DE3141324A1

DE3141324A1 - Leistungsschalter

Info

Publication number: DE3141324A1
Application number: DE19813141324
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6905 Schriesheim Körner; Horst Ing.(grad.) 6450 Hanau Plettner; Volker Dr. 6100 Darmstadt Rees; Walter Dipl.-Ing. Viering
Original assignee: Bbc AG Brown Boveri & Cie 5401 Baden Aargau; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1981-10-17
Publication date: 1983-05-05
Also published as: US4511775A; DE3141324C2; CH662005A5; JPS5878335A

Description

79/81

Mhm

"Leistungsschalter" ■

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschalter, mit SF_fi-Gasisolation und

mit einer Beblasung des Lichtbogens durch SF,-Gas, mit βία

2Q nem festen Kontaktteil und mit einem mit einer Blasdüse versehenen beweglichen Schaltstück, das von einem Antrieb antreibbar ist, wobei beim Ausschalten ein Kompressionsraum •verkleinert und so eine Gasströmung zur Blasdüse und zum Lichtbogen hin erzeugt wird, in dem eine bewegliche Kolbenanordnung in einem Zylinder gegen einen festen Zylinderboden bzw. ein bewegbarer Zylinder über einen festen Kolbenboden zur Erzeugung der Gasströmung beim Ausschalten gezogen wird.

Leistungsschalter der eingangs genannten Art sind an sich bekannt· Zur Beblasung des Lichtbogens wird dabei der bewegliche Kolben oder der bewegliche Zylinder jeweils zu dem feststehenden Teil hingezogen, so daß sich der Kompressionsraum dadurch verkleinert und das Gas auf einen bestimmten, zur Beblasung des Lichtbogens ausreichenden Druck ^ss komprimiert wird»

.:. ι λ:-.;- -■.:- .ι. 3Η1324

Bei diesen bekannten Blaskolbens'chaltern wird die Energie zur Komprimierung des Löschgases im Kompressionsraum allein vom Antrieb des Leistungsschalters aufgebracht. Damit muß dieser Antrieb mit einem genügend großen Arbeitsvermögen dimensioniert sein.

Es ist bekannt (US-PS 3 331 935), in den Kompressionsraum einen zusätzlichen Kolben.einzusetzen, der unter der Kraft einer Feder bei einer Ausschalthandlung zur zusätzlichen Kom-

"IO primierung des Kompressionsraumes angetrieben wird. Der Mechanismus zum Antreiben und zum Betätigen des zusätzlichen Kolbens, der als Klinkenmechanismus ausgebildet ist, ist relativ kompliziert und eine Verkleinerung des gesamten Antriebes des Leistungsschalters ist dadurch auch nicht möglieh.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfacher aufgebaut ist und dadurch einen höheren Wirkungsgrad bei klei-2ö nerem Antrieb besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Elektrodynamische Antriebe sind zwar bekannt (vgl. CH-PS 594 977); diese Antriebe dienen aber nicht dazu, einen zusätzlichen Kolben zu betätigen, sondern dazu, das gesamte bewegliche System des Leistungsschalters oder zumindest das bewegliche System der Löschkammer im Falle eines Kurz-Schlusses zusätzlich zu beschleunigen oder zumindest die Ausschal tgeschwindigkeit entsprechend der Leerlaufgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Leistungsschalter geschaffen, bei dom die Kompressionsenergie nach dem folgenden Grundprinzip aufgebracht wird:

- Im Bereich der Nennströme und kleiner Kurzschlußströme bis zu Stromwerten von etwa 30 % des Nenn-Kurzschlußausschaltstromes wird die Kompressionsenergie im wesentlichen vom Schalterantrieb aufgebracht. Da in diesen Strombereich der zur Stromlöschung erforderliche Gasdruck im Kompressionsvolumen des Schalters niedrig ist, kann der Schalterantrieb mit einer entsprechend niedrigen Grundgeschwindigkeit und somit kostengünstig dimensioniert werden. -

■J5 - Im Bereich höherer Kurzschlußströme bis zum Nenn-Kurzschluß-Ausschaltstrom wird cter zur Löschung des Licht- . bogens erforderliche Kompressionsdruck des Löschgases von dem Zusatzkolben aufgebracht, der von der magnetischen Energie des Kurzschlußstromes angetrieben wird,

Eine Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen, daß als Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes eine an sich bekannte Spule vorgesehen ist, die den Kompressionsraum konzentrisch umgibt. Dabei ist zweckmäßigerweise innerhalb des den Kompressionsraum nach außen abgrenzenden Zylinderaußenmantels ein im Abstand dazu und isoliert davon angeordneter zylindrischer Innenmantel vorgesehen, wobei die Spule zwischen dem Innenmantel und dem Zylinderaußenmantel liegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung, weitere Verbesserungen und Ausgestaltungen sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die Löschkammer eines Leistungsschalters, in Einschaltstellung (I) und in der Stellung, in der sich die Hauptkontakte getrennt haben (II),

Figur 2 den Schalter gemäß Figur 1 in Löschstellung,

Figur 3 eine zweite Variante des Leistungsschalters ähnlich dem der Figuren 1 bis 2, in ähnlicher Darstellung,

Figur 4 eine dritte Variante eines Leistungsschalters in 2Q Trennstellung, ähnlich der Stellung gem. II der

Figuren 1 oder 3,

Figur 5 eine weitere Variante eines Leistungsschalters in ähnlicher Darstellung wie in den Figuren 1 bzw. 3,

Figur 6 den Leistungsschalter gem. Figur 5 in Löschsteilung,

Figur 7 den Leistungsschalter gem. den Figuren 5 und 6 in ausgeschalteter Stellung,

Figur 8 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ringkolben, wie er in dem Leistungsschalter gem. Figur 1 zum Einsatz kommt,

Fig. 9 eine zweite Variante des Ringkolbens, ebenfalls im Querschnitt,

Figur 10 eine Aufsicht auf den,Ringkolben gem. den Figuren 8 oder 9 und

Figur 11 eine Aufsicht auf den Ringsteg, mit dem die Düse des Leistungsschalters mit dem beweglichen Schalt

stück verbunden ist.

In der Figur 1 ist ein Schnitt durch die Löschkammer eines SFg-gasisolierten Leistungsschalters gezeigt, mit einer Blas-

■j0 düse IQ, die mit einem beweglichen Schaltstück 12, das mit einem festen Schaltstück 14 zusammenwirkt, fest verbunden ist. Die Kontaktstelle 12/14 ist von einer Hauptkontaktstelle 13 umgeben, die aus einem Kontaktkorb mit Kontaktfinqern 11 und einem mit diesem zusammenwirkenden zylindrischen Vorsprung 15

Ig am Hauptblaszylinder 16 gebildet ist. Die Blasdüse 10 ist ferner mit einem Hauptblaszylinder 16 (kurz auch Zylinder 16 genannt) verbunden, der bei einer Ausschaltung über einen festen Kolbenboden 18 gezogen wird. In Abstand zu dem Hauptzylinder befindet sich ein metallisches Rohr 20, das den !Compressionsraum R, umgibt, und zwischen dem metallischen Rohr 20 und dem Hauptblaszylinder 16 ist eine Spule 22 angeordnet, die mit ihrem einen Ende in der Nähe der Blasdüse mit dem metallischen Rohr 20 und mit ihrem anderen Ende mit dem aus metallischem Werkstoff bestehenden Hauptzylinder 16 elektrisch-galvanisch

_₅ verbunden ist. Im übrigen sind die Spulenv/indungen gegeneinander, gegen den Zylinder und das Rohr., isoliert. Zwischen dem metallischen Rohr 20 und dem Schaltstück 12 befindet sich ein bewegbarer Ringkolben 2 4 aus magnetischem Werkstoff, der unter der Zugkraft einer Feder 26 steht. Der Kolbenboden 18 ist an einem

3Q Stützrohr 36 angebracht und besitzt Bohrungen 27, durch die die Federn 26, die mit ihrem anderen Ende an an der Innenfläche des Stützrohres 36 angebrachten Vorsprüngen 29 befestigt sind, durchgreifen.

Der Hauptzylinder 16 umgibt eine.n Ringsteg 28 aus elektrisch leitendem Material, wobei zwischen dem Hauptzylinder 16 und dem Steg bzw. Ring 28 eine Isolierschicht 30 angeordnet ist, so daß ein elektrischer Strom von dem Zylinder 16 hin zu dem Ringsteg 28 nicht fliessen kann. In gleicher Weise ist der Zylinder 16 von dem metallischen Rohr 20 im Bereich des feststehenden Kolbens mittels einer Isolierringes 32 elektrisch isoliert .Eine elektrisch leitende Verbindung ist lediglich zwischen dem Hauptzylinder 16 und dem feststehenden Kolbenboden

-IQ 18 ist über Glextkontaktelemente 34 vorhanden. Die Stellung I 2eigt den Schalter in eingeschaltetem Zustand; die Nennstrombahn ist durch die strichlierte Linie A-A dargestellt. Der Strom fließt von den. Hauptkontakten 11 über den Zylinder 16 und die Kontakte 34 hin zum Kolbenboden 18 bzw. zu einem mitdiesem verbundenen Stützrohr 36. Wegen der zwischen Zylinder 16 und Ringsteg 28 angebrachten Isolierschicht 30 wird im eingeschalteten Zustand des Leistungsschal tors ein Sti-omfluß über die Spule 22 verhinderet, so daß die Spulenwicklung nicht für den Dauernennstrom des Schalters ausgelegt werden muß. Die Stellung II in der Figur 1 zeigt die Stellung des Schalters, in der sich die Hauptkontaktstelle 13 gerade geöffnet hat. Der Blaszylinder 16 (Rohr 16) wird beim Ausschalten mittels des nicht näher dargestellten Schalterantriebes über den festen Kolben gezogen, wodurch der Kompressionsraum R zwischen Blasdüse 10, Rohr 20 und feststehendem Kolben verkleinert wird, wodurch das Gas im Raum R, komprimiert wird. Nach Trennen der Hauptkontaktstelle 13 kommutiert der Strom auf das feststehende Kontaktstück 14 und fließt gemäß der strichlierten Linie B-B von dem Kontaktstück 14 hin zu dem beweglichen Kontaktstück 12 und über die Stege 28 zu dem metalli-

sehen Rohr 20 zur Spule 22 und über den Zylinder 16 und die Gleitkontakte 34 hin zu dem Stützrohr 36. Dadurch wird von der Spule 22 ein magnetisches Feld erzeugt, welches den Ringkolben aus magnetischem Werkstoff in Pfeilrichtung F bewegt, so daß der Kompressionsraum R₁ zum einen aufgrund der Bewe-J-

gung des Zylinders 16 und zum anderen zusätzlich aufgrund der Bewegung des Ringes 24 zur Beblasung des Lichtbogens komprimiert wird.

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. Die !Magnetspule 22 ist mit veränderlicher Steigung der Windungen (wie in Figur 1 durch unterschiedlichen Abstand der einzelnen Wicklungen gegeneinander angedeutet ist),auf das innere Rohr 20 in der Weise aufgebracht, daß das Magnetfeld sich in Richtung der Spulenachse räumlich ändert, so daß auf den magnetischen Ringkolben in jeder Stellung relativ zur Magnetspule eine magnetische Kraft in Richtung des Pfeiles F (Figur 1) ausgeübt wird.

Das metallische Rohr 20, das als Tragrohr für die Magnetspule dient, ist in Längsrichtung geschlitzt, wobei zum Zwecke des gasdichten Abschlusses des Kompressionsraumes R₁ dieser Schlitz mit Isolierstoff ausgefüllt wird. Der Schlitz unterbindet wirkungsvoll das Fließen von induzierten Wirbelströmen im Rohr 20, so daß das von der Magnetspule 22 erzeugte Magnetfeld praktisch ungeschwächt in dem Raum R,, in dem sich der magnetische Ringkolben 24 bewegt, wirkt.

Wie aus Figur 10 e^Sichtlicht ist, ist auch der magnetische Ringkolben-mit einem Schlitz versehen, der mit Isolierstoff 100 ausgefüllt, z. B. mit Gießharz ausgegossen ist. Hierdurch werden Wirbelströme im Ringkolben fast völlig unterbunden, so daß eine unerwünschte Kraftwirkung entgegen der Pfeilrichtung F in Figur 1 aufgrund des Thompson-Effektes nicht auftreten kann.

Zur Verdeutlichung des weiteren Bewegungsablaufes zeigt Figur ?. den Schalter gemäß Figur 1 in Löschstellung; dabei wird der Lichtbogen L beblasen. Der Ringkolben 24 wird auf-

2Q grund der Krafteinwirkung der vom Kurzschluß durchflossenen Magnetspule 22 in Richtung des Pfeiles F bewegt, so daß das Gas im Kompressionsraum R, stark komprimiert wird und eine intensive Löschmittelströmung A auf den Lichtbogen einwirkt. Nach Erlöschen des Lichtbogens, d. h. nach Unterbrechung des Kurzschlußstromes, wird die magnetische Kraft zu Null, und der Ringkolben 2 4 wird durch die Kraftwirkung der Rück-

holfeder 26 wieder in seine Ausgangslage zurückgeholt. Die Feder 26 bzw. die Federn 26, d^a ja aus Symmetriegründen mindestens zwei Federn verwendet werden müssen, dienen als Rückholfedern und durchgreifen die Bohrungen 2 7 im feststehenden Kolbenboden, welche Bohrungen 27 gleichzeitig auch dazu dienen, den Raum R_ zwischen dem Ring 24 und dem feststehenden Kolbenboden zu entlasten, so daß die Federn 26 nicht gegen den Druck des im Raum R„ vorhandenen Gases arbeiten müssen.
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Die besonderen Vorteile der beschriebenen Anordnung sind folgende: Die Komprimierung des Löschgases im Kompressionsraum erfolgt unabhängig von der Energie des Leistungsschalterantriebes. Der Kompressionsdruck ist der Höhe des abzu-.,. schaltenden Kurzschlußstromes angepaßt. Der Kurzschlußstrom selbst hat auch keine Abbremsung des Schalter'antriebes zur Folge. Der Schalterantrieb, der das bewegliche Kontaktsystem entgegen der Pfeilrichtung F bewegt, kann für eine niedrige Grundgeschwindigkeit ausgelegt und somit wegen der hierfür erforderlichen niedrigen Antriebsenergie kostengünstig realisiert werden. Durch das Magnetfeld des Kurzschlußstromes muß allein die Masse des magnetischen Ringkolbens beschleunigt v/erden, ohne daß Rückwirkungen auf den Schalterantrieb auftreten, so daß eine schnelle Komprimierung des Löschgases eintritt.

Eine Variante des Schalters gem. den Figuren 1 und 2 ist in der Figur 3 dargestellt. Im Unterschied zu den Figuren 1 und 2 entfällt hier das innere Rohr 20 in Figur 1 und das „_n metallische Rohr 16 dient sowohl als Blaszylinder als auch

als Träger für die Magnetspule 22. Der Ring bzw. der Ringsteg 28 ist hierbei so ausgebildet, daß er zur Halterung sowohl eines als Kontaktring dienenden zylindrischen Vorsprunges 40 als auch des als Blaszylinder dienenden metallischen Rohres 24 dient.

Dieser Ring 28 ist, um hierbei verwendet zu werden, ausgeführt, wie in der Figur 1.1 dargestellt. Der Ring 28 gem. Figur 11 ist mit gleichmäßig über don Umfang verteilten Nasen 200 versehen und besitzt Durchbrüche 201 für die Gasströmung. Diese Durchbrüche sind kreisförmig ausgebildet und bei der Ausgestaltung gem. der Figur 11 im Bereich der Nasen 200 unterbrochen. Die Einheit, die aus Kontaktring 40 und metallischem Rohr 42 gebildet ist, ist im Bereich des Steges mit über den Umfang verteilten Druchbrüchen ver-

UO sehen, die mit den Nasen 200 des Steges korrespondieren und in die die Nasen 200 eingreifen. Dabei werden mittels Isolierschichten 42 und 44 die Nasen 200 bzw. der Steg 28 vom Kontaktring 40 bzw. vom Metallrohr 42 galvanisch getrennt. Die beiden Teile 40 und 42 sind selbstverständlich miteinander elektrisch leitend verbunden; die Spule 20 ist mit ihrem einen Ende an dem Steg 28 (elektrisch-galvanisch isoliert von den Teilen 40 und 42) und mit ihrem anderen Ende an dem Metallrohr 42 angeschlossen.

2Q Die beschriebene Anordnung des Steges 28 und des Kontaktringes 40 sowie des metallischen Rohres 42 bewirkt, daß im eingeschalteten Zustand gem. Figur 3, I, die Magnetspule stromlos ist (Stromfluß A-A in Figur 1).

Die Wirkungsweise ist - wie erwähnt - wie diejenige beim Schalter gem. der Figur 1.

Die Figur 4 zeigt eine weitere Variante eines Schalters/bei dem die Erfindung verwirklicht ist. Der konstruktive Aufbau

3Q des Schalters ist der gleiche wie derjenige gem. den Figuren 1 bis 3; lediglich im Bereich unterhalb des feststehenden Kolbenbodens 18 ist eine geeignete Hilfs- oder Kommutierungskontaktvorrichtung vorgesehen. An dem Stützrohr 36 befindet sich eine L-förmige Ausformung 50, die in Richtung zu der Kontaktstelle 13 hinweist, welche L-förmige Ausformung L-förmigen

• Kontaktfinger 52, aufnimmt, die unter dem Druck wenigstens einer Feder 54 nach innen, also senkrecht hin zu dem beweglichen Kontaktrohr 12 beaufschlagt sind. Am Kontaktstück 12 befindet sich eine umlaufende Verdickung 56, die mit den Kontaktfingern 52 zusammenwirkt- Im eingeschalteten Zustand liegt der Kontaktfinger bzw. liegen die Kontaktfinger 52 auf der Außenfläche der Verdickung 56 auf. Die Hauptstrombahn im eingeschalteten Zustand verläuft wieder gem. der strichlierten Linie A-A. Dann, wenn sich die Hauptkontaktstelle 13 geöffnet hat, wie in Fig. 4 gezeichnet^kornmutiert der Strom auf die Stromwege B-B₁-B und B-B_?-B. Der Strom fließt dann von dem feststehenden Kontaktstück 14 einmal über das bewegliche Kontaktstück 12 und die Kontaktfinger 52 hin zum Stützrohr 36 und zum anderen auch über die Spule 22 hin zum Stützrohr Da aber der Widerstand gem. Stromweg B„ kleiner ist als der Stromweg B,, fließt zunächst die Hauptmenge des Stromes über den Weg B~ und die Kontaktfinger 52. Dies bedeutet, daß nach Öffnen der Hauptkontaktstelle 13 der Hauptanteil des Kurzschlußstromes auf den induktivitätsarmen Strompfad B-B„-B kommutiert, so daß ein starker Kommutierungsabbrand an der Hauptkontaktstelle 13 vermieden wird und somit im eingeschalteten Zustand die Nennstromtragfähigkeit der Berührungsstelle von Kontaktfingern 11 und zylindrischem Kontaktvorsprung 15 nicht beeinträchtigt wird.

Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung entfernen sich die Kontaktfinger 52 von der Außenfläche der Verdickung 56, wobei das feststehende Kontaktstück 14 und das bewegliche Kontaktstück 12 sich noch gegenseitig berühren. Der Strompfad B-B_-B wird von den Kontaktfingern unterbrochen und der volle Kurzschlußstrom kommutiert auf die Magnetspule gem. Strompfad B-B, -B. Auf Grund von als Anschlag dienenden Nasen 55 werden die Kontaktfinger 52 in der in Fig. 4 dargestellten Lage, in der sie außer Kontakt mit den Verdickungen 56 und damit dem Schaltstück 12 sind, festgehalten.

Die Kcmmutierungsarbeit wird hierbei allein von dem Kommutierungskontaktsystem, bestehend aus Kontaktfingern 52 und oberem Ende der Verdickung übernommen. Die Magnetspule wird erregt und aufgrund der magnetischen Kraftwirkung

wird der Ring 22 in Pfeilrichtung F zwecks Kompression des Löschgases angetrieben. *

Eine weitere Variante ist aus den Ficjuren 5 bis 7 zu ersehen. I der Figur 5 zeigt die Einschaltsiellung, II der Figur 5 die Stellung, in der die Hauptkontaktstelle 13 gerade öffnet, die Figur 6 zeigt die Stellung des Schalters, in der der Kompressionskolben durch die elektromagnetische Kraftwirkung in Pfeinrichtung F getrieben wird, und die Figur 7 zeigt die Aussehaltstellung.

Der Schalter ist aus einer Kombination derjenigen gemäß den Figuren 1 bis entstanden. Dabeibesitzt das Stützrohr 36 ähnlich wie in der Anordnung gern, der Figur 4 den L-förmigen Fortsatz 5 0 und 55 und die Kontaktfinger 52, die auf der Verdickung 56 am bewegliehen Schaltstück 12 mittels der Feder 54 aufgedrückt sind. Im Unterschied zu den Ausgestaltungen gem. den Figuren 1 bis 4 ist im Kömpressionsraum R.. statt eines beweglichen magnetischen Ringkolbens ein beweglicher Kolben eingebracht, der aus einer in Isolierstoff 70 eingebetteten zweiten Spule besteht, wobei das eine Ende 62 der Spule 60 über Gleitkontsktstücke 64 mit dem beweglichen Schaltstück 12 und das andere Ende 66 der Spule 60 über weitere Gleitkontakte 68 mit dem Rohr 20 elektrisch leitend verbunden ist. Im weiteren Unterschied zu den Ausgestaltungen gem. den Figuren 1 bis 4 ist die Magnetspule 22 derart zwischen innerem Rohr 20 und äußerem Rohr 16 angeordnet, daß ein erster Teil der Spulenwindungen 2 2a in der Nähe des Düsenbereiches 10, ein zweiter, gegensinnig gewickelter Teil 22b im Bereich des feststehenden Kolbens angeordnet ist. Selbstverständlich sind beide Spulenteile 22a und 22b elektrisch miteinander verbunden und gegen die Rohre 20 und 16 elektrisch isoliert. Die Strornführung ist nun wie folgt; Im eingeschalteten Zustand fließt der Strom gem. der strichlierten Linie A-A hin zum Stützrohr 36. In dem Augenblick, wenn die Kontaktstelle 13 öffnet, fließt der Strom gem. der strichlierten Linie B-B₃-B

. von dem Festkontaktstück 14 über· das bewegliche Schaltstück 12, die Kontaktfinger 52 hin zum Stutzrohr 36. Ein relativ geringer Teilstrom B.. fließt von dem beweglichen Schaltstück 12 über das Gleitkontaktstück 64, das Ende 62, die Spule 60 hin zum Ende 66 und über das Gleitkontaktstück 68 in das metallische Rohr und von dort über die Spule 2-2, das Rohr 16 und das Gleitkontaktstück 34 hin zum Stützrohr 36 (B-B,-B)

Es ist selbstverständlich so, daß zunächst der Widerstand über die Spule 60 und die Spule 22 bedeutend größer ist, als der des Stranweges B-B^-B, _so daß der Hauptanteil des Stromes gemäß der strichlierten Linie B-Bj - b fließt.

Im weiteren Verlauf der Öffnungsbewegung entfernen sich die Kontaktfinger 52 von der zylindrischen Verdickung 56, so daß der Strompfad ^B-B_-B unterbrochen wird und der gesamte Kurzschlußstrom entlang des Strompfades B-B..-B fließt.

Die Spulen sind so gewickelt, daß'der Spulenteil 22b gegensinnig zu der beweglichen Spule 60, der Spulenteil 22a gleichsinnig zur Spule 60 gewickelt ist. Damit wirkt eine abstoßende Kraft zwischen Spulenteil 22b und Spule 60 und eine anziehende Kraft zwischen Spulenteil 22a und Spule 60, so daß der Kolben 70 mit der eingebetteten Spule 60 aufgrund der elektromagnetischen Kraftwirkung in Richtung des Pfeiles F bewegt wird und das Löschgas im Raum R. komprimiert.

In der Figur 6 ist der Schalter in der Löschstellung gezeichnet; die beweglichen Kontaktfinger 52 haben sich von der Verdickung 56 entfernt, so daß der gesamte Strom gemäß der strichlierten Linie; B-B,-B von dem Kontaktstück 14 über den Lichtbogen L, das bewegliche Schaltstück 12, den Gleitkontakt 64, die Spule 60, den Gleitkontakt 68 hin zu dem metallischen Rohr 20 fließt, von dort über die Spule 22 hin zum Hauptzylinder 16 und von dort über das Gleitkontaktstück 34 hin zum Stützrohr 36.

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Der Ringkolben 24 aus magnetischem Werkstoff kann, wie aus den Figuren 1 bis 4 zu entnehmen ist, mit rechteckförmigem Ringquerschnitt versehen sein. Xur Erhöhung der magnetischen Kraftwirkung in Pfeilrichtung F kann der Ringkolbenquerschnitt dreieckfÖrmig ausgebildet sein, wobei die Spitze des Dreiecks am Außenumfang des Kolbens auf der entgegengesetzten Seite der KolbenfJäche liegt. Die Kolbeninnenfläche, also der Innendurchmesser des Kolbens erweitert sich dabei linear (Fig. S).

Es besteht auch die Möglichkeit, den Kolben gem. Figur 9 auszubilden. Dabei besitzt der Kolben einen Innenquerschnitt, der sich entsprechend einer Parabel erweitert,

Die Erfindung ist anhand einiger Ausführungsbeispiele dar- · gestellt und erläutert worden. Es ist selbstverständlich, daß es eine Reihe von Modifikationen gibt, die alle noch im Schutzumfang des Erfindungsgedankens liegen. So besteht eine weitere Möglichkeit, den Zusatzkolben durch die magnetische Energie des Kurzschlußstromes anzutreiben, darin, die bewegliche Spule als Kurzschlußspule mit einer oder mehreren Kurzschlußwindungen, die im Isolierstoff eingebettet ist, auszuführen. Die bewegliche Spule wird dabei nicht direkt vom Kurzschlußstrom durchflossen, sondern es wird in ihr ein Kreisstrom induziert, der so gerichtet ist, daß er entgegengesetzt zum Kurzschlußstrom in der äußeren Magnetspule 22 fließt, so daß von der Magnetspule 22 eine abstoßende Wirkung auf den Kolben mit eingebetteter Kurzschlußspule ausgeübt wird (Thompson-Effekt). Die hierzu erforderliche

3Q Ausgestaltung der Magnetspule 22 erhält man, in dem man die Teilspule 22a (siehe Figur 5 bis Figur 7) so ausbildet, daß sie nicht vom Kurzschlußstrom durchflossen wird,bzw.in dem man die Windungen der Teilspule 22a fortläßt, so daß allein die Windungen der Teilspule 22b vom Kurzschlußstrom durch-

3g flössen werden. Es ist offensichtlich, daß die bewegliche kurzgeschlossene Wicklung auch durch eine einzige Windung ge-

. bildet werden kann, die £Ü s Ring&olben aus unmagnetischera Material ausgebildet- ist.

/Anstatt SFg-Gas kann natürlich jedes andere geeignete Isoliergas bei den Schaltern gemäß der Erfindung Verwendung finden.

, -AS-.

Leerseite

Claims

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' Ansprüche

Leistungsschalter, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschalter/ mit SFg-Gasisolation und mit einer Beblasung des Lichtbogens durch SF ,--Gas, mit einem festen Kontaktteil, und mit einem mit einer Blasdüse versehenen beweglichen Schaltstück, das von einem Antrieb antreibbar ist, wobei beim Ausschalten ein Kompressionsraum verkleinert und so eine Gasströmung zur Blasdüse und zum Lichbbogen hin erzeugt wird, in dem eine bewegliche Kolbenanordnung in einem Zylinder gegen einen festen Zylinderboden bzw. ein bewegbarer Zylinder über einen festen Kolbenboden zur Erzeugung der Gasströmung beim Ausschalten gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionsraum (r ) von Mitteln (22) zur Erzeugung eines Magnetfeldes umgeben ist, wobei die Mittel derart in den Strompfad ein- ^ schaltbar sind, daß sie beim Ausschalten erst nach Trennung der Hauptkontaktstelle (13) vom Strom durchflossen werden, und daß im Kompressionsraum (R,) ein Zusatzkolben (24, 70) bewegbar angeordnet ist, der vom Magnetfeld zur Kontaktstella (12, 14) zur zusätzlichen Verkleinerung des Kompressionsraumes antreibbar ist.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes eine ansich bekannte Spule (22) vorgesehen ist, die den Kompressionsraum konzentrisch umgibt.
3. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des den Kompressionsraum außen begrenzenden Zylinderaußenmantels (16) ein im Abstand dazu und isoliert davon angeordneter zylindrischer Innenmantel (20) vorgesehen ist, wobei sich die Spule zwischen Zylinderaußenmantel und Innenmantel befindet.
4. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (24) aus magnetischem Werkstoff besteht.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (24) einen rechteckigen Ringguerschnitt aufweist.
6. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Zusatzkolben eine Innenfläche aufweist, dergestalt, daß sich der durch die Innenfläche gebildete Querschnitt erweitert.
7. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innnenquerschnitt linear erweitert.
8. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innenquerschnitt gemäß einer Parabel erweitert.
9. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (24) längs der Bewegungsachse einen Schlitz (100) aufweist, der mit Isolierstoff ausgefüllt ist.
10. Leistungsschalter nach-einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (20) mit veränderlichem Abstand der einzelnen Spulenwindungen zueinander gewickelt ist.
11. Leistungsschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolbon (70) aus Isoliermaterial gebildet ist, in das eine weitere, vom Kurzschlußstrom durchflossene Spule (60) eingebettet ist.
12. Leistungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (22) in zwei galvanisch miteinander verbundene -Teilspulen (22a, 22b) aufgeteilt ist, die gegensinnig gewickelt sind.
13. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Spule (60) derart gewickelt ist, daß auf sie vom Magnetfeld der Magnetspule (22, 22a, 22b) eine Kraft in Richtung der Blasdüse des Leistungsschalters ausgeübt wird.
14. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (24, 70) gegen die Kraft einer Feder (26) zu der Kontaktstelle hin antreibbar ist.
15. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierung des Kurzschlußstromes auf die Magnetspule (22) von der Hauptkontaktstelle

3Q (30) bewirkt wird.
16. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kommutierung des Kurzschlußstromes auf die Magnetspule (22) ein gesondertes Kontakt- system (52, 56) vorgesehen ist.
17. Leisbungsschalter nach»einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Magnetspule (22) umgebene metallische Rohr längs-geschlitzt ist, wobei der Schlitz mit Isolierstoff, z. B. Gießharz, gasdicht ausgefüllt ist.
18. Leistungsschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Spule (6G) als kurzgeschlossene Spule ausgeführt ist, die nicht direkt vom Kurzschlußstrom durchflossen ist.
19. Leistungsschalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die we-itere, kurzgeschlossene Spule aus mehreren Windungen besteht.
20. Leistungsschalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere, kurzgeschlossene Spule aus einer einzigen Windung aus unmagnetischem Material besteht, die so ausgeformt ist, daß sie zugleich den Zusatzkolben bildet.
21. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 18 bis

20, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, vom Kurzschlußstrom durchflossene Magnetspule so angeordnet ist, daß auf di<* bewegliche Kurzschlußspule eine abstoßende Kraftwirkung derart ausgeübt wird, daß eine Kompression des Gasraumes (R,) bewirkt wird.