Deionkammer
Eine Deionkammer, auch als Deionisations-Kammer bezeichnet, ist in der elektrischen Energietechnik eine Vorrichtung zur Löschung von Schaltlichtbögen, wie sie bei dem Ausschalten von hohen elektrischen Strömen, typischerweise bei einem elektrischen Kurzschluss, auftreten. Anwendung findet die Deionkammer als Bauelement in Leitungsschutzschaltern und Fehlerstrom-Schutzschaltern bis zu Ausschaltströmen von 25 kA.
Aufbau
Bei dem Ausschaltvorgang von hohen Strömen kommt es bei Kontakttrennung zu einem Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten. Dieser Lichtbogen, gebildet aus ionisierter Luft, führt auch bei möglichst schneller Kontakttrennung zu Kontaktabbrand und muss zur Vermeidung von Folgeschäden möglichst schnell gelöscht bzw. deionisiert werden. Wird die so genannte Brennspannung des Lichtbogens nicht unterschritten, bleibt der Lichtbogen bestehen.
Die eingesetzte Deionkammer besteht aus mehreren, elektrisch voneinander isolierten Metallplättchen aus Eisen mit Kupferüberzug, den sogenannten Deion-Blechen wie in nebenstehender Abbildung dargestellt. Die Schaltkontakte sind konstruktiv unmittelbar vor der Deionkammer angeordnet, so dass bei Kontaktöffnung der Lichtbogen, unterstützt durch den thermischen Auftrieb, in den V-förmig gestalteten Bereich der Deionkammer läuft. Die Löschung erfolgt zufolge zweier Effekte:
- Der Lichtbogen wird zwischen den Metallplättchen in Teillichtbögen aufgespalten, wobei jeder Teillichtbogen die volle Brennspannung benötigt, da jeder Teillichtbogen einen Anoden- bzw. Kathodenfall aufweist. Durch entsprechende Anzahl von Deionblechen kann so die Spannungsgrenze, bis zu der der Lichtbogen erlischt, entsprechend hoch gewählt werden.
- Durch die Segmentierung und die gute thermische Leitfähigkeit der Metallplättchen wird dem Lichtbogen Wärme entzogen.
Bei dem Ausschalten von Wechselspannung kommt es durch die periodischen Nulldurchgänge der Brennspannung zu einem selbstständigen Erlöschen des Lichtbogens. Allerdings verbleibt eine bestimmte Zeit die Luft in der Schaltstrecke leitfähig und teilweise ionisiert, wodurch es auch bei Wechselspannung ohne zusätzliche Löscheinrichtung wie der Deionkammer zu einer erneuten Zündung und einem dauerhaften Lichtbogen kommen würde.
Wegen der bei höheren Schaltspannungen notwendigen großen Anzahl von Deionblechen wird die Deionkammer bevorzugt im Bereich von Niederspannungsnetzen bei Spannungen unter 1 kV eingesetzt. Im Bereich der Hochspannungsschalttechnik kommen andere Techniken, wie beispielsweise Vakuumschalter oder Schalter mit Schutzgas in Form von Schwefelhexafluorid (SF6) und den Selbstblasschalter zur Anwendung.
Literatur
- Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme. 2. Auflage. Springer, 2009, ISBN 978-3-540-92226-1.