DE695435C - Unterbrechungseinrichtung fuer elektrische Stroeme mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes Loeschmittel - Google Patents

Unterbrechungseinrichtung fuer elektrische Stroeme mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes Loeschmittel

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DE695435C
DE695435C DE1935S0118570 DES0118570D DE695435C DE 695435 C DE695435 C DE 695435C DE 1935S0118570 DE1935S0118570 DE 1935S0118570 DE S0118570 D DES0118570 D DE S0118570D DE 695435 C DE695435 C DE 695435C
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electrodes
electrode
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extinguishing
arc
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Expired
Application number
DE1935S0118570
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English (en)
Inventor
Paul Duffing
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts

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  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Unterbrechungseinrichtung für elektrische Ströme mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Löschmittel Es sind Stromunterbrechervorrichtungen bekannt, bei denen- zur Löschung des Unterbrechungslichtbogens ein strömendes, flüssiges oder gasförmiges Löchmittel-angewendet wird, mittels dessen die Metalldämpfe und ionisierten Gasteilchen aus der Unterbrechungsstrecke entfernt werden. Häufig sind die Elektroden oder wenigstens, eine von ihnen als Düse ausgebildet, durgh. die das Löschmittel der Unterbrechungsstrecke zuströmt oder durch die es nach Durchströmen der Unterbrechungsstrecke wieder austritt.
  • Der Lichtbogen kann auf verschiedene Weise gezündet werden. Bei Schaltern werden die in metallischer Berührung befindlichen Elektroden voneinander entfernt. Die im wesentlichen geradlinigen Schaltbewegungen erfordern große Beschleunigungskräfte, was besonders für periodische Schaltungen von Nachteil ist. Es gibt zwar auch Schalter mit umlaufenden Schleifkontakten. Bei diesen'ist jedoch die .düsenförmige Ausbildung der Elektroden-besonders umständlich.
  • Bei Sicherungen wird der Lichtbogen dadurch gezündet, daß ein zwischen den Elektroden vorhandenes leitendes Verbindungsstück entfernt oder zerstört wird. Die Notwendigkeit; dieses Verbindungsstück für jede Schaltung wieder zu ersetzen, macht diese Art den Zündung für häufiges Schalten ebenfalls ungeeignet.
  • Man hat deswegen für Gleichrichter,' die nicht von selbst, z. B. mit Hilfe ionisierter Metalldämpfe, zünden, Hilfszündeinrichtungen angewendet, von denen der Lichtbogen auf die Hauptelektroden übergeleitet wird, zwischen denen der Strom übertragen und anschließend der Lichtbogen gelöscht werden soll.
  • Mit der Erfindung werden nun die bei Stromunterbrechungsvorrichtungen mit Lichtbogenlöschung durch ein die düsenförmigen Elektroden durchströmendes Löschmittel entstehenden Zündungsschwierigkeiten überwunden, indem der Mindestabstand zwischen den beiden Elektroden durch Drehung der Elektroden um eine gemeinsame Achse verringert und wieder vergrößert wird. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die einander zugekehrten Stirnflächen der beiden Elektroden zwecks Änderung der Länge der Mindestunterbrechungsstrecke zwischen ihnen eine von einer Rotationsfläche um die Drehachse abweichende Gestalt haben, also,.h als zur Drehachse geneigte Ebenen oder',',' wellige Flächen mit Vorsprüngen bzw. V;elr`-` tiefurigen ausgebildet sind. Dann ändert sich, nämlich der Minimalabstand der beiden Elektrodenflächen während der Verdrehung. Im Augenblick der Verringerung des Abstandes findet die Zündung durch Überschlag statt: Es ist zwar ein Gleichrichter bekannt, bei dem einer ebenen Plattenelektrode eine umlaufende, exzentrisch angeordnete Spitzenelektrode gegenübersteht, durch welche die Zündung von allein eintritt. Diese Anordnung hat aber verschiedene Nachteile. Die Spitzenelektrode wird durch den Lichtbogen spezifisch sehr hoch beansprucht und nutzt sich infolgedessen stark ab. Sie ist also für die Übertragung von Starkstrom nicht geeignet. Da ferner die Plattenelektrode senkrecht zur Drehachse der Spitzenelektrode steht, bleibt der Abstand zwischen Spitze und Platte während der Umdrehung stets gleich groß. Zum Zünden und Löschen müssen daher die überschlagsbedingungen ,auf andere Weise verändert. werden: Deshalb wird ein Gasstrom senkrecht zur Drehachse an der Platte vorbeigeführt. Das hat aber zur Folge, daß nur ein kleiner Teil des Löschmittels die Funkenstrecke wirklich trifft und zur Löschung beiträgt. Die übrige Löschmittelmenge wird nutzlos vertan. Der Löschmittelverbrauch ist infolgedessen unverhältnismäßig groß und ebenso die dadurch verursachten Leistungsverluste. Ein weiterer Nac4-teil ist der, daß der Radius des Kreises, auf welchem die Spitze umläuft, verhältnismäßig . groß sein muß, um einen genügend großen Unterschied ihrer relativen Geschwindigkeit gegenüber dem Löschmittelstrom in den beiden Hälften einer Umdrehung zu erzielen. Endlich ist der Zündzeitpunkt bei der bekannten Einrichtung nicht mit Sicherheit bestimmbar. Er wird je nach den zufälligen Verschiedenheiten, denen eine Gasströmung bekanntlich stets ausgesetzt ist, früher oder später liegen. Auch aus diesem Grunde ist die bekannte Einrichtung praletisch besonders zur Übertragung größerer Leistungen ungeeignet. ° Mit der Erfindung werden alle die beschriebenen Nachteile vermieden. Mit einer Einrichtung von verhältnismäßig kleinen Abmessungen können verhältnismäßig große Leistungen bei sparsamstem Löschmittelverbrauch wiederholt bzw. periodisch geschaltet werden.
  • Die Zündung kann nach der weiteren Erfindung noch mehr erleichtert werden, indem die beiden Elektroden in einem solchen Abstand voneinander angeordnet werden, daß sie sich in mindestens einer Stellung in min-. =,-destens einem Punkte nahezu oder vollstäncxg berühren. ` Für Schalter ist selbstv er-=8tändlich vollständige Berührung erforderlich. Die Berührung kann auch-in mehreren Punkten gleichzeitig, gegebenenfalls flächenhaft erfolgen. -In letzterem Falle muß der erhabene Teil der Stirnflächen eben gestaltet sein.
  • Nach der weiteren Erfindung sind die Stirnflächen der Elektroden so ausgebildet, daß sie im Laufe einer Umdrehung gegeneinander mindestens einer Stellung in allen Punkten gleichen, und zwar gegebenenfalls den für die Lichtbogenlöschung günstigsten Abstand voneinander haben, also etwa in der Art eines positiven und eines negativen Reliefs. Dann ist die Feldstärke überall in dem ganzen Raum zwischen den Elektroden gleich unter der Voraussetzung, daß keine Kanten oder Krümmungen mit kleinem Radius auf den Stirnflächen vorhanden sind, und daß' die Übergangsstellen von der Stirnfläche zum Elektrodenmantel und zur Düse gut abgerundet sind. In der erwähnten besonderen Stellung sind auch die Bedingungen für den Durchtritt des Löschmittels an allen Stellen der Elektrodenstirnflächen gleich, und somit ist die gute Durchspülung der Lichtbogenstrecke unter allen Umständen gesichert. .
  • Benutzt man die Unterbrechungsvorrichtung zur Periodenumformung bzw. zum Gleich- oder Wechselrichten, so läßt man die beiden Elektroden um die gemeinsame Achse gegeneinander mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bzw. synchron mit der Periodenzahl des Wechselstromes umlaufen. Die Drehzahl kann auf den n-ten Teil herabgesetzt werden, wenn nach der weiteren Erfindung eine der Elektroden oder beide aus za einander gleichen Sektoren bestehen, so daß die gegenseitige größte Annäherung einzelner Flächenteile während jeder Umdrehung der Elektroden gegeneinander mehrmals in gleichen Abständen stattfindet. Zu diesen Zeitpunkten ist die Strömung des Löschmittels an den einander genäherten Stellen am schwächsten, da die übrigen Stellen einen größeren Durchtrittsquerschnitt bilden: " Eine unerwünschte Steigerung der Lichtbogenleistung durch Auseinanderziehen des Lichtbogens wird also von selbst vermieden.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung und ihre Anwendung dargestellt. Fig. z zeigt ein Elektrodenpaar 8 und 9 mit ebenen Stirnflächen im Schnitt. Die Elektrode 9 ist fest: Ihre an die Stirnfläche sich rückwärts anschließenden Teile können daher beliebige Form haben, so daß z. B. die ganze Elektrode 9 die Form eines Rotationskörpers erhalten kann, der bekanntlich besonders leicht herstellbar ist. Jedoch muß in diesem Falle die Achse der festen Elektrode 9 zur Drehachse io der verdrehbaren Gegenelektrode 8 geneigt sein, wie es in Fig. i zu sehen ist. Die Gegenelektrode 8 ist als Löschdüse ausgebildet. Ihre um 18o° gedrehte Stellung ist gestrichelt angedeutet. In dieser Stellung k®mmt die größte Annäherung der beiden Elektroden in einem Punkte zustande.
  • Fig. 2 zeigt eine als Düse ausgebildete Elektrode ii mit welliger Stirnfläche in perspektivischer Darstellung. Die Elektrode besteht aus drei gleichen Sektoren von je i2o°. In der Stellung gemäß Fig. i; ausgezogene Linien, ist der Abstand der Stir-nfiächen voneinander in allen Punkten gleich. In der gleichen Stellung ist in Fig.2 eine zweite Elektrode 12 strichpunktiert angedeutet. Die gestrichelte Linie gibt die um 6o° (i8o°, 300°) dagegen verdrehte Stellung der Elektrode iz an, in welcher sich die Elektroden in drei um i2o° gegeneinander versetzten Punkten berühren. In dieser Stellung findet bei Verwendung als Strc@nrichter die Zündung statt, worauf bei der weiteren Drehung die Stromübertragung durch denn Lichtbogen erfolgt. Sind dagegen die Elektroden so ausgebildet, daß sie sich flächenhaft. berühren, so geschieht .die. Stromübertragung jedesmal eine Zeit lang durch metallische Berührung, so daß Lichtbogenverluste vermieden werden.
  • Damit die Zündung und die Unterbrechung im richtigen Augenblick geschieht, kann bei Umlauf der einen Elektrode die andere, beispielsweise. feste Elektrode, erfindungsgemäß um ihre Achse im Winkel verstellbar angeordnet sein, so daß eine@zusätzliche Eirstelläng möglich ist.
  • Strömt das Löschmittel in der Richtung; daß es nach Durchlaufen der Unterbrechungsstrecke durch die als Düse ausgebildete Elektrode austritt, so ist es vorteilhaft, in an sich bekannter Weise leitende Einbauten in der Düsenöffnung anzubringen, damit der Lichtbogen nicht in die Düse hinein verlängert wird.
  • Nach der weiteren Erfindung kann das Löschmittel innerhalb der umlaufenden Elektrode so geführt sein, daß es in radialer Richtung austritt, worauf es umgelenkt und abgeführt wird. Durch dieses Ausschleudern werden die Metallteilchen und sonstige Verschmutzungen, die während des Unterbrechungsvorganges in das Löschmittel gelangt sind, wieder entfernt. Bei festen Elektroden kann eine ähnliche Wirkung erzielt werden, wenn die Führungskanäle innerhalb der Elektrode nicht genau radial verlaufen, sondern leitschaufelartig gekrümmt sind, so daß das Löschmittel nach seinem Austritt aus der Elektrode in Rotation versetzt wird. Die Führungskanäle müssen im Anschluß ' an die Umlenkstelle eine Strecke weit genau wie - die Elektroden mit Abrundungen versehen sein, weil sich an ihren Wänden Metallstaüb niederschlägt.
  • Die Unterbrechungsvorrichtung nach der Erfindung kann leicht für Mehrfachunterbrechung ausgebildet werden, indem mehrere Elektrodenpaare in axialer Richtung aneinandergereiht und elektrisch hintereinandergeschaltet werden. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus drei Elektrodenpaaren, die sich auf den Körpern 13 bis 16 befinden. 13 und 15 stehen fest,. 14. und 16 dagegen sind in Lagern 2o drehbar gelagert und werden über Zahnkränze 17 in Umdrehung versetzt mittels einer Welle 18 aus Isolierstoff, welche die Antriebszahnkränze i9 trägt. Der Körper 16 besitzt für die Führung und Ausschleuderung des Löschmittels radiale Ansätze 21 mit Bohrungen, die in, entsprechende Aussparungen des aus Isolierstoff bestehenden Lagerkörpers hineinragen, der zwecks leichter Reinigungsmöglichkeit aus zwei Teilen 22 und 23 zusammengesetzt ist und Kanäle für die weitere Führung des Lösehenittels enthält bis zum Austritt aus dem Gehäuse 2q., das die ganze Vorrichtung umgibt, über das Zwischenstück 25 an die Rückleitung 26 zum Kompressor oder zur Pumpe, von der aus es unter Überdruck dem Gehäuse 24 wieder zugeführt wird. Der feststehende Körper 13 besitzt genau dieselben Einrichtungen wie der umlaufende Körper 16, nur sind bei dem feststehenden Körper die radialen Kanäle nach Art von Leitschaufeln gekrümmt, damit das Löschmittel in Umdrehung gerät. In den Lagerkörpern 22 sind in den Führungskanälen an den Umlenkstellen besondere Auffangvorrichtungen 27 in Gestalt von Gittern, Rippen o. dgl. angebracht.
  • Für mehrphasige Systeme wird in jeder Phase eine besondere Unterbrechungseinrichtung nach der Erfindung angeordnet. Die umlaufenden Elektroden müssen dabei entweder mechanisch miteinander gekuppelt oder elektrisch synchron miteinander gesteuert sein.

Claims (1)

  1. PATRNTA-N5PRÜCIIR: i. Unterbrechungseinrichtung für elektrische Ströme mit um eine gemeinsame Achse drehend gegeneinander bewegten 1 Elektroden, von denen mindestens eine ,als zur gemeinsamen Drehachse koaxiale Düse ausgebildet ist, und mit Lichtbogenlöschung durch ein die düsenförmige Elektrode durchströmendes Löschmittel, insbesondere zum periodischen jedesmaligen. Unterbrechen nach dem Wiederzünden eines stromübertragenden Lichtbogens von Starkstromkreisen in Stromrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Stirnflächen der beiden Elektroden zwecks Änderung des Mindestabstandes zwischen ihnen eine von einer Rotationsfläche um die Drehachse abweichende Gestalt haben. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Elektroden im Laufe einer Um--dreliung gegeneinander in mindestens einer Stellung in allen Punkten den gleichen Abstand voneinander haben. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, * daß mindestens eine der beiden Elektroden aus mehreren gleich ausgebildeten Sektären besteht. 4. Einrichtung nach Anspruch i mit einer festen und einer umlaufenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode durch Verdrehung gegenüber der anderen Elektrode zusätzlich einstellbar ist. Einrichtung nach Anspruch i, bei der das Löschmittel nach Durchlaufen der Unterbrechungsstrecke durch die hohlen Elektroden hindurch abströmt, gekennzeichnet durch radiale FührungskanMe an den hohlen Elektroden und Umlenkvorrichtungen gegenüber den Mündungen der radialen Kanäle. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrodenpaare in axialer Richtung aneinandergereiht und elektrisch hintereinandergeschaltet sind. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Elektrode als Schleuderpumpe für das Löschmittel ausgebildet ist.
DE1935S0118570 1935-06-06 1935-06-06 Unterbrechungseinrichtung fuer elektrische Stroeme mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes Loeschmittel Expired DE695435C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1106838B (de) * 1957-01-22 1961-05-18 Westinghouse Electric Corp Elektrischer Schalter mit in Reihe geschalteten Unterbrechungseinrichtungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1106838B (de) * 1957-01-22 1961-05-18 Westinghouse Electric Corp Elektrischer Schalter mit in Reihe geschalteten Unterbrechungseinrichtungen

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