DE1064589B - Elektrischer Schalter mit Lichtbogenloeschkammer und mit magnetischer Blasung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, insbesondere für Gleichstrom, mit Lichtbogenlöschkammer und magnetischer Blasung, bei welchem besondere Lichtbogenteiler und Lichtbogenlaufschienen dem Lichtbogen eine bestimmte Form aufzwingen, so daß sich besonders zweckmäßig wirkende, vom Lichtbogenstrom selbst erzeugte Blasfelder ergeben, welche die Beherrschung von Gleichstromlichtbögen hoher Leistung gestatten.

Normalerweise hat eine Lichtbogenkammer die größte Ausdehnung in der Kontaktöffnungsebene, d. h., Lichtbogenzündraum und Lichtbogenlöschraum liegen parallel zueinander. Es ist aber auch die Ausführungsform einer Kammer mit zueinander rechtwinkelig liegenden Lösch- und Zündraumebenen bekannt. Derartige Kammern sind mit einer besonderen Bogenführung an den Trennwänden versehen und besitzen den Vorteil kleinerer Abmessungen. Sie wurden bisher bei dreipoligen Wechselstromschaltern, sogenannten Magnetblasschaltern, eingesetzt. Der Lichtbogenverlauf entspricht der in Fig. 1 schematisch gezeichneten Form. Der Anfangslichtbogen wird durch sein eigenes bzw. durch ein fremdes Blasfeld in die jeweilige Einzelkammer getrieben. Das Eigenfeld des so behandelten Lichtbogens ist mit dem Feld einer Spule vergleichbar, d. h., die durch die einzelnen Lichtbogenschleifen erzeugten magnetischen Teilfelder C heben sich jeweils in ihrer vertikalen Komponente auf, so daß lediglichdas sämtliche Windungen umfassende Magnetfeld H_ges_ übrigbleibt (Fig. 1).

Dieses Eigenfeld beteiligt sich stark an der Fortbewegung des Bogens. Bei extrem schmalen Teilkammern wirkt dieser Vorgang noch verhältnismäßig günstig. Bei stark auseinandergezogenen Teillichtbögen ist jedoch nur noch ein geringer Bruchteil der Eigenfeldblasung vorhanden. Insbesondere kann auf diese Weise ein Gleichstromlichtbogen keine genügende Beschleunigung erfahren. Gleichstrombögen sind bekanntlich wesentlich stabiler und daher schwerer zu behandeln als ein Wechselstromlichtbogen, bei dem der natürliche Nulldurchgang fast immer zu einer vorzeitigen Entionisierung der Entladungsstrecke führt und dadurch den Löschvorgang begünstigt.

Bei der Beherrschung von leistungsstarken Gleichstromlichtbögen in sogenannten Magnetblasschaltern kommt es darauf an, möglichst wirksame Blasfelder zu erhalten. Andererseits darf die magnetische Blasung, besonders in der letzten Phase der Bogenbeeinflussung, nicht übermäßig scharf sein, damit Überspannungen vermieden werden, die der Anlage (etwa den Wicklungen von zu schützenden Maschinen) gefährlich werden können.

Es wird daher fast immer mit einer stärkeren ma-Elektrischer Schalter
mit Lichtbogenlöschkammer
und mit magnetischer Blasung

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Adolf Pfeiffer und Heinz Fehling,
Neumünster,
sind als Erfinder genannt worden

gnetischen Anfangsblasung gearbeitet, die den Bogen in die eigentliche Löschkammer des Schalters treibt. Hier erfolgt seine Übernahme durch die Zusatzblasung, die oft von dem Lichtbogen selbst eingeleitet wird.

Es ist üblich, der auf den Lichtbogen wirkenden Dynamik durch zweckmäßige Ausbildung der Lichtbogenführungshörner innerhalb der einzelnen Teilkammern entsprechenden Nachdruck zu verleihen. Für die Teilbogenführungshörner wird oft die sogenannte U-Form benutzt. Ihre Wirkung auf den Lichtbogen geht aus der Magnetfeldbildung an diesen U-Stücken deutlich hervor (s. auch Fig. 4, 4a und 4b). Nach der Teilung des Lichtbogens führen die von dem U-förmigen Leiter jetzt elektrisch verbundenen Teillichtbögen einen Strom /. Das von diesem Strom erzeugte Magnetfeld umschließt den Leiter und schiebt die Teillichtbögen aufwärts.

Es ist unschwer zu erkennen, daß hierbei das Eigenfeld C jedes Teillichtbogens auf diesen Prozeß unterstützend einwirkt. Während das unterhalb des Lichtbogens befindliche magnetische Leiterfeld durch die horizontale Komponente des Eigenfeldes gleichsinnig unterstützt wird, verliert die entgegengesetzte, ebenfalls horizontale Komponente oberhalb des Bogens an Wirkung· Üblicherweise wird ein derartiges U-Stück gegenüber der gesamten Kammerwand relativ kurz gehalten, damit der danach einsetzende Prozeß der Bogenverlängerungen wirksam werden kann.

Bei der eingangs erwähnten, bekannten Lichtbogenkammer ist das U-Stück außerdem quer zu seiner Ebene in V-Form ausgebildet. Dadurch erfolgt, nach dem Verlassen der Zündkammer, beim Eintritt in den Löschraum eine Umlenkung und Aufteilung des Licht-

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bogens, so daß die Stromrichtung in benachbarten Lichtbogenschleifen die gleiche ist. Die einzelnen Teilbögen stehen sich dann instabil gegenüber. Bei dieser Ausführung erfährt ein Gleichstromlichtbogen keine genügende Beschleunigung, weil das Eigenfeld bei 5 stark auseinandergezogenen Teilliclitbögen sehr geschwächt wird.

Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil und schafft einen elektrischen Schalter, der sich besonders gut zur Abschaltung leistungsstarker Gleichstromlichtbögen eignet.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit Lichtbogenlöschkammer mit magnetischer Blasung und senkrecht zum Anfangslichtbogen stehenden isolierenden Trennwänden und beiderseits jeder Trennwand angeordneten, an ihren dem Anfangslichtbogen zugewandten Enden leitend verbundenen Lichtbogenhornpaaren, die den Lichtbogen im Verlauf seiner Wanderung in Teillichtbögen aufteilen und so leiten, daß die Teillichtbögen um etwa 90° gegenüber dem Anfangslichtbogen gedreht in die durch Trennwände gebildeten Teilkammern hineinlaufen; sie besteht darin, daß die zu den isolierenden Trennwänden parallelen Komponenten des magnetischen Streufeldes zwischen zwei benachbarten Teillichtbögen gleichgerichtet sind, indem die beiden Laufschienen eines jeden Lichtbogenhornpaares gleichsinnig gerichtet sind und die Laufschienen benachbarter Lichtbogenhornpaare divergieren.

Die Vorteile einer so angegebenen Bogenführung bestehen darin, daß unter Verwendung von Blasblechen, die jeweils in jede Teilwand der Löschkammer eingeschoben sind, das Eigenfeld von je zwei benachbarten Teilbögen in der Vertikalkomponente gleichgerichtet ist. Dadurch kann für den einzelnen Bogen in einer Teillöschkammer ein zur Löschung genügend großes Streufeld geschaffen werden, das dem Lichtbogen eine gute Dynamik verleiht. Die Anzahl der so erzeugten Teillichtbögen kann je nach Leistungsbedarf bestimmt werden und liegt dann der Gesamtkammergröße zugrunde.

In der Zeichnung Fig. 2 bis 8 ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Lichtbogenführung ;

Fig. 3 zeigt einen Teil der Lichtbogenkammer mit der Anordnung der Teilkammern und der Lichtbogenhörner in perspektivischer Ansicht; der \^rerlauf einiger Lichtbogenschleifen ist eingezeichnet;

Fig. 4 veranschaulicht die Übernahme des Anfangslichtbogens durch die U-förmigen Lichtbogenhornpaare und dient zur Erläuterung der Kraftwirkungen auf den Lichtbogen, desgleichen Fig. 4a;

Fig. 4b stellt in einem räumlichen Vektordiagramm den Zusammenhang zwischen Strom I, Feld C und der aus dem Zusammenwirken beider resultierenden KraftP dar;

Fig. 5 zeigt den erfindungsgemäßen Schalter in Seitenansicht; die Kontaktanordnung mit sich ausbildendem Lichtbogen ist schematisch dargestellt;

Fig. 6 stellt einen schematischen Querschnitt durch die Lichtbogenkammer dar,

Fig· 7 die Eisenschenkel zur Verstärkung der Anfangsblasung perspektivisch,

Fig. 8 eine Gesamtansicht der Lichtbogenkammer.

Die Kammer besteht aus dem Zündraum 1 und den senkrecht dazu angeordneten Teillöschkammern 2. Der Zündraum 1, der zur Erzeugung genügend starker Streufelder durch Beeinflussung der beiden Lichtbogenhörner4 und 5 dient, wird von zwei Eisen-

schenkein 3 (Fig. 5, 6 und 7) umschlossen. Die beiden verbindenden Jochstücke 6 und 7 werden durch den freien Raum unterhalb der Lichtbogenhörner geführt und sind in der an dem Schalter befestigten Isoliergrundplatte 8 eingelassen. DieGrundplatte trägt außerdem, durch eine Randfalzung 9 unterstützt, den gesamten Kammeraufbau.

Unmittelbar neben den Kontakten der zumeist einpoligen Schalter (Schnellschalter) mit festem Kontakt Kl und dem beweglichen Kontakt A'2 mit Drehpunkt in L werden zwei Schutzplatten 10 und 11 (Fig. 6), bestehend aus lichtbogenfestem Material, z. B. Micalex, untergebracht. Diese Platten schirmen den Lichtbogen besonders an der Erzeugungsstelle von den übrigen Schalterteilen ab und werden durch die Kammergrundplatte im vorgeschriebenen Abstand gehalten. Sie sind also nicht mehr an der Kammer selbst befestigt, sondern dem Schalter zugeordnet, um längere Lebensdauer zu gewährleisten. Die einzelnen Kammertrennwände 12 (Fig. 5) sind als Hohlkörper derart ausgebildet, daß eine Unterbringung der Blaseisen 16 möglich wird. Die einzelnen Trennwände bestehen aus zwei z. B. aus Hartpapier bestehenden Trägern 13, einem Keramikunterteil 14 und den zwei Deckplatten 15. Die Befestigung der einzelnen Teile geschieht nach den für derartige Kammern üblichen Schraub- oder Klebmethoden. Die Blaseisen 16 werden als Einzelbleche in den Trennwandhohlraum 17 eingelassen und gestatten eine schichtweise UnterbringungEs wird damit weiterhin möglich, durch Weglassen des einen oder anderen Bleches die Stärke der Zusatzblasung zu regulieren, was besonders für die gleichmäßige Verteilung des Lichtbogens über die gesamte Löschkammer von Bedeutung ist. Die Bogenhörner 18 liegen paarweise parallel beiderseits einer Kammerwand und sind zu einem U-förmigen Gebilde verbunden.

Die Kammer besitzt außerdem an ihren Stirnseiten je einen Handgriff 18, damit ein Ab- und Aufsetzen, insbesondere bei Vornahme der Kontaktkontrollen, vorgenommen werden kann.

Fig. 8 zeigt die Lichtbogenkammer in der Gesamtansicht. Eine weitere Unterteilung der Teillöschkammern 2 senkrecht zu ihrer Ebene durch metallische Zwischenelektroden zur zusätzlichen Entionisierung ist möglich. Die Wirkungsweise ist folgende: Im Augenblick der Kontaktöffnung setzt die Anfangsblasung des Schalters ein und treibt den Lichtbogen durch den Zündraum. Mit fortschreitender Wanderung der kathodischen und anodischen Ansatzpunkte auf den Bogenführungshörnern 4 und 5 wird in dem hufeisenförmigen Blasblech 3 ein Streufeld erzeugt, das den Lichtbogen unterstützend nach oben treibt, so daß er mit genügender Geschwindigkeit auf die als Sonden wirkenden und die Trennhohlwände umschließenden Bogenhörner 19 trifft. Hier setzt der Teilungseffekt am Bogen ein, so daß der Lichtbogen schließlich von den Sonden übernommen und in einer Anzahl Teilbögen mit gegenläufiger Stromrichtung von den einzelnen Löschkammern aufgenommen wird. Die Anordnung ist im Gegensatz zur bekannten Solenoidkammer grundsätzlich bifilar und muß für jeden Teillichtbogen eine Abschirmung besitzen, damit die Superponierung der Vertikalkomponenten des magnetischen Eigenfeldes zu einem genügend kräftigen Streufeld führt. Der Vorgang ist im wesentlichen aus Fig. 2, 3, 4 und 5 zu entnehmen.

Wenn vorstehend auch die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Schalters zum Unterbrechen von Gleichstrom erzielten Vorteile besonders hervor-

Claims (3)

gehoben werden, so ist die Anwendung auf dieses Gebiet nicht beschränkt, sondern die Erfindung kann mit gleichem Vorteil auch für die Unterbrechung von Wechselströmen benutzt werden, ohne daß eine Änderung vorgenommen werden muß. Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschkammer, mit magnetischer Blasung und mit senkrecht zum Anfangslichtbogen stehenden isolierenden Trennwänden und beiderseits jeder Trennwand angeordneten, an ihren dem Anfangslichtbogen zugewandten Enden leitend verbundenen Lichtbogenhornpaaren, die den Lichtbogen im Verlauf seiner Wanderung in Teillichtbögen aufteilen und so leiten, daß die Teillichtbögen um etwa 90° gegenüber dem Anfangslichtbogen gedreht in die durch Trennwände gebildeten Teilkammern hineinlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den isolierenden Trennwänden par-

allelen Komponenten des magnetischen Streufeldes zwischen zwei benachbarten Teillichtbögen gleichgerichtet sind, indem die beiden Laufschienen eines jeden Lichtbogenhornpaares gleichsinnig gerichtet sind und die Laufschienen benachbarter Lichtbogenhornpaare divergieren.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Trennwände in an sich bekannter Weise als Hohlkörper zur Aufnahme von Blaseisen ausgebildet sind.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb der Löschkammer liegende Zündraum von Eisenschenkeln (3) umschlossen ist, die durch Jochstücke (6 und 7) unterhalb der Lichtbogenhörner (4 und 5) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr- 598 048, 682 650,
926, 761 228, 762 739, 898 019;

britische Patentschriften Nr. 656 644, 702 834.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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