DE1073577B

DE1073577B - Schnellabschaltvoi richtung

Info

Publication number: DE1073577B
Application number: DENDAT1073577D
Authority: DE
Inventors: Ing Adil Erk Braunschweig und Dr Ing Ludwig Schmitz Ratingen Dr
Original assignee: FMAG Elektrizitats Gesellschart mbH Frankfurt/M
Priority date: 1954-05-22
Publication date: 1960-01-21
Also published as: US2861153A; GB773386A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellabschaltvorrichtung, bei welcher nach Auftrennung eines Hauptstrompfades die endgültige Abschaltung des Stromes in einem Nebenstrompfad durch Lichtbogenlängung erfolgt.

Es ist bei Schaltern dieser Art anzustreben, daß der Strom sehr frühzeitig auf den Nebenstrompfad übergeht, durch die Lichtbogenlängung schnell begrenzt und schließlich unterbrochen wird. Die Erzielung einer ausreichend schnellen Lichtbogenlängung ist heute kein schwieriges Problem mehr. Schwierigkeiten macht jedoch noch das schnelle Überleiten des Stromes vom Haupt- zum Nebenstrompfad,

Dieses Problem wird durch die Erfindung dadurch besonders günstig gelöst, daß im Hauptstrompfad eine chemische Energiequelle in oder unmittelbar an dem durch die chemische Energie zu zerlegenden oder zu bewegenden Leiterteil, vorzugsweise kleiner Baulänge, angeordnet ist. Dabei wird der Hauptstrompfad nicht nur sehr plötzlich aufgerissen, sondern es wird auch der Spannungsabfall an der Trennstelle des Hauptstrompfades durch die bei der chemischen Reaktion auftretende Druckentwicklung außerordentlich schnell erhöht. Der Strom wird daher in kürzester Zeit vom Hauptstrompfad auf den strombegrenzenden Nebenstrompfad übergeleitet.

Für die Zwecke der Erfindung kommen als chemische Energiequellen vor allem detonierende Sprengladungen in Betracht. Mit ihrer Hilfe lassen sich Leiterteile schnellstens zerlegen. Soll die Unterbrechung im Hauptstrompfad durch Bewegen eines Leiterteiles, ohne diesen zu zerstören, bewirkt werden, so können Treibladungen verwendet werden, die unmittelbar am zu bewegenden Leiterteil angeordnet sind.

Die Verwendung von Explosivstoffen ist bei elektrischen Schaltern zwar an sich bekannt, nicht jedoch bei Schaltern der der Erfindung zugrunde liegenden Art, bei denen nach schneller Auftrennung eines Hauptstrompfades die endgültige Abschaltung des Stromes in einem Nebenstrompfad durch Lichtbogenlängung erfolgt. Die bekannten Arten der Verwendung von Explosivstoffen wären für die Zwecke der vorliegenden Erfindung aber auch nicht wirkungsvoll genug und würden den zu stellenden Anforderungen nicht gerecht werden.

Beispielsweise ist es bekannt, einen Stromleiter mit einer Pistole entzwei zu schießen. Das durch das Schießpulver in Bewegung gesetzte Geschoß braucht immerhin eine gewisse Zeit, um zum Stromleiter zu gelangen. Die Verwendung einer Pistole wäre daher beim Anmeldungsgegenstand längst nicht so wirkungsvoll wie es eine unmittelbar am aufzutrennenden Leiter angeordnete Sprengladung ist, wobei die Wirkung viel un-Schnellabschaltvorrichtung

Anmelder:

EMAG Elektrizitäts-Gesellschaft m. b. H._r Frankfurt/M., Bornheimer Landwehr 41

Dr.-Ing. Adil Erk, Braunschweig,

und Dr.-Ing. Ludwig Schmitz, Ratingen,

sind als Erfinder genannt worden

mittelbarer ist und die notwendige Kommutierungsspannung durch den Druck der an der Trennstelle auftretenden Explosionsgase schnellstens entsteht.

Ferner kennt man Schalter mit durch Explosivstoff betätigten Kolbenantrieben. Diese arbeiten wegen der verhältnismäßig großen zu beschleunigenden Massen und weil sich der Druck im Kolbenraum erst ausbilden muß, ebenfalls langsamer als die Einrichtung der Erfindung. Dies gilt auch für die bekannte Anordnung, bei der die Stromunterbrechung im Kolbenantriebszylinder erfolgt und die Explosivgase von in der Zylinderwand angeordneten Patronen zur Beblasung des Lichtbogens verwendet werden. Sowohl die Kontakttrennung als auch die Lichtbogenbeblasung setzen hierbei verhältnismäßig spät ein.

Mit dem Schalter der Erfindung ist dem Bekannten gegenüber eine wesentlich gefahrlosere Abschaltung sehr großer Kurzschlußleistungen möglich.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung weiter erläutert, die in schematischer Darstellung einige Ausführungsbeispiele und deren zweckmäßige Ausgestaltungen zeigt.

Beim Schalter der Fig. 1 führt der Hauptpfad des elektrischen Stromes von der Anschlußstelle 1 über die Kontaktstellen 2 und 3 zur Anschlußstelle 4. Die Kontaktstellen 2 und 3 sind mit einer Sprenghülse 5 überbrückt. Die Anschlüsse 6 sind mit dem Zündleiter einer Sprengkapsel verbunden und dienen dazu, die Sprengkapsel zur Detonation zu bringen. Parallel zum Hauptpfad des elektrischen Stromes führt über die Leiter 7 und 8 der Nebenpfad, welcher durch die Brücke 9 geschlossen wird. Die oberen Teile 10 und 11 der Leiterstücke 7 und 8, welche auch mehrteilig ausgebildet sein können, befinden sich innerhalb von Polschuhen 12 •und 13, so daß die Lichtbogenfußpühkte, die auf den Teilen 10 und 11 wandern, und deren nähere Umgebung einem hohen Magnetfeld ausgesetzt sind. Die

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Brücke 9 ist mit der Stange 14 über eine Feder 15, welche zur Aufrechterhaltung des notwendigen Kontaktdruckes zwischen den Teilen 9 und 7 bzw. 9 und 8 dienen, verbunden. Die Stange 14 steht ihrerseits unter dem Einfluß der Feder 16 und stützt sich auf die Sprenghülse 5, welche durch Pressung zwischen den Teilen 2 und 3 gehalten wird.

Soll eine Abschaltung vorgenommen werden, so wird die Sprengkapsel 5 durch Anlegen einer Spannung an die Anschlüsse 6 zur Detonation gebracht. Dadurch wird der Hauptpfad 1,1, 3, 4 des elektrischen Stromes aufgetrennt, wobei ein Lichtbogen praktisch nicht in Erscheinung tritt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Anordnung so zu treffen, daß durch den Detonationsstoß eine kurzzeitige vorübergehende Erhöhung des Kontaktdruckes zwischen den Teilen 7 und 9 bzw. 8 und 9 entsteht, und daß anschließend daran die Trennbewegung des Nebenpfades von der Auftrennung des Hauptpfades abgeleitet wird. Der Vorteil besteht darin, daß durch die kurzzeitige vorübergehende Erhöhung des Kontaktdruckes die Masse des Teiles 9 verhältnismäßig klein ausgebildet werden kann und dadurch auch wieder Zeit infolge der höheren möglichen Beschleunigung gewonnen wird. Nach der Zerstörung der Sprenghülse 5 wird die Brücke 9 unter dem Einfluß der Feder 16 rasch nach unten bewegt, und zwischen den Teilen 7 und 9 bzw. 8 und 9 werden Lichtbogen gezogen, die sich unter dem Einfluß der Magnetfelder der Erregermagneten 12 und 13 schnell vereinigen. Die Lichtbogenfußpunkte wandern sodann auf den Schienen 10 und 11 aufwärts. Ein unerwünschtes Verkürzen des Lichtbogens kann durch eine isolierte Trennwand 17 unterbunden werden.

Die Sprenghülse 5 wird zweckmäßig aus einem Material angefertigt, welches eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, aber von spröder Beschaffenheit ist, so daß eine rasche Zerlegung möglich ist. Bei der praktischen Verwendung wird man nicht, wie in Fig. 1 gezeigt, die Hülse allein zwischen die Teile 2 und 3 pressen, sondern die Hülse mit Flanschen oder ahnliehen Teilen, mit welchen sie verlötet, verschweißt oder verklemmt wird, versehen. Die Hülse wird also mitsamt diesen Halteteilen zwischen die Schienen 2 und 3 gepreßt bzw. von diesen Teilen eingeklemmt.

Statt eine Hülse zu benutzen, besteht auch die MÖglichkeit, gemäß Fig. 2 ein durchgehendes, aber auswechselbares Leiterstück 18 mit einer Kerbe 19 zu verwenden. Ein derartiges Leiterstück kann mittels einer detonierenden Sprengladung 20 aufgetrennt werden, wenn die Anordnung z. B. auf einer festen Isolierstoffunterlage 21 befestigt ist. Es ist dabei zu beachten, daß die aufzusprengenden Teile, also sowohl Sprengkapseln als auch Enge-Stellen 22j möglichst kurze Baulängen haben, damit nicht durch Stromwärmeverluste Temperaturerhöhungen eintreten können, welche unter Umständen zu einer unerwünschten Zündung der Sprengladung Anlaß geben könnten.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind, die Hauptanschlüsse 1 und 4 durch eine Kontaktbrücke 23 elektrisch verbunden, der eine Treibladung 24 zugeordnet ist. Wird die Treibladung 24 zur Explosion gebracht, so bewegt sie die Brücke 23 gegen die Kraft der Feder 25 und öffnet den Hauptstrompfad. Durch Verriegelungseinrichtungen 26 und 27 ist dafür gesorgt, daß die Brücke 23 im Abschaltzustand von den Tel·- len 1 und 4 ferngehalten wird.

Sowohl bei der Verwendung von Sprengladungen als auch bei der Verwendung von Treibladungen wird zweckmäßigerweise um die Hauptkontakte eine Schutzvorrichtung etwa in Form mehr oder weniger dickwandiger Töpfe (Teil 32, Fig. 1) angeordnet, um Beschädigungen der Umgebung bei der Explosion oder Detonation der Ladungen zu vermeiden.

In vielen Fällen wird es erforderlich sein, die geöffnete Abschaltvorrichtung möglichst schnell für eine nochmalige Abschaltung bereitzumachen. Alle aus der Waffentechnik bekannten Einrichtungen für den A⁷Orschub von Ladungen können hierzu verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, zwei oder mehrere Hauptkontaktstellen parallel anzuordnen und durch jeweiliges Umschalten auf die nächste die Wiederausschaltbereitschaft der Schaltvorrichtung vorzunehmen.

Soll die Schaltvorrichtung auch die Abschaltung kleiner Stromstärken vornehmen können, so kann es unter Umständen zweckmäßig sein, das Erregerfeld für die Lichtbogenablenkung bzw. für die Lichtbogenlängung fremdzuerregen. Dies hat den Nachteil, daß die Abschaltvorrichtung im Bereich des Nebenpfades polaritätsabhängig wird. Man kann diesem Nachteil erfindungsgemäß dadurch begegnen, daß zwei Lichtbogenlöscheinrichtungen 28, 29 zu einer Haupttrennstelle 30 parallel geschaltet werden, etwa gemäß Fig. 4. Dazu gehört eine Verriegelungseinrichtung, welche eine der beiden Lichtbogeneinrichtungen28 und 29 bei jeder Abschaltung geschlossen hält, so daß nur jene Einrichtung anspricht, deren Erregerfeld richtig polarisiert ist.

Sollen bei erfindungsgemäßen Abschaltvorrichtungen irgendwelche Zusatz- oder Hilfskontakte Stromkreise öffnen oder schließen, so können solche Zusatzkontakte 31 etwa so angeordnet werden, wie in Fig. 1 skizziert, d. h. also, daß die Bewegung des Zusatzkontaktes, falls er möglichst schnell ansprechen soll, durch die Auftrennung der Hauptkontaktstellen eingeleitet bzw. ausgelöst wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Schnellabschaltvorrichtung, bei welcher nach Auftrennung eines Hauptstrompfades die endgültige Abschaltung des Stromes in einem Nebenstrompfad durch Lichtbogenlängung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptstrompfad eine chemische Energiequelle in oder unmittelbar an einem durch die chemische Energie zu zerlegenden oder zu bewegenden Leiterteil, vorzugsweise kleiner Baulänge, angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als chemische Energiequellen detonierende Sprengladungen dienen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle im Hauptpfad als Engestelle mit auswechselbarem Leiterteil in Form einer Sprenghülse geringeren Querschnittes ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sprenghülsen aus sprödem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Sprenghülsen mit den zur Halterung bestimmten Teilen verlötet und/oder verschweißt sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sprenghülsen einschließlich der zur Halterung bestimmten Teile allein durch die Anpressung zwischen kontaktgebenden Teilen des Hauptstrompfades gehalten werden.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

ein gekerbtes Schienenstück zur Auftrennung des Hauptstrompfades dient.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Schutzvorrichtung, insbesondere einen dickwandigen Topf, an der Haupttrennstelle.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß mit Hilfe der Detonationskräfte der Kontaktdruck im Nebenpfad kurzzeitig erhöht wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als chemische Energiequellen Treibladungen dienen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel, welche eine bewegliche Strombrücke des Hauptpfades in der Trennstellung festzuhalten gestatten.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur beschleunigten Herstellung der Abschaltbereitschaft wenigstens eine in die Strombahn einschaltbare Reservetrennstelle vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Nebenkontakte, deren Bewegung von der Trennung des Hauptpfades abgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 206 993, 318 665,
062;

USA.-Patentschrift Nr. 723 183.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen