DE1058600B - Schalter mit magnetischer Blasung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21 c 35/06

INTERNAT. KL. H 02 C

PATENTAMT

A 22889 VIIIb/21 c

ANMELDETAG: 18. JUNI 1955

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

4. JUNI 195 9

Um das Abschaltvermögen von Leistungsschaltern zu erhöhen, ist es bekanntlich nötig, den. beim. Abschalten entstehenden Lichtbogen möglichst schnell in die Länge zu ziehen, um seinen Widerstand SO¹ weit zu vergrößern, daß er abreißt. Beim Schalten von Wechselstrom erfolgt dieses Abreißen in der Nähe des Nulldurchganges. Zu diesem Zeitpunkt muß er so weit auseinandergebogen sein, daß ein Wiederzünden nach dem Nulldurchgang- verhindert wird. Um dies nun. in höchstens einer halben Periode zu erreichen, sind mehrcre Mittel angewendet worden, von denen hier nur die Ausführungen mit magnetischer Blasting erwähnt werden sollen. Bei diesen wird ein magnetisches Feld erzeugt, das den Lichtbogen vom Kontakt wegtreibt. Dieses Feld wird meist durch den Abschaltstrom selbst erzeugt, indem dieser oder ein Teil davon über Magnetspulen geführt wird, die mit oder ohne Eisenteile das Blasfeld erzeugen. Die den Lichtbogen verlängernde magnetische Blasung kann bekanntlich dadurch weiter verstärkt werden, daß der Lichtbogen: in durch Isolierwände gebildete Funkenkammern hineingetrieben wird, die infolge der Kaminwirkung den Lichtbogen nach oben treiben und gleichzeitig abkühlen. Man hat auch Anordnungen getroffen, bei denen der Lichtbogen gegen metallische Platten geblasen wird. Diese Platten sind in Funkenkammern eingebaut und leiten infolge ihrer guten Wärmeleitfähigkeit die durch den Lichtbogen entstehende Wärme ab und fördern durch die Unterteilung und Kühlung das Abreißen des Bogens. Gleichzeitig wird durch die zwischen ihnen, gebildeten Hohlräume ebenfalls eine Kaminwirkung erzeugt, die den Lichtbogen noch kräftiger vom Kontakt entfernt und in die Länge zieht.

Alle diese Anordnungen müssen so ausgelegt sein, daß der Lichtbogen vor dem Heraustreten, aus den Kammern abreißt und infolge der Ionisierung der umgebenden Luft keine nachträglichen Überschläge mehr auftreten können.

Je höher die Nennspannung des Schalters ist, um so langer kann der Lichtbogen werden, bevor er abreißt, und um so leichter sind wegen der höheren Spannung nachträgliche Überschläge möglich. Um also einen Schalter mit magnetischer Blasung auch für Hochspannung verwenden zu können, muß man Mittel anwenden, die den Weg des Lichtbogens weiter verlängern. Bei der Ausführung mit Metallplatten zur Unterteilung und Kühlung des Lichtbogens müßte dann die Anzahl der Platten sehr hoch sein, um die Spannung zwischen benachbarten Platten während der Abschaltung klein zu halten. Dies macht eine um so größere Baulänge erforderlich, je höher die Betriebsspannung ist. Die ganze Funkenkammer, in die die Metallplatten eingebaut sind, wird dadurch Schalter mit magnetischer Blasung

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 3. Juni 1955

Hans Thommen, Baden (Schweiz)■, ist als Erfinder genannt worden

verhältnismäßig schmal und lang, so daß Schwierigkeiten für die Konstruktion und in der Herstellung entstehen.

Man hat auch versucht, die Lichtbogenlänge durch Umlenkung und Drehung zu vergrößern. So* hat man die Löschkammern mit isolierten Zwischenwänden versehen, die quer zur Verbindungslinie der Kontaktstücke liegen, so daß der Lichtbogen um 90° gedreht wird. Durch die Isolierwände wird der Lichtbogen daher gezwungen, in einer Zickzackbahn zu brennen. Ferner ist es bekannt, Leitbleche am unteren Ende dieser Isolierwände anzubringen, die so geformt sind, daß der Lichtbogen spiralig zwischen den Isolierwänden verläuft und eine weitere Vergrößerung der Lichtbogenlänge eintritt.

Trotz dieser Maßnahmen zur Verlängerung des Lichtbogens muß bei hohen Spannungen eine große Anzahl von Isolierwänden vorgesehen, werden, die nur enge öffnungen zwischen sich frei lassen. Dies hat aber den Nachteil, daß der Lichtbogen beim Einlaufen in die Funkenkammern zunächst gestaut wird und außen weiterzubrennen sucht. Es ist also ein sehr starkes Blasfeld nötig, um diese Stauwirkung zu überwinden.

Diese Stauwirkung kann man ausnutzen, um das Heraustreten des Lichtbogens aus der Kammer zu verhindern. Es wird dann ein Stapel metallischer Platten auf die Löschkammern aufgesetzt, dessen Plattenabstand so eng ist, daß der Lichtbogen nicht weiter in die Höhe klettern kann. Er' wird durch die metallischen Platten gekühlt, so daß er im Zusammenhang mit der Stauwirkung bereits am Fußende dieser

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Platten erlischt. Diese Maßnahme ist wohl dazu geeignet, den aus den Kammern mit isolierten Wänden heraustretenden Lichtbogen abzufangen und zu löschen.. Sie erfordert aber einen verhältnismäßig honen Aufwand an Material und eine große Bauhöhe. ¹Hm das äußere Überschlagen des Lichtbogens zu vermeiden, hat man ferner vorgeschlagen, nicht am oberen Ende, sondern an den Seiten, und zwar entgegengesetzt, die Austrittsöffnung anzubringen. Diese Maßnahme ist aber nur möglich, wenn im Innern der Kammer Mittel angebracht sind, welche den Lichtbogen nach der Seite ablenken. Auf diese Weise wird d.L^e ,Anordnung teuer und ist schwierig herzustellen. Man hat beides, nämlich die eng aneinanderliegenden Platten und die seitlichen Öffnungen, auch gemeinsam vorgesehen, wodurch natürlich eine noch schwierigere Konstruktion entsteht.

"Bei allen diesen Ausführungen ergeben sich also irgendwelche Nachteile für die Verwendung von Schaltern mit magnetischer Blasung für Hochspannung. .- ,:

' Es werden nun diese Nachteile durch eine geeignete Kombination bekannter Anordnungen und zusätzliche Verwendung besonderer Mittel, um einen nachträglichen Überschlag nach dem Heraustreten des Lichtbogens aus der Funkenkammer zu verhindern, vermieden. Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit magnetischer Blasung, bei dem der beim Abschalten zwischen den Kontaktstücken entstehende Lichtbogen durch ein Magnetfeld in aus Isolierplatten gebildete Funkenkammern geblasen wird, in denen er durch in in diesen liegende Metallplatten in kleine Stücke aufgeteilt wird, wobei senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Kontaktstücken mehrere solche Funkenkammern vorgesehen sind, an denen Funkenhörner angebracht sind, deren Form die Richtung des Lichtbogens in'*den Funkenkammern bestimmt, "wobei erfindungsgemäß am oberen Ende der Löschkammer Isoliermittel an den Metallplatten angebracht sind oder in die Funkenkammer hineinragen, um .Überschläge beim Heraustreten der Lichtbögenstücke aus den Funkenkammern zu vermeiden, und die die ;Funkenkammern bildenden Isolierplatten am oberen Ende länger als die Metallplatten ausgeführt sind. '.'.·'

: Durch die Metallplatten in den Löschkammern wird der Lichtbogen in kleine' Stücke geteilt. Von diesen Löschkammern sind in bekannter Weise mehrere vorgesehen, die senkrecht zur Verbindungslinie zwischen deti V Kontaktstücken angeordnet sind. Hierbei wird der Lichtbögen in bekannter Weise gedreht. Diese Löschkammern sind dadurch nebeneinander angeordnet, so daß die Metallplatten nicht in langer Reihe hintereinander-, sondern in den Funkenkammern entsprechenden Gruppen nebeneinanderliegen. Hierbei ist die Baulänge wesentlich kleiner, ohne die Länge des Lichtbogens selbst zu verkleinern. An den die Funkenkammern bildenden Isolierplatten sind Funkenhörner aufgesetzt, die so geformt sind, daß sie den Lichtbogen.· von der ersten Platte einer Funkenkammer zur letzten Platte der nächsten Funkenkammer leiten, oder umgekehrt. Auf diese Weise brennt der Lichtbogen in •jeder Funkenkammer in der gleichen Richtung. Es ist hierbei zweckmäßig, die Enden der Funkenkammer mit den betreffenden Platten direkt, beispielsweise durch Verschweißen, zu verbinden. Durch diese Anordnung der Kammern ist nun aber die Spannung zwischen den nebeneinander in verschiedenen ■Kammern liegenden Platten so groß wie der Spannungsabfall des Lichtbogens in einer Kammer. Beim Austreten des Bogens aus den Kammern muß daher darauf geachtet werden, daß infolge dieser verhältnismäßig hohen Spannung kein Überschlag über die noch ionisierte Luft entsteht. Am Ausgang der Kammer sind also Isolationen erforderlich, um diesen Überschlag zu verhindern. Für diese Isolation können gemäß der Erfindung am oberen Ende der Löschkammer Isoliermittel an den Metallplatten angebracht sein oder in die Funkenkammer hineinragen und gleichzeitig die Isolierwände der Funkenkammern selbst herangezogen werden, indem diese langer gemacht werden als die in den Kammern befindlichen Metallplatten. Dann wird beim Heraustreten des Lichtbogens aus den Metallplatten ein Überschlag von einer Funkenkammer zur andern verhindert. Zur Verstärkung dieser isolierenden Wirkung kann die Verlängerung statt geradlinig auch bogenförmig oder schräg erfolgen, um so die vom Lichtbogen erzeugten ionisierten Gase seitlich weg zu führen. Macht man

ao die Schräge bei aufeinanderfolgenden Kammern, entgegengesetzt, so strömen die ionisierten Gase nach verschiedenen Richtungen ab. Dadurch ist die Gefahr eines Überschlages noch weiter vermindert. Man kann mit demselben Erfolg zwischen die Metallplatten Iso-

a5 lierstücke einschieben, die über die Fumkenkammern hinausragen. Ferner kann man die in den Funkenkammern befindlichen Metallplatten versetzt anordnen, so daß die eine Hälfte höher und die andere Hälfte tiefer liegt und die höher liegenden Platten mit Isolierstoffen verkleiden. Hierbei hat man den weiteren Vorteil, daß am unteren Teil der Funkenkammer der Lichtbogen nicht sofort auf die eng zusammenliegenden Metallplatten auftritt, sondern erst auf die Hälfte, so daß der Übergang vom zusammenhängenden Brennen des Bogens zum geteilten Brennen nicht auf einmal, sondern allmählicher in zwei Stufen erfolgt. Die an den Enden in unmittelbarer Nähe der Kontaktstücke befindlichen Funkenhörner können mit diesen in bekannter Weise direkt verbunden sein, oder es wird an der einen Seite oder an beiden. Seiten eine Blasspule in bekannter Weise dazwischengeschaltet. Die Blaswirkung kann ferner in ebenfalls bekannter Weise durch magnetische Eisenbleche oder Eisenplatten verstärkt werden, die um die Kontaktstrecke gelegt sind. Zur weiteren X^erstärkung der magnetischen Wirkung kann man auch die Metallplatten selbst aus Eisen herstellen.

Ferner wird vorgeschlagen, am oberen Ende der Metallplatten in an sich bekannter Weise aus Isoliermaterial bestehende Kühleinrichtungen anzubringen, durch welche die Lichtbogengase, vor dem Austritt aus den Funkenkammern gekühlt werden.

Die Figuren zeigen Ausführungsformen des Erfindungsgedankens.

Fig. 1 zeigt einen Schalter im Längs-,
Fig. 2 bis 5 einen Querschnitt;
Fig. 6 zeigt die an den Wänden der Funkenkammer befindlichen Funkenhörner.

In Fig. 1 ist der Längsschnitt und in Fig. 2 der zugehörige Querschnitt durch die Löschkammer 2 eines Schalters mit mehreren Funkenkammern 1, 2, 3 usw. quer zur Verbindungslinie der Kontaktstücke 4, 5 gezeigt. 4 ist hierbei das feste, 5 das bewegliche Kontaktstück. Die Funkenkammern 1, 2, 3 usw. besitzen die Isolierwände 6, 7, 8 usw. Zwischen ihnen sind die Metallplatten 9 in der Funkenkammer 1 und 10, 11 usw. in der Kammer 2 zu erkennen. Entsprechend der Erfindung ragen die Isolierwände 6, 7 über die Metallplatten 9, 10, 11 um das Stück α heraus. 12 ist die Blasspule, die beim öffnen des Kontaktes 4, 5 und

Überspringen des Lichtbogens auf das erste Funkenhorn 13 eingeschaltet wird. Die Blasspule 12 besitzt die Eisenplatten 14, von denen in der Fig. 1 nur die hinter dem Kontakt liegenden gezeigt ist. In der Fig. 2 sind der Einfachheit halber Spulen, Eisen-(platten und der Kontakt weggelassen. Die Blasspule 12 mit den Eisenplatten 13 treibt den Lichtbogen in die Funkenkammern 1, 2 usw. hinein. Nach weiterem Öffnen des Kontaktes 4, 5 brennt dann der Lichtbogen zwischen den Funkenhörnern 13 und 15. Die gesamte Bahn, des Lichtbogens ist dann folgende: Vom Funkenhorn 13, das mit der vordersten Metallplatte 9 und der Funkenkammer 1 unmittelbar verbunden ist. brennt er zwischen den Metallplatten in der Funkenkammer 1 senkrecht zur Verbindungslinie der Kontaktstücke, also in der Fig. 1 von vorn nach hinten. Mit der letzten (hinteren) Platte der Funkenkammer 1 ist'das zweite Funkenhorn 16 verbunden, das über die Isolierwand 7 gestülpt ist. Die Form dieses Funkenhorns ist in der Fig. 6 in den drei Ansichten genauer gezeigt. Es verbindet elektrisch die hintersten Metallplatten der Funkenkammer 1 mit der vordersten Platte 17 der Funkenkammer 2 (in der Fig. 2 rechts). In der Funkenkammer 2 brennt dann der Lichtbogen wieder in der gleichen Richtung wie in der Kammer 1 (von links nach rechts in der Fig. 2). An der Platte 18 wird er über das dritte Funkenhorn 19 mit der ersten Platte der Funkenkammer 3 verbunden. Auch dort brennt er wieder in der gleichen Richtung und gelangt schließlich an das letzte Funkenliorn 15, das mit dem beweglichen Kontaktstück 5 verbunden zu denken ist.

In der Fig. 3 ist die Ausführung gezeigt, bei der die Wände 20, 21 der Funkenkammer am oberen Ende entgegengesetzt schräg abgebogen sind. Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der zwischen den Metallplatten 22 Isolierstücke 23 liegen, die über die Funkenkammern hinausragen. In Fig. 5 sind die Metallplatten 22 gegeneinander versetzt. Die höher liegenden Platten sind am oberen Ende mit der Isolation 24 überzogen. Durch die Versetzung der Metallplatten wird am unteren Ende das Hineinlaufen des Lichtbogens erleichtert. Fig. 6a, 6b, 6c zeigen die Ausführung des Funkenhorns 16 in drei Ansichten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schalter mit magnetischer Blasung, bei dem der beim Abschalten zwischen den Kontakt-Stücken entstehende Lichtbogen durch ein Magnetfeld in aus Isolierplatten gebildete Funkenkammern geblasen wird, in denen er durch in diesen liegende Metallplatten in kleine Stücke aufgeteilt wird, wobei senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den · Kontaktstücken mehrere solche Funkenkammern vorgesehen sind, an denen Funkenhörner angebracht sind, deren. Form die Richtung des Lichtbogens in den Funkenkammern bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Löschkammer Isoliermittel an den Metallplatten angebracht sind oder in die Funkenkammer hineinragen, um Überschläge beim Heraustreten der Lichtbogenstücke aus den Funkenkammern zu vermeiden, und daß die die Funkenkammer bildenden Isolierplatte» am oberen Ende langer als die Metallplatten ausgeführt sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung geradlinig ausgeführt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isotierplatten bogenförmig verlängert sind.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatten je zweier nebeneinander angeordneter Funkenkammern entgegengesetzt schräg verlängert sind.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Funkenkammern am oberen Ende der Metallplatten aus Isoliermaterial bestehende Kühleinriohtungen angebracht sind.

40 In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 767 738, 740 646,
737, 745 120, 705 619, 625 395, 602 543, 590 942, 528, 689 965, 885 741, 555 778;

französische Patentschriften Nr. 961 290, 1 061 148; britische Patentschriften Nr. 560 257, 562 429, 479;

USA.-Patentschrift Nr. 2 606 982.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen