DE1079717B - Elektrischer Leistungsschalter - Google Patents
Elektrischer LeistungsschalterInfo
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- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B11/00—Switchgear having carriage withdrawable for isolation
- H02B11/12—Switchgear having carriage withdrawable for isolation with isolation by horizontal withdrawal
- H02B11/167—Switchgear having carriage withdrawable for isolation with isolation by horizontal withdrawal truck type
-
- H—ELECTRICITY
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf einen als Magnetfeldschalter . ausgebildeten elektrischen Leistungsschalter,
in dessen Lichtbogenlöschkammer die Lichtbogenlaufschienen die Blasmittel wenigstens teilweise
umfassen und seitlich von der eigentlichen Löscheinrichtung kaminartige Entlüftungsmittel vorgesehen
sind.
Es ist bekannt, daß die Lichtbogenabgasprodukte die Abschalteigenschaften sowohl von Wechselstromals
auch von Gleichstromschaltern wesentlich beeinflüssen
und verschlechtern. So neigen Metalldämpfe in
dem Lichtbogenkanal dazu, den Lichtbogen aufrechtzuerhalten und zu stabilisieren und dadurch seine
Abschaltung zu behindern. Im Hinblick, darauf, daß der .Anteil von Metalldampf in den Lichtbogenabgasprodukten
in erster Linie von den von den Laufschienen
abströmenden Metalldämpfen und Metallteilchen abhängt, ist es. wichtig, daß die mit den
Lichtbogenlaufschienen in Berührung stehenden Lichtbogenfußpunkte fortlaufend bewegt werden, um
dadurch eine Wärmekonzentration und eine entsprechend hohe und intensive Metallverdampfung zu
verhindern. Da die Lichtbögen die in der Löschkammer verwendeten Materialien teilweise verdampfen
und die entstehenden Lichtbogenabgasprodukte Überschlage am Löschkammerende außerhalb der Löschkammer
einleiten können, ist es wünschenswert, nicht nur die Menge der Metalldämpfe zu beherrschen und
zu regeln, sondern auch die Bewegung der Metalldämpfe durch die Löschkammer zu steuern.
Es sind Ausführungen von elektrischen Leistungsschaltern bekannt, bei denen die Lichtbogenlaufschienen
die Blasmittel teilweise oder völlig umfassen, wodurch eine sehr intensive Blaswirkung auf den Lichtbogen
ausgeübt wird. Hierbei wird jedoch nicht für eine gesteuerte, Überschläge vermeidende Abführung der
sich an den Lichtbogenfußpunkten bildenden gut leitenden, metallischen Lichtbogenabgasprodukte Rechnung
getragen.
Die Erfindung hat die Schaffung eines verbesserten elektrischen Leistungsschalters zum Ziel, bei dem die
von dem Lichtbogen auf die Lauf schienen des Schalters ausgeübte verdampfende Wirkung auf ein kontrollierbares
Maß vermindert wird und sich bildende metallische, leitende Lichtbogenabgasprodukte abgeführt
werden. ■ .
Nach der Erfindung sind die die Blasmittel wenigstens teilweise umfassenden Lichtbogenlaufschienen
von den magnetischen Blasmitteln aus nach unten abgebogen und erstrecken sich bis in das untere Eintrittsende
der Entlüftungsmittel oder wenigstens bis in die Nähe dieser Entlüftungsmittel.
Unter dem Einfluß ..des Blasfeldes und der sich in
der Löschkammer ausbildenden Gasströmung werden Elektrischer Leistungsschalter
Anmelder:
Allis-Chalmers Manufacturing Company,
West Allis, Wis. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,
Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8
Beanspruchte Priorität;
V. St. v. Amerika Vom 9. April 1957
V. St. v. Amerika Vom 9. April 1957
Eugene Wheelock Boehne, Wellesley Hüls, Mass.
(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
die Lichtbogenfußpunkte bis zu den Enden der Laufschiene, d. h. bis zu den Eintrittsenden der ■Entlüftungskanäle, getrieben, so daß sich bildende metallische
Dämpfe unmittelbar durch die Entlüftungskanäle abgeführt werden. Gleichzeitig wird der Lichtbogen
durch die vorgeschlagene Formgebung der Lichtbogenlaufschienen veranlaßt, bis zu seinem endgültigen
Verlöschen an anderer Stelle auf den Lichtbogenlaufschienen fortwährend neu zu zünden, so daß die Fußpunkte
sich stets in Bewegung befinden und nur wenig Metall verdampft.
Andere Merkmale, die in der Erfindung enthalten sind, werden beschrieben. Auf sie wird bei den beanspruchten
Ansprüchen Bezug genommen.
Die Erfindung soll schematisch an einem Beispiel erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Magnetfeldschalters mit der Ausbildung der Lichtbogenlaufschienen
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte- Teilansicht eines Teiles
einer Ausführung der Lichtbogenlöschkammer und der Blaseinrichtung einer in der Fig. 1. gezeigten
Schaltertype, - - -
Fig. 3 eine Draufsicht auf den in der Fig. 2 dargestellten Teil der Anordnung.
Der in den Zeichnungen dargestellte elektrische Magnetfeldschalter besitzt eine Lichtbogenlöschkammer,
in die der zwischen den trennbaren Kontakten entstehende Lichtbogen unter dem Einfluß des magnetischen
Blasfeldes hineingetrieben und gelöscht wird. Die trennbaren Kontakte bilden einen Teil des abzu-
909 770/3,28
schaltenden Stromkreises. Sie sind so angeordnet, daß die Kontakttrennung am unteren Eintrittsteil der
Lichtbogenlöschkammer stattfindet.
Die trennbaren Kontakte weisen eine allgemeine mit
11 bezeichnete feststehende Kontaktanordnung und einen damit zusammenwirkenden, allgemein mit 12
bezeichneten beweglichen Kontaktmechanismus auf. Die feststehende Kontaktanordnung ist elektrisch mit
der Anschluß-Stromschiene 13 verbunden, die den einen Anschluß des Leistungsschalters bildet. Der
bewegliche Kontaktmechanismus 12 mit dem Lichtbogenkontakt am Ende des beweglichen Kontaktarmes
ist elektrisch mit einer Anschluß-Stromschiene 15 verbunden, die den anderen Anschluß des Leistungsschalters bildet. Der bewegliche Kontaktmechanismus
12 wird über die Antriebsstange 16 in geeigneter Weise in die Einschalt- und Ausschaltstellung des
Schalters geführt. Die Antriebsstange 16 ist über einen Hebel 17 mit den Kraftbetätigungsmitteln des
Schalters, die mit 18 bezeichnet sind, verbunden.
Die Fig. 1 zeigt den beweglichen Kontaktmechanismus 12 in der Ausschaltstellung des Schalters. Der
Mechanismus 12 enthält Haupt- und Lichtbogenkontakte 20 und 22, die in der Ausschaltstellung des
Schalters von den entsprechenden Haupt- und Lichtbogenkontakten 23 und 25 der feststehenden Kontaktanordnung
11 getrennt sind. Ein Paar Ansätze 21, von denen in der Fig. 1 nur einer gezeichnet ist, sind
fest mit dem Lichtbogenkontakt 22 verbunden. Sie erstrecken sich auf beiden Seiten eines stegförmig
ausgebildeten Abschnittes des Lichtbogenkontaktes 22. Die Ansätze 21 bilden zusammen mit dem stegf örmigen
Abschnitt des Lichtbogenkontaktes 22 eine Eingriffsfläche, die mit der Oberfläche eines auf dem festen
Kontakt 11 aufgebauten Blockes 24 aus Isoliermaterial zusammenwirkt. Diese Anordnung verhindert eine
über den Einschaltpunkt hinausgehende Bewegung des beweglichen Kontaktmechanismus 12 in Einschaltrichtung.
In der Einschaltstellung des Schalters liegt der feste Hauptkontakt 23 elektrisch parallel zu dem
Lichtbogenkontakt 25. Die öffnung des Schalters geschieht durch eine Drehung des beweglichen Kontaktmechanismus
12 im Uhrzeigersinn durch den Antriebsmechanismus. Dabei trennen zunächst die den
Dauerstrom führenden Hauptkontakte 20 und 23 und anschließend die Lichtbogenkontakte 23 und 25. Der
Lichtbogen wird so zwischen den Lichtbogenkontakten im Eingangsgebiet der allgemein mit 26 bezeichneten
Lichtbogenlöschkammer gezogen.
Die Lichtbogenlöschkammer 26 besitzt magnetische Blasmittel, die so angeordnete Blasspulen 28 und 29
aufweisen, daß der zwischen den Lichtbogenkontakten 22 und 25 der beweglichen und festen Kontaktanordnung
eingeleitete Lichtbogen unter der Einwirkung des magnetischen Feldes in die Lichtbogenlöschkammer
26 getrieben wird. Das eine Anschlußende der Blasspule 28 ist mit einer elektrisch leitenden Lichtbogenlaufschiene
30 verbunden, während das andere Ende in unmittelbarer Nähe des Hauptkontaktes 23 angeschlossen
ist. Ein Ende der Blasspule 29 ist mit einer Lichtbogenlauf schiene 31 verbunden. Das andere Ende
ist über eine elektrisch leitende Schiene 27 mit der Verlängerung 32 der unteren Stromschiene verbunden.
Bei einer Abschaltung wird nach der Trennung der Lichtbogenkontakte 22 und 25 ein Fußpunkt des
Lichtbogens von dem feststehenden Lichtbogenkontakt 25 auf die Lichtbogenlaufschiene 30 geführt. Dadurch
wird die Blasspule 28 in den Lichtbogenstromkreis eingeschaltet. Der Strom fließt dann von dem Anschlußpunkt
der Blasspule 28 an dem oberen Kontakt-' block unmittelbar neben dem Hauptkontakt 23 durch
die Blasspule 28 zur Laufschiene 30 und durch den Lichtbogen zum beweglichen Kontakt 22. Der jetzt
zwischen der Lichtbogenlaufschiene 30 und dem beweglichen Kontakt 22 brennende Lichtbogen wird
durch die Drehung des beweglichen Kontaktmechanismus 12 wesentlich verlängert. Der Lichtbogen umhüllt
dabei den unteren Teil der Lichtbogenlaufschiene 31, wobei der Fußpunkt des Lichtbogens von dem Lichtbogenkontakt
22 zur Laufschiene 31 übergeht. Die Blasspule 29 wird dadurch in den Lichtbogenstromkreis
eingeschaltet. Der Lichtbogenstrom fließt jetzt über die Blasspule 29 und die Verbindungsschiene 27
zur Verlängerung 32 der unteren Anschluß-Stromschiene 15.
Obwohl im allgemeinen Leistungsschalter der in der Fig. 1 dargestellten Bauart eine Mehrzahl von ähnlichen
festen und beweglichen Kontaktanordnungen, und zwar je eine für jede Phase eines mehrphasigen
elektrischen Systems, besitzen, wird nur eine solche Kontaktanordnung und ein Antriebsmechanismus in
den Zeichnungen dargestellt. Der Schalter wird außerdem so beschrieben, als ob er in einer einphasigen
Ausführung vorhanden wäre.
Die feste Kontaktanordnung, der bewegliche Kontaktmechanismus
und die Lichtbogenlöschkammer sind auf einem Tragrahmen mit einem fahrbaren Grundrahmen
45 befestigt. Auf dem Grundrahmen sind die allgemein mit 18 bezeichneten Kraftbetätigungsmittel
des Leistungsschalters angebracht, die z. B., wie in Fig. 1, ein Einschaltmagnet, aber auch ein hydraulischer
oder druckluftbetätigter Antriebsmechanismus sein können.
Durch die pneumatischen Mittel 48 kann ein unter Druck stehendes Medium über das röhrenförmige
Glied 46., die Rohrverzweigung 49, das röhrenförmige
Isolierstück 54, das Lager 36 und die Düse 58 in die Zone der Lichtbogenentstehung geleitet werden. Das
unter Druck stehende Medium unterstützt bei stromschwachen und stromstarken Lichtbogen die Kühlung
und Löschung des zwischen den Lichtbogenkontakten gezogenen Lichtbogens und treibt diesen in die Löschkammer.
Gleichzeitig dient die in den pneumatischen Mitteln enthaltene Luftpumpe als Stoßdämpfer zur
Abbremsung der Bewegung des beweglichen Kontaktmechanismus 12 am Ende des Ausschaltvorganges.
Die Löschkammer 26 enthält eine Mehrzahl von in Abständen voneinander angeordneten Hindernisplatten
aus Isolierstoff. Die Hindernisplatten weisen eine erste Gruppe von mit Schlitzen versehenen Platten 62
auf, die sich quer zur Richtung des Lichtbogens an dem Lichtbogeneintrittsende der Löschkammer erstrecken.
Außerdem enthält die Löschkammer Gruppen von Trennplatten 63 bzw. 64, die im wesentlichen
längs der Richtung des Lichtbogens verlaufen. In der Löschkammer sind ein Paar kaminartiger öffnungen
65 und 66 angeordnet, die parallel zur Achse der Lichtbogenlöschkammer verlaufen. Sie werden von
den Hindernisplatten auf der einen und einer Seitenwand der Löschkammer 26 auf der anderen Seite
begrenzt.
Die kaminartigen öffnungen 65 und 66 sind oberhalb der Endgebiete der Lichtbogenlaufschiene 30 und 31
angeordnet. Sie führen die Lichtbogenabgasprodukte und Abgase, die bei der Bewegung der Lichtbogenfußpunkte
entlang den Lichtbogenlaufschienen entstehen, aus der Lichtbogenlöschkammer in die Atmosphäre.
Der Ionisierungsgrad des Gases und die Menge der Lichtbogenabgasprodukte, die bei der Einwirkung
des Lichtbogens auf die Lichtbogenlaufschienen frei
wird, ändern sich proportional mit dem Abschaltstrom
und mit den Spannungscharakteristiken des Leistungsschalters. Es ist bekannt, daß Lichtbogenabgasprodukte
die Wirksamkeit des Hindernisplattenstapels behindern können. Dementsprechend sind die kaminartigen
öffnungen 65 und 66 von dem Hindernisplattenstapel getrennt. Sie führen die Lichtbogengase und Lichtbogenabgasprodukte
von den Lichtbogenlaüfschienen direkt in die Atmosphäre, ohne daß die Gase durch
diese Hindernisplattenstapel geführt werden.
Weiterhin ist jede Laufschiene so angeordnet, daß sie zumindest einen Teil der zugehörigen magnetischen
Blasspule 28 oder 29 umfaßt und sich von der zugehörigen Blasspule bis zu einem Punkt in oder in der
Nähe des Lichtbogeneintrittsendes der zugehörigen kaminartigen öffnung 65 oder 66 nach unten gerichtet
hin erstreckt. Falls es erwünscht ist, kann jede Lichtbogenlaufschiene direkt über der zugehörigen magnetischen
Blasspule oder lediglich in der Nähe der Blasspule angeordnet werden und von da aus zur Grundfläche
70 jeder kaminartigen Öffnung in einen gleichmäßigen und sanften Bogen geführt werden. In den
Fig. 1 und 2 ist jede Lichtbogenlaufschiene so dargestellt, daß sie sich von den Kontakten nach oben in
Wanderungsrichtung des Lichtbogens bis zu einem gewissen Teil ihrer Länge erstreckt, bevor sie sich,
um die Blasspule herumgeführt, nach unten gerichtet, über eine gewisse Strecke bis in die Nähe des Lichtbogeneintrittsendes
der Gruppen der Trennplatten 63 und 64 erstreckt und so eine elektrisch leitende Verbindung
entlang den Enden der Gruppen der Platten schafft. Die Anschlußenden jeder Lichtbogenlaufschiene
verlaufen im wesentlichen horizontal und führen durch eine Öffnung 71 bzw. 72 in die entsprechenden
kaminartigen öffnungen.
Wenn der bewegliche Kontaktmechanismus 12 in die Ausschaltstellung geführt wird und zwischen den
Lichtbogenkontakten ein Lichtbogen gezogen wird, so bewegen sich die Lichtbogenfußpunkte von den Lichtbogenkontakten 22 und 25 in etwa auf die mit 77 ge-
kennzeichneten Punkte auf den Lichtbogenlaufschienen
30 und 31. Die Fußpunkte des Lichtbogens laufen jetzt entlang den Lichtbogenlaufschienen 30 und 31, bis sie
die Entlüftungsöffnungen 71 und 72 in den kaminartigen öffnungen 65 und 66 etwa erreicht haben. Bis
zu diesem Zeitpunkt während der Abschaltung läuft gewöhnlich die Lichtbogensäule den Fußpunkten voraus,
d. h., die Kontaktpunkte des Lichtbogens auf den Laufschienen liegen unterhalb des Lichtbogens. Wenn
die Lichtbogenfußpunkte durch die öffnungen 71 und 72 in die kaminartigen Öffnungen laufen, so werden
die Fußpunkte die Lichtbogensäule entlang den Laufschienen nachziehen. Nachdem die Lichtbogenfuß punkte
die Öffnungen 71 und 72 in den Wänden 73 der kaminartigen öffnungen passiert haben, werden
sie sehr schnell weiter in den unteren Raum der kaminartigen Öffnungen hineinlaufen, denn es wirken
nicht nur sehr große magnetische Kräfte, sondern auch der hohe Gasdruck innerhalb der Lichtbogenlöschkammer
als Antriebskräfte. Zu diesem Zeitpunkt während der Abschaltung wird der Spannungsabfall
an der verlängerten Lichtbogensäule zunehmen. Der Lichtbogen wird daher zwischen den Lichtbogenlaufschienen
an Punkten, die näher- an den oberen Krümmungspunkten der Laufschienenkurve liegen, neu
zünden. In der Fig. 1 sind diese Punkte angenähert eingezeichnet und mit 78 bezeichnet. Die Lichtbogenfußpunkte
werden dann anschließend erneut entlang den Lichtbogenlaufschienen in der vorher erläuterten
Art und Weise wandern. Dieser Vorgang einer Verlängerung der Lichtbogensäule und einer Wanderung
der Lichtbogenfußpunkte entlang den Lichtbogenlaufschienen wird sich fortlaufend wiederholen, bis ein
Stromnulldurchgang erzwungen wird oder auftritt, bei dem die Abschaltung des Lichtbogens erfolgt. Der
Überdruck in dem Hauptteil der Lichtbogenlöschkammer trägt dazu bei, daß die Lichtbogengase und Lichtbogenabgasprodukte
durch die kaminartigen Öffnungen 63 und 64 getrieben werden. Diese Gase und Lichtbogenabgasprodukte
von den Lichtbogenfußpunkten werden getrennt von den Gasen und Abgasprodukten, die zwischen den Platten 62 von der Hauptlichtbogensäule
abströmen, abgeführt und gekühlt.
Es ist anzuerkennen, daß der Schalter gemäß der Erfindung, der sowohl für Gleichstrom als auch für
Wechselstrom angewendet werden kann, große Vorteile gegenüber bekannten Ausführungen besitzt. Die
erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht eine Herabsetzung der Materialverdampfung durch den Lichtbogen
auf den Laufschienen, wodurch nicht nur der Abbrand und der Verschleiß der Laufschienen wesentlich
herabgesetzt wird, sondern auch die bei einer Lichtbogenlöschung erzeugte Menge von Metalldampf
wesentlich herabgesetzt wird.
Claims (3)
1. Als Magnetfeldschalter ausgebildeter elektrischer Leistungsschalter, in dessen Lichtbogenlöschkammer
die Lichtbogenlaufschienen die Blasmittel wenigstens teilweise umfassen und seitlich
von der eigentlichen Löscheinrichtung kaminartige Entlüftungsmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtbogenlaufschienen von den magnetischen Blasmitteln aus nach unten abgebogen
sind und sich bis in das untere Eintrittsende der Entlüftungsmittel oder wenigstens in die
Nähe dieses Eintrittsendes erstrecken.
2. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine
Laufschiene oder jede Laufschiene mit einem Teil ihrer Länge nach oben, in Wanderungsrichtung
des Lichtbogens gerichtet, erstreckt, bevor sie, um die magnetischen Blasmittel herumgeführt,
nach unten verläuft.
3. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück
der Laufschiene oder jeder Laufschiene innerhalb oder in der Nähe des kaminartigen
Kanals im wesentlichen horizontal verläuft.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 330'268, 374 302, 416 461.
Deutsche Patentschriften Nr. 330'268, 374 302, 416 461.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
,©. 909 770/328 4.60
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