DE645281C - Elektrischer Stromunterbrecher - Google Patents
Elektrischer StromunterbrecherInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
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- Circuit Breakers (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stromunterbrecher, bei dem der Lichtbogen
durch einen Blasstrom eines Löschmittels, z. B. eines Gases oder einer Flüssigkeit ausgelöscht
wird, der durch den Spalt zwischen den Elektroden hindurchgeführt und durch einen Gaskanal weggeleitet wird, der in einer
oder in beiden Elektroden vorgesehen ist, wobei die Lichtbogenlöschung außerdem durch ein elektromagnetisches Feld mittels
einer vom Lichtbogenstrom durchflossenen Spule erfolgt.
Es hat sich herausgestellt, daß die zum Auslöschen des Lichtbogens notwendige
Menge des Gases oder der Flüssigkeit sehr gering ist, wenn die Kontakte des Stromunterbrechers
in dem Augenblick voneinander getrennt werden, in dem der Strom den Nullwert oder nahezu den Nullwert erreicht hat.
In der Praxis ist es jedoch außerordentlich schwierig, diese Bedingungen bei der Trennung
mit vollkommener Regelmäßigkeit innezuhalten. Praktisch unmöglich ist dies bei
Dreiphasenschaltern.
Man hat ferner gefunden, daß bei diesen Schaltern, wenn der Lichtbogen keine Neigung
zum Wandern zeigt, die Lichtbogenwurzel sich leicht in die Fläche der Schalterkontakte
einfrißt. Dieses Einfressen findet insbesondere leicht an der Spitze einer festen
Elektrode statt. Hierdurch wird aber eine äußerste lokale Erhitzung gefördert sowie
die Ionisation verstärkt, so daß es schwieriger wird, den Lichtbogenspalt während der Zeit,
während welcher der Strom seinen Nullwert angenommen hat, wirksam von den Ionen freizuhalten.
Man nimmt an, daß die Leichtigkeit, mit der ein Lichtbogen ausgelöscht wird, wenn die Kontakttrennung in der Nabe eines
Stromnullpunktes erfolgt, teilweise davon abhängt, daß keine nennenswerten Vertiefungen
vorhanden sind. Solche Vertiefungen bilden sich beispielsweise bei einem Lichtbogen,
dessen Dauer lang genug ist, um sich in die Kontaktfläche einzufressen. Bei Stromunterbrechern,
bei denen die Lichtbogenlöschung lediglich durch einen Blasstrom erfolgt, kann nur ein Teil des Blasstromes mit dem hocherhitzten
Lichtbogen in Berührung kommen.
Es sind auch Stromunterbrecher bekannt, bei denen die Lichtbogenwurzeln lediglich
durch ein magnetisches Feld gedreht werden. Es hat sich aber herausgestellt, daß eine genügend
wirksame Lichtbogenlöschung mit Hilfe dieser Stromunterbrecher nicht erreicht werden kann.
Es ist ferner bekannt, einen Stromunterbrecher, bei dem die Lichtbogenlöschung durch
einen Blasstrom und durch ein elektromagnetisches Feld herbeigeführt wird, derartig auszubilden,
daß die Lichtbogenfußpunkte sich in der Längsrichtung der Elektroden bewegen.
In diesem Fall streicht jedoch der Blasstrom über einen heißen Fleck der Elektrode, bevor
er zu der fortbewegten Lichtbogenwurzel gelangt. Es trifft daher eine Vorerhitzung des.
S Blasstroms ein, die für eine wirksame Auslöschung des Lichtbogens nicht günstig ist."" ,
Die Erfindung besteht darin, daß das Lösch-· mittel so geführt und sein Druck so bemessen
ist, daß keine Ausbiegung des Lichtbogens to eintritt, und daß die vom Lichtbogenstrom
durchflosseue Spule derartig angeordnet ist, daß sie in dem Spalt zwischen den Elektroden
ein magnetisches Feld erzeugt, welches im wesentlichen parallel zur Richtung des durch
den Spalt fließenden Blasstroms verläuft und durch welches während der Stromunterbrechung
eine ununterbrochene Drehung einer oder beider Lichtbogenwurzeln über die Elektrodenoberflächen
senkrecht zur Richtung des Blasstroms hervorgerufen wird. Durch diese Einrichtung sind die oben geschilderten Nachteile
der bekannten Stromunterbrecher vermieden. Beim Erfindungsgegenstand gelangt stets ein frischer, nicht vorher erhitzter Blasstrom
zu der Lichtbogenwurzel. Ferner wird der Lichtbogen ständig nach kühlen Teilen der
Elektrode hin bewegt, so daß sich praktisch irgendeine heiße Stelle in dem Augenblick,
in dem der Strom seinen Nullwert erreicht hat, nicht bilden kann und eine gute Vermischung
des Lichtbogens mit dem Blasstrom stattfinden kann. Auf diese Weise werden die Lichtbogenprodukte wirksam gekühlt und abgeführt.
Auf den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Mittelschnitt der einen Ausführungsform.
Fig. 2 ist ein ähnlicher Mittelschnitt der zweiten Ausführungsform.
Fig. ^ ist ein Querschnitt nach der
Linie ITLI Ii in Fig. 7.
Fig. 4 stellt einen senkrechten Mittelquerschnitt der dritten Ausführungsform dar.
Auf den Zeichnungen sind die Kontakt gebenden Teile von Schaltern oder Stromunterbrechern
dargestellt, denen ein gasförmiger oder flüssiger Blasstrom zwecks Ausloschens des beim Trennen der Schalterkontakte
entstehenden Lichtbogens zugeführt wird. Die gewählten Ausführungsbeispiele könnten an Stelle des oberen Teiles eines
Stromunterbrechers nach der Patentschrift 57m 295 verwendet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der düsenförmige oder äußere Schalterkontakt
α, der den Abzugskanal für den gasförmigen und flüssigen Blasstrom bildet, mit
einem aus Kupfer bestehenden Teil /> versehen, mit dein der bewegliche Kontakt r in Beruh
rung gebracht werden kann. Der oberste Teild kann aus weichem Eisen bestehen. Der Düsenkontakt
ist auf dem oberen Teil eines unteren ■zylindrischen Gehäuses aufgeschraubt, dem
:4as Gas oder die Flüssigkeit unter Druck zu- ]
'.'geführt wird. Das untere Ende eines die Form
einer Spiralfeder aufweisenden, schraubenförmigen Leiters / ist mit der Anschlußleitung
g für den Strom verbunden. Das obere Ende der Spiralfeder/ ist mit dem oberen
RandÄ des Abzugskanals verschraubt. Die Spiralfeder / erstreckt sich nach unten, wobei
sich ihr Durchmesser entsprechend der Außenfläche des Düsenkontaktes α und dessen unterem
zylindrischen Ansatz k ändert. Dabei bleibt zwischen der Spiralfeder / und dem Düsenkontakt
α ein Zwischenraum bestehen. Die Spiralfeder/ ist mit Ausnahme ihrer oberen
Befestigungsstelle gegenüber dem Düsenkontakt isoliert. Der Strom fließt daher von der
Anschlußleitung g zur Spiralfeder / und den Teilen d und b des Düsenkontaktes und von
hier zu dem beweglichen Kontakt c. Wenn der Strom in der gleichen Richtung in den Windüngen
der Spiralfeder / fließt, suchen sich die Windungen infolge der Spannkraft der Feeder zusammenzuziehen. Um dies zu verhindern,
ist das untere Ende der Feder an einem Träger / abgestützt, der mit einer aus
Isolierstoff bestehenden Buchse m und einem Isolierblock η versehen ist, der das Ende der
Spiralfeder / auf einem dünnen Isolierring ο festhält.
Der in der Spirale / fließende Strom erzeugt ein Feld, das in der allgemeinen Achsenrichtung
durch den Düsenkontakt α verläuft. Wenn der bewegliche Kontakt c von dem Düsenkontakt
ο entfernt wird, dann wird der zwischen den Kontakten gebildete Spalt durch einen
Lichtbogen überbrückt, der das Feld annähernd im rechten Winkel schneidet. Das Feld wird daher auf den Lichtbogen eine Kraft
ausüben, die ihn wie ein Speichenrad um die '
Spitze des Kontaktes c herum und innerhalb des Düsenkontaktes α zu drehen sucht. Um
das F'eld zu regeln, und zu lenken, ist der Kontakt c mit einem Einsatz in Form eines
Weicheisenringes q versehen, der die Gleichrichtung des Feldes in axialer Richtung ito
fördert.
Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist der Düsenkontakt α
wiederum mit einem unteren zylindrischen Ansatz k versehen, der auf das obere Ende
einer Schalterkammer e aufgeschraubt ist. Der Düsenkontakt α und der Aufsatz d sind in
diesem Fall zylindrisch ausgebildet, so daß die Spitze des beweglichen Kontaktes c in
diesem Fall hakenförmig und durch einen iao Schlitz c1 nachgiebig ausgebildet ist. In
diesem Fall besteht der Finsatz q für den
beweglichen Kontakt c aus einem Weicheisenkern. Der untere zylindrische Teil k ist als
äußere Wand nach oben hin weitergeführt. Diese Verlängerung bildet die Feder /. Die
Wand der Verlängerung ist schraubenförmig geschlitzt, so daß dadurch die Feder/ entsteht.
Die einzelnen Windungen der Feder sind durch dünne Zwischenlager r aus Isolierstoff
voneinander getrennt. Der Stromanschluß g ist bei dieser ■ Ausführungsform
mit dem oberen Ende der Spirale f verbunden. Der obere Ansatz d des Düsenkontaktes α besteht
gleichfalls aus Weicheisen. Dieser Teil hat jedoch mehr die Form einer umgestülpten
Tasse, die auf der einen Seite ihres Außenmantels mit einem Schlitz d1 versehen ist, so
daß der tassenförmige Teil über den das obere Ende der Feder / bildenden Leiter gestülpt
werden kann. Damit die Eisentasse d nicht mit den Rändern der Windungen der Spiralfeder^"
in „Berührung kommen kann, ist ein Ringflansch s aus Isolierstoff vorgesehen, der
diese Teile im Abstand voneinander hält. Bei dieser Ausführungsform fließt der den
«5 Schalter durchfließende und am oberen Ende der Spiralfeder / eintretende Strom durch die
Feder hindurch in den Düsenkontakt α und von hier zu dem beweglichen Kontakt c. Das
durch diesen Strom erzeugte Feld verläuft wiederum annähernd axial in der Richtung,
in welcher der Lichtbogen gedreht werden soll. Beim Trennen der Schalterkontakte verläuft
das Feld annähernd im rechten Winkel zu dem den Spalt zwischen den Kontakten überbrückenden
Lichtbogen, Die Reaktion des Feldes auf den Lichtbogen ruft wiederum einen Drehbewegungsimpuls auf den Lichtbogen
in dem Ringraum zwischen den Kontakten α und c und demzufolge eine Drehung
der Lichtbogenwurzel hervor.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist um den Düsenkontakt α ein geschlossener
äußerer Zylinder t aus feuerfestem oder anderem isolierendem Baustoff angeordnet.
Dieser- äußere Zylinder ist mit dem Kupferkontakt α an dessen unterem Ende
mittels Schrauben befestigt. Der Zylinder t ist, wie aus Fig. 4 hervorgeht, an seinem
oberen Ende offen und erstreckt sich weit über das obere Ende des Düsenkontaktes a.
Auf den Kontakt α ist eine Blattfeder / aufgesetzt, deren Durchmesser nach oben hin
kleiner wird. Das obere Ende der Feder / ist an der Nabe eines Speichensystems ti befestigt,
das auf das obere Ende des Zylinders t aufgesetzt und durch eine nach unten
verlaufende Rippe u1 verstärkt ist. Auf diese Weise entweicht der durch den Hohlkontakt a
und zwischen diesem Kontakt und dem bewegbaren Kontakt c ankommende Blasstrom
durch die zwischen den Windungen der Kupferspirale / verbleibenden Zwischenraum
hindurch in den freien Raum. Die Stromanschlußleitung g ist mit dem oberen Ende
der Kupferspirale / verbunden, so daß der Strom durch diese Feder in den Kontakt α
und von hier zu dem beweglichen Kontakt c fließt. Das in dem Spalt zwischen den Kontakten
α und c durch den in der Spiralfeder /
fließenden Strom erzeugte Feld verläuft wiederum im wesentlichen rechtwinklig zu dem
Lichtbogen. Das" Feld hat die gleiche Wirkung wie das im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschriebene Feld. In dem bewegbaren
Kontakt c ist wiederum wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Weicheisenring
q eingesetzt.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt;
vielmehr könnte die verwendete Konstruktion nach verschiedenen Richtungen hin abgeändert werden. So könnten der innere
bewegbare Kontakt an Stelle des äußeren Düsenkontaktes oder beide Kontakte in der
Weise geformt sein, daß der in die Kontakte 8g eingeführte Strom das Feld erzeugt, das die
Drehung der Lichtbogenwurzel hervorruft. Ferner könnte der innere Kontakt schraubenförmig
ausgebildet und das Innere dieses schraubenförmigen Kontaktes mit einem Weicheisenkern angefüllt sein, während das
untere Ende der äußeren Wand in eine Weicheisenhülse eingeschlossen sein könnte, um das
Feld zu konzentrieren. Die leitfähige Spitze des Kontaktes ist gegenüber dem Eisen beispielsweise
durch eine dünne Schicht isoliert, während der Strom dem unteren Teil der schraubenförmigen Spitze durch eine Verbindung
von dem unteren Teil des Kontaktstiftes her zugeführt wird.
Claims (6)
- Patentansprüche:i. Elektrischer Stromunterbrecher, bei dem der Lichtbogen durch den Blasstrom eines Löschmittels, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit ausgelöscht wird, der durch den Spalt zwischen den Elektroden hindurchgeführt und durch einen Gaskanal weggeleitet wird, der in einer oder beiden Elektroden vorgesehen ist, wobei die Lichtbogenlöschung außerdem durch ein elektromagnetisches Feld mittels einer vom Lichtbogenstrom durchflossenen Spule erfolgt, gekennzeichnet durch eine solche Löschmittelführung und Bemessung des Druckes des Löschmittels, daß keine Ausbiegung des Lichtbogens eintritt, und durch eine solche Anordnung der Spule, daß sie in dem Spalt zwischen den Elektroden ein magnetisches Feld erzeugt, welches im wesentlichen parallel zur Richtung des durch den Spalt fließen-den Blasstroms verläuft und durchweiche? während der Stromunterbrechung eine ununterbrochene Drehung einer oder beider Lichtbogenwurzeln über die Elektroden 5 oberflächen senkrecht zur Richtung des Blasstroms hervorgerufen wird.
- 2. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der spulenförmige Leiter, durch welchen»ο der elektrische Strom nach der Lichtbogenstrecke fließt, um das magnetische Feld hervorzurufen, entweder durch einen Teil der hohlen Elektrode selbst gegen den zwischen den Elektroden entstehenden Lichtbogen abgeschirmt oder dem als Löschmittel dienenden, gasförmigen oder flüssigen Blasstrom ausgesetzt ist derart, daß der ganze Blasstrom durch die öffnungen zwischen den Windungen der Spule hindurchströmt und die Bildung metallischer Niederschläge oder geschmolzener Tropfen auf der Spule, wodurch die Neigung zum Kurzschließen der Spule hervorgerufen würde, entweder verhindert,*5 oder diese Niederschläge sofort entfernt werden.
- 3. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1, bei dem die eine als Abzugskanal für den Blasstrom dienende Elektrode düsenförmigausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen Ende des Düsenkontaktes (α) ein um diesen herumgeführter spiralförmiger Leiter (/) elektrisch verbunden ist, durch den hindurch der Strom zur Erzeugung des magnetischen Feldes zur Kontaktstelle fließt.
- 4. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kontakt (α) mit einem im Durchmesser abnehmenden spiralförmigen Leiter (/) versehen ist, durch den hindurch der Strom zur Erzeugung des magnetischen Feldes zu diesem Kontakt oder von dem Kontakt fließt und der so angeordnet ist, daß der Blasstrom durch den zwischen den Windungen des Leiters verbleibenden Zwischenraum hindurch entweicht, nachdem er die Oberfläche der anderen Elektrode (c) bestrichen hat (Fig. 4).
- 5. Elektrischer Stromunterbrecher nach * Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld zur Drehung einer oder beider Lichtbogenwurzeln durch mit beiden Elektroden verbundene Spulen hervorgerufen wird.
- 6. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder beide Schalterelektroden (α, c) mit Magneten (q) verbunden sind, welche das erzeugte magnetische Feld konzentrieren oder in eine solche Richtung und an eine solche Stelle lenken, daß das Bestreben, die eine oder beide Lichtbogenwurzeln zu drehen, verstärkt wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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