DE574960C - Entionisierungsvorrichtung zum Loeschen des Unterbrechungslichtbogens von Schaltern - Google Patents

Description

DEUTSCHES-REICH

AUSGEGEBEN AM 21.APRIL 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 574960 KLASSE 21c GRUPPE 35 oe

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Oktober 1931 ab

Zur raschen Lichtbogenlöschung in elektrischen Schaltern verwendet man Blasvorrichtungen und Entionisierungsvorrichtungen, in welche die Lichtbogen mit Hilfe von magnetischen Feldern hineinbewegt werden. Bei den gewöhnlichen Blaseinrichtungen werden dabei Isolierwände angewendet, um welche sich der Lichtbogen herumlegt, wenn er in die Länge geblasen wird, und die ihn dadurch zwingen, sich bedeutend zu verlängern. Die Entionisierungsvorrichtungen, bei denen metallische Gitter oder Bleche verwendet werden,-beruhen dagegen auf der Eigenschaft kühler Oberflächen, welche die Wiedervereinigung der im Lichtbogen vorhandenen elektrischen Ladungsträger zu neutralen Molekülen außerordentlich beschleunigen. Sie sind insbesondere bei Wechselstromlichtbögen wirksam, deren Löschung sie im Augenblick des Stromnulldurchganges durch die hervorgerufene Beschleunigung der Entionisierung bewirken. Man hat ferner auch vorgeschlagen, um Lichtbogen auf dem gleichen Weg der Entionisierung zu löschen, Vorrichtungen zu benutzen, die unter der Einwirkung des Lichtbogens große Mengen von Dampf abgeben. Der Dampf wirkt ebenfalls entionisierend.

Bei allen diesen Einrichtungen muß der Lichtbogen in eine mehr öder weniger enge Bahn durch Zuhilfenahme von Blasfeldern hineingedrängt werden. Dem setzt der Lichtbogen oft einen beträchtlichen Widerstand entgegen, der die Ursache für das Versagen einer solchen Einrichtung sein kann.

Durch die Erfindung wird ein grundsätzlich neuer Weg beschritten, um eine rasche Lichtbogenlöschung in elektrischen Schaltern durch Entionisierung herbeizuführen. Erfindungsgemäß werden bei einer Vorrichtung, welche aus einer Anzahl quer zur Unterbrechungsstrecke liegenden Wänden· oder Blechen besteht, die die Wände oder Bleche scherenartig angeordnet und beim Ausschalten derart gegeneinander bewegt, daß sie zunächst den Lichtbogen umfassen und sich dann bei 45, der weiteren Bewegung übergreifen.

Bei dieser Vorrichtung ist es dem Lichtbogen unmöglich gemacht, auszuweichen. Er wird zwangsläufig¹ in die ihn verlängernde und entionisierende Vorrichtung hineingezwängt. Diese Vorrichtung bewirkt zunächst eine sehr hohe Spannungsaufnahme des Lichtbogens, die man so steigern kann, daß fast die ganze verfügbare Netzspannung auf den Lichtbogen konzentriert wird. Mit Vorteil wendet man dabei für Wechselstrom die induktive Widerstandsvergrößerung durch Schaffung magnetischer Kreise um den Lichtbogen an. Nach dem Erlöschen des Lichtbogens, bei Wechselstrom also im Augenblick des Stromnulldurchganges, setzt die entionisierende Wirkung der großen Oberflächen der Vorrich-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hans Gerdien in Berlin-Grunewald.

tung ein, die dem Lichtbogenraum sehr schnell seine dielektrische Festigkeit zurückgibt und die Wiederzündung nach dem Erlöschen verhindert. —

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind also keine Blasfelder erforderlich, und außerdem hat die Einrichtung den besonderen Vorzug, daß sich die isolierenden Trennwände der Vorrichtung zwischen den Elektroden völlig einschieben und den kürzesten Durchschlagsweg zwischen den Elektroden auf diese Weise unterteilen und zusätzlich isolieren. Da die Wände der Vorrichtung dabei selber Träger der dielektrischen Festigkeit sind, kann man eine sehr durchschlagsfeste Trennung der Elektroden erreichen.

Mit besonderem Vorteil kann man Wände aus magnetischem Material oder solche mit magnetischen Einlagen verwenden. Man kann beispielsweise emaillierte Eisenplatten anwenden. Hiermit erreicht man mehrere Vorteile, nämlich erstens, daß durch die starken magnetischen Felder, die sich durch die Bleche um den Lichtbogen herum schließen, eine zusätzliche Schließkraft für die seherenartige Gegeneinanderbewegung der Bleche ausgeübt wird, zweitens, daß die hohe Selbstinduktion bei Wechselstrom eine besonders starke Steigerung der Lichtbogenspannung bewirkt, und drittens,, daß der Lichtbogen in die Mitte der Vorrichtung hineingezogen wird und dort bestehen bleibt, auch wenn sich die Vorrichtung vollkommen schließt und den Lichtbogen dadurch zwingt, um die Kanten der Bleche herum sich in die Länge zu ziehen. Hinzukommt noch die entionisierende Wirkung kühler Metalloberflächen. Will man den Durchschlag zwischen den Elektroden erschweren, dann kann man die Wände entweder mit Isoliermaterial umkleiden, oder man kann die beiden Endwände am obersten und untersten Ende der Vorrichtung aus starkem Isoliermaterial herstellen und nur die dazwischenliegenden Wände aus Metall. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Wände aus Isoliermaterial oder an der Oberfläche mit einem Isolierüberzug versehenem Blech herzustellen. Man kann die Bleche z. B. aus Aluminium machen und die Oberflächen oxydieren. Die Aluminiumoxydschicht hat schon bei sehr geringer Stärke eine hohe Durchschlagsfestigkeit und blättert nicht ab. Es ist ferner möglich, Wände anzuwenden, deren Inneres aus Isoliermaterial besteht und deren Oberflächen aus Metallblechen hergestellt sind. Diese Wände besitzen dann die nötige Durchschlagsfestigkeit und haben trotzdem eine hohe Entionisierfähigkeit. So kann man z. B. je zwei Bleche durch eine Bakelitschicht trennen. Es kann vorteilhaft sein, Wände aus Fiber oder mit Fiberumkleidung anzuwenden, da dieses Material (besonders präparierte Holzfurniere) die Fähigkeit besitzt, unter der Einwirkung des Lichtbogens große Mengen gasförmiger Zersetzungsprodukte abzugeben, die entionisierend wirken. Man kann ferner Wände aus Widerstandsmaterial, z. B. aus Silit, insbesondere solchem mit hohem Kieselsäuregehalt, verwenden, wobei der Vorteil besteht, daß sich bei etwaigem Durchschlagen der Vorrichtung der hohe Widerstand der Wände in den Lichtbogenpfad einschaltet. Die Wiederlöschung dieses Lichtbogens ist dadurch sehr erleichtert und wird bei Wechselstrom in der Regel beim nächsten Stromnulldurchgang erfolgen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann sowohl als Luftschalter als auch für Flüssigkeitsschalter angewendet werden. So kann man z. B. die Vorrichtung unter Öl anordnen, um durch die gute Isoliereigenschaft die Durchschlagsfestigkeit der Einrichtung zu erhöhen. Außerdem können Flüssigkeiten wegen der starken Dampfbildung durch den Lichtbogen von besonderem Vorteil für die Beschleunigung des Entionisierungsvorganges sein. Man kann auch Wände aus stark saugfähigem Material (porösem Material) verwenden und diese durch Dochtwirkung oder vorübergehende Befeuchtung (Ansprit- go zen) mit Flüssigkeit durchtränken. Dabei können dann auch halbleitende Flüssigkeiten, z.B. gewöhnliches Wasser, verwendet werden, die den Vorzug der Nichtbrennbarkeit gegenüber dem Öl besitzen.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt die Vorrichtung in der Seitenansicht, Fig. 2 in der Ansicht von oben.

10 bedeutet das feststehende Schaltstück, Ii den beweglichen Schaltstift eines elektrischen Schalters. Der Schaltstift ist an einem Gleitstück 12 befestigt,- das sich in einer Hülse 13 bewegt. Der Strom wird dem Schaltstück 10 zugeführt und von der Hülse 13 abgenommen. Am oberen Ende der Hülse ist eine Puffereinrichtung 14 eingebaut, die das Gleitstück 12 in der obersten Stellung festbremst. In der Hülse ist ein Schlitz 15 vorgesehen, durch den der am Gleitstück befestigte Zap- no fen 16 hindurchgeht. An diesem Zapfen greift der Hebel 17 an, der um die Achse 18 drehbar ist. An dem Hebel 17 kann zur Beschleunigung der Ausschaltbewegung noch eine starke Feder 19 angreifen. Von der Schalterwelle 20 aus wird der Hebel 17 über eine Stange 21 angetrieben.

Die lichtbogenlöschende Vorrichtung besteht aus den scherenartig angeordneten Platten 22 bis 31 sowie den Endwänden 32-und 33. Diese Wände und Bleche werden durch zwei Wellen 34, 35 gedreht, die sich im Auf-

riß nach Fig. ι decken. Die mittleren Wände bestehen etwa aus Eisen, die Außenwände aus starkem Schieferasbest. Auf der Welle 34 sitzen die Bleche 22 bis 30 mit den geraden Bezugszeichen, auf der Welle 35 die Bleche 23 bis 31 mit ungeraden Bezugszeichen. Die Wellen 34, 35 werden nun vom Schalthebel 17 aus über eine Schwinge 36 und zwei Zahnräder 37, 38 in entgegengesetztem Sinn in Drehung versetzt. In dem Schlitz der Schwinge 36 gleitet nämlich ein Zapfen 39, der auf dem Hebel 17 befestigt ist, so daß die Schwinge und damit die Zahnräder in zuerst langsame, dann immer rascher werdende Drehung versetzt werden. Dadurch werden die Wellen 34, 35 und damit die Bleche und Wände bewegt, und zwar bewegen sich je zwei Platten 22, 23 usf. immer scherenartig gegeneinander, wie durch die Pfeile im Grundriß (Fig. 2) angedeutet ist. Sie umfassen dabei zunächst den Lichtbogen und zwängen ihn dann zwischen ihre Oberflächen ein. Durch entsprechende Formgebung der Schwinge 36, etwa nach Fig. 4, kann man erreichen, daß die Bewegung der Wände zu einem beliebigen Zeitpunkt einsetzt, etwa so, daß sie sich gleich nach dem Herausziehen des Schaltstiftes zu übergreifen beginnen. Man kann zu dem gleichen Zweck durch versetztes Aufkeilen der oberen gegen die unteren Plattenhalter 40 auf die Wellen 34 und 35 den unteren Platten einen kleineren Ausschlag geben als den oberen Platten, so daß sie sich früher zu übergreifen beginnen.

In der Endstellung übergreifen sich die Platten vollkommen, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Der Lichtbogen brennt dann bei isolierenden Wänden oder Metallblechen mit isolierender Oberfläche in einer Schlangenlinie längs der großen Oberflächen hindurch. Die Einrichtung hat eine große Wärmeaufnahmefähigkeit und wirkt intensiv kühlend auf den Lichtbogen. Infolgedessen erlischt der Lichtbogen beim Wechselstrom beim ersten Stromnulldurchgang, nachdem er schon zuvor seine Spannungsaufnahme sehr stark vergrößert hat. Das Schließen der Vorrichtung ist dabei durch die Wirkung der magnetischen Kraftlinien in den Eisenplatten beschleunigt worden. Die Luftspalte zwischen diesen Platten kann man durch geeignete Maßnahmen sehr gering halten.

Nach dem. Erlöschen wird: das Durchschlagen der kürzesten Verbindungsstrecke zwischen Schaltstift 10 und Schaltstück 11 sehr erschwert durch die große dielektrische Festigkeit der Endplatten 32 und 33.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ι. Entionisierungsvorrichtung zum Löschen des Unterbrechungslichtbogens von elektrischen Schaltern mit Hilfe von einer Anzahl quer zur Unterbrechungsstrecke angeordneten Wänden ader Blechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände oder Bleche scherenartig angeordnet sind und beim Ausschalten so gegeneinander bewegt werden, daß sie zunächst den Lichtbogen umfassen und sich bei der weiteren Bewegung übergreifen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus magnetischem Material bestehen oder magnetische Einlagen besitzen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus isolierendem Material oder aus an der Oberfläche mit einem isolierenden. Überzug versehenen Metallblechen bestehen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wände verwendet werden, deren Inneres aus isolierendem Material und deren Oberflächen aus Metallblechen bestehen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wände aus Fiber oder mit Fiberumkleidung verwendet werden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus Widerstandsmaterial, z. B. Silit, bestehen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußwände an beiden Enden der Vorrichtung aus Isolierstoff, insbesondere Schieferasbest, bestehen, während die dazwischenliegenden Wände aus Metall sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wände aus saugfähigem (porösem) Material angewendet und diese mit Flüssigkeit, insbesondere einer nicht brennbaren Flüssigkeit, durchtränkt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen