DE2811509A1 - Stromkreisunterbrecher - Google Patents
StromkreisunterbrecherInfo
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Description
ME-350 (F-1590) 3
MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo, Japan
Stromkreisunterbrecher
Ein Stromkreisunterbrecher umfaßt ein Paar Kontakte in einem Behälter, welcher mit einem Gas für die Extinktion gefüllt
ist sowie eine Isolierdüse rund um die Kontakte unter Ausbildung einer Lichtbogenkammer und mit einer Gaskammer, welche im Zustand
getrennter Kontakte mit der Lichtbogenkammer verbunden ist. Der Gasdruck in der Lichtbogenkammer und in der Gaskammer
wird durch die Energie des beim Trennen der Kontakte erzeugten Lichtbogens erhöht. Wenn der Lichtbogenstrom groß
ist, so wird die Ausströmung des Gases aus der Lichtbogenkammer und der Gaskammer durch den Lichtbogen herabgesetzt,
während zur Zeit der Absenkung des Lichtbogenstroms auf einen Wert nahe Null das unter hohem Druck stehende Gas
in der Lichtbogenkammer und in der Gaskammer durch die Isolierdüse in den Behälter entweicht, so daß der Lichtbogen
durch die entweichende Gasströmung gelöscht wird.
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Die Erfindung betrifft einen Stromkreisunterbrecher, bei dem die Löschung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten
durch ein verpuffendes Gas für die Extinktion bewirkt wird.
Wenn man in einem Stromkreisunterbrecher ein Gas mit guten Extinktionseigenschaften, z. B. SFg, verwendet, so wird gewöhnlich
eine bestimmte Gasdruckdifferenz auf bestimmte Weise hervorgerufen und das Gas verpufft zum Lichtbogen hin,
wodurch der Lichtbogen gelöscht und der Strom unterbrochen wird.
Es wurden bisher zwei verschiedene Verfahren zur Ausbildung der Gasdruckdifferenz beschrieben. Bei dem einen handelt es
sich um ein Doppeldrucksystem,bei dem das Gas, ζ. Β. SF6,
sich unter einem zweckentsprechenden Druck in einem geschlossenen Behälter befindet und bei dem die Gasdruckdifferenz dadurch
aufgebaut wird, daß man einen getrennten Gasdruckgenerator für hohen Druck vorsieht und das unter hohem Druck befindliche
Gas verpufft zum Zeitpunkt der Stromkreisunterbrechung durch Öffnung eines Ventils, welches zwischen der
Hochdruckzone und der Niedrigdruckzone sich befindet. Das Ventil ist mit dem Stromkreisunterbrecher verriegelt.
Das entweichende oder verpuffende Gas hohen Drucks löscht den Lichtbogen. Bei dem ersten System ist ein Gasdruckgenerator
für die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines hohen Gasdrucks erforderlich. Ferner ist eine Struktur erforderlich,
bei der zwei Drucksysteme, eines mit hohem Druck und eines mit niedrigem Druck voneinander getrennt sein müssen. Daher
ist diese bekannte Vorrichtung groß dimensioniert und kompliziert und daher unwirtschaftlich. Man hat daher diese bekannte
Vorrichtung in der Praxis kaum eingesetzt, und zwar in erster Linie wegen der Schwierigkeiten beim Aufrechterhalten
des hohen Gasdrucks im normalen Betrieb.
Das andere herkömmliche System zur Ausbildung einer Gasdruckdifferenz
besteht in einem Puffersystem vom Einfachdruck-Typ.
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Dabei wird eine Puffereinrichtung in einem Gasraum mit
mehreren Atmosphären betrieben. Das Gas befindet sich in einem geschlossenen Behälter. Der Betrieb der Puffereinrichtung
ist mit dem Betrieb der Unterbrechereinrichtung verriegelt, und der gebildete hohe Gasdruck verpufft zum
Lichtbogen hin, so daß der Lichtbogen gelöscht wird. Bei diesem zweiten System befindet sich in dem Behälter ein
komprimiertes Gas mit einem Druck von mehreren Atmosphären. Dieser Druck ist niedriger als bei dem Doppeldrucksystem.
Daher kann der Behälter einfacher aufgebaut sein. Es ist jedoch ein mechanischer Druckerzeuger in Form der Puffereinrichtung
erforderlich, dessen Betrieb mit dem Betrieb der Unterbrechereinrxchtung verriegelt sein muß. Die Antriebskraft
für die Puffereinrichtung wird drastisch erhöht, wenn man den Unterbrecherstrom und die Eingangsleistung
erhöht. Demgemäß ist bei einem Stromkreisunterbrecher mit großer Stromkapazität eine Antriebseinrichtung mit hoher
Kraft erforderlich. Man hat daher eine Puffereinrichtung
mit elektromagnetischem Antrieb vorgeschlagen. Solche Vorrichtungen haben jedoch nachteiligerweise große Abmessungen
und eine komplizierte Struktur. Sie sind daher unwirtschaftlich und in der Praxis schwer handhabbar.
Erfindungsgemäß wird somit ein Stromkreisunterbrecher
geschaffen, welcher einen einfachen Aufbau hat und wirtschaftlich ist. Dieser umfaßt ein Paar Kontakte in einem
Behälter, welcher mit einem Gas für die Extinktion gefüllt ist. Rund um die Kontakte ist eine Isolierdüse vorgesehen,
welche eine Lichtbogenkammer bildet, sowie eine Gaskammer, welche mit der Lichtbogenkammer während der Zeitspanne der
Kontakttrennung verbunden ist, so daß die Strömung des Gases aus der Isolierdüse durch den Lichtbogen gesteuert
wird und demzufolge der Stromkreisunterbrecher ohne einen Gaskompressor oder andere Druckerzeugungseinrichtungen
betrieben werden kann.
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Die mit der Lichtbogenkammer verbundene Gaskammer ist nicht auf eine Kammer beschränkt. Es können vielmehr eine Vielzahl
von Kammern vorgesehen sein, welche sich in ihrer Wirkung gegenseitig verstärken.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 teilweise vergrößerte Schnitte durch eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechers, und zwar gemäß
Fig. 1 bei fließendem Strom im Normalbetrieb; gemäß Fig. 2 unmittelbar nach dem Beginn des Stromunterbrecherbetriebs
und gemäß
Fig. 3 unmittelbar vor dem Ende des Stromunterbrechungsvorgangs;
Fig. 4 und 5 teilweise vergrößerte Schnitte einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechers,
und zwar gemäß
Fig. 4 bei normal fließendem Strom und gemäß Fig. 5 kurz vor dem Ende der Stromunterbrechung;
Fig. 6 und 7 teilweise vergrößerte Schnitte einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechers,
und zwar gemäß Fig. 6 bei normal fließendem Strom und gemäß Fig. 7 kurz vor dem Ende der Stromunterbrechung und
Fig. 8 einen teilweise vergrößerten Schnitt einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechers
.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 soll im folgenden eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
Fig. 1 zeigt diesen Stromkreisunterbrecher im Zustand des Stromflusses, wobei die Kontakte des Stromkreisunterbrechers
sich berühren. Fig. 2 zeigt den Zustand der Ausbildung des Lichtbogens bei der Stromunterbrechung und Fig. 3 zeigt den
Zustand des nahezu auf Null verminderten Lichtbogenstroms
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zur Zeit unmittelbar vor dem Ende der Stromunterbrechung.
In einem mit dem Gas für die Extinktion gefüllten Behälter ist eine Unterbrechereinrichtung 2 vorgesehen. Ein Leiter
ist mittels einer Buchse 3 im Behälter 1 befestigt. An diesem Leiter 4 ist ein napfförmiger oder kappenförmiger feststehender
Kontakt 5 befestigt und das offene Ende des feststehenden Kontakts 5 berührt einen zylindrischen beweglichen Kontakt 6,
welcher in den kappenförmigen Kontakt 5 hineinreicht, so daß
Strom fließt. Der bewegliche Kontakt 6 ist über Stromkollektoren 7 mit einem anderen Kontakt 4 verbunden.
Eine Isolierdüse 8 ist rund um den beweglichen Kontakt vorgesehen und der feststehende Kontakt bildet zusammen mit der
Düse 8 einen Hohlraum 9, so daß die Gaskammer gebildet wird, welche gemäß Fig. 2 mit der Lichtbogenkammer verbunden ist.
Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Stromkreisunterbrechers erläutert werden. Zunächst berühren sich die Kontakte
gemäß Fig. 1. Dann wird der bewegliche Kontakt 6 vom feststehenden Kontakt 5 mittels eines nicht-gezeigten Betätigungsmechanismus
nach rechts weggezogen, wobei der Lichtbogen zwischen den Kontakten ausgebildet wird. Durch diesen Lichtbogen
12 wird das Gas in der Lichtbogenkammer 10 erhitzt, so daß der Druck steigt. Obgleich der bewegliche Kontakt 6 aus dem
Auslaß 11 der Isolierdüse 8 herausbewegt wird, und somit die Lichtbogenkammer 10 mit dem Behälter 1 in Verbindung
kommt, so wird doch die Strömung des Gases von der Lichtbogenkammer 10 während der Zeit eines großen Lichtbogenstroms
durch den Lichtbogen 12 gesteuert, so daß der Druck in der Lichtbogenkammer 10 nicht allzu stark abnimmt.
Wenn dann der Lichtbogenstrom auf einen Wert nahe Null absinkt, so wird der Durchmesser des Lichtbogens 12 gemäß
Fig. 3 zusammengeschnürt. Nun wird der Druck in der Lichtbogenkammer 10 freigesetzt (verringert) und das Gas entweicht
rasch durch den Auslaß 11 der Isolierdüse 8 in den Behälter 1, so daß der Lichtbogen sofort abgekühlt und unterbrochen
wird.
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Wie oben beschrieben, gelingt die Stromunterbrechung ohne eine spezielle Gaspuffeinrichtung, da die Strömung des Gases
von der Lichtbogenkammer 10 durch den Lichtbogen 12 selbst gesteuert wird (unter Auswahl der Größe der Lichtbogenkammer)
Zur Zeit des Absinkens des Lichtbogenstroms auf nahe Null wird der Lichtbogen rasch (unmittelbar) abgekühlt.
Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
Fig. 4 zeigt den Zustand der Berührung der Kontakte und des Stromflusses durch den Stromkreisunterbrecher. Es ist ein
feststehender Kontakt 5 vom Rohrtyp vorgesehen. Dieser ist mit einem offenen Ende mit dem zylindrischen beweglichen
Kontakt 6 verbunden. Wie bei der ersten Ausführungsform wird zur Durchführung der Stromunterbrechung der bewegliche
Kontakt 6 nach rechts bewegt. Wiederum wie bei der ersten Ausführungsform ist in der Isolierdüse 8 ein Hohlraum 9
ausgebildet. Dieser bildet die Gaskammer, welche bei unterbrochenen Kontakten mit der dann vorliegenden Lichtbogenkammer
10 verbunden ist. Der zwischen den Kontakten 5 und 6 ausgebildete Lichtbogen steuert die Gasströmung durch
den Auslaß 11a der Isolierdüse 8 und durch das andere offene Ende des feststehenden Kontakts, so daß der Gasdruck in der
Lichtbogenkammer 10 steigt. Wenn der Lichtbogenstrom auf einen Wert nahe Null absinkt, wird der Durchmesser des Lichtbogens
12 plötzlich eingeschnürt, so daß der Druck in der Lichtbogenkammer 10 freigegeben wird und der Lichtbogen durch
das ausströmende Gas unmittelbar abgekühlt und gelöscht wird, wodurch die Stromunterbrechung beendet wird.
Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 eine dritte Ausführungsform erläutert werden. Diese arbeitet
wie die ersten beiden Ausführungsformen. Hier ist jedoch die Gaskammer 14, welche mit der Lichtbogenkammer 10 verbunden
ist, am linken offenen Ende des feststehenden Kontakts 5 vom Rohrtyp ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform besteht
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der Behälter 15, welcher die Gaskammer 14 bildet, aus Metall« Daher wird das durch den Lichtbogen erhitzte Gas abgekühlt.
Somit erzielt man mit dieser Ausführungsform die speziellen Effekte der Vermeidung oder Steuerung eines übermäßigen
Druckanstiegs und eines übermäßigen Temperaturanstiegs. Fig. 6 zeigt den Zustand der sich berührenden Kontakte und
des Stromflusses und Fig. 7 zeigt den Zustand unmittelbar vor dem Absinken des Lichtbogenstroms auf Null während des
Unterbrechungsvorgangs.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist der gesamte Unterbrechermechanismus
2 innerhalb des Behälters 1 vorgesehen. Es ist jedoch auch gemäß Fig. 8 möglich, die Gaskammer 14
außerhalb des Isolierbehälters 16 anzuordnen, so daß sie außen mit Atmosphärendrxick beaufschlagt v/ird. Der Hauptteil
2a des Unterbrechermechanismus 2 ist in dem Isolierbehälter untergebracht, welcher mit dem Gas für die Extinktion gefüllt
ist. Eine Gaskammer ist in Form des Hohlraums 9 der Isolierdüse 8 vorgesehen. Ferner ist die Gaskammer 14 mit dem
feststehenden Kontakt 5 verbunden. Die Gaskammer 9 wird
durch den rohrförmigen feststehenden Kontakt 5, den zylindrischen
beweglichen Kontakt 6 und die Isolierdüse 8 definiert und ist mit der Lichtbogenkammer verbunden.
Bei den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 6 und 8 ist jeweils eine Gaskammer 9 vorgesehen, welche bei miteinander
verbundenen Kontakten durch den beweglichen Kontakt definiert ist sowie durch die zylindrische Wandung der Isolierdüse
8 und durch die Öffnungen 11 und 11a aufweisenden Stirnwandungen der Isolierdüse 8. Bei der ersten Ausführungsform wird der bewegliche Kontakt um eine kurze Strecke
aus der Isolierdüse herausgezogen, so daß die Öffnung 11 gegen Ende der Rückzugsbewegung freigegeben wird. Bei der
zweiten Ausführungsform kann der bewegliche Kontakt im herausgezogenen Zustand die Öffnung 11 noch verschließen,
wobei aber die Öffnung 11a kurz nach Beginn der Bewegung des beweglichen Kontakts freigegeben wird und die Lichtbogen-
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kammer 10 mit dem offenen Ende des feststehenden Kontakts
verbindet. Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 6 und 7 ist der bewegliche Kontakt ebenfalls mit einer zylindrischen
Isolierdüse 8 umgeben. Diese bildet jedoch keine Gaskammer und der Kontakt wird gemäß Fig. 7 über das Ende der Düse 8
hinausbewegt, so daß die Öffnung 11 freigegeben wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 kann der bewegliche
Kontakt über das Ende 11 hinausbewegt werden (oder aber auch das Ende 11 verschlossen halten).
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e e r s e i \ e
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE\J-.J Stromkreisunterbrecher, gekennzeichnet durch einen mit einem Gas für die Extinktion gefüllten Behälter (1;16); einem Paar Kontakte(5,6) innerhalb des Behälters (1), welche bei Stromkreisunterbrechung voneinander weg bewegbar sind; eine Isolierdüse (8), welche rund um den Kontakt (6) ausgebildet ist und eine Lichtbogenkammer (10) bildet; eine Gaskammer (9;14), welche bei unterbrochenen Kontakten (5,6) mit der Lichtbogenkammer (10) in Verbindung steht, wobei die Strömung des Gases von der Isolierdüse (8) durch den Lichtbogen (12) gesteuert wird, wenn der Lichtbogenstrom groß ist und das Gas durch die Isolierdüse (8) entweicht und den Lichtbogen (12) unterbricht, wenn der Lichtbogenstrom abfällt.
- 2. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontakte (6) ein zylindrischer Kontakt ist, während der andere (5) napfförmig ausgebildet ist und den zylindrischen Kontakt (6) aufnimmt, wobei das Gas von der Isolierdüse (8) in der Wegbewegungsrichtung des zylindrischen Kontakts (6) entweicht.
- 3. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontakte (6) ein zylindrischer Kontakt ist, während der andere (5) ein Kontakt vom Rohrtyp ist, welcher den zylindrischen Kontakt (6) aufnimmt, wobei das Gas durch den rohrförmigen Kontakt (5) in einer der Wegbewegungsrichtung des zylindrischen Kontakts (6) entgegengesetzten Richtung entweicht.
- 4. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten zylindrischen Kontakt (6), einen zweiten rohrförmigen Kontakt (5), welcher an einem offenen Ende den ersten zylindrischen Kontakt (6) aufnimmt; eine Isolierdüse (8), welche rund um den ersten zylindrischen Kontakt (6)80984Ö/07A8«νsowie ggfs. den zweiten Kontakt (5) angeordnet ist und die Lichtbogenkammer (10) bildet; wobei die Gaskammer (14) mit dem anderen offenen Ende des zweiten Kontakts (5) verbunden ist und zur Zeit der Trennung der Kontakte (5,6) mit der Lichtbogenkammer (10) in Verbindung kommt, so daß der Gasstrom aus der Isolierdüse (8) durch den Lichtbogen (12) gesteuert wird, wenn der Lichtbogenstrom groß ist und das Gas aus der Isolierdüse (8) entweicht und den Lichtbogen unterbricht, wenn der Lichtbogenstrom abfällt.
- 5. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskammer (15) von der Außenatmosphäre umgeben ist.8098 4 0/0748
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Legal Events
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
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D4 | Patent maintained restricted |