BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung eines elektrischen Schaltgerätes mit einem Fixkontakt und einem beweglichen Kontakt und mit einer Deionblech-Bogenlöschkammer, die aus zur Kontaktebene senkrecht verlaufenden Metall-Lichtbogenlöschblechen ausgestaltet ist, ferner mit einer, aus Metall gefertigten, vom Fixkontakt zum einen Rand der Lichtbogenlöschkammer führenden lichtbogenablenkenden Armatur und einer, zum anderen Rand der Lichtbogenlöschkammer führenden, mit dem beweglichen Kontakt in dessen offenen Zustand in einer metallischen Verbindung stehenden, zweiten lichtbogenablenkender Armatur.
Der in den elektrischen Schaltgeräten verwendeten Lichtbogenlöscheinrichtung wird die Aufgabe zugeteilt beim Ausschalten des Stromkreises den bei der Trennung der Kontakte entstehenden elektrischen Bogen so schnell wie möglich auszulöschen.
Es sind zahlreiche Lichtbogenlöscheinrichtungen bekannt, die aus einem Fixkontakt und einem beweglichen Kontakt, einer zu den Kontakten mit einer Luftspalte oder metallisch angeschlossenen, lichtbogenablenkenden Armatur, sowie aus der aus Metallblechen bestehenden, sogenannten Deionblech -Lichtbogenkammer aufgebaut sind. Die Wirkungsweise einer derartigen Lichtbogenlöscheinrichtung besteht darin, dass beim Ausschalten zwischen den Kontakten ein elektronischer Bogen entsteht.
Durch die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Stromzufuhr - die sogenannte magnetische Lichtbogenausblasung - und dem durch den Bogen fliessenden Strom - dem sogenannten Bogenstrom - wird eine elektro-magnetische Kraft auf den elektrischen Bogen ausgeübt. Als Folge verschieben sich die Sohlenpunkte des Bogens von den Kontakten, und gelangen zu der bogenablenkenden Armatur, die den zusammenhängenden Lichtbogen zum Rand der Deionblech-Lichtbogenkammer leitet. Inzwischen nimmt die auf den Lichtbogen ausgeübte Kraft zu. Zuerst biegen die Elemente der Bogensäule zwischen die Deionblechen ein, und nachdem sie in Teile zerrissen worden sind, entstehen die in Serie geschalteten Bogenteile.
Die in der Deionblech-Lichtbogenkammer vorhandenen Metallbleche kontaktieren auf einer grossen Fläche die einzelnen Lichtbogenteile und die Sohlenpunkte der Lichtbogenteile, wodurch eine wirksame Kühlung erreicht wird. Die auf die in Serie geschalteten Lichbogenteile fallende Lichtbogenspannung ist infolge der Vervielfachung der Katoden- und Anodenspannungs- abfälle wesentlich höher, als jene der zusammenhängenden Bogensäule von gleicher Länge. Die erhöhte Bogenspannung bringt eine erhöhte Impedanz des Stromkreises mit sich, wodurch die Temperatur des Bogenstromes und dadurch der Bogensäule weitersinkt. Infolge des bedeutenden Temperaturrückganges wird die Rekombination der Ladungsträger in den Bogenteilen in Gang gesetzt, gleichzeitig vermindert sich die thermische Emission der Lichtbogensohlenpunkte.
Der Durchmesser der Bogenteile verringert sich sprunghaft, und immer mehr neutrale Gasatome und Moleküle entstehen. In der Elektrodenspalte nimmt die elektrische Isolierfähigkeit zu, der elektrische Lichtbogen wird ausgelöscht und der Stromkreis unterbrochen.
Mit Hinsicht darauf, dass die beim Ausschalten entstehenden elektrischen Lichtbögen und die diese umschliessenden heissen Gasmassen eine äusserst grosse zerstörende Wirkung auszuüben fähig sind, besteht die wichtigste, an der Lichtbogenlöscheinrichtung gestellte Anforderung darin, in einem möglichst kleinen Volumen, ein möglichst schnelles und wirksames Auslöschen des Lichtbogens zu erreichen.
Damit das Intervall zwischen dem Entstehen des Lichtbogens und dem Auslöschen desselben, die sogenannte Bogenzeit so kurz wie möglich bleibe, ist es erforderlich eine schnelle Lichtbogenbewegung an den Kontakten und an den lichtbogenlenkenden Armaturen, die schnellmöglichste Zerstückelung der ursprünglich zusammenhängenden Bogensäule und das Entstehen der Serien-Lichtbogenteile zwischen den Deionblechen und zuletzt die wirksame Kühlung zwischen den Lichtbogenteilen durch eine entsprechende strukturelle Gestaltung sicherzustellen.
Bei den bekannten Lichtbogenlöscheinrichtungen wird das gesetzte Ziel so erreicht, indem die zur schnellen Bogenbewegung erforderliche magnetische Lichtbogenblasung durch die geeignete Gestaltung der Stromführungen der Kontakte und der bogenablenkenden Armaturen sichergestellt wird, während die Zerstückelung der zusammenhängenden Bogensäule und das Auslöschen des Lichtbogens durch die entsprechende Wahl der Zahl und Ausschnittsform der Deionbleche gewährleistet werden.
Das gemeinsame Merkmal der erwähnten Lösungen besteht darin, dass bei einer vorgegebenen Anordnung die Unterbrechungsfähigkeit der Lichtbogenlöscheinrichtung ausschliesslich durch die grössere Zahl und erhöhte Dimensionen der Deionbleche, bzw. durch die schnelle Bogenbewegung zwischen den Deionblechen erhöht werden kann. Die auf diese Weise erreichte Erhöhung der Unterbrechungsfähigkeit bringt eine bedeutende Zunahme des Rauminhalts und des Gewichts mit sich, was letzten Endes die Produktionskosten erhöht. Desweiteren können infolge der schnellen Bogenbewegung zwischen den Deionblechen technische Probleme sich ergeben. Falls berücksichtigt wird, dass die thermische Belastung der Deionbleche geringer wird, so ist die schnelle Bogenbewegung als vorteilhaft zu erkennen.
Ein Nachteil jedoch besteht darin, dass die Deionbleche nicht imstande sind, den Lichtbogen wirksam abzukühlen, da die sich schnell bewegenden Bogenteile nur eine kurze Zeit sich zwischen den Blechen aufhalten. Infolge der geringeren Kühlwirkung verlangsamt sich die Rekombination der Ladungsträger und die Isolierfähigkeit der Elektrodenspalte kann nur mit Schwierigkeiten zurückgestellt werden., Die sich zu schnell bewegenden Bogenteile können leicht die Deionbleche verlassen und bilden wiederholt eine zusammenhängende Bogensäule, was wiederum die Wahrscheinlichkeit des Bogenauslöschens herabsetzt.
Der Lichtbogenauslöscher muss jedoch die Unterbrechung jedwelchen hohen Stroms - bis zu der höchsten Un terbrechungsfähigkeit - sichern. Bei den bekannten Lichtbogenlöscheinrichtungen kann häufig der Nachteil beobachtet werden, dass im Bereich kleinerer Ströme das Auslöschen des Bogens eine wesentlich längere Zeitspanne beansprucht, was zum schnellen Zugrundegehen des Lichtbogenauslöschers führt.
Diesen die grösste Unterbrechungsfähigkeit unterschreitenden Strombereich, bei der Unterbrechung dessen eine viel längere Bogenzeit gemessen werden kann, pflegt man als kritischen Strombereich bezeichnen.
Der Erfindung wurde das Ziel gesetzt, eine Lichtbogenlöscheinrichtung zu schaffen, die bei unveränderten Dimensionen zur Unterbrechung von viel höheren Strömen geeignet ist, gleichzeitig aber auch bei der Unterbrechung der intermediären niedrigeren Ströme eine kurze Lichtbogenloschzeit gewährleistet, d.h.
sie verfügt nicht über einen kritischen Strombereich.
Erfindungsgemäss wird das gesetzte- Ziel mit der in der Einleitung geschilderten Lichtbogenlöscheinrichtung erreicht, welche die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist. Das Längs-Massverhältnis zwischen den langen und kurzen Deionblechen liegt zwischen 1,25 und 2, während das Verhältnis zwischen der Zahl der langen Deionbleche und der kurzen Deionbleche zwischen 0,5 und 2 liegt. Das Drosselelement der Lichtbogenkammer wird entsprechend den Deionblechen abgestuft ausgestaltet, und schliesst sich der Kammer mit einem Zwischenraum an.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung ermöglicht innerhalb eines gegebenen Rauminhaltes die Unterbrechungsfähigkeit der Lichtbogenlöscheinrichtung im Vergleich mit den bekannten Lösungen um 20 bis 70pro erhöhen zu können, und zwar derweise, dass auch beim Ausschalten der intermediären niedrigeren Ströme eine gleichmässig kurze Bogenlöschzeit gesichert wird.
Die Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine axonometrische Darstellung der bei der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung verwendeten Deionblech-Lichtbogenkammer und
Fig. 2 die Seitenansicht der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung.
Die in der Fig. 1 dargestellte, Deionblech-Lichtbogenkammer ist aus den voneinander im gleichen Abstand parallel angeordneten kurzen Deionblechen 1 und den langen Deionblechen 2 aufgebaut.
Die eine Seite der kurzen und langen Deionbleche 1 und 2 ist entlang einer geraden Konturlinie angeordnet. Auf dieser Seite können die Deionbleche 1 und 2 einen Ausschnitt aufweisen, damit sie auf den elektrischen Lichtbogen eine grössere Ziehkraft ausüben. Darüber hinaus, bieten die Ausschnitte günstigere Strömungssverhältnisse für die heiss gewordene Gasmasse.
Die Deionbleche werden von dem isolierenden Abstandsstück 3 in der gewünschten Stellung gehalten. Da die Deionbleche 1 und 2 verschiedene Längen aufweisen, ist die entgegengesetzte Seite der Lichtbogenkammer gestuft ausgestaltet.
Fig. 2 zeigt die erfindungdgemässe Lichtbogenlöscheinrichtung mit geöffnetem Schalter. Der dem Fixkontakt 4 gegenüberliegende bewegliche Kontakt 6 schlägt auf die aus Metall bestehende bogenablenkende Armatur 7 auf. In der geschlossenen Stellung des Schalters hört die metallische Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt 6 und der bogenablenkenden Armatur 7 auf, wobei der bewegliche Kontakt 6 und der Fixkontakt 4 einander berühren. In der auf der Ebene des Fixkontakts 4 und des beweglichen Kontakts 6 senkrechten Ebene ist die Deion blechLichtbogenkammer (siehe Figur 1) derweise angeordnet, dass die entlang der geraden Kontur liegenden Blechenden an der Seite des Fixkontakts 4 und des beweglichen Kontakts 6 liegen.
Die Kontaktoberfläche des Fixkontakts 4 und des beweglichen Kontakts 6 verläuft senkrecht zur Ebene der Deionbleche 1 der Deionblech-Lichtbogenkammer und liegt neben der bogenablenkenden Armatur 7. Das äusserste lange Deionblech 2 liegt neben der, aus Metall verfertigten, von dem Fixkontakt 4 her nach unten geführten, bogenablenkenden Armatur 5.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist bei der gezeigten Ausführung an der vom Fixkontakt 4 abgekehrten Seite ein Drosselelement 8 aus Isolierstoff angeordnet, welches der Kontur der kurzen und langen Bleche 1 und 2 angepasst ist.
Das Drosselelement 8 ist somit ebenfalls abgestuft ausgestaltet und schliesst sich mit einem Zwischenraum der vom beweglichen Kontakt 6 entfernt liegenden Hälfte der Deionbleche 1 und 2 an. In der Fig. 2 ist je eine momentane Position der Bewegung des elektrischen Lichtbogens dargestellt. Die vom Entstehen des Bogens berechnete zeitliche Reihenfolge zeigt die Positionen I, II, III, IV/1 und IV/2. Die letzteren zwei Positionen bezeichnen zum gleichen Zeitpunkt bestehende, aber an verschiedenen Stellen erscheinende Bogenteile. Die welligen Linien bezeichnen die Bogensäule, die Pfeile die Strömungsrichtung der Gase.
Wenn nun der Schalter abschaltet, bewegt sich der bei der Trennung des Fixkontaktes 4 und des beweglichen Kontakts 6 entstehende elektrische, sich in der Position I befindende Lichtbogen durch die Wirkung der Schleifenkraft in Richtung der Deionbleche-Lichtbogenkammer, und zwar derweise, dass der eine Sohlenpunkt des Bogens sich auf dem Fixkontakt 4, nachher auf der bogenablenkenden Armatur bewegt, während der andere Bogensohlenpunkt sich an dem beweglichen Kontakt 6 bewegt. Die Bewegungsgeschwindigkeiten der Teile des sich in der Position II befindenden elektrischen Lichtbogens sind nicht übereinstimmend.
Der sich auf der bogenablenkenden Armatur 5 bewegende Bogensohlenpunkt bewegt sich schneller, als der sich auf dem beweglichen Kontakt 6 bewegende Bogensohlenpunkt, da an der bogenablenkenden Armatur 5 der Sohlenpunkt sich auf einer kontinuierlichen Metallfläche bewegt, während der Fortschritt von dem Scheitelpunkt des beweglichen Kontaktes 6 zu der bogenablenkenden Armatur 7 von der zwischen dem beweglichen Kontakt 6 und der bogenablenkenden Armatur 7 vorhandenen Lichtspalte erschwert wird.
Die Bewegungsgeschwindigkeiten der einzelnen Elemente des in die Deionblech-Lichtbogenkammer gelangenden, zerstückelten, sich in der Position III befindenden elektrischen Bogens sind auch nicht gleich, nämlich die sich zwischen den langen Deionblechen 2 bewegenden Bogenelemente sind schneller, da zwischen denen die vom elektrischen Bogen erhitzten Gase frei strömen können, während zwischen den kurzen Deionblechen 2 die Bewegung der Bogenteile vom Drosselelement 8 verlangsamt wird. Die abweichenden Strömungs- und Bogenbewegungsverhältnisse unterteilen den sich in der Position III befindenden elektrischen Lichtbogen in zwei, voneinander gut separierbare Teile, nämlich der zwischen den kurzen Deionblechen 1 laufende Bogenteil der Position IV/l und der zwischen den langen Deionblechen 2 verlaufende, sich in der Position IV/2 befindende Bogenteil.
Der Lauf der sich in der Position IV/1 befindenden Bogenteile wird von dem aus einem Isolierstoff verfertigten Drosselelement 8 dermassen abgebremst, dass bei dem Sohlenpunkt einzelner Bogenteile eine optimale Kühlung erreicht werden kann. Gleichzeitig laufen die sich in der Position IV/2 befindenden Bogenteile schneller zwischen den langen Deionblechen 2 und vermindern die von dem Bogenstrom hervorgerufene thermische Belastung beträchtlich ohne, dass die Gefahr einer Neuzündung des Lichtbogens bestehen würde.
Auf diese Weise wird mit Hilfe der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung mit den Deionblechen bei einer Gruppe der Bogenteile - die sich in der in Fig. 2 dargestellten Position IV/2 befinden - der von dem schnellen Bogenlauf abgebotene Vorteil ausgenützt, während bei der anderen Gruppe der Bogenteile - die sich in der in Fig. 2 dargestellten Position IV/I befinden - mit Hilfe des aus Isolierstoff verfertigten Drosselelementes 8 eine optimale Sohlenpunktkühlung erreicht werden kann.
Mit den bekannten Lichtbogenlöscheinrichtungen verglichen bietet die Anordnung mit den Deionblechen 1 und 2 und der diskontinuierlich abweichenden Drosselung zahlreiche Vorteile.
Einerseits eliminiert der mit den kürzeren Deionblechen 1 ausgestaltete gedrosselte Lichtbogenkammerteil den obenerwähnten Nachteil der bekannten Lösungen, nämlich dass der zu schnelle Bogenlauf die Deionisation verzögert, das heisst das Auslöschen des Bogens beeinträchtigt. Anderseits wird durch die gemeinsame Verwendung der mit gedrosselten kurzen und den offenen langen Deionblechen ausgestalteten Kammerteile die Gefahr der Gestaltung des kritischen Stromes herabgesetzt.
Im die langen Deionbleche 2 enthaltenden offenen Löschkammerteil kann der Bogen auch bei verhältnismässig niedrigeren Strömen leicht eindringen. Wenn der zu unterbrechende Strom grösser wird, wird auch die den Bogen bewegende Kraft grösser sein und die Funktion des mit den kurzen Deionblechen 1 ausgestalteten gedrosselten Kammerteiles tritt immer mehr in den Vordergrund. Zur Unterbrechung kleinerer Ströme sind weniger Deionbleche genügend, während zur Unterbrechung grösserer Ströme immer mehr wirksame gekühlte Deionbleche in Funktion treten, wodurch die Lichtbogenlöscheinrichtung in einem weiten Strombereich eine gleichmässig kurze Bogenauslöschdauer sichert.
Durch die Abstimmung der Zahl und Abmessung der in der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung verwendeten Deionbleche 1 und 2 und der verwendeten Drosselung kann es erreicht werden, dass die spezifische - auf das Volumen oder Gewichtseinheit bezogene - Unterbrechungsfähigkeit der Lichtbogenlöscheinrichtung viel grösser sei, als jene der bekannten Konstruktionen.
Vergleichende Unterbrechungsfähigkeitsversuche wurden einerseits mit der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung, anderseits mit Schaltern durchgeführt, die mit einer gleichlange Deionbleche aufweisenden Bogenkammer vom gleichen Volumen und bekannter Anordnung ausgerüstet waren, in Kurzschluss-Stromkreisen mit unabhängigem 1-15 kA Strom.
Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass bei einer Bogenkammer des gleichen Volumens unter Anwendung der, in der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung verwendeten, abgestuft ausgestalteten Deionblech-Lichtbogenkammer nach Fig. 1 die Unterbrechungsfähigkeit des Schalters um 20 bis 70% erhöht werden konnte, falls bei der Anwendung des Drosselelementes 8 das Längsmassverhältnis zwischen den langen und kurzen Deionblechen 2 und 1, 1,25 ... 2 beträgt und das Verhältnis der Zahl der langen und der kurzen Deionbleche 2, 1 zwischen 0,5 und 2 liegt.
In dem geprüften Strombereich konnte bei der erfindungsgemässen Lichtbogenlöscheinrichtung kein kritischer Strom beobachtet werden, während bei den parallel untersuchten Lichtbogenlöscheinrichtungen mit dem bekannten Aufbau in dem Strombereich zwischen 1 und 3 kA, die Bogenlöschzeit sich um 20... 40% verlängerte.
DESCRIPTION
The invention relates to an arc extinguishing device of an electrical switching device with a fixed contact and a movable contact and with a deion sheet arc quenching chamber, which is formed from metal arc extinguishing sheets running perpendicular to the contact plane, furthermore with a, made of metal, leading from the fixed contact to one edge of the arc extinguishing chamber arc-deflecting armature and a second arc-deflecting armature, which leads to the other edge of the arc quenching chamber and is in a metallic connection with the movable contact in its open state.
The arc extinguishing device used in the electrical switching devices is assigned the task of extinguishing the electrical arc which arises when the contacts are separated, as quickly as possible when the circuit is switched off.
Numerous arc extinguishing devices are known, which are made up of a fixed contact and a movable contact, an armature to the contacts with an air gap or a metal-connected, arc-deflecting armature, and the so-called deion sheet arc chamber, which is made of sheet metal. The mode of operation of such an arc extinguishing device is that an electronic arc is produced when the contacts are switched off.
Due to the interaction between the magnetic field of the current supply - the so-called magnetic arc blow-out - and the current flowing through the arc - the so-called arc current - an electro-magnetic force is exerted on the electrical arc. As a result, the sole points of the arc move from the contacts and reach the arc deflecting armature, which directs the continuous arc to the edge of the deion sheet arc chamber. The force exerted on the arc is now increasing. First, the elements of the arch column bend between the deion sheets, and after they have been torn into pieces, the arc parts connected in series are created.
The metal sheets in the deion sheet arc chamber contact the individual arc parts and the sole points of the arc parts over a large area, as a result of which effective cooling is achieved. Due to the multiplication of the cathode and anode voltage drops, the arc voltage falling on the arc parts connected in series is considerably higher than that of the connected arc column of the same length. The increased arc voltage brings with it an increased impedance of the circuit, as a result of which the temperature of the arc current and thereby the arc column further decreases. As a result of the significant drop in temperature, the recombination of the charge carriers in the arc parts is started, and at the same time the thermal emission of the arc sole points is reduced.
The diameter of the arc parts decreases suddenly, and more and more neutral gas atoms and molecules are created. The electrical insulation capacity increases in the electrode column, the electric arc is extinguished and the circuit is interrupted.
In view of the fact that the electric arcs that occur when the device is switched off and the hot gas masses surrounding it are capable of exerting an extremely large destructive effect, the most important requirement placed on the arc extinguishing device is to extinguish the as quickly and effectively as possible in the smallest possible volume Arc.
In order for the interval between the occurrence of the arc and the extinguishing of it, the so-called arc time, to be as short as possible, it is necessary to move the arc quickly at the contacts and on the arc-guiding fittings, to dismantle the originally connected arc column as quickly as possible and to create the series Arc parts between the deion sheets and lastly to ensure the effective cooling between the arc parts by means of a corresponding structural design.
In the known arc extinguishing devices, the goal is achieved in that the magnetic arc blowing required for rapid arc movement is ensured by the suitable design of the current leads of the contacts and the arc-deflecting fittings, while the fragmentation of the connected arc column and the extinguishing of the arc by the appropriate choice of Number and cutout shape of the deion plates are guaranteed.
The common feature of the solutions mentioned is that, in a given arrangement, the ability to interrupt the arc extinguishing device can only be increased by the larger number and increased dimensions of the deion sheets or by the rapid arc movement between the deion sheets. The increase in interruptibility achieved in this way entails a significant increase in volume and weight, which ultimately increases production costs. Furthermore, technical problems can arise as a result of the rapid arc movement between the deion sheets. If it is taken into account that the thermal load on the deionized sheets is reduced, the rapid arc movement can be recognized as advantageous.
A disadvantage, however, is that the deionized sheets are unable to cool the arc effectively, since the rapidly moving arc parts are only between the sheets for a short time. As a result of the lower cooling effect, the recombination of the charge carriers slows down and the insulating ability of the electrode gaps can only be reset with difficulty., The parts of the sheet that move too quickly can easily leave the deion sheets and form a coherent arc column, which in turn reduces the likelihood of arc extinction.
However, the arc extinguisher must ensure the interruption of any high current - up to the highest level of interruption. In the known arc extinguishing devices, the disadvantage can frequently be observed that in the area of smaller currents, the extinguishing of the arc takes a considerably longer period of time, which leads to the arc extinguisher being quickly brought to a close.
This current range, which falls below the greatest interruption capability, in the interruption of which a much longer arc time can be measured, is usually referred to as the critical current range.
The object of the invention was to create an arc extinguishing device which, with unchanged dimensions, is suitable for interrupting much higher currents, but at the same time also ensures a short arc extinguishing time when interrupting the intermediate lower currents, i.e.
it does not have a critical current range.
According to the invention, the goal set is achieved with the arc extinguishing device described in the introduction, which has the features listed in claim 1. The longitudinal dimension ratio between the long and short deion sheets is between 1.25 and 2, while the ratio between the number of long deion sheets and the short deion sheets is between 0.5 and 2. The throttle element of the arcing chamber is designed in a graduated manner in accordance with the deion plates, and adjoins the chamber with an intermediate space.
The use of the arc extinguishing device according to the invention enables the interruptibility of the arc extinguishing device to be increased by 20 to 70% in comparison to the known solutions within a given space, in such a way that even when the intermediate lower currents are switched off, a uniformly short arc extinguishing time is ensured.
The invention will be explained in more detail using an advantageous embodiment, with the help of the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 is an axonometric view of the deion sheet arc chamber used in the inventive arc extinguishing device and
Fig. 2 is a side view of the arc extinguishing device according to the invention.
The deion sheet arc chamber shown in FIG. 1 is constructed from the short deion sheets 1 and the long deion sheets 2, which are arranged in parallel at the same distance from one another.
One side of the short and long deion sheets 1 and 2 is arranged along a straight contour line. Deion plates 1 and 2 can have a cutout on this side so that they exert a greater pulling force on the electric arc. In addition, the cutouts offer more favorable flow conditions for the hot gas mass.
The Deionbleche are held by the insulating spacer 3 in the desired position. Since the deion sheets 1 and 2 have different lengths, the opposite side of the arc chamber is designed in steps.
Fig. 2 shows the arc extinguishing device according to the invention with the switch open. The movable contact 6 opposite the fixed contact 4 strikes the metal-deflecting fitting 7. In the closed position of the switch, the metallic connection between the movable contact 6 and the arc-deflecting armature 7 ceases, the movable contact 6 and the fixed contact 4 touching one another. In the plane perpendicular to the level of the fixed contact 4 and the movable contact 6, the deion sheet metal arc chamber (see FIG. 1) is arranged in such a way that the sheet ends lying along the straight contour lie on the side of the fixed contact 4 and the movable contact 6.
The contact surface of the fixed contact 4 and the movable contact 6 runs perpendicular to the plane of the deion plates 1 of the deion plate arc chamber and lies next to the arc-deflecting armature 7. The outermost long deion plate 2 lies next to the one made of metal and led downwards from the fixed contact 4 , arc deflecting armature 5.
As can be seen from FIG. 1, in the embodiment shown, a throttle element 8 made of insulating material is arranged on the side remote from the fixed contact 4, which is adapted to the contour of the short and long sheets 1 and 2.
The throttle element 8 is thus also designed in a stepped manner and adjoins with an intermediate space of the half of the deion sheets 1 and 2 which is remote from the movable contact 6. A current position of the movement of the electric arc is shown in FIG. 2. The time sequence calculated from the creation of the arch shows positions I, II, III, IV / 1 and IV / 2. The latter two positions denote arch parts that exist at the same time but appear at different locations. The wavy lines indicate the column of arches, the arrows the direction of flow of the gases.
If the switch now switches off, the electrical arc which is produced when the fixed contact 4 and the movable contact 6 are separated moves in the direction of the deion sheet metal arc chamber due to the action of the loop force, in such a way that the one sole point of the arch moves on the fixed contact 4, then on the arch-deflecting armature, while the other arch sole point moves on the movable contact 6. The speeds of movement of the parts of the electric arc in position II do not match.
The arc sole point moving on the arc deflecting armature 5 moves faster than the arc sole point moving on the movable contact 6 because on the arc deflecting armature 5 the sole point moves on a continuous metal surface as the progress from the apex of the movable contact 6 increases the arc-deflecting armature 7 is made more difficult by the light gap present between the movable contact 6 and the arc-deflecting armature 7.
The speeds of movement of the individual elements of the dismembered electrical arc which is in position III and which come into the deion sheet arc chamber are also not the same, namely the arc elements moving between the long deion sheets 2 are faster, since between them the gases heated by the electric arc can flow freely, while between the short deion plates 2, the movement of the arc parts is slowed down by the throttle element 8. The deviating flow and arc movement conditions divide the electric arc in position III into two parts that can be easily separated from one another, namely the arc part of position IV / 1 running between the short deion sheets 1 and the one running between the long deion sheets 2, in which Part of the arch located in position IV / 2.
The course of the arch parts in position IV / 1 is braked by the throttle element 8 made of an insulating material to such an extent that optimum cooling can be achieved at the sole point of individual arch parts. At the same time, the arc parts located in position IV / 2 run faster between the long deion sheets 2 and considerably reduce the thermal load caused by the arc current without the risk of the arc reigniting.
In this way, with the aid of the arc extinguishing device according to the invention, the deion sheets are used in one group of the arc parts - which are in the position IV / 2 shown in FIG. 2 - the advantage offered by the rapid arc travel, while in the other group of arc parts - which are in the position IV / I shown in FIG. 2 - with the help of the throttle element 8 made of insulating material, optimum sole point cooling can be achieved.
Compared to the known arc extinguishing devices, the arrangement with the deionized sheets 1 and 2 and the discontinuously differing throttling offers numerous advantages.
On the one hand, the throttled arc chamber part designed with the shorter deionized sheets 1 eliminates the above-mentioned disadvantage of the known solutions, namely that the too fast sheet travel delays the deionization, that is to say the arc extinguishing is impaired. On the other hand, the joint use of the chamber parts designed with throttled short and the open long deion plates reduces the risk of the critical current being designed.
The arc can easily penetrate into the open quenching chamber part containing the long deion sheets 2, even at relatively low currents. If the current to be interrupted becomes larger, the force moving the arc will also be greater and the function of the throttled chamber part designed with the short deion plates 1 will increasingly come to the fore. Fewer deion plates are sufficient to interrupt smaller currents, while more effective cooled deion plates come into operation to interrupt larger currents, as a result of which the arc quenching device ensures a uniformly short arc extinguishing time in a wide current range.
By coordinating the number and dimensions of the deionized sheets 1 and 2 used in the arc-extinguishing device according to the invention and the throttling used, it can be achieved that the specific - in terms of volume or unit weight - interruptability of the arc-extinguishing device is much greater than that of the known constructions.
Comparative interruption tests were carried out on the one hand with the arc extinguishing device according to the invention, and on the other hand with switches which were equipped with an arc chamber of the same length having deion sheets of the same volume and a known arrangement, in short-circuit circuits with independent 1-15 kA current.
The test results have shown that in the case of an arc chamber of the same volume using the graduated deion sheet arc chamber according to FIG. 1 used in the arc extinguishing device according to the invention, the interruptibility of the switch could be increased by 20 to 70% if the throttle element was used 8 the longitudinal dimension ratio between the long and short deion sheets 2 and 1 is 1.25 ... 2 and the ratio of the number of long and short deion sheets 2, 1 is between 0.5 and 2.
In the current range tested, no critical current could be observed in the arc extinguishing device according to the invention, while in the arc extinguishing devices investigated in parallel with the known structure in the current range between 1 and 3 kA, the arc extinguishing time was extended by 20 to 40%.