DE1069738B - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Druckgasschalter, bestehend aus einem festen und einem beweglichen Kontakt, einer Zuleitung für den Blasstrom an die Kontakte, welche mit einer Quelle für ein unter Druck stehendes Gas verbunden ist, einem an den Kontakten angeordneten Lichtbogenschacht zur Aufnahme des Lichtbogens und zum Ausblasen der Lichtbogenprodukte sowie einem den beweglichen Kontakt umgebenden, in der Blasstromleitung angeordneten Blasstromteiler, der die Blasstromleitung bei geschlossener Schalterstellung vollkommen schließt.

Es sind elektrische Hochspannungsschalter mit Lichtbogenlöschung bekannt, bei denen ein Druckluftkanal in eine Lichtbogenlöschdüse mündet. Bei geschlossener Stellung des Schalters schließt der bewegliche Kontakt jedoch nicht die Blasstromleitung, sondern umströmt den Kontaktstift. Auch wird der Blasstrom nicht geteilt, sondern umhüllt während der Dauer der Löschung den festen Kontakt, um hierdurch ein Ausbrechen des Lichtbogens zu verhindern.

Andere bekannte Hochspannungsschalter mit Lichtbogenlöschung arbeiten mit entgegengesetzt gerichteten Beblasungsteilströmen, die in Richtung des festen Kontaktes aus dem Löschkopf abgeführt werden, und zwar derart, daß das Druckmittel unter einem Winkel zur freien Lufttrennstrecke des Schalters aus dem Löschkopf austritt. Der bewegliche Kontakt ist hierbei als stiftförmiger Hohlkontakt ausgebildet, durch den ein Teil des Blasstroms abfließt.

Bei anderen bekannten Druckluftschaltern sind die die Druckluft aufteilenden leitenden Organe becherförmig ausgebildet und ineinandergeschachtelt, so daß sie gleichzeitig einen kapazitiven Spannungsteiler bilden, während das Druckmittel durch einzelne Kanäle strömt, die schmal im Verhältnis zu ihrer Länge sind, um eine möglichst wirbelfreie Strömung zu erzeugen. Zwar treffen die Teilblasströme in entgegengesetzter Richtung zusammen, jedoch schließt der bewegliche Kontakt die Blasstromleitung bei geschlossenem Kontakt nicht ab.

Andere bekannte Druckgasschalter mit freier Lufttrennstrecke zwischen den beiden Leistungskontakten verwenden zwei hohle Schaltkontakte, durch welche die Schaltprodukte aus der Schaltstrecke zwischen den Kontaktenden abgeführt werden. Der Blasstrom verläßt daher den Schalter in zu seiner Eintrittsrichtung entgegengesetzter Richtung.

Ausgehend von diesen bekannten Vorrichtungen bezweckt die Erfindung die Schaffung eines elektrischen Schalters mit Lichtbogenlöschung, bei dem der Blasstrom in zwei Teile unterteilt wird, um den bei der Kontakttrennung entstehenden Lichtbogen zu zerkleinern, und bei dem zusätzlich die Führung des Elektrischer Schalter
mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas

Anmelder:
Allis-Chalmers Manufacturing Company, West Allis_f Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 17. Januar 1956

Joseph Maria Ramrath, Mattapan₁ Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Blasstroms so eingerichtet ist, daß der zerteilte Lichtbogen in kürzester Zeit zwischen die Aufspaltplatten gebracht wird und somit die Bildung eines hohen Lichtbogens vermieden wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Blasstromteiler aus einem Kopfstück mit einem Kanal für einen durch den Blasstromteiler gehenden Strom von Druckgas sowie zwei den beweglichen Kontakt eng umschließenden Schenkeln besteht. Zur Ablenkung des zerteilten Lichtbogens auf die Ablenkplatten wird daher ferner vorgeschlagen, daß der Kanal bei geöffneter Schalterstellung einen weiteren Strom von Druckgas in die beiden hinter dem Blasstromteiler konvergierenden Druckgaskanäle leitet. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Durchschlagfestigkeit des beim öffnen des Schalters gebildeten Zwischenraums durch eine besondere Führung des Blasstroms erhöht wird, ohne daß eine Druckerhöhung des Gases der Beblasung erforderlich ist.

Die Erfindung geht aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichungen hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Stromschalters mit Gas- oder Flüssigkeitsblasung nach der Erfindung teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1.

Der Kreuzstrom-Luftblasschalter, von dem die Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel zeigt, weist gegeneinander bewegliche Kontakte für den Lichtbogen auf, und zwar einen festen Fingerkontakt 7 und einen messerartigen schwenkbaren Kontakt 8. Der feste Kontakt kann in bekannter Weise eine Vielzahl stromführender Kon-

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takte und einen Kontakt für den Lichtbogen haben und ist mit einer Leitungsklemme9 des Schalters elektrisch leitend verbunden. Der bewegliche messerartige Kontakt ist mit der anderen Leitungsklemme 10 verbunden. Obgleich Stromschalter nach Art des in den Zeichnungen dargestellten Schalters mehrere Pole haben, nämlich einen für jede Phase eines Mehrphasenstromes, ist in den Zeichnungen nur ein Pol dargestellt und wird der Schalter so beschrieben, als wenn es ein einpoliger Schalter wäre.

Der bewegliche Kontakt 8 ist zum öffnen und Schließen der Kontakte mit Hilfe einer Verbindungsstange 11 in geeigneter Weise mit einer nicht dargestellten Bedienungseinrichtung verbunden. Um den beim öffnen der unter Strom stehenden Kontakte entstehenden Lichtbogen zu löschen, ist bei den Kontakten ein isolierender Lichtbogenlöschschacht 12 so angeordnet, daß der Lichtbogen am Schachtanfang direkt gegen eine Gasstromzuleitung 13 gezogen wird. Diese Zuleitung 13 ist in geeigneter Weise über ein nicht dargestelltes Ventil mit einem Erzeuger eines komprimierten Mediums, wie z. B. einer Druckluftquelle, verbunden, die beispielsweise einen nicht dargestellten Vorratsbehälter und einen Kompressor aufweist.

Der Lichtbogenlöschschacht kann beispielsweise einen Zwillingskanal 14 bilden, der aus einem ersten Blaskanal 15 zum Unterbrechen verhältnismäßig hoher Ströme und einem zweiten Blaskanal 16 zum Unterbrechen verhältnismäßig niederer Ströme besteht.

Erfindungsgemäß ist ein aus Isoliermaterial bestehender Blasstromteiler 19 in der Blasmediumzuleitung 13 angeordnet, um den Blasstrom dort zu zerteilen, wo er in hoch konzentrierter Form von der Zuleitung 13 in die Lichtbogenkammer gelangt, die dazu vorgesehen ist, den Lichtbogen nach seiner Entstehung aufzunehmen. Die Lichtbogenkammer weist mehrere Lichtbogenaufspaltplatten 20 auf, die zwischen den Lichtbogenkontakten quer zur Längsachse des Lichtbogens angeordnet sind. Wenn sich der Lichtbogen dehnt, so wird er um die Lichtbogenaufspalt- oder -schneidplatten 20 gebogen und durch die Kraft des Blasstromes zwischen die Platten 20 in enge Spalte gedrückt, wo er durch die Kühlwirkung der Seitenwände und die Zersetzung der Platten, die Löschgase erzeugen, Wärmeenergie verliert.

Der Blasstromteiler 19 hat U-förmige stromlinienförmige Gestalt und zwei Schenkel 22 und 23, die durch ein gerundetes Kopfstück 24 verbunden sind. Die Schenkel 22 und 23 sind so angeordnet, daß sie den beweglichen Kontakt 8 im wesentlichen umgeben, wenn er beim öffnen des Schalters durch die Zuleitung 13 hindurchtritt. Die Schenkel 22 und 23 des Blasstromteilers erstrecken sich längs der Längsachse der Zuleitung 13 und liegen mit dem freien Ende an der Lichtbogenentstehungszone. Das Kopfstück 24 des Blasstromteilers 19 ist mit einem Durchlaßkanal 25 für das Blasmedium versehen, der sich in der Längsrichtung der Zuleitung 13 erstreckt. Der Durchlaßkanal 25 leitet einen Teil des Blasmediums, das durch den Blasstromteiler 19 zwischen dessen Schenkeln 22, 23 und dem beweglichen Kontakt 8 hindurchströmt. Der Blasstromteiler 19 kann unmittelbar unter einer von der Zuleitung 13 in der Lichtbogenentstehungszone gebildeten Düse 26 angeordnet werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Blasstromteiler 19 konzentrisch in der Zuleitung 13 angeordnet, und zwar so, daß er das Blasmedium, das von der Lichtbogenentstehungszone abwärts durch die Zuleitung 13 zuströmt, in mindestens zwei Ströme teilt und diese Ströme durch den Lichtbogen und die Lichtbogenent-

stehungszone in entgegengesetzte Richtungen leitet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bilden die Schenkel des Blasstromteilers 19 zwischeneinander einen Steuerkanal 27, der das bewegliche sichelförmige Kontaktmesser 8 aufnimmt und das Entweichen der Preßluft und Lichtbogenprodukte in die Blaskanäle 15 und 16 steuert.

Eine Nebenelektrode 28, die beispielsweise aus einer Wolframlegierung besteht, kann rechtwinklig zum Lichtbogenweg an der Einströmseite der Düse 26 angebracht sein. Die Nebenelektrode 28, die aus aerodynamischen Gründen runde Form haben kann, ist mit einem niederohmigen Dämpfungswiderstand 29 verbunden, der an der Außenseite der Unterbrechungskammer angeordnet ist. Das eine Ende des Dämpfungswiderstandes 29 ist mit dem festen Kontakt 7 und das andere Ende mit der Nebenelektrode 28 verbunden. Wenn der Lichtbogen gegen die Nebenelektrode 28 geblasen wird, so wird der Lichtbogenstrom über den Dämpfungswiderstand 29 geleitet, wodurch, wie bekannt ist, das Wiederaufleben der Spannung des Lichtbogens verzögert und die Trennfähigkeit der Schaltvorrichtung gesteigert wird.

Wie aus der Zeichnung und insbesondere aus der Stromlinienform des Blasstromteilers hervorgeht, wird die Blasluft auf ihrem Weg zu der Lichtbogenentstehungszone mit einem Minimum an Turbulenz, aber in der Lichtbogenzone selbst mit einem Maximum an Turbulenz geleitet. Der Blasstromteiler 19 umschließt das bewegliche Kontaktmesser 8 und hält die Blasluft von dem festen Kontaktfinger fern. Die Wirbelung in der Lichtbogenzone wird dadurch erreicht, daß die Blasluft in zwei entgegengesetzten Strömen in die Lichtbogenzone geleitet wird. Der Lichtbogen wird in die Auf einanderprallzone dieser beiden Ströme gezogen, wodurch ein Maximum an Wirbelung in der Lichtbogenzündzone verursacht wird.

Die Blasluft sollte vor dem Eintritt in die Lichtbogenzone möglichst wenig freie Ionen und Elektronen enthalten. Dadurch, daß die Luft in zwei Strömen um die stromlinienförmige Kontaktmesserhülle in die Lichtbogenzone gebracht wird, wird eine Überstrahlung durch den Lichtbogen wirksam abgeschirmt und Thermoionisation vermieden und frische nicht verunreinigte Blasluft gewährleistet.

Wenn eine Lichtbogenunterbrechung bei einem frühen Nullstrom stattgefunden hat, so muß in der Lichtbogenzone sofort eine hohe Durchschlagsfestigkeit durch die Blasluft erzeugt werden, und Lichtbogenprodukte dürfen durch ihre Anwesenheit das dielektrische Feld nicht beeinträchtigen. Sie müssen schnell entfernt werden. Dadurch, daß der Lichtbogen an die Abströmseite einer Expansionsdüse gezogen wird, werden die gasförmigen Leiter leicht und mit großer Geschwindigkeit in den Kühlungsteil gebracht, wodurch die dielektrische Feldstärke der Lichtbogenzone erhalten bleibt und das Auftreten von Nachzündungen, die durch schnelles Ansteigen der wiederauflebenden Spannung entstehen, wirksam vermieden wird.

Der Luftstrom sollte den Lichtbogen plötzlich, mit großer Heftigkeit gleich nach seiner Entstehung angreifen, um das Aufkommen von Lichtbogenenergie zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, daß das Kontaktmesser 8 die gesamte öffnung der Düse 26 ausfüllt, bis sich der Lichtbogen gebildet hat. Indiesem Augenblick wird ein kleiner Teil der Düse 26 durch das Kontaktmesser 8 geöffnet, und die komprimierte Luft schießt plötzlich und mit großer Kraft auf den beginnenden Lichtbogen. Die Blasluft wirkt in dem

Claims (2)

Maße fortschreitend auf den Lichtbogen, wie das Kontaktmesser mehr und mehr die Düsenöffnung freigibt. Zur schnellen Deionisierung sollte der Lichtbogen in enge Kanäle gezwängt werden. Bei dieser Vorrichtung befinden sich eine Anzahl Lichtbogenaufspaltplatten 20 rechtwinklig zum Lichtbogen an der Abströmseite der Düse 26. Der Lichtbogen, der von den Kontaktfingern nach einem aus einer Wolframlegierung bestehenden Bogenläufer 21 gebracht worden ist, wird veranlaßt, in die Expansionsseite der Düse 26 aufzusteigen. Sobald sich der Lichtbogen dehnt, wird er um die Lichtbogenauf spaltplatten 20 gebogen und in die engen Zwischenräume zwischen diesen Platten 20 gedrückt, wo er viel von seiner Wärmeenergie durch Kühlung und Zersetzung der Platten verliert. Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas, bestehend aus einem festen und einem beweglichen Kontakt, einer Zuleitung für den Blasstrom an die Kontakte, welche mit einer Quelle für das unter Druck stehende Gas verbun-

den ist, einem an den Kontakten angeordneten Lichtbogenschacht zur Aufnahme des Lichtbogens und zum Ausblasen der Lichtbogenprodukte sowie einem den beweglichen Kontakt umgebenden, in der Blasstromleitung angeordneten Blasstromteiler, der die Blasstromleitung bei geschlossener Schalterstellung vollkommen schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasstromteiler (19) aus einem Kopfstück mit einem Kanal (25) für einen durch den Blasstromteiler (19) gehenden Strom von Druckgas sowie zwei den beweglichen Kontakt (8) eng umschließenden Schenkeln (22, 23) besteht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (25) bei geöffneter Schalterstellung einen weiteren Strom von Druckgas in die beiden hinter dem Blasstromteiler (19) konvergierenden Druckgaskanäle leitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 621 518, 629 420,
192, 901 201, 908 878, 909 216, 919 655;
USA.-Patentschriften Nr. 2 526 387, 2 708 699.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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