DE940475C - Elektrischer Leistungsschalter fuer Wechselstrom mit Loeschkammer - Google Patents

Description

Es sind Leistungsschalter bekannt, bei welchen der beim Öffnen des Schalters entstehende Lichtbogen innerhalb einer Kammer zündet, die eine Flüssigkeit oder einen unter dem Einfluß des Lichtbogens Gas abscheidenden Stoff enthält und aus welcher die durch den Lichtbogen erzeugten Dämpfe oder Gase durch geeignet angeordnete Auslaßöffnungen so schnell ausströmen, daß sie den Lichtbogen löschen. Bei diesen Kammern wird die durch die schnelle Strömung der uinter Druck stehenden Dämpfe oder Gase erzielbare Löschwirkung nur unvollkommen ausgenutzt, weil der Höchstwert der Löschwirkung erst dann erreicht wird, wenn der Strom selbst seinen Höchstwert erreicht, während es im Gegenteil hierzu wünschenswert ist, die höchste Löschwirkung dann zu erzielen, wenn sich der Strom seinem Nullwert nähert. Aus diesem Grunde ist in den bisher bekannten Löschkammern die zur Löschung des Lichtbogens aufgewandte Energie sehr unwirtschaftlich ausgenutzt. Die bekannten Löschkammern müssen außerdem für sehr hohe innere Drücke bemessen werden.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen. Leistungsschalter, bei welchem der Lichtbogen durch ein unter Druck stehendes Gas oder eine Flüssigkeit in einer gleichgerichtet zuir Bewegungsrichtung des beweglichen Kontakts hin- und herverschiebbaren Löschkammer gelöscht wird und durch die Bewegung des beweglichen Kontakts eine Blasöffnung sowie durch die Bewegung der Kammer eine Strömöffnu/ng freigegeben wird, die der Trennstelle am nächsten liegt.

Bei einem bekannten Löschkammerflüssigkeitsschalter ist in der Löschkammer ein mit seinem

Boden der Trennstelle zugewandter Kolben angeordnet, dessen Boden eine Durchtrittsöffnung für den Schaltstift aufweist und bei eingeschaltetem Schalter auf einer Bodenfläche auf ruht, in der sich der feststehende Kontakt befindet. Beim Schalten· bzw. Trennen des Kontakts wird der Schaltstift aus der Bodenöffnung des Kolbens herausgezogen und letztere freigegeben. Durch den Druck der Gase wird der Kolben nach oben getrieben, so daß die Flüssigkeit von der Oberseite des Kolbens nach dessen Unterseite strömt und hierbei eine gewisse Bespülung der Spitze des Schaltstiftes eintritt. Falls die Flüssigkeitsströmung zur Löschung nicht ausreicht, um ein Wiederzünden des Lichtbogens zu verhindern, dann steigt der Druck in der Kammer, so daß sich die bewegliche Kammerwand von ihrer Unterlage abhebt, wodurch der Druck auf den Flüssigkeitsbehälter sich ausdehnt und beim Erreichen einer bestimmten Höhe den als Bruchplatte ao ausgebildeten Verschluß des Abflusses des Flüssigkeitsbehälters zum Bersten bringt, so daß von einer Seite Flüssigkeit unter der Kammer hindurchströmt und, den Lichtbogen querend, auf der anderen Kammerseite abströmen kann. Der durch die Kammerverschiebung sich ergebende Ein- und Auslaß ist lediglich eine Sicherheitsvorkehrung, welche beim Auftreten ungewöhnlicher Schaltverhältnisse wirksam wird. Sonst wird das Löschen des Lichtbogens durch das Strömen der Flüssigkeit in der Kammer von der einen Kolbenseite nach der anderen Kolben-' seite bewirkt.

Nach der Erfindung sind die öffnungen ausschließlich bei jedem Abschalten wirksam werdende Auslaßöffnungen aus der Löschkammer und wird das Durchströmen der auf die der Trennstelle am nächsten liegende Öffnung folgenden öffnungen durch die Bewegung des beweglichen Kontakts in Verbindung mit der Bewegung der Löschkammer gesteuert.

Der den Lichtbogen löschende Überdruck kann, wie bei Expansionsschaltern, durch den Lichtbogen selbst oder, wie bei Luftdruckschaltern, durch eine äußere Druckgasquelle oder durch die Einwirkung des Lichtbogens auf einen unter dem Einfluß von Wärme Gas abscheidenden Stoff oder auch in jeder anderen bekannten Weise erzeugt sein.

Die nachstehende Beschreibung erläuitert Auisführungsbeispiele der Erfindung sowie die durch diese erzielten Vorteile. Die Zeichnungen veranschauliehen in

Abb. ι einen Querschnitt durch eine erfindungigemäße Löschkammer, bei welcher die Löschung des Lichtbogens nach dem Transversalprinzip erfolgt,

Abb. 2 die Stellung der in Abb. 1 gezeigten Kammer im Augenblick des Höchstwertes des durch den Lichtbogen erzeugten Druckes,

Abb. 3 einen Querschnitt durch eine Löschkammer, bei welcher die Löschung des Lichtbogens nach dem Axialprinzip erfolgt,

Abb. 4 die Anwendung der Erfindung auf eine Löschkammer, bei welcher der Lichtbogen durch einen Strahl isolierender Flüssigkeit erstickt wird, Abb. 5 die Seitenansicht einer Löschkammer unter Verdeutlichung ihrer Befestigung,

Abb. 6 eine Draufsicht der in Abb. 5 wiedergegebenen Anordnung.

In Abb. ι sind der feststehende Kontakt 1 und der verschiebbare Kontakt 2 in der Kammer 3 angeordnet. Die Kammer weist eine Reihe übereinander angeordneter öffnungen auf. Die Auslaßöffnung 5 befindet sich in der Nähe des feststehenden Kontakts 1. In der wiedergegebenen Stellung der Kammer 3, deren Inneres, als drucklos oder unter nur geringem Druck stehend angenommen 75 ' werden kann, ist die Auslaßöffnung 5 durch den feststehenden Kolben 4 verschlossen, in dem der Kontakt r untergebracht ist. Die Ausströmöffnungen 6 bis 9 sind längs der vom verschiebbaren Kontakt 2 zurückzulegenden Wegstrecke vorgesehen und werden von dem Kontakt 2 während seiner Bewegung abwechselnd verschlossen oder freigelegt. Bei der Stellung des Kontakts 2 in Abb. 1 sind die Öffnungen 8 und 9 verschlossen und die öffnungen 6 und 7- freigegeben. Die Kammer 3 wird durch Federn 13 und 14 gegen die Tragplatte 10 gepreßt. Die Federn 13 und 14 wirken über die mit Muttern versehenen Schraubenbolzen n und 12. Die ganze Anordnung kann beispielsweise mit dem Bolzen 16 auf der Zuleitung 15 des Stromes zur Kammer befestigt sein. * · _ ·■

Abb. 2 verdeutlicht die Wirkungsweise der Kammer nach" dem Erreichen eines beträchtlichen Druckes in der Kammer, d. h. während des Fließens eines beträchtlichen' Stromes im Lichtbogen. Der' auf den Kolben 4 wirkende Druck treibt die Kammer 3 nach unten; wodurch die Federn 13 und 14 gespannt werden. Während dieser Bewegung der Kammer wird die Auslaßöffnung 5 freigegeben. Der bewegliche Kontakt 2 deckt dagegen hierbei die öffnung 6 teilweise und die öffnungen 7, 8 und 9 vollständig ab. Die Geschwindigkeit der Bewegung des sich öffnenden Kontakts 2 ist geringer als die Bewegungsgeschwindigkeit der sich öffnenden Kammer 3, so daß sich der Kontakt 2 praktisch in der gleichen Stellung befindet, wenn "die Kammer 3 unter der Wirkung der Federn 13 und 14 in ihre ursprüngliche, in Abb. ι gezeigte Lage zurückschnellt, was in dem Augenblick erfolgt, in dem der Druck in der Kammer nachläßt, d. h. wenn sich der Strom seinem Nullwert nähert. Die Öffnung 5 ist dann wieder geschlossen, während die öffnungen 6 und 7, welche vorher ganz oder teilweise geschlossen waren (Abb. 2), jetzt freigegeben sind, so daß die ' Höchstlöschwirkung auf -den Lichtbogen erzielt werden kann. Im Falle einer unzureichenden Löschwirkung würde der Lichtbogen wieder zünden und der Druck in der Kammer 3 erneuit ansteigen, um die Kammer in die aus Abb. 2 erkennbare Stellung nach unten zu> treiben. Zwischenzeitlich hat jedoch der Kontakt 2 seine Bewegung nach unten fortgesetzt. Wenn nun beim nächsten Nullwert des Stromes der Druck in der Kammer nachläßt und die Kammer wiederum in ihre Ursprungsstellung zurückkehrt, werden auch die öffnungen 8 und 9 freigegeben. Die Folge hiervon ist, daß eine noch

größere Anzahl von Auslaßöffnungen freigegeben ist, wenn der Strom nahezu seinen Nullwert erreicht hat, als zui dem Zeitpunkt, in welchem der Strom seinen Höchstwert erreicht hatte. Die Löschwirkung ist demzufolge beim Erreichen des Nullwertes des Stromes stärker als beim Höchstwert des Stromes.

Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß während des Durchflusses eines ίο starken Stromes durch den Lichtbogen die durch diesen erzeugten Gase leicht durch die Auelaßöffnung 5 entweichen können. Der durch die Gase erzeugte Druck ist hierdurch in seiner Größe begrenzt, so daß eine schwächere Ausführung der Löschkammern möglich ist. Außerdem wird eine geringere.Energie in dem unter schwächerem Druck brennenden Lichtbogen verzehrt, so daß auch die Beanspruchung des Schalters eine wesentliche Herabsetzung erfährt.

Abb. 3 läßt die Anwendung der Erfindung bei einer Kammer mit axialer Löschung erkennen. Die Anordnung stimmt im wesentlichen mit der Anordnung nach Abb. 1 überein mit der Ausnahme, daß die Auslaßöffnungen 6 und 7 gleichachsig zu dem beweglichen Kontakt 2 sind. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 treibt der in der Kammer 3 entstehende Überdruck die Kammer am beweglichen Kontakt entlang nach unten. Hierbei wird die Auslaßöffnung 5 geöffnet tsnd werden die Auslaßöffnungen 7 und 6 geschlossen. Bei der Bewegung in der umgekehrten Richtung, welche kurz vor der Näherung des Stromes an seinen Nullwert einsetzt, werden die Öffnungen 7 und 6 freigegeben und die öffnungen 5 geschlossen.

Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 zeigt eine Blaskammer, bei welcher die Löschung des Lichtbogens durch einen Flüssigkeitsstrahl erfolgt, der radial in eine Blasöffnung eindringt. Das Ausführungsbeispiel weist nur eine Blasöffnung 6 auf, welche an der Spitze des hohlen Kontaktes 2 vorgesehen ist. Der Innenkanal 17 des Kontaktes 2 mündet am anderen Ende außerhalb der Löschkammer.

Die Wirkung der Anordnung ist folgende: Wenn ein Lichtbogen in der Kammer zündet, so wird er von einer Gashülle umgeben, in welche die Spitze des Kontaktes 2 eindringt. Das Eindringen verstärkt sich um so mehr, als unter dem Druck der erzeugten Gase die Kammer 3 in Richtung des Kontaktes 2 getrieben wird. Das in der Kammer befindliche Öl wird von der Kammer mitgenommen, so daß das Öl sich am Boden der Kammer befindet und nicht durch die öffnung 6 ausfließt, welche oberhalb des Ölspiegels liegt. Die heißen Gase können demzufolge einerseits durch die Auslaßöffnungen 5 und andererseits durch die Blasöffnung 6 entweichen, welch letztere nicht als Blasöffnung, sondern nur mehr als Hilf sauslaßöffnungwirkt. Wenn der Druck nachgelassen hat, wird die Kammer zusammen mit dem in ihr befindlichen öl, dessen Spiegel den Bewegungen der Kammer folgt, in die Urspruingsstellung zurückgedrückt.. Während der Aufwärtsbewegung der Kammer überflutet das öl die Blasöffnung 6 und wird durch den noch herrschenden restlichen Druck iri den Kontakt 2 hineingetrieben, wodurch es den Lichtbogen dann erstickt, wenn der Lichtbogen einen nur noch schwachen Strom führt. Aui diese Weise ist eine sichere Löschung des Lichtbogens gewährleistet und jedes Wiederzünden des Lichtbogens verhindert.

Die Kammer 3 kann mit Nuten 18 geeigneter Tiefe oder mit Rippen 19 versehen sein, die einen zweckentsprechenden Abstand vom Kontakt 2 haben und das Öl leichter den schnellen Bewegungen der Kammer folgen lassen.

Die Lichtbogenlöschkammer läßt sich durch die in Abb. 5 und 6 gezeigte Befestigungsart in einfacher Weise abnehmen und anbringen. Die Befestigung ist durch elastische Mittel, z. B. Spiralfedern 13, gebildet, die gleitend auf den Bolzen 11 angeordnet sind. Die Bolzen weisen an ihrem Kopfende einen zylindrischen Teil 21 und eine Ringwulst 22 auf, wie es der Teilschnitt in Abb. 5, links, zeigt. Der Teilschnitt ist ein Schnitt nach der Linie X-X in Abb. 6.

Solange kein Druck in der Kammer herrscht, wird die Kammer durch die Federn 13 gegen die Tragplatte 10 gepreßt und nimmt hierbei die Ringwulste 22 auf. Die Tragplatte 10 ist mit schrägen Schlitzen 20 ausgerüstet. Wird die Kammer 3 in Richtung des Pfeiles F gedreht, dann gleitet der zylindrische Teil 21 der Bolzen 11 in den Schlitzen 20 bis zur Erreichung der in Abb. 6 wiedergegebenen Endlage, welche der Kammerendlage entspricht. Die mit der Feder 25 versehene Verriegelung 24 verhindert ein unbeabsichtigtes Drehen und ungewolltes Lösen der Kammer 3 von der Tragplatte 10. Beim Auftreten eines Druckes in der Kammer während des Abschaltvorganges wird die Kammer nach unten gedruckt und werden die Fedem 13 zusammengepreßt. Die durch die Platte 10 festgehaltenen Bolzen 11 behalten jedoch ihre Lage bei. Zur Abnahme der Kammer wird die Sperrklinke 24 gelöst und die Kammer in dem Pfeil F entgegengesetzter Richtung gedreht.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrischer Leistungsschalter, bei welchem der Lichtbogen durch ein unter Druck stehendes Gas oder eine Flüssigkeit in einer gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontakts hin- und herverschiebbaren Löschkammer gelöscht wird und durch die Bewegung des beweglichen Kontakts eine Blasöffnung sowie durch die Bewegung der Kammer eine Stromöffnung freigegeben wird, welche der Trennstelle am nächsten liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen ausschließlich bei jedem Abschalten wirksam werdende Auslaßöffnungen aus der Löschkammer sind und das Durchströmen der auf die der Trennstelle am nächsten liegende Öffnung folgenden öffnungen durch die Bewegung des beweglichen Kontakts in Verbindung mit der Bewegung der Löschkammer gesteuert wird.
2. 2. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt eine geringere Bewegungsgeschwindigkeit als die sich gleichgerichtet bewegende Kammer aufweist.
3. 3. Elektrischer Leistungsschalter nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlöschkammer in unmittelbarer Nähe des beweglichen Kontakts einen Wandteil mit einer Mehrheit von Auslaß öffnungen in solcher Anordnung aufweist, daß die Relativbewegung zwischen dem Kontakt und der Löschkammer die öffnungen schließt oder freigibt.
4. 4. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasöffnungen gleichachsig zum beweglichen Kontakt angeordnet sind und der bewegliche Kontakt in diesen öffnungen gleitet.
5. 5.. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt hohl ist und an seiner Spitze eine Blasöffnung aufweist.
6. 6. Elektrischer Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß eine am feststehenden ölschalterteil vorgesehene Tragplatte (10) an ihrem Rand ausmündende Schrägschlitze (20) und die Kammer durch Drehen der Kammer mit ihrem Hals (21) in die Schlitze einzuführende Kopfbolzen (13) aufweist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 491 200, 638 309, 106; .

   österreichische Patentschrift Nr. 139 034.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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