DE1007409B

DE1007409B - Arc extinguishing chamber

Info

Publication number: DE1007409B
Application number: DES38264A
Authority: DE
Inventors: Dr Johannes Goerner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-03-22
Filing date: 1954-03-22
Publication date: 1957-05-02

Description

DEUTSCHESGERMAN

Um den Lichtbogen, der zwischen Kontakten beim Abschalten von elektrischen Stromkreisen entsteht, zu löschen, ist es üblich, diesen Lichtbogen in eine Lichtbogenkammer wandern zu lassen bzw. zu blasen. Durch geeignete Formgebung der Kontakte, durch Verwendung von die Lichtbogenwanderung beschleunigendem Material an den Lichtbogenhörnern od. dgl. kann die Wanderungsgeschwindigkeit und die Längung des Lichtbogens, auf den in den meisten Fällen nur das Eigenblasfeld und der thermische Auftrieb einwirken, beeinflußt werden. Eine weitere bekannte Lichtbogenbeeinflussung ergibt sich durch die Verwendung von Fremdblasfeldern, die von Blasspulen oder auch von permanentmagnetischen Bläsern erzeugt werden. Zur Löschung der Lichtbögen in den Löschkammern werden vorzugsweise Verfahren angewandt, die auf eine Längung des Lichtbogens abzielen. Hierbei werden die Fußpunkte des Lichtbogens so auseinandergezogen und der Abstand zwischen diesen Punkten wird noch durch Keile od. dgl. vergrößert, daß der Lichtbogen Wellenform und insgesamt eine große Länge annehmen muß.To avoid the arc that occurs between contacts when electrical circuits are switched off, To extinguish, it is common practice to let this arc wander into an arc chamber or to blow it. By appropriate shaping of the contacts, by using the arc migration accelerating Material on the arc horns or the like. The migration speed and the Lengthening of the arc, on which in most cases only the self-blowing field and the thermal one Act on buoyancy, be influenced. Another known arc influence results from the use of external blow fields, blow coils or permanent magnetic blowers be generated. To extinguish the arcs in the arcing chambers, methods are preferably used, aiming at elongation of the arc. Here, the base points of the arc are pulled apart and so is the distance between these points is still od by wedges. Like. Enlarged that the arc Wave shape and must assume a great length overall.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine derartig bekannte Lichtbogenkammer dargestellt, und zwar sind mit 1 und 2 die Kontaktstücke bezeichnet, mit 3 und 4 die Leitbleche für den Lichtbogen und mit 5 die Keile, die in den Weg des Lichtbogens hineinragen. Die Form des Lichtbogens selbst, der in bekannter Weise unter der Wirkung eines Blasfeldes steht, ist durch die gestrichelte Linie 6 angedeutet. An sich würde es genügen, wenn die zur Längung des Lichtbogens dienenden Teile sehr schmal ausgeführt werden. Da es sich aber im allgemeinen um eine keramische Masse handelt, die geformt und gebrannt werden muß und nur eine verhältnismäßig geringe Festigkeit aufweist, nehmen diese Keile einen verhältnismäßig großen Platz ein, der die Gesamtlänge der Lichtbogenkammer mitbestimmt. Außerdem müssen die Keile eine gewisse Wärmekapazität aufweisen, sonst verglast ihre Oberfläche. Eine weitere bekannte Methode, den Lichtbogen zu längen, verwendet magnetisierbare Einsätze für die Lichtbogenlöschkammer. Die Wirkung dieser Einsätze beruht auf der Erzeugung des Eigenblasfeldes durch den Lichtbogen gegebenenfalls unter Verwendung von selbst einschaltenden Spulen. Das so erzeugte Eigenblasfeld des Lichtbogens wirkt der Wanderung des Lichtbogens an der Stelle der Einsatzteile entgegen. Diese Einsatzteile haben an sich eine gute Wirkung bei kräftigen Lichtbögen, sind jedoch, da ihre Wirkung von der Stärke des Lichtbogens abhängig ist, bei schwachen Lichtbögen nicht geeignet. Bei starken Lichtbögen ergibt sich immer die Schwierigkeit, diese LichtbogenlöschkammerIn Fig. 1 of the drawing, such a known arc chamber is shown, namely with 1 and 2 denotes the contact pieces, with 3 and 4 the guide plates for the arc and with 5 the Wedges protruding into the path of the arc. The shape of the arc itself, known in Way is under the action of a blown field is indicated by the dashed line 6. Per se it would be sufficient if the parts used to elongate the arc were designed to be very narrow will. But since it is generally a ceramic mass that is shaped and fired must be and only has a relatively low strength, these wedges take a relatively large space that determines the overall length of the arc chamber. aside from that the wedges must have a certain heat capacity, otherwise their surface will be glazed. Another known method of lengthening the arc uses magnetizable inserts for the arc chamber. The effect of these inserts is based on the generation of the self-blowing field by the Arc, if necessary, using self-switching coils. The self-blowing field created in this way of the arc counteracts the migration of the arc at the location of the insert parts. These insert parts have a good effect in themselves with powerful arcs, but are because of their effect depends on the strength of the arc, not suitable for weak arcs. With strong Arcing always results in the difficulty of this arc quenching chamber

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Johannes Görner, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Johannes Görner, Nuremberg,
has been named as the inventor

Einsatzteile gegen die starke, durch den LichtbogenInsert parts against the strong, by the arc

so erzeugte Erhitzung zu schützen.to protect the heat generated in this way.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogenlöschkammer, in der der zwischen elektrischen Schaltkontakten entstehende Lichtbogen nach Verlassen der Kontakte durch Längung unter Verwendung von außerhalb der Lichtbogenkammer angeordneten magnetischen, feldlinienerzeugenden Elementen gelöscht wird, bei der aber die vorgenannten Nachteile der bekannten Anordnungen sicher vermieden sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die feldlinienerzeugenden Elemente teilweise derart angeordnet und ausgebildet sind, daß auf den Lichtbogen senkrecht zur größten Längsausdehnung der Löschkammer magnetische Felder wechselnder Dichte und/oder Richtung derart einwirken, daß der Lichtbogen in Wellenform gelängt wird. Hierdurch kann, ohne daß in der Lichtbogenkammer irgendwelche Körper angebracht werden, der nämliche Vorgang erzielt werden wie bei einer Lichtbogenkammer mit keramischen Keilen. Für die Erfindung ist es dabei unmaßgeblich, ob die Bewegung des Lichtbogens in der Löschkammer in Richtung der Austrittsöffnungen zusätzlich noch von einem homogenen Fremdblasfeld unterstützt wird oder ob der Lichtbogen von den Kontakten weg in den Bereich der Felder wechselnder Dichte und/oder Richtung ausschließlich durch thermischen Auftrieb und seinem Eigenblasfeld getrieben wird.The invention relates to an arc extinguishing chamber in which the electrical switch contacts arcing created after leaving the contacts by elongation using outside the arc chamber arranged magnetic, field line generating elements deleted is, but in which the aforementioned disadvantages of the known arrangements are safely avoided. the Invention is characterized in that the field line generating Elements are partially arranged and designed so that perpendicular to the arc magnetic fields of varying density and / or for the greatest longitudinal extent of the arcing chamber Act in the direction that the arc is elongated in wave form. This allows, without any bodies are placed in the arc chamber, the same process can be achieved like an arc chamber with ceramic wedges. For the invention, it is not relevant whether the movement of the arc in the quenching chamber in the direction of the outlet openings in addition is still supported by a homogeneous external blowing field or whether the arc is from the contacts away in the area of the fields of changing density and / or direction exclusively by thermal Buoyancy and its own blowing field is driven.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und deren Vorteile werden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele im einzelnen erläutert. Die Fig. 2 zeigt eine Lichtbogenkammer, wie sie vorteilhaft zur Löschung eines Gleichstromlichtbogens mit vorgegebener Stromrichtung Verwendung finden kann. Die Lichtbogenkammer, die ebenfalls wie die bekannten Kammern mit Leitblechen 3 und 4 aus-Various embodiments of the invention and their advantages are illustrated in the drawing illustrated examples explained in detail. Fig. 2 shows an arc chamber as she advantageous for extinguishing a direct current arc with a predetermined current direction use Can be found. The arc chamber, which, like the known chambers, is equipped with guide plates 3 and 4.

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gerüstet ist, ist im Bereich des größten Abstandes dieser Leitbleche neben den magnetischen Feldlinien des Blasfeldes mit magnetischen Feldlinien 7 dem Blasfeld entgegengesetzter Feldrichtung durchsetzt, und zwar durchdringen diese Feldlinien die Lichtbogenkammer in der Zeichenebene. Das gesamte Feld ist so aufgebaut, daß die Feldlinien Häufigkeitsstellen aufweisen, und zwar zunächst entsprechend der Anordnung der Keile. Der Lichtbogen 6 muß in dem vorgeschriebenen Beispiel die durch einen Pfeil angedeutete Stromrichtung aufweisen, sofern die Kammer voll wirksam sein soll. Die Feldlinien stellen dann für den Lichtbogen auf Grund der elektrodynamischen Kraft, die sie auf den Lichtbogen ausüben, ebenso wie ein keramischer Körper ein Bewegungshindernis dar. Zwischen den Häufigkeitsstellen kann der Lichtbogen nach oben wandern. Das normale Grundblasfeld ist zusätzlich angeordnet, damit der Bogen zwischen den magnetischen Keilen nach oben gedruckt wird.is equipped is in the area of the greatest distance between these baffles next to the magnetic field lines the blowing field is interspersed with magnetic field lines 7 in the opposite field direction to the blowing field, and that these field lines penetrate the arc chamber in the plane of the drawing. The whole field is constructed in such a way that the field lines have places of abundance, initially according to the arrangement the wedges. The arc 6 must be indicated by an arrow in the prescribed example Have current direction, provided that the chamber is to be fully effective. The field lines then represent for the arc due to the electrodynamic force they exert on the arc, as well as a ceramic body represents an obstacle to movement. The arc can hike up. The normal basic blowing field is also arranged so that the bow between the magnetic wedges are printed upwards.

Das in Fig. 2 anzuordnende Feld kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine vorteilhafte Anordnung zur Erzeugung dieses Feldes mit Hilfe von einzelnen permanenten Magneten, die quaderförmig geformt sind und an die Kammerwand angelegt werden, und zwar jeweils mit der eingezeichneten Polarität. Außerdem sind diese Magnete durch den Rückschluß ring 9 miteinander verbunden, so daß sich das Feld im wesentlichen nur durch die Lichtbogenkammer hindurch ausbildet. Die Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht dieser Anordnung. Diesem unregelmäßigen Feld wird dann das eigentliche Blasfeld überlagert, das an sich über die gesamte Längserstreckung konstant ist. Beide Felder werden in ihrer Stärke so aufeinander abgestimmt, daß längs der Erstreckung des Lichtbogens die resultierenden Feldlinien in ihrer Richtung jeweils abwechseln. Eine konstruktive Ausbildungsmöglichkeit zur Erzeugung einer derartigen Feldüberlagerung zeigt Fig. 5. Die Blasbleche 11 und 12 sind so an die Lichtbogenkammer angelegt, daß gleichzeitig die Einzelmagnete gemäß Fig. 4 mit angelegt werden können. Die Blasbleche bilden hierbei den magnetischen Rückschluß für diese Magnete. Das Blasfeld wird in bekannter Weise durch die Blasspule 13 erzeugt. Die permanenten Magnete können selbstverständlich auch oberhalb der Blasbleche angeordnet sein, wenn darauf geachtet wird, daß die entstehenden Felder in das Blasfeld eingreifen.The field to be arranged in Fig. 2 can be generated in various ways. Figs. 3 and 4 show an advantageous arrangement for generating this field with the help of individual permanent Magnets, which are cuboid and are placed on the chamber wall, each with the polarity shown. In addition, these magnets are through the yoke ring 9 with each other connected so that the field is formed essentially only through the arc chamber. the Fig. 4 shows a side view of this arrangement. This irregular field then becomes the real one Superimposed blow field, which is constant over the entire longitudinal extent. Both fields are matched in their strength so that along the extension of the arc, the resulting Alternate field lines in their direction. A constructive training opportunity for generation FIG. 5 shows such a field overlay. The blower plates 11 and 12 are thus attached to the arc chamber created that at the same time the individual magnets shown in FIG. 4 can also be applied. The blower plates form the magnetic return path for these magnets. The blow field is known in Way generated by the blowing coil 13. The permanent magnets can of course also be placed above the blower plates be arranged if care is taken that the resulting fields in the blown field intervention.

Aus der Fig. 6 ist zu entnehmen, daß dieses magnetische Feld auch durch einen Elektromagnet, der durch die Spule 10 angedeutet ist, erzeugt werden kann, und zwar wird dieser Elektromagnet U-förmig ausgebildet und mit Polschuhen ausgerüstet, die kammerartig zueinander stehen, wobei zwischen den Zähnen des Kammes die Lichtbogenkammer angeordnet ist. Bei der Erzeugung des Feldes durch einen Elektromagnet ist der ganz entscheidende Vorteil gegeben, daß die Lichtbogenkammer nicht mehr stromrichtungsabhängig ist, sofern nur dafür gesorgt wird, daß der Elektromagnet jeweils bei Stromumkehr ebenfalls umgepolt wird. Dies ist am einfachsten dadurch zu erreichen, daß dieser Magnet entweder von dem abzuschaltenden Strom wie die Blasspule selbst durchflossen wird oder aber daß die Erregerwicklung für diesen Magnet so an dem Schalter angeschlossen wird, daß sie der Stromumkehr des abzuschaltenden Stromes und damit des Lichtbogens jeweils phasenrichtig zugeordnet ist. Diese Kammer läßt sich daher auch zur Abschaltung von Wechselstrom verwenden. Um die Erregerspule zu entlasten, kann sie so geschaltet sein, daß sie erst beim Übertritt des Lichtbogens auf die Führungsbleche in den Stromkreis eingeschaltet wird. From Fig. 6 it can be seen that this magnetic field can also be generated by an electromagnet, which is indicated by the coil 10, namely this electromagnet is U-shaped and equipped with pole pieces that are chamber-like to each other, wherein the arc chamber is arranged between the teeth of the comb. When the field is generated by an electromagnet, the decisive advantage is that the arc chamber is no longer dependent on the direction of the current, provided that the electromagnet is also reversed in polarity when the current is reversed. The easiest way to achieve this is that this magnet is either traversed by the current to be switched off like the blower coil itself or that the excitation winding for this magnet is connected to the switch in such a way that it reverses the current to be switched off and thus the arc in each case in the correct phase assigned. This chamber can therefore also be used to switch off alternating current. To relieve the excitation coil, it can be switched so that it is only switched on when the arc crosses the guide plates in the circuit.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Lichtbogenkammer, die völlig stromunabhängig arbeitet, und zwar haben hier die Häufigkeitsstellen der magnetischen Feldlinien jeweils umgekehrte Feldrichtung ohne die Verwendung eines Blasfeldes. Hierdurch wird erreicht, daß der Lichtbogen von der einen Häufigkeitsstelle nach oben und von der danebenliegenden nach unten gezogen und hierbei gelängt wird. Die Erzeugung dieses Feldes kann in an sich bekannter Weise analog den Felderzeugungen nach Fig. 3 bis 5 erfolgen, also beispielsweise durch auf die Lichtbogenkammer aufgesetzte permanente Magnete oder durch mehrere entsprechend geformte Elektromagnete.7 and 8 show an arc chamber which works completely independently of current, namely have here the frequency points of the magnetic field lines in each case reversed field direction without the use a blow field. This ensures that the arc from the one frequency point is pulled upwards and downwards from the one next to it and is lengthened in the process. The production this field can take place in a manner known per se analogous to the field generation according to FIGS. 3 to 5, that is to say for example by permanent magnets placed on the arc chamber or by several appropriately shaped electromagnets.

In diesem Fall erübrigt sich das Erzeugen des magnetischen Feldes durch den abzuschaltenden Strom selbst, da ja die Längung des Lichtbogens unabhängig von der Stromrichtung erzielt wird.In this case, there is no need to generate the magnetic field by the switch-off Current itself, since the lengthening of the arc is achieved regardless of the direction of the current.

Zur Erläuterung der Erfindung sind nur Beispiele herangezogen, bei denen der Lichtbogen wellenförmig gelenkt wurde. Durch die Anwendung eines magnetischen Feldes in der Lichtbogenkammer ist es selbstverständlich auch möglich, komplizierte Kurven dem Lichtbogen aufzuzwingen, ohne daß die Gefahr einer Rückzündung entsteht. So kann der Lichtbogen auch in an sich bekannter Weise zu einer Spirale gezogen werden, wodurch sich eine etwas anders geartete Konstruktion der Lichtbogenkammer selbst ergibt.To explain the invention, only examples are used in which the arc is wavy was directed. It goes without saying that a magnetic field is applied in the arc chamber also possible to impose complicated curves on the arc without the risk of a Flashback occurs. In this way, the arc can also be drawn into a spiral in a manner known per se which results in a slightly different construction of the arc chamber itself.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Arc extinguishing chamber, in which the arcing between electrical switching contacts after leaving the contacts by elongation using outside the arc chamber arranged magnetic, field line generating elements is deleted, thereby characterized in that the field line generating elements are partially arranged and designed in this way are that on the arc perpendicular to the largest longitudinal extent of the arcing chamber magnetic fields of changing density and / or direction act in such a way that the arc in Waveform is elongated.

2. Arc chamber according to claim 1, characterized in that the per se uniform External blowing field of a conventional blowing coil with appropriately shaped blower plates one of individual Magnetic field generated by permanent magnets with abundance points and opposite field direction is superimposed.

3. Arc chamber according to claim 1 and 2, characterized by the use of permanent Magnets with a flat BH curve, preferably magnets based on iron oxide.

4. Arc chamber according to claim 3, characterized by the arrangement of the permanent Magnets between the outer wall of the arc chamber and the pole plates of the external blowing field.

5. Arc chamber according to claim 2 to 4, characterized in that when the arrangement is Field lines of varying density generating elements above the blower plates with a magnetic yoke are provided.

6. Arc chamber according to claim 1 to 5, characterized by an electromagnet for Achievement of field lines of varying density with comb-like pole pieces.

7. Arc chamber according to claim 6, characterized in that the electromagnet in the circuit of the arc to be extinguished is arranged.

8. Arc chamber according to claim 6, characterized in that the excitation coil for the Electromagnet is only excited by the contacts after leaving the arc.

9. Arc chamber according to claim "1, characterized in that for generating field lines oppositely polarized magnetic bodies in alternating directions are used.

Considered publications:
German patent specification No. 715 615.

1 sheet of drawings