DE1299346B - Lichtbogenloeschkammer - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer für elektrische Schaltgeräte gemäß Patentanmeldung P 12 76165.8-34 (deutsche Auslegeschrift 1276 165) mit quer zum Lichtbogen angeordneten, elektrisch leitenden Löschblechen, auf denen zur Erleichterung des Einlaufens des Lichtbogens und der Fußpunktbildung Aussparungen in Form einer Lochreihe mit in Lichtbogenlaufrichtung abnehmendem Öffnungsquerschnitt angeordnet sind. Durch diese Ausbildung der Löschbleche wird erreicht, daß eine starke Erhöhung der Lichtbogenspannung bei gleichzeitiger Entionisierung der Einlaufstrecke zur Erzwingung von Fußpunktbildung auf den Löschblechen erfolgt.
• Zur Erzielung besonders günstiger Bedingungen für den Einlauf, die Fußpunktbildung und die Löschung des Lichtbogens ergeben sich gemäß .der weiteren Erfindung bestimmte Dimensionierungsvorschriften, derart, daß die Lochdurchmesser d dem in Strombereiche aufgeteilten Strom I und der verwendeten Löschblechdicke s nach der Formel angepaßt sind, und daß der Stegabstand zwischen diesen Löchern nicht kleiner als 1 mm und nicht größer als 3 mm sein soll.
• Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben.
• In F i g. 1 der Zeichnung ist der Lichtbogenverlauf an zwei normalen Rechteckblechen 1 und 2 gezeigt. Für die Bildung von Fußpunkten an einem Blech, d. h. für eine einfache Lichtbogenunterteilung, ist ein Spannungsabfall an der Lichtbogensäule von etwa 30 V erforderlich. Dieser Spannungsabfall wird (wie F i g. 1 zeigt) dadurch erreicht, daß die Bogensäule 3 durch Magnetblasung in die Blechzwischenräume getrieben und um die Löschblechkanten herum verlängert wird. Beim natürlichen Nulldurchgang des Wechselstromes erlischt der Lichtbogen. Die Sofortverfestigung der Bogenstrecke ist proportional der Anzahl der Teillichtbögen bzw. der Löschbleche. Die Löschblechkammern sind demnach um so wirksamer, je mehr Löschbleche sie enthalten. Damit wird jedoch der Abstand zwischen den Blechen bei gegebenen Baumaßen geringer. Stehen die Löschbleche sehr eng, so kommt es nicht zu einer ausreichenden Lichtbogenverlängerung. Zwischen den sich schon ausgebildeten Verlängerungen erfolgen Überschläge, wie es durch 4 angedeutet wird. Die Lichtbogensäule wird wieder verkürzt und bleibt vor den Blechen stehen.
• F i g. 2 zeigt ein gelochtes Löschblech, der jeweilige Lochdurchmesser ist mit d, die Dicke des Bleches mit s bezeichnet. Das Bezugszeichen 5 deutet die Abstände zwischen den Löchern einer Reihe an. Bei gelochten Blechen geht der Einlaufvorgang so vor sich, daß der magnetisch vorwärts getriebene Bogenkanal zeitlich nacheinander durch die enger werdenden Löcher hindurchbrennt, dabei immer mehr gekühlt und eingeschnürt wird, bis die Spannung an der Engstelle zur Fußpunktbildung ausreicht. Wie aus Messungen und Versuchen hervorgeht, benutzt der Lichtbogen nicht mehrere aufeinanderfolgende Löcher gleichzeitig durch Aufspaltung in parallele Äste, was sicher ein Zurückweichen des Bogens in den größten Querschnitt zur Folge hätte, sondern konzentriert sich in einem Loch, wobei es dann durch Weiterbewegung der Lichtbogensäule zu beiden Seiten des Bleches zum Durchzünden im nächsten Loch kommt. Der Strom steigt hier in gleichem Maße an, wie er in dem nun weiter zurückliegenden Loch abnimmt und infolge der guten Kühlung und Entionisierung bald verschwindet. Die hinter dem durch ein oder zwei Löcher brennenden Bogenkern zurückhängenden Gaswolken werden durch die zwischen den Löchern befindlichen Stege getrennt und entionisiert.
• Rückzündungen treten wenig auf und sind, wenn sie auftreten, leichterer Art, weil sie nicht bis zum Aussparungsanfang (also größtes Loch), sondern nur in ein gerade durchlaufenes Loch zurück erfolgen. Die anderen Löcher sind schon zu gut entionisiert. Die Folge ist dann nur ein geringfügiger Spannungszusammenbruch und nur ein kurzer, nochmals zu durchlaufender Weg.
• Wesentlich für ein derartiges Lochblech ist jedoch,. daß für jeden Strombereich ein passender Lochquerschnitt vorhanden sein muß, der den Bogen so weit einengt, daß Fußpunkte gebildet werden können. Versuche führten zur Erstellung der F i g. 3.
• In F i g. 3 ist angegeben, bei welchen Lochdurchmessern Lichtbögen verschiedener Stromstärke infolge genügender Einengung Fußpunkte bilden können. Parameter ist dabei die Blechdicke s. F i g. 3 zeigt, daß bei einem dickeren Blech der Lichtbogen auf größerer Länge eingeengt wird und man demzufolge bei dickeren Blechen schon bei größeren Lochquerschnitten Fußpunktbildungen erreicht.
• Unterhalb der dargestellten Grenzkurven in Vollstrich (Versuche) ist der Lochquerschnitt für den jeweiligen Bogenstrom zu klein, der Lichtbogen brennt nicht mehr durch das vorgewiesene Loch, sondern hat Fußpunkte auf dem Blech. Oberhalb der Kurven ist der Lichtbogen ungenügend eingeschnürt, der erzielte Spannungsabfall reicht nicht zur Fußpunktbildung aus.
• Aus diesen Grenzkurven läßt sich die erfindungsgemäße Dimensionierungsformel zu ableiten, wobei I in Ampere und die Blechdicke s in Millimeter einzusetzen ist. Die gute Übereinstimmung mit den in Versuchen erhaltenen Meßwerten (Vollstrich) zeigen die gestrichelten Kurven nach der Rechnung (F i g. 3).
• An Hand eines Beispieles soll die Anwendung der erhaltenen Formel für die Praxis beschrieben werden. Dazu wird ein Lichtbogen von beispielsweise 2000 A in drei Bereiche für Ströme zwischen 500 und 800 A aufgeteilt, z. B. hier für mittlere Werte von etwa 670 A. Jeder dieser aneinandergrenzenden Bereiche erstreckt sich dann über einen Mittelwert ±330 A. Man erhält so die für die Rechnung notwendigen Werte 2000 - 330 = 1670 A, 2000 - (670 + 330) = 1000 A, 2000 - (1340 + 330) = 330 A; für eine Blechdicke von s = 0,5 mm ergeben sich damit entsprechende Lochdurchmesser von d = 1,9 mm, d = 1,45 mm, d = 0,83 mm.
• Kann aus baulichen .Gründen die Lochreihe länger sein, so kann zur Verbesserung des Einlaufens noch ein größeres Loch davor gesetzt werden, z. B. 4 mm, und es kann dann auch bedenkenlos der Strombereich über 1670 A ausgenutzt werden.
• Der Steg zum ersten Loch an der Vorderkante des Löschbleches kann unter besonders ungünstigen Umständen den Lichtbogeneinlauf hemmen. In diesem Falle kann schon ein ganz kurzer Schlitzanfang zum ersten Loch helfen.
• Als günstigste Stegweite zwischen den Löchern einer Reihe (fünf in F i g. 2) ergaben sich Werte zwischen 1 und 3 mm. Falls der Ankunftsort des Lichtbogens nicht festliegt, ist es ohne weiteres möglich, mehrere derartige Lochreihen parallel nebeneinander zu setzen.
• F i g. 4 zeigt eine Anordnung mit drei Lochreihen. Die durchgeführten Versuche zeigen jedoch, daß die Lochreihen nicht so dicht nebeneinanderliegen dürfen, daß das Blech perforiert erscheint. Statt sich einzuengen, breitet sich dann der Lichtbogen über viele Lochquerschnitte aus und verhält sich wie bei einem Rechteckblech, nur daß die Blechvorderkante an das Ende der Lochreihe zurückversetzt erscheint.
• Bei Strömen bis 1500 A ist für den verbleibenden Steg zwischen den Löchern größten Durchmessers zweier Reihen (sechs in F i g. 4) ein Wert zwischen mindestens 4 mm und höchstens 8 mm günstig.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Lichtbogenlöschkammer für elektrische Schaltgeräte mit quer zum Lichtbogen angeordneten, elektrisch leitenden Löschblechen, auf denen zur Erleichterung des Einlaufens des Lichtbogens und der Fußpunktbildung gleichartige Aussparungen in Form einer Lochreihe mit in Lichtbogenlaufrichtung abnehmendem Öffnungsquerschnitt angeordnet sind, nach Patentanmeldung P 12 76165. 8-34 (deutsche Auslegeschrift 1276 165), d a -durch gekennzeichnet, daß die Lochdurchmesser (d) dem in Strombereiche aufgeteilten Strom (I) und der verwendeten Löschblechdicke (s) nach der Formel angepaßt sind und daß der Stegabstand zwischen diesen Löchern nicht kleiner als 1 mm und nicht größer als 3 mm sein soll.
2. 2. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Lochreihen parallel nebeneinander vorgesehen sind, bei denen der verbleibende Steg zwischen den Löchern größten Durchmessers bis zu einem bestimmten Wert der Lichtbogenstärke, vorzugsweise 1500 A, im Bereich zwischen 4 mm und 8 mm liegen soll.