DE1176234B - Circuit breaker with a flowing arc extinguishing agent - Google Patents

Description

Leistungsschalter mit einem strömenden Lichtbogenlöschmittei Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit einem strömenden Lichtbogenlöschmittel, insbesondere Druckgas, mit einer Düsenanordnung für axiale Lichtbogenbeblasung. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenzeit des Schalters, insbesondere die Zeit zwischen dem Einsatz des Löschmittels in der Schaltstrecke und der Lichtbogenlöschung, im Vergleich zu bekannten Schaltern wesentlich herabzusetzen und darüber hinaus noch die Dauer der Betriebsfähigkeit des Schalters zu erhöhen. Bisher war es üblich, beim Ausschalten den beweglichen Schaltkontakt, z. B. einen Schaltstift, mechanisch oder durch einen vom Löschmittel beaufschlagten Antriebskolben zu betätigen. Dabei mußten aber stets größere Massen in Bewegung gesetzt werden, was eine verhältnismäßig lange Zeit dauerte, in der die Kontaktflächen des festen Schaltkontaktes meist obendrein dem Lichtbogen ausgesetzt waren und leicht verbrennen konnten.Circuit breaker with a flowing arc extinguishing agent The invention refers to a circuit breaker with a flowing arc extinguishing agent, in particular compressed gas, with a nozzle arrangement for axial arc blowing. It is based on the task of the proper time of the switch, in particular the time between the use of the extinguishing agent in the switching path and the extinguishing of the arc, compared to known switches significantly reduce and beyond nor to increase the service life of the switch. So far it has been customary when switching off the movable switch contact, z. B. a switch pin, mechanically or actuated by a drive piston acted upon by the extinguishing agent. Included but always larger masses had to be set in motion, which was a proportion lasted a long time, during which the contact surfaces of the fixed switching contact mostly on top of that exposed to an electric arc and easily burned.

Bei dem Leistungsschalter nach der Erfindung werden in dieser Hinsicht bedeutende Verbesserungen dadurch erzielt, daß erfindungsgemäß der Unterbrechungsvorgang durch für sich allein unmittelbar durch das Löschmittel bewegliche Kontaktelemente eingeleitet wird, die von einem gemeinsamen Gegenkontakt annähernd senkrecht zu dessen Oberfläche und vorzugsweise senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Löschmittels abgehoben werden. Die Erfindung nützt also die Tatsache vorteilhaft aus, daß das Abheben eines Kontaktelementes schneller zur Stromunterbrechung führt, wenn dieses unmittelbar vom Löschmittelstrom bewegt wird, und daß dadurch auch die Lichtbogenfußpunkte frühzeitiger in die günstige Löschstellung gelangen als bei einer mechanisch oder durch einen Antriebskolben eingeleiteten Schaltbewegung. Da außerdem die Kontaktelemente nach dem Abheben von ihrem Gegenkontakt in eine solche Lage bewegt werden, daß der Lichtbogen ihre Kontaktflächen nicht beschädigen kann, so erreicht der Schalter nach der Erfindung auch für eine längere Betriebsdauer eine erhöhte Schaltleistung.In the circuit breaker according to the invention are in this regard significant improvements achieved by the fact that according to the invention the interruption process by contact elements that can be moved directly by the extinguishing agent is initiated, which is approximately perpendicular to a common mating contact its surface and preferably perpendicular to the main flow direction of the extinguishing agent be lifted off. The invention thus takes advantage of the fact that the Lifting a contact element leads to a power interruption faster if this is moved directly by the extinguishing agent flow, and that thereby also the arc roots Get into the favorable extinguishing position earlier than with a mechanical or switching movement initiated by a drive piston. As also the contact elements be moved after lifting from their mating contact in such a position that the Arc cannot damage their contact surfaces, so the switch reaches according to the invention an increased switching capacity for a longer operating time.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen.For a further explanation of the invention, reference is made to the drawing.

In F i g. 1 und 2 sind zwei Kontaktanordnungen für Druckgasdüsenschalter schematisch dargestellt, die beide mit unmittelbar vom Druckgas in die Ausschaltstellung bewegten Schaltstücken versehen sind. Bei dem Schalter nach F i g. 1 handelt es sich um eine bewegliche Kontaktdüse 1, die in bekannter Weise von dem Schaltkontakt 2 durch das Druckgas aus der Stellung a über die Kontakttrennstellung b in die Stellung c bewegt wird. Der Kontakthub ist mit h bezeichnet. Man erkennt, daß dieser Kontakthub eine verhältnismäßig große Strecke darstellt und daher die Zeit bis zum Erreichen des für die Lichtbogenlöschung notwendigen Kontaktabschnittes e schon ins Gewicht fällt.In Fig. 1 and 2 are two contact arrangements for pressurized gas nozzle switches shown schematically, both with directly from the pressurized gas in the off position moving contact pieces are provided. In the case of the switch according to FIG. 1 is about it is a movable contact nozzle 1, which is in a known manner from the switching contact 2 by the pressurized gas from position a via contact separation position b into position c is moved. The contact stroke is denoted by h. It can be seen that this contact stroke represents a relatively long distance and therefore the time to reach it of the contact section e necessary for arc quenching already weighs in falls.

Eine wesentlich geringere Ausschaltzeit beansprucht dagegen der in F i g. 2 dargestellte Schalter, dessen Kontaktelemente 1 in ebenfalls an sich bekannter Weise senkrecht zum Stiftkontakt 2 durch das Löschmittel abgehoben und in die Ausschaltstellung c bewegt werden. In diesem Fall stimmen die Einschaltstellung a und die Kontakttrennstellung b miteinander überein und der für die Lichtbogenlöschung notwendige Kontaktabstand e ist gleich dem Kontakthub h, letzterer ist also viel kleiner als bei dem Schalter nach F i g. 1. Für die erfindungsgemäße Betätigung des Schalters ist es jedoch wesentlich, daß die Kontaktfläche der Kontaktelemente größer gemacht werden kann als beim Schalter nach F i g. 1, ohne daß dadurch der Kontakthub h vergrößert wird. Ein unmittelbar vom Druckgas beaufschlagtes Kontaktelement erhält damit auch eine größere Beaufschlagungsfläche.In contrast, the in F i g. 2 switch shown, the contact elements 1 in also known per se Way perpendicular to the pin contact 2 lifted by the extinguishing agent and in the off position c to be moved. In this case, the switch-on position a and the contact disconnection position are correct b coincide with each other and the contact spacing necessary for arc quenching e is equal to the contact stroke h, the latter is therefore much smaller than with the switch according to FIG. 1. For the actuation of the switch according to the invention, however, it is essential that the contact area of the contact elements can be made larger than with the switch according to FIG. 1, without thereby increasing the contact stroke h. An immediate Contact element acted upon by the pressurized gas thus also has a larger acted upon area.

In F i g. 3 und 4 ist ein Schalter mit waagerecht angeordneten Kontaktelementen 1 dargestellt, die von der Einschaltstellung a am Stiftkontakt 2 durch das Löschmittel in die Ausschaltstellung c bewegt werden. Da die Kontaktelemente am Kontaktende nicht abgerundet sind, ergibt sich hier eine Beaufschlagungsfläche für das Druckgas, die um so größer ist, je größer der Querschnitt des einzelnen Kontaktelements bei gleichbleibendem Stiftkontaktdurchmesser ist.In Fig. 3 and 4 is a switch with horizontally arranged contact elements 1 shown, from the switched-on position a on the pin contact 2 by the extinguishing agent be moved to the switch-off position c. Because the contact elements at the contact end are not rounded, this results in an area of application for the pressurized gas, which is the greater, the larger the cross section of the individual contact element constant pin contact diameter.

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit schräg angeordneten Kontaktelementen 1, die durch eine in dieser Richtung verlaufende Kraftkomponente des einströmenden Druckgases vom Stiftkontakt aus der Einschaltstellung a in die Ausschaltstellung c bewegt werden. Diese Kontaktanordnung erweist sich als vorteilhaft, wenn der Stiftkontakt zum Einschalten benutzt wird, da die Kontaktelemente so leichter federn. Man kann auch eine größere Anzahl von Kontaktelementen um den Stiftkontakt anordnen, wodurch der Druckgaseinströmkanal bis zur Kontakttrennung praktisch abgeschlossen ist und sich ein hoher Druck an der Löschdüse einstellt, der die Spannungsfestigkeit der Schaltstrecke erhöht.F i g. 5 shows an exemplary embodiment with contact elements arranged at an angle 1, which is replaced by an in force component running in this direction of the compressed gas flowing in from the pin contact from the switched-on position a to the Switch-off position c can be moved. This contact arrangement proves to be advantageous if the pin contact is used to switch on, as the contact elements are lighter feathers. You can also have a larger number of contact elements around the pin contact arrange, whereby the compressed gas inflow channel is practically closed up to the contact separation and a high pressure is set at the extinguishing nozzle, which increases the dielectric strength the switching distance increased.

F i g. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer Schaltkammer für ein strömendes Löschmittel, das Druckgas, Druckluft oder auch eine Flüssigkeit sein kann.F i g. 6 shows a longitudinal section through part of a switching chamber for a flowing extinguishing agent, the compressed gas, compressed air or a liquid can be.

In dem Schaltkammergehäuse 3 sind mehrere als Fingerkontakte ausgebildete Kontaktelemente 1 um eine waagerechte Achse 4 schwenkbar angeordnet und umgreifen in der Einschaltstellung einen Schaltstift 2, der fest oder beweglich ist. Die Fingerkontakte 1 stehen unter dem Druck von Federn 5, an deren Stelle auch eine einzige konzentrisch angeordnete Feder treten kann. Die Fingerkontakte und ihre Federn sind in Räumen 6 untergebracht, die nach außen hin durch Bohrungen 7 z. B. entlüftet sind. Die Fingerkontakte können so abdichtend ausgebildet sein, daß ein vorzeitiges Entweichen des Löschmittels in die Räume 6 und durch die düsenförmige Ausströmöffnung 8 verhindert wird. Das Abheben der Fingerkontakte vom Schaltstift 2 erfolgt entweder bei statischem Druck des Löschmittels in der Schaltkammer durch vorheriges Entlüften der ebenfalls druckgefüllten Räume 6 oder durch den dynamischen Druck des einströmenden Gases bei druckentlasteten Räumen 6. Dabei werden die Fingerkontakte mit großer Geschwindigkeit in ihre Ausschaltstellung bewegt, und der von der Löschmittelströmung mitgerissene Lichtbogen gelangt in kürzester Zeit über je eine Kegeloberfläche mit dem einen Fußpunkt auf die , Elektrode 9 und mit dem anderen Fußpunkt auf die Spitze des Schaltstiftes, 2, so daß-er in dieser günstigen Stellung schnell gelöscht wird. Danach bewegt sich der Schaltstift entweder in die Spannungstrennstellung oder es wird bei festem Schaltstift ein nach- , geschalteter Spannungstrenner geöffnet. In der Ausschaltstellung sind die Kontaktflächen der Fingerkontakte 1 von dem axial brennenden Lichtbogen so weit entfernt und in einer solchen Stellung, daß an ihnen keine Beschädigungen auftreten können. Nach Abstellen des Löschmittelstromes bringen die Federn 5 die Fingerkontakte wieder in die Einschaltstellung zurück, in der sie mit ihren Schenkeln 10 an Ansätzen 11 der Schaltkammer 3 liegen.In the switching chamber housing 3, several contact elements 1 designed as finger contacts are arranged pivotably about a horizontal axis 4 and, in the switched-on position, encompass a switching pin 2, which is fixed or movable. The finger contacts 1 are under the pressure of springs 5, which can also be replaced by a single concentrically arranged spring. The finger contacts and their springs are housed in spaces 6, which are outwardly through holes 7 z. B. are vented. The finger contacts can be designed in such a way that they seal that premature escape of the extinguishing agent into the spaces 6 and through the nozzle-shaped outflow opening 8 is prevented. The finger contacts are lifted off the switch pin 2 either with static pressure of the extinguishing agent in the switch chamber by venting the pressure-filled spaces 6 beforehand or by the dynamic pressure of the gas flowing in in pressure-relieved spaces 6. and the arc entrained by the extinguishing agent flow arrives in a very short time over a conical surface with one base point on the electrode 9 and with the other base point on the tip of the switch pin 2, so that it is quickly extinguished in this favorable position. Then the switch pin either moves into the voltage disconnection position or, if the switch pin is fixed, a downstream voltage disconnector is opened. In the switched-off position, the contact surfaces of the finger contacts 1 are so far removed from the axially burning arc and in such a position that they cannot be damaged. After the flow of extinguishing agent has been switched off, the springs 5 bring the finger contacts back into the switched-on position, in which they rest with their legs 10 on lugs 11 of the switching chamber 3.

Werden die Drehpunkte der Kontaktelemente 1 so angeordnet, daß sie vor deren Kontaktflächen liegen, wie dies in F i g. 6 durch das Maß g ersichtlich ist, so erhält man ein weiches Einschalten, da ein beweglicher Schaltstift die Kontaktelemente leicht von sich wegdrücken kann. Ist aber die Lagerung der Drehpunkte umgekehrt getroffen, wie es beim Schalter nach F i g. 7 der Fall ist, so ergibt sich eine harte Einschaltung, da die Kontaktelemente 1' bei diesem Vorgang eine Drehung zum Schaltstift 2 hin erfahren. Eine solche Schalterausbildung kann dann vorteilhaft sein, wenn größere Antriebskräfte zur Verfügung stehen und sich beim Einschalten auf einen Kurzschluß durch eine zu weiche Kontaktfederung Prellungen mit einer Lichtbogenbildung und sich daraus ergebenden Verschweißungen einstellen würden. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein zu weites Hineinragen der Kontaktelemente 1' in den Schaltraum durch eine Nase 12, die in einem Ausschnitt des Kontaktelementes eingreift, verhindert.If the pivot points of the contact elements 1 are arranged so that they lie in front of their contact surfaces, as shown in FIG. 6 can be seen through the dimension g, a soft switch-on is obtained, since a movable switch pin can easily push the contact elements away from itself. But if the bearing of the pivot points is reversed, as is the case with the switch according to FIG. 7 is the case, the result is a hard switch-on, since the contact elements 1 'experience a rotation towards the switching pin 2 during this process. Such a switch design can be advantageous when greater driving forces are available and when switching on a short circuit due to contact springs that are too soft, bruises with arcing and the resulting welds would occur. In this exemplary embodiment, the contact elements 1 ′ protruding too far into the switching space is prevented by a nose 12 which engages in a cutout of the contact element.

An Stelle von senkrecht angeordneten Kontaktelementen können auch, wie F i g. 8 zeigt, Lamellenkontakte 13 in Ringform vorgesehen sein, wobei beim Ausschalten ein genügend großer Hub vorhanden sein muß, um die Kontaktflächen dieser Elemente in den erforderlichen Abstand vom gemeinsamen Schaltstift 2 zu bringen. Die Lamellenkontakte 13 bewegen sich in diesem Falle um die Drehpunkte 14.Instead of vertically arranged contact elements, like F i g. 8 shows, lamellar contacts 13 can be provided in a ring shape, with Switching off a sufficiently large stroke must be available to the contact surfaces of this To bring elements into the required distance from the common switch pin 2. In this case, the lamellar contacts 13 move around the pivot points 14.

Eine besonders einfache Anordnung der Kontaktelemente zeigen F i g. 9 und 10. Hier sind die Kontaktfinger 1" innerhalb des festen oder beweglichen Schaltstiftes 2" gelagert. Sie stehen unter dem Druck von Blattfedern 15 und legen sich dadurch an den Teil 16 der Ausströmdüse 17, die den Gegenkontakt bildet. Diese Ausführungsform hat außerdem den Vorteil, daß ein axial ausgezogener Lichtbogen niemals auf die Kontaktflächen der Fingerkontakte, auch nicht aus einer größeren Entfernung, durch seine Strahlungswärme einwirken kann.A particularly simple arrangement of the contact elements is shown in FIG. 9 and 10. Here the contact fingers 1 "are inside the fixed or movable switch pin 2 ". They are under the pressure of leaf springs 15 and lie down as a result to the part 16 of the discharge nozzle 17, which forms the mating contact. This embodiment also has the advantage that an axially drawn arc never affects the Contact surfaces of the finger contacts, not even from a great distance its radiant heat can act.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Leistungsschalter mit einem strömenden Lichtbogenlöschmittel, insbesondere Druckgas, mit einer Düsenanordnung für axiale Lichtbogenbeblasung, gekennzeichnet durch einen derartigen Aufbau, daß der Unterbrechungsvorgang durch für sich allein unmittelbar durch das Löschmittel bewegliche Kontaktelemente (1) eingeleitet wird, die von einem gemeinsamen Gegenkontakt (2) annähernd senkrecht zu dessen Oberfläche und vorzugsweise senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Löschmittels abgehoben werden. Claims: 1. Circuit breaker with a flowing arc extinguishing agent, especially compressed gas, with a nozzle arrangement for axial arc blowing, characterized by such a structure that the interruption process by Contact elements (1) that can be moved directly by the extinguishing agent alone is initiated, which is approximately perpendicular from a common mating contact (2) to its surface and preferably perpendicular to the main flow direction of the extinguishing agent be lifted off. 2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (1) konzentrisch zum Gegenkontakt (2) angeordnet sind, ihre Bewegung radial erfolgt und der Lichtbogen in bekannter Weise in der Achse der Schaltstrecke gelöscht wird. 2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the contact elements (1) are arranged concentrically to the mating contact (2), their movement takes place radially and the arc is extinguished in a known manner in the axis of the switching path. 3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd angeordneten Kontaktelemente (1) zum Ausschalten durch den statischen Druck des Löschmittels ih vorher druckentlastete Räume (6) gedrückt werden, die gegen den Schaltraum abgedichtet sind. 3. Circuit breaker according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the resiliently arranged contact elements (1) for switching off Spaces previously depressurized by the static pressure of the extinguishing agent (6) are pressed, which are sealed against the control room. 4. Leistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd angeordneten Kontaktelemente (1) zum Ausschalten durch die dynamische Wirkung des strömenden Löschmittels in druckentlastete Räume (6) gedrückt werden, die gegen den Schaltraum abgedichtet sind. 4. The circuit breaker according to claim 1 and 2, characterized in that the resiliently arranged contact elements (1) are forced to turn off by the dynamic action of the flowing extinguishing agent in pressure-relieved space (6), which are sealed against the control room. 5. Leistungsschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktelemente (1) gleitend oder insbesondere in einer waagerechten Ebene schwenkbar angeordnet sind. 5. Circuit breaker according to claim 1 to 4, characterized in that the movable contact elements (1) sliding or in particular in a horizontal Pivotable plane are arranged. 6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunkte (4) der in senkrechten Ebenen schwenkbaren Kontaktelemente (1) so angeordnet sind, daß die Kontaktelemente beim Einschalten eine Bewegung vom Gegenkontakt (2) weg oder zu ihm hin erfahren (F i g. 6). 6. Circuit breaker according to claim 5, characterized in that the pivot points (4) of the contact elements (1) pivotable in vertical planes are arranged so that the contact elements experience a movement away from the mating contact (2) or towards it when switched on (F i g. 6). 7. Leistungsschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (1) innerhalb des Stiftkontaktes (2") angeordnet sind (F i g. 9). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 541705, 555 830, 566432. 7. Circuit breaker according to Claims 1 to 6, characterized in that the contact elements (1) are arranged within the pin contact (2 ") (FIG. 9). Considered publications: German Patent Specifications No. 541705, 555 830, 566432 .