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Lichtbogenlöschkammer für elektrische Schaltgeräte mit Permanent-Blasmagneten
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer für elektrische Schaltgeräte mit PermanentBlasmagneten, die beiderseits des Lichtbogenraumes der Löschkammer einander paarweise gegen ! : ber- liegen und ein quer zur Lichtbogenbahn gerichtetes magnetisches Feld erzeugen, durch das der Lichtbogen aus seiner ursprünglichen Bahn abgelenkt und zwecks Kühlung und Löschung ausgeweitet wird.
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Spule erzeugt wird, bekanntlich den Vorteil, dass auch beim Abschalten geringer Ströme ein genügend starkes Blasfeld vorhanden ist.
Um das Magnetfeld der Permanent-Magnete in den Bereich des Abschält- lichtbogens zu führen, hat man meist beiderseits des Lichtbogenraumes dei Löschkammer einandergegen- überliegende, plattenförmige, hochpermeable Weicheisen-Polbleche vorgesehen, die durch einen zwischen ihnen angebrachten Klotzmagneten magnetisiert werden. Die Verwendung von Weicheisenblechen im Bereich der Wände des Lichtbogenraumes hat den Nachteil, dass der Lichtbogen unter der Wirkung seines eigenen Magnetfeldes, das seinerseits die hochpermeablen Bleche magnetisiert, in Richtung auf eines der Weicheisenpolbleche gedrängt wird und gegebenenfalls an der vor dem Weiche1senpolblech liegenden Isolierplatte"haften"bleibt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits die Verwendung von quermagnetisierten, plattenförmigen Permanent-Blasmagneten an Stelle der Weicheisenpolbleche empfohlen, die aus elektrokeramischem Material geringer Permeabilität (p = 1) hergestellt sind und infolgedessen den Lichtbogen lediglich durch ihr eigenes Magnetfeld, aber nicht durch ihre Permeabilität beeinflussen.
Das Ausweiten des Lichtbogens auf eine verhältnismässig grosse Länge bedingt dann die Verwendung von quermagnetisierten Permanent-Magnet-Platten, die eine unerwünschte grosse Ausdehnung besitzen und infolgedessen einerseits we en ihrer schwierigenMagneticierbarkeit einen nur mässigenEnergiegehalt haben und anderseits kostspielig sind.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, dass man an Stelle der grossflächigen quermagnetisierten Platten-Blasmagnete beiderseits des Lichtbogenraumes einzelne, vorzugsweise in Abständen angeordnete quermagnetisiertePermanent-Magnet-Streifen verwendet, deren Abmessungen verhältnismässig klein sind, so dass sie sich billig mit hohem Energiegehalt herstellen lassen.
Es erweist sich ferner als zweckmässig, die einzelnen Permanent-Magnet-Streiten, deren magnetsche Kraftlinien die Lichtbogenbahn im wesentlichen senkrecht schneiden, mit ihrer Streifen-Längsachse quer zurlichtbogenbahn anzuordnen. Der magnetische Energiegehalt kleinerer Dauermagnete lässt sich so hoch treiben, dass selbst mit in grösserem Abstand voneinander angeordneten einzeInenStreifen 1m wesent- lichen die gleiche Wirkung in bezug auf die Verlängerung des Abschaltlichtbogens erreichbar ist wie mit einstückigen grossen Platten.
Die Verwendung derStreifen bringt nämlich auch einen technischen Vorteil, wenn man die paarweise einander gegenüberliegenden Streifen, deren magnetische Kraftlinien die Lichtbogenbahn im wesentli-
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chen senkrecht schneiden, mit ihrer Streifen-Längsachse quer zur Lichtbogenbahn anordnet.
Bei einer derartigen Anordnung der Permanent-Magnet-Streifen ist das Magnetfeld nämlich jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden Streifen hoch und in dem Abstandsbereich der Streifenpaare geringer, so dass nicht nur eine gleichmässige Ausweitung des Lichtbogens erreicht wird wie bei durchgehenden Platten, sondern eine unterschiedlich starke Ablenkung des Lichtbogens, so dass dieser in Form einer Wellenlinie ausgeweitet wird.
Eine derartige wellenförmige Ausweitung des Lichtbogens mit sehr steiler Wellenform, d. h. eine sehr starke Längung des Lichtbogens kann man erhalten, wenn man in den Paaren einander gegenüberliegender, beiderseits der Lichtbogenbahn angeordneter Permanent-Magnet-Streifen jeweils Streifen wechselnder Queimagnetisierung verwendet.
Infolge der wechselnden Magnetisierung der mit Abstand voneinander an- geordneten Streifenpaare wird der Lichtbogen im Bereich des einen Streifenpaares in der einen im Bereich des andern Streifenpaares in der andern Richtung abgelenkt, so dass er etwa mäanderförmig auseinandergezogen wird ; Dieses Auseinanderziehen des Lichtbogens lässt sich auch dadurch erreichen, dass man im Bereich des Magnetfeldes der Permanent-Magnet-Streifen beiderseits der Lichtbogenbahn an sich bekannte Umlenkrippen aus isolierendem und hitzebeständigem Material anordnet.
Eine sehr günstige Anordnung ergibt sich insbesondere für die Löschung von Wechselströmen, wenn man denLichtbogen an der unteren Kante des Magnetfeldes zieht, weil er dann von den für seine jeweiligeStromrichtung richtig liegendenMagnet-Feld-Streifen nur nach oben abgelenkt wird, während eine Ablenkung nach unten mangels Magnet-Feld nicht erfolgen kann.
Das Ausweiten des Abschaltlichtbogcns in einer flachen Löschkammer unter Verwendung von Permanent-Magnet-Platten oder-Streifen, die beiderseits des Lichtbogenraumes ungefähr parallel zueinander angeordnet sind, bedingt verhältnismässig grosse Flächenabmessungen der Löschkammer. Dadurch ergibt sich ein verhältnismässig grosser Raumbedarf für die Löschkammer in nur einer Ebene. Dieser grosse Raumbedarf lässt sich ganz wesentlich verringern, wenn man unter Beibehaltung des grundsätzlichen Prinzips die Löschkammer wellenförmig bzw. gefaltet aufbaut, % obei die Falturig vorteilhafterweise parallel zur ursprünglichen Lichtbogenbahn erfolgt.
An sich kann man die Wandungen der Löschkammer in an sich bekannter Weise aus isolierendem und hitzebeständigem Material ausführen und die Permanent-Magner-Streiten an die Aussenseite der Wandun- gen ansetzen oder sie in die Wandungen selbst einbauen. Der Einbau der Streifen in die Löschkammerwandun-
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wandungen bilden lassen kann.
Wenn man die Löschkammer zwecks Verringerung ihrer Flächenabmessungen wellenförmig bzw. gefaltet ausführt, ergibt sich eine wesentlich gedrungenere Ausführung der gesamten Löschkammer bei im wesentlichen unveränderter Löschwirkung.Bei enger Faltung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten in bezug auf die Unterbringung der Permanent-Magnet-Streifen in denjenigen Teilen der Löschkammer, in denen zwei Löschkammerwände flächenmässig eng aneinanderliegen. Bei einer solchen Ausführung empfiehlt es sich daher, an Stelle der Permanent-Magnet-S.. reifen an sich bekannte Polbleche vorzusehen, die durch ausserhalb der eigentlichen Löschkammer angeordnete Permanent-Magnete magnetisiert werden.
Im Gegensatz zu den quer magnetisierten Permanent-Magnet-Streifen bilden derartige Polbleche nur einen Magnetpol, so dass man sie zwischen zwei bei der Faltung der Löschkammer eng aneinandergelegte Löschkammerwände einfügen kann, wo sie dann in gewissem Sinne doppelt, d. n. auf beide ihnen benachbarte Löschkammerrgume einwirken können.
Ein derartiger wellenförmiger oder gefalteter Aufbau einer Löschkammer ergibt also - wenn z. B. nur in den Aussenteilen der gefalteten Löschkammer Permanent-Magnet-Streifen und im Innern Weicheisenpolbleche für die Verteilung des Magnetfeldes verwendet werden-neben den geringen Abmessungen der gesamtenLöschkammer den weiteren Vorteil, dass man mit verhältnismässig kleinenpolblechen zur Erzeugung eines sich über einen grossen Lichtbogenweg erstreckenden magnetischen Blasfeldes auskommt.
In der Zeichnung sind in schematischer Form Ausführungsbeispiele derErfindung dargestellt ; es zeigen : Fig. l eine Seitenansicht einer gemäss der Erfindung ausgestalteten Lichtbogenlöschkammer; Fig.2 eine Aufsicht auf die Lichtbogenlöschkammer gemäss Fig. 1 ; Pig. 3 eine Seitenansicht einer abweichend von
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; Fig. 4Aufsicht auf eine Löscl1kammer gemäss Fig. 5 ; Fig. 7 die perspektivische Ansicht einer wellenförmig ausgebildeten bzw. gefalteten Löschkammer mit Permanent-Magnet-Streifen.
Fig. 8 einenQuerschnittsenk-
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gebildeten bzw. gefaltetenLöschkammer mit Weicheisenpolblechen ; Fig. 11 einen Querschnitt senkrecht zur Lichtbogenbahn durch die Löschkammer gemäss Fig. 10, Fig. 12 einen waagrechten Längsschnitt durch die Löschkammer gemäss Fig. 10 und 11.
Die Darstellung der Lichtbogenlöschkammer gemäss den Fig. 1 und 2 lässt ein festes Kontaktstück 1 und ein bewegliches Kontaktstück (Schaltstift) 2 erkennen, zwischen denen sich beim Abschalten des Schalters der Abschaltlichtbogw (gestrichelte Linie L) ausbildet. Beiderseits desjenigen Raumes, in dem derLichtbogenL gezogen wird, liegen zwe : im wesentlichen parallele, aus Hitzebeständigem Material be-
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Permanent-Magnet-Streifen liegen einander paarweise gegenüber. Die Magnetstreifenpaare haben einen lichten Abstand voneinander, der grösser ist als die Breite der StreUen.
Die Permanent-Magnet-Streifen sind'wenn man sie als plattenförmige Magnete ansieht - quermagnetisiert und so angeordnet, dass das von ihnen erzeugte Magnetfeld quer zur ursprünglichen Bahn des Lichtbegens verläuft.
Jeweils in der Mitte des Abstandes zweier Paare von Permanent-Magnet-Streifen sind zwischen die Löschkammerwände 4 aus isolierendem und hitzebeständigem Material bestehende Rippen 5 eingebaut, die von den Rändern der Löschkammer aus bis in die Nähe der ursprünglichen Lichtbogenbahn hinein@ei- chen.
Beim Abschalten des Schalters wird der Lichtbogen im wesentlichen in der geraden Verbindungslinie der sich trennenden Kontakte 1, 2gezogen. Die Lichtbogenbahn L befindet sich dabei in einem Magnetfeld wechselnder Stärke, das jeweil@ zwischen den beiden Permanent-Magnet-Streifen eines Paares dieser Streifen einen Maximalwert und in der Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Streifenpaaren einen Miliimalwert hat. Infoige der unterschiedlichen Stärke des Magnetfeldes wird also der Licht- bcgen jeweils genau zwischen den beidenStreifen eines Magnet-Streifenpaares stärker abgelenkt als in der Mitte. des Abstandes. Er nimmt infolgedessen während seines Ausweiten eine wellenförmige Form an.
Diese wellige Ausbildung des Lichtbogens wird durch die Rippen 5 verstärkt, so dass sich eine verhältnismässig starke Längung des Lichtbogens ergibt, die zu einer kräftigen Kühlung und einem raschen Löschen führt.
Die in den Flg. 3 und 4 dargestellte Löschkammerausführung gemäss der Erfinoung unterscheidet sich von der Ausführung gemäss Fig. 1 und Fig. 2 im wesentlichen dadurch, dass die in die Löschkammerwän- de 4 von aussen eingesetzten Permanent-Magnet-Streifen 3 jeweils paarweise wechselnd magnetisiert sind, so dass die jeweils zwischen den beidenMagnetstreeifen eines Paares quer durch dieLichtbogenbahn verlaufenden magnetischen Kraftlinien abwechselnd unterschiedliche Richtung haben.
In der zeichnerischen Darstellung dieserLöschkammer sind die Abstande der einzelnenMagnet-Streifenpaare Kleiner dargestellt als sie tatsächlich ausgeführt werden, während die Löschkammerwände 4 tatsächlich näheraneinanderliegen als es die Zuichnung zeigt, Infolgedessen werden die quer durch die Lichtbogenbahn gehenden magnetischen Felder stärker sein als man es nach Betrachten der Zeichnung annehmen sollte.
Infolge der wechselnden Richtung der Magnetfelder wird jeweils der im Bereich der Magnet-Streifenpaare gezogene Lichtbogen L'abwechselnd von dem einen Magnet-Streifenpaar nach oben und von dem folgenden nach unten abgelenkt, wobei auch hier durch einbau zusätzlicher Isolierstoffrippen 5 eine weitere zusätzliche Längung des Lichtbogens erzwungen werden kann.
Wenn die Permanent-Magnet-Streifen als Oxydmagneten aus nicht leltendem und bitzebeständigem Material hergestellt sind, kann man sie mit ihren Polflächen unmittelbar Teile der Wandung der Löschkammer bilden lassen. Da derartige Magnete ausserdem eine Permeabilität von etwa 1 haben und infolgedessen das Magnetmaterial durch das magnetische Feld des Lichtbogens seinerseits nicht magnetisiert werden kann, so bleibt der Lichtbogen im wesentlichen in der Mitte der Löschkammer zwischen denbei-
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isolierenden Abdeckungen (Löschkammerwänden 4).
Wie die Fig. 3 erkennen lässt, wird bei der zuletzt beschriebenen Löschkammerausführung der Lichtbogen in einem verhältnismässig kleinen Raumbereich sehr stark auseinandergezogen, so dass sich-insbesondere bei schmaler Ausführung derLöschkammer - eine gute Kühlung und eine ausgezeichnete Löschwirkung ergeben. Es sei noch darauf hingewiesen, dass beim Unterbrechen von Wechselströmen der Licht- bogen zwischen den einzelnen Magnet-Streifenpaaren bei Umkehr der Stromrichtung in dem Lichtbogen auch seine Auslenkung ändert und auf- und abschwingt, Wa5 ebenfalls zu einer raschen Löschung bei-
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tragt.
In der Löschkammer, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, wird der Lichtbogen L* zwischen den Kontakten 1 und 2 an dei unteren Grenze der Magnet-Felder wechselnder Feldrichtung gezogen und je nach seinerstromrichtung entweder von dem 1., 3. und 5. oder von dem 2., 4. und 6. Streifen-MagnetFeld nach oben ausgelenkt, während die andern 3 Streifen-Felder ihn nur bis ZU ihrer unteren Wirkungsgrenze, also gering nach unten ablenken können.
Der grosse Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der Wechselstrom-Lichtbogen während jeder Stromhalbwelle nach oben in dielöschvorrichtung geblasen wird und nicht nach unten aus der Löschkammer austreten kann.
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hoch ausgeführt werden, damit der Lichtbogen nicht aus dem durch die Löschkammerwände 4 begrenz - ten Raum heraustritt und gegebenenfalls ausserhalb der eigentlichen Löschkammer unbeeinflusst von dem Magnetfeld weiter brennt. Eine solche unerwünscht grosse Breite der Löschkammer kann dadurch vermieden werden, dass man diese Löschkammer gemäss Fig. - 12 wellenförmig ausbildet oder faltet.
Dadurch wird zwar die Querabmessung der gesamtenLöschkammer grösser : die Höhe wird jedoch erheblich geringer, und der Lichtbogen kann länger ausgezogen werden.
Bei der Ausführung gemäss den Fig. 7-9 können entweder Permanent-Magnet-Streifen verwendet werden, die mit Abstand voneinander parallel oder senkrecht zur Lichtbogenbahn angeordnet sind, es können aber auch-wie in den Fig. 10-12-zusätzlich noch Klotzmagnete benutzt werden, die ausweichmagnetischem Material hergestellte Polblechplatten 6 magnetisieren. Diese Polblechplattenliegen jeweils zwischen zwei dicht aneinander "gefalteren" Löschkammerwänden, sie sind also durch Isulierma- serial gegen den Innenraum der Löschkammer in an sich bekannter Weise abgedeckt.
Die Klotzmagnete sind zweckmässigerweise an derjenigen Seite der Löschkammer anzubringen, an der sich der feste Kontakt 1 befindet. Gegebenenfalls können aber auch auf beiden Seiten der Löschkammer Klotzmagnete angesetzt sein.
Die Fig. 7-12 lassen erkennen, dass durch das "Falten" der Löschkammer eine ausserordentlich grosse Längenentwicklung des zu unterbrechenden Lichtbogens auf verhältnismässig kleinem Raum möglich ist.
Wenn aiePermanent-Magnet-Streifen selbst aus nicht leftendem und hitzebeständigem Material. wie z. B. Ferrit-Bariumoxyd. hergestellt sind, können die zusätzlichen Isolierteile der Löschkammern weitgehend eingespart werden ; es sind dann nur isolierende Trag- oder Halterungsteile für die keramischen Magnete erforderlich.
PATENT ANSPRÜCHE :
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elektrische Schaltgeräte mitPeimanent-BiasmagnetenLichtbogenraumes derlöschkamm er einander paarweise gegenüberliegen und ein quer zurLichtbogenbahn gerichtetes magnetisches Feld erzeugen, durch das der Lichtbogen aus seiner ursprünglichen Bahn abgelenkt und zwecksKUhlung undLöschung ausgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte, mit Hilfe von beiderseits des Lichtbogenraumes der Löschkammer vorzugsweise in Abständen angeordneten Permanent-Magnetstreifen erzeugte BIasmagnetfeldin mehrere Einzelfelder aufgeteilt ist.