DE1072291B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1072

INTERNAT. KL. H 01 h

ANMELDETAG: 18. JANUAR 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIET: 31. DEZEMBER 1959 AUSGABE DER PATENTSCHRIFT: 8. F E B R U AR 1968 WEICHTAB VON AUSLEGESCHRIFT

(L 26638 Vmd/21c)

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen, in Luft schaltenden Leistungsschalter, insbesondere für Hochspannung, dessen bei der Stromunterbrechung auseinandergezogener Lichtbogen von den Schaltkontakten auf mehrere senkrecht zur Schaltrichtung angeordnete Lichtbogenelektroden übertragen und in Reihenschaltung in Lichtbogenkammern aus Isolierstoff durch ein senkrecht zur Lichtbogenkammerebene wirkendes magnetisches Feld zu konzentrisch liegenden, gleichsinnig vom Strom durchflossenen Schleifen ausgezogen und gelöscht wird. Bei einem bekannten Schalter dieser Art wird die Drehung des Lichtbogens senkrecht zur Schaltrichtung sowie seine Längung durch Elektroden erreicht, die zu diesem Zweck mit je einem Schenkel beiderseits der Isolierstoffplatten angeordnet und so ausgebildet sind, daß sich die Teillichtbogen infolge der Bewegung ihrer Fußpunkte über die Elektroden unter ihrer eigenen elektrodynamischen Wirkung zu gleichgerichteten bogenförmigen Schleifen auswirken. Bei höheren Ausschaltströmen können die Einzellichtbogen nahezu kreisförmig auseinandergezogen werden, bei schwächeren Ausschaltströmen dagegen genügt deren elektrodynamische Wirkung allein nicht, und die Ausweitung der Lichtbogenteile verläuft nur in schwachen Bogen. Außerdem haben diese Lichtbogenelektroden den Nachteil, daß sie verhältnismäßig weit in die einzelnen Lichtbogenkammern hineinragen und dadurch nicht die gesamte Fläche dieser Kammern für die Lichtbogenlängung und dessen Kühlung ausnutzen. Ein solcher Schalter kann daher nicht eine so hohe Schaltleistung haben wie ein Schalter mit Platten gleicher Abmessungen, deren Fläche voll ausgenutzt wird.

Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, die schleifenförmige Ausweitung des Lichtbogens mit sehr einfachen Mitteln auch bei schwachen Ausschaltströmen zu erreichen, wodurch sich für alle Strombereiche eine günstige Lichtbogenlöschwirkung des Schalters ergibt. Erfindungsgemäß sind zu diesem Zweck die Lichtbogenelektroden als an der Eintrittsöffnung der Lichtbogenkammern befindliche Leisten ausgebildet, die paarweise ein bügeiförmiger, den äußeren Lichtbogenkammerabmessungen angepaßter Leiter im Sinne einer Spulenwindung verbindet.

Die als Leisten ausgebildeten Lichtbogenelektroden stellen einfache, wenig Platz beanspruchende Bauteile dar, die eine wirksame Ausnutzung der vollen Fläche der Lichtbogenkammern für die Längung und Kühlung der Lichtbogenteile ermöglichen. Die ebenso einfachen bügeiförmigen, stromdurchflossenen Leiter, die an sich schon von anderen in Elektrischer, in Luft schaltender

Leistungsschalter, insbesondere für

Hochspannung

ίο Patentiert für:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H., 6000 Frankfurt -

Dipl.-Ing. Franz Petermichl, 3500 Kassel, an ist als Erfinder genannt worden

Luft schaltenden Leistungsschaltern her als Blasspulen für einen von den Schaltkontakten rasch auf Lichtbogenhörner zu treibenden Lichtbogen bekannt sind, haben die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie durch ihr magnetisches Feld den zwischen den Elektroden in den einzelnen Lichtbogenkammern unregelmäßig brennenden Lichtbogen zwingen, etwa die gleiche Form anzunehmen, wie sie sie selbst aufweisen. Dadurch, daß mehrere solcher bügeiförmigen Leiter über die Lichtbogenkammern des Schalters verteilt sind, wirken sie in Verbindung mit den dazwischenliegenden und in Reihe geschalteten Lichtbogenschleifen als die starren Windungen einer gestreckten Spule, deren Kraftlinien die gleichgerichteten Kraftlinien der in sich beweglichen Windungen der Lichtbogenschleifen anziehen und letztere dadurch, auch wenn sie von schwachen Strömen herrühren, auf ihre Größe ausweiten. Die Kraftlinien des magnetischen Feldes der bügeiförmigen Leiter sorgen dafür, daß Lichtbogenschleifen, die aus ihren Kammern heraustreten möchten und dadurch zu Kurzschlüssen führen könnten, wieder in ihre Kammern zurückgezogen werden.

Ein solches Höchstmaß an einer Stabilisierung der Lichtbogenschleifen innerhalb der einzelnen Lichtbogenkammern läßt sich mit einem äußeren Magnetfeld, dessen Kraftlinien senkrecht zu den Lichtbogenkammern stehen, wie dies bei einem bekannten

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Schalter der Fall ist, nicht erzielen, weil sich die Wirkung der Kraftlinien bei den üblichen Feldstärken höchstens bis auf die nächstliegenden Lichtbogenschleifen erstreckt und außerdem das Magnetfeld nicht so leicht den äußeren Abmessungen der Lichtbogenkammer angepaßt werden kann, wie es für einen bügeiförmigen Leiter zutrifft. So bringt die Verbindung der einfachen Leiter als Lichtbogenelektroden, deren Anbringung an sich schon zur Verhinderung eines Abbrandes an den Eintrittsöffnungen von Lichtbogenkammern bekannt wurde, mit den bügeiförmigen Leitern einen wesentlichen Fortschritt in bezug auf die Erzeugung einer hohen Lichtbogenspannung und damit einer wirksamen Lichtbogenlöschung bei in Luft schaltenden Leistungsschaltern.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung unter Weglassung des Blasmagneten mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Schalter mit mehreren auseinandergezogenen Lichtbogenkammern, die aus den Isolierstoffplatten 1 bestehen, gezeigt. Die Schaltkontakte bestehen aus dem festen Kontakt 2, dem der Strom zugeführt wird, und dem beweglichen Kontakt 3, von dem der Strom abgenommen wird. In den beiden Endkammern und der Mittelkammer des Schalters sind die Leiter 4, 5 und 6 angeordnet. Diese haben, wie der um 90° gedrehte Leiter in Fig. 1 a zeigt, die Form einer Schleife. Der Leiter 4 trägt den festen Kontakt 2, der Leiter 6 trägt einen Anschlag 7 für den beweglichen Kontakt 3. Die senkrechten Pfeile 8 bezeichnen die Richtung eines an sich bekannten magnetischen Blasfeldes oder einer an sich bekannten pneumatischen Zusatzblasung, wodurch die einzelnen Lichtbogen anfangs in die Lichtbogenkammern getrieben werden. An den unteren Enden der Platten 1 befinden sich die als Kanten oder Leisten ausgebildeten Elektroden 9, an denen sich der Lichtbogen bei der Stromunterbrechung ansetzt.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist derart, daß bei der Stromunterbrechung zunächst ein Lichtbogen zwischen den Kontakten 2 und 3 gezogen wird. Dieser Lichtbogen wird bei der Weiterbewegung des Kontaktes 3 zwischen die Platten 1 getrieben und brennt hier mit seinen Fußpunkten an den Elektroden 9. Sobald der Lichtbogen zwischen den ersten Elektroden 9 brennt, fließt der Strom von dem Kontakt 2 aus über den ersten Leiter 4. Dadurch wird in diesem Leiter ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das waagerecht gerichtet ist, wie es der Pfeil 10 andeutet. Dieses Feld sucht auch die erste Lichtbogenschleife und die dann folgenden zu etwa der gleichen Länge auszudehnen, wie sie der Leiter 4 aufweist. Sobald der bewegliche Kontakt den mittleren Leiter 5 erreicht und wieder verlassen hat, bildet sich auch in diesem ein elektromagnetisches Feld aus, das die Schleifenbildungswirkung des ersten Leiters unterstützt. Schließlich wird auch in dem Leiter 6 nach Erreichen des Anschlags 7 die gleiche Wirkung hervorgerufen. Isolierteile 11 verhindern ein Eindringen des Lichtbogens in die Metallschleifen der Leiter. Unrein Erlöschen des Teillichtbogens zwischen den Enden der Leiter und damit die volle Ausbildung des Stromflusses in den Leitern zu beschleunigen, kann der Isolierteil 11, so wie in Fig. 3 als 1Γ gezeichnet, kammerartig ausgebildet werden, wobei eine: Erhöhung der Lichtbogenspannung entsteht.

So wird mit Hilfe der Leiter erreicht, daß ohne größere^ kompliziert geformte und in die Lichtbogenkammern hineinragende Elektroden der Lichtbogen zu langen Schleifen ausgezogen wird und dieses Ausweiten des Lichtbogens auch bei kleineren Strömen mit großer Schnelligkeit erfolgt, so daß dadurch eine kurze Lichtbogendauer bei allen Stromstärken gewährleistet ist. Da die eigentlichen Lichtbogenansatzelektroden 9 nur wenig Platz beanspruchen, steht dem Lichtbogen für die Ausbreitung und Kühlung auch bei gedrungener Bauart des Schalters eine große

ίο Fläche zur Verfügung.

Der Schalter nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 dadurch, daß die äußeren Leiter 4' außerhalb der Isolierkammern angeordnet sind und infolge kurzzeitiger galvanischer Überbrückung ihrer Enden durch den beweglichen Kontakt zwischen ihnen kein Lichtbogen entstehen kann. Dies hat den Vorteil, daß schon von Beginn des Ausschaltvorganges an der Strom gezwungen ist, durch den ersten Leiter 4' zu fließen, und daß dadurch das elektro-

ao magnetische Feld zur Schleifenbildung noch schneller erzeugt wird, als dies bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Fall ist. Zweckmäßigerweise können auch die mittleren Leiter mit Kontakten versehen werden, die durch den beweglichen Kontakt vorübergehend galvanisch überbrückt werden (Fig. 2). Diese Wirkung kann noch weiterhin dadurch verstärkt werden, daß an Stelle von nur einer Windung die Leiter zwei oder mehrere Windungen aufweisen. Es können auch die beiden äußeren Leiter gleich von Beginn des Ausschaltvorgangs an galvanisch parallel geschaltet werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4 mit den beiden äußeren Leitern 4".

An Stelle der dargestellten Form der Leiter sind auch andere, z. B. nahezu kreisförmige, anwendbar.

Ebenso kann die Zahl dieser Leiter der jeweils vorgegebenen Spannung entsprechend geändert werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer, in Luft schaltender Leistungsschalter, insbesondere für Hochspannung, dessen bei der Stromunterbrechung auseinandergezogener Lichtbogen von den Schaltkontakten auf mehrere senkrecht zur Schaltrichtung angeordnete Lichtbogenelektroden übertragen und in Reihenschaltung in Liohtbogenkammern aus Isolierstoff durch ein senkrecht zur Lichtbogenkammerebene wirkendes magnetisches Feld zu konzentrisch liegenden, gleichsinnig vom Strom durchflossenen Schleifen ausgezogen und gelöscht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenelektroden als an der Eintrittsöffnung der Lichtbogenkammer (1) befindliche Leisten (9) ausgebildet sind, die paarweise ein bügeiförmiger, den äußeren Lichtbogenkammerabmessungen angepaßter Leiter (4) im Sinne einer Spulenwindung verbindet.

2. Luftschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Leiter beim Schaltvorgang galvanisch überbrückt werden.

3. Luftschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter mehrere Windungen aufweisen.

4. Luftschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Leiter galvanisch parallel geschaltet sind.

5. Luftschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der Schleife

bzw. zwischen mehreren Schleifen eines Leiters Isolierteile befinden, die als Lichtbogenkammern ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 439 475, 515 094,

256 517, 444 505, 547 335, 533 477, 619 903,
933 817; 545 094;

deutsche Patentanmeldung M 3893 VIIIb/21 c (bekanntgemacht am 22. 3. 1951);

französische Patentschriften Nr. 961277, 961 290, 1000 961 und 62 384 Zusatz zum Patent 1 000 691.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen