DE581343C - Leistungsschalter - Google Patents

Description

Bur. Ind.

ΊβΔΤΤα-1033

AUSGEGEBEN AM
26. JULI 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 35 oi

2IC S 993-30 Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 6. TuIi 1933

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt

Leistungsschalter Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. August 1930 ab

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter und hat zur Aufgabe, den Unterbrechungslichtbogen in möglichst kurzer Zeit zu löschen.

Die Erfindung geht davon aus, daß die lichtbogenlöschende Wirkung der bekannten Flüssigkeitsschalter auf der entionisierenden Wirkung von Dämpfen beruht, die fortdauernd in den Lichtbogenpfad geliefert werden.

Durch diese Dämpfe werden die freien Jonen und Elektronen, welche zur Aufrechterhaltung der Entladung notwendig sind, teils durch Bindung und Anlagerung an flüssige Teilchen, teils durch eine sehr starke Erhöhung der Rekombination sehr stark vermindert. Der Rest reicht dann nicht mehr, um die Entladung aufrechtzuerhalten, da zur neuen Bildung von freien elektrischen Entladungsträgern sehr große Energiemengen benötigt werden. Bei Wechselstrom tritt dabei dieser Entionisierungseffekt beim Nulldurchgang . des Stromes so stark in Erscheinung, daß Lichtbögen dieser Stromart mit Flüssigkeitsschaltern, die nach dem genannten Prinzip wirken, besonders wirksam gelöscht werden können.

Bei dem bekannten Ölschalter wie überhaupt bei jedem Flüssigkeitsschalter, dessen Kontakte sich frei in der Schaltflüssigkeit befinden, ist nun die entionisierende Wirkung der am Rand der Gasblase sich bildenden Dämpfe auf den Lichtbogen deswegen stark herabgemindert, weil sich die Gasblase sehr

' rasch vergrößert und daher der in der Mitte der Gasblase brennende Lichtbogen der Einwirkung der Dämpfe sich entzieht. Auch der bekannte Vorschlag, die Lichtbogenlöschung durch Einspritzung einer Flüssigkeit zu bewirken, führt nicht zum Erfolg, weil der Lichtbogen leicht beweglich ist und daher dem Flüssigkeitsstrahl ausweicht.

Es ist nun bei Löschkammern von Ölschaltern bekannt, an der LöschkammerÖffnung Teile aus nicht brennbarem Isolierstoff in Form von Klappen und Kugeln anzuordnen, welche nach dem Austritt des Schaltstiftes die Löschkammeröftnung und damit den hindurchtretenden Ölstrahl sowohl wie auch den Lichtbogen selbsttätig und plötzlich auf eine solche Öffnung einengen, deren Querschnitt viel kleiner ist als derjenige der Löschkammeröftnung. Durch die Beschränkung des Lichtbogens wird hierdurch eine Verstärkung der Ölströmung in der Umgebung des Lichtbogens erreicht.

Die Erfindung benutzt ebenfalls .eine Anordnung von Isolierkörpern, welche innerhalb der zwischen den geöffneten Schaltstücken gebildeten Unterbrechungsstrecke des Schalters liegen und mit den Schaltstücken nicht zusammenhängen. Von der Erkenntnis ausgehend, daß der Lichtbogen in möglichst unmittelbare Berührung mit den entionisierenden Stoffen gebracht werden muß, besteht die Erfindung jedoch darin, die Isolierkörper unter einen zentralen Anpreßdruck zu setzen, derart, daß sie nach der Trennung der Schaltstücke an den zwischen diesen gezogenen Unterbrechungslichtbogen frei angepreßt werden.

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Das Gegeneinanderdrücken der Isolierkörper hat zur Folge, daß die Isolierkörper den Lichtbogen eng einschließen und der Raum innerhalb der Isolierstücke sich selbsttätig dem der jeweiligen Stromstärke entsprechenden Lichtbogenquerschnitt anpaßt. Durch diese innige Berührung des Lichtbogens mit den Isolierkörpern wird die zur schnellen Löschung erforderliche intensive Entionisierwirkung hervorgebracht. Außerdem kann noch durch das Zusammenpressen des Lichtbogens sein Energieverbrauch gesteigert werden, mithin die Löschung ebenfalls beschleunigt werden.

Die Wirkung der Vorrichtung ist dann eine besonders vollkommene, wenn die an den Lichtbogen angepreßten Isolierkörper zur Dampfentwicklung befähigt werden. Die Dampfentwicklung erhöht den Entionisierungseffekt und hat den weiteren Vorteil, daß die Isolierkörper nicht anbrennen können. Man macht zu diesem Zweck die Isolierkörper aus Faserstoffen tierischer oder pflanzlicher Herkunft, welche dieEigenschaft haben, genügende Mengen von Feuchtigkeit aufzunehmen. Der Lichtbogen \'erdampft dann diese Feuchtigkeit, ohne infolge seiner kurzen Dauer imstande zu sein, die Isolierkörper ganz auszutrocknen. Es entsteht also an der Oberfläche des Isolierkörpers eine lebhafte Dampfentwicklung, und der Dampf wird in den Lichtbogenpfad geschleudert.

Insbesondere hat sich für diesen Zweck Fiber bewährt, das ist ein Isolierstoff aus in sogenannte Hydratcellulose umgewandelter Cellulose.

Es ist vorteilhaft, die an den Lichtbogen angepreßten Isolierkörper in einer Flüssigkeit anzuordnen, da sich auf diese Weise ihr Feuchtigkeitsgehalt rasch immer wieder erneuern kann. Als Schaltflüssigkeit werden vorzugsweise solche verwendet, aus deren Dämpfen sich unter der Einwirkung des Lichtbogens keine festen Rückstände ausscheiden, beispielsweise Wasser. Die Oberfläche der Isolierschicht bleibt dann immer rein und hat eine hohe Überschlagsspannung.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das bewegliche Schaltstück so angeordnet wird, daß der Schaitstückträger bei geschlossenem Kontakt zwischen den Isolierstücken liegt, die gegen ihn gedrückt werden, und bei der Kontaktnitnung aus dem Raum zwischen den Isolierstücken herausgezogen wird. Insbesondere können das bewegliche Schaltstück und sein Träger messerartig ausgebildet werden, um dem Lichtbogen eine flache Form zu geben, so daß ein möglichst großer Teil seiner Oberfläche der entionisierenden Wirkung ausgesetzt ist.

Mit manchen Schaltern lassen sich besonders vorteilhaft Lichtbogen großer Stromstärken löschen, während Lichtbogen kleinerer Stromstärke ohne weiteres nicht von ihnen gelöscht werden. Erfindungsgemäß soll mit solchen Schaltern die lichtbogeulöschende Einrichtung nach der Erfindung derart zusammengebaut werden, daß der zunächst in dem Schalter für die großen Stromstärken gezogene Lichtbogen nach dem Austritt aus diesem Schalter zwischen den Isolierkörpern der Vorrichtung nach der Erfindung gezogen wird. Dieser Zusammenbau hat den Vorteil, daß die mit den Isolierkörpern arbeitende Vorrichtung nur für verhältnismäßig kleine Stromstärken bemessen zu werden braucht. In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι und 2 zeigen einen Schalter nach der Erfindung im Aufriß und Grundriß.

In einem zylindrischen Schaltgefäß 10, das bis zur Höhe 11 mit Schaltflüssigkeit, etwa Wasser, gefüllt ist, und das von einem Isolierdeckel 12 verschlossen wird, befinden sich die beiden Isolierkörper 13 und 14 aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff, welche auf den am Gefäß 10 befestigten Bolzen 15, 16 nach innen gleiten können. 17,18 sind starkeDruckfedern, die sich einerseits gegen die Isolierkörper, andererseits gegen die Wand des Schaltgefäßes stützen. 23 ist das feststellende Schaltstück. 19 ist das bewegliche Schaltstück mit seinem Träger, der ebenso wie das Schaltstück selbst messerartig ausgebildet ist, wie sich aus dem Grundriß (Abb. 2) ergibt. · Vor und hinter den Isolierkörpern 13 und 14 sind zwei Wände 20,21 aus isolierendem Material angebracht, die den Lichtbogenraum nach der Seite hin abgrenzen.

Bei der Schalteröffnung wird das bewegliche Schaltstück mit seinem Träger 19 nach oben zwischen den Isolierkörpern 13,14 aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff herausgezogen. Dabei wird der Lichtbogen zwischen diesen Isolierkörpern gezogen. Die Isolierkörper werden durch die Federn 17, 18 stark gegen den Lichtbogen gedrückt. An ihrer Oberfläche findet eine starke Dampf entwicklung statt, welche einerseits das Anbrennen no der Isolierkörper verhindert, andererseits die Entionisierung bewirkt. Die Dampfentwicklung dauert bei einem Wechselstromschalter auch beim Stromdurchgang durch den Nullwert an, da die Wärme in den Isolierkörpern ^5 und der darin enthaltenen Flüssigkeit aufgespeichert ist. Beim Xulldurchgang des Stromes findet an den kühlen Überflächen der isolierkörper und an den Flüssigkeitströpfchen eine außerordentlich rasche Rekombination der positiven und negativen freien elektrischen Ladungsträger statt. Au Her dem

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werden diese auch an den sich aus dem Dampf ausscheidenden Flüssigkeitsteilchen gebunden, so daß die wiederkehrende Spannung nach demStiOmnulldurchgang nicht mehr imstande ist, die Lichtbogenentladung aufrechtzuerhalten. Der Lichtbogen erlischt daher bei seinem S tromnul 1 durchgang.

Nach Abb. 3 ist mit der Vorrichtung nach der Erfindung eine Expansionskammer kombiniert. In dem gemeinsamen Schaltgefäß 20 befindet sich die Expansionskammer 21 mit der Expansionsöffnung 22. 23 ist das feststehende Schaltstück. 25 und 26 sind die beiden isolierenden Gleitkörper aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff, 27 und 28 die beiden Druckfedern. In der Expansionskammer 2i werden nur Lichtbögen über einer gewissen Stromstärke durch den bekannten Expansionseffekt gelöscht. Lichtbögen kleinerer Stromstärken werden dagegen nicht innerhalb der Expansionskammer gelöscht, sondern diese brennen auch zwischen den Isolierstücken 25, 26 und werden an dieser Stelle in der oben beschriebenen Weise gelöscht.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Leistungsschalter, bei welchem innerhalb der zwischen den geöffneten Schaltstücken gebildeten Unterbrechungsstrecke des Schalters mit den Schaltstücken nicht zusammenhängende Isolierkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper unter einem zentralen Anpreßdruck stehen derart, daß sie nach der Trennung der Schaltstücke an den zwischen diesen gezogenen Unterbrechungslichtbogen frei angepreßt werden..
2. 2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper aus Faserstoff bestehen.
3. 3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper in einer Schaltfiüssigkeit liegen.
4. 4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltfiüssigkeit verwendet wird, aus deren Dämpfen sich unter der Einwirkung des Lichtbogens keine festen Rückstände ausscheiden.
5. 5. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des beweglichen Schaltstücks bei geschlossenem Kontakt zwischen den Isolierstücken liegt, die gegen ihn gedrückt werden, und bei der Kontaktöffnung aus dem Raum zwischen den Isolierstücken herausgezogen wird.
6. 6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Schaltstück und sein Träger messerartig ausgebildet sind.
7. 7. Leistungsschalter nach Anspruch α, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtbogenlöschende Einrichtung mit einem Schalter, der für die Unterbrechung von Lichtbogen hoher Stromstärken geeignet ist, derartig zusammengebaut ist, daß der zunächst in dem Schalter für hohe Stromstärke gezogene Lichtbogen nach dem Austritt aus dem Schalter z\vischen die Isolierkörper der \"orrichtung gezogen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen