CH640080A5 - Stromkreisunterbrecher. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromkreisunterbrecher.

Wenn man in einem Stromkreisunterbrecher ein Gas mit guten Löscheigenschaften, zum Beispiel SFe, verwendet, so wird gewöhnlich eine bestimmte Gasdruckdifferenz auf bestimmte Weise hervorgerufen und das Gas strömt zum Lichtbogen hin, wodurch der Lichtbogen gelöscht und der Strom unterbrochen wird.

Es wurden bisher zwei verschiedene Verfahren zur Ausbildung der Gasdruckdifferenz beschrieben. Bei dem einen handelt es sich um ein Doppeldrucksystem, bei dem das Gas, zum Beispiel SF6, sich unter einem zweckentsprechenden Druck in einem geschlossenen Behälter befindet und bei dem die Gasdruckdifferenz dadurch aufgebaut wird, dass man einen getrennten Gasdruckgenerator für hohen Druck vorsieht und das unter hohem Druck befindliche Gas bläst zum Zeitpunkt der Stromkreisunterbrechung durch Öffnung eines Ventils, welches sich zwischen der Hochdruckzone und der Niedrigdruckzone befindet. Das Ventil ist mit dem Stromkreisunterbrecher verriegelt. Das entweichende oder blasende Gas hohen Drucks löscht den Lichtbogen. Bei dem ersten System ist ein Gasdruckgenerator für die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines hohen Gasdrucks erforderlich. Ferner ist eine Struktur erforderlich, bei der zwei Drucksysteme, eines mit hohem Druck und eines mit niedrigem Druck, voneinander getrennt sein müssen. Daher ist diese bekannte Vorrichtung gross dimensioniert und kompliziert und daher unwirtschaftlich. Man hat daher diese bekannte Vorrichtung in der Praxis kaum eingesetzt, und zwar in erster Linie wegen der

Schwierigkeiten beim Aufrechterhalten des hohen Gasdrucks im normalen Betrieb.

Das andere herkömmliche System zur Ausbildung einer Gasdruckdifferenz besteht in einem Blassystem vom Einfachdruck-Typ. Dabei wird eine Blaseinrichtung in einem Gasraum mit mehreren Atmosphären betrieben. Das Gas befindet sich in einem geschlossenen Behälter. Der Betrieb der Blaseinrichtung ist mit dem Betrieb der Unterbrechereinrichtung verriegelt, und der gebildete hohe Gasdruck bläst zum Lichtbogen hin, so dass der Lichtbogen gelöscht wird. Bei diesem zweiten System befindet sich in dem Behälter ein komprimiertes Gas mit einem Druck von mehreren Atmosphären. Dieser Druck ist niedriger als bei dem Doppeldrucksystem. Daher kann der Behälter einfacher aufgebaut sein. Es ist jedoch ein mechanischer Druckerzeuger in Form der Blaseinrichtung erforderlich, dessen Betrieb mit dem Betrieb der Unterbrechereinrichtung verriegelt sein muss. Die Antriebskraft für die Blaseinrichtung wird drastisch erhöht, wenn man den Unterbrecherstrom und die Eingangsleistung erhöht. Demgemäss ist bei einem Stromkreisunterbrecher mit grosser Stromkapazität eine Antriebseinrichtung mit hoher Kraft erforderlich. Man hat daher eine Blaseinrichtung mit elektromagnetischem Antrieb vorgeschlagen. Solche Vorrichtungen haben jedoch nachteiligerweise grosse Abmessungen und eine komplizierte Struktur. Sie sind daher unwirtschaftlich und in der Praxis schwer handhabbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromkreisunterbrecher zu schaffen, welcher einen einfachen Aufbau hat und wirtschaftlich ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Stromkreisunterbrecher wird dabei ohne einen Gaskompressor oder andere Druckerzeugungseinrichtungen betrieben.

Die mit der Lichtbogenkammer verbindbare Gaskammer ist nicht auf eine Kammer beschränkt. Es können vielmehr eine Vielzahl von Kammern vorgesehen sein, welche sich in ihrer Wirkung gegenseitig verstärken.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 teilweise vergrösserte Schnitte durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Stromkreisunterbrechers, und zwar gemäss

Fig. 1 bei fliessendem Strom im Normalbetrieb; gemäss Fig. 2 unmittelbar nach dem Beginn des Stromkreisunterbrecherbetriebs und gemäss

Fig. 3 unmittelbar vor dem Ende des Stromkreisunterbrechungsvorgangs;

Fig. 4 und 5 teilweise vergrösserte Schnitte einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Stromkreisunterbrechers, und zwar gemäss

Fig. 4 bei normal fliessendem Strom und gemäss Fig.5 kurz vor dem Ende der Stromunterbrechung; Fig. 6 und 7 teilweise vergrösserte Schnitte einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Stromkreisunterbrechers, und zwar gemäss

Fig. 6 bei normal fliessendem Strom und gemäss Fig. 7 kurz vor dem Ende der Stromunterbrechung und Fig. 8 einen teilweise vergrösserten Schnitt einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemässen Stromkreisunterbrechers.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 soll im folgenden eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.

Fig. 1 zeigt diesen Stromkreisunterbrecher im Zustand des Stromflusses, wobei Kontakte des Stromkreisunterbrechers sich berühren. Fig. 2 zeigt den Zustand der Ausbildung des Lichtbogens bei der Stromunterbrechung und Fig. 3 zeigt den Zustand des nahezu auf Null verminderten Lichtbogenstroms zur Zeit unmittelbar vor der Stromunterbrechung.

In einem mit dem Gas für die Löschung gefüllten Behälter

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

o5

3

640 080

1 ist eine Unterbrechereinrichtung 2 vorgesehen. Ein Leiter 4 ist mittels einer Isolierbuchse 3 im Behälter 1 befestigt. An diesem Leiter 4 ist ein napfförmiger oder kappenförmiger feststehender Kontakt 5 befestigt und das offene Ende des feststehenden Kontakts 5 berührt einen zylindrischen beweglichen Kontakt 6, welcher in den kappenförmigen Kontakt 5 hineinreicht, so dass Strom fliesst. Der bewegliche Kontakt 6 ist über Stromkollektoren 7 mit einem anderen Kontakt 4 verbunden.

Eine Isolierdüse 8 ist rund um den beweglichen Kontakt vorgesehen und der feststehende Kontakt bildet zusammen mit der Düse 8 eine Gaskammer 9, welche gemäss Fig. 2 bei getrennten Kontakten mit der Lichtbogenkammer in Verbindung steht.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Stromkreisunterbrechers erläutert werden. Zunächst berühren sich die Kontakte gemäss Fig. 1. Dann wird der beweglichè Kontakt 6 vom feststehenden Kontakt 5 mittels eines nicht-gezeigten Betätigungsmechanismus nach rechts weggezogen, wobei der Lichtbogen 12 zwischen den Kontakten ausgebildet wird. Durch diesen Lichtbogenl2 wird das Gas in der Lichtbogenkammer 10 erhitzt, so dass der Druck steigt. Obgleich der bewegliche Kontakt 6 aus dem Auslass 11 der Isolierdüse 8 herausbewegt wird, und somit die Lichtbogenkammer 10 mit dem Behälter 1 in Verbindung kommt, so wird doch eine Strömung des Gases aus der Gaskammer 9 durch die Lichtbogenkammer 10 nach draussen während der Zeit eines grossen Lichtbogenstroms durch den Lichtbogen 12 blockiert, so dass der Druck in der Lichtbogenkammer 10 noch nicht abnehmen kann. Erst wenn der Lichtbogenstrom auf einen Wert nahe Null absinkt, so wird der Durchmesser des Lichtbogens 12 gemäss Fig. 3 zusammengeschnürt. Nun wird der Druck in der Lichtbogenkammer 10 freigesetzt und das Gas entweicht rasch durch den Auslass 11 der Isolierdüse 8 in den Behälter 1, so dass der Lichtbogen sofort abgekühlt und unterbrochen wird.

Wie oben beschrieben, gelingt die Stromunterbrechung ohne eine spezielle Gaspuffeinrichtung, da die Strömung des Gases von der Lichtbogenkammer 10 durch den Lichtbogen 12 selbst gesteuert wird (unter Auswahl der Grösse der Lichtbogenkammer). Zur Zeit des Absinkens des Lichtbogenstroms auf nahe Null wird der Lichtbogen rasch (unmittelbar) abgekühlt.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.

Fig. 4 zeigt den Zustand der Berührung der Kontakte und des Stromflusses durch den Stromkreisunterbrecher. Es ist ein feststehender Kontakt 5 vom Rohrtyp vorgesehen. Dieser ist mit einem offenen Ende mit dem zylindrischen beweglichen Kontakt 6 verbunden. Wie bei der ersten Ausführungsform wird zur Durchführung der Stromunterbrechung der bewegliche Kontakt 6 nach rechts bewegt. Wiederum wie bei der ersten Ausführungsform ist in der Isolierdüse 8 eine Gaskammer 9 ausgebildet. Wenn die Kontakte getrennt werden, so gelangt diese Gaskammer 9 mit der dann durch den beweglichen Kontakt freigegebenen Lichtbogenkammer 10 in Verbindung. Der zwischen den Kontakten 5 und 6 ausgebildete Lichtbogen blockiert zunächst die Gasströmung durch den Auslass 1 la der Isolierdüse 8 und durch das andere offene Ende des feststehenden Kontakts, so dass der Gasdruck in der Gaskammer 9 ansteigt. Wenn der Lichtbogenstrom auf einen Wert nahe Null absinkt, wird der Durchmesser des Lichtbogens 12 plötzlich eingeschnürt, so dass der Druck in der Lichtbogenkammer 10 freigegeben wird und der Lichtbogen durch das ausströmende Gas unmittelbar abgekühlt und gelöscht wird, wodurch die Stromunterbrechung beendet wird.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 eine dritte Ausführungsform erläutert werden. Diese arbeitet wie die ersten beiden Ausführungsformen. Hier ist jedoch die Gaskammer 14, welche mit der Lichtbogenkammer 10 verbunden ist, am linken offenen Ende des feststehenden Kontakts 5 vom Rohrtyp ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform besteht der Behälter 15, welcher die Gaskammer 14 bildet, aus Metall. Daher wird das durch den Lichtbogen erhitzte Gas abgekühlt. Somit erzielt man mit dieser Ausführungsform die speziellen Effekte der Vermeidung oder Steuerung eines übermässigen Druckanstiegs und" eines übermässigen Temperaturanstiegs. Fig. 6 zeigt den Zustand der sich berührenden Kontakte und des Stromflusses und Fig. 7 zeigt den Zustand unmittelbar vor dem Absinken des Lichtbogenstroms auf Null während des Unterbrechungsvòrgangs.

Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist der gesamte Unterbrechermechanismus 2 innerhalb des Behälters 1 vorgesehen. Es ist jedoch auch gemäss Fig. 8 möglich," die Gàskam-mer 14 ausserhalb des Isolierbehälters 16 anzuordnen, so dass sie aussen mit Atmosphärendruck beaufschlagt wird.* Der Hauptteil 2a des Unterbrechermechanismus 2 ist in dem Isolierbehälter untergebracht, welcher mit dem Gas für die^ Extinktion gefüllt ist. Eine weitere Gaskammer ist in Form des Hohlraums 9 der Isolierdüse 8 vorgesehen.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 und'8 ist jeweils eine Gaskammer 9 vorgesehen, welche bei miteinander verbundenen Kontakten durch den beweglichen Kontakt definiert ist sowie durch die zylindrische Wandung der Isolierdüse 8 und durch die Öffnungen 11 und IIa aufweisenden Stirnwandungen der Isolierdüse 8. Bei der ersten Ausführungsform wird der bewegliche Kontakt um eine kurze Strecke aus der Isolierdüse herausgezogen, so dass die Öffnung 11 gegen Ende der Rückzugsbewegung freigegeben wird. Bei der zweiten Ausführungsform kann der bewegliche Kontakt im herausgezogenen Zustand die Öffnung 11 noch verschliessen, wobei aber die Öffnung IIa kurz nach Beginn der Bewegung des beweglichen Kontakts freigegeben wird und die Lichtbogenkammer 10 mit dem offenen Ende des feststehenden Kontakts verbindet. Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 6 und 7 ist der bewegliche Kontakt ebenfalls mit einer zylindrischen Isolierdüse 8 umgeben. Diese bildet jedoch keine Gaskammer und der Kontakt wird gemäss Fig. 7 über das Ende der Düse 8 hinausbewegt, so dass die Öffnung 11 freigegeben wird. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 ist sowohl eine Gaskammer 14 als auch eine Gaskammer 9 vorgesehen. Der bewegliche Kontakt wird aus der in Fig. 8 gezeigten Position nach rechts bewegt. Nach Trennung der beiden Kontakte führt der Lichtbogen zu einer Erhöhung des Gasdruckes zunächst in der Gaskammer 14. Bei der Weiterbewegung des beweglichen Kontakts 6 nach rechts strömt das Druckgas aus der Kammer 14 zunächst in die Kammer 9 und erst wenn der bewegliche Kontakt 6 über das Ende der Iso-lierdüse 8 hinausbewegt wird, entweicht das Druckgas sowohl aus der Gaskammer 14 als auch aus der Gaskammer 9 unter die Blasung des Lichtbogens, das heisst durch die Lichtbogenkammer 10 nach draussen.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

G

2 Blatt Zeichnungei

Claims (5)

640 080

1. Stromkreisunterbrecher, gekennzeichnet durch einen mit einem Gas für die Lichtbogenlöschung gefüllten Behälter (1 ; 15; 16), einem feststehenden Kontakt (5) und einem beweglichen Kontakt (6) innerhalb des Behälters (1 ; 15,16), eine den beweglichen Kontakt (6) umgebende Isolierdüse (8), welche bei voneinander getrennten Kontakten eine Lichtbogenkammer (10) umgibt, die mit einer Gaskammer (9; 14) in Verbindung steht derart, dass die Strömung des Gases aus der Gaskammer (9; 14) in die Lichtbogenkammer (10) durch den Lichtbogen (12) blockiert ist, wenn der Lichtbogenstrom gross ist, während das Gas durch die Lichtbogenkammer (10) entweicht und den Lichtbogen (12) unterbricht, wenn der Lichtbogenstrom abfällt.

2. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Kontakt (5) napfförmig ausgebildet ist und den zylindrisch ausgebildeten beweglichen Kontakt (6) aufnimmt, derart, dass die Strömungsrichtung des bei getrennten Kontakten (5,6) durch die Lichtbogenkammer (10) strömenden Gases mit der Trennbewegungs-richtung des beweglichen Kontakts (6) übereinstimmt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kontakte (6) ein zylindrischer Kontakt ist, während der andere (5) ein Kontakt vom Rohrtyp ist, welcher den zylindrischen Kontakt (6) aufnimmt, wobei die Strömungsrichtung des bei getrennten Kontakten durch die Lichtbogenkammer (10) strömenden Gases der Trennbe-wegungsrichtung des beweglichen Kontakts (6) entgegengesetzt ist.

4. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Kontakt (5) innerhalb der Isolierdüse (8) angeordnet ist.

5. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (15) der Gaskammer (14) einen Teil des Behälters bildet und von der Aussenatmo-sphäre umgeben ist.