DE3319010C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasisolierten Schalter gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 42 49 051 ist ein gasisolierter Schalter bekannt, dessen bewegliches Kontaktstück ein sehr großes Kopfteil mit federnden Kontaktfingern aufweist. Die Kontakt­ finger sind an der Außenseite der zylindrischen Elektrode auf dem festen Kopfstück angebracht, wodurch sich insgesamt eine große und massive Bauform ergibt. Da kurz nach der Trennung der den Hauptstrom führenden Kontaktflächen zuerst immer zwischen diesen ein Lichtbogen entsteht, unterliegen diese Kontaktflächen einem sehr hohen Verschleiß, so daß sie nach längerer Benutzung des bekannten Schalters zerstört werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gasisolierten Schalter der zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine Zerstörung seiner Kontaktflächen durch Lichtbogeneinwirkung weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patent­ anspruchs 1.

Dadurch wird erreicht, daß beim Öffnen des erfindungsgemäßen Schalters zuerst die beiden den Hauptstrom führenden Kontakte und anschließend die beiden zugehörigen Lichtbogenkontakte voneinander getrennt werden. Dies führt dazu, daß der Strom von den Kontakten auf die Lichtbogenkontakte und durch die Spule umgeleitet wird, die nur bei geschlossenem Schalter von den beiden Hauptkontakten überbrückt wird.

Aus der DE-OS 25 11 238 sind zwar ebenfalls bereits parallele Strompfade bekannt, nämlich über Haupt- und Lichtbogenkontakte, jedoch ist der zum bewegbaren Hauptkontakt zugehörige Licht­ bogenkontakt auf dem bewegbaren Hauptkontakt verschiebbar gehaltert, was einen komplizierten Aufbau erfordert. Bei dem erfindungsgemäßen Schalter sind die Lichtbogenkontakte aller­ dings gegenüber den zugehörigen Hauptstrom-Kontakten fest angeordnet.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsquerschnitt eines gasisolierten Schalters;

Fig. 2 und 3 einen Querschnitt durch die Kontakte des Schalters nach Fig. 1; und

Fig. 4 und 5 einen Querschnitt durch die Kontakte eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein gasisolierter Schalter 10 mit einem geerdeten und mit Isoliergas gefülltes Gehäuse 11 darge­ stellt. Der Schalter 10 weist ein bewegliches zweites Schaltstück 14 auf, das von einem Schalterantrieb 13 be­ wegbar ist, die das bewegliche Schaltstück 14 über eine Betätigungsstange 15 betätigt.

Der Trennbereich 12 weist ein feststehendes erstes Schaltstück 16 sowie das bewegliche Schaltstück 14 auf, das mit dem ersten Schaltstück 16 verbunden oder von diesem getrennt werden kann. Das Schalt­ stück 16 wird von einem isolierenden ersten Abstandshal­ ter 17 getragen. An dem axialen Ende des ersten Schalt­ stücks 16 sind gegenüber dem zweiten Schaltstück 14 mehrere elastische Finger 18 angeordnet. Ein leitendes Rohr 19 wird von einem isolierenden zweiten Abstands­ halter 20 gehalten und ist mit einem Anschluß 21 verbun­ den. Am Vorderende des leitenden Rohres 19 sind mehrere elastische Finger 22 angeordnet. Der bewegliche erste Kontakt 24 ist röhrenförmig und in dem leitenden Rohr 19 untergebracht und kann hin- und herbewegt werden.

Das bewegliche Schaltstück 14 weist folgende Teile auf: Einen zylindrischen, hauptstromführenden ersten Kontakt 24 mit einer seinen Innenraum aufteilen­ den Trennwand; einen am Vorderende des Kontakts 24 konzentrisch mit dessen Zylinder angebrachten licht­ bogenfesten Lichtbogenkontakt 25; eine im Inneren des Hauptstrom führenden Kontakts 24 angeordnete Spule 26 zur Bewegung des Lichtbogens 36, deren eines Ende mit dem Lichtbogenkontakt 25 verbunden ist und einen becherför­ migen Abschlußring 27 tief im Inneren des hauptstromfüh­ renden Kontakts 24. Das Schaltstück 14 hat gegenüber dem Vorderende des Hauptstrom führenden Kontakts 24 ein offenes Ende, das mit dem ande­ ren Ende der Spule 26 verbunden ist; er ist außerdem mit einem einen Spulenkörper für die Spule 26 bildenden zylindrischen Isolator 28 versehen, dessen Hinterende vorne am Abschlußring 27 und dessen Vorderende am Licht­ bogenkontakt 25 befestigt ist.

Das feststehende Schaltstück 16 hat einen im wesentlichen becherförmigen Kontaktsockel 29 mit einem äußeren Rand 30 und einem zylinderförmigen, an dem dem Rand 30 gegenüberliegenden Ende offenen Kopf; ein zylin­ rischer hauptstromführender zweiter Kontakt 31, der eine Berührung mit der umlaufenden Außenfläche des hauptstromführenden Kontakts 24 herstellt oder trennt, ist am Kopf des Kontaktsockels 29 angebracht und ragt parallel zur Achse des Kontaktsockels 29 aus dessen offenem Ende. Eine Feder 32 übt auf den haupt­ stromführenden zweiten Kontakt 31 eine Vorspannkraft in Richtung auf die Mittelachse des Kontaktsockels 29 aus. Ein im wesentlichen zylindrischer Lichtbogenkontakt 33 ist im Inneren des Kontaktsockels 29 angeordnet und erstreckt sich in axialer Richtung konzentrisch mit dem Kontaktsockel 29 und dem zweiten Kontakt 31. Bei­ spielsweise ist zumindest eine an der Spitze des Licht­ bogenkontakts 33 beginnende Rinne axial eingebracht, wodurch in Richtung der Mittelachse eine elastische Verformung ermöglicht wird. Der Lichtbogenkontakt 33 kann auch aus mehreren, eine zylindrische Form bildenden Stangen bestehen, die die gleiche Funktion haben. An der Spitze des Lichtbogen­ kontakts 33 ist ein lichtbogenfestes Teil 34 be­ festigt. Ähnlich wie der Lichtbogenkontakt 33 kann der den Hauptstrom führende zweite Kontakt 31 aus einem mit Rinnen versehenen Zylinder oder aus mehreren in Zylinderform angeordneten Stangen bestehen, um eine elastische Deformierung zu ermöglichen. Ein rohrförmi­ ger Schirm 35 umgibt das Äußere des hauptstromführenden zweiten Kontakts 31; er weist ein hinteres Endstück auf, das von dem Rand 30 des Kontaktsockels 29 gehalten wird.

In der oben beschriebenen Vorrichtung fluchtet das be­ wegliche Schaltstück 14 mit dem gegenüberliegen­ den feststehenden Schaltstück 16 und wird durch eine axiale Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung mit diesem in Verbindung gebracht oder von diesem getrennt. Das lichtbogenfeste Teil 34 an der Spitze des Lichtbo­ genkontakts 33 erstreckt sich in axialer Richtung wei­ ter nach außen auf das Schaltstück 14 zu als der hauptstromführende zweite Kontakt 31. Da der Lichtbogen­ kontakt 25 auf dem beweglichen Schaltstück 14 sich ebenfalls weiter nach außen in Richtung auf das Schaltstück 16 zu erstreckt, als der hauptstrom­ führende erste Kontakt 24, berührt beim Schließen des Kontakts zuerst der erste Lichtbogenkontakt 33 den zweiten Lichtbo­ genkontakt 25 und erst danach der hauptstromführen­ de zweite Kontakt 31 den ersten Kontakts 24. Beim Öff­ nen des Schalters findet der umgekehrte Vorgang statt.

Beim Öffnen des Schalters werden der erste Lichtbogenkontakt 33 und der zweite Lichtbogenkontakt 25 als letztes ge­ trennt, so daß zwischen ihnen ein in Fig. 3 dargestell­ ter Lichtbogen 36 erzeugt wird.

In diesem Moment verläuft der von dem durch das beweg­ liche erste Kontaktstück 14 fließenden Strom gewählte Strompfad von dem zweiten Lichtbogenkontakt 25 über die Spule 26 zu dem Abschlußring 27, wodurch von der Spu­ le 26 ein magnetischer Kraftfluß Φ erzeugt wird.

Da der Lichtbogen 36 zwischen den Endflächen des zweiten Licht­ bogenkontakts 25 und dem ersten Lichtbogenkontakt 33, der einen kleineren Durchmesser als der zweite Lichtbogen­ kontakt 25 hat, erzeugt wird, steht er praktisch senkrecht auf dem von der Spule 26 erzeugten magnetischen Kraft­ fluß Φ. Dadurch steht die Hauptkomponente des auf den Lichtbogen 36 wirkenden magnetischen Kraftflusses Φ senkrecht zu dem Lichtbogen 36. Daher rotiert der Licht­ bogen 36 zwischen den Lichtbogenkontakten 33 und dem Lichtbogenkontakt 25 in Umfangsrichtung des Lichtbo­ genkontakts 25. Der Lichtbogen 36 wird dadurch ge­ kühlt, was zu einem starken Löscheffekt führt.

Wenn ein Fehler in einem Teil der Übertragungssysteme auftritt, kann manchmal dennoch ein starker Strom, mit der Stärke des Nennauslösestroms des Unterbrechers in den Schalter fließen. Auch nach einem Stromstoß dieser Art muß der Schalter seine normale Wirksamkeit beibehal­ ten.

Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Schalter im geschlossenen Zustand.

Aus den Figuren wird deutlich, daß die hauptstromführen­ den Kontakte 24 und 31 im geschlossenen Zustand zusam­ mentreffen und die Hauptverbindung für den Strom dar­ stellen; das lichtbogenfeste Teil 34 auf dem Lichtbogen­ kontakt 33 und der zweite Lichtbogenkontakt 25 stellen ebenfalls einen Kontakt her, so daß ein elektrischer Stromweg über den in seitlichem Kontakt mit dem Kontakt­ sockel 29 stehenden Lichtbogenkontakt 33, das lichtbo­ genfeste Teil 34, den Lichtbogenkontakt 25, die Spule 26, den Abschlußring 27 und den hauptstromführen­ den ersten Kontakt 24 gebildet wird.

Wenn also Starkstrom über den in Fig. 3 dargestellten Schalter fließt, wird der Strom zwei Wege nehmen: Von dem zylindrischen, Hauptstrom führenden ersten Kontakt 24 über den Hauptstrom führenden zweiten Kontakt 31 zum Kontaktsockel 29 und von dem zylindrischen, Hauptstrom führenden ersten Kontakt 24 über den Abschlußring 27 der Spule 26, die Spule 26, den Lichtbogenkontakt 25 zum Lichtbogenkontakt 33 und von da zum Kontakt­ sockel 29. Wenn die Stromstärke den für die Leitung angenommenen Nennwert erreicht, verursacht der durch die Spule 26 fließende Teil des Stromes keine Schwierig­ keiten. Wenn jedoch die Stromstärke den Wert für den Nennstrom des Unterbrechers erreicht, besteht die große Gefahr, daß sich die Spule 26 durch diesen Strom über­ hitzt oder daß Schäden durch die von der Spule 26 verursachten elektromagnetischen Kräfte auftreten.

Bei einem in den Fig. 4 und 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist der gasisolierte Schalter so aufgebaut, daß die Gefahr der Überhitzung oder Beschädi­ gung der Spule 26 ausgeschlossenist; dies stellte bei dem ersten Ausführungsbeispiel bei geschlossenen Kontak­ ten und starken, durch die Seite des Lichtbogenkontakts 33 und die Spule 26 fließenden Strömen ein mögliches Problem dar. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel stellt bei geschlossenen Kontakten das lichtbogenfeste Teil 34 auf dem Lichtbogenkontakt 33 einen Kontakt mit dem Abschlußring 27 als auch mit der Spule 26 her, die kurzgeschlossen und aus dem Strompfad genommen ist.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ist wich­ tig, daß der Lichtbogenkontakt 33 in axialer Richtung verlängert ist, so daß er bei geschlossenen Kontakten mit dem Inneren des Abschlußrings 27 einen Kontakt herstellt und nicht, wie bei dem ersten Ausführungsbei­ spiel mit dem zweiten Lichtbogenkontakt 25. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel verläuft der Stromweg auf der Seite des Lichtbogenkotakts 33 direkt zu dem Abschlußring 27, wodurch die Spule 26 gänzlich vom Stromweg getrennt ist. Auch wenn starke Ströme in den geschlossenen Schalter fließen, besteht folglich keine Gefahr für die Spule 26, erhitzt oder durch elektromagnetische Kräfte beschädigt zu werden; die Abschaltfähigkeit des Schalters ist daher nach dem Durchtritt starker Ströme ebenso groß wie vorher.

Wenn bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung die Kontakte geöffnet werden, werden der zweite Lichtbogenkontakt 25 und das lichtbogenfeste Teil 34 als letztes getrennt; zu diesem Zeitpunkt gelangt die Spule 26 in den Strompfad, so daß die obenerwähnte Rotation des Lichtbogens 36 bewirkt werden kann. Das gleiche Ergeb­ nis kann erreicht werden, wenn der Aufbau so gewählt wird, daß der erste Lichtbogenkontakt 33 den zweiten Lichtbogen­ kontakt 25 und den Abschlußring 27 berührt und da­ mit die Spule 26 überbrückt.

Wenn darüber hinaus, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Innendurchmesser des Abschlußrings 27 der Spule 26 klei­ ner ist als der des zweiten Lichtbogenkontakts 25, so daß bei geschlossenem Schalter das lichtbogenfeste Teil 34 am Ende des ersten Lichtbogenkontakts 33 ausschließlich mit dem Abschlußring 27 in Kontakt tritt, ist die Verbin­ dung mit dem Abschlußring 27 besser, als wenn der Innen­ durchmesser der beiden Teile gleich ist.

Wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt, ist zwischen dem zweiten Lichtbogenkontakt 25 und dem Abschlußring 27 ein Spalt GP an der Stelle angeordnet, an der sich die beiden Teile gegenüberliegen.

Dieser Aufbau hat dieselbe Wirkung wie ein parallel zur Spule 26 verlaufender Spalt.

Wenn der Trennschalter geöffnet wird, trennt sich zu­ erst der den Hauptstrom führenden erste Kontakt 24 von dem stromführenden Kontakt 31 und erst danach das licht­ bogenfeste Teil 34 am Ende des ersten Lichtbogenkontakts 33 von dem zweiten Lichtbogenkontakt 25, wodurch zwischen bei­ den Teilen ein Lichtbogen 36 erzeugt wird. Der Lichtbo­ gen 36 rotiert in Richtung des Umfangs des Lichtbogen­ kontakts 25 und wird dadurch gekühlt.

Der Lichtbogenkontakt 33 ist aus einem mit Rinnen versehenen Zylinder hergestellt, die den durch das von Wirbelströmen verursachte, umgekehrte Magnetfeld hervor­ gerufenen Magnetfluß unterdrückt, wodurch der Lichtbo­ gen zur Kühlung sanft geteilt und der Strom unter­ brochen wird, wenn die Stromstärke den Wert Null er­ reicht.

Wenn der Lichtbogen wieder zündet, nachdem der Strom­ fluß aufgehört hat, wird in der Spule 26 Hochspannung erzeugt; jedoch wird der Überschlag über den Spalt GP zwischen dem Lichtbogenkontakt 25 und dem mit einem beweglichen Schaltstück 14 verbundenen Abschluß­ ring 27 an der Stelle entladen, an der sie einander gegenüberliegen. Der Lichtbogen wird von der Isolierung 28 abgeschirmt. Der Schutz vor solchen Überspannungen hängt von der Länge des Spalts GP ab.

Claims (5)

1. Gasisolierter Schalter mit

• - einem Isoliergas enthaltenden Gehäuse (11);
• - im Gehäuse (11) einander gegenüberliegend angeordne­ ten ersten und zweiten Schaltstücken (16, 14), von denen jedes ein elektrisch leitendes Anschluß­ stück (21) aufweist, das abgedichtet durch die Wandung des Gehäuses (11) geführt ist, wobei das erste Schaltstück (16) m Gehäuse (11) befestigt ist und das zweite Schaltstück (14) einem zum ersten Schaltstück (16) bewegbaren Kontakt (24) mit einem hohlen, zylindrischen Kopfteil aufweist;
• - einem Schalterantrieb (13), der den bewegbaren Kontakt (24) in und außer Eingriff mit dem ersten Schaltstück (16) bringt ; und mit
• - ersten und zweiten Lichtbogenkontakten (33, 25), von denen jeder auf den Schaltstücken (14, 16) so angeordnet ist, daß bei einer Trennung des beweg­ baren Kontaktes (24) von dem ersten Schaltstück (16) ein Lichtbogen (36) zwischen den Lichtbogenkon­ takten (33, 25) entsteht und einen Stromfluß in einer Spule (26) erzeugt, der einen den Lichtbogen (36) löschenden magnetischen Kraftfluß hervorruft;
• - wobei die Spule (26) innerhalb des zweiten Schalt­ stückes (14) angeordnet ist und den Kopfteil des bewegbaren Kontaktes (24) mit dem zweiten Lichtbogen­ kontakt (27) verbindet;

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der auf dem ersten Schaltstück (16) befestigte erste Lichtbogenkontakt (33) eine zylindrische Form besitzt und innerhalb eines ringförmigen fest­ stehenden Kontaktes (31) in einem radialen Abstand zu diesem konzentrisch angeordnet ist, wobei der erste Lichtbogenkontakt (33) nach vorn aus dem feststehenden Kontakt (31) in Richtung des zweiten Schaltstückes (14) herausragt;
• - die Außenfläche des Kopfteiles des bewegbaren Kontak­ tes (24) für die Berührung mit der Innenfläche des ringförmigen feststehenden Kontaktes (31) passend geformt ist;
• - der zweite Lichtbogenkontakt (25) an der Innenfläche des Kopfteiles befestigt ist und aus diesem nach vorn in Richtung des ersten Schaltstückes (16) herausragt; und daß
• - die Innenfläche des zweiten Lichtbogenkontaktes (25) für die Berührung mit der Außenfläche des ersten Lichtbogenkontaktes (33) passend geformt ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der zweite Lichtbogenkontakt (25) auf dem bewegbaren Kontakt (24) einen Abstand zu einem innerhalb des Kopfteiles angeordneten, elektrisch leitenden Abschluß­ ring (27) aufweist;
• - die Spule (26) mit dem zweiten Lichtbogenkontakt (25) und dem Abschlußring (27) elektrisch verbunden ist, und
• - der erste Lichtbogenkontakt (33) bei geschlossenem Schalter so mit dem Abschlußring (27) in Eingriff steht, daß die Spule (26) überbrückt wird (Fig. 2 und 3).

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Lichtbogenkontakt (25) und der Abschlußring (27) durch einen Spalt (GP) voneinander getrennt sind (Fig. 4 und 5).

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußring (27) einen kleineren Innendurchmesser als der zweite Lichtbogenkontakt (25) hat und daß der erste Lichtbogenkontakt (33) mit dem Abschlußring (27) in Eingriff bringbar ist (Fig. 5).