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Leistungsschalter mit Hilfsunterbrechungsstelle
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, bei welchem das Abschaltvermögen durch besondere
Anordnungen der einzelnen Unterbrechungsstellen erhöht wird.
Bei der Ausschaltung eines Schalters sind im wesentlichen zwei Aufgaben zu erfüllen. Es ist der ent- stehende Lichtbogen zu löschen und nach der Löschung so schnell wie möglich die Spannungsfestigkeit wieder herzustellen, um Wiederzündungen zu vermeiden.
Dieses Problem wurde bisher so gelöst, dass zwei Unterbrechungsstellen vorgesehen wurden, von de- nen die eine den Abschaltstrom ausschaltet, die andere die nötige Spannungsisolation herstellt. Die Span- nungstrennstelle beteiligt sich hiebei nicht an der Unterbrechung selbst und kann daher als Trennschalter ohne zusätzliche Löschmittel ausgebildet werden.
Eine andere Lösung ist, die Leistungsunterbrechungsstelle so auszuführen, dass sie während der Ausschaltbewegung zunächst so weit den Kontakt öffnet, dass der Lichtbogen wirkungsvoll beblasen werden kann und dann die Kontaktstücke noch weiter auseinanderzieht, bis die nötige Spannungstrennstrecke vorhanden ist. Hiebei kann man beispielsweise bei Druckluftschaltern die Druckluft in der Löschkammer belassen, so dass der Abstand der Kontaktstücke verhältnismässig klein bleiben kann.
An das Abschaltvermögen der Leistungsschalter werden aber in der modernen Technik immer höhere Anforderungen gestellt. Um es zu bewältigen, hat man niederohmige Impedanzen vorgesehen, welche während. des Abschaltens dem Kontakt parallel geschaltet sind, so dass der Abschaltstrom verringert und die Einschwingfrequenz der wiederkehrenden Spannung gedämpft wird. Hiezu muss man Hilfsunterbrechungsstellen vorsehen, welche den durch den Widerstand fliessenden Strom abschalten. Zuerst öffnet dann die Hauptunterbrechungsstelle, wobei der Strom auf die Hilfsunterbrechungsstelle übergeht, dann wird die Hilfsunterbrechungsstelle geöffnet. Die Unterbrechungsstellen können so ausgebildet sein, dass sie gleichzeitig die nötige Spannungsisolation herstellen oder man kann ihnen eine Spannungstrennstelle vorschalten, welche sich nach der Abschaltung öffnet.
In diesem Falle besteht die Abschaltung des ganzen Leistungsschalters aus mehreren Schaltungen, deren Zeiten sich addieren, so dass die gesamte Abschaltzeit verhältnismässig gross ist.
Man ist nun bestrebt, das Abschaltvermögen durch Verwendung mehrerer Unterbrechungsstellen zu erhöhen, ohne hiebei die Abschaltzeit erhöhen zu müssen. Diese Aufgabe wird in der nachfolgend beschriebenen Erfindung gelöst.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, bei parallel angeordneten Unterbrechungsstellen, von denen die eine die Haupt-, die andere die Hilfsunterbrechungsstelle ist, beim Abschalten die Trennung der Kontakte gleichzeitig oder so kurz hintereinander erfolgen zu lassen, dass über beide Unterbrechungsstellen gleichzeitig Lichtbögen brennen, dabei das Löschmittel aber zunächst nur der Hauptunterbrechungsstelle und erst kurze Zeit später der Hilfsunterbrechungsstelle zuzuführen, u. zw. erst dann, wenn der Lichtbogen an der Hauptunterbrechungsstelle gelöscht ist.
Die Trennung der Kontakte kann hiebei gleichzeitig erfolgen, es kann aber auch die Hauptunterbrechungsstelle kurz vor oder nach der Hilfsunterbrechungsstelle öffnen. Die Zeit muss nur so kurz sein, dass beide Lichtbögen gleichzeitig brennen können.
So kann, wenn der Lichtbogen bereits an der Hauptunterbrechungsstelle gelöscht ist, die Spannungsfestigkeit durch Entionisieren bereits erreicht werden, bevor der gesamte Strom abgeschaltet ist. An der
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Hauptunterbrechungsstelle kann der Lichtbogen bereits vor dem Null-Durchgang des Stromes gelöscht werden, während er zweckmässige-weise an der Hilfsunterbrechungsstelle erst im Null-Durchgang erlischt.
Das Löschen der Hilfsunterbrechungsstelle ist wegen der Strombegrenzung durch die vorgeschaltete Impe- danz erleichtert.
Selbstverständlich können die Schalter, wie es für höchste Spannungen erforderlich ist, auch Mehr- fachunterbrechung besitzen, wobei entweder jede Gruppe von Unterbrechungsstellen aus je einer Hilfs- und Hauptunterbrechungsstelle besteht oder alle Hauptunterbrechungsstellen gemeinsam mit einer einzigen
Hilfsunterbrechungsstelle parallel geschaltet sind.
Die Ausführung eines solchen Leistungsschalters ist in den Fig. 1-5 dargestellt.
In Fig. l ist das Schaltbild einer Unterbrechungsgruppe dargestellt. 1 ist die Hauptunterbrechungs- stelle, 2 die Hilfsunterbrechungsstelle und 3 die Impedanz. Die Hilfsunterbrechungsstelle 2 und die Im- pedanz 3 sind hintereinandergeschaltet und liegen als Ganzes der Hauptunterbrechungsstelle 1 parallel.
Die Zu- und Abführung des Stromes erfolgt bei 4 und 5.
Die Ausführung eines solchen Schalters zeigt der Schnitt durch eine Löschkammer in Fig. 2. Der
Strom wird über 4 zugeführt, teilt sich dort auf die Haupt-1 und die Hilfsunterbrechungsstelle 2 auf, geht entweder unmittelbar oder über die Impedanz 3 zum Punkt 5. Als Löschmittel wird in der als Beispiel gezeigten Ausführung Druckluft verwendet. Diese wird in Pfeilrichtung zugeführt. Sie drückt das bewegliche Kontaktstück 6 der Hauptunterbrechungsstelle gegen die Feder 7 nach links und öffnet damit den Kontakt l. Sie verlässt gleichzeitig den Lichtbogen, indem sie durch die Düse 8 strömt. Von dort trifft sie auf den Kolben 9, welcher mechanisch mit dem beweglichen Kontaktstück 10derHilfsunterbrechungs- stelle 2 über die Bolzen und Stifte 11 und 12 verbunden ist.
Auf diese Weise öffnet sich gleichzeitig oder kurz nach der Hauptunterbrechungsstelle die Hilfsunterbrechungsstelle. Das bewegliche Kontaktstück 10 wird gegen die Feder 13 gedrückt bis der Kolben 14 die Öffnung 15 verschliesst, wodurch die Druckluft nicht weiterfliessen kann. Inzwischen wurden aber die Verzögerungsventile 16 geöffnet, so dass die Druckluft auch an den Hilfskontakt gelangen kann und dort den Lichtbogen löscht. Zunächst brennen also beide Lichtbögen gemeinsam ; an der Hauptunterbrechungsstelle wird der eine aber zuerst und der andere an der Hilfsunterbrechungsstelle kurz hinterher gelöscht. Inzwischen ist an der Hauptunterbrechungsstelle durch die fortgesetzte Beblasung die Luft wieder entionisiert, so dass ein Überschlag beim Wiederkehren der Spannung nicht zu erwarten ist.
Eine etwas andere Ausführung zeigt die Fig. 3. Einmal wird dort die Verzögerung der Beblasung an der Hilfsunterbrechungsstelle nicht durch Verzögerungsventile, sondern dadurch erreicht, dass der Kolben 9 zunächst im Zylinder 17 läuft, dieser aber am Ende des Weges abgeschrägt ist (Stelle 18). An dieser Stelle kann dann die Druckluft vorbeiströmen und gelangt so etwas verzögert an die Hilfsunterbrechungsstelle 2.
Die Hilfsunterbrechungsstelle wird hiebei anderseits dadurch geöffnet, dass sie mechanisch durch den Bolzen 19 mit dem beweglichen Kontaktstück 6 der Hauptunterbrechungsstelle verbunden ist. Hier erfolgt also die Öffnung der beiden Unterbrechungsstellen gleichzeitig.
DieFig. 4 und 5 zeigen die Schaltung bei Schaltern mit Mehrfachunterbrechung, wobei entweder alle Unterbrechungsstellen aus je einer Haupt- und Hilfsunterbrechungsstelle bestehen (4) oder nur eine einzige Hilfsunterbrechungsstelle mehreren Hauptunterbrechungsstellen parallelgeschaltet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Leistungsschalter, bei denen die Schaltung über Hauptunterbrechungsstellen erfolgt, denen Hilfsunterbrechungsstellen parallelliegen, wobei die bei den Unterbrechungsstellen entstehenden Abschaltlichtbogen durch besondere Löschmittel gelöscht werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abschalten die Trennung der Kontakte gleichzeitig oder so kurz hintereinander erfolgt, dass über beide Unterbre- chungsstellen gleichzeitig ein Lichtbogen brennt, das Löschmittel aber zunächst nur der Hauptunterbrechungsstelle und erst kurze Zeit später der Hilfsunterbrechungsstelle zugeführt wird, wenn der Lichtbogen an der Hauptunterbrechungsstelle gelöscht ist.
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Circuit breaker with auxiliary break point
The invention relates to a circuit breaker in which the breaking capacity by special
Arrangements of the individual interruption points is increased.
There are two main tasks to be performed when a switch is turned off. The resulting arc must be extinguished and the dielectric strength restored as soon as possible after it has been extinguished in order to avoid reignition.
This problem has so far been solved by providing two interruption points, one of which switches off the cut-off current, the other creates the necessary voltage insulation. The voltage separation point does not participate in the interruption itself and can therefore be designed as an isolating switch without additional extinguishing agents.
Another solution is to design the power interruption point in such a way that, during the switch-off movement, it first opens the contact so far that the arc can be effectively blown and then pulls the contact pieces apart further until the necessary voltage isolating distance is present. With compressed air switches, for example, the compressed air can be left in the extinguishing chamber, so that the distance between the contact pieces can remain relatively small.
In modern technology, however, ever higher demands are placed on the breaking capacity of the circuit breakers. In order to cope with it, low-resistance impedances have been provided, which during. of switching off are connected in parallel to the contact, so that the switch-off current is reduced and the transient frequency of the returning voltage is dampened. To do this, one must provide auxiliary interruption points which switch off the current flowing through the resistor. First then the main break point opens, with the current passing to the auxiliary break point, then the auxiliary break point is opened. The interruption points can be designed in such a way that they simultaneously produce the necessary voltage insulation or they can be preceded by a voltage separation point which opens after the shutdown.
In this case, the disconnection of the entire circuit breaker consists of several circuits, the times of which add up so that the total disconnection time is relatively large.
The aim is now to increase the disconnection capacity by using several interruption points without having to increase the disconnection time. This object is achieved in the invention described below.
According to the invention, in the case of interruption points arranged in parallel, of which one is the main interruption point and the other is the auxiliary interruption point, the contacts should be disconnected at the same time or so quickly one after the other when switching off that arcs are burning simultaneously across both interruption points, but the extinguishing agent initially only to the main interruption point and only a short time later to the auxiliary interruption point, u. only when the arc has been extinguished at the main interruption point.
The contacts can be separated at the same time, but the main break point can also open shortly before or after the auxiliary break point. The time just has to be short enough for both arcs to burn at the same time.
If the arc has already been extinguished at the main interruption point, the dielectric strength can be achieved by deionization before the entire current is switched off. At the
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Main interruption point, the arc can be extinguished before the current passes through zero, while it expediently only goes out at the auxiliary interruption point at the zero passage.
The deletion of the auxiliary interruption point is made easier because of the current limitation by the upstream impedance.
Of course, the switches can also have multiple interruptions, as is required for the highest voltages, with either each group of interruption points consisting of an auxiliary and main interruption point or all main interruption points together with a single one
Auxiliary break point are connected in parallel.
The design of such a circuit breaker is shown in FIGS. 1-5.
In Fig. 1 the circuit diagram of an interrupt group is shown. 1 is the main break point, 2 is the auxiliary break point and 3 is the impedance. The auxiliary interruption point 2 and the impedance 3 are connected in series and as a whole lie in parallel with the main interruption point 1.
The supply and discharge of the current takes place at 4 and 5.
The execution of such a switch shows the section through an arcing chamber in FIG
Current is supplied via 4, is divided there between the main 1 and the auxiliary interruption point 2, goes either directly or via impedance 3 to point 5. Compressed air is used as the extinguishing agent in the embodiment shown as an example. This is fed in the direction of the arrow. It presses the movable contact piece 6 of the main interruption point against the spring 7 to the left and thus opens the contact l. At the same time it leaves the arc by flowing through the nozzle 8. From there it strikes the piston 9, which is mechanically connected to the movable contact piece 10 of the auxiliary interruption point 2 via the bolts and pins 11 and 12.
In this way, the auxiliary break point opens at the same time or shortly after the main break point. The movable contact piece 10 is pressed against the spring 13 until the piston 14 closes the opening 15, whereby the compressed air can no longer flow. In the meantime, however, the delay valves 16 have been opened so that the compressed air can also reach the auxiliary contact and extinguish the arc there. So initially both arcs burn together; At the main interruption point, however, one is deleted first and the other at the auxiliary interruption point shortly afterwards. In the meantime, the air has been deionized again at the main interruption point due to the continued blowing, so that a flashover is not to be expected when the voltage returns.
Fig. 3 shows a somewhat different embodiment. Once there, the delay in blowing at the auxiliary interruption point is not achieved by delay valves, but rather by the piston 9 initially running in cylinder 17, which, however, is beveled at the end of the path (point 18) . The compressed air can then flow past this point and thus reaches the auxiliary interruption point 2 with a slight delay.
On the other hand, the auxiliary break point is opened in that it is mechanically connected by the bolt 19 to the movable contact piece 6 of the main break point. So here the opening of the two interruption points takes place simultaneously.
TheFig. 4 and 5 show the circuit in switches with multiple interruptions, with either all interruption points each consisting of a main and auxiliary interruption point (4) or only a single auxiliary interruption point being connected in parallel to several main interruption points.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit breakers in which the switching takes place via main interruption points, which auxiliary interruption points are parallel, whereby the cut-off arcs arising at the interruption points are extinguished by special extinguishing agents, characterized in that when switching off the contacts are separated simultaneously or so quickly one after the other that both interrupt - at the same time an arc burns at the breakpoints, but the extinguishing agent is initially only fed to the main breakpoint and only a short time later to the auxiliary breaker when the arc is extinguished at the main breaker.