CH156570A - Circuit breaker. - Google Patents

Circuit breaker.

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CH156570A
CH156570A CH156570DA CH156570A CH 156570 A CH156570 A CH 156570A CH 156570D A CH156570D A CH 156570DA CH 156570 A CH156570 A CH 156570A
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circuit breaker
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Inventor
Aktieng Siemens-Schuckertwerke
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Siemens Ag
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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Leistungsschalter, dadurch gekennzeich net, dass der Unterbrechungslichtbogen zwi schen Isolierkörpern gezogen wird, auf die gegen die Lichtbogenachse gerichtete Druck kräfte wirken. UNTERANSPRüCHE 1. Leistungsschalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier- körper aus Faserstoff bestehen. 2. Leistungsschalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier- körper in einer Schaltflüssigkeit liegen. PATENT CLAIM: Circuit breaker, characterized in that the interruption arc is drawn between insulators on which the pressure forces directed against the arc axis act. SUBClaims 1. Circuit breaker according to claim, characterized in that the insulating bodies are made of fiber. 2. Circuit breaker according to claim, characterized in that the insulating bodies are in a switching fluid. 3. Leistungsschalter nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt flüssigkeit solcher Art ist, dass aus deren Dämpfen sich unter der Einwirkung des Lichtbogens keine festen Rückstände aus scheiden. 4. Leistungsschalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des beweglichen Schaltstückes bei ge schlossenem Kontakt zwischen den Isolier- stücken liegt, die gegen ihn gedrückt wer den, und bei der Kontaktöffnung aus dem Raum zwischen den Isolierstücken heraus gezogen wird. 3. Circuit breaker according to dependent claim 2, characterized in that the switching liquid is of such a type that no solid residues are deposited from their vapors under the action of the arc. 4. Circuit breaker according to claim, characterized in that when the contact is closed, the carrier of the movable contact is between the insulating pieces that are pressed against it and is pulled out of the space between the insulating pieces when the contact opens. 5. Leistungsschalter nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das beweg liche Schaltstück und sein Träger messer- artig ausgebildet .sind. 6. 5. Circuit breaker according to dependent claim 4, characterized in that the movable contact piece and its carrier are knife-like .sind. 6th Leistungsschalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakt- trennung in einer vorgeschalteten <B>Ab-</B> <I>s</I> e 'halteinrielitung erfolgt und das beweg- C liche Schaltstück erst nach seinem Aus tritt aus dieser Alaschalt.einrichtung zwi schen die Isolierkörper gezogen wird. Circuit breaker according to patent claim, characterized in that the contact separation takes place in an upstream <B> disconnection </B> <I> s </I> e 'holding device line and the movable contact element only emerges from this after its exit Alaschalt.einrichtung between tween the insulator is pulled.
CH156570D 1930-07-31 1931-07-23 Circuit breaker. CH156570A (en)

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