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Die
Erfindung betrifft eine Löschkammer
zum Löschen
von Gleichstromlichtbögen
mit einer in ihrem Inneren angebrachten Löscheinrichtung, einem Lichtbogeneintritt
und einem im Bereich des Lichtbogeneintritts angeordneten permanentmagnetischen Blasfeld,
das so polarisiert ist, dass es den Lichtbogen durch den Lichtbogeneintritt
in die Löscheinrichtung
drückt.
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Beim
Ausschalten, d.h. beim Trennen der Kontakte, eines Schützes entsteht
ein Lichtbogen zwischen den Kontakten. Dieser Lichtbogen ist unerwünscht, da
durch ihn der Stromfluss zwischen den Kontakten aufrechterhalten
wird, so dass sich die Schaltzeit verlängert. Außerdem setzt der Lichtbogen eine
große
Wärmemenge
frei, die zum Abbrennen der Kontakte führt und somit die Lebensdauer
des Schützes
verringert. Es ist deshalb notwenig, dass dieser Lichtbogen schnell
gelöscht
wird. Allerdings darf der Löschvorgang
nicht zu schnell erfolgen, da sonst Überspannungsspitzen auftreten,
die ebenfalls Schäden
am Schütz
hervorrufen.
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Zu
diesem Zweck werden üblicherweise Löschkammern
eingesetzt. Dazu wird im Bereich der Kontakte, also dort, wo der
Lichtbogen entsteht, ein senkrecht zur Lichtbogenachse verlaufendes
Magnetfeld angebracht. Dadurch wird auf den Lichtbogen, der aus
bewegten Ladungsträgern
besteht, eine Kraft, die Lorenzkraft, ausgeübt. Das Magnetfeld ist so polarisiert,
dass der Lichtbogen in die Löschkammer
getrieben wird. In der Löschkammer
ist eine Löscheinrichtung,
wie z.B. ein Löschblechpaket,
angebracht. An der Löscheinrichtung
wird der Lichtbogen gestreckt und gekühlt und dadurch zum Erlöschen gebracht.
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Das
benötigte
Magnetfeld kann auf verschiedene Arten erzeugt werden. So ist es
zum einen möglich,
eine stromdurchflossene Spule, die mit dem Laststrom versorgt wird,
für diesen
Zweck einzusetzen. Dies wird vor allem im Wechselstrombetrieb getan,
da eine Umkehrung der Stromrichtung auch eine Umkehrung des Magnetfelds
bewirkt, und so die auf den Lichtbogen wirkende Lorenzkraft immer
in dieselbe Richtung zeigt. Der Lichtbogen wird also durch das entstehende
Magnetfeld immer in die Löschkammer
geblasen. Nachteilig beim Einsatz einer stromdurchflossenen Spule
ist allerdings, dass bei sehr kleinen Strömen nur ein schwaches Magnetfeld
erzeugt wird. Dieses Magnetfeld reicht nicht aus, um den Lichtbogen
in die Löschkammer
zu drücken.
Der Lichtbogen wird also nicht zum Erlöschen gebracht und führt daher
zu großen
Schäden
an dem Schütz. Ein
anderes Problem ist, dass sich die Spule im Betrieb stark erwärmt. Sie
wird deshalb nur beim Schalten des Schützes betätigt, so dass sich das Magnetfeld
nach Entstehung des Lichtbogens erst noch aufbauen muss. Dadurch
wird die Schaltzeit erheblich verlängert, es kommt zu Abbrand
und damit zu Schäden
an den Kontakten.
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Bei
Gleichstrombetrieb wird häufig
ein Permanentmagnet zur Erzeugung des Blasfelds eingesetzt. Dadurch
wird erreicht, dass ein entstehender Lichtbogen schnell aus der
Kontaktzone gebracht wird.
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Es
hat sich aber gezeigt, dass der Lichtbogen mit zunehmender Anzahl
der Schaltvorgänge
immer weiter entlang in das Löschblechpaket
wandert, bevor er erlischt. Dies kann soweit führen, dass der Lichtbogen die
Löscheinrichtung
vollständig
durchläuft,
ohne zu erlöschen,
was zu einer Zerstörung
der Löschkammer
führt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Löschkammer
bereitzustellen, in der der Lichtbogen zuverlässig zum Erlöschen gebracht wird.
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Hierzu
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
an dem, dem Lichtbogeneintritt gegenüberliegenden Ende der Löschkammer,
ein entgegengesetzt zum Blasfeld polarisiertes permanentmagnetisches
Gegenblasfeld angeordnet ist, so dass sich die Wirkung des Blasfelds
und die des Gegenblasfelds in einem bestimmten Bereich aufheben
und zu einer magnetisch neutralen Zone führen.
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Durch
die Aufbringung des Gegenblasfeldes wird erreicht, dass das den
Lichtbogen in die Löschkammer
treibende Magnetfeld einen Nulldurchgang etwa im Bereich der Löschblechpaketmitte
hat und anschließend
seine Richtung umkehrt. Dadurch wird ein Lichtbogen nur bis zur
magnetisch neutralen Zone getrieben, wo er am Weiterlaufen durch
die umgekehrte magnetische Wirkung gehindert wird und erlischt.
Es kann somit verhindert werden, dass der Lichtbogen die Löscheinrichtung
durchläuft
ohne zu erlöschen
und dann zu einer Zerstörung
der Löschkammer
führt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Feldstärke
des Blasfeldes größer als die
Feldstärke
des Gegenblasfeldes, so dass sich die Magnetfelder etwa im oberen
Drittel der Löscheinrichtung
aufheben und zu einer magnetisch neutralen Zone führen. Der
Lichtbogen durchläuft
also eine relativ lange Strecke der Löscheinrichtung, womit sehr gute
Voraussetzungen für
einen möglichst
effektiven Energieentzug und damit das Erlöschen des Lichtbogens gegeben
sind. Auf der anderen Seite wird eine Sicherheitsstrecke zur Verfügung gestellt,
auf der verhindert wird, dass der Lichtbogen nicht über das Löschblechpaket
hinausläuft.
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Gemäß einer
weiteren Variante ist vorgesehen, dass das Blasfeld und das Gegenblasfeld
durch je zwei an gegenüberliegenden
Seiten der Löschkammer
angebrachte Polplatten, die über
je mindestens einen Permanentmagneten miteinander verbunden sind,
aufgespannt werden. Die Polplatten bestehen dabei aus magnetisierbarem
Material wie z.B. Stahl. Dadurch werden weitgehend homogene Magnetfelder
gezielt im Inneren der Löschkammer
erzeugt, damit die Wirkung auf den ebenfalls im Inneren der Löschkammer
verlaufenden Lichtbogen möglichst
hoch ist.
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In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
ist vorgesehen, dass die Polplatten des Gegenblasfelds etwa kleiderbügelförmig ausgebildet
sind. Dies entspricht in etwa der Form der Löschkammer, wodurch das Gegenblasfeld
ebenfalls der Löschkammerform folgt.
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Geeigneterweise
können
die Polplatten des Blasfelds beabstandet zu den jeweils auf derselben Seite
der Löschkammer
angebrachten Polplatten des Gegenblasfelds angebracht werden, wobei
der Abstand an den Rändern
der Polplatten geringer ist, als in der Mitte der Polplatten. Da
das Magnetfeld an den Rändern
der Polplatten abnimmt, wird dadurch erreicht, der Verlauf der magnetisch
neutralen Zone im gesamten Löschblechpaket
weitgehend identische Verhältnisse
gewährleistet.
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Gemäß einer
Variante ist vorgesehen, dass die Löscheinrichtung aus senkrecht
zu den Polplatten angebrachten Löschblechen
besteht. Ein in die Löscheinrichtung
eintretender Lichtbogen wird so zwischen den Blechen aufgeteilt,
und durch die große
Oberfläche
der Bleche gekühlt
und zum Erlöschen gebracht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die Löschbleche
an der dem Lichtbogeneintritt zugewandten Seite Ausnehmungen auf.
Durch diese Aufnehmungen wird der eintretende Lichtbogen auf die einzelnen
Bleche geführt,
wo er anschließend
aufgeteilt wird.
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Zweckmäßigerweise
kann hierbei vorgesehen werden, dass die Löschbleche aus nicht magnetisierbarem
Material, wie z.B. Kupfer, Messing, bestehen. Die durch die Polplatten
aufgespannten Magnetfelder werden so durch die Löschbleche nicht beeinflusst.
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Die
erfindungsgemäße Löschkammer
ist vorteilhafterweise so ausgeführt,
dass sie an einen Schütz
angebaut werden kann. So können
bereits bestehende Schütze
mit der Löschkammer
nachgerüstet
werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 Seitenansicht
der Löschkammer,
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2 Schnitt
durch die in 1 dargestellte Löschkammer,
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3 ein
in 2 im Schnitt dargestelltes Löschblech im Detail.
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In 1 ist
die Löschkammer 1 mit
ihrem zweigeteilten Gehäuse 2 und
einem an den Gehäuseteilen
angebrachten Deckel 3 dargestellt. An jeder Gehäusehälfte ist
jeweils eine Polplatte 4 des Blasfelds und eine Polplatte 5 des
Gegenblasfelds angebracht. Zwischen den auf den gegenüberliegenden Seiten
des Gehäuses 2 angebrachten
Polplatten 4 des Blasfelds befinden sich Permanentmagneten 6. Sowohl
die Polplatten 4 als auch die Permanentmagneten 6 weisen
Bohrungen auf, durch die sie z.B. über Schrauben 7 miteinander
verbunden sind. Die aus einem magnetisierbaren Material, wie z.B.
Stahl, bestehenden Polplatten 4 werden durch die Permanentmagnete 6 magnetisiert.
Zwischen den Polplatten 4 wird so in der Löschkammer 1 das
Blasfeld aufgespannt.
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Die
Polplatten 5 des Gegenblasfelds werden ebenfalls über Schrauben 9 miteinander
verbunden. Um das Gegenblasfeld in der Löschkammer 1 aufzuspannen,
ist zwischen den Polplatten 5 des Gegenblasfelds ebenfalls
ein Permanentmagnet 8 angebracht, der die Polplatten 5 des
Gegenblasfeldes magnetisiert.
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Die
beiden Gehäusehälften werden
mechanisch miteinander verbunden. Dazu werden beispielsweise Nieten
oder Schrauben 10 eingesetzt.
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An
dem, dem Schütz
zugewandten Ende der Löschkammer 1 befindet
sich der Lichtbogeneintritt 11. Ein beim Schalten des Schützes entstehender Lichtbogen
wird durch das Blasfeld durch den Lichtbogeneintritt 11 in
die Löschkammer 1 geblasen
und dort durch die Lichtbogenleitschienen 12 zu einer Löscheinrichtung 13 geleitet.
Die Lichtbogenleit schienen 12 bestehen üblicherweise aus Kupfer. Als Löscheinrichtung 13 wird
beispielsweise ein Löschblechpaket 14 eingesetzt.
Diese Löschbleche 14 bestehen üblicherweise
aus nicht magnetisierbaren Werkstoffen, wie z.B. Kupfer oder Messing.
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2 zeigt
einen Schnitt durch die in 1 dargestellte
Löschkammer 1.
Ein beim Schalten eines Schützes
entstehender Lichtbogen wird durch das Blasfeld durch den Lichtbogeneintritt 11 in
die Löschkammer 1 geblasen
und entlang der Lichtbogenleitschienen 12 durch die Löschkammer 1 zur Löscheinrichtung 13 gelenkt.
Die Löscheinrichtung 13 kann
beispielsweise aus Löschblechen 14 bestehen.
In diesem Fall kann das Gehäuse 2 Nuten
zur Aufnahme der Löschbleche 14 aufweisen.
Oberhalb der Löschbleche 14 ist
ein Deckel 3 mit Öffnungen zum
Auslass des Lichtbogenplasmas auf dem Gehäuse 2 angebracht.
Nahe des Lichtbogeneintritts 11 sind Permanentmagneten 6 angebracht
und mit den Polplatten 4 verbunden. Für die Verbindung werden beispielsweise
Schrauben 7 eingesetzt. Durch die Permanentmagneten 6 und
die Polplatten 4 wird das Blasfeld aufgespannt, dass den
entstehenden Lichtbogen in die Löschkammer 1 und
weiter an die darin angebrachte Löschvorrichtung 13 bläst. In der
Löschvorrichtung 13 wird
der Lichtbogen in viele Einzellichtbögen aufgeteilt, durch die große Oberfläche der Löschvorrichtung 13 gekühlt und
schließlich
zum Erlöschen
gebracht.
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An
dem, dem Lichtbogeneintritt 11 entgegengesetzten Ende der
Löschkammer
befinden sich die Polplatten 5, die mittels Schrauben 9 und
einem Permanentmagneten 8 miteinander verbunden sind. Durch
den Permanentmagneten 8 und die Polplatten 5 wird
das Gegenblasfeld aufgespannt. Das Gegenblasfeld ist entgegengesetzt
zum Blasfeld polarisiert. Die Wirkung des Blasfelds und des Gegenblasfelds heben
sich etwa im mittleren Bereich der Löscheinrichtung 13 auf.
Die Richtung des Magnetfelds im vom Lichtbogeneintritt 11 entfernteren
Ende der Löscheinrichtung 13 ist
also entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetfelds im Bereich
der Löscheinrichtung 13 nahe
des Lichtbogeneintritts 11. Somit wird verhindert, dass
ein Lichtbogen die Löscheinrichtung 13 durchlaufen
kann, ohne zu erlöschen.
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In 3 ist
eines der in 2 im Querschnitt dargestellten
Löschbleche 14 gezeigt.
Das Löschblech 14 weist
an seinem dem Lichtbogeneintritt 11 zugewandten Ende Ausnehmungen 15 auf.
Diese Ausnehmungen 15 dienen dazu, die beim Schalten entstehenden
Lichtbögen
definiert auf die Löschbleche 14 zu
leiten.