DE884525C

DE884525C - Druckluftleistungsschalter mit parallel zu den Hauptkontakten geschaltetem Widerstand

Info

Publication number: DE884525C
Application number: DEM5014A
Authority: DE
Inventors: Andre Latour
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1945-03-08
Filing date: 1950-07-04
Publication date: 1953-07-27
Also published as: GB616031A; FR912902A; US2596254A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. JULI 1953

M 5014 VIIIb / 21 c

Es ist bekannt, die Hauptkontakte von Druckluftleistungsschaltern durch einen Widerstand zu überbrücken. Der Widerstand wird gewöhnlich über Hilfselektroden ein- oder ausgeschaltet. Die Einschaltung des Widerstandes wird durch¹ die nach dem Erlöschen des Lichtbogens auftretende Spannung herbeigeführt, die einen Lichtbogen zwischen den Hilfselektroden erzeugt, so daß die Hilfselektroden als eine Art von Entladevorrichtung wirken. Die Löschung des Hilfslichtbogens, der den durch den Widerstand fließenden Strom führt, wird durch den der Löschung des Hauptlichtbogens dienenden Blasstrom bewirkt, welcher auf diese Weise die Ausschaltung des Widerstandes herbeiführt.

Vorgenannte Anordnung weist verschiedene Nachteile auf. So wird z. B. der Widerstand erst eingeschaltet, nachdem der Hauptlichtbogen erloschen ist und sich eine verhältnismäßig- hohe Spannung, zwischen den Kontakten eingestellt hat. Dies hat zur Folge, daß die Vorteile, welche die Überbrückung der Hauptkontakte durch einen Widerstand bietet, zum großen Teil wieder aufgehoben werden, indem nämlich die Wirkung, sich dem Wiederauftreten einer übermäßigen Spannung und dem Wiederzüniden 'des Lichtbogens zu widersetzen, verlorengeht. Außerdem ist bei den bekannten Ausführungein die aus den Hilfselektroden bestehende und zur Abschaltung des Widerstandes

vorgesehene Abschaltvorrichtung vom· Hauptblasstrom nicht unabhängig, so daß es sehr schwierig ist, das Abschaltvermögen der Vorrichtung entsprechend den im Widerstand fließenden Strom zu regeln.

Die Erfindung erstrebt die Beseitigung genannter Nachtedle und ergibt überdies noch weitere Vorteile, Welche sich aus der folgenden Beschreibung ergeben.

ίο Nach der Erfindung ist W Druckluftleistungsschalter mit einer parallel zu den Kontakteil geschalteten Impedanz ausgerüstet, <die in den Stromkreis in dem' Augenblick eingeschaltet wird, irtj welchem der Schalter .sich öffnet. Das Einschalten j 5 erfolgt durch eine vom Hauptblasstrom nicht beblasenie Hilfsfunkenstrecke, die durch einem Strahl ionisierten Gases zuim Ansprechen und einen Strahl entiomisierten Gases zum Erlöschen gebracht wird. Die Ionisierung des das Ansprechen der Funkmao stracke herbeiführenden Gasstrahles wird durch den Hauptlichtbogen bewirkt. Die Zuleitung des ionisierten Gases erfolgt auf einem gesonderten, von deim Wieg des Haiuptblasstoomes ,unabhängigen Weg ■unter Anwendung von Mitteln zur Herbeiführung einer Verzögerung" der Einwirkung des ionisierten Strahles auf die Hilf sf unkenstrecke. Als Mittel können z. B. leine oder mehrere Zuleitungen dienen, die von der Hauptbiaskammer abgezweigt sind und deren Länge sowie deren Volumen eine entsprechende Bemessung· gegenüber der Ausströmöffnung aufweist.

Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Aus-• führungsbeispiele der Erfindung. .

Abb. ι und 2 lassem einen Leistungsschalter mit röhrenförmigen Kontakten erkennen, bei welchem die leitende Überbrückung der Hilfselektroden durch ionisierte Gase erzielt wird, 'die von den ionisierten Lichtbogensäule abgezweigt sind.

Abb. 3 und 4 zeigen einen Leistungsschalter mit einem hohlen und einem massiven Kontakt, bei welchem Gase die Überbrückung der Hilfselektroden bewirken «ad die Gase von der ionisierten lichtbogensäule .abgezweigt sind.

Abb. S gibt eine abgeänderte Ausführungsform eines Leistungsschalters mit einem massiven und einem hohlen Kontakt wieder, bei welchem durch frische Gase die Überbrückung der Hilfselektroden erzielt wird 'und die Gase der ionisierenden Wirkung der vom Lichtbogen. erzeugten Strahlen ausgesetzt

sind. '

Abb. 6 verdeutlicht ein Ausführungsbeispiel eines Leistungsschalters mit eimern hohlen und einem festen Kontakt, bei welchem die ionisiertem Gase zur Überbrückung der Hilfsfunkenstrecke einem Kanal entnommen sind, der in dem massiven Kontakt vorgesieihen ist.

In Abb. ι ist der feststehende Kontakt mit 11 und der verschiebbare Kontakt mit 2 bezeichnet. Beide sind hohl ausgeführt und befinden sich in der Öffnungsstellung. Die Kontakte sind in dem isolierenden Gehäuse 3 angeordnet. Das Gehäuse wird im Augenblick der Trennung der Kantakte mit Druckluft gefüllt. Der feststehende Kontakt ist im Gehäuse 3 über eine Rippe 43 zentriert. Die Feder 4 drückt den Kontakt 2 fest gegen den Kontakt 1, wenn der Schalter geschlossen ist. Unter der Einwirkung der Druckluft auf den Kontakt 2 gibt die Feder nach, so daß sich der Kontakt 2 von dem Kon takt 1 löst. Der Strom wird dem metallischen Gehäuse 5 zugeführt, was nicht besonders dargestellt ist, und von diesem zu dem Kontakt 2 ige-, leitet. Der Kontakt 2 leitet den Strom zu dem Kontakt 1. Die Ableitung des Stromes erfolgt über das Rohr 6. Die Trennung des Kontaktes 2 von dem feststehenden Kontakt 1 nach der endgültigen Abschaltung führt die Isolierung· des Kontaktes 1 von der Netzspannung und damit die Isolierung des gesamten Schalters herbei. Die Verbindung zwischen dem feststehenden Kontakt 1 und dem Rohr 6 ist über die federnden Kontakte 7 bewirkt. 8 bezeichnet den Nebenschlußwiderstand für die Kontakte 1 •und 2. ■ " -^ ■ . '

Die den Widerstand mit Zeitverzögerung einschaltende Vorrichtung ist hier durch die beiden Hilfselektooden 9 und 10 veranschaulicht. Erstere ist von 'einer isolierenden Hülle 11 umgeben'· Die Hüllen weist 'eine Öffnung 12 auf, welche in der den beiden Elektroden gemeinsamen Achse liegt. Das Innere der Hüllen steht über den Kanal 13 mit dem Innenraium 14 des hohlen Kontaktes 1 in go Verbindung. Die zweite Hilfselektrode 10 kann, wie es beispielsweise Abb. 3 und 4 zeigen, frei angeordnet siein. Sie kann' aber audh ganz oder zum Teil von einer Hülle 15 umgeben sein, die eine Ableitung der ionisierten Gase in der Waise zuläßt, daß sich die Gase einer Kühlvorrichtung 16 zuleiten lassem. Die Kühlvorrichtung kann beispielsweise aus mehreren mit geringem Abstand voneinander vorgesehenen Lamellen bestehen.

Die Wirkung der Vorrichtung ist folgende: Wenn in irgendeiner bekannten Weise Druckluft in das Gehäuse 3 geleitet wird, dann bewirkt die Druckluft die Trennung- der Kontakte I und 2, wodurch ein Lichtbogen verursacht wird. Die Druckluft treibt den Lichtbogen in die hohlen Kontakte und entströmt gleichzeitig durch diese in die freie Atmosphäre. Das Innere der Kontakte und insbesondere der Kanal 14 werden von heißen, durch' den Licht· bogen ionisierte Gase durchflossen. Von dem ionisierten Gasstrom wird ein Teil abgezweigt. Dieser Teil strömt durch den Kanal 13 und stellt eine leitende Brücke zwischen den Elektrodeng und 10 her. Beim Eintritt dieser Wirkung wird der Widerstand 8 parallel zu den Kontakten 1 und 2 in den Stromkreis eingeschaltet. Wenn jetzt" der Hauptlichtbogen eirlischt und die reine, nicht ionisierte Druckluft in dein Hohlraum 14 des feststehenden Kontaktes 1 nachströmt, dann verbleibt trotzdem im Kanal 13 eine gewisse Menge ionisierter Gase, für welche die Zeit zum Ausströmen durch die Öffnung 12 nicht ausreichte. Demzufolge bleibt der Widerstand 8 .parallel zu den Kontakten 1 und 2 eingeschaltet, und zwar in einem Zeitpunkt, in -welchem sich die Spannung zwischen den Kontakten 1 und 2 wieder aufbaut. Die Folge hiervon ist, daß die Kontakte 1 und 2 durch den eingeschalteten Wider-

stand gegen einen schnellen Spannungsanstieg geschützt sind. Die im Kanal 13 befindlichen ionisierten· Gase weichen der reinen, nicht ionisierten) Druckluft verzögert. Wenn letztere durch die Öffnung 12 ausströmt, wird die durch die ionisierten Gase zwischen den Hilfselektroden 9 und 10 gebildete leitende Brücke aufgehoben und der Stromkreis des Widerstandes 8 unterbrochen. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Aufhebung der leitenden: Brücke zwischen den Hilfskontakten 9 und 10 um so später erfolgt, je größer der Rauminhalt des Kanals 13 gegenüber dem Querschnitt der Ausströmöffnung 12 ist. Die Einschaltdauer des Widerstandes 8 läßt sich demzufolge nach Belieben regeln. Die Erzeugung der thermoionischen Brücke kann gewünschtenfalls erst dann bewirkt werden, wenn eine Druckluftströmung schon vorhanden ist, wie es Abb. 2 verdeutlicht, wo die im Gehäuse 3 befindliche Druckluft unmittelbar in das Innere des Gehäuses 11 eingeleitet wird und die leitende Brücke durch Einführung der ionisierten. Gase in, den Blasstrom durch den Kanal 13 erzeugt wird, welcher kurz vor der Spitze der Elektrode 9 im Innern des Gehäuses 11 mündet.

Wenn der Leistungsschalter einen massiven und einen hohlen Hauptkontakt aufweist, dann können die ionisieTten Gase stromabwärts hinter dem hohlen Kontakt abgefangen werden. Abb. 3 zeigt eine solche Anordnung, in welcher 1 den mit Funkenentziehern 18 versehenen hohlen Kontakt und 2 den beweglichen Kontakt bezeichnet. Der bewegliche Kontakt kann z.B. über den Gleitkontakt 19 unmittelbar an den Widerstand 8 angeschlossen sein.

Die ionisiearten Gase werden von der Glocke 20 aufgefangen, von welcher der die Hilfselektrode 9 speisende Kanal 13 abgezweigt ist. Der im Innern der Glocke 20 herrschende Druck läßt sich durch das Verhältnis des Querschnitts der Ein- und Ausströmöffnung 21 und 22 zu der Glocke 20 regeln. Die Auffangglocke 20 kann auch eine andere Form haben, wie es Abb. 4 erkennen läßt. Hier ist das Ableitungsrohr 13 von oben in die Glocke eingeführt. Am unteren Ende ist das Ableitungsrohr 13 durch einen Stöpsel 23 verschlossen und mit einer Reihe von seitlichen Öffnungen 24 versehen, durch welche die ionisierten Gase in das Ableitungsrohr einströmen. Die Glocke weist an ihrem oberen Teil öffnungen 25 auf, die ein Einströmen der ionisierten Gase in den ringförmigen Raum zwischen der Glocke und der Rohrleitung zulassen.- Durch diese Anordnung kann das Eindringen von vom Kontakt 1 oder von den Fuinkenziehern 17 und 18 abgetrennten Metallteilchen in den Kanal 13 verhindert werden.

An Stelle der Entnahme der ionisierten Gase der brennenden Lichtbogensäule können ionisierte Gase dadurch erzeugt werden, daß frische Luft oder Druckgas der ionisierenden Wirkung der vom¹ Lichtbogen ausgesandten Strahlen ausgesetzt wird. Abb. 5 gibt eine Ausführungsform hierzu wieder. In Abb. 5 sind die frischen Gase durch die Rohrleitung 26 von dem im Gehäuse 3 befindlichen Druckgas abgezweigt und werden in eine Röhre 27 geleitet, die aus einem Werkstoff, z. B. Quarz, besteht, welcher die ionisierenden Strahlen des Lichtbogens durchläßt. Die Röhre liegt im Strahlungsfeld des Hauptlichtbogens. Ihrerseits steht die Röhre 27 mit der Leitung 13 in Verbindung, welche, wie aus Abb. 3 erkenntlich und sonst nicht näher dargestellt ist, mit der Elektrode 9 in Verbindung steht. Gegebenenfalls können die Hilfselektroden. in der Röhre 27 vorgesehen sein.

Ist einer der beiden Hauptkontakte massiv, dann kann die Anordnung so getroffen werden, wie es Abb. 6 zeigt. Bei dieser Ausführungsforni ist der massive Kontakt 1 mit einer Spitze 28 aus hochhitzebeständigeim Werkstoff (Tungsten, Kohlenstoff oder eine besondere Legierung) versehen. Es genügt hier eine Bohrung als Kanal 29 in dem Kontakt 1 vorzusehen und von diesem Kanal den Kanal 13 abzuzweigen, der die Elektrode 9 speist. Der Kanal 29 kann eine Verlängerung 30 aufweisen,, in welcher sich die durch den Lichtbogen erzeugten Abfälle und andere Verunreinigungen sammeln können.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in den Abbildungen wiedergegebenen Ausfüihrungsbeispiele, sondern kann bei zahlreichen anderen Druckgasschaltern mit Vorteil Anwendung finden.

An Stelle des einfachen Widerstandes 8 kann irgendeine andere Impedanz, insbesondere ein Kondensator oder ein durch einen Widerstand überbrückter Kondensator, ein elektrolytischer oder elektrochemischer Kondensator, ein spannuogsabhängiger Widerstand, eine Vielfachsicheruing u.dgl., vorgesehen sein.

Schließlich kann die zur Einschaltung des parallelen Widerstandes vorgesehene Hilfsfunkenstrecke im Schalter, z. B. im Gehäuse 3 oder der Auspiufföffmung des Schalters angeordnet sein. Auch eine Anordnung der Hilfsfnnkenstrecke außerhalb des Schalters ist möglich, was im Hinblick auf die Wartung und Überwachung des Abschaltvorganges besonders vorteilhaft ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckluftleistungsschalter mit im Zeitpunkt des Öffnens parallel zu den Hauptkontakten geschaltetem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, no daß zum Einschalten des Widerstandes eine Hilfsfunkenstrecke vorgesehen ist, die nicht im Hauptblasstrom liegt, durch einen Strahl ionisierten Gases überbrückt wird und wieder ausgeschaltet wird, wenn eine Beblasung mit einem Strahl nichtionisierten Gases erfolgt, wobei die Ionisierung des Gases der Hauptlichtbogen bewirkt und das ionisierte Gas auf einem vom Hauptblasstrom getrennten Weg der Hilfsfunkenstrecke derart zugeführt wird, daß zwisehen der Ionisierung· des Hauptblasstromes und dem Auftreffen des ionisierten Nebenblasstromes auf die Hilfsfunkenstrecke ein Zeitintervall besteht.

2. Druckluftleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hilfs-

funkenstrecke überbrückende ionisierte Gasstrahl von der Gassäule des Hauptlichtbogens abgezweigt ist.

3. Druckluftleistungsschalter nach! Anspruch 1, 'dadurch gekennzeichnet, daß der ionisierte Gasstrahl in eimern. Strom toichionisierten Gases eingeblasen wird.

4. Druckluftleistungsschalter maich Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptstroni ; eine Auffangvorrichtung für das ionisierte Gas vorgesehen, ist und von .dieser Auffangvorrichtung· eine besondere Leitung für das ionisierte Gas zur Hüfsfunkenstrecke führt.

5. Druc'kluftleistunigsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung die Fortm einer Röhre in koaxialer Anordnung· zuna^r Blasstriorn hat |und die Größe, ihrer Einlaßöffniung die Größe der Auslaßöffniung üb er steigt.

6. Druckluftleistungsschalter nach' Anspruch 4, ao dadurch gekennzeichnet, daß die r'öhrenförmige Abfangvorrichtung an dein der Einströmöffnung gegenüberliegenden· Ende geschlossen ist und an.· ihr koaxial zu ihr .die zur Abführung der ionisierten Gase bestimmte Leitung mündet,

7. Druckluftleistungsschalter nach Anspruch 1, •dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des ionisierten Gases eine Röhre mit Zufluß frischen, den Strahlungen des Hauptlichtbogens ausgesetzten Gases vorgesehen ist und die Röhre laus für die Strahlungen des Lichtbogens d'urch-. lässigem Werkstoff besteht.

8. Druckluftleistungsschalter nach' Anspruch 2 mit wenigstens einem massiven Haftkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß 'die die ionisiertem Gase führende Leitung in dem massiven Kontakt untergebracht ist und in der Nähe seiner Spitze ausmündet.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen