DE1056229B - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

. Die Patentanmeldung M 24297 VIIIb/21c bezieht sich auf Schalter, insbesondere auf Gleichstromschalter, bei denen zum Zwecke der Abschaltung eine sehr schnelle Lichtbogenlängung mittels magnetischer Ab- _c Ienkvorrichtungen erfolgt, bei gleichzeitiger Lichtbogenfußpunktwanderung, ohne daß die zulässige Lichtbogenlänge' überschritten wird. Urn bei derartigen Schaltern das Auftreten von unzulässig hohen Überspannungen, bedingt durch die im Stromkreis vor- _; handenen Induktivitäten, zu vermeiden, wird die schnell ansteigende Lichtbogenspannung auf einen bestimmten zulässigen Höchstwert begrenzt. Das geschieht in der Weise, daß ein über eine bestimmte, für die Löschung notwendige Länge hinausgehender ■_ Lichtbogenteil periodisch kurzgeschlossen wird. Dadurch wird erreicht, daß der Gesamtlichtbogen eine gewisse Länge nicht überschreitet und die Lichtbogenspannung bis zum Erlöschen des Lichtbogens über einen Maximalwert nicht hinausgeht.

Bei Schaltern nach der Hauptpatentanmeldung, bei denen die Lichtbogenwanderungsschienen in einem Luftspalt der magnetischen Ablenkvorrichtungen angeordnet sind, sind zu diesem Zweck die Wanderungsschienen bzw. die Ablenkkörper entsprechend ausgebildet, um dadurch das periodische Kurzschließen eines bestimmten Lichtbogenteiles hervorzurufen. Die Erfindung hat eine Anordnung zum Gegenstand, mit der eine noch stärkere Beeinflussung des periodisch kurzzuschließenden Lichtbogenteiles erzielt wird, und zwar in einer Weise, die auch bei ungünstigsten Abschaltbedingungen ein einwandfreies Funktionieren des Schalters gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist an mindestens einer Lichtbogenwanderungsschiene eine Isolierstoffanordnung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, daß der in diese Anordnung hineinwandernde Lichtbogenteil etwa an ihrem Anfang kurzgeschlossen wird. Durch diese Maßnahme wird mit Sicherheit ein Stehenbleiben der Lichtbogenfußpunkte an den Enden der Wanderungsschienen unterbunden, da der betreffende Lichtbogen-

teil den vorbestimmten Abschnitt der Wanderungsschiene wiederholt durchläuft und somit dauernd in Bewegung bleibt, und zwar so lange, bis die magnetische Energie des abzuschaltenden Stromkreises abgeklungen ist und die normale Betriebsspannung am Schalter auftritt. In diesem Moment erfolgt die Löschung des Lichtbogens und somit die Abschaltung.

Die Isolierstoffanordnung ist zweckmäßig so auszubilden und zu bemessen, daß der periodische kurzzuschließende Lichtbogenteil unter dem Einfluß des ihn ablenkenden Magnetfeldes ungehindert in den von der Isolierstoffanordnung begrenzten Raum einzutreten vermag und bei seiner weiteren Ablenkbewegung in zunehmendem Maße so eingeengt und

Zusatz zur Patentanmeldung M 24297 VIIIb/21 c (Auslegeschrift 1 050 420)

Anmelder: Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, Ratingen bei Düsseldorf, Bahnstr. 39-45

Dr,-Ing. Dr.-Ing. e. h. Erwin Marx, Braunschweig-Gliesmarode, und Dr.-Ing. Hans Wegesin_r Ratingen bei Düsseldorf, sind als Erfinder genannt worden

geführt wird, daß er in diesem Bereich besonders intensiv gekühlt wird und auf verhältnismäßig kurzer Strecke - einen sehr hohen Spannungsabfall erfährt. Dieser hohe Spannungsabfall im Bereich der Isolierstoffanordnung ist dabei insofern von besonderer Bedeutung für die gesamte Arbeitsweise des Schalters, als dadurch, gegebenenfalls in Verbindung mit weiteren zusätzlichen Maßnahmen, wiez. B. Verkürzung der Tiefe des Luftspaltes in den magnetischen Ablenkkörpern oder Anbringung von 'nasenartigen Vorsprüngen an den Lichtbogenfußpunktwanderungsschienen, das periodische Kurzschließen des Lichtbogenteiles am Anfang der Isolierstoff anordnung begünstigt und somit das zuverlässige Arbeiten des Schalters gewährleistet wird. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Isolierstoffanordnung haübenförmig auszubilden und für ihre Herstellung gasabgebende Materialien zu verwenden. Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

In Fig. 1 ist schematisch der Verlauf der Lichtbogenspannung eines Schalters dargestellt, bei dem ein bestimmter Lichtbogenteil, nachdem der Lichtbogen seine höchstzulässige Länge erreicht hat, periodisch kurzgeschlossen wird. Nach Erreichen des Spannungswertes U_max sinkt die Lichtbogenspannung infolge des Kurzschließ ens eines Lichtbogenteiles auf den Wert u_w und steigt mit der danach wieder einsetzenden Lichtbogenlängung erneut auf den Wert U_max an. Auf Grund der periodischen Wiederholung dieses Vorganges ergibt sich in etwa ein sägezahnförmiger Verlauf der Lichtbogenspannung. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die magnetische Energie im Stromkreis abgeklungen ist und am Schal- 909 508/323

Claims (9)

ter die normale Betriebsspannung auftritt. In diesem Moment erfolgt die Löschung des Lichtbogens und somit die Abschaltung. Die Höhe der Wiederzündspannung w,„ bzw. die Differenz zwischen der maximalen Spannung Mmax und der Spannung uw, also der Spannungswert Mmax —ww, wird im Hinblick auf die gesamte Lichtbogendauer, also unter Berücksichtigung der elektrischen Daten des abzuschaltenden Stromkreises, einzustellen sein. In den meisten Fällen wird es zweckmäßig sein, bei verhältnismäßig langer Lichtbogenbrenndauer, also bei großen Zeitkonstanteo im abzuschaltenden Stromkreis, den SpamiungiswertMmax-Jiivgrößer zu machen als bei kurzen Lichtbogenbrenndauern. Es gelingt auf diese Art und Weise, den Mittelwert der Lichtbogenbrennspannung fast während der gesamten Lichtbogenbrenndauer etwa konstant zu halten auf dem höchstzulässigen Wert und ein Absinken der mittleren Lichtbogenspannung nach Erreichen des höchstzulässigen Wertes zu vermeiden. In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Isolierstoffanordnung im Längsschnitt und im Querschnitt dargestellt, mit der die Begrenzung der Lichtbogenspannung durch periodisches Kurzschließen eines bestimmten Lichtbogenteiles vorgenommen wird. Die Lichtbogenfußpunktwanderungsschiene 1 ist von dem Magnetkörper 2 mantelförmig umgeben. Über den Spalt 3, in welchem durch das hohe magnetische Feld eine sehr rasche Ablenkung des Lichtbogens 4 in Richtung des Pfeiles 5 erfolgt, ist die Isolierstoff anordnung, und zwar eine hakenförmige Isolierstoffkappe 6, angeordnet. Am Ende der Fußpunktwanderuragsstihiene ist der Spalt 3 durch einen Isolierstoffkörper 7 verschlossen. Auf der Wanderungsschiene 1 befindet sich am Anfang der Haube 6 eine nasenförmige Erhöhung 8, um die Neuzündung des Lichtbogens an dieser Stelle zu erleichtern und zu begünstigen. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Der Lichtbogen 4 wird in Pfeilrichtung 5 abgelenkt und dabei gelängt und kommt unter den Isolierstoffkörper 6 und wird durch die zunehmende Berührung mit der gas abgebenden Isolierstoffwand des Körpers 6 intensiv gekühlt. Der Spannungsabfall des in den Bereich des Isolierstoffkörpers 6 gelangten Lichtbogenteiles steigt dabei so stark an, daß dieser Lichtbogenteil etwa am Anfang des Isolierstoffkörpers 6 kurzgeschlossen wird. Diese Kurzschließung kann, wie bereits erwähnt, ganz allgemein durch Verringerung der Tiefe des Spaltes 3, hier im besonderen Falle durch Anordnung einer Nase 8, an dieser Stelle besonders begünstigt werden. Um eine genügende Länge des Lichtbogenteiles innerhalb des Isolierstoffkörpers 6 zu erhalten bzw. um das Hineinlaufen dieses Lichtbogenteiles unter den Isolierstoffkörper 6 nicht zu behindern, ist es zweckmäßig, Druckentlastungsöffnungen anzuordnen. Es können im Isolierstoffkörper 6 derartige öffnungen 9 angebracht werden. Es können aber auch um den Isolierstoffkörper 6 herum, beispielsweise zwischen den Teilen 6 und 7 bzw. zwischen den Teilen 6 und 2, mehr oder weniger große Spalte offen gelassen werden. Es kann sehr vorteilhaft sein, die die Lichtbogenspannung begrenzenden Anordnungen, also insbesondere die Teile 6, 7 und 8., verschiebbar anzuordnen, weil damit die maximale Höhe der Lichtbogenspannung (Spannung Iimax in Fig. 1) einstellbar wird. Um darüber hinaus auch den Wert uw bzw. den Wert Mmax — uw einstellen zu können, ist es erforderlich, die Länge des Isolierstoffkörpers 6 zu verändern; dies kann entweder dadurch geschehen, daß der Isolierstoffkörper 6 im verschiedenen Längen vorrätig gehalten und auswechselbar angeordnet wird oder daß durch entsprechend zusätzliche verschiebbare Teile eine gewisse Veränderung· in der Länge des Isolierstoffkörpers 6 bewirkt wird. Patentansprüche:

1. Schalter mit schneller Lichtbogenlängung mittels magnetischer Ablenkvorrichtungen, insbesondere Gleichstromschalter, bei dem zur Begrenzung der Lichtbogenspannung ein über eine bestimmte, für die Löschung notwendige Länge hinausgehender Lichtbogenteil periodisch kurzgeschlossen wird, mit gleichzeitiger Lichtbogenfußpunktwanderung, ohne daß die zulässige Lichtbogenlänge überschritten wird, nach Patentanmeldung M 24297 VIII b/21c, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Lichtbogenwanderungsschiene eine Isolierstoffanordnung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, daß der in diese Anordnung hineinwandernde Lichtbogenteil etwa an ihrem Anfang kurzgeschlossen wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffanordnung den periodisch kurzzuschließenden Lichtbogenteil derart einengt und führt, daß dieser infolge der dadurch bewirkten Kühlung einen erhöhten Spannungsabfall erfährt, der das periodische Kurzschließen des betreffenden Lichtbogenteiles am Anfang der Isolierstoffanordnung begünstigt.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffanordnung etwa haubenförmig ausgebildet ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffanordnung aus gasabgebendem Material besteht.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffanordnung mit Entlüftungsöffnungen versehen ist.

6. Schalter nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenwanderungsschiene etwa am Anfang der Isolierstoffanordnung einen nasenartigen Vorsprung aufweist, der das periodische Kurzschließen des in die Isolierstoffanordnung hineinwandernden Lichtbogenteiles begünstigt.

7. Schalter nach Anspruch 1 oder folgenden, bei dem die Lichtbogenwanderungsschiene in einem Luftspalt im magnetischen Material angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt am Anfang der Isolierstoffanordnung eine geringere Tiefe aufweist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt am Ende der Wanderungsschiene durch Isolierstoff verschlossen ist.

9. Schalter nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lichtbogenspannung begrenzenden Anordnungen auf der oder den Wanderungsschienen verschieb- bzw. verstellbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 529 639, 579 295, 590810, 622 036, 631837, 652 481, 658 697, 728 612.

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