkung des Kolbens freigegeben, so da,ß dieser unter Entspannung
der Feder nach oben bewegt wird und in dem Ringspalt zwischen den beiden Kontakten
eine Flüssigkeitsströmung hervorruft, die den Lichtbogen zunächst auf den Abbrennkontakt
treibt. Auf diese Weise wird im unteren StromgeNet eine zuverlässige und rasche
Lichtbogenlöschung erzielt.
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Bei höheren Stromwerten wird durch dem Lichtbogen die umgebende Schaltflüssigkeit
sehr rasch verdampft und vergast, so daß an dieser Stelle ein hoher Druck entsteht.
Dieser Druck pflanzt sich, in den Hohlraum der Kappe und über die flüssigkeitsgefüllten
Kanäle 13 bis in den Raum unterhalb des Kolbens fort; so daß ein zusätzlicher Druck
von annähernd derseilben Höhe ausgeübt wird, also der Überdruck, der an sich der
Kolbenbewegung entgegenwirkt, zum großen Teil kompensiert wird. Eine Rückwärtsbewegung
des Kolbens ist durch das Gesperre 17, ig, das beispielsweise auch durch Rückschlagventile
gebildet sein, kann, sicher verhindert. Wenn also der Lichtbogen nicht innerhalb
sehr kurzer Zeit bereits ausgegangen. ist, wird mit zunehmendem Strom durch den
vom Lichtbögen hervorgerufenen, Druck die Bewegung des Kolbens zunächst aufgehalten,
bis: infolge, der Abnahme des Druckes bei Annäherung an den nächsten Stro,mnulldurehgang
die Kraft der Feder den Gegendruck wieder überwiegt, so daß erneut eine kräftiger
Strömung einsetzt. Da jede rückläufige Bewegung des. Kolbens verhindert wird,, bleibt
den. vom Lichtbogen entwickelten Gasen: kein anderer Weg offen, als durch die Düse
selbst zu entweichen. Aus diesem Grunde müssen, bei dem Wiedereinsetzen der Löschmittelströmung
keine öder nur wenig Zersetzungsprodukte ans dem Bere;ichi der Unterbrechungsstelle
entfernt werden. Der Lichtbogen wird also, auf diese Weise rasch gelöscht.
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Wenn der Druck im Bereich großer Stromamplituden zwischen zwei Stromnülldurchgängen
bestimmte Werte überschreitet, wird. das von dem Düsenkontakt gebildete Ventil angehoben
und dadurch einet Entlastung des Druckes (Expansionseffektes) herbeigeführt.
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Die von der Feder zu bewegende: Masse (Kolben. und Flüssigkeitsmenge)
isst hierbei erfindungsgemäß sehr klein zu bemessen, so daß die Flüssigkeit in extrem
kurzer Zeit eine hohe Beschleunigung erfährt und die Strömungsgescbwindigkeit und
damit
die Bearbeitung des Lichtbogens vor dem Stromnulldurchgang
siecher bereits so hoch und stark geworden ist, daß der über den geringen Abstand,
zwischen Scha,ltstiftkopf und Gegenkontakt gezogene Lichtbogen; zum Erlöschen gebracht
wird. Die Flüssigkeitsströmung wilrd zweckmäßig so bemessen, daß sie. über den Stromnulldurchgang
hinaus fortdauert, so daß die, wiederkehrende Spannung eine Strecke unverbrauchter
Flüssigkeit vorfindet, die eine Wiederzündung ausschließt. Die Strömung wird hierbei
vorteilhaft noch so lange aufrechterhalten, bis eine zusätzliche, etwa trennschalterartig
ausgebildete Trennstrecke geöffnet ist. Unter Umständen kann, es zweckmäßig sein.,
eine Überkompensation des Lichtbogendruckes herbeizuführen, was beispielsweise mit
Hilfe eines Differentiailkolbens oder auch mit Hilfe eines an der abgewendeten Kolbenseite
brennenden Hilfslichtbogens geschehen kann..
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Die Kappe kann mit einer Ausströmäffnung 25 zur Abführung der Zersetzungsprodukte
versehen. werden, die, entweder klein ist und dann dauernd offen: sein, kann oder
beispielsweise erst eine bestimmte Zeit nach einem Schaltvorgang freigegeben wird.
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Es wird. also für alle Strombereiche trotz des kleinen Hubes eine
gute Löschung sichergestellt, wobei die Strömung jeweiils. den besonderen Erfordernissem
des entsprechenden. Strombereiches angepaßt wird.
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Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, daß die Energieumsetzung
auf fast so kleine Werte gebracht wird, wie dies bei den, üblichen Schaltern bekannter
Typen durch Anwendung einer Synchronschaltung erreichbar ist. Hierbei ist aber der
sonst für genaue Synchronsteuerung erforderliche Aufwand erspart. Unter Umständen,
kann: es aber zweckmäßig sein, für die Steuerungen. der Leistungsunterbrechungssteslle
zusätzlich. eine Synchronsteuerung vorzusehen, was insbesondere in solchen Fällen,
zweckmäßig ist, wo die hierfür erforderlichen Steuerelemente bereits für andere
Zwecke ohnedies vorgesehen werdet: müssen;.
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An Stelle eines Kolbens- kann: für die HerbeiifÜhrung der Flüssigkeitsströmung
auch eine ähnliehe zwangläufige Einrichtung, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe
od. dgl., verwendest werden.
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Als Schaltflüssigkeit können Schalteröle oder ähniliche Isolierflüssigkeiten
verwendet- werden.. Mit besonderem Vorteil können aber auch nicht brennbare Flüssigkeiten,
z. B. Wasser-Glykol-Gemische, verwendest werden.. Mit Glykolmischungen von; nur
etwa 30% Wasserzusatz können beispielsweise Spannungen bis etwa 3o Kilovolt leicht
beherrscht werden.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Bewegung des Schaltstiftes,
oder der Düse durch dem Druck des Löschmittels seslbst hervorzurufen, wodurch ein
mechanisches Geestä-ngei erspart werden kann. Eine solche Anordnung ist besonders,
dann von Vorteil, wenn, mehrere derartige Unterbrechungssitellen in Reihe geschaltet
sind., wies dies für Schalter mit hoher Nennspannung zweckmäßig sein kann. Die Erfindung
ist vorzugsweise auch bei Meshrphasensystemen, bei Bahnschaltern, insr besondere
mit Synchronbetätigung, und auch, bei Hochspannungsschützen anwendbar.