CH648151A5 - Elektromagnetische lichtbogenloescheinrichtung. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Lichtbogenlöscheinrichtung zum Löschen eines zwischen zwei Elektroden brennenden Lichtbogens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Schmelzsicherung mit einer solchen Lichtbogenlöscheinrichtung. Die vorliegende Einrichtung ist für Schaltvorgänge in beliebigen elektrischen Wechsel- und Gleichstromkreisen geeignet, namentlich in Hochspannungs-Schaltapparaten einschliesslich Schaltern, Sicherungen und Trennschaltern.

Bei Schaltvorgängen, insbesondere bei Abschaltvorgängen, geht die Löschung des Lichtbogens mit der Wiederherstellung der ursprünglichen Spannung zwischen den Elektroden einher.

Da die Bogenspannung gleich U = E-lg = EUN ist, wobei E die Bogenspannung je Längeneinheit des Lichtbogens, lg die Gesamtlänge des zu löschenden Lichtbogens und EUN die Summe der zwischen den Elektroden vorhandenen Spannungsabfälle bezeichnen, so bestehen grundsätzlich drei Möglichkeiten zur Erhöhung der Spannung des zu löschenden Lichtbogens : Vergrösserung der Anzahl der genannten Spannungsabfälle, Erhöhung der Spannung je Längeneinheit des Lichtbogens und Verlängerung des zu löschenden Lichtbogens.

Bei Abschaltvorgängen in Wechselstromkreisen gibt es noch die Möglichkeit, den Lichtbogen beim Nulldurchgang des Stromes zu löschen, d.h. die elektrische Festigkeit des Zwischenraumes zwischen den Elektroden sofort wieder herzustellen, was beispielsweise in letzter Zeit intensiv bei in Entwicklung stehenden Vakuumschaltern verfolgt wird.

Die erste Möglichkeit, nämlich die Vergrösserung der Anzahl der Spannungsabfälle zwischen den Elektroden hat vorwiegend bei Niederspannungsschaltapparaten eine weitgehende Anwendung gefunden. Zu diesem Zweck wird der zu löschende Lichtbogen mit Hilfe eines Satzes von Zusatzelektroden in eine Vielzahl hintereinandergeschalteter kurzer Lichtbögen mit ihren Anoden- und Kathodenspannungsabfällen unterteilt. Da aber der Betrag der Summe dieser Spannungsabfälle für jeden der Lichtbögen in der Regel einige zehn Volt nicht übersteigt, wird diese Möglichkeit zur Spannungserhöhung des zu löschenden Lichtbogens bei Hochspannungsschaltapparaten nur als zusätzliches Hilfsmittel benützt.

Zur Zeit ist für den Hochspannungsbereich, beginnend mit Spannungen die höher sind als 10 bis 20 kV, die zweite Möglichkeit zur Erhöhung der Spannung des zu löschenden Lichtbogens, nämlich die Erhöhung der Bogenspannung je Längeneinheit des Lichtbogens in den Vordergrund getreten. Dieses Verfahren überwiegt bei Ölschaltern, ölarmen Schaltern, Druckluftschaltern und SFs-Schaltanlagen für Wechselstrom. Als Gleichstromschalter werden für diese Spannungen jeweils Wechselstromschalter für höhere Nennspannungen benützt.

Bei diesen Einrichtungen wird die Erhöhung der Bogenspannung je Längeneinheit durch Längs-, Quer- oder radiale Belastung des Lichtbogens durch Beblasung mit einem Arbeitsgas (Druckluft oder SFô) oder durch Zersetzungsprodukte einer Arbeitsflüssigkeit (Öl) erreicht. Hierbei ist E gleich einigen hundert oder sogar tausend V/cm, der Elektrodenabstand beträgt einige zehn Zentimeter, die Bogenlänge lg kann ca. 1 bis 2 m erreichen, die Ausschaltspannung für eine Unterbrechung beträgt maximal 100 bis 300 kV. Einer der wesentlichen Nachteile all dieser Schaltapparate bleibt jedoch deren geringe Arbeitsgeschwindigkeit mit Abschaltzeiten T in der Grössenordnung von meist 0,2 bis 0,06 s. In neuesten Entwicklungen wurden Versuche unternommen, die Abschaltzeit unter Verwendung von SFô auf 0,02 s zu bringen,

Von Nachteil sind bei diesen Schaltapparaten deren grosse Abmessungen und Gewichte, die mit der Benützung spezieller Arbeitsstoffe zusammenhängende Kompliziertheit der Konstruktion und des Betriebes (Öl ist feuergefährlich, Druckluft erfordert Kompressoren, SFô bedarf einer gasdichten Konstruktion).

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Die dritte Möglichkeit, nämlich die Verlängerung des zu löschenden Lichtbogens, wird bei Schaltapparaten mit elektromagnetischer Löschung am häufigsten verwendet. In diesem Fall bewegt sich der zu löschende Lichtbogen unter der Wirkung einer Kraft F ausgehend von der Wechselwirkung zwischen dem Bogenstrom und einem Magnetfeld, wobei er sich über divergierende und sich voneinander entfernenden Elektroden (sog. «Hörner») verlängert. Das Magnetfeld wird beispielsweise durch separate Mittel, z.B. durch Löschspulen erzeugt, es wird aber auch vom eigenen Magnetfeld des Bogenstroms Gebrauch gemacht.

Schaltapparaturen mit elektromagnetischer Löschung sind einfach sowie zuverlässig im Betrieb und gestatten ausserdem, wiederholt mehrfache Schaltvorgänge in den Stromkreisen vorzunehmen, sie bedürfen keines speziellen Arbeitsmediums, besitzen eine hohe mit dem Abschaltstrom ansteigende Arbeitsgeschwindigkeit, was diese Schaltapparate strombegrenzend bei der Abschaltung von Kurzschlussströmen macht. Schliesslich arbeiten sie gleich bei Schaltvorgängen sowohl in Wechsel- als auch in Gleichstromkreisen.

Die Schaltzeit x bei Schaltapparaten mit elektromagnetischer Löschung wird durch einen durch die Säule des zu löschenden Lichtbogens in Richtung der Kraft F zurückgelegten Weg a und durch dessen durch die Grösse dieser Kraft F und die Bewegungsbedingungen der Bogensäule festgelegte Bewegungsgeschwindigkeit vg bestimmt. Es ergibt sich also x = a/vg. Bei flacher Anordnung des zu löschenden Lichtbogens kann dessen Länge den Wert a bestenfalls nur ein geringes Vielfaches übersteigen. Weist der Lichtbogen beispielsweise die Form eines Halbkreises auf, ist lg = Tta. Unter der Annahme, dass Ig~ U/E ist, erhält man folgende Beziehung zwischen der Abschaltzeit x und der Abschaltspannung U: t= U/kEvg, wobei k das Verhältnis zwischen der Bogenlänge und dem durch die Bogensäule zurückgelegten Weg: k = lg/a bedeutet und dementsprechend von der Form des Verlaufes des Lichtbogens abhängt. Der Wert E für einen sich frei bewegenden Lichtbogen ist von dessen Bewegungsgeschwindigkeit und dem Bogenstrom abhängig und macht in der Regel 10 bis 100 V/cm aus. Für U = 10 kV und bei vg » 50 m/s, E «30 V/cm und k = n erhält man t = 0,02 s und ein Pro-filmass der Lichtbogenlöscheinrichtung des Schaltapparates von 2a=s2m.

Zur Verringerung der Abmessungen der Lichtbogenlöscheinrichtung, zur Vereinfachung der Betriebsverhältnisse und zur Verbesserung der Anordnung ihrer Elemente wird die elektromagnetische Schaltapparatur in der Regel mit einer einen durch Platten aus einem Isolierstoff gebildeten Schlitz oder Spalt aufweisenden Löschkammer versehen. Die Löschkammer gibt den Verlauf des zu löschenden Lichtbogens und dessen Bewegungsgeschwindigkeit vor, erhöht die Bogenspannung je Längeneinheit des zu löschenden Lichtbogens durch dessen Stauchung und Abkühlung, und gestattet, Magnetleiter zur Verstärkung der magnetischen Beblasung zu benützen. Schliesslich erlaubt die Verwendung einer Labyrinth* oder Zickzackform des Spaltes, den zu löschenden Lichtbogen zusätzlich zu verlängern. Die Möglichkeiten der Bogenverlängerung mit Hilfe einer Labyrinth-Löschkammer sind aber begrenzt, weil dabei die die Bogensäule treibende Kraft F und dadurch die Arbeitsgeschwindigkeit des Schaltapparates abnimmt.

Zur Gewährleistung einer Abschaltung von gegenüber dem Nennstrom geringeren Strömen, wenn die Wirksamkeit der magnetischen Beblasung abnimmt, werden die elektromagnetischen Schalter in der Regel mit einem eigenen, zusätzlichen Luftgebläse ausgestattet.

Die Verwendung von Labyrinth-Löschkammern gestattet es beispielsweise, elektromagnetische Ausschalter für Spannungen von 10 bis 20 kV mit einem Profilmass von ca. 1 m und einer 0,06 s nicht übersteigenden Abschaltzeit zu schaffen. Zur Abschaltung höherer Spannungen haben die Schalter mit elektromagnetischer Löschung aber vorläufig keine Anwendung gefunden, weil dazu technisch unannehmbar grosse Abmessungen erforderlich wären. Dadurch fällt die Arbeitsgeschwindigkeit des Schalters, d.h. sein Hauptvorteil, dahin.

Der Bereich der Arbeitsspannungen von Schaltern mit elektromagnetischer Bogenlöschung kann erweitert werden, wenn der zu löschende Lichtbogen zu einer Schraubenlinie mit einer geringen Steigung Ä. verformt wird.

Es ist ein Versuch bekannt, um bei einem Schalter einen schraubenlinienförmig verformten Lichtbogen zu erzielen (siehe I. Miyachi, H. Naganawa: «Spiral arc in SFs facilita-ting DC interruption», III Intern. Conf. Gas Discharges, London, 1974, Seite 521).

Ein nach einer «elektrischen Explosion», d.h. der explosionsartigen Verdampfung durch Überbelastung eines die Elektroden verbindenden Drahtes oder nach einem axialen Auseinanderziehen der Elektroden bzw. Kontaktstücke in einem bezüglich der Elektrodenachse logitudinal längs aufgebauten Magnetfeld sich bildender freier Lichtbogen zwischen den Elektroden nimmt die Form einer sich in Radialrichtung ausweitenden Schraubenlinie an. Dadurch steigt die Bogenspannung an. Wegen der Unregelmässigkeit der Schrauben-form des Lichtbogens, beispielsweise wegen des Vorhandenseins zufälliger Krümmungen verschiedenartiger Form und Abmessung, erfolgt aber eine zufällige Annäherung einzelner Windungen des Lichtbogens. Dies kann zu einem elektrischen Durchschlag zwischen benachbarten Windungen des Lichtbogens führen, was wieder eine sprungartige Senkung der Bogenspannung zur Folge hat.

Im Endeffekt erweist sich die Wirksamkeit solch eines schraublinienförmig sich frei entwickelnden Lichtbogens als nicht hoch. Das erzielte Verhältnis von gesamter Bogenlänge zum Elektrodenabstand beträgt 10 bis 12 bei einem Aussendurchmesser der Lichtbogen-Schraubenlinie von 4 bis 6 cm und einer Steigung von ca. 3 cm.

Es ist auch eine elektromagnetische Lichtbogenlöscheinrichtung bekannt (Deutsche Patentschrift Nr. 330268, 1919), bei der zwei Elektroden vorgesehen sind, sowie Mittel um den zwischen den Elektroden zündenden und zu löschenden Lichtbogen schraublinienförmig zu verformen und radial aufzuweiten.

Bei dieser bekannten Einrichtung sind die Elektroden auf einem Zylinder aus Isolierstoff angeordnet und schraublinienförmig gebogen. Zum Schutz der Windungen der Elektroden vor einem Durchschlag ist auf dem Zylinder zwischen den Windungen der Elektroden eine wendelflächenförmige Zwischenwand aus Isolierstoff vorgesehen, deren Steigung mit jener der Elektroden übereinstimmt.

In Radialrichtung weitet sich der zu löschende, schraubenlinienförmig verformte Lichtbogen unter Einwirkung einer Kraft aus, die sich aus der Wechselwirkung zwischen dem Bogenstrom und einem durch eine innerhalb des Zylinders angeordnete Löschspule erzeugten magnetischen Längsfeld ergibt.

Bei der Bewegung der Elektroden nach einer Schraubenlinie und in entgegengesetzten Richtungen werden deren Enden voneinander entfernt und dazwischen entsteht der zu löschende Lichtbogen. Unter der Wirkung der genannten Kraft, die sich aus der Wechselwirkung zwischen dem Bogenstrom in den elektrodennahen Bereichen mit dem von der Löschspule erzeugten magnetischen Längsfeld ergibt, wickelt sich der Lichtbogen gleichsam auf die schraubenlinienförmi-gen Elektroden auf und nimmt selbst die Form einer Schraubenlinie an.

Indem sich der zu löschende Lichtbogen in Radialrich5

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tung ausweitet, geht er von der Oberfläche des Zylinders weg, wo die wendelflächenförmige Zwischenwand die Form der Bogensäule und deren Bewegungsrichtung nicht mehr zu beeinflussen vermag, was einen elektrischen Durchschlag zwischen benachbarten Windungen des schraubenlinienför-migen Lichtbogens zur Folge haben kann. Dies begrenzt die Möglichkeiten einer Verlängerung des zu löschenden Lichtbogens und dadurch auch die Höhe der durch diese bekannte Einrichtung zuverlässig abschaltbaren Arbeitsspannung auf einen Wert von bestenfalls einigen kV bei technisch vertretbaren, 1 m unterschreitenden Abmessungen der Einrichtung.

Ein Mangel dieser bekannten elektromagnetischen Lichtbogenlöscheinrichtung liegt also in einem niedrigen Wert der Arbeitsspannung infolge einer geringen Länge des gebildeten, schraubenlinienförmigen Lichtbogens, nämlich Teil einer Windung, bestenfalls einige Windungen. Darüber hinaus ist für den Betrieb der bekannten Einrichtung die Schraubenbewegung der Elektroden für deren Auseinanderziehen und eine Schraubenform der Elektroden selbst vorzusehen, was die Konstruktion kompliziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Lichtbogenlöscheinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die konstruktive Gestalt einer Löschkammer es gestattet, den zu löschenden Lichtbogen bei Abschaltvorgängen so weit zu verlängern, um eine Erhöhung der Arbeitsspannung bei vorgegebenen Abmessungen der Schaltapparatur unter Beibehaltung oder gar Steigerung ihrer Schaltgeschwindigkeit zu sichern und sie dadurch in verschiedenartigen Hochspannungs-Schaltapparaturen verwenden zu können.

Diese Aufgabe wird von der vorgeschlagenen Einrichtung dadurch gelöst, dass sie die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten Merkmale aufweist. Die Schmelzsicherung ist im Patentanspruch 7 oder 8 definiert.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorgeschlagenen Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-6 definiert.

Die vorgeschlagene elektromagnetische Lichtbogenlöscheinrichtung verformt zwangsweise den zu löschenden Lichtbogen zu einer Schraubenlinie mit einer geringen Steigung. Dies sichert eine hohe Kompaktheit dessen räumlicher Ausdehnung und damit kleine Abmessungen der Einrichtungen, die für Abschaltungen hoher Arbeitsspannungen (bis zu einigen hundert kV und darüber) sowohl für Wechsel- als auch für Gleichstrom geeignet ist. Hierbei bleibt der durch die Säule des zu löschenden Lichtbogens in Radialrichtung unter Einwirkung der Kraft, die sich aus der Wechselwirkung des Bogenstromes mit dem Magnetfeld ergibt, während der Abschaltzeit zurückgelegten Weg gering (bis etwa 1 m), was eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit der Einrichtung und damit deren Fähigkeit zur Strombegrenzung bei der Abschaltung von Kurzschlussströmen gewährleistet.

Die Schraubenform des zu löschenden Lichtbogens mit der geringen Steigung gewährleistet eine wirksame Ausnützung des Magnetfeldes des Stromes des zu löschenden Lichtbogens selbst, was gestattet, einerseits die Arbeitsgeschwindigkeit der Lichtbogenlöscheinrichtung zu erhöhen und andererseits die Konstruktion von Schaltern mit dieser Einrichtung durch den Verzicht auf Löschspulen und Magnetleiter in manchen Fällen zu vereinfachen.

Die Einrichtung gestattet, Hochspannungsschalter zu schaffen, die in der Lage sind, mit den zur Zeit in diesem Parameterbereich (Spannung von einigen zehn, hundert und mehrkV, Ströme von einigen hundert bis tausend A und mehr) verwendeten Öl-, ölarmen, Luftschaltern und Gasschaltern mit SFö-Gas zu konkurrieren. Solche Schalter gewährleisten mehrfache Abschaltungen der entsprechenden Stromkreise, eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit (bei Verwendung in einem Wechselstromkreis beispielsweise eine Einweg-Stromabschaltung), sind zuverlässig und einfach im Betrieb.

Die Verwendung der vorgeschlagenen elektromagnetischen Lichtbogenlöscheinrichtung in Sicherungen gestattet, einfache, billige und schnellwirkende Schutzgeräte in technisch vertretbaren Abmessungen für Betriebsspannungen von einigen hundert kV und darüber sowohl für Wechsel- als auch für Gleichstrom zu schaffen.

Aussichtsreich ist ferner die Verwendung der Einrichtung in schnellwirkenden Hochspannungs-Trennschaltern mit bei Überstrom verdampfenden («explodierenden») Schmelzleitern insbesondere dann, wenn es um Abschaltungen in ausgesprochen induktiven Stromkreisen geht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand beiliegender Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine elektromagnetische Lichtbogenlöscheinrichtung in isometrischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Löschkammer, bei der sich der Zwischenraum zwischen den Windungen nach aussen hin verjüngt,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Löschkammer, bei der der Zwischenraum zwischen den Windungen ein zickzackförmiges Radialprofil aufweist,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Löschkammer mit Fixierelementen zwischen deren Windungen,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Längsschnitt einer Ausführungsform mit Stirnscheiben,

Fig. 7 einen Längsschnitt einer Ausführungsform mit einem im Axialkanal angeordneten Stab aus Isolierstoff,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Sicherung mit der vorgeschlagenen Einrichtung, und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine als Trennschalter eingesetzte Sicherung.

Die vorgeschlagene Einrichtung wird am Beispiel eines Schalters beschrieben. In der Regel ist die Einrichtung parallel zu den Leistungskontakten des Schalters geschaltet, die für den Stromfluss in der Zeit zwischen Schaltvorgängen sorgen.

Die in Fig. 1 dargestellte Löscheinrichtung weist eine Löschkammer 1 in Form einer Wendelfläche unter Freilassung eines Axialkanals 2 auf. Im Axialkanal sind zwei Elektroden (Kontaktstücke) 3, 4 angeordnet. Der Aussendurchmesser der Elektroden 3,4 ist durch den Wert des Arbeitsstromes bestimmt und entspricht dem Innendurchmesser des Axialkanals 2. Als Material für die Elektroden 3, 4 kommen beispielsweise wie üblich Kupfer, Kupfer-Wolfram-Legierungen und dgl. in Frage. Die Einrichtung weist ausserdem wie üblich nicht gezeigte Löschspulen auf, die beispielsweise in Reihe mit der Löscheinrichtung liegen und für die Erzeugung eines in Fig. 1 durch einen Pfeil B angedeuteten Magnetfeldes in der Löschkammer 1 während eines Abschaltvorganges sorgen. Bei der betreffenden Einrichtung ist das Magnetfeld B nach der Achsrichtung der Löschkammer 1 und der Elektroden 3,4 ausgerichtet, d.h. es ist ein Längsfeld.

Die Löschkammer 1 ist zur zwangsweisen Vorgabe der Bewegung in Radialrichtung des schraubenlinienförmig verformten, zu löschenden Lichtbogens 5 vorgesehen. In Fig. 1 sind mit r ein Momentanwert eines Radius des zu löschenden Lichtbogens 5 und mit den Pfeilen F die Wirkrichtungen der Komponenten der Kraft angegeben, die sich aus der Wechselwirkung zwischen dem Strom des zu löschenden Lichtbogens 5 und dem Magnetfeld B ergibt. Die Löschkammer 1 ist durch einen Isolierkörper 6 in der Form einer Wendelfläche gebildet, wobei mit À die Breite des Zwischenraumes zwischen den Windungen der Löschkammer 1 und mit X die Steigung der Wendelfläche angegeben ist. Der Zwischenraum zwischen den Windungen erfüllt die Rolle eines Löschschlit5

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zes, dessen Breite samt den Werten des Stromes des zu löschenden Lichtbogens 5 und des Magnetfeldes B derartige Kenndaten bestimmen, die da sind: Stromdichte, Masse und Form des Querschnittes der Bogensäule, die Bogenspannung je Längeneinheit des Bogens und schliesslich die Bewegungsgeschwindigkeit der Bogensäule. Deshalb kann die Breite des Zwischenraumes zwischen den Windungen der Löschkammer 1, wie üblich 2 bis 10 mm betragen.

Die Steigung X der Wendelfläche der Löschkammer 1 wird möglichst klein gewählt und durch Werkstoff, Herstellungstechnik, Betriebsverhältnisse und Lebensdauer der Löschkammer 1, insbesondere durch eine minimal zulässige Dicke (X — A) der einzelnen Windungen bestimmt. Der Isolierkörper kann aus verschiedenartigen Isolierstoffen, insbesondere aus lichtbogenfesten und gaserzeugenden Isolierstoffen, beispielsweise aus einem Giessharz vom Typ Polysulfan, Polykarbonat, «Lawsan» angefertigt sein.

Die Wärmebeanspruchung der Wände der Löschkammer 1 liegt bei der vorliegenden Konstruktion infolge einer Sicherung grösserer Bewegungsgeschwindigkeiten für die Bogensäule (wie noch dazulegen sein wird) unterhalb der Wärmebeanspruchung der Wände der bekannten Labyrinth-Löschkammern, und ausserdem sind die Windungen der Löschkammer 1 von mechanischen Beanspruchungen infolge deren zweiseitiger Beeinflussung seitens des zu löschenden Lichtbogens in beträchtlichen Masse entlastet. Aus diesem Grunde sind die Anforderungen an das Material, aus dem die Löschkammer 1 hergestellt ist, gegenüber den Anforderungen an das Material der bekannten Labyrinth-Löschkammern geringer.

Der vorliegende Isolierkörper 6 kann durch Giessen oder Stanzen hergestellt werden. Hierbei ist es zweckmässig, ihn zusammensetzbar in Form eines Satzes hintereinander geschalteter Segmente der Windungen auszuführen. Dies gewährleistet niedrige Herstellungskosten.

Die Absolutwerte des Durchmessers D der Löschkammer 1 und ihrer Länge L werden durch die Arbeitsspannung des Schaltapparates und dessen Arbeitsgeschwindigkeit festgelegt. Berechnungsbeispiele hierfür sind nachstehend angeführt. Dabei darf das Verhältnis des Durchmessers D der Kammer 1 zur Steigung X der Wendelfläche nicht unterhalb von 10 liegen, um eine beträchtliche Verlängerung des zu löschenden Lichtbogens 5 (um einen Faktor IO2 bis 103) gegenüber dem maximalen, etwa der Länge L entsprechenden Abstand der Elektroden 3, 4 in Ausschaltstellung zu gewährleisten.

Der Zwischenraum zwischen den Windungen des Isolierkörpers 6 hat gemäss Fig. 1 ein rechteckiges Radialprofil. Um eine weitere Änderung der Bogenspannung je Längeneinheit des zu löschenden Lichtbogens 5 während des Abschaltvorganges, d.h. bei der Stromabnahme zu erreichen, ist es aber zweckmässig, dieses Radialprofil nach aussen hin sich verjüngend auszuführen. In Fig. 2 ist eine solche Löschkammer 7 dargestellt, bei der der Zwischenraum zwischen den Windungen ein trapezförmiges Radialprofil aufweist.

Es ist auch möglich, das Radialprofil des Zwischenraumes zwischen den Windungen der in Fig. 3 dargestellten Isolier-körpes der Löschkammer 8 zickzackförmig auszubilden lier-korpes der Löschkammer 8 zickzackförmig auszubilden oder die Löschkammer einer variablen Steigung X auszuführen, was gestattet, die Bewegungsgeschwindigkeit der Bogensäule zu ändern. Ein grosser Vorteil der Ausführung des Windungszwischenraumes bei der Löschkammer 8 gemäss Fig. 3 ist die Möglichkeit, den Axialkanal 2 der Löschkammer gegen die Einwirkung der von dem sich in Radialrichtung ausweitenden, zu löschenden Lichtbogens ausgehenden Lichtstrahlung abzuschirmen, was die Wiederherstellung der elektrischen Festigkeit des Mediums in dem Axialkanal beschleunigt. Darüber hinaus gestattet die Zickzackform des Radialprofils des

Zwischenraumes zwischen den Windungen der Kammer 8 den Schalleffekt bei einer Abschaltung zu dämpfen.

Um die mechanische Festigkeit, Steifheit und Unempfind-lichkeit gegen Erschütterungen der Einrichtung zu verbessern, weist diese in der Ausführungsform der Fig. 4 im Zwischenraum zwischen den Windungen des Isolierkörpers 12 der Löschkammer 11 angeordnete und mit den durch die Windungen des Isolierkörpers 12 gebildeten Wänden starr verbundenen Fixierelemente 9, 10 auf. Die Löschkammer 11 weist auch einen Axialkanal 13 auf, in dem Elektroden 14, 15 angeordnet sind.

Die Fixierelemente 9, 10 sind gemäss Fig. 5 in zwei Reihen umfangmässig verteilt angeordnet. Die Fixierelemente 9 in der einen Reihe sind zylindrische Einsätze und die Fixierelemente 10 in der anderen Reihe besitzen die Form von Rippen.

Die Fixierelemente 9, 10 sind aus einem Isolierstoff, beispielsweise aus dem gleichen Isolierstoff wie der Isolierkörper 12 selbst und beispielsweise durch Klebung befestigt.

Die Anordnung der Fixierelemente 9, 10 und deren Abmessungen werden durch den Werkstoff und die Herstellungstechnik für diese Elemente 9, 10 und für die Kammer 11 bestimmt und haben den sich bewegenden, zu löschenden Lichtbogen 16 (Fig. 5) möglichst wenig zu hemmen. Die Lage der Säule des zu löschenden Lichtbogens 16 ist in Fig. 2 in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während seiner Bewegung in Radialrichtung dargestellt, nämlich zum Zeitpunkt der Umhüllung der Fixierelemente 9 (mit der Bezeichnung 16a) sowie beim Herangehen an die Fixierelemente 10 (mit der Bezeichnung 16b).

Die Fixierelemente 9, 10 können auch aus Metall hergestellt sein. In diesem Fall erfüllen sie zusätzlich die Rolle eines die Kenndaten der Löschkammer 11 verbessernden Löschgitters. Dabei muss aber jedes der Fixierelemente 9 und 10 von den übrigen elektrisch isoliert sein.

Falls der Isolierkörper 12 der Löschkammer 11 eine zusammensetzbare Bauweise aufweist, können die Fixierelemente auch zur Verbindung der einzelnen Teile der Löschkammer und zur Gewährleistung ihrer exakten Montage dienen.

Um eine Verschiebung der Fusspunkte des zu löschenden Lichtbogens in Radialrichtung zu ermöglichen, ist es zweckmässig, der Löschkammer Elemente aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, beispielsweise am Anfang und am Ende des schraubenlinienförmigen Zwischenraumes zwischen den Windungen und in Radialrichtung sich erstreckende zusätzliche Elektroden zuzuordnen. Diese Zusatzelektroden müssen mit den entsprechenden Hauptelektroden elektrisch verbunden sein.

In Fig. 6 ist eine solche Ausführungsform der Einrichtung gezeigt, die mit Elementen 17, 18 aus einem elektrischen leitenden Werkstoff versehen ist, um die Fusspunkte des zu löschenden Lichtbogens in Radialrichtung zu verschieben. Diese Elemente 17, 18 haben die Form von Metallscheiben mit Axialöffnungen und sind an den Stirnseiten der Löschkammer 19 angeordnet. Diese Scheiben 17, 18 sind mit je einer von der gleichen Stirnseite im Axialkanal 22 angeordneten Elektrode 20, 21 elektrisch verbunden. Als Material für die Scheiben 17, 18 kommt beispielsweise Kupfer in Frage.

Ein zu löschender Lichtbogen 23 ist während dessen radialer Ausbreitung und bei der Verschiebung dessen Fusspunkte auf den Metallscheiben 17, 18 gezeigt.

In Fig. 7 ist eine Einrichtung für einen Hochspannungs-Schalter dargestellt. Bei dieser Einrichtung ist eine unbewegliche Elektrode 24 (festes Kontaktstück) beispielsweise in Form eines Rohres mit einem Innendurchmesser gleich dem Durchmesser einer zweiten beweglichen Elektrode 25 (bewegliches Kontaktstück) vorgesehen. Mit der beweglichen Elek-

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tode 25 ist beispielsweise mit Hilfe einer Gewindeverbindung ein Stab 26 aus einem Isolierstoff verbunden.

Der Durchmesser dieses Stabes 26 ist gleich dem Durchmesser der beweglichen Elektrode 25 und seine Länge ist mindestens gleich dem Abstand zwischen den Elektroden 24, 25 in deren Ausschaltstellung.

Das Vorhandensein des Stabes 26 eliminiert die Möglichkeit eines Durchschlages über den Axialkanal zwischen den sich während des Ausschaltvorganges voneinander entfernenden Elektroden 24,25, was die Zuverlässigkeit des Betriebes der Löschkammer 27 erhöht.

Der Werkstoff des Stabes (Lichtbogenfestigkeit und Gaserzeugung erwünscht) kann wegen dessen einfacher Form verschieden (beispielsweise Keramik, Bornitrid, Asbestzement) sein. Die bewegliche Elektrode 24 kann auch in Form einer oder mehrerer Stromabnahmeklemmen ausgeführt sein.

Die Lage des zu löschenden Lichtbogens 28 ist in Fig. 7 in einem Moment während des Ausschaltvorganges dargestellt, in dem die Lichtbogenlöscheinrichtung wirksam ist.

Der Aussendurchmesser der Löschkammer 27 ist zweckmässigerweise in Übereinstimmung mit der zum Zeitpunkt der Beendigung des Abschaltvorganges erreichten Form des sich in Radialrichtung bereits ausbreitenden, schraubenli-nienförmigen, zu löschenden Lichtbogens 28 zu wählen. Der Aussendurchmesser der Löschkammer"27 kann sich in Richtung jener Stirnseite verjüngen, in die die bewegliche Elektrode 25 eingreift.

Man kann die Abmessungen und die charakteristischen Masse des Schalters mit der beschriebenen Löscheinrichtung, beispielsweise für eine Spannung von U = 100 kV abschätzen. Diese Abschätzung wird nachstehend für einen Schalter mit einer Abschaltzeit von 5 10 ms in einem Wechselstromkreis gemacht. Unter der Annahme, dass die mittlere Bewegungsgeschwindigkeit der Bogensäule gleich vg«50 bis 100 m/s sei, erhält man das erforderliche Mass des Zwischenraumes zwischen zwei Windungen und damit den Durchmesser der Löschkammer gleich

D « 2vgx = 1 bis 2 m

Bei einer mittleren Bogenspannung je Längeneinheit des sich bewegenden, zu löschenden Lichtbogens E 5 20 bis 30 V/cm beträgt die erforderliche Bogenlänge lg unter Berücksichtigung einer zweifachen Reserve für die abzuschaltende Spannung U (mit Rücksicht auf Überspannungen)

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lb= «70 bis 100 m E

Indem aus konstruktiven Gründen die Steigung À. der Wendelfläche etwa gleich 1 cm und die Länge L der Löschkammer gleich deren Durchmesser D gesetzt wird, wird

D = L = i/I^XTk = 0,48 bis 0,55 m.

Eine Löschkammer mit einer Abmessung D ;S 0,55 m und mit L < 0,55 m ist also in der Lage, die Abschaltung eines Gleich- oder Wechselstromkreises mit der Spannung U = 100 kV (mit einer zweifachen Spannungsreserve) und mit einer Abschaltzeit von x<0,01 s zu gewährleisten, ohne die für herkömmliche 100-kV-Ausschalter erforderlichen Elemente zu verwenden, z.B. ohne einen 6 bis 12 t Öl enthaltenden Behälter für einen 8 bis 15t wiegenden Ölschalter, ohne einen 0,5 bis 1,5 t Öl enthaltenden Behälter bei einem 4 bis 8 t wiegenden ölarmen Schalter, ohne einen Druckbehälter mit einem Kompressor für 2 bis 6 MPa bei einem 5 bis 8 t wiegenden Luftschalter und schliesslich ohne ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse für 0,3 bis 0,6 MPa mit dem SFö-Gas bei einem

5 bis 8 t wiegenden Druckgasschalter mit Selbstbelastung, wobei diese bekannten Schalter eine Abschaltzeit von maximal etwa 0,06 bis 0,1 s erreichen und nur für Wechselstrom verwendbar sind.

Fig. 8 zeigt eine Löscheinrichtung an einer Hochspannungssicherung. Sie weist eine Löschkammer 29 auf, der durch einen Isolierkörper 29' aus einem Isolierstoff gebildet ist. In Achsrichtung der Kammer sind an deren Stirnseiten unbewegliche Elektroden 30, 31 angeordnet, die durch einen in Form eines Drahtes, beispielsweise aus Kupfer, hergestellten Schmelzleiter 32 verbunden sind.

Der Schmelzleiter 32 ist im Axialkanal der Löschkammer

29 angeordnet. Dabei ist der Durchmesser des Schmelzleiters

32 gleich dem Innendurchmesser des Axialkanals.

Bekanntlich sind die Sicherungen im wesentlichen zum Kurzschlussschutz vorgesehen und müssen eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit besitzen. Dabei muss die Sicherung recht einfach und billig sein. Die gegenwärtig bestehenden Hochspannungssicherungen und nur bis zum Spannungsniveau ;£

30 bis 50 kV funktionstüchtig.

Als Hauptelement dient in der dargestellten Sicherung der die in diesem Fall die Rolle von Stromzuführungen spielenden unbeweglichen Elektroden verbindende Schmelzleiter 32. Die Wirksamkeit der konstruktiven Ausführung und die Funktionstüchtigkeit der Sicherung werden im beträchtlichen Masse durch das erzielte Verhältnis der Bogenlänge am Ende des Abschaltvorganges zur Länge des Schmelzleiters bestimmt.

Die in Fig. 8 dargestellte Konstruktion der Hochspannungssicherung gestattet es, praktisch den höchstmöglichen Wert dieses Verhältnisses durch Ausnutzung des Schmelzleiters 32 zu erhalten, dessen Länge gleich der Länge der Löschkammer 29 ist.

Beispielsweise wird die Löschkammer der Sicherung für 100 kV (mit zweifacher Spannungsreserve) mit einer Abschaltzeit von x = 3 ms bei X = 1 cm, E = 25 V/cm und vg = 50 m/s einen Durchmesser D und eine Länge L gleich D = 2vgx = 0,3 m, L = 2U/;iED = 0,9 m und ein Verhältnis lg/L = 90 haben.

Derartige Abmessungen der Löschkammer einer Sicherung für 100 kV sind technisch durchaus vertretbar.

Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform der Löscheinrichtung für eine Sicherung mit einem unter Überlast verdampfenden Schmelzleiter. Im Axialkanal der Löschkammer

33 ist ein zylindrischer Einsatz 34 angeordnet, dessen Aussendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Axialkanals dieser Löschkammer 33 ist. Auf den Einsatz 34 ist ein Schmelzleiter 35 mit einer Steigung aufgewickelt, die gleich ist wie die Steigung des wendelflächenförmigen Zwischenraumes zwischen den Windungen des Isolierkörpers 33' der Löschkammer 33. Der Einsatz 34 ist aus einem Isolierstoff, beispielsweise aus dem gleichen Isolierstoff wie jener des Isolierkörpers 33'. Die Stirnseiten des Einsatzes 34 ermöglichen mittels Metallscheiben 36, 37 einen elektrischen Kontakt des Schmelzleiters 35 mit den unbeweglichen Elektroden 38, 39 der Sicherung.

Man kann die Lichtbogenlöscheinrichtung derartiger Sicherungen in der Weise ausführen, dass der Einsatz 34 nach Durchbrennen des Schmelzleiters 35 ausgetauscht werden kann. Speziell ist es für eine solche Sicherung zweckmässig, den Einsatz nach der Auslösung der Sicherung in Achsrichtung der Löschkammer 33 zur Anzeige der Abschaltung des Stromkreises ausschiebbar zu gestalten. Ein neuer Einsatz 34 mit dem darauf im voraus aufgewickelten Schmelzleiter 35 wird sodann in die Löschkammer 33 eingeschraubt, so dass der Schmelzleiter 35 in den Zwischenraum den Windungen des Isolierkörpers zu liegen kommt.

Man kann die Löschkammer der Sicherung mehrgängig

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ausführen und den Einsatz mit so vielen Schmelzleitern umwickeln, als die Löschkammer Gänge aufweist. Nach einer Auslösung kann der nächste Schmelzleiter durch einfaches Verdrehen des Einsatzes oder der Kammer mit dem Einsatz um einen bestimmten Winkel eingeschaltet werden.

Alle beschriebenen Ausführungsformen der Lichtbogenlöscheinrichtung können mit anderen bekannten Verfahren zur Einwirkung auf den zu löschenden Lichtbogen zur weiteren Verbesserung der Parameter von Schaltapparaten kombiniert werden.

Zu diesen Verfahren können eine Änderung des Arbeitsstoffes im Gehäuse des Schalters, beispielsweise dessen Auffüllen mit SFs, oder eine Druckänderung, beispielsweise eine Druckerhöhung, und in einer Reihe von Fällen, namentlich zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit umgekehrt eine Druckminderung oder sogar eine Evakuierung gerechnet werden. Man kann bei der beschriebenen Löschkammer auch Mittel zur Erhöhung Bogenbrennspannung einsetzen, z.B. ein Satz von gegeneinander isolierten, am Austritt des Lichtbogenlöschschlitzes in der Bewegungsrichtung der Bogensäule angeordnete Metallplatten, die ein Lösch- und Entionisie-rungsgitter darstellen.

Ebenso wie in den herkömmlichen Löschkammern kann derschraubenlinienförmige Lichtbogen-Löschraum der vorliegenden Einrichtung in Radialrichtung zickzack- oder laby-rinthförmig ausgebildet sein, was gestattet, den zu löschenden Lichtbogen bei geringfügiger Vergrösserung der Abmessungen der Löschkammer um 1,5- bis 3fache zusätzlich zu verlängern.

Da schliesslich sämtliche elektromagnetischen Lichtbogenlöscheinrichtungen bei Schaltern bei der Abschaltung geringer Ströme unzureichend wirksam sind, ist es zweckmässig, bei der vorgeschlagenen Einrichtung, wie dies in der Regel für bekannte elektromagnetische Lichtbogenlöschkammern der Fall ist, ein eigenes Gasgebläse für den schraubenli-nienförmigen Lichtbogenlöschraum zur Verlängerung des zu löschenden Schwachstrom-Lichtbogens vorzusehen.

Ein derartiges Gasgebläse, beispielsweise ein Luftgebläse, kann Luft über Axialöffnungen in der beweglichen und unbeweglichen Elektrode ebenso wie in dem mit der beweglichen Elektrode verbundenen Stab aus dem Isolierstoff zuleiten und in den schraubenlinienförmigen Zwischenraum zwischen den Windungen der Löschkammer über gleichmässig verteilte Radialöffnungen abblasen. Ein derartiges Gebläse kann auch über den Isolierkörper der Löschkammer selbst über entsprechende Öffnungen im Isolierkörper der Löschkammer in der Nähe des Axialkanals Gas abblasen.

Ein Schalter mit der beschriebenen elektromagnetischen Lichtbogenlöscheinrichtung arbeitet wie folgt. Nach der Erteilung eines Abschaltbefehls werden die Leistungskontakte des Schalters auseinandergezogen, worauf der Gesamtstrom des Stromkreises über die Elektroden 3, 4 (Fig. 1) der Einrichtung fliesst.

Der sich nach dem Auseinanderziehen der Elektroden 3, 4 im Axialkanal 2 der Löschkammer ausbildende, zu löschende Lichtbogen 5 befindet sich in dem durch Magnetspulen (nicht gezeigt) erzeugten magnetischen Längsfeld B. Unter diesen Verhältnissen geht die Bogensäule in eine Schraubenform über (vgl. in diesem Zusammenhang den Aufsatz «Schrauben-Lichtbogeninstabilität im magnetischen Längsfeld»: E.l. Asinowski, A.A. Afanasjew, E.P. Pachomow, Beiträge der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 231, N.2, 1976), worauf infolge der Erscheinung einer Tangentialkomponente des Stromes des zu löschenden Lichtbogens eine Radialkomponente der Kraft der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen Bogenstrom und dem Magnetfeld entsteht. Die Wirkung dieser Komponente der Kraft F bedingt den Eintritt des schraubenlinienförmigen, zu löschenden Lichtbogens 5 in den Zwischenraum zwischen den Windungen der Löschkammer 1 und dessen Ausbreitung in radialer Richtung.

Die Radialkomponenten des Stromes des zu löschenden Lichtbogens 5 in den elektrodennahen Gebieten bewirken bei Vorhandensein des magnetischen Längsfeldes eine Rotation dieser Abschnitte des Lichtbogens 5 im entgegengesetzten Drehsinn unter Einwirkung der Tangentialkomponenten der Kraft F, was eine «Aufwicklung» des zu löschenden Lichtbogens 5 ayf die Elektroden 3, 4 nach einer durch den schraubenförmigen Hohlraum der Löschkammer I vorgegebenen Schraubenlinie zur Folge hat. Die Geschwindigkeit der Vergrösserung der Länge des sich in Radialrichtung ausweitenden schraubenlinienförmigen Lichtbogens 5 wird also jederzeit grösser sein, als die Geschwindigkeit, mit der die Elektroden 3, 4 sich voneinander entfernen.

Bei der Ausdehnung des zu löschenden Lichtbogens bis zu einer Länge, bei der die Bogenspannung der am Schalter wiederherzustellenden Spannung entspricht, fällt der Strom auf Null ab. Damit endet der Abschaltvorgang.

Bei der Einschaltung läuft der Prozess des Kontaktschlies-sens wie üblich in umgekehrter Reihenfolge ab: zuerst schliessen die Elektroden 3, 4 der Löscheinrichtung, dann die in Fig. 1 nicht gezeigten Leistungskontaktstücke des Schalters.

Die Besonderheit der Wirkungsweise der beschriebenen Löschkammer I ist der Umstand, dass die Ausweitung des schraubenlinienförmigen, zu löschenden Lichtbogens 5 in Radialrichtung stabil, ohne nennenswertes Vor- oder Nacheilen der einzelnen Windungen des Lichtbogens 5 erfolgt, was auf die Wechselwirkung der Ströme der benachbarten Windungen untereinander (Parallelströme werden angezogen) zurückzuführen ist. Hierbei ist der wendelflächenförmige Isolierkörper 6 der Löschkammer 1 von den mechanischen Spannungen praktisch entlastet, weil er einer zweiseitigen Einwirkung der Bogensäule 5 ausgesetzt ist. Ein Ungleichgewicht der Längskomponente der Kraft F der Wechselwirkung der Windungen des zu löschenden Lichtbogens 5 zeigt immer zur Mitte der Löschkammer 1.

Die Kenndaten der vorgeschlagenen Lichtbogenlöscheinrichtung werden in erster Näherung durch folgende Ausdrücke für die Brennspannung des zu löschenden Lichtbogens:

U(t) = nr(t)l(t)E/\

und für die Geschwindigkeit der Spannungswiederkehr:

5U/5t = Jtl(t)Evg/A.

gegeben, wobei r(t) und l(t) der Radius des schraubenlinienförmigen Lichtbogens 5 bzw. dessen Länge als Funktion der Zeit bezeichnen.

Die Besonderheit der beschriebenen Löscheinrichtung ist die Notwendigkeit, auch die eigene, zeitlich variable Induktivität des löschenden Lichtbogens 5 zu berücksichtigen.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform wird derschraubenlinienförmige, zu löschende Lichtbogen 16, bei seiner Ausbreitung in Radialrichtung die Fixierelemente 9 erreichen, durch diese gekrümmt werden und diese umhüllen. Diese Lage des zu löschenden Lichtbogens ist in Fig. 5 mit 16a bezeichnet. Hierbei erfolgt ein Durchschlag zwischen den sich annähernden Abschnitten der Bogensäule 16a hinter den umgangenen Fixierelementen 9 und es bildet sich wieder ein praktisch ungestörter, schraubenlinienförmigen Verlauf des Lichtbogens aus, der in Fig. 5 mit 16b bezeichnet ist.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Löschkammer mit den Metallscheiben 17, 18 an den Stirnsei5

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ten der Kammer 19 greift der sich in Radial- und Längsrichtung (durch «Aufwickeln» auf die Elektroden 20, 21) ausbreitende, zu löschende Lichtbogen 23 bei Erreichen der Stirnseiten der Kammer auf diese Scheiben 17, 18 über und nimmt eine bauchige Form an, die im weiteren praktisch zylindrisch werden kann. Dies vermindert einen Abbrand der Hauptelektroden 20, 21, was in der Regel bei Verwendung von Hörnerelektroden der Fall ist.

Die Arbeitsweise der in Fig. 7 dargestellten Ausführungs-form unterscheidet sich von jener der oben beschriebenen nur durch die erste Stufe. Hier wird beim Auseinanderziehen der Elektroden 24, 25 der an der beweglichen Elektrode 25 unmittelbar befestigte und sich mit dieser zusammen bewegende Stab 26 in den Axialkanal der Löschkammer 27 eingeführt. Wenn daher beim Auseinanderziehen der Elektroden 24, 25 zwischen diesen der Lichtbogen gezündet wird, bildet er sich sofort in dem die auseinandergezogenen Elektroden 24, 25 verbindenden, schraubenlinienförmigen Zwischenraum zwischen den Windungen der Kammer 27 aus. Dabei ist der Lichtbogen 29 gezwungen, sogleich eine Schraubenform anzunehmen. Der Stab 26 gestattet also, die Schraubenform des entstehenden, zu löschenden Lichtbogens 28 sofort und zwangsläufig vorzugeben und nicht erst bei seiner Ausbildung seinen Eintritt in den schraubenlinienförmigen Zwischenraum zwischen den Windungen der Kammer 27 zu veranlassen.

Der schraubenlinienförmig ausgebildete, zu löschende Lichtbogen 28 wird sich unter der Wirkung der Kraft F in Radialrichtung ausbreiten und auf die Elektroden 24, 25 nach dem schraubenförmigen Zwischenraum zwischen den Windungen der Kammer 27 aufwickeln. Deshalb ist die Einwirkung des Lichtbogens 28 auf den Stab 26 kurzzeitig, was dessen Lebensdauer verbessert.

Die charakteristische Besonderheit der Wirkungsweise der Löschkammer 27 besteht darin, dass sie die Schraubenform des zu löschenden Lichtbogens 28 mit einer relativ geringen Steigung X vorgibt und damit den zu löschenden Lichtbogen in ein Starkstrom-PIasmasolenoid verwandelt, das zusätzlich das für den Betrieb der Löschkammer 27 benötigte magnetische Längsfeld B aufbaut, d.h. eine hohe Ausnutzung des eigenen Magnetfeldes des Stromes des zu löschenden

Lichtbogens 28 selbst wirksam gewährleistet. So beträgt das eigene magnetische Längsfeld der Stromwindungen des zu löschenden Lichtbogens in Achsrichtung der Kammer im vorstehend betrachteten Beispiel bei der Abschaltung eines Stro-5 mes von 2 und 20 kA bei einer Spannung von 100 kV 0,2 bzw. 2 T. Dies bedeutet, dass die vorliegende Löscheinrichtung in vielen Fällen eine Vereinfachung der Konstruktion der Schaltapparatur auf dem Wege einer vollständigen Elimination der Magnetspulen und Magnetleiter erlaubt. 10 Die Anwendung der beschriebenen Lichtbogenlöscheinrichtung für Sicherungen und Trennschalter mit verdampfendem Schmelzleiter weist ihre Besonderheiten auf. Die in Fig. 8 dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt:

Nach Durchbrennen des Schmelzleiters 32 bildet sich ein 15 zu löschender Lichtbogen aus, dessen Bogensäule sich in der Anfangsperiode intensiv ausbreitet, weil die Leitfähigkeit des Plasmas wesentlich unterhalb der Leitfähigkeit des Metalls liegt. Da die Ausbreitung der Bogensäule nur in Richtung des schraubenlinienförmigen Hohlraumes zwischen den Windun-20 gen der Löschkammer 29 erfolgen kann, führt dies zur erzwungenen Ausbildung der Schraubenform des zu löschenden Lichtbogens bereits in dieser Betriebsphase der Löscheinrichtung.

Ferner weitet sich der schraubenlinienförmige, zu 25 löschende Lichtbogen in Radialrichtung aus, wobei ersieh stark verlängert. Dabei ist aber das Längenmass des schraubenlinienförmigen, zu löschenden Lichtbogens immer gleich der Länge der Löschkammer 29, was die Bogenverlänge-rungsgeschwindigkeit und dementsprechend die Geschwin-30 digkeit der Spannungswiederkehr zwischen den Elektroden zusätzlich vergrössert.

Die Funktionsweise der in Fig. 9 dargestellten Einrichtung besteht darin, dass zum einen der sich nach Durchbrennen des Schmelzleiters 35 ausbildende, zu löschende Lichtbo-35 gen sogleich eine Schraubenform mit vorgegebenem Radius und Steigung ausweist und zum anderen dass der Schaltstrom bereits im Schmelzstadium des Schmelzleiters 35 ein erhebliches, eigenes magnetisches Längsfeld erzeugt. Dies gewährleistet eine nochmalige Erhöhung der Schnellwirkung dieser 40 Löscheinrichtung.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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1. Elektromagnetische Lichtbogenlöscheinrichtung zum Löschen eines zwischen zwei Elektroden (3,4; 14, 15; 20,21 ; 24,25; 30, 31 ; 38,39) brennenden Lichtbogens (5; 16; 23; 28), mit Mitteln, um diesen wendeiförmig zu verformen und radial auszuweiten, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch einen mit Wendelflächen begrenzten Isolierkörper (6; 12) gebildete Löschkammer (1 ; 7; 8; 11; 19; 27; 29; 33) vorgesehen ist, deren Steigung (X) wenigstens zehn mal geringer ist als deren Durchmesser (D), und welcher Isolierkörper (6; 12) einen Axialkanal (2; 13; 22) aufweist, in dem die nach ihm ausgerichteten Elektroden (3,4; 14,15; 20,21 ; 24, 25; 30, 31 ; 38, 39) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen benachbarten Windungen des Isolierkörpers (6) der Löschkammer (7) sich nach aussen hin verjüngt (Fig. 2).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Windungen des Isolierkörpers (12) der Löschkammer (11) mittels Fixierelementen (9, 10) gegenseitig aufeinander abgestützt sind (Fig. 4, 5)-

4. Einrichtung nach einem der Patentansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten der Löschkammer (19) elektrisch mit jeweils einer der Elektroden (20, 21) verbundene und radial von diesen abstehende, elektrisch leitende Elemente (17, 18) vorgesehen sind, um die Fusspunkte des zu löschenden Lichtbogens (23) radial zu verschieben (Fig. 6).

5. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden (25) im Axialkanal des Isolierkörpers der Löschkammer (27) in und ausser Eingriff mit der anderen Elektrode (24) verschiebbar angeordnet ist und an seinem der anderen Elektrode (24) zugekehrten Ende einen den Axialkanal ausfüllenden Stab (26) aus einem Isolierstoff trägt, wobei die andere Elektrode (24) eine Axialöffnung aufweist, in die der Stab (26) eingreift, dessen Länge mindestens dem Abstand der Elektroden (24, 25) in Ausschaltstellung entspricht (Fig. 7).

6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser der Löschkammer (27) sich in Richtung der verschiebbaren Elektrode (25) hin verjüngt (Fig. 7).

7. Schmelzsicherung mit einer elektromagnetischen Licht-bogenlöscheinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei der die Elektroden (30,31) mit einem Schmelzleiter (32) in Form eines Drahtes miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (32) im Axialkanal des Isolierkörpers (29') der Löschkammer (29) angeordnet ist und einen dem Innendurchmesser des Axialkanals entsprechenden Aussendurchmesser aufweist (Fig. 8).

8. Schmelzsicherung mit einer elektromagnetischen Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei der die Elektroden (38, 39) mit einem Schmelzleiter (35) in Form eines Drahtes miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Axialkanal des Isolierkörpers (33') der Löschkammer (33) ein diesen ausfüllender Einsatz (34) aus einem Isolierstoff angeordnet ist, um welchen der Schmelzleiter (35) in den Zwischenräumen zwischen den Windungen des Isolierkörpers (33') gewickelt ist (Fig.

9).