DE572775C - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung beruht auf dem Grundsatz der Löschung eines Wechselstromlichtbogens durch Dampf, der durch den Lichtbogen aus Flüssigkeit entwickelt wird und rasch in den Lichtbogenraum expandiert. Während man bisher durchwegs die Kontakte bei Flüssigkeitsschaltern' unter einer Flüssigkeit geöffnet hat, wobei sich in der Flüssigkeit um den Lichtbogen herum eine Dampf- oder Gasblase bildet, und nach der Löschung wieder die Flüssigkeit den Raum zwischen dem geöffneten Kontakt einnahm, ist es aus verschiedenen Gründen zweckmäßig, eine flüssigkeitsgefüllte Trennstrecke zu vermeiden. So wird insbesondere bei der Anwendung halbleitender Flüssigkeiten als Löschflüssigkeit die Isolierung der Trennstrecke und die Stromunterbrechung erschwert, wenn die Kontakte unter der Flüssigkeit geöffnet werden. Manche Flüssigkeiten, die sich gut als Löschflüssigkeit eignen, greifen ferner die Metallkontakte an, so daß eine dauernde Berührung mit den Kontakten unerwünscht ist. Andere Flüssigkeiten, beispielsweise Tetrachlorkohlenstoff, zersetzen sich unter

«5 der Einwirkung des Lichtbogens und verlieren dabei ihre Isoliereigenschaft.

Nach der Erfindung wird die Unterbrechungsstelle des Schalters in Gas angeordnet, und in den Bereich des Lichtbogens werden flüssigkeitsgetränkte Körper gebracht. Verwendet man bei diesem Schalter halbleitende Löschflüssigkeiten, so macht die Isolierung der Trennstrecke nach der Unterbrechung auch bei hohen Spannungen keine Schwierigkeit, und auch das Nachfließen eines Reststromes ist vermieden. Sich zersetzende oder die Schaltstücke angreifende Löschflüssigkeiten können ohne nachteilige Wirkungen angewendet werden. Nach der weiteren Erfindung wird die in Gas liegende Unterbrechungsstrecke des Schalters von mit Kapillaren durchsetzten Stoffen eingehüllt, welche in einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter reichen und sich durch Kapillarwirkung mit Flüssigkeit ansaugen. Man kann den die Unterbrechungsstelle einhüllenden Stoff mindestens auf einem Teil seiner Länge so stark verengen, daß der Lichtbogen zusammengedrückt wird. Hierdurch wird die Intensität der Dampf entwicklung gesteigert. Um die natürliche, durch das Pulsieren des Wechselstroms hervorgerufene Expansion des Dampfes zu verstärken, ist es besonders zweckmäßig, den Raum, in welchem der Lichtbogen gezogen wird, zunächst gegen den Außenraum abzuschließen und nach Entwicklung einer genügenden Dampfmenge plötzlich zu öffnen, wobei der Wechselstromlichtbogen beim ersten, während der Expansion auftretenden Stromnulldurchgang gelöscht wird.

Es ist an sich gleichgültig, welche Löschflüssigkeiten für den Schalter verwendet werden, sobald sie nur die Eigenschaft haben, unter der Einwirkung des Lichtbogens entionisierend wirkende Dämpfe zu entwickeln. Es empfiehlt sich jedoch, nicht brennbare Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, zu verwenden. Als flüssigkeitsdurchtränkte Körper können schwamm- oder dochtartige Stoffe verwendet

werden. Es empfiehlt sich, solche Stoffe zu verwenden, deren Isoliervermögen in trockenem Zustand möglichst hoch ist.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. ·

In Fig. ι sind io und ii die beiden Elektroden eines Schalters, zwischen denen der Unterbrechungslichtbogen 12 brennt. 13 ist eine Blasspule, die ein senkrecht zum Lichtbogen stehendes Magnetfeld erzeugt. 14 ist ein schwammartiger Körper, der mit einem Fortsatz 15 in den flüssigkeitsgefüllten Behälter 16 reicht und mit der Schaltflüssigkeit durchtränkt ist.

Der Lichtbogen wird durch das Magnetfeld nach unten bewegt und dadurch an den Schwamm 14 angedrückt. Es entsteht also an der Oberfläche des Lichtbogens eine sehr lebhafte Verdampfung. Dieser Dampf, der zum größten Teil gesättigt ist, entionisiert den Lichtbogen, wenn er expandiert. Handelt es sich um einen Wechselstromlichtbogen, so ist die jedesmalige Stromabnahme im Verlauf der natürlichen Periode des Wechselstroms mit einer solchen Expansion des Dampfes verbunden, weil sich das Volumen des Lichtbogens von derjenigen Größe, die es beim Maximalwert des Stromes hat, bis auf Null verkleinert.

In Fig. 2 bedeutet 20 eine isolierende Löschkammer, die auf einen Flüssigkeitsbehälter 21 aufgebaut ist. Auf dem leitenden Deckel dieses Behälters ist das feststehende Schaltstück 22 befestigt. In der Löschkammer ist ein isolierender, mit Kapillaren durchsetzter Hüllkörper 23 angebracht, der die ganze Unterbrechungsstelle umhüllt und nach unten in die den Behälter 21 füllende Flüssigkeit hinabreicht. Isolierkörper 24, 25 gleiten auf in der Löschkammerwand befestigten Bolzen 26, 27 und werden durch Federn 28, 29 bei geschlossenem Schalter gegen den Schaltstift 30 gedrückt. 31 ist ein Gleitkontakt, von dem der Strom durch die Leitung 32 abgenommen wird. Die Stromzufuhr zu dem festen Kontakt 22 erfolgt durch die Leitung 33. Wenn bei der Kontaktöffnung der Schaltstift 30 etwa die gezeichnete Lage erreicht hat, wird der zylinderförmige Hüllkörper 23 durch die Isolierstücke 24, 25 zusammengedrückt, und der Lichtbogen muß auf diese Weise in einem engen Spalt in der Isolierstoffhülle brennen. Er entwickelt daher aus der in den Kapillaren des Isolierstoffs enthaltenen Flüssigkeit sehr lebhaft Dampf und dieser expandiert durch den Lichtbogenraum hindurch, um die Löschkammer durch die obere Öffnung zu verlassen. Sobald der Wechselstrom durch seinen Maximalwert hindurchgegangen ist und gegen seinen Nullwert geht, wird die Expansion des Dampfes so kräftig, daß am Rand des Lichtbogens unterkühlter Dampf entsteht, der die Eigenschaft hat, den Lichtbogenraum augenblicklich zu entionisieren. Infolgedessen nimmt der Lichtbogenquerschnitt sehr rasch ab in dem Maße, als sich der Strom seinem Nullwert nähert und in dem gleichen Augenblick, wo er ihn erreicht, ist auch die Unterbrechungsstelle vollkommen entionisiert, so daß die wiederkehrende Zündspannung den Lichtbogen nicht mehr neu zu zünden vermag.

In Fig. 3 ist 40 eine Expansionskammer aus Isoliermaterial mit einem Isolierdeckel 41. Durch den Flansch 42 der Expansionskammer gehen Bolzen 43 hindurch, die sich mit Ankern 44 gegen Federn 45 stützen, die zwischen den Flansch und den Anker geschaltet sind, 46 ist ein Flüssigkeitsbehälter, 47 ist ein zylindrischer, dochtartiger Körper, welcher durch Kapillarwirkung, die Flüssigkeit aus dem Behälter 46 aufsaugt. 48 ist das feststehende Schaltstück, 49 der bewegliche Schaltstift. Die Stromzuführung erfolgt durch die Leitung 50, die Stromabteilung durch die Leitung 51.

Die Federn 45 sind so stark gespannt, daß erst ein Dampfdruck von der Höhe des Expansionsdrucks innerhalb der Kammer die Federkraft überwindet. Sobald durch den Lichtbogen aus dem mit Flüssigkeit vollgesaugten Isolierkörper 47 eine solche Dampfmenge entwickelt ist, daß der Expansionsdruck erreicht ist, was in der gezeichneten Stellung der Fall sein möge, hebt sich der Deckel 41 vom Flansch 42 ab. Der Ringspalt zwichen Deckel und Flansch wird rasch vergrößert, weil der in den Spalt tretende Dampf eine vergrößerte Angriffsfläche hat, und der Dampf expandiert daher plötzlich. Beim ersten Stromnulldurchgang während dieser Expansion erlischt der Wechselstromlichtbogen infolge der stark entionisierenden Wirkung des unterkühlten Dampfes. Wenn der Schalter offen ist, bildet die zwischen den Kontakten befindliche Luftstrecke eine gute Isolation.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter für Wechselstrom mit Lichtbogenlöschung nach dem Expansionsprinzip durch vom Lichtbogen selbst aus Flüssigkeit entwickelten und rasch im Lichtbogenraum expandierenden Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstrecke in Gas angeordnet ist und daß in den Bereich des Lichtbogens flüssigkeitsdurchtränkte Körper gebracht sind.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstrecke von mit Kapillaren durchsetzten Stoffen eingehüllt ist, welche in einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter reichen und sich durch Kapillarwirkung mit Flüssigkeit ansaugen.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der die Unterbrechungsstrecke einhüllende isolierende Stoff mindestens auf einem TeE seiner Länge so stark verengt ist, daß der Lichtbogen zusammengedrückt wird.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Magnetfeld, das den Unterbrechungslichtbogen mit dem flüssigkeitsdurchtränkten Körper in Berührung bringt.

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