DE1072712B - Gleichstromschnellschalter mit Haltemagnet - Google Patents

Description

Es sind Gleichstromschnellschalter bekannt, die in ihrer üblichen Ausführung Haupt- und Abreißkontakte besitzen, wobei die Abreißkontakte beim öffnen des Schalters gegenüber den Hauptkontakten einen fest vorgegebenen Vorlauf besitzen. Die Abreißkontakte übernehmen somit immer erst nach einer endlichen Zeit nach dem Abheben der Kontakte die Stromführung und damit die Zündung und Fortleitung des Lichtbogens. Es ist in derartigen Anordnungen immer mit einer gewissen, nicht unterschreitbaren Zeitverzögerung für die öffnung des Schalters durch den Folge- oder Abreißkontakt zu rechnen.

Bei Gleichstromschnellschaltern, die einen starken Energiespeicher für die Bewegung der beweglichen Massen besitzen, läßt sich zwar die Nacheilung des Folgekontaktes auf ein Mindestmaß verringern, jedoch nicht gänzlich beseitigen. Die Nacheilung des Folgekontaktes darf vor allem bei Schnellschaltern nicht zu gering bemessen werden, die eine weite räumliche Trennung von Haupt- und Folgekontakt besitzen und bei denen nur der Folgekontakt in einer für die Lichtbogenlöschung geeigneten Löschkammer untergebracht ist. Wird bei mehrmaligem Schalten die Abbrandreserve des Folgekontaktes sehr gering, so kann der zumeist mit Edelmetall belegte Hauptkontakt einen Lichtbogen führen, der nicht mehr gelöscht wird und somit zur Zerstörung des Schalters führt.

Es wurde deshalb bereits eine Kombination von Sicherung und Schalter vorgeschlagen, bei der die Sicherung im normalen Betriebszustand von dem am Schalter befindlichen Hauptkontakt überbrückt wird. Erst beim Auftreten von Kurzschluß strömen öffnet der Hauptkontakt, wobei der weiterbestehende Kurzschlußstrom auf die Sicherung kommutiert. Die Sicherung soll nunmehr die Abschaltung des Kurzschlusses übernehmen. Es wurde hierbei daran gedacht, die Sicherung mit dem üblichen Füllmittel für die Lichtbogenlöschung auszurüsten. Der Nachteil eines derartigen Aufbaues besteht darin, daß die Kurzschlußleistung einer Sicherung begrenzt ist und die Sicherung selbst nach jeder Abschaltung wieder ausgewechselt werden muß. Selbst die Vornahme einer selbsttätigen Nachladung durch Trommelantrieb od. dgl. ist durch eine mit Füllmittel ausgerüstete 4-5 Niederspannungs - Hochleistungssicherung unbequem und unwirtschaftlich.

Bei den bekannten Schaltern ist der bewegliche Kontakt lose über die sogenannte Andruckfeder mit dem Magnetanker gekuppelt, an dem wiederum eine Feder angreift, die das System Anker—Kontakt in eine Ruhelage, nämlich die Ausschaltstellung, zu ziehen sucht.

Bei eingeschaltetem Stromkreis und vom Magnet Gleichstromschnellschalter
mit Haltemagnet

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H._f Frankfurt/M., Theodor - Stern - Kai 1

Heinz Fehling und Siegbert Wittkowski,

Neumünster,
sind als Erfinder genannt worden

festgehaltenem Anker sind also· die Ankerrückzugfeder und die Kontaktandruckfeder — und zwar gegenläufig — gespannt.

Löst der Magnet aus, so ergibt sich bei der Abfallbewegung des Ankers in bezug auf den Kontakt zunächst eine gewisse Anlaufbewegung, bis die Spannung der Kontaktandruckfeder nachgelassen hat; erst dann erfolgt die Mitnahme des Kontaktes und damit die Kontaktöffnung. Das ist, wenn extrem kurze Eigenzeiten erwünscht sind, ungünstig.

Eine wesentliche Verbesserung des Gleichstromschnellschalters mit Haupt- und Folgekontakt und extrem kurzer Eigenzeit läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß der Hauptkontakt unter der Wirkung einer unmittelbar an ihm in öffnendem Sinne angreifenden Federkraft und einer an ihm mittelbar über den Haltemagnet angreifenden gegenläufigen Federkraft derart steht, daß bei Entregung des Haltemagnets und Freigabe des Magnetankers allein die Kraft der unmittelbar angreifenden Feder den Hauptkontakt öffnet, während der auszuschaltende Strom auf einen Schmelzdraht übergeht, dem ein magnetisches Blasjoch zugeordnet ist.

Der erfmdungsgemäß angegebene Gleichstromschnellschalter besitzt in Verbindung mit einem Haltemagnet ein Kraftspeichersystem, z. B. Federn, die so angeordnet sind, daß nach der Entregung des Magnets der Anker unmittelbar freigegeben wird. Der mit dem Anker starr gekoppelte Brückenkontakt wird im gleichen Moment in Bewegung gesetzt, so daß der sonst übliche Vorlaufweg für die Kontaktdruckfeder entfällt. Dies geschieht dadurch, daß der Kontaktdruck durch eine Federvorspannung erzielt wird, die auf das gesamte Haltemagnetsystem des Gleichstromschnellschalters wirkt. Gleichzeitig wird während dieser Vorspannung und bis zur Auflage des

909 708/253

Brückenkontaktes auf den festen Gegenkontakten ein auf den Anker und Brückenkontakt in Abzugsrichtung wirkendes Federsystem vorgespannt. Im Augenblick der Ankerentregung setzen sich nunmehr Anker und Kontakt unmittelbar in Bewegung, da die Rückzugfeder bei der Kontaktöffnung nicht mehr die Kraft der Kontaktandruckfeder zu überwinden braucht und der bei den bekannten Schaltern übliche Vorlauf fortfällt. Mit dieser Anordnung und unter Berücksichtigung kleiner Massen von Anker und Kontakt werden Auslösezeiten von 2 · bis 3 ■ 10~⁴ Sekunden erzielt. Sie liegen mithin um eine ganze Größenordnung niedriger als die Auslösezeiten bekannter Gleichstromschnellschalter, die mit einem elektromagnetischen Auslösesystem arbeiten.

In Fig. 1 ist der Aufbau eines derart wirkenden Schnellschaltersystems dargestellt. Der Haltemagnet 1 ist mit dem Auslösejoch 2 versehen, das zur Entregung des Ankers 3 dient und das von einer zum Hauptstromkreis / parallel liegenden Auslösewindung 4 umschlossen wird. Die Auslösewindung 4 wird so angeordnet, daß sie während einer Stromänderung, die z. B. im Kurzschlußfall auftritt, einen höheren Strom führt als während der stationären Strombelastung. Das wird bekanntlich dadurch erreicht, daß der Auslösespule mit der Induktivität L^₁ eine Spule mit größerer Induktivität L_N2 parallel geschaltet ist.

In Fig. 1 ist auch ein zweiter Auslösekreis dargestellt, der durch eine Impulsspule 5, die über dem Joch 2 angeordnet wird, gekennzeichnet ist. Das Feld der durch einen Kondensator 6 nach Ansprechen des Relais 7 stromdurchflossenen Spule 5 schwächt den Haltefluß des Magnets und bewirkt die Freigabe des Ankers 3. Der Haltemagnet 1 wird durch die Stangen 8 geführt und unter gleichzeitiger Vorspannung der Feder 9 in die verklinkte Endstellung gebracht. Die Klinke 10 hält das System im Einschaltzustand. Der Brückenkontakt 11 liegt auf den Gegenkontakten 12 und ist über eine Verbindungsstange 13 mit dem Anker 3 fest verbunden. Die Abzugsfedern 14 sind ebenfalls vorgespannt und veranlassen nach der Entregung des Ankers 3 die sofortige Öffnung des Brückenkontaktes 11. Für die zur Auslösung des Schalters notwendige Eigenzeit liefern lediglich die magnetische Entregungszeit und die Massen der beweglichen Teile einen Beitrag. Da die Massen jedoch sehr klein gehalten werden können, lassen sich sehr kurze Auslösezeiten erzielen.

Unmittelbar nach der Öffnung des Brückenkontaktes 11 kommutiert der Strom / auf den Schmelzdraht 15. Die Stromübernahme durch den Schmelzdraht erfolgt um so besser, je geringer die Induktivität zwischen dem Brückenhauptkontakt 11 und dem Schmelzdraht 15 ist. Bei dem angegebenen Gleichstromschnellschalter wird für die magnetische Blasung ein Blasjoch 16 aus geschichtetem Eisen vorgesehen, so daß im Augenblick der Hauptkontaktöffnung praktisch nur ein ohmscher Widerstand eingeschaltet bleibt. Der Kurzschluß strom bringt den Draht 15 zum Schmelzen und Verdampfen. Der entstehende Lichtbogen wird durch das magnetische Feld in die Lichtbogenlöschkammer 17 getrieben und dort gelöscht.

Für die Wiedereinschaltung des angegebenen Gleichstromschnellschalters kann ein automatischer Nachtransport' von Schmelzdrähten, wie in Fig. 1 a und Ib angegeben, vorgesehen werden.

Besondere Vorteile bietet der Gleichstromschnellschalter für den selektiven Schutz von parallel arbeitenden Gleichrichtereinheiten in Großanlagen. Wegen der in der beschriebenen Anordnung sehr kurzen Eigenzeit kann die Auslösung des Schnellschalters in bekannter Weise bereits kurz vor dem Stromnulldurchgang bei einer gestörten Gleichrichtereinheit erfolgen.

In Fig. 2 ist die Auslösung schematisch dargestellt. Der Brückenkontakt öffnet vor dem Stromnulldurchgang, während der Schmelzdraht bei einem relativ niedrigen Rückstromwert verdampft. Er begrenzt somit den Rückstrom auf den Wert I_Nd. Eine andere Auslöseart ist in Fig. 2 a dargestellt. Der Brückenkontakt öffnet in einer nahezu stromlosen Pause, die von einer sogenannten Stufendrossel erzeugt wird. Anschließend übernimmt der Schmelzdraht die frühzeitige Unterbrechung des auflaufenden Rückstromes.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gleichstromschnellschalter mit einem Haltemagnet, bei dem durch Entregung des Haltemagnets der mit dem Hauptkontakt gekuppelte Magnetanker durch Federkraft abgerissen wird, einem dem Hauptkontakt parallel geschalteten Folgekontakt und Löschung des am Folgekontakt auftretenden Lichtbogens durch magnetische Beblasung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkontakt unter der Wirkung einer unmittelbar an ihm in öffnendem Sinn angreifenden Federkraft

(14) und einer an ihm mittelbar über den Haltemagnet (1) angreifenden gegenläufigen Federkraft (9) derart steht, daß bei Entregung des Haltemagnets (1) und Freigabe des Magnetankers (3) allein die Kraft der unmittelbar angreifenden Feder (14) den Hauptkontakt öffnet, während der auszuschaltende Strom auf einen Schmelzdraht übergeht, dem ein magnetisches Blasjoch zugeordnet ist.

2. Gleichstromschnellschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schmelzdraht

(15) ein automatischer Nachschub vorgesehen ist, der entweder als Trommel oder auch als Translationsmagazin ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 727 028, 613 976, 597 335, 285 505;

USA.-Patentschrift Nr. 1 923 323; ETZA, Bd. 76, H. 21, 1.11. 1955, S. 765 bis 769 (Sonderdruck der Firma Calor-Emag AG); AEG-ListeSgNllOa, Februar 1951, S. 12, 13.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen