AT221636B - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Lichtbogen-Kammer für   Wechselstrom-Niederspannungs-Schaltgeräte   
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogen-Kammer für   Wechselstrom-Niederspannungs-Schaltgeräte -   insbesondere für Installations-Selbstschalter - in der der Lichtbogen während der Ausschaltung von der
Unterbrechungsstelle weg und zwischen Elektroden geführt wird, und setzt sich die Schaffung eines Hoch-   leistungs-Gerätes   zum Ziele, das bei geringen Abmessungen gefahrlose Abschaltung auch höchster Kurz-   schluss-Ströme   gewährleistet. 



   Bei bisher   bekannten Schaltern für Niederspannungs-Anlagen   sind vielfach die Elektroden so angeord- net, dass der Lichtbogen durch Ziehen auf eine grössere Länge zum Erlöschen gebracht wird. 



   So sind beispielsweise Wechselstromschalter bekannt, bei denen der Lichtbogen nach dem Auslösen des Schalters von den sich öffnenden Hauptelektroden auf besondere stromgesteuerte Hilfselektroden über- geht, die haben zunächst einen bestimmten kurzen Anfangsabstand der mittels der Stromsteuerung kurz vor dem Stromdurchgang durch Null in einen für das Löschen im Nullpunkt erforderlichen grossen Abstand gebracht wird. 



   Bei andern bekannten Wechselstrom-Schaltern sind im Lichtbogenraum Kühlbleche untergebracht, durch die eine rasche Kühlung des Lichtbogens sowie gegebenenfalls auch eine Unterteilung, verbunden mit einer Längung des Lichtbogens, herbeigeführt werden soll. So sind - insbesondere für Hochspannung-
Stromkreise-Schalter mit zwei Gruppen gegeneinander beweglicher und gleichzeitig unterbrechender
Kontakte bekannt, bei denen das Prinzip der Mehrfach-Unterbrechung angewendet wird.

   Eine Untertei- lung des Lichtbogens ist aber deshalb unvorteilhaft, weil als Brennspannung für jeden Teillichtbogen der
Kathoden- und Anoden-Fall sowie der Spannungsabfall in der eigentlichen   Lichtbogensäule   auftreten, so dass durch eine solche Unterteilung die Lichtbogenspannung wesentlich erhöht wird und Überspannungs-
Erscheinungen eintreten ; ausserdem bedingen derartige Konstruktionen einen sehr kostspieligen Aufbau und erhebliche Abmessungen. 



   Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei elektrischen Schaltern - insbesondere bei Wechselstrom-
Schaltern - beim Öffnen die Kontakte auf einen solchen Abstand zu bringen, bei dem ein Wechselstrom-
Lichtbogen nach dem Stromnulldurchgang mit   grosser   Wahrscheinlichkeit nicht wieder zündet ; dieser kritische Kontakt liegt aber im allgemeinen unter der Länge der Trennstrecke, die im geöffneten Zustand des Schaltgerätes mit Rücksicht auf einen einwandfreien Betrieb (Fremdkörper, Schmelzperlen) und be- stehende Vorschriften notwendigerweise eingehalten werden muss.

   Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurde auch bereits versucht ausser dem beweglichen und dem festen Schaltstück ein   Hilfsschaltstück   an- zuordnen ; bei diesem Schalter wird jedoch auch wieder das Prinzip der Unterteilung des Lichtbogens angewendet, indem der zunächst zwischen dem beweglichen und festen Schaltstück entstehende Lichtbogen in zwei Teile aufgespalten wird, von denen der eine Teil zwischen dem festen Schaltstück und dem Hilfs- schaltstück und der andere Teil zwischen dem Hilfsschaltstück und dem beweglichen Schaltstück liegt ; der Abstand zwischen festem Schaltstück und Hilfsschaltstück ist nun so gewählt, dass die für eine Lichtbogenlöschung günstige Länge eingehalten wird.

   Abgesehen davon, dass der Schalter durch Anordnung einer Hilfselektrode in seinem Aufbau komplizierter und umfangreicher wird, weisen derartige Geräte 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 vor allem den Nachteil auf, dass durch Unterteilung des Lichtbogens eine unerwünschte zusätzliche Er- höhung der gesamten Lichtbogenspannung auftritt. 



   Dem gegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass bei Wechselstrom-Anlagen die Längung des Lichtbogens weder erforderlich noch wünschenswert ist, wenn nur dafür gesorgt wird, dass die Unter-    brechung   des Lichtbogens beim Stromdurchgang durch Null stattfindet und dann eine erneute Zündung ausgeschlossen wird. 



   Nach der Erfindung werden nun Lichtbogen-Kammern der eingangs beschriebenen Art für Wechsel-   strom-Niederspannungs-Schaltgeräte   derart ausgebildet,   dass   der in der Lichtbogen-Kammer ungeteilte
Lichtbogen zwischen zwei Elektroden beliebiger Form wandert. die über die ganze Länge im wesentlichen gleichen, jedoch so geringen Abstand haben, dass die Lichtbogen-Spannung ohne   Zünd-und Lösch-Spitze   gleich oder kleiner als 30 % der Amplitude der Netzspannung ist. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Wände der Lichtbogen-Kammer sowie die
Elektroden derart ausgestaltet, dass durch die Führung des Lichtbogens eine   Luft- bzw. Gas-Strömung -   vorzugsweise eine Umwälzung der darin vorhandenen Luft-erzeugt wird, welche die Unterbrechungs- stelle belüftet und dadurch Luft niedrigen Ionisierungs-Grades an die Unterbrechungsstelle gebracht wird ; dabei kann vorzugsweise zwischen dem beweglichen Kontakt und der nicht den festen Kontakt bildenden
Elektrode ein Formteil aus Isolierstoff angeordnet sein und der bewegliche Kontakt in Ausschaltstellung von der Gasströmung unberührt bleiben. 



   Der bewegliche Schaltkontakt soll in   Ausschalt-Stellung   keine der beiden Elektroden mechanisch   berühren : vorzugsweise   ist dabei zwischen dem beweglichen Kontakt und der nicht den festen Kontakt bildenden Elektrode ein Formteil aus Isolierstoff angeordnet. 



   Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Lichtbogen-Kammer bildet eine der Elektroden den festen Kontakt und ist die andere-wenigstens nach Unterbrechung des Stromkreises - mit dem an- dern Kontakt leitend verbunden, gegebenenfalls ausserhalb der Kammer, u. zw. vorzugsweise über einen
Widerstand. 



   Weiters kann erfindungsgemäss wenigstens eine der Elektroden ganz oder teilweise aus Widerstands- material ausgebildet sein. 



   Zur Fortbewegung des Lichtbogens während des Ausschaltens von der Unterbrechungsstelle weg, kön- nen verschiedene an sich bekannte Mittel benutzt werden : Neben der im allgemeinen verwendeten Blas- spule kommt auch eine elektrodynamische Wirkung in Betracht ; auch kann bei entsprechender Ausbildung der Elektroden der thermische Auftrieb des Lichtbogens zur Fortbewegung seines Fusspunktes von den Kon- taktstellen benutzt werden. 



   Bei Verwendung einer Blasspule kann die feste Elektrode den Spulen-Mantel bilden und dabei vor- zugsweise die Blasspule gleichzeitig auch als Auslösespule dienen ; die Blasspule kann erfindungsgemäss auch derart ausgebildet sein, dass sie das Anpressen der Kontakte auf elektrodynamischem Wege bewirkt. 



   Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässenLichtbogen-Kammer stellen die Wan- derungsflächen des Lichtbogens an den Elektroden bei unterbrochenem Kontakt konzentrische Zylinder- mäntel dar, wobei von diesen zylindrischen Elektroden wenigstens eine aus mehreren Windungen besteht. 



   Die Wanderungsflächen des Lichtbogens anden Elektroden können jedoch auch als-bei unterbrochenem Kontakt - parallele Ebenen ausgebildet sein. 



   In beiden Fällen,   d. h.   sowohl bei zylindrischen als auch bei ebenen Elektroden, können diese erfindungsgemäss relativ zueinander beweglich sein und gleichzeitig die Schaltkontakte bilden. 



   Bilden beide Elektroden konzentrische Zylinder, so kann der innere gleichzeitig den festen Kontakt darstellen und die Blasspule umschliessen, und der bewegliche Kontakt durch eine Öffnung in der   äusseren   Elektrode eingeführt werden, wobei der bewegliche Kontakt - wie bereits erwähnt-von Isolationsmaterial umgeben ist, so dass er den äusseren Zylinder mechanisch nicht berührt, also auch in abgehobenem   Zu-   stand davon isoliert ist. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der vom Lichtbogen bestrichene Raum zwischen den Elektroden seitlich durch derart geformte Isolierteile   abgeschlossen. dass   bei kleinstem Abstande der Elektroden der Kriechweg entlang   der Oberfläche der Isolierteile   mindestens der noch zulässigen Kriechstrecke entspricht. 



   Schliesslich ist nach der Erfindung vorgesehen, dass beide Elektroden ortsfest angeordnet und durch einen Schmelzdraht verbunden sind, bei dessen Durchschmelzen die Stromunterbrechung erfolgt, wodurch die Lichtbogen-Kammer auch als Sicherung verwendet werden kann. 



   In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäss ausgebildeten LichtbogenKammer dargestellt ; es zeigen : Fig. 1 und 2 eine Lichtbogen-Kammer mit relativ zueinander bewegli- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 bilden wieder konzentrische Zylinder. Die Elektrode 15 hat einen Ausschnitt, der zur Einführung des
Schaltstiftes 41 dient. Das Kontaktstück desselben ist umschlossen von einer aus Isolierstoff gebildeten
Haube 42, welche unter die Ränder des Ausschnittes der Elektrode 15 fasst und eine zuverlässige Isolation zwischen dem beweglichen Kontakt 41 und der Elektrode 15 schaffen soll.

   Am unteren Ende der Haube 42 befindet sich ein Schlitz   43 ;   zum selbsttätigen Öffnen des Kontaktes dient die auf dem Schaltstift 41 angeordnete Feder 45, die sich einerseits an der auf dem Stift befindlichen Scheibe 44, anderseits auf der Aussenseite der Isolierhaube 42 abstützt. Der Schaltstift 41 ist einerseits mit der Stromzuführung 46, anderseits mit der Elektrode 15 verbunden, u. zw. bei der dargestellten Ausführungsform über einen Widerstand 47. Eine Besonderheit dieser Anordnung ist, dass die Elektrode 15 durch ein Isolierstück 48 unterbrochen und die Unterbrechungsstelle durch einen ausserhalb der Lichtbogen-Kammer liegenden Widerstand 49   überbrückt   ist. Aus Fig. 9 sind auch die seitlichen Abdeckungen 50 aus Isolierstoff erkennbar, durch welche die Lichtbogenkammer einschliesslich Magnetkern und Spule abgeschlossen ist.

   Die Begrenzungswand 51 der Lichtbogen-Kammer ist nach aussen gekrümmt und auf diese Weise ihre Oberfläche derart verlängert, dass ein ausreichender Kriechweg zwischen den Elektroden 14 und 15 sichergestellt ist. 



   In eingeschaltetem Zustande berührt der Schaltstift 41 die Elektrode 14, wodurch der Stromkreis geschlossen ist. In diesen Stromkreis werden die in der Zeichnung nicht besonders dargestellten Auslöseorgane eingefügt. Wird der Schaltstift 41 abgehoben und damit der Kontakt unterbrochen, so springt bei richtiger Steuerung der Lichtbogen an die Innenwand der Elektrode 15 und führt so lange eine kreisende Bewegung aus, bis er erlischt, was spätestens beim Spannungs-Durchgang durch 0 erfolgt. Auch bei dieser Anordnung sind die Elektroden so geschaltet, dass das in der Lichtbogen-Kammer befindliche gasförmige Medium eine Umwälzbewegung ausführt. Die durch den Schlitz 43 strömende Umwälzluft streicht dabei dicht über die Aussenfläche der Elektrode 14 und trifft die Kontaktfläche des Schaltstiftes 41 nicht. 



   Bei der Anordnung der Fig. 10, bei der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, ist die Anordnung des beweglichen Kontaktes des Magnetkernes und der Magnetspule die gleiche. Die innere Elektrode 52 und die äussere Elektrode 53 haben hiebei jedoch eine andere Form erhalten, so dass sich der Lichtbogen in Form von Schlangenlinien bewegt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Lichtbogen-Kammer für   Wechselstrom-Niederspannungs-Schaltgéräte - insbesondere   für Installa-   tions-Selbstschalter - in   denen der Lichtbogen während der Ausschaltung von der Unterbrechungsstelle weg und zwischen Elektroden geführt wird, dadurch   gekennzeichnet, dass   der in der Lichtbogen-Kammer un- geteilte Lichtbogen zwischen zwei Elektroden beliebiger Form wandert, die über die ganze Länge im we- sentlichen gleichen, jedoch so geringen Abstand haben, dass die Lichtbogen-Spannung ohne   Zünd-und  
Lösch-Spitze gleich oder kleiner als 30 % der Amplitude der Netzspannung ist.

Claims (1)

1. 2. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch solche Gestaltung ihrer Wände sowie der Elektroden, dass durch die Führung des Lichtbogens (18) eine Luft-bzw. Gas-Strömung-vorzugsweise eine Umwälzung der darin vorhandenen Luft - erzeugt wird, welche die Unterbrechungsstelle belüftet.

   3. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Schaltkontakt (41) in Ausschalt-Stellung keine der beiden Elektroden (14, 15 bzw. 52, 53) mechanisch berührt (Fig. 8 und 10).

   4. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem beweglichen Kontakt (41) und der nicht den festen Kontakt bildenden Elektrode (15 bzw. 53) ein Formteil (42) aus Isolierstoff angeordnet ist und der bewegliche Kontakt in Ausschalt-Stellung von der Gasströmung unberührt bleibt.

   5. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden (24 bzw. 14) den festen Kontakt bildet und die andere (25 bzw. 15) wenigstens nach Unterbrechung des Stromkreises mit dem andern Kontakt (22 bzw. 41)-gegebenenfalls ausserhalb der Kammerleitend verbunden ist (Fig. 4 und 8).

   6. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt (41) mit der nicht den festen Kontakt bildenden Elektrode (15) über einen Widerstand (47) verbunden ist.

   7. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Elektroden ganz oder teilweise aus Widerstandsmaterial besteht.

   8. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Elektrode den Mantel einer Blasspule bildet. <Desc/Clms Page number 5>

   9. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasspule gleichzeitig als Auslösespule dient.

   10. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch derartige Ausbildung der Blasspule, dass sie das Anpressen der Kontakte auf elektrodynamischem Wege bewirkt.

   11. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanderungsflächen des Lichtbogens an den Elektroden (14, 15 bzw. 24,25) bei unterbrochenem Kontakt konzentrische Zylinder mäntel darstellen (Fig. 1 - 5 und 8).

   12. Lichtbogen-Kammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von den zylindrischen Elektroden (29, 30) wenigstens eine (30) aus mehreren Windungen besteht (Fig. 6).

   13. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanderungsflächen des Lichtbogens an den Elektroden (32, 33) als-bei unterbrochenem Kontakt parallele Ebenen ausgebildet sind (Fig. 7).

   14. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1, 2 und 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (14-15) relativ zueinander beweglich sind und gleichzeitig die Schaltkontakte bilden (Fig. 1, 2 und 7).

   15. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Lichtbogen bestrichene Raum zwischen den Elektroden (14, 15) seitlich durch derart geformte Isolierteile (50) abgeschlossen ist, dass bei kleinstem Abstande der Elektroden der Kriechweg entlang der Oberfläche (51) der Isolierteile mindestens der noch zulässigen Kriechstrecke entspricht (Fig. 9).

   16. Lichtbogen-Kammer nach einem der Ansprüche 1, 2,7, 8, 11-13 oder 15, dadurch gekenazeich- net, dass beide Elektroden (27 und 28) ortsfest angeordnet und durch einen Schmelzdraht (26) verbunden sind (Fig. 5).