DE1146941B

DE1146941B - Electric circuit breaker

Info

Publication number: DE1146941B
Application number: DEB58835A
Authority: DE
Inventors: Hermann Boehm
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1960-08-03
Filing date: 1960-08-03
Publication date: 1963-04-11
Also published as: CH386525A

Description

Elektrischer Leistungsschalter Elektrische Leistungsschalter für größere Leistungen werden vielfach mit sogenannten Nebenkontakten ausgerüstet, die über einen Vorwiderstand parallel zu den Hauptkontakten geschaltet sind und nach diesen öffnen. Beim öffnen der Hauptkontakte fließt dann ein durch den Vorwiderstand begrenzter Strom, der zwischen den Hauptkontakten keine größere Spannung entstehen läßt, so daß der zwischen den Hauptkontakten entstehende Lichtbogen alsbald erlischt. Nach dem Erlöschen dieses Lichtbogens werden auch die Nebenkontakte geöffnet; da hier der Strom durch den Vorwiderstand begrenzt ist, kann sich auch hier kein allzu lang dauernder und großer Lichtbogen zwischen den Kontakten ausbilden.Electric circuit breaker Electric circuit breaker for larger ones Services are often equipped with so-called secondary contacts that have a series resistor are connected in parallel to the main contacts and after them to open. When the main contacts open, a limited by the series resistor flows Current that does not allow a larger voltage to develop between the main contacts, like this that the arcing between the main contacts will soon extinguish. To When this arc is extinguished, the secondary contacts are also opened; there here the current is limited by the series resistor, can not be too long here either Form permanent and large arcs between the contacts.

Die Schaltkontakte für den Nebenstromweg sind möglichst so zu schalten, daß der über sie fließende Strom einerseits dem Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten möglichst weitgehend und schnell die Energie entzieht, daß sie andererseits aber nach dem Erlöschen des Lichtbogens möglichst schnell öffnen und den Stromfluß vollständig unterbrechen. Diese Aufgabe wird von den bisher bekannten Leistungsschaltern nur unvollkommen gelöst. Es ist nämlich notwendig, den Schaltkontakt für den Nebenstromweg so spät zu öffnen, daß der Lichtbogen am Hauptkontaktpaar mit Sicherheit erloschen ist. Dementsprechend groß muß auch die Wärmekapazität des Vorwiderstandes bemessen sein, die es gestatten muß, den Strom auch während einer relativ lange dauernden schweren Abschaltung zu führen. Bei leichteren Abschaltungen bleibt also der Nebenwiderstand unnötig lange eingeschaltet. Vorteilhafter ist es daher, den Nebenwiderstand nicht nach Ablauf einer bestimmten Zeit, nach deren Ablauf der Lichtbogen mit Sicherheit auch bei schweren Abschaltungen zum Erlöschen kommt, zu öffnen, sondern bereits dann, wenn der Lichtbogen gerade erloschen ist. Dann ist es möglich, den Widerstand mit kleineren Abmessungen zu dimensionieren, da man bei einer nur gelegentlich auftretenden längeren Einschaltung bei einer schweren Abschaltung eine höhere Erwärmung zulassen kann.The switching contacts for the bypass path are to be switched as far as possible, that the current flowing through them on the one hand the arc between the main contacts As far as possible and as quickly as possible withdraws the energy, but that on the other hand After the arc has been extinguished, open it as quickly as possible and completely switch off the current interrupt. This task is only performed by the previously known circuit breakers imperfectly resolved. It is necessary to use the switching contact for the bypass flow path open so late that the arc on the main contact pair is definitely extinguished is. The thermal capacity of the series resistor must also be correspondingly large be that it must allow the current even during a relatively long lasting severe shutdown lead. In the case of lighter shutdowns, the shunt remains switched on for an unnecessarily long time. It is therefore more advantageous not to use the shunt resistance after a certain time has elapsed, after which the arc will definitely occur even with severe shutdowns it goes out, to open, but already when the arc has just extinguished. Then it is possible to resist to be dimensioned with smaller dimensions, since one only occurs occasionally Allow longer switching on in the event of a severe switching off, a higher temperature rise can.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Schaltvorrichtung des Nebenstromweges so zu steuern, daß dieser unmittelbar nach Abreißen des Lichtbogens zwischen den Hauptkontakten geöffnet wird.It is the object of the invention, the switching device of the bypass path to control so that this immediately after the breakdown of the arc between the Main contacts is opened.

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Schalteinrichtung eines parallel zu den Hauptkontakten eines elektrischen Leistungsschalters liegenden, einen Strombegrenzungswiderstand enthaltenden Nebenstromweg, der nach öffnen der Hauptkontakte und der Unterbrechung des über die Hauptkontakte fließenden Stromes geöffnet wird. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zur Steuerung der Schalteinrichtung des Nebenstromweges ein lichtempfindliches Element, z. B. eine Fotodiode oder ein Fototransistor dient, das unter der Lichtwirkung des Lichtbogens zwischen den Hauptkontakten die Schließung des Nebenstromweges und nach Aufhören der Lichteinwirkung die öffnung desselben bewirkt.The invention relates to a control device for the switching device one parallel to the main contacts of an electrical circuit breaker, a current limiting resistor containing bypass flow path, which after opening the Main contacts and the interruption of the current flowing through the main contacts is opened. The solution to the problem is that to control the switching device of the bypass path a photosensitive element, e.g. B. a photodiode or a The phototransistor is used, which under the lighting effect of the arc between the main contacts the closure of the secondary flow path and, after the exposure to light has ceased, the opening the same causes.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.Preferred embodiments of the invention are based on the drawing explained.

In Fig. 1 ist die im Prinzip bekannte Anordnung eines elektrischen Leistungsschalters mit einem Hauptkontaktpaar 1 und einem über einen Vorwiderstand 2 führenden Nebenweg dazu darstellt. Nach dem öffnen der Hauptkontakte 1 und nach Erlöschen des zwischen diesen erzeugten Lichtbogens ist der Nebenweg durch öffnen von Nebenkontakten 3 zu trennen. Erfindungsgemäß ist eine vom Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 1 steuerbare Fotodiode, ein Fototransistor od. dgl. vorgesehen, wodurch wiederum eine Vorrichtung zum öffnen der Nebenkontakte 3 gesteuert wird.In Fig. 1 is the known in principle arrangement of an electrical Circuit breaker with a main contact pair 1 and one via a series resistor 2 leading byway to it. After opening the main contacts 1 and after Extinguishing the arc generated between these is the bypass by opening to be separated from secondary contacts 3. According to the invention is one of the arc between the main contacts 1 controllable photodiode, a phototransistor or the like. whereby, in turn, a device for opening the secondary contacts 3 is controlled.

Nach Fig. 2 ist als Nebenweg ein zum Schalten von Stromkreisen an sich bekanntes Thyratron 4 vorgesehen, dessen Steuergitter gegenüber der Kathode bei brennendem Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 1 eine positive und sonst eine negative Spannung erhält. Zur Steuerung des Thyratrongitters dient ein Fototransistor 5, der durch eine entsprechende Spannungsquelle 6 die nötige Vorspannung erhält und auf dessen lichtempfindlichen Teil der Lichtbogen bzw. ein Lichtbogenfußpunkt zwischen den Hauptkontakten durch eine einfache optische Vorrichtung 7 abgebildet wird.According to Fig. 2, a bypass for switching circuits is on known thyratron 4 is provided, its control grid opposite the cathode in the case of a burning arc between the main contacts 1 a positive and otherwise receives a negative voltage. A phototransistor is used to control the thyratron grid 5, which receives the necessary bias voltage from a corresponding voltage source 6 and on its light-sensitive part the arc or an arc base point mapped between the main contacts by a simple optical device 7 will.

Da beim Wechselstrombetrieb die Vorrichtung nach Fig.2 nur während einer Halbwelle wirksam sein kann und während der zweiten Halbwelle unwirksam ist, kann nach Fig. 3 auch für jede Halbwelle ein gesonderter Nebenweg vorgesehen sein, der einmal aus einem Thyratron 4a mit Vorwiderstand 2 a und Steuervorrichtung 5 a, 6 a, 7 a und das andere Mal aus einem dazu antiparallel geschalteten Thyratron 4 b mit Vorwiderstand 2 b und Steuervorrichtung 5 b, 6 b, 7 b besteht. Nach Fig. 4 läßt sich diese Vorrichtung noch vereinfachen, indem die beiden Thyratrone 4a, 4b in an sich bekannter Weise unmittelbar antiparallel in Reihe mit dem gemeinsamen Vorwiderstand geschaltet werden, wobei zur Steuerung gleichfalls der gemeinsame Fototransistor 5 mit Spannungsquelle 6 und optischer Vorrichtung 7 dient. Lediglich zwischen Spannungsquelle 6 und den Kathoden der beiden Thyratrone 4 a, 4 b sind zur Vermeidung eines Kurzschlusses der beiden Thyratrone zwei Gleichrichter 8 a, 8 b einzuschalten.Since, in the AC operation of the apparatus of Figure 2 can be effective only during a half-wave and is disabled during the second half wave, a separate bypass route can according to FIG. 3 for each half-wave may be provided, once a thyratron 4a with series resistor 2 a and Control device 5 a, 6 a, 7 a and the other time consists of a thyratron 4 b connected anti-parallel thereto with a series resistor 2 b and control device 5 b, 6 b, 7 b . According to FIG. 4, this device can be further simplified by connecting the two thyratrons 4a, 4b in a manner known per se directly in anti-parallel in series with the common series resistor, the common phototransistor 5 with voltage source 6 and optical device 7 also serving for control . Only between the voltage source 6 and the cathodes of the two thyratrones 4 a, 4 b are two rectifiers 8 a, 8 b to be switched in to avoid a short circuit of the two thyratrons.

Entsteht zwischen den Hauptkontakten 1 ein Lichtbogen, so wird das Steuergitter des bzw. der Thyratrone 4 oder 4 a, 4 b positiv, so daß das Thyratron, dessen Anode zugleich eine positive Spannung erhält, zündet. Das gezündete Thyratron stellt praktisch einen Kurzschluß dar, so daß der hindurchfließende Strom und damit die dem Lichtbogen entzogene Energie durch den Vorwiderstand 2 bestimmt werden. Beim Ende der Halbwelle, bei dem die Anode des Thyratrons ihre positive Spannung verliert, erlischt das Thyratron. Solange aber das Steuergitter positiv bleibt, d. h. solange der Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten 1 brennt, zündet das Thyratron jedoch sofort wieder beim Positivwerden der Anode während einer folgenden Halbwelle (entsprechend das gegebenenfalls antiparallel geschaltete Thyratron); ist aber infolge Erlöschens des Lichtbogens das Steuergitter negativ geworden, so zündet das Thyratron nicht mehr und ist daher einem unendlich großen Widerstand, d. h. einem geöffneten Kontakt gleichwertig.If an arc occurs between the main contacts 1 , the control grid of the thyratron (s) 4 or 4 a, 4 b becomes positive, so that the thyratron, whose anode also receives a positive voltage, ignites. The ignited thyratron practically represents a short circuit, so that the current flowing through it and thus the energy withdrawn from the arc are determined by the series resistor 2. At the end of the half-wave, at which the anode of the thyratron loses its positive voltage, the thyratron goes out. However, as long as the control grid remains positive, ie as long as the arc burns between the main contacts 1 , the thyratron ignites again immediately when the anode becomes positive during a subsequent half-wave (corresponding to the thyratron, which may be connected in anti-parallel); but if the control grid has become negative as a result of the arc being extinguished, the thyratron no longer ignites and is therefore equivalent to an infinitely large resistance, ie an open contact.

Die dargestellte, mit Thyratronen arbeitende Einrichtung hat den Vorteil, ohne mechanisch bewegte und dem Verschleiß unterliegende Teile (vom Hauptkontakt ist abzusehen) auszukommen und bei guter Stromleitfähigkeit praktisch trägheitslos ein- und auszuschalten. Ob zwischen den Hauptkontakten 1 und dem Phototransistor 5 bzw. dem diesen äquivalenten Glied ein Filter zur Aussiebung eines bestimmten Spektrums aus dem Licht des Lichtbogens oder ein verstärkendes Glied zwischen dem Fototransistor 5 und dem Gitter des Thyratrons 4 vorgesehen wird, hängt von der Art des Leistungsschalters und der zu schaltenden Leistung im Einzelfall ab. Desgleichen ist es für das Prinzip der Erfindung gleichgültig und nach dem Einzelfall zu bestimmen, welche Typen und Größen von Thyratronen verwendet werden; ob z. B. auch Kaltkathodenröhren ausreichen oder nicht. Entsprechend gehören andere Abwandlungen mit zum Gegenstand der Erfindung.The device shown, which works with thyratrons, has the advantage of being able to manage without mechanically moving parts subject to wear (the main contact should be disregarded) and, with good electrical conductivity, to switch it on and off with practically no inertia. Whether a filter for filtering out a certain spectrum from the light of the arc or an amplifying element is provided between the phototransistor 5 and the grid of the thyratron 4 depends on the type of circuit breaker between the main contacts 1 and the phototransistor 5 or the equivalent element and the power to be switched off in individual cases. Likewise, it is irrelevant to the principle of the invention and to determine on a case-by-case basis which types and sizes of thyratrons are used; whether z. B. cold cathode tubes are sufficient or not. Accordingly, other modifications are also part of the subject matter of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device for the switching device of a parallel to the main contacts of an electrical circuit breaker, a current limiting resistor containing secondary current path, which is opened after opening the main contacts and the interruption of the current flowing through the main contacts, characterized in that to control the Switching device of the secondary current path is a light-sensitive element, in particular a photodiode or a phototransistor, which closes the secondary current path under the light effect of the arc between the main contacts and opens it after the exposure to light has ceased.

2. Control device according to claim 1, characterized in that a thyratron is provided as a switching device in the bypass flow path; its control grid opposite its cathode receives a positive voltage when the arc is burning and, in the opposite case, a negative voltage.

3. Control device according to claim 2, characterized by two anti-parallel switched thyratrone as a bypass flow path.