Schaltgerätbedienung

Definition des Schalters

Ein Schalter wird als ein Gerät definiert, das elektrische Kontakte öffnet und schließt, um Schaltkreise vor Fehlern zu schützen.

Daher müssen Schalter ohne Verzögerung zuverlässig arbeiten. Um diese Zuverlässigkeit sicherzustellen, ist der Betriebsmechanismus komplexer, als es auf den ersten Blick erscheint. Die Distanz und Geschwindigkeit der beweglichen Kontakte während des Öffnens und Schließens sind entscheidende Entwurfsparameter für Schalter.

Kontaktabstand, Reisedistanz der beweglichen Kontakte und ihre Geschwindigkeit werden durch die Art des Bogenlöschmediums, die Strom- und Spannungsfestigkeit eines Schalters bestimmt.Die typische Funktion eines Schalters wird in einem charakteristischen Kurvengraphen dargestellt.

In diesem Graphen stellt die X-Achse die Zeit in Millisekunden und die Y-Achse den Abstand in Millimetern dar.

Nehmen wir an, dass zum Zeitpunkt T0 der Strom durch die Schließspule fließt. Nach dem Zeitpunkt T1 beginnen die beweglichen Kontakte, sich auf den festen Kontakt zuzubewegen. Zum Zeitpunkt T2 berühren die beweglichen Kontakte den festen Kontakt. Zum Zeitpunkt T3 erreichen die beweglichen Kontakte ihre geschlossene Position. T3 – T2 ist die Überlastperiode dieser beiden Kontakte (beweglicher und fester Kontakt). Nach dem Zeitpunkt T3 springen die beweglichen Kontakte etwas zurück und kommen dann nach dem Zeitpunkt T4 wieder in ihre endgültige geschlossene Position.

Nun kommen wir zur Auslösung. Nehmen wir an, dass zum Zeitpunkt T5 der Strom durch die Tripspule des Schalters fließt. Zum Zeitpunkt T6 beginnen die beweglichen Kontakte, sich rückwärts zu bewegen, um die Kontakte zu öffnen. Nach dem Zeitpunkt T7 lösen sich die beweglichen Kontakte endgültig vom festen Kontakt. Die Zeit (T7 – T6) ist die Überlappungsperiode.

Zum Zeitpunkt T8 kommen die beweglichen Kontakte in ihre endgültige offene Position, aber hier sind sie nicht in der Ruheposition, da es einige mechanische Oszillationen der beweglichen Kontakte gibt, bevor sie in ihre endgültige Ruheposition gelangen. Zum Zeitpunkt T9 kommen die beweglichen Kontakte endgültig in ihre Ruheposition. Dies gilt sowohl für Standard- als auch für ferngesteuerte Schalter.

Anforderungen an die Öffnungsbetrieb des Schalters

Ein Schalter sollte schnell öffnen, um den Kontaktverschleiß zu begrenzen und den fehlerhaften Strom prompt zu unterbrechen. Allerdings wird der Reisedistanz der beweglichen Kontakte auch durch die Notwendigkeit bestimmt, einen ausreichenden Kontaktabstand zu wahren, um normale dielektrische Spannungen und Blitzimpuls-Spannungen zu überstehen, wenn der Schalter offen ist.

Die Notwendigkeit, den ständigen Strom zu führen und eine Bogenphase im Schalter zu überstehen, macht es erforderlich, zwei parallele Kontaktsätze zu verwenden: Der primäre Kontakt, der immer aus hoch leitfähigen Materialien wie Kupfer besteht, und der Bogenkontakt, der aus bogenfesten Materialien wie Wolfram oder Molybdän hergestellt wird, die eine viel geringere Leitfähigkeit als die primären Kontakte haben.

Während des Öffnens des Schalters öffnen die primären Kontakte vor den Bogenkontakten. Aufgrund des Unterschieds im elektrischen Widerstand und der Induktivität der elektrischen Wege der primären und Bogenkontakte ist jedoch eine endliche Zeit erforderlich, um die vollständige Stromkommutation zu erreichen, d.h. von den primären oder Hauptkontakten auf den Bogenkontaktzweig.

Wenn der bewegliche Kontakt mit dem Öffnen beginnt, nimmt der Kontaktabstand allmählich zu, und nach einer gewissen Zeit wird eine kritische Kontaktposition erreicht, die den minimalen Leitabstand angibt, der erforderlich ist, um ein erneutes Bogenbilden nach dem nächsten Stromnullpunkt zu verhindern.

Der Rest des Weges ist nur für die Aufrechterhaltung ausreichender dielektrischer Festigkeit zwischen den Kontakten und zur Verlangsamung erforderlich.

Anforderungen an den Schließbetrieb des Schalters

Während des Schließvorgangs des Schalters sind folgende Anforderungen zu erfüllen:

Der bewegliche Kontakt muss mit ausreichender Geschwindigkeit auf den festen Kontakt zubewegen, um das Vorausbögen zu verhindern. Da der Kontaktabstand verringert wird, kann das Bögen bereits beginnen, bevor die Kontakte endgültig geschlossen sind.

Während des Schließens der Kontakte wird das Medium zwischen den Kontakten ersetzt, daher muss während dieses Schaltervorgangs ausreichend mechanische Energie bereitgestellt werden, um das dielektrische Medium in der Bogenkammer zu komprimieren.

Nach dem Auftreffen auf den festen Kontakt können die beweglichen Kontakte aufgrund der abstoßenden Kraft zurückfedern, was überhaupt nicht erwünscht ist. Daher muss ausreichend mechanische Energie bereitgestellt werden, um die abstoßende Kraft bei der Schließung auf Fehler zu überwinden.

Bei der Feder-Feder-Mechanik wird in der Regel die Tripspule oder Öffnungsfeder während des Schließvorgangs aufgeladen. Daher muss auch ausreichend mechanische Energie bereitgestellt werden, um die Öffnungsfeder aufzuladen.