DE3247121A1

DE3247121A1 - Schaltungsunterbrecher von gaspuffertyp

Info

Publication number: DE3247121A1
Application number: DE19823247121
Authority: DE
Inventors: Satomi Nishinomiya Hyogo Arimoto; Hiroshi Ashiya Hyogo Kakeyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1983-07-07
Also published as: CA1225423A; DE3247121C2; FR2518798A1; US4475018A; JPS6231772B2; FR2518798B1; JPS58108624A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffertyp.

Ein herkömmlicher Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffertyp ist in der Weise aufgebaut,, wie es in den Fig. 1a und 1b" dargestellt ist. Fig. la zeigt einen herkömmlichen Schaltungsunterbrecher vom Zweirichtungs-Druckgaspuffertyp im Zustand mit geschlossenem Kontakt, während Fig. Ib den Zustand mit geöffnetem Kontakt des Schaltungsunterbrechers zeigt. .

Wie aus den Figuren der Zeichnung ersichtlich _r bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Endplatte oder Stirnplatte auf der Energieversorgungsseite, und das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Endplatte oder Stirnplatte auf der Lastseite. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen stromführenden, stationären Kontakt auf der Energieversorgungsseite, der mit einem Ende an der Stirnplatte 1 angebracht■ist, während sein anderes Ende so ausgebildet ist, daß es ringförmig eine

^O Anordnung einer Vielzahl von Fingerkontakten bildet und in Gleitkontakt mit oder außer Eingriff mit einem Pufferzylinder 4 bringbar ist, der nachstehend näher beschrieben ist. Der Pufferzylinder 4 dient außerdem als stromführender beweglicher Kontakt und bewegt sich abhängig von einer unten beschriebenen Stange 6» Mit dem Bezugsseichen 5 ist ein stromführender stationärer Kontakt auf der Lastseite bezeichnet, der mit einem Ende an der Stirnplatte 2 angebracht ist, während sein anderes Ende eine Vielzahl von Fingerkontakten bildet, die ringförmig gruppiert sind

^ö und in Gleitkontakt mit oder außer Eingriff von dem Pufferzylinder 4 bringbar sind» Die Stange β wird in ihrer axialen Richtung mit einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus angetrieben, und zwar über eine ebenfalls nicht dargestellte Isolierstange. Die Stange 6 1st an einem

ihrer Enden mit einer Öffnung 61 und am anderen Ende mit Verbindungslöchern 62 versehen, die senkrecht zur axialen Richtung ausgebildet sind? ferner ist die Stange 6 an

dem einen Ende an einem Halter 7 befestigt. Ein fingerförmiger beweglicher Bogenkontakt 8 ist ebenfalls am Halter befestigt. Ein zylindrischer stationärer Bogenkontakt 9, der in und außer Kontakt mit dem beweglichen Bogenkontakt gebracht werden kann, hat Gaslöcher 91 und 92, die an seinen beiden Enden ausgebildet sind, und ist mit einem seiner Enden an der Stirnplatte 1 befestigt. Die Stirnplatte 1 ist mit einem Gasloch 100 versehen, das mit dem Gasloch 91 des stationären Bogenkontaktes 9 in Verbindung steht.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Pufferkolben bezeichnet. Eine Pufferkammer 11 wird von dem Pufferkolben 10, dem Pufferzylinder 4, dem Halter 7 und der Stange 6 gebildet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Fluidführung, die aus isolierendem Material, wie z.B. Teflon, besteht und koaxial und konzentrisch zum stationären Bogenkontakt 9 angeordnet und außerdem an der Stange 6 über den Halter 7 befestigt ist. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Fluidführung, die ebenfalls aus isolierendem Material, wie z.B. Teflon, besteht und koaxial und konzentrisch zum stationären Bogenkontakt 9 angeordnet und an der Stange 6 in der Weise befestigt ist, daß sie den beweglichen Bogenkontakt 8 umgibt. Beide Fluidführungen 12 und 13 sind jeweils mit öffnungen 121 bzw. 131 ausgebildet, so daß der stationäre Bqgenkontakt 9 bündig durch sie eingesetzt werden kann. Der Halter 7 hat darin ausgebildete Verbindungslöcher 71. Wie nachstehend näher beschrieben, geht ein bogenlöschendes Fluid, z.B. SF^-Gas, das in der Pufferkammer 11 enthalten

ist, durch die Verbindungslöcher 71 bei niedriger Temperatür hindurch und erhält eine hohe Geschwindigkeit, wobei der unter hohem Druck stehende Gasstrom Schallgeschwindigkeit erreicht, und zirkuliert durch einen Durchgang oder eine Passage 14, die von den beiden Fluidführungen 12 und 13 gebildet wird, woraufhin das Fluid zwangsläufig und kraftvoll gegen einen elektrischen Bogen 15 geblasen wird, und zwar über eine Düse 141 bzw. 131, die in den Fluidführungen 12 bzw. 13 ausgebildet ist.

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Die Wirkungsweise von herkömmlichen Gas-Schaltungsunterbrechern wird nachstehend näher erläutert.

Im Zustand der geschlossenen Kontakte gemäß Fig. la fließt der Strom von der Stirnplatte 1 auf der Energieversorgungsseite zur Stirnplatte 2 auf der Lastseite über den stationären Kontakt 3, den Pufferzylinder 4 mit dem beweglichen Kontakt und den stationären Kontakt 5, und zwar in der genannten Reihenfolge. Außerdem fließt ein Teil des Stromes von der Stirnplatte 1 auf der Energieversorgungsseite zur Stirnplatte 2 auf der Lastseite über den stationären Bogenkontakt 9, den beweglichen Bogenkontakt 8, den Halter 7, den Pufferzylinder 4 mit beweglichem Kontakt und den stationären Kontakt 5 in der genannten Reihenfolge.

Wenn die Kontakte geöffnet werden, wird als nächstes, wie in Fig. 1b dargestellt, die Stange 6 nach unten bewegt, und zwar mittels einer mit ihr verbundenen, nicht dargestellten Isolierstange, die an einen nicht dargestellten ^O Antriebsmechanismus angeschlossen ist. Bei der Abwärtsbewegung der Stange 6 bewegt sich der Pufferzylinder 4 gleichzeitig nach unten, so daß das bogenlöschende Fluid in der Pufferkammer 11 zwangsläufig komprimiert wird. Das bogenlöschende Fluid, das bei niedriger Temperatur kompri- ° miert wird, strömt zwangsläufig in die Passage 14 über die Verbindungslöcher 71, wie es mit den Pfeilen a angedeutet ist. Ein Teil des bogenlöschenden Fluids wird in einen nicht dargestellten Behälter entladen, der mit dem Fluid gefüllt wird, und zwar längs eines Weges, der mit den

Pfeilen b, c, d, e und £ bezeichnet ist, wobei das Fluid durch die Öffnung 131 der Fluidführung 13, die Öffnung der Stange 6, den Innenraum der Stange 6 und die Verbindungslöcher 62 der Stange 6 in der genannten Reihenfolge

hindurchströmt. Ein anderer Teil des bogenlöschenden Fluids 35

wird durch das Gasloch 92 des stationären Bogenkontaktes in den nicht dargestellten Behälter entladen, und zwar längs eines Weges, der mit den Pfeilen g_, h, i^ und j be-

zeichnet ist, wobei das Fluid durch das Innere und das Gasloch 91 des stationären Bogenkontaktes 9 sowie das Gasloch 100 der Stirnplatte 1 hindurchströmt. Außerdem wird ein anderer Teil durch die öffnung 121 der Fluidführung 12 in den nicht dargestellten Behälter abgelassen, was mit dem Pfeil k angedeutet ist.

Der elektrische Unterbrechungsvorgang wird nachstehend näher erläutert.
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Wenn sich die Stange 6 nach unten bewegt, wird der Pufferzylinder 4 als beweglicher Kontakt zuerst mit dem stationären Kontakt 3 außer Eingriff gebracht. Der bewegliche Bogenkontakt 8 wird anschließend mit dem stationären Bogenkontakt 9 außer Eingriff gebracht, so daß der elektrische Bogen 15 sich zwischen dem beweglichen Bogenkontakt 8 und dem stationären Bogenkontakt 9 ausbildet. Der Bogen 15 wird bei der Abwärtsbewegung des beweglichen Bogenkontaktes 8 nach unten ausgedehnt, während gleichzeitig der Gasstrom niedriger Temperatur aus der Pufferkammer 11 zwangsläufig gegen den Bogen 15 geblasen wird, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die annähernd Schallgeschwindigkeit erreicht. Somit wird der Fuß 151 des Bogens 15 auf der Energieversorgungsseite zwangsläufig zur Stirnplatte 1 bewegt, während der Fuß 152 auf der Lastseite zwangsläufig in Richtung zur Stirnplatte 2 bewegt wird. Außerdem wird der Bogen 15 innerhalb des stationären Bogenkontaktes 9 an seinem einen Ende und innerhalb des beweglichen Bogenkontaktes 8 und der

Stange 6 an seinem anderen Ende in beide Richtungen ausge-30

dehnt. Auf diese Weise wird der Bogen 15 verlängert, was seinen Widerstand erhöht, so daß der Bogenstrom begrenzt wird. Außerdem wird der Bogen dem bogenlöschenden Fluid niedriger Temperatur ausgesetzt, das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt und ein hohes Isoliervermögen besitzt. Infolgedessen wird die Wärmeenergie des Bogens absorbiert und von diesem bogenlöschenden Fluid verbraucht. Somit wird der

Bogen 15 im Falle von Wechselstrom am Nullstrom-Punkt oder im Falle von Gleichstrom durch die Strombegrenzung ausgelöscht. Außerdem wird der Strom rasch unterbrochener und zwar infolge der Isoliereigenschaften des bogenlöschenden Fluids.

Der herkömmliche Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffertyp, der in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist und arbeitet, hat jedoch die folgenden Nachteile« Wenn der au unterbrechende Strom groß ist, wird der Innenraum der Düse 41 vom Bogen eingenommen und besetzte Der Druckanstieg in der Nähe der- Düse? der auf der vom Bogen erzeugten Wärme beruht, wird größer als der Druck der Pufferkammer 11, was dazu führt, daß das bogenlösehende Fluid aus der Pufferkammer 11 in der Düse 141 eingeschlossen wird, und es tritt

der sogenannte Erschöpfungs- oder Ansaugeffekt auf_ff bei dem die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes für Positionen in der Nähe des vollen Öffnungshubes verringert wird. Wenn die vom Bogen erzeugte Wärmeenergie noch größer ist, fließt die Wärmeenergie aus der Passage 14

^zu zur Pufferkammer 11 zurück - wobei dieser Effekt als Bogenrückschlag bezeichnet wird =■ und sorgt für einen Druckanstieg in der Pufferkammer 11, was dazu führt, daß der Erschöpfungs- oder Ansaugeffekt noch schlimmer wird» Fig. 2 zeigt das Auftreten des erwähnten ErschÖpfungs- oder Ansaugeffektes, wobei die gestrichelten Linien Kurven im lastfreien Zustand angeben, wo kein Strom fließt, während die ausgezogenen Linien Kurven im sogenannten Lastzustand der Unterbrechung eines Kurzschlußstromes angeben. In Fig. 2 bezeichnen die Kurven P1 und P2 die Druckanstiege der Puf-

ferkammer, die Kurven S1 und S2 die Kontaktöffnungshübe (Verschiebungen) des beweglichen Kontaktes und eine Kurve I₁ den Kurzschlußstrom. Wie aus der Figur ersichtlich, wird im Lastzustand der Druckanstieg der Pufferkammer ungefähr

doppelt so groß, und die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit 35

wird in der Nähe der Position des vollen Öffnungshubes kleiner. Das bedeutet, daß der ErschÖpfungs- oder Ansaugeffekt festgestellt wird. Angesichts dieser Tatsache wird

eine Zunahme der Leistung der Antriebsbetätigungskraft erforderlich, um diesen Erschöpfungs- oder Ansaugeffekt zu beseitigen. Wenn die Unterbrechungskapazität des Schaltungsunterbrechers auf diese Weise wächst, nimmt die vom Bogen erzeugte Wärmeenergie zu und der "Begrenzungseffekt¹¹ und der "Erschöpfungs- oder Ansaugeffekt¹¹ der oben beschriebenen Art werden merkbarer, so daß die Antriebsbetätigungskraft eine größere Leistung erfordert. Beispielsweise wird bei einem Schaltungsunterbrecher, dessen Kurzschlußstrom einige 10 Kilo-Ampere beträgt, die Last der Betätigungsstange im Lastzustand aufgrund des "Begrenzungseffektes" um einige Tonnen pro Bogenauslöschungskammer größer als im lastfreien Zustand.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffertyp anzugeben, der unter Vermeidung der beschriebenen Unzulänglichkeiten in der Lage ist, eine wirksamere Schaltungsunterbrechung zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird ein Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffertyp angegeben, bei dem ein Fluid, das durch die Erzeugung eines elektrischen Bogens eine hohe Temperatur und hohen Druck erhalten hat, mit einem Fluid in einer Gasspeicherkammer gemischt und dann in dieser Kammer gespeichert wird, wobei ein Fluid in einer Pufferkammer gegen den Bogen gerichtet wird, und nachdem sich ein beweglicher Bogenkontakt um eine vorgegebene Distanz bewegt hat, wird das Fluid aus der Gasspeicherkammer zusammen mit dem Fluid der Pufferkammer gegen den Bogen gerichtet, so daß die Antriebsbetätigungskraft verringert werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

ORfGiNAL

Fig. 1a eine Vorderansicht im Schnitt eines herkömmlichen Schaltungsunterbrechers in einem Zustand, wo seine Kontakte geschlossen sind?

Fig. 1b eine Vorderansicht im Schnitt des Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 1a in einem Zustand, wo seine Kontakte geöffnet sind?

Fig. 2 ein Diagramm zum Vergleich und zur Erläuterung der Eigenschaften von Schaltungsunterbrechern vom Gaspuffertyp beim öffnen der Kontakte im !astfreien und im belasteten Zustand?

Fig. 3a eine Vorderansicht im Schnitt eines Schaltungs-Unterbrechers vom Gaspuffertyp gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, wo seine Kontakte geschlossen sind?

Fig. 3b eine Vorderansicht im Schnitt des Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 3a in dem Zustand, wo seine Kontakte geöffnet sind?

Fig. 4 eine Vorderansicht im Teilschnitt zur Erläuterung der Strömung eines bogenlöschenden Fluids zu ei™-nem Zeitpunkt, wo die Kontakte des Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 3a geöffnet sind?

Fig. 5 eine weitere Vorderansicht im Teilschnitt zur Erläuterung der Strömung des bogenlöschenden Fluids zu einem Zeitpunkt, wo die Kontakte des Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 3a geöffnet sind?

Fig. 6 ein charakteristisches Kurvendiagramm zur Erläuterung der Situation der Drucke in einer Pufferkammer und in der Nähe der Düse einer Gasspeicherkammer beim Schaltungsunterbrecher gemäß Fig. 3a;

-ιοί Fig. 7a eine Vorderansicht im Schnitt eines Schaltungsunterbrechers vom Gaspuffertyp gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, wo seine Kontakte geschlossen sind; 5

Fig. 7b eine Vorderansicht im Schnitt des Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 7a in einem Zustand, wo seine Kontakte geöffnet sind;

Fig. 8a eine Vorderansicht im Halbschnitt zur Erläuterung der rechten Hälfte eines Schaltungsunterbrechers vom Gaspuffertyp gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, wo seine Kontakte geschlossen sind; und in

Fig. 8b eine Vorderansicht im Halbschnitt zur Erläuterung der linken Hälfte des Schaltungsunterbrechers gemäß Fig. 8a in einem Zustand, wo seine Kontakte geöffnet sind.
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In sämtlichen Figuren der Zeichnung sind gleiche oder entsprechende Bauteile stets mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zunächst wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 3a und 3b erläutert. in diesen beiden Figuren der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 1-3, 5-15, 61, 62, 91, 92, 121, 131, 141, 151 und 152 gleiche Teile wie bei den bereits beschriebenen herkömmlichen Anordnungen. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein bewegliches Körperteil, von dem das eine Ende am HaI-ter 7 befestigt ist und an dessen anderem Ende die koaxialen und konzentrischen düsenartigen Fluidführungen 12 und 13 aus einem Isoliermaterial, wie z.B. Teflon, und der bewegliche Bogenkontakt 8 nebeneinander angeordnet sind. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Pufferzylinder, der auch als stromführender beweglicher Kontakt dient und am Halter 7 befestigt ist. Der Pufferzylinder 40 hat eine Fluidführung 18, die an seinem einen Ende auf der Energie-

Versorgungsseite befestigt ist« Ein Fluiddurchgang oder eine Fluidpassage 19 wird von den Fluidführungen 12 und 18, dem Pufferzylinder 40 und dem beweglichen Körperteil 15 gebildet« Strahlenförmige Verbindungslöcher 710 sind in dem Halter 7 ausgebildet. Ein bogenlöschendes Fluid niedriger Temperatur in der Pufferkainmer 11 zirkuliert durch die Passage 19 über die Verblndungslöcher 710 und wird zu' einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit,, der zwangsläufig aus einer Düse 191 gegen den elektrischen Bogen 15 geblasen wird.

Mit dem Besugszeichen 17 ist eine Gasspeichexkammer zur " Speicherung von bogenlöschendem Fluid bezeichnet, wobei die Gasspeicherkarnmer 17 vom beweglichen Körperteil 16, den Fluidführungen 12 und 13, dem beweglichen Bogenkontakt 8 und dem stationären Bogenkontakt 9 im geschlossenen Zustand der Kontakte gebildet wird. Die Düse 141, die von den Fluidführungen 12 und 13 gebildet wird, steht mit der Gasspeicherkarnmer 17 über die Passage 14. in Verbindung.

Der Pufferzylinder 40 ist mit einem Stufenteil 41 auf der Lastseite versehen, so daß ein Abstand oder Zwischenraum L zwischen dem Pufferkolben 10 und dem Pufferzylinder 40 im geschlossenen Zustand und nach unten zu einer Zwischenstellung im Laufe der Ausbildung des offenen Kontaktzu-Standes gebildet wird, wobei keine Pufferwirkung beim Hub nach unten zu der Zwischenstellung vorgenommen wird und wobei der Zwischenraum L und infolgedessen die Pufferwirkung während des Kontaktöffnungsvorganges nicht ausgeübt wird, bis der Pufferzylinder die Zwischenstellung erreicht.

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Nachstehend wird der Unterbrechungsvorgang des Schaltungsunterbrechers dieser Äusführungsform näher erläutert. Zunächst wird dabei das Bogenlöschungsprinsip gemäß der Erfindung im einseinen beschrieben. Der Effekt des "Bogenrückschlags", der einen Nachteil bei herkömmlichen Anordnungen in der oben beschriebenen Weis© darstellt, wird in positiver Weise verwendet, d.h. es wird dafür gesorgt, daß

das Fluid hoher Temperatur in der Nähe des Bogenauftreffteiles aufgrund der Abgabe von Wärmeenergie des Bogens zurück in die Gasspeicherkanuner fließt und sich mit dem dort enthaltenen Fluid niedriger Temperatur mischt. Der Fluiddruck in der Gasspeicherkanuner steigt an, so daß das Fluid bei einer Temperatur, die niedrig genug ist, um den Bogen auszulöschen, gegen den Bogen geblasen wird, um eine Selbstauslöschung bei dem Vorgang vorzunehmen, bei dem der Strom bis zu seinem Nullpunkt abnimmt, während das bogenlöschende Fluid niedriger Temperatur aus der Pufferkammer zwangsläufig gegen den Bogen geblasen wird, um eine zwangsläufige Auslöschung bei dem Vorgang vorzunehmen, bei dem der Strom in Richtung seines Nullpunktes abnimmt. Aufgrund dieses Auslöschungsprinzips ist es möglich, die erforderliche Betätigungsantriebskraft gegenüber herkömmlichen Schaltungsunterbrechern vom Gaspuffertyp zu verringern, welche sonst aufgrund des Druckanstieges in der Pufferkammer aufgrund des Bogenrückschlages oder des Einschlußeffektes größer wurde.

Der Unterbrechungsvorgang der erfindungsgemäßen Anordnung wird nachstehend näher erläutert.

Wenn sich die Stange 6 nach unten bewegt, kommt der Pufferzylinder 40 als stromführender beweglicher Kontakt zuerst mit dem stromführenden stationären Kontakt 3 außer Eingriff. Der bewegliche Bogenkontakt 8 wird anschließend mit dem stationären Bogenkontakt 9 außer Eingriff gebracht, so daß sich der elektrische Bogen 15 zwischen dem beweg-

liehen Bogenkontakt 8 und dem stationären Bogenkontakt 9 ausbildet. Der Bogen 15 dehnt sich mit der Abwärtsbewegung des beweglichen Bogenkontaktes 8 nach unten aus. Hierbei wird das bogenlöschende Fluid in der Nähe des Bogens in ein Fluid hoher Temperatur umgewandelt, und zwar aufgrund

der Emission von Wärmeenergie des Bogens. Wie mit den strichliert gezeichneten Pfeilen 1 in Fig. 4 angedeutet, strömt das Fluid hoher Temperatur zurück in die Gasspeicher-

kammer 10 und mischt sich mit einem Fluid niedriger Temperatur in der Gasspeicherkammer 17. Semit steigt der Fluiddruck in der GasSpeicherkammer 17 an, wie es mit einer Kurve Pc in Fig. 6 angegeben ist. Das bogenlöschende Fluid in der Gasspeicherkammer 17 erhält somit einen hohen Druck und geht auf niedrige Temperatur, die ausreichend ist, um den Bogen.zu löschen. Bei dem Vorgang, bei dem der Strom auf seinen Nullpunkt abnimmt, nimmt der Druck des Fluids in der Nähe der Düse 141 .ab, wie es mit der Kurve Pa in Fig. 6 angegeben ist, so daß der Fluiddruck in der Gasspeicherkammer 17 höher wird als der Fluiddruck in der Nähe der Düse 141. Dementsprechend wird das bogenlöschende Fluid niedriger Temperatur in der Gasspeicherkammer 17 gegen den Bogen 15 geblasen, wie es mit den Pfeilen m in Fig. 5 angedeutet ist, so daß eine Selbstauslöschungs-Unterbrechung vorgenommen wird.

Andererseits wird hinsichtlich des Puffers im Anfangszusfcand eines Kontaktöffnungsvorganges die Pufferwirkung nicht ausgeübt, da der Zwischenraum oder Abstand L zwischen " dem Pufferkolben 10 und dem Pufferzylinder 40 ausgebildet ist. Die Pufferwirkung beginnt etwa auf halbem Wege des Kontaktöffnungsvorganges wirksam zu werden, und ihre Kraft nimmt auf ihren Maximalwert bei dem Vorgang zu, bei dem der strom in Richtung seines Nullpunktes abnimmt. Infolgedessen wird das Fluid zwangsläufig gegen den Bogen 15 geblasen, wie es mit den Pfeilen η in Fig. 5 angedeutet ist, so daß eine zwangsläufige Bogenlöschung vorgenommen wird. Auf diese Weise wird die Wärmeenergie, die der Bogen besitzt, da-

zu gebracht, so weit wie möglich in die GasSpeicherkammer 17 zurückzufließen, während der Rückfluß aus der Düse 191 über die Passage 19 in die Pufferkammer 11 unterdrückt wird, und die Wärmeenergie wird dadurch verbraucht, daß sie in Energie der Selbstauslöschung umgewandelt wird, wobei die Zunahme der Betätigungsantriebskraft aufgrund des Bogenrückschlages, die einen Nachteil bei herkömmlichen Anordnungen darstellt, verringert werden kann. Zu diesem Zweck

dient als weitere Maßnahme, die Abmessung A der Düse 141 und die Abmessung B der Fluidführung 12 groß und die Abmessung C der Düse 191 klein zu machen, wie es in Fig. 3a angedeutet ist.
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Der Vollständigkeit halber darf darauf hingewiesen werden, daß ein Schaltungsunterbrecher die Funktion haben muß, einen großen Bereich von Strömen zu unterbrechen, die nicht nur Kurzschlußströme, sondern auch reguläre L.astströme sowie kleine Ströme umfassen, wie z.B. Erregerströme von Transformatoren, Ladeströme von Kondensatoren, usw.. Die im Bogenlöschungsprinzip gemäß der Erfindung enthaltene Selbstauslöschung deckt nicht sämtliche verschiedenen Bereiche von Strömen.

Wichtig beim Selbstauslöschungssystem ist, daß beim Mischen eines durch die Wärmeemission eines Bogens aufgeheizten Fluids hoher Temperatur und eines Fluids niedriger Temperatur in einer Gasspeicherkammer eine wesentlich bessere Bogenlöschungs-Wirksamkeit erreicht wird, da ein Fluid niedrigerer Temperatur und ein höherer Druckanstieg erzeugt werden. Zu diesem Zweck muß ein geeignetes und richtiges Volumen der Gasspeichefkammer 17 sichergestellt werden, was von der Größe des zu unterbrechenden Stromes abhängt. Außerdem ist es empfehlenswert, daß die Funktion der Selbstauslöschung in einem ünterbrechungsbereich höherer Ströme gezeigt wird, und zwar mit der Absicht, die Lastzunahme des Betätigungsmechanismus der oben beschriebenen Art zu verringern, und somit wird das Volumen der

Gasspeicherkammer 17 so ausgelegt, daß es die Unterbrechung von Strömen mit höheren Stromstärkenwerten ermöglicht.

Wenn jedoch zu dieser Zeit Unterbrechungen im Bereich von kleinen oder mittleren Strömen vorgenommen werden sollen, ist die thermische Energie des Bogens klein, so daß ein ausreichender Druckanstieg zur Unterbrechung in der Gasspeicherkammer 17 nicht erreicht werden kann. Im Gegensatz

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dazu kann aber der Schaltungsunterbrecher gemäß der Erfindung auch Unterbrechungen im Bereich von kleinen und mittleren Strömen vornehmen, da er die Funktion der zwangsläufigen Bogenauslöschung der oben beschriebenen Art besitzt, d.h. die Funktion,, den Bogen dadurch zu löschen, daß das bogenlöschende Fluid dazu gebracht wird, aus der Pufferkammer 11 über die Passage 19 zur Düse 191 zu strö- - men und aus der Düse 191 gegen den Bogen 15 zu blasen.- Ge-. maß der Erfindung wird somit die Funktion der Selbstauslöschung, die in positiver Weise den Effekt des Bogenrückschlages ausnutzt, für die"Unterbrechung von hohen Strömen verwendet, und die Funktion der zwangsläufigen Auslöschung,, die von der Pufferwirkung Gebrauch macht, wird für die Unterbrechung im Bereich von kleinen und raittleren Strömen verwendet.

Bei herkömmlichen Schaltungsunterbreehern erforderte die Unterbrechung von größeren Strömen eine größere Antriebskraft, die auf der Zunahme der erforderlichen Betätigungsantriebskraft beruhte, welche dem Bogenrückschlagseffekt zuzuschreiben war, während beim erfindungsgemäßen Schaltungsunterbrecher diese mit der Selbstauslöschung vorgenommen wird. Infolgedessen genügt eine relativ kleine Kraft und es ist nur eine vergleichsweise kleine Antriebskraft

^ aufgrund der Pufferwirkung für die Unterbrechung von kleinen.und mittleren Strömen erforderlich/ so daß die Antriebskraft des Schaltungsunterbrechers stark verringert werden kann» Außerdem ist bei einem Schaltungsunterbrecher ein rascher Vorgang beim öffnen der Kontakte erforderlich,

während gleichseitig ein schneller Vorgang beim Stoppen des Kontaktöffnungsvorganges unerläßlich ist. Um den Stoppvorgang rasch und glatt durchzuführen, ist ein Dämpfer, z.B. ein Stoßdämpfer, im Antriebsmechanismus vorgesehen. Beim herkömmlichen Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffer-

typ war eine enorm große Pufferkraft oder Pufferenergie, die viel größer ist als die Trägheitsenergie des beweg,-lichen Mechanismusteiles, für die Unterbrechung von großen

Strömen erforderlich, und somit war es unmöglich, die Funktion des Dämpfers der Pufferwirkung zuzuordnen. Im Gegensatz dazu kann beim erfindungsgemäßen Schaltungsunterbrecher die Kraft (Energie) der Pufferwirkung klein sein, und somit kann die Funktion des Dämpfers der Pufferkammer 11 zugeordnet werden.

Der Schaltungsunterbrecher gemäß der Erfindung besitzt somit sowohl die Selbstauslöschungswirkung als auch die zwangsläufige Auslöschungswirkung des Puffers. Insbesondere für die Unterbrechung von großen Strömen wird somit das elektrisch leitende Gas hoher Temperatur, das auch nach der Selbstauslöschung des Bogens im Bereich um die beweglichen und stationären Bogenkontakte bleibt, durch die Pufferwirbt 5 kung in den Behälter ausgetrieben oder ausgestoßen, so daß die Isolierung zwischen den Elektroden rasch wiedergewonnen wird.

Gemäß der Erfindung wird auch bei jedem anderen Aufbau des stromführenden stationären Kontaktes 3 im Umgebungsraum zwischen den Bogenkontakten das elektrisch leitende Gas hoher Temperatur gleichmäßig und rasch in den Behälter ausgetrieben, ohne daß es im Bereich um die Bogenkontakte auf halbem Wege bleibt. Somit ist es möglich, ausgezeichnete Unterbrechungseigenschaften zu erreichen, mit denen ein Überschlag zwischen den Bogenkontakten aufgrund von Mehrfachblitzen usw. nicht ohne weiteres auftreten.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Schal-

tungsunterbrecher vom Gaspuffertyp mit einer Zweirichtungs-Blaswirkung im einzelnen erläutert worden. Der Vollständigkeit halber darf darauf hingewiesen werden, daß im Falle einer Einrichtungsblaswirkung die Verbindungslöcher 62 in Fig. 3a und 3b geschlossen werden können oder die Stange 6 massiv ausgebildet werden kann.

Die Fig. 7a und 7b zeigen eine weitere Ausfuhrungsform ge- · maß der Erfindung, wobei die Gasspeieherkammer 17 in einer Position im Abstand von der Düse 141 angeordnet ist, und die Pufferkammer 11 ist in der Nähe der Düse 191 angeordnet. Mit einer derartigen Konstruktion ist eine ganz ähnliche Wirkung zu erwarten.

In den Fig. 8a und 8b ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der zur Intensivierung der oben beschriebenen Wirkung der Selbstauslöschung die Gasspeicherkammer so aufgebaut ist, daß sie in eine Pufferkammer einsetzbar ist, und das Volumen der GasSpeicherkammer ist groß gemacht. Fig. 8a zeigt eine Hälfte im Schnitt zur Erläuterung des Zustands mit geschlossenen Kontakten des Schaltungsunterbrechers gemäß der Erfindung, während Fig. 8b eine Hälfte im Schnitt zur Erläuterung des Zustandes mit geöffneten Kontakten zeigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Träger oder ein Lager, das die Stange 6 aufnimmt und eine Pufferkammer 21 um die stange 6 bildet, wobei der Pufferzylinder 4 am Außenumfang des Lagers 20 verschiebbar ist. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Trennwand, die an der Stange 6 in der Weise befestigt ist, daß sie in die Pufferkammer 21 einsetzbar ist, und die eine Gasspeicherkammer 23 um die Stange 6 bildet.

wenn die Trennwand 22 bündig in die Pufferkammer 21 eingesetzt ist, wird ein Durchgang oder eine Passage 24 mit einem vorgegebenen Zwischenraum zwischen dem Lager 20 und der Trennwand 22 ausgebildet, und die Pufferkammer 21 und die Düse 191 werden über die Passage oder den Durchgang

^ÖW miteinander in Verbindung gebracht.

Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion werden beim Trennen der beiden Kontakte 8 und 9, wenn die Stange 6 in der in der Zeichnung dargestellten Weise nach unten angetrieben wird, beide Kontakte 3 und 4 außer Eingriff gebracht, so daß beide Bogenkontakte 8 und 9 außer Eingriff kommen, was den elektrischen Bogen 15 auslöst. Das Fluid in der

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Nähe des Bogens, das eine hohe Temperatur erhalten hat, tritt in die Gasspeicherkammer 23 über den Durchgang 14 ein und vermischt sich mit dem Fluid niedriger Temperatur in der Gasspeicherkammer 23.

In der Zwischenzeit wird, wenn der Kontaktöffnungsvorgang fortschreitet, die die Gasspeicherkammer 23 bildende Trennwand 22 bündig in die Pufferkammer 21 eingesetzt, so daß das Fluid der Pufferkammer 21 einen Druckanstieg erfährt und durch die Passage oder den Durchgang 24 hinausströmt. Die anderen Vorgänge laufen in gleicher Weise ab, wie es im einzelnen anhand der Ausführungsform in Fig. 3a und 3b erläutert worden ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Gasspeicherkammer in der Weise ausgebildet, daß sie bündig in die Pufferkammer einsetzbar ist, und das Fluid wird von der Wand der Gasspeicherkammer in der Pufferkammer komprimiert, wobei das Volumen der Gasspeicherkammer vergrößert werden kann, so daß die Unterbrechungswirksamkeit erhöht werden kann, ohne die Betätigungsantriebskraft zu vergrößern.

Leerseite

Claims

Paten tansprüche

1.)Schaltungsunterbrecher vom Gaspuffertyp, gekennzeichnet durch

einen stationären Kontakt (3) und einen beweglichen Kontakt (40) zur Stromführung;

einen stationären Bogenkontakt (9) und einen beweglichen Bogenkontakt (8), die nach dem öffnen der stromführenden Kontakte (3,40) trennbar sind?

eine erste Düse (191) und eine zweite Düse (141), die nebeneinander längs einer Bewegungsbahn des beweglichen Bogenkontaktes (8) angeordnet sind?

eine Pufferkammer (11), die mit der ersten Düse (191) in Verbindung steht;

ein bogenlöschendes Fluid in der Pufferkammer (11), das entsprechend der Trennbewegung des beweglichen Bogenkontaktes (8) komprimierbar ist, wobei das bogenlöschende Fluid durch die erste Düse (191) gegen einen elektrischen Bogen (15) geblasen wird, der zur Zeit der Trennung der Bogenkontakte (8,9) geschlagen wird,

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eine Gasspeieherkammer (17), die mit der zweiten Düse (141) in Verbindung steht; und

ein bogenlöschendes Fluid in der Gasspeicherkammer (17), wobei das Fluid in der Gasspeicherkammer (17) mit dem durch die erste Düse (191) geblasenen Fluid gemischt wird und das gemischte bogenlöschende Fluid gegen den elektrischen Bogen (15) geblasen wird, nachdem sich der bewegliche Bogenkontakt (8) um eine vorgegebene Strecke bewegt hat.

2. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der zweiten Düse (141) in Verbindung stehende Gasspeicherkammer (17) den beweglichen Bogenkontakt (8) umgebend angeordnet ist und daß die mit der ersten Düse (191) in Verbindung stehende Pufferkammer (11) um die Gasspeicherkammer (17) herum angeordnet ist.

3. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (141), die längs der Bewegungsbahn des beweglichen Bogenkontaktes (8) neben der ersten Düse (191) angeordnet ist, einen Öffnungsbereich oder eine Öffnungsfläche besitzt, die größer sind als der Öffnungsbereich oder die öffnungsfläche am Auslaß der ersten Düse (191) .

4. Schaltungsunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Pufferkammer (11) enthaltene bogenlöschende Fluid komprimiert wird, nachdem sich der bewegliche Bogenkontakt (8) um eine vorge-

*" gebene Strecke bewegt hat.

5. Schaltungsunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasspeicherkammer (23) ein inneres Raumvolumen besitzt, das größer ist als das

Raumvolumen ihres Auslasses.