DE2831567A1

DE2831567A1 - Stromkreisunterbrecher

Info

Publication number: DE2831567A1
Application number: DE19782831567
Authority: DE
Inventors: Masami Kii
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1978-07-18
Publication date: 1979-02-01
Also published as: FR2398378B1; CA1106425A; DE2831567C2; US4228333A; FR2398378A1; CH631829A5; JPS5422581A

Description

ME-374-GUN
(P-1606)
1A-2546

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo , Japan

Stromkreisunterbrecher

Die Erfindung betrifft einen Stromkreisunterbrecher, ζ. Β. eine Stromkreisunterbrecher vom Selbst-Lichtbogenlösch-Typ, bei dem ein Hochdruckströmungsmedium, z. B, SF_fi-Gas zur Lichtbcgenextinktion verwendet wird, dessen Druck durch den zwischen den Kontakten gebildeten Lichtbogen erhöht wird.

Bei einem herkömmlichen Stromkreisunterbrecher wird ein Strömungsmedium in einem geeigneten Raum durch die Druck erhöhende Funktion der Lichtbogenenergie, welche vom Lichtbogen zu de.xi den Raum ausfüllenden Strömungsmedium übertragen wird, unter Druck gesetzt und das unter Druck stehende Strömungsmedium wird durch eine öffnung entlassen, welche durch den Lichtbogen verschlossen ist, so daß das Strömungsmedium durch den Lichtbogenraum strömt. Dabei kommt es zu periodischen Änderungen des Lichtbogenstroms und dieser wird auf Null gesenkt. Die Lichtbogenextinktion kommt durch den-Verpuffungseffekt und Kühleffekt zustande.

Bei derartigen Stromkreisunterbrechern, welche den Lichtbogen selbst auslöschen, ist es wichtig, durch die Druck erhöhende Funktion des Lichtbogens auf direkte oder indirekte Weise eine Druckströmungsmittelquelle zu schaffen. Diese Funktion des Lichtbogenlöschens hängt in hohem Maße ab von den Ein-

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richtungen zur Erzeugung des unter Druck stehenden Strömungsmediums. Die Funktion solcher Einrichtungen zur Ausbildung von einer Druckströmungsmediumquelle während kurzer Zeit ist äußerst wichtig und unabdingbar für die Leistungsfähigkeit der Lichtbogenextinktion.Es handelt sich hierbei um einen unabdingbaren Faktor eines zuverlässigen Stromkreisunterbrechers mit kurzer Lichtbogenzeit.

Im allgemeinen wird die Druckströmungsmediumquelle durch die Druckerhöhungsfunktion der Wärmeenergie des Lichtbogens in einem Stromkreisunterbrecher vom Selbstlösch-Typ bereitgestellt. Zur Erzielung der gewünschten Druckerhöhungsfunktion ist es erforderlich, die Lichtbogenenergie, welche die Quelle der Druckerhöhungsfunktion darstellt, zu steuern.

Allgemein ergibt sich die Lichtbogenenergie als Produkt des Lichtbogenstroms und der Lichtbogenspannung. Im praktischen Betrieb kann der Lichtbogenstrom nicht leicht gesteuert werden, da er vom Strom in dem Stromkreis abhängt. Demgegenüber kann jedoch die Lichtbogenspannung wirksam gesteuert werden. Die Lichtbogenspannung hängt ab von der Lichtbogenlänge und dem Druck des Strömungsmediums im Lichtbogenraum. Die Lichtbogenspannung steigt mit steigender Lichtbogenlänge und mit steigendem Druck des Strömungsmediums.

Es ist Aufgäbe der Erfindung, einen Stromkreisunterbrecher zu schaffen, welcher eine große Zuverlässigkeit sowie eine kurze Lichtbogenzeit aufweist, und zwar durch Verbesserung der * kurzzeitigen Druckerhöhungsfunktion zu Beginn der Lösung der Kontakte.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Stromkreisunterbrecher zu schaffen, bei dem die Geschwindigkeit der Entfernung der Kontakte voneinander in zwei Stufen gesteuert wird, so daß man auf diese Weise die gewünschte Druckerhöhungefunktion bei einfachem Aufbau präzise herbeiführen kann.

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Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Stromkreisunterbrecher zu schaffen, wobei die Geschwindigkeit der Trennung der Kontakte in zwei Stufen gesteuert wird, wobei die Geschwindigkeit in der letzteren Stufe herabgesetzt wird. Hierdurch wird eine unnötige Dehnung des Lichtbogens vermieden und somit unterbleibt die Entwicklung einer übermäßigen Lichtbogenenergie im Lichtbogenraum und damit auch ein exzessiver Anstieg der Temperatur des Strömungsmediums.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Stromkreisunterbrecher zu schaffen, welcher innerhalb eines weiten Bereichs des Lichtbogenstroms eine ausgezeichnete Lichtbogenlöschfunktion zeigt sowie einen stabilen Betrieb, wobei die Betriebsenergie durch effektive Ausnutzung der Lichtbogenenergie beträchtlich gesenkt wird.

Der erfindungsgemäße Stromkreisunterbrecher umfaßt ein Paar lösbare Kontakte in einer mit einem Strömungsmedium für die Lichtbogenextinktion, z. B. mit SFg-Gas, gefüllten Kammer

wobei diese bei einem einen spezifischen Abstand überschreitenden Abstand zwischen den Kontakten von einem Schließzustand zu einem öffnungszustand umgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme erhält man bei einfachem Aufbau eine ausgezeichnete Stromkreisunterbrechungsfunktion unabhängig vom Nennstrom und unabhängig vom zu unterbrechenden Strom.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromkrexsunterbrechers und

Fig. 2 ein Diagramm der Betriebscharakteristik des Stromkrexsunterbrechers .

Der Stromkreisunterbrecher gemäß Fig. 1 umfaßt einen Behälter 1, welcher mit einem Strömungsmedium für die Lichtbogenextinktion

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gefüllt ist. In dem Behälter 1 ist eine Lichtbogenextinktionskammer 2 angeordnet, welche mit dem Strömungsmedium für die Lichtbogenextinktion gefüllt ist. Diese Kammer wird begrenzt durch eine Druckkammer 22 sowie durch einen Mantel 23 zu beiden Seiten eines Körpers 21 der Kammer. Ein feststehender Kontakt 3 ist in der Lichtbogenextinktionskammer 2 angeordnet. Ein beweglicher Kontakt 4 ist von dem feststehenden Kontakt 3 lösbar angeordnet. Er umfaßt einen Durchgang 41 für das Strömungsmedium sowie einen Auslaß 42 für das Strömungsmedium. Ferner ist eine Steuereinrichtung 5 zwischen den beweglichen Kontakt 4 und einer nicht-gezeigten Betätigungseinrichtung angeordnet. Diese Vorrichtung umfaßt zwei Arten von Federn 51 und 52 zur Steuerung der Geschwindigkeit der Trennung der Kontakte derart, daß diese gemäß Fig. 2 in zwei Stufen erfolgt. Bei der Bewegung von der Schließposition über eine Trennposition P₁ bis zu einer spezifischen Position P₃ ist die Geschwindigkeit hoch. Bei der weiteren Bewegung von der spezifischen Position P₂ zur Öffnungsposition (Gasentlassung) ist die Geschwindigkeit niedrig.

Der Mantel 23 hat eine geeignete Länge derart, daß der Auslaß 42 des beweglichen Kontakts 4 im Schließzustand gehalten wird, bis der bewegliche Kontakt 4 sich um eine spezifische Strecke vom feststehenden Kontakt 3 entfernt hat. Daher ist der Mantel 23 in Richtung der Verschiebung des beweglichen Kontaktes verlängert. Die Steuereinrichtung 5 umfaßt einen Hebel 55, welcher um eine Anlenkstelle 54 verschwenkbar ist und an einem Gelenkpunkt 53 mit dem beweglichen Kontakt 4 verbunden ist. Die zwei Federn 51, 52 unterschiedlicher Länge betätigen den Hebel 55. Die Arbeitsstrecke der Feder 52 ist größer als die Arbeitsstrecke der Feder 51.

In Fig. 2 bezeichnet t₁ die Zeit der Lösung der Kontakte 3 und 4 voneinander, während t₂ den Zeitpunkt des Wechsels der Geschwindigkeit der Entfernung des Kontaktes 4 bezeichnet.

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3ei dieser Ausführungsform wird der nicht-gezeigten Antriebseinrichtung ein Kontakt-Trennbefehl erteilt, wodurch der bewegliche Kontakt 4 aufgrund des Betriebs der Betätigungseinrichtung rasch beschleunigt wird. Somit bewegt sich der bewegliche Kontakt 4 um eine Schleifstrecke relativ zum feststehenden Kontakt 3 abwärts und am Punkt P_? der Fig. 2 wird der bewegliche Kontakt 4 vom feststehenden Kontakt 3 getrennt. Nun wird zwischen den beiden Konakten ein Lichtbogen ausgebildet. Da beide Federn 51, 52 auf den Hebel 55 einwirken, ist die Trenngeschwindigkeit des beweglichen Kontakts 4 groß. Der Lichtbogen wird in kurzer Zeit durch die Bewegung des beweglichen Kontakts 4 expandiert. Der bewegliche Kontakt 4 wird dabei stark beschleunigt und fällt mit großer Geschwindigkeit herab. Hierdurch wird die Lichtbogenspannung rasch erhöht, wodurch sich auch die Lichtbogenenergie und somit auch der Druck erhöhende Effekt des Strömungsmediums im Innen raum erhöht. Demzufolge erreicht der Druck in der Druckkammer 22 in kürzester Zeit den für die Lichtbogenlöschung erforderlichen Druckwert.

Wenn der bewegliche Kontakt 4 sich über den Punkt P₂ hinaus bewegt, so wirkt nur noch die Feder 52 auf den Hebel 55 ein, so daß der bewegliche Kontakt gebremst wird und mit geringer Geschwindigkeit abwärts bewegt wird. Der Auslaß 42 des beweglichen Kontakts 4 gelangt in der Nähe des Punktes P- über das Ende des Mantels 23 hinaus, so daß der Kanal 41 des beweglichen Kontakts 4 über den Auslaß 42 in Verbindung mit dem Raum des Behälters 1 kommt. Nun sinkt der Lichtbogenstrom auf einen Wert nahe Null. Wenn der Durchgang 41 vom Schließzustand aufgrund des Lichtbogens befreit wird, so findet die Lichtbogenextinktion unmittelbar durch den eintretenden Verpuffungseffekt und Kühleffekt des Strömungsmediums in der Druckkammer 22 statt, unter Senkung des Lichtbogenstroms auf Null.

Der bewegliche Kontakt 4 wird in letz±erer Stufe der Abwärts-

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bewegung verlangsamt bewegt, so daß eine unnötige Verlängerung des Lichtbogens vermieden wird. Hierdurch wird auch eine übermäßige Lichtbogenenergie im Lichtbogenraum vermieden und die Temperatur des Strömungsmediums steigt nicht übermäßig an. Darüber hinaus verbleibt der bewegliche Kontakt 4 während langer Zeit in dem Mantel 23, so daß die Beziehung zwischen dem Durchgang 41 und der Druckkammer 22 stabil gehalten wird. Man erhält auf diese Weise eine ausgezeichnete stabile Betriebsfunktion selbst bei den Relativpositionen während der Expandierung des Lichtbogens.

Erfindungsgemäß umfaJSt der Stromkreisunterbrecher ein Paar lösbare Kontakte und ein Strömungsmedium für die Lichtbog^nextinktion. Dieses wird durch den Lichtbogen zwischen den Kontakten unter Druck gesetzt. Die Lichtbogenextinktionskammer ist mit dem Strömungsmedium gefüllt und die Steuereinrichtung ist mit dem Antriebssystem für die Bewegung des Kontakts verbunden. Diese Steuereinrichtung steuert die Entfernungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontakts in zwei Stufen. Das Druckmedium, welches durch den Lichtbogen zwischen den beiden Kontakten gebildet wurde und in der Lichtbogenextinktionskammer gespeichert wurde, verpufft, wobei der Lichtbogen gelöscht wird. Die Lichtbogenextinktionsfunktion wird durch die Steuerung der Druckfunktion bei einfachem Aufbau wesentlich verbessert.

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Claims

PATENTANSPRUCH E

\1·/ Stromkreisunterbrecher mit einem Paar lösbarer Kontakte und einer Lichtbogenextinktionskammer mit einer Füllung eines Strömungsmediums für die Lichtbogenextinktion welches durch den zwischen den Kontakten ausgebildeten Lichtbogen unter Druck gesetzt wird, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (5) zur Steuerung der Trenngeschwindigkeit der Kontakte (2,4) in mindestens zwei Stufen, wobei die Steuereinrichtung (5) mit einem Antriebssystem für die Kontakte verbunden ist, so daß das durch den Lichtbogen zwischen den beiden Kontakten (3,4) unter Druck gesetzte Strömungsmedium in der Lichtbogenextinktionskammer (2) unter Steuerung der Trenngeschwindigkeit der Kontakte (3,4) durch die Steuereinrichtung (5) verpufft.
2. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenngeschwindigkeit bei der ersten Stufe größer ist als bei der letzten Stufe.
3. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck gesetzte Strömungsmedium in der letzteren Stufe des Trennvorgangs über den Lichtbogen verpufft.
4. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (4) einen Auslaß (42) umfaßt, welcher im Schließzustand gehalten wird bis der bewegliche Kontakt (4) um eine spezifische Strecke bewegt ist und danach geöffnet wird, so daß das unter Druck stehende Strömungsmedium der Lichtbogenextinktionskammer

(2) ausströmt.
5. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenextinktionskammer

(2) einen Körper (21) umfaßt, in dem der feststehende Kontakt

(3) angeordnet ist sowie eine Druckkammer (22) zur Speicherung

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a.

des unter Druck gesetzten Strömungsmediums für die Lichtbogenextinktion auf einer Seite des Körpers (21) sowie einen den beweglichen Kontakt (4) umgebenden Mantel (23) auf der anderen Seite des Körpers (21).
6. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt

(4) einen Auslaß (42) für die Verpuffung des unter Druck stehenden Strömungsmediums für die Lichtbogenextinktion aus der Lichtbogenextinktionskammer (2) umfaßt und daß der Mantel (23) eine derartige Länge aufweist, daß der Auslaß (42) des beweglichen Kontakts (4) im Schließzustand gehalten wird bis der bewegliche Kontakt (4) um eine spezifische Strecke bewegt ist, wobei der Mantel (23) sich in Richtung der Bewegung des beweglichen Kontakts (4) erstreckt.
7. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) eine oder mehrere Federn (51,52) zur Steuerung der Trenngeschwindigkeit des beweglichen Kontakts (4) in zwei Stufei umfaßt.
8. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) eine erste Feder (51) umfaßt, welche bis zur Bewegung des beweglichen Kontakts (4) um die spezifische Strecke auf diesen einwirkt, sowie eine zweite Feder (52), welche gleichzeitig mit der ersten Feder auf den beweglichen Kontakt (4) einwirkt und welche nach Bewegung des beweglichen Kontakts (4) über die spezifische Strecke hinaus alleine auf diesen einwirkt.

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