Leistungsschalter. Die Erfindung betrifft einen Leistungs schalter und hat zur Aufgabe, den Unter brechungslichtbogen in möglichst kurzer Zeit zu löschen.
Die Erfindung geht davon aus, dass die lichtbogenlösehende Wirkung der bekannten Flüssigkeitsschalter auf der entionisierenden Wirkung von Dämpfen beruht, die fort dauernd in den Lichtbogenpfad geliefert wer den. Durch diese Dämpfe w -e reffen Ionen<U>und</U> @leh-t en, welche zur Aufrecht erhaltung der Entladung notwendig sind, teils durch Bindung und Anlagerung an flüssige Teilchen, teils durch eine sehr starke Erhöhung der Rekombination sehr stark ver mindert.
Der Rest genügt dann nicht mehr, um die Entladung aufrecht zu erhalten, da zur neuen Bildung von freien elektrischen Entladungsträgern sehr grosse Energie mengen benötigt werden. Bei Wechselstrom tritt dabei dieser Entionisierungseffekt beim Nulldurchgang des Stromes so stark in Er- scheinung, dass Lichtbögen dieser Stromar mit Flüssigkeitsschaltern, die nach dem ge nannten Prinzip wirken, besonders wirksam gelöscht werden können.
Bei dem bekannten Ölschalter, wie über- hauet bei jedem Flüssigkeitsschalter, dessen Kontakte sich frei in der Schaltflüssigkeit befinden, ist nun die entionisierende Wir kung der am Rand der Gasblase sich bilden -de impfe auf den Lichtbogen deswegen stark herabgemindert, weil sieh die Gasblase sehr rasch vergrössert, und daher der in der Mitte der Gasblase brennende Lichtbogen der Einwirkung der Dämpfe sich entzieht.
Auch der bekannte Vorschlag, die Licht- bogenlöschung durch Einspritzung einer Flüssigkeit zu bewirken, führt nicht zum Erfolg, weil der Lichtbogen leicht beweg lich ist und daher dem Flüssigkeitsstrahl ausweicht.
Von der Erkenntnis ausgehend, dass der Lichtbogen in möglichst unmittelbare Be- rührurig mit den entionisierend wirkenden Stoffen gebracht werden muss, besteht die Erfindung darin, dass der Unterbrechungs lichtbogen zwischen Isolierkörpern gezogen wird, auf die gegen die Lichtbogenachse ge richtete Druckkräfte wirken.
Das Gegen einanderdrücken der Isolierkörper hat zur Folge, dass ein nennenswerter Abstand zwi schen Lichtbogen und Oberfläche der Isolier- körper nicht entstehen kann, vielmehr die Isolierkörper sich in ihrer Lage selbsttätig allen Volumsänderungen- des Lichtbogens, insbesondere seiner Querschnittverminderung bei Abnahme der Stromstärke, anpassen.
Durch diese innige Berührung des Licht bogens mit den Isolierkörpern wird die zur schnellen Löschung erforderliche intensive Entionisierwirkung hervorgebracht. Ausser dem kann noch durch das Zusammenpressen des Lichtbogens sein Energieverbrauch ge steigert werden, mithin die Löschung eben falls beschleunigt werden.
Die Wirkung der Vorrichtung ist dann eine besonders vollkommene, wenn die an den Lichtbogen angepressten Isolierkörper zur Dampfentwicklung befähigt werden. Die Dampfentwicklung erhöht den Ent- ionisierungseffekt und hat den weiteren Vorteil, dass die Isolierkörper nicht anbren nen können. Man macht zu diesem Zwecke die Isolierkörper aus Faserstoffen tierischer oder -pflanzlicher Herkunft, welche die Eigenschaft haben, genügende Mengen von Feuchtigkeit aufzunehmen. Der Lichtbogen verdampft dann diese_ #Fhtigk..' .
folge seiner kurzen Dauer imstande zu sein, die Isolierkörper ganz auszutrocknen. Es ent steht also an der Oberfläche des Isolierkör pers eine lebhafte Dampfentwicklung, und der Dampf wird in den Lichtbogenpfad ge schleudert.
Insbesondere hat sich für diesen Zweck Fiber bewährt, das ist ein Isolierstoff aus in sogenannte Hydratzellulose umgewandelter Zellulose.
Es ist vorteilhaft, die Isolierkörper in einer Flüssigkeit anzuordnen, da sich auf diese Weise ihr Feuchtigkeitsgehalt rasch immer wieder erneuern kann. Als Schalt flüssigkeit wird vorzugsweise eine solche verwendet, aus deren Dämpfen sich unter der Einwirkung des Lichtbogens keine festen Rückstände ausscheiden, beispielsweise Was ser. Die Oberfläche der Isolierschicht bleibt dann immer rein und<U>hat</U> eine hohe Über schlagsspannung.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist eine solche, bei der das bewegliche Schaltstück so angeord net ist, dass der Schaltstückträger bei ge schlossenem Kontakt zwischen den Isolier- stücken liegt, die gegen ihn gedrückt werden, und bei der Kontaktöffnung aus dem Raum zwischen .den Isolierstücken herausgezogen wird. Insbesondere können das bewegliche Schaltstück und sein Träger messerartig aus gebildet sein, um dem Lichtbogen eine flache Form zu geben, so dass ein möglichst grosser Teil seiner Oberfläche der entionisierenden Wirkung ausgesetzt ist.
Mit manchen Schaltern lassen sich be sonders vorteilhaft Lichtbögen grosser Strom stärken löschen. während Lichtbögen kleine rer Stromstärke ohne weiteres nicht von ihnen gelöscht werden.
Man kann nun solche Schalter derart ausführen, dass sie die Merk-. male nach der vorliegenden Erfindung auf weisen, wobei der zunächst in dem Schalter für die grossen Stromstärken gezogene Licht- hager naab fem-Austritt aus diesem Schal ter zwischen --Isolierkö_rpern\ im Sinne der Erfindung gezogen' wird.
Dies-e\Ausführungs- art hat den Vorteil, dass man die mit den Isolierkörpern arbeitenden Schalterteile mir für verhältnismässig kleine Stromstärken zu bemessen braucht.
In den Figuren sind zwei Ausführungs- beispiele des Erfindungsgegenstandes dar gestellt.
Fig. 1 und 2 zeigen einen Schalter nach der Erfindung im Aufriss und Grundriss. In einem zylindrischen Schaltgefäss 10, das bis zur Höhe 11 mit Schaltflüssigkeit, etwa Wasser, gefüllt ist und das von einem Isolierdeckel 12 verschlossen wird, befinden sich die beiden Isolierkörper 13 und 14 aus flüssigkeitsaufnehmendem Faserstoff, welche auf den am Gefäss' 10 befestigten Bolzen 15, 16 nach innen gleiten können. 17, 18 sind starke Druckfedern, die sich einerseits gegen die Isolierkörper, anderseits gegen die Wand des Schaltgefässes stützen. 23 ist das fest stehende Schaltstück. 19 ist das bewegliche Schaltstück mit seinem Träger, der ebenso wie das Schaltstück selbst.
messerartig aus gebildet ist, wie sich aus dem Grundriss Fig. 2 ergibt. Vor und hinter den Isolier- körpern 13 und 14 sind zwei Wände 20, 21 aus isolierendem Material angebracht, die den Lichtbogenraum nach der Seite hin ab grenzen. . Bei der Schalteröffnung wird das heweg- liche Schaltstück mit seinem Träger 19 nach oben zwischen den Isolierkörpern 13, 14 aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff heraus gezogen. Dabei wird der Lichtbogen zwi schen diesen Isolierkörpern gezogen.
Die Isolierkörper werden durch die Federn 17, 18 stark gegen den Lichtbogen gedrückt. An ihrer Oberfläche findet eine starke Dampf entwicklung statt, welche einerseits dass An brennen der Isolierkörper verhindert, ander seits die Entionisierung bewirkt. Die Dampf entwicklung dauert bei einem Wechselstrom- schalter auch beim Stromdurchgang durch den Nullwert an, da die Wärme in den Iso- lierkörpern und der darin enthaltenen Flüs sigkeit aufgespeichiert ist.
Beim Nulldurch gang des Stromes findet an den kühlen Ober flächen der Isolierkörper und an den Flüs sigkeitströpfchen eine ausserordentlich rasche Rekombination der positiven und negativen freien elektrischen Ladungsträger statt. Ausserdem werden diese auch an den sich aus dem Dampf ausscheidenden Flüssigkeits teilchen gebunden, so dass die wiederkehrende Spannung nach dem Stromnulldurehgang nicht mehr imstande ist, die Lichtbogenent- ladung aufrecht zu erhalten.
Der Lichtbogen erlischt daher bei seinem Stromnulldurch- gang.
Nach Fig. 3 weist ein Schalter mit den Merkmalen nach der Erfindung eine Expan sionskammer auf. In dem gemeinsamen Schaltgefäss 20 befindet sich die Expansions kammer 2-1 mit der Expansionsöffnung 22. 23 ist das feststehende Schaltstück. 25 und 26 .sind die beiden isolierenden Gleitkörper aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff, 27 und 28 die beiden Druckfedern. In der Ex pansionskammer 21 werden nur Lichtbögen. deren Stromstärke über einem gewissen Grenzwerte liegt, durch den bekannten Ex pansionseffekt gelöscht.
Lichtbögen kleinerer Stromstärken werden dagegen nicht inner halb .der Expansionskammer gelöscht, -son dern diese brennen auch zwischen den Isolier- stücken 25, 26 und werden an dieser Stelle in der oben beschriebenen Weise gelöscht.
Circuit breaker. The invention relates to a power switch and has the task of extinguishing the interruption arc in the shortest possible time.
The invention assumes that the arc-dissolving effect of the known liquid switches is based on the deionizing effect of vapors that are continuously supplied to the arc path. These vapors reffe ions <U> and </U> @ leh-t en, which are necessary to maintain the discharge, partly by binding and attachment to liquid particles, partly by a very strong increase in recombination reduced.
The rest is then no longer sufficient to maintain the discharge, since very large amounts of energy are required for the new formation of free electrical discharge carriers. In the case of alternating current, this deionization effect appears so strongly when the current passes through zero that arcs of these currents can be extinguished particularly effectively with liquid switches that work according to the principle mentioned.
In the known oil switch, as is the case with every liquid switch, the contacts of which are free in the switching liquid, the deionizing effect that forms on the edge of the gas bubble is greatly reduced because the gas bubble is very much reduced rapidly increases, and therefore the arc burning in the middle of the gas bubble evades the action of the vapors.
The well-known proposal to extinguish the arc by injecting a liquid is also unsuccessful because the arc is easily movable and therefore evades the jet of liquid.
On the basis of the knowledge that the arc must be brought into contact with the deionizing substances as closely as possible, the invention consists in that the interrupting arc is drawn between insulating bodies on which the pressure forces directed against the arc axis act.
Pressing the insulators against each other means that there is no significant distance between the arc and the surface of the insulator, rather the insulator automatically adjusts its position to all changes in the volume of the arc, in particular its cross-section reduction when the current strength decreases.
This intimate contact of the arc with the insulating bodies produces the intensive deionizing effect required for rapid extinguishing. In addition, by compressing the arc, its energy consumption can be increased, which means that the extinction can also be accelerated.
The effect of the device is particularly perfect when the insulating bodies pressed against the arc are enabled to generate steam. The development of steam increases the deionization effect and has the further advantage that the insulating bodies cannot stick. For this purpose, the insulating bodies are made of fiber materials of animal or vegetable origin, which have the property of absorbing sufficient amounts of moisture. The arc then vaporizes this_ #Fhtigk .. '.
follow its short duration to be able to dry out the insulating body completely. So there is a lively development of steam on the surface of the insulating body, and the steam is thrown into the arc path.
In particular, fiber has proven itself for this purpose, which is an insulating material made of cellulose converted into so-called hydrate cellulose.
It is advantageous to arrange the insulating bodies in a liquid, since in this way their moisture content can quickly and again be renewed. The switching fluid used is preferably one from whose vapors no solid residues precipitate under the action of the arc, for example What water. The surface of the insulating layer then always remains clean and <U> has </U> a high surge voltage.
An advantageous embodiment of the subject matter of the invention is one in which the movable contact piece is arranged such that the contact piece carrier lies between the insulating pieces that are pressed against it when the contact is closed, and from the space between the insulating pieces when the contact is opened is pulled out. In particular, the movable contact and its carrier can be designed like a knife in order to give the arc a flat shape, so that the largest possible part of its surface is exposed to the deionizing effect.
With some switches it is particularly advantageous to extinguish arcs with large currents. while arcs of small rer current strength are not easily extinguished by them.
One can now run such switches in such a way that they the memory male according to the present invention, wherein the first drawn in the switch for the large currents, the Lichthager naab far exit from this switch between --Isolierkö_rpern \ in the sense of the invention is pulled '.
This embodiment has the advantage that the switch parts that work with the insulating bodies need to be dimensioned for relatively small currents.
The figures show two exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
1 and 2 show a switch according to the invention in elevation and plan. In a cylindrical switching vessel 10, which is filled up to the level 11 with switching liquid, such as water, and which is closed by an insulating cover 12, there are the two insulating bodies 13 and 14 made of liquid-absorbing fiber, which are attached to the bolt 15 attached to the vessel 10 , 16 can slide inwards. 17, 18 are strong compression springs which are supported on the one hand against the insulating body and on the other hand against the wall of the switching vessel. 23 is the fixed contact piece. 19 is the moving contact piece with its carrier, which like the contact piece itself.
is formed like a knife, as can be seen from the plan of FIG. In front of and behind the insulating bodies 13 and 14, two walls 20, 21 made of insulating material are attached which delimit the arc space to the side. . When the switch is opened, the movable contact piece with its carrier 19 is pulled upward between the insulating bodies 13, 14 made of liquid-absorbing fiber material. The arc is drawn between these insulating bodies.
The insulating bodies are strongly pressed against the arc by the springs 17, 18. A strong vapor build-up takes place on its surface, which on the one hand prevents the insulator from burning on and on the other causes deionization. With an AC switch, the vapor development continues even when the current passes through the zero value, since the heat is stored in the insulating body and the liquid contained therein.
When the current passes through zero, an extremely rapid recombination of the positive and negative free electrical charge carriers takes place on the cool upper surfaces of the insulating body and on the liquid droplets. In addition, these are also bound to the liquid particles that separate from the vapor, so that the voltage that returns after the current has passed through zero is no longer able to maintain the arc discharge.
The arc therefore extinguishes when it crosses zero.
According to Fig. 3, a switch with the features of the invention on an expansion chamber. In the common switching vessel 20 is the expansion chamber 2-1 with the expansion opening 22. 23 is the fixed switching piece. 25 and 26 .are the two insulating sliding bodies made of liquid-absorbing fiber material, 27 and 28 the two compression springs. In the expansion chamber 21 only arcs are. whose amperage is above a certain limit, deleted by the known Ex pansion effect.
In contrast, arcs of lower current strengths are not extinguished within the expansion chamber, but they also burn between the insulating pieces 25, 26 and are extinguished at this point in the manner described above.