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Elektrischer Schalter Bei elektrischen Schaltern, insbesondere flüssig
keitsarmen Leistungsschaltern, wird das feststehende Schaltstück vielfach als Lamellenschaltstück
ausgebildet. Ein solches Schaltstück besteht aus einer Mehrzahl von Kontaktlamellen,
die im allgemeinen von Federn nach innen gedrückt werden. Das meist stiftförmige
bewegliche Schaltstück greift in der Einschaltstellung in das Lamellenschaltstück
ein. Da sein Durchmesser größer ist als der freie Raum zwischen den Kontaktlamellen,
werden die Lamellen beim Einschalten durch das bewegliche Schaltstück entgegen der
Wirkung der Federn auseinandergedrückt. Auf diese Weise wird ein hinreichender Kontaktdruck
erzielt.
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Gemäß der Erfindung taucht das bewegliche Schaltstück so tief zwischen
die Lamellen ein, daß es beim Ausschalten vor der galvanischen Trennung vom feststehenden
Schaltstück etwa auf die Nennausschaltgeschwindigkest beschleunigt wird. Dies hat
den Vorteil, daß die Kontakttrennung mit großer Geschwindigkeit erfolgt, ohne daß
ein besonderer Aufwand für den Antrieb erforderlich ist. Dadurch wird die Schlagweite
zwischen den sich trennenden Schaltstücken und damit auch die elektrische Festigkeit
der Trennstrecke sehr schnell vergrößert. Nach der Erfindung ausgebildete Schalter
sind deshalb insbesondere zum Schalten kleiner kapazitiver Ströme geeignet, da Rückzündungen
durch die schnelle Vergrößerung der elektrischen Festigkeit weitgehend vermieden
sind.
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Eine schnelle Steigerung der elektrischen Festigkeit der Trennstrecke
kann .noch dadurch unterstützt werden, daß das dem feststehenden Schaltstück zugekehrte
Ende des beweglichen Schaltstückes als flache Kuppe ausgebildet ist. Im Gegensatz
zu den bisher üblichen. Schaltstücken, insbesondere Schaltstiften, die an ihrem
dem feststehenden Schaltstück zugekehrten Ende zugespitzt sind, wächst bei Schaltstiften
mit einer flachen Kuppe die Schlagweite, d. h. die kürzeste Entfernung der Schaltstücke
voneinander, mit einer nur geringfügigen zeitlichen Verschiebung direkt proportional
dem Schaltstückhub. Bei Schaltern mit einem runden Schaltstift wird man das dem
feststehenden Schaltstück zugekehrte Ende als Kugelkalotte ausbilden, deren Kugeldurchmesser
mindestens gleich dem Durchmesser des Schaltstiftes ist.
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Man kann auch durch eine geeignete Gestaltung der Lamellen dazu beitragen,
daß die elektrische Festigkeit der Trennstrecke möglichst schnell ansteigt. Vor
allem wird man dafür sorgen, daß die Stelle, mit der die Lamellen das bewegliche
Schaltstück bei der Ausschaltbewegung vor der galvanischen Trennung zuletzt berühren,
möglichst nahe an der dem beweglichen Schaltstück zugekehrten äußersten Umfangslinie
des feststehenden Schaltstückes liegt.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fig.1, 3 und 5 drei im wesentlichen
gleich ausgebildete Lamellenschaltstücke dargestellt, die jeweils mit einem beweglichen
Schaltstift zusammenwirken. Neben den Schaltstücken sind in zugehörigen Weg-Zeit-Schaubildern
(Fig. 2, 4 und 6) der Hub des Schaltstückes sowie die Schlagweite aufgetragen.
Für übereinstimmende Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Mit 1 ist das stiftförmige bewegliche Schaltstück beispielsweise eines
flüssigkeitsarmen Leistungsschalters bezeichnet. Mit gestrichelten Linien ist die
Einschaltstellung des Schaltstiftes gezeichnet. In vollen Linien ist die Lage des
Schaltstiftes angegeben, die er bei der letzten Berührung unmittelbar vor der galvanischen
Trennung von dem feststehenden Schaltstück 2 einnimmt.
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Das feststehende Schaltstück 2 ist ein Lamellenschaltstück. Mehrere
Kontaktlamellen 3, von denen nur eine dargestellt ist, sind am Umfang eines Kreises
angeordnet. Sie werden durch Feder n4 gegeneinandergedrückt, so daß der Innendurchmesser
D, kleiner ist als der Durchmesser D" des Schaltstiftes. Beim Einschalten werden
die Lamellen vom Schaltstift 1 entgegen der Wirkung der Federn 4 in die gestrichelt
gezeichnete Lage auseinandergedrückt. Dadurch ergibt sich der gewünschte Kontaktdruck.
Zur Abstützung der Feder n4 und Halterung der Lamellen 3 dient die Kappe 5, in der
eine Bohrung 6 für den Durchtritt des Schaltstiftes vorgesehen ist. Der
der
Bohrung benachbarte Ringtei17 der Kappe besteht zweckmäßig aus einem lichtbogenfesten.
Material.
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Der Weg zwischen der in vollen und der in gestrichelten Linien gezeichneten
Stellung es Schaltstiftes ist als Eintauchtiefe E bezeichnet.-- -Sie ist ' bei den
Schaltstücken der üblichen Schalter, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind, kleiner
als der Schaltstiftdurchmesser Du. Bei den -in- den Fig.:,3 und 5 dargestellten
Ausführungsbeispielen der .,Erfindung ist die EintauchtiefeE dagegen wesentlich
größer. Sie ist so bemessen, daß der Schaltstift l beim Durchlaufen der Eintauchtiefe,
also noch vor der galvanischen Trennung vom Lamellenschaltstück 2, etwa auf die
Nennausschaltgeschwindigkeit beschleunigt wird. Bei den Ausführungsbeispielen nach
den Fig.3 und 5 beträgt die Eintauchtiefe E etwa das Doppelte des Schaltstiftdurchrnessers
D," damit der Schaltstift l vor der galvanischen Trennung etwa auf die Nennausschaltgeschwindigkeit
von beispielsweise 10 m/s beschleunigt wird.
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Der mit der Erfindung erreichte Vorteil läßt sich leicht aus den zu
den Fig.1, 3 und 5 gehörenden Weg-Zeit-Schaubildern (Fig.2, 4 und 6) erkennen. Darin
ist auf der Ordinate der Hub H des Schaltstiftes 1 (Kurve 11) und die Schlagweite
s (Kurve 1.2) in gleichem, linearem Maßstab über der Abszisse als Zeitachse aufgetragen.
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Bei dem Schaltstück nach Fig.1 erfolgt die galvanische Trennung (Punkt
13 der Kurve 11) noch bevor der Schaltstift l seine Nennausschaltgeschwin.-digkeit
erreicht hat. Die Geschwindigkeit beträgt, wie die Tangente T zeigt, erst etwas
mehr als die Hälfte der Nennausschaltgeschwindigkeit. Infolgedessen wächst die Schlagweite
s auch nur entsprechend langsam, zumal wegen des Ringteiles 7 der Kappe 5 die Schlagweites
zunächst weit weniger zunimmt als der Hub H. Zum Beispiel wird, um eine Schlagweite
von 5 mm zu erreichen, eine Zeit von etwa 1,7 m/s benötigt. Bei den erfindungsgemäß
ausgebildeten Schaltern nach den Fig.3 und 5 besitzt dagegen der Schaltstift im
Augenblick der galvanischen Trennung bereits seine Nennausschaltgeschwindigkeit.
Die für eine Schlagweite von 5 mm notwendige Zeit beträgt, wie Fig. 4 zeigt, nur
noch 1,1 m/s.
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In Weiterbildung der Erfindung kann man den Schaltstift 1 mit einer
flachen Kuppe 8 versehen, wie Fig.5 zeigt. Die Kuppe ist eine Halbkugel, deren Durchmesser
gleich dem Durchmesser D" des Schaltstiftes ist. DadÜxf gelingt es, die vor allem
durch die Kappe 5 hervorgerufene zeitliche Verschiebung zwischen dem Hub und der
Schlagweite zu verkleinern. Für eine Schlagweite von 5 mm werden nur noch 0,9m/s
benötigt. Eine weitereVerringerung dieser Zeit könnte auch noch durch eine Verkleinerung
des Abstandes A zwischen der Berührungsstelle 9 unmittelbar vor der galvanischen
Trennung und der äußersten Umfangslinie 10 der Kappe 5 erreicht werden.
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Die Erfindung ist für alle Schalter geeignet, bei denen ein Schaltstück
in ein Lamellenschaltstück eingreift. Besonders wertvoll ist sie jedoch für Schalter
mit einem flüssigen Löschmittel -großer elektrischer Festigkeit, wie ölschalter,
die zum Schalten kleiner kapazitiver Ströme verwendet werden. Bei solchen Schaltern,.
bei denen z. B. vorteilhaft mit einer Pumpe frisches Löschmittel gegen das feststehende
Schaltstück gespült wird werden durch dieErfindungRückzündungen vermiede.