DE583582C - Stromunterbrecher mit Lichtbogenloeschung durch einen Blasstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromunterbrecher mit Lichtbogenlöschung-, bei dem die Richtung des zwischen den Schalterkontakten gebildeten Lichtbogens durch einen gasförmigen oder flüssigen Blasstrom beeinflußt wird.

Zweck der Erfindung ist eine solche AusbMung^OCTartigeFTrnterbrecner, daß die auftretenden elektromagnetischen Kräfte die Rückführung der LichtHogenwüriel'in einem von dem Blasstrom bestrichenen Bereich unterstützen, sobald die Lichtbogenwurzel das Bestreben zeigt, sich aus diesem Bereich zu entfernen. ' ~

Bei Stromunterbrechern für große Leistungen ist es im allgemeinen vorteilhaft, wenn der Lichtbogen verhältnismäßig kurz und die Stromstärke groß ist. Dies ist bei den in Rede stehenden Schaltern dadurch erreicht, daß die Elektroden in den ersten Augenblicken bei der Bildung des Lichtbogens nur um ein verhältnismäßig geringes Maß voneinander entfernt werden, so daß die Lichtbogenwurzeln in einem Bereich gehalten werden, der von einem intensiven Blasstrom beherrscht wird.

Bei bekannten Unterbrechern mit Lichtbogenlöschung durch Blasung wird der Strom durch eine Leitung in den Schalter eingeführt, worauf dann der Strom durch, den feststehenden Kontakt nach unten zum Lichtbogen fließt. Daraus ergibt sich, daß die vom elektrischen Strom ausgelöste magnetische Kraft den Bogen nur nach unten ablenken kann, wenn der Lichtbogen aus seiner normalen Lage nach oben abgelenkt wird; es ist hier keine elektromagnetische Kraft vorhanden, die den Lichtbogen nach oben treiben, könnte, wenn dieser aus seiner normalen Lage nach unten abgelenkt werden sollte.

Nach der Erfindung ist nun der Schalterkontakt so geformt, uiid der Strom an eine solche Stelle angeschlossen:, daß bei Ablenkung der Lichtbogen wurzel von ihrer normalen Lage an einem mittleren Teil der Kontaktfläche entweder in¹ Richtung des Blasstromes oder in der entgegengesetzten Richtung die wirksame Richtung des in die Lichtbogenwurzel einfließendien Stromes die BiI-djgg_eirues magnetischen Feldes auslöst, das d^Lichtbo^enwurzerin; die "normale Lage an der mittleren KontaktfLäche zurückzudrängen sucht.

Dabei treten keine erheblichen elektromagnetischen Kräfte auf, die den Lichtbogen von seiner ersten Entstehungsstelle aus auszudehnen suchen oder die Lichtbogenwurzel oder -wurzeln mit dem Blasstrom aus dem Bereich herauszubewegen suchen', in welchem der die Lichthogenwurzeln umspülende Blasstrom eine bestimmte Intensität besitzt.

Sobald der Lichtbogen an die Fläche eines

in entgegengesetzten Richtungen verlaufenden Leiters angesetzt ist und der Strom in einer Richtung durch den Leiter läuft, ist ein magnetisches Feld gebildet, das die Lichtbogenwurzel an der Fläche entlang nach dem stromlosen Teil Mn zu bewegen. sucht. Die hierbei auftretenden Kräfte werden für die Zwecke der Erfindung ausgenutzt. Wenn beispielsweise ein Lichtbogen auf die innere to Fläche eines Zylinders trifft und der Strom von einem Ende aus zugeleitet wird, ist der Strom an 'einer bestimmten Stelle hestrebt, sich gleichmäßig um den Zylinder herum zu verteilen, wobei das Bestreben' zur Bildung eines inneren Feldes nicht besteht, wahrend dagegen dort, wo der Strom nach der Lichtbogenwurzel hin konzentriert wird, ein örtlich begrenztes Feld vorhanden ist. piese_Wirkung kann im Bedarfsfalle dadurch vergroßext werden^ daß der Strom veranlaßt wird, sich an der Wurzel auf einem verhältnismäßig engeiTTRSüm zu verdichten, beispielsweise dadurch, daß die Wände eines solchen Zylinders aus schmalen Segmenten offeST Streif en bestehen.

Um nach der" Erfindung den Lichtbogen an dem 'einen Kontakt örtlich festzuhalten, wird der Strom dem Lichtbogen von einander entgegengesetzten Enden dieses Kontaktes aus zugeführt. Dabei wird der Strom bei einer Ablenkung des Lichtbogens nach dem einen oder dem anderen Ende in dem einen oder anderen Ende so verstärkt, daß der Ablenkung entgegengewirkt wird. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß das eine Ende des Kontaktes zu sich selbst zurückgeführt wird, so daß die Richtung des konzentrierten Stromes umgekehrt wird, sobald der Lichtbogen nach dem zurückgeführten Teil des Leiters Mn abgelenkt wird.

Auf den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen' (eines Schalters mit Lichtbogenlöschung durch einen Gasstrom als Beispiele dargestellt.

Fig. ι ist in schematischer Form ein senkrechter Mittelschnitt des oberen Teiles eines solchen Schalters.

Die Fig. 2, 3 und 4 sind Darstellungen von Abänderungsformen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Abänderungsform im Schnitt.

Fig. 6 stellt einen Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5 dar.

Die dargestellten Ausführungsformen sind bestimmt für den oberen' Teil 'eines Schaltergehäuses und könnten an Stelle des oberen Teiles eines der in der Patentschrift 579 295 dargestellten Schalters verwendet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist in den unteren Rand eines üblichen Düsenkontaktes ι ein aufwärts gerichteter Teil 2 eingeschraubt, der praktisch bis an den verengten Halsteil 3 des Kontaktes 1 heranreicht. D er LeitungsanscMuß 4 ist bei dieser Ausführungsform an den oberen Teil des Kontaktes 1 ge- legt, so daß in der Offenstellung des Schalters in Fig. ι der Strom von dem Anschluß 4 aus zu dem verengten Halsteil3 und dann unmittelbar durch den Lichtbogen zu dem Kontaktstift S fließt. Das Ende des Kontaktstiftes 5 ist durch einen Schlitz 6 nachgiebig ausgebildet, damit der Stift 5 in den verengten Teil 3 des starren äußeren Kontaktes eindringen kann. Die Stromverteilung ist Mer so, daß die Lichtbogenwurzel durch das bei Stromfluß gebildete magnetische Feld mit einer geringen Kraft nach unten geblasen wird. Beim jedesmaligen Ausbiegen des Lichtbogens zwischen dem mittleren Kontaktstift 5 und der Seitenwand des Kontaktes 1 wird jedoch eine Kraft ausgelöst, die den Lichtbogen infolge der größeren Stromkonzentration an dem Kontaktstift 5 nach oben zu bewegen sucht. Wenn trotzdem der Lichtbogen den Spalt überspringt und mit dem oberen Rand des inneren Einsatzgliedes 2 in Verbindung tritt, fließt der Strom von dem AnscMuß 4 zum unteren Ende des Düsenkontaktes ι und sodann in dem inneren Einsatzglied 2 herauf zum Lichtbogen und von hier zum Kontaktstift 5.

Der in dem inneren, nach oben gewandten Teil 2 fließende Strom hat eine stärkere magnetische Wirkung als der in' der äußeren Hülse des Kontaktes 1 fließende Strom und treibt den Lichtbogen unmittelbar nach oben in seine ursprüngliche Lage an die innere Wand des Kontaktes 1. Die Wirkung kann dadurch intensiver werden, daß der innere, aufwärts gerichtete Teil 2 mit Längsschlitzen 2° versehen wird, die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Springt in diesem Fall der Lichtbogen auf den Rand des Teiles 2 über, dann ist der Strom auf das eine Segment dieses Teiles begrenzt und hat daher eine wesentlich intensivere Wirkung. Auch im unteren Teil der äußeren Hülse 3 können Öffnungen y (mit gestrichelten Linien in Fig. ι dargestellt) verwendet werden, um Zugang zu der Rückseite der Teile 2 zu erhalten und die Bildung eines innerein Spülstromes über die oberen Ränder des Teiles 2 hinweg zu ermöglichen. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Lichtbogen auf die Rückseite des Teiles 2 überspringt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 be- ;teht der Düsenkontakt 1 aus einem Stück, das an dem oberen' Teil des Schaltergehäuses 7 befestigt ist. Diesem Schaltergehäuse wird Druckgas zugeführt. An dem Halsteil 3 12c ist daher eine nach innen ragende Bogenfläche gebildet, die ungefähr in der Mitte des

Kontaktes ι vorgesehen ist. Der Kontakt ι ist mit parallel geschalteten Anschlüssen 4 und 8 versehen, die am oberen und am unteren Ende des Kontaktes so angeordnet sind, daß die vom oberen und vom unteren Ende des Kontaktes fließenden Ströme ungefähr an der Stelle des Halsteiles 3 vereinigt werden und in den Lichtbogen und von hier zu dem bewegbaren mittleren Schalterstift S fließen. Wird der Strom entweder nach oben oder nach unten abgelenkt, dann bildet sich infolge des in den Düsenkontakt 1 fließenden Stromes eine unausgeglichene magnetische Kraft, die den Lichtbogen in seine ursprüngliche Lage zurückzubewegen sucht. Auch in diesem Fall könnte der Kontakt 1 aus mehreren Segmenten gebildet sein, um den Strom und die magnetische Wirkung im Bereich der Lichtbogenwurzel zu konzentrieren.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besteht der Düsenkontakt 1 im wesentlichen aus einem zylindrischen Körper, in dessen oberes Ende 'ein nach innen und nach unten gerichteter Einsatzkörper 9 eingeschraubt ist. Dieser Einsatzkörper weist einen verengten Halsteil 3 auf. Die Wirkung ist wieder verbessert, wenn der Einsatzkörper 9 in der gleichen Weise wie der Einsatzkörper 2 nach Fig. ι geschlitzt ist. Der Leitungsanschluß ist in diesem. Fall an den unteren Teil des Kontaktes 1 gelegt. Versucht der Lichtbogen nach unten auszuweichen und überspringt er den zwischen dem unteren Rand des nach innen gewandten Einsatzkörpers 9 und der Innenwand des unteren Teiles des zylindrischen Außenkontaktes 1 gebildeten Spalt, dann hat der Strom die Wirkung, den Lichtbogen von unten nach oben zu blasen. Der untere Teil des Kontaktes 1 könnte zwecks Erzielung einer konzentrierten magnetischen Wirkung ebenfalls geschützt sein. Ferner könnte der zwischen dem Bodenflansch des Einsatzkörpers 9 und der Innenwand des Kontaktzylinders 1 gebildete Ringspalt mit einer Isolierschicht i^a ausgefüllt sein.

Es kann natürlich auch ein Düsenkontakt verwendet werden, bei dem nach innen gewandte Einsatzstücke sowohl am oberen als auch am unteren Ende vorgesehen sind. So ist bei der Ausführungsform der Fig. 4 der Hauptteil des Kontaktes 1 an dem Halsteil 3 mit einer mittleren Einschnürung versehen, mit welcher der innere bewegbare Kontaktstift 5 zusammenwirkt. In den Bodenteil des Kontaktes r ist ein innerer geschlitzter Einsatzkörper 2 eingeschraubt, der etwa die gleiche Form hat wie der Einsatzkörper 2 nach Fig. i. Der Einsatzkörper 2 erstreckt sich bei der Ausführungsform nach Fig. 4 meistens bis an die mittlere Einschnürung heran. In dem oberen Randteil des Kontaktes ι ist ein kürzerer geschlitzter Einsatzkörper 9 eingeschraubt, der dem Einsatzkörper 3 nach Fig. 3 ähnelt. Der Kontakt 1 ist an der Stelle der Einschnürung starr ausgebildet, so daß es in diesem Fall zweckmäßig ist, wenn der bewegbare Kontaktstift 5 bei 6 geschlitzt ist, damit eine ausreichende Berührung des Stiftes 5 mit dem Kontakt 1 erzielt werden kann. Der Stromanschluß 4 ist an den Bodenteil des Düsenkontaktes 1 gelegt. Wenn in diesem Fall der Lichtbogen zwischen dem bewegbaren Kontaktstift 5 und dem Halsteil 3 des Kontaktes 1 liegt, fließt der Strom in der Außenhülse des Kontaktes 1 nach oben, wobei der Lichtbogen einen Bewegungsimpuls in der Richtung des Gasblasstromes erhält. Wenn trotzdem der Lichtbogen den Spalt zu dem Rand des unteren Einsatzkörpers 2 überbrückt, fließt der Strom dennoch in dem Einsatzkörper 2 nach oben, während durch die magnetische Wirkung des Stromes der Lichtbogen nach oben wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgeblasen wird. Die gleiche Wirkung würde eintreten, wenn der Lichtbogen an dem unteren Teil des Kontaktes 1 ansetzen würde. In diesem FaE würde jedoch die Wirkung schwächer sein, wenn nicht der untere Teil des Kontaktes 1 geschlitzt wäre. Wenn anderseits der Lichtbogen sich nach oben erstreckt und den Spalt zum Rand des oberen Einsatzkörpers 9 über* brückt, fließt der Strom bis oben an die Spitze des Kontaktes 1 lind von hier in den Segmenten des Einsatzkörpers 9 herunter, so daß der in diesem Teil fließende Strom den Lichtbogen wieder nach unten in seine ursprüngliche Lage drängt. Der Einsatzkörper 2 weist Öffnungen auf, um das Entweichen der Gase in den den Einsatzkörper 2 umgebenden Ringraum zu ermöglichen. Außerdem sind die zwischen den Segmenten des Einsatzkörpers 9 befindlichen Schlitze mit Streifen 11 aus weichem Eisen ausgefüllt, die an den unteren Ring 12 angeschlossen sind, damit die auf die Lichtbogenwurzel ausgeübte elektromagnetische Wirkung verstärkt wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig·. 5 und 6 ist die Ausführungsform nach Fig. 4 insofern abgeändert, als der innere Einsatzkörper 2 nach oben hin verlängert und mit einer Einschnürung 3 versehen ist, so daß er die Form des Düsenkontaktes selbst aufweist. Da der Körper 2 an der Stelle der Einschnürung geschlitzt und nachgiebig ist, braucht der bewegbare Kontaktstift 5 nicht nachgiebig zu sein. Bei der Bildung des Lichtbogens fließt der Strom von der Anschlußleitung 4 aus durch den inneren Einsatzkörper 2 nach oben, wobei sich der Lichtbogen zuerst etwas nach oben bewegt. Sodann wird

durch jede Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Lichtbogens der Stromweg· geändert, so daß die magnetischen Ausgleichskräfte zur Wirkung gelangen. Wenn, so der Lichtbogen den Spalt zum unteren Rand des oberen Einsatzkörpers 9 überbrückt, wird der Strom wieder über die äußere Hülse ι nach oben und sodann, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, durch die Segmente des oberen Einsatzkörpers 9 fließen. In diesem Fall ist der obere Teil des Einsatzkörpers 2 oberhalb der Einschnürung 3 mit Öffnungen versehen, um den an dem Lichtbogen erhitzten und expandierenden Gasen die Möglichkeit des Entweichens zu geben. Die Segmente des Einsatzkörpers 2 werden durch lameEenartige Platten 13 gehalten, die in einen Ring 14 eingesetzt sind. Der Ring 14 ist in dem unteren Teil der Hülse 1 eingeschraubt, um. so die federnde Wirkung des Einsatzkörpers 2 zu vergrößern, wenn der Kontaktstift 5 in den verengten Teil des Kontaktes 2 eintritt.

Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen könnte die Wirkung dadurch verstärkt werden, daß die geschlitzten Teile der Einsatzkörper mit Eisenstreifen 11, 12 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise versehen werden. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4, 5 und 6 könnte Eisen hinter der Kupferelektrode angeordnet oder ein aus magnetischem Baustoff bestehender Zylinder zwischen den Schlitzstreifen und dem äußeren Leitzylinder angeordnet werden.

Die Ausführungsformen nach den Fig·. 1, 4 und S sind nicht nur in solchen Fällen verwendbar, in denen im Augenblick der Lichtbogenbildung eine plötzliche Gas- oder Flüssigkeitsblasung ausgeübt wird, sondern auch in solchen Fällen, in denen das Gas oder die Flüssigkeit in dem Lichtbogenzylinder einige Zeit unter Druck gehalten wird, bevor das Gas oder die Flüssigkeit zum Auslöschen des Lichtbogens gebracht wird, da insbesondere in den letzteren Fällen ein Ventil bequem auf das obere Ende der äußeren Hülse oder auf ein Verlängerungsrohr der Hülse aufgesetzt werden kann, so daß das Gas oder die Flüssigkeit wegen der stetigen und festen Form der äußeren Hülse innerhalb und außerhalb der geschlitzten Teile der Elektrode unter Druck gehalten werden !kann. Das gleiche Ergebnis kann mit den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 dadurch erreicht werden, daß sie in eine äußere Hülse eingebaut werden. Die Anschlußstelle des Stromes kann in gewissen Grenzen verlegt werden, ohne daß dadurch der Bereich der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise könnte die Stromanschlußstelle, wie insbesondere die Ausführungsformen nach den Fig. 4, 5 und 6 erkennen lassen, an eine andere Stelle der Hülse 1 gelegt werden, ohne daß dadurch die Wirkungsweise der Einsatzkörper 2 und 9 geändert würde.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Stromunterbrecher mit Lichtbogenlöschung durch einen gasförmigen oder flüssigen Blasstrom, der die Richtung· des zwischen den Schalterkontakten gebildeten Lichtbogens beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schalterkontakt so geformt und der Strom an eine solche Stelle oder solchen Stellen angeschlossen ist, daß bei Ablenkung der Lichtbogenwurzel von ihrer normalen Lage an einem mittleren Teil der Kontaktfiäche entweder in Richtung des Blasstromes oder in der entgegengesetzten Richtung die wirksame Richtung des in die Lichtbogenwurzel einfließenden Stromes die Bildung 'eines magnetischen Feldes auslöst, das die Lichtbogenwurzel in die normale Lage an der mittleren Kontaktfiäche zurückzudrängen sucht.
2. 2. Unterbrecher nach Anspruch 1, bei dem der eine Schalterkontakt zwecks Führung des Blasstromes die Form eines Kanals aufweist, der aus mehreren federnd zusammengehaltenen Segmenten oder Streifen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom den Segmenten oder Streifen des Hohlkontaktes (1) in der Weise zugeführt wird, daß er die Lichtbogenwurzel von der gleichen Richtung aus erreicht wie der Blasstrom.
3. 3. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom dem Schalterkontakt (1) an Stellen {4,8) zugeführt wird, die auf einander entgegengesetzten Seiten des Lichtbogens liegen, so daß der Strom zwischen einer Strom-' anschlußstelle und dem Lichtbogen verstärkt wird, sobald der Lichtbogen nach dieser Stromanschlußstelle hin abgelenkt wird.
4. 4. Unterbrecher nach Anspruch 1 mit einem zwecks Führung des Blasstromes hohl ausgebildeten Kontakt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkontakt (1) mit einem nach dem Lichtbogen zu gerichteten Umlenkstück (2) versehen ist, in dem, sobald der Lichtbogen von der inneren Kontaktwand nach dem Umlenkteil zu abgelenkt wird, der. Strom ein magnetisches Feld bildet, das den Lichtbogen in seme ursprüngliche Lage zurückzudrängen sucht.
5. 5. Unterbrecher nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkontakt (1) mit einem verengten Hals

   oder einer Einschnürung (3), die den Stromüb ergang zum Gegenkontakt vermittelt, und außerdem auf jeder Seite des verengten Halses mit einem Umlenkteil (2, 9) versehen ist (Fig. 4).
6. 6. Unterbrecher nach Anspruch 2 mit einem zur Führung des Blasstromes hohl ausgebildeten Kontakt, der auf einem unter Druck stehenden Behälter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aus Segmenten gebildeten Hohlkontakt (3), durch dessen zwischen den Segmenten vorhandene Schlitze der Blasstrom fließt, der Hohlkontakt von einem undurchlässigen Gehäuse (1) umschlossen ist, in welches das lichtbogenlöschende Medium nach dem Durchtritt durch die Schlitze fließt, so daß auf dem Gehäuse ein Ventilkörper angeordnet werden kann, der den Ausfluß des Blasstromes regelt.
7. 7. Unterbrecher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem einen Schalterkontakt oder einem Teil desselben oder längs der Ränder eines geschlitzten Teiles des leinen Schalterkontaktes Eiseneinlagen (11,12) angeordnet sind, durch welche die auf die Lichtbogenwurzel ausgeübte elektromagnetische Wirkung verstärkt wird.
8. 8. Unterbrecher nach den Ansprüchen 1 bis 7 mit einem zum Entweichen des Löschmittels eingerichteten hohlen Schalterkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände dieses Schalterkontaktes Öffnungen (3°) aufweisen, durch die hindurch der Blasstrom ein- oder austreten kann.'

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen