DE19854108C1 - Vorrichtung zur Löschung eines Lichtbogens - Google Patents
Vorrichtung zur Löschung eines LichtbogensInfo
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- H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Löschung eines sich zwischen Kontakten (2-4) einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. ausbildenden Lichtbogens (26). DOLLAR A Damit ein zwischen den Kontakten (2-4) der Schaltanlage, des Transformators u. dgl. sich ausbildender Lichtbogen (26) auf einfache Weise schnell und sicher gelöscht wird, schlägt die Erfindung vor, an den Kontakten (2-4) Lichtbogenlaufschienen (9-11) anzuordnen, an deren den Kontakten abgewandten Enden sich Löschspulen (15-17) befinden. Diese werden nach Erreichen des Lichtbogens (26) von Strom durchflossen und erzeugen jeweils ein Magnetfeld, welches dann in der entsprechenden Spule (15-17) einen verschiebbar angeordneten magnetisierbaren Metallkern (19-21) so lange verschiebt, bis dieser die Kurzschlußbrücke (25) kontaktiert und damit den Lichtbogen (26) elektrisch kurzschließt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Löschung eines sich zwischen
Kontakten einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen
u. dgl. ausbildenden Lichtbogens.
In Schaltanlagen, Transformatorgehäusen u. dgl. können unerwünschte
Lichtbögen auf unterschiedliche Weise eingeleitet werden, die unter
Umständen zur Zerstörung der entsprechenden Anlage, aber auch zur
Gefährdung von Menschenleben führen.
Aus der DE 39 12 726 A1 ist es bereits bekannt, Lichtbögen, die beim
Öffnen stromdurchflossener Kontaktstücke von Schaltern auftreten, dadurch
zu löschen, daß die entsprechenden Kontakte mit sich erweiternden
Lichtbogenlaufschienen (Abbrandhörner) versehen sind, entlang derer sich
der Lichtbogen aufgrund seines magnetischen Eigenfeldes von den
Kontakten wegbewegt. Der Lichtbogen wird bei Verwendung derartiger
Abbrandhörner zunächst aufgeweitet und dann in eine aus mehreren
Blechen bestehende Löschkammer geführt und dort durch Aufteilung in
Teillichtbögen zum Erlöschen gebracht.
Nachteilig ist bei derartigen bekannten Vorrichtungen unter anderem, daß
der Lichtbogen zunächst aufgeweitet werden muß, bevor er der eigentlichen
Löschkammer zugeführt wird. Dadurch kann es insbesondere bei
Schaltanlagen, Transformatoren u. dgl., die in einem Gehäuse angeordnet
sind, zu einer Beschädigung und damit zu einer Verringerung der Standzeit
des Gehäuses kommen.
Aus der DE 43 45 170 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Löschung von
Lichtbögen in Schaltanlagen bekannt, bei welcher nach Ausbildung eines
Lichtbogens dieser zunächst mit einem lichtempfindlichen und einem
lichtunempfindlichen (z. B. magnetischen) Sensor detektiert wird. Die
Sensorsignale aktivieren anschließend einen Energiespeicher, der in einer
Induktionsspule eines Kurzschließers einen hohen Strom erzeugt. Infolge der
Kräfte, die durch den Induktionsstrom in unter Vakuum stehenden
becherförmigen Metallteilen entstehen, wird ein metallischer Kurzschluß
erzeugt, der den Lichtbogen überbrückt.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist unter anderem die relativ
aufwendige und störanfällige Sensoranordnung sowie der zusätzlich
erforderliche Energiespeicher, bei dem es sich üblicherweise um eine
Kondensatorbatterie handelt.
Aus der DE 297 15 775 U1 ist ebenfalls eine der DE 43 45 170 A1
entsprechende Vorrichtung bekannt, die allerdings keinen separaten
Energiespeicher benötigt. Vielmehr aktivieren die den Lichtbogen
detektierenden Sensoren beim Auftreten eines Lichtbogens eine Thyristoren
umfassende Schaltungsvorrichtung, welche in Reihe mit der Induktionsspule
des Kurzschließers geschaltet ist. Die aus Thyristoren und Induktionsspule
bestehende Reihenschaltung ist direkt an die Stromsammelschienen
angeschlossen, so daß beim Auftreten eines Lichtbogens ein
entsprechender Kurzschlußstrom zunächst durch die Thyristoren und die
Induktionsspule fließt. Die stromdurchflossene Induktionsspule bewirkt dann
wiederum einen entsprechenden metallischen Kurzschluß, der den
Lichtbogen überbrückt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs erwähnten Art anzugeben, mit welcher ein zwischen den Kontakten
einer Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen u. dgl. sich
ausbildender Lichtbogen auf einfache Weise schnell und sicher gelöscht
werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Die Unteransprüche geben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung wieder.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den Lichtbogen
mit Hilfe einer metallischen Kurzschlußbrücke elektrisch zu überbrücken und
ihn dadurch sehr schnell zum Erlöschen zu bringen. Dabei wird die
Auslösung des Kurzschlusses durch den Lichtbogen selbst eingeleitet.
Realisiert wird diese Erfindung durch eine Vorrichtung mit
Lichtbogenlaufschienen, die die Kontakte, von denen der jeweilige
Lichtbogen ausgeht, mit Löschspulen verbindet. Die Löschspulen werden
nach Erreichen des Lichtbogens von Strom durchflossen und erzeugen
jeweils ein Magnetfeld, welches dann in der entsprechenden Spule einen
magnetisierbaren Metallkern so lange verschiebt, bis dieser die
Kurzschlußbrücke kontaktiert und damit den Lichtbogen elektrisch
kurzschließt.
Damit der Lichtbogen während seiner Bewegung entlang der
Lichtbogenlaufschienen eine möglichst kurze Länge aufweist, hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, den Abstand der Lichtbogenlaufschiene in Laufrichtung
des Lichtbogens zu verringern. Dadurch wird außerdem die Gefahr von
Rückzündungen, die bei bekannten sich aufweitenden
Lichtbogenlaufschienen häufig auftreten, wesentlich verringert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die
Lichtbogenlaufschienen selbst an ihren der Kurzschlußbrücke zugewandten
Enden spulenförmig ausgebildet, so daß separate Löschspulen entfallen
können.
Um eine schnelle und gute Kontaktierung zwischen dem Metallkern und der
Kurzschlußbrücke zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn sich der Metallkern aus einem ferromagnetischen ersten Teilkern und
einem zweiten aus Kupfer bestehenden Teilkern zusammensetzt. Dabei soll
der erste Teilkern ein schnelles Verschieben des gesamten Metallkernes
bewirken, sobald die Löschspule von Strom durchflossen wird, während der
zweite Teilkern als Kontaktteil die Verbindung mit der Kurzschlußbrücke
sicherstellt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden
anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 die Vorderansicht einer mit den drei Einspeisungskontakten eines 3-
Phasen-Transformators verbundenen erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit entsprechenden Löschspulen;
Fig. 2 die Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Löschspule.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet.
Diese ist mit den drei Einspeisungskontakten 2-4 eines aus
Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Transformators verbunden,
wobei die jeweilige Verbindung zwischen dem Transformator und den
Einspeisungskontakten 2-4 über eine elektrisch isolierte Leitung 5 erfolgt
(Fig. 2). Außerdem sind die Einspeisungskontakte 2-4 des Transformators
mit den Stromschienen 6-8 eines Hochspannungsnetzes verbunden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfaßt drei aus Kupfer bestehende
Lichtbogenlaufschienen 9-11, deren jeweils erstes Ende 12-14 mit den
Einspeisungskontakten 2-4 verbunden und deren zweites Ende 15-17
spulenförmig ausgebildet ist und somit die Funktion einer Löschspule besitzt.
Der gegenseitige Abstand 18 der Lichtbogenlaufschienen 9-11 wird in einem
mittleren Bereich zwischen den Kontakten 2-4 und den Löschspulen 15-17
sprunghaft auf etwa die Hälfte des Abstandes, den er im Bereich der
Einspeisungskontakte besitzt, verringert.
Innerhalb jeder der drei Löschspulen 15-17 ist ein axial verschiebbarer
Metallkern 19-21 angeordnet, der jeweils in einer Isolierstoffbuchse 22
(Fig. 3) geführt wird und dessen den Kontakten 2-4 zugewandtes Ende aus
einem ersten Teilkern 23 aus Eisen und dessen gegenüberliegendes Ende
aus einem zweiten Teilkern 24 aus Kupfer besteht. Der zweite Teilkern 24 ist
dabei über eine am Ende der jeweiligen Löschspule 15-17 angeordnete
Kontaktscheibe 28 mit der Löschspule elektrisch leitend verbunden.
Auf der den Kontakten 2-4 abgewandten Seite der drei Löschspulen 15-17
befindet sich eine z. B. aus Kupfer bestehende Kurzschlußbrücke 25, deren
Abstand 27 von dem jeweiligen Metallkern 19-21 derart gewählt ist, daß es
bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Schaltanlage etc. zu keiner
Ausbildung von Lichtbögen kommt.
Im folgenden wird auf die Wirkungsweise der Erfindung eingegangen:
Tritt beispielsweise zwischen den beiden Einspeisungskontakten 2, 3 ein
Lichtbogen 26 (Fig. 1) auf, so wandert dieser zunächst aufgrund seines
magnetischen Eigenfeldes entlang der beiden Lichtbogenlaufschienen 9, 10
von seiner Entstehungsstelle weg in Richtung auf die Löschspulen 15, 16.
Dabei wird durch die Abstandsverminderung der Lichtbogenlaufschienen 9,
10 die Ausdehnung des Lichtbogens räumlich begrenzt.
Wandert der Lichtbogen 26 anschließend über die Windungen der
Löschspulen 15, 16, so werden diese von Strom durchflossen, so daß sich
ein Magnetfeld im Inneren der jeweiligen Spule 15, 16 aufbaut. Dieses
Magnetfeld zieht den ersten Teilkern 23 des jeweiligen Metallkernes 19, 20
schlagartig in die Mitte der entsprechenden Spule 15, 16 und verschiebt
damit den aus Kupfer bestehenden zweiten Teilkern 24 so lange in Richtung
auf die Kurzschlußbrücke 25, bis er die Brücke erreicht und der Lichtbogen
26 elektrisch kurzgeschlossen ist und erlöscht.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So muß beispielsweise zur Verringerung
der räumlichen Begrenzung des Lichtbogens der Abstand der
Lichtbogenlaufschienen voneinander nicht sprunghaft verringert werden,
sondern kann sich auch kontinuierlich ändern.
Ferner braucht es sich bei den Kontakten der Schaltanlagen etc. nicht um
Kontaktteile einer bestimmten Gestalt bzw. Form handeln. Vielmehr werden
hierunter ganz allgemein Bereiche der Schaltanlage etc. bezeichnet,
zwischen denen es erfahrungsgemäß leicht zur Ausbildung von Lichtbögen
kommt und die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst schnell
gelöscht werden sollen.
1
Vorrichtung
2-4
Einspeisungskontakte, Kontakte
5
Leitung
6-8
Stromschienen
9-11
Lichtbogenlaufschienen
12-14
erstes Ende
15-17
zweites Ende, Löschspule, Spule
18
Abstand
19-21
Metallkern
22
Isolierstoffbuchse
23
erster Teilkern
24
zweiter Teilkern
25
Kurzschlußbrücke
26
Lichtbogen
27
Abstand
28
Kontaktscheibe
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Löschung eines sich zwischen Kontakten (2-4) einer
Schaltanlage, eines Transformators oder Sammelschienen ausbildenden
Lichtbogens (26) mit den Merkmalen:
- a) die Vorrichtung (1) umfaßt mit den Kontakten (2-4) verbundene Lichtbogenlaufschienen (9-11), entlang derer sich der Lichtbogen (26) von den Kontakten (2-4) wegbewegt;
- b) die Lichtbogenlaufschienen (9-11) sind jeweils an ihren den Kontakten (2- 4) abgewandten Enden mit einer Löschspule (15-17) verbunden, die einen axial verschiebbar angeordneten, mindestens teilweise ferromagnetisch ausgebildeten Metallkern (19-21) enthält;
- c) auf der den Kontakten (2-4) abgewandten Seite der Löschspule (15-17) ist eine Kurzschlußbrücke (25) angeordnet;
- d) die in den Löschspulen (15-17) angeordneten Metallkerne (19-21) sind derart ausgebildet, daß sie durch die Magnetfelder, welche innerhalb der Löschspulen (15-17) erzeugt werden, wenn der jeweilige Lichtbogen (26) diese erreicht, in Richtung auf die Kurzschlußbrücke (25) verschoben werden, so daß die Kontakte (2-4) über die Kurzschlußbrücke (25) elektrisch kurzgeschlossen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand (18) benachbarter Lichtbogenlaufschienen (9-11) von ihrem
kontaktseitigen zu ihrem spulenseitigen Ende hin abnimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtbogenlaufschienen (9-11) aus Kupfer bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der jeweilige Metallkern (19-21) aus einem ersten
ferromagnetischen Teilkern (23) und einem der Kurzschlußbrücke (25)
zugewandten aus Kupfer bestehenden zweiten Teilkern (24) besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlaufschienen (9-11) an ihren der
Kurzschlußbrücke (25) zugewandten Enden spulenförmig ausgebildet
sind und die Löschspulen (15-17) bilden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) innerhalb eines die Kontakte
(2-4) umgebenden Gehäuses angeordnet ist.
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