DE1018505B

DE1018505B - Druckgasschalter mit Selbstregelung des Auspuffquerschnittes

Info

Publication number: DE1018505B
Application number: DEA22085A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Baltensberger
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1955-01-29
Filing date: 1955-02-12
Publication date: 1957-10-31
Also published as: CH333325A; FR1146698A; US2821607A; BE544806A; GB786607A

Description

Bei Druckgasschaltern ist die zur Schaltung von außen aus einem Druckluftkessel und einer Drucklufterzeugungsanlage zugeführte Druckluft im allgemeinen unabhängig von dem abzuschaltenden Strom. Hierbei ist es erforderlich, daß auch bei kleinen Strömen, wo nur geringe Luftmengen zur Löschung notwendig sind, der volle für die höchste Abschaltleistung ausgelegte Luftbedarf aufgebraucht werden muß. Dies führt in manchen Fällen zu einer unnötig großen Dimensionierung der Drucklufterzeugungsanlage und einer unnötig starken Beanspruchung der mechanischen Teile des Schalters. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß bei kleinen Strömen der Lichtbogen schon vor dem Nulldurchgang abreißt und dadurch unnötige Überspannungen hervorruft.

Es ist deswegen bereits bekannt, die Menge der den Kontakt durchströmenden Luft, die Höhe des Druckes oder die Art des verwendeten Gases von der Höhe des Stromes abhängig zu machen. Man läßt zu diesem Zwecke ein Ventil für die Druckluft je nach dem im Lichtbogen selbst erzeugten Druck mehr oder weniger öffnen; da dieser zusätzliche Druck mit dem abzuschaltenden Strom wächst, kann dadurch die Menge der von außen zugeführten Luft gesteuert werden. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß die Strömung des Löschmittels nicht mit dem Beginn des Abschaltungsvorganges zusammenfällt, sondern etwas verzögert ist. Man hat auch Elektromagnete vorgesehen, die vom Strom im Schalter erregt werden und mit Hilfe von Eisenkernen Ventile steuern. Hierbei sind besondere Magnete und Spulen erforderlich, die den größtmöglichen Abschaltstrom dynamisch und thermisch aushalten müssen, was bei den heute oft sehr großen Strömen in den stark vermaschten Netzen nur schwer zu erreichen ist und weitere Maßnahmen, wie Shuntung des Stromes, notwendig macht. Eine andere bekannte Möglichkeit besteht darin, daß bei hohen Strömen zur Abschaltung ein höherer Drude oder ein anderes Gas verwendet wird als bei kleineren Strömen. Die Steuerung wird hierbei meist durch die Kurzschlußrelais selbst vorgenommen. Dies erfordert aber zusätzliche Einrichtungen, die den Schalter und die Druckluftanlage komplizieren.

Man kann auch den durch den Strom in der Löschkammer entstehenden Druck dazu ausnutzen, um den Auspuffquerschnitt zu verändern. Hierbei wird dieser in unmittelbarer Abhängigkeit vom Druck betätigt. Diese Maßnahme erfordert aber besondere Einrichtungen in der Löschkammer, um den Druck in der verlangten Weise wirksam machen zu können.

Erfmdungsgemäß wird nun bei Druckgasschaltem, bei denen die Unterbrechungsstelle oder Unterbrechungsstellen durch Druckluft entgegen einer Schließkraft geöffnet werden und bei denen die Schalt-Druckgasschalter mit Selbstregelung
des Auspuffquer schnittes

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 29. Januar 1955

Dr.-Ing. Paul Baltensberger, Baden (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

kammern durch Absperrorgane auf der Auspuffseite unter Druck gehalten werden können, eine Einrichtung beschrieben, die in einfacher Weise direkt vom abzuschaltenden Strom die Druckluftströmung steuert. Bekanntlich treten in Leiterscheifen elektrodynamische Kräfte auf, die die Schleife auseinanderzuziehen suchen. Entsprechend dem Erfindungsgedanken verformen die in der Stromzuführung zum Schalter durch den Strom einer Leiterscheife entstehenden Kräfte diese derart, daß ihre Bewegung die Steuerung der Absperrorgane an der Auspuffseite beeinflußt. Zu diesem Zwecke wird die bewegliche, z. B. mit flexiblen Leitungsstücken ausgeführte Leiterschleife mit den Absperrorganen mechanisch verbunden. Hierbei kann unmittelbar ein Auspuffventil gesteuert werden, so daß die Öffnung des Ventils vom abzuschaltenden Strom stetig abhängig wird. Man kann auch mit der Leiterschleife einen Riegel mechanisch verbinden, der bis zu einer bestimmten Stromstärke, beispielsweise dem Betriebsstrom, das Auspuffventil mehr' oder weniger geschlossen hält. Bei höheren Strömen wird er aber zurückgezogen, so Haß das Ventil durch die Druckluft ganz geöffnet werden kann und damit die volle Strömung zuläßt. Die zu diesem Riegel gehörende Gegenfeder kann dabei einstellbar ausgeführt werden. Bei Druckluftschaltern mit mehreren Schaltstellen,, die durch' außenliegende Leitungsstücke verbunden werden, genügt es, nur eine Leiterschleife in

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die Verbindung zwischen beiden Schaltstellen anzuordnen und diese gemeinsam auf die Absperrorgane der zugehörigen Schaltkammer einwirken zu lassen.

Die Rückstellung erfolgt kurz nach dem Abschaltvorgang durch Federkraft. Es ist auch die umgekehrte Wirkungsweise möglich, daß das Auspuffventil durch die Druckluft geschlossen und durch die dynamische Wirkung direkt geöffnet oder über einen Riegel offengehalten wird.

lator 4 aufgebauten metallischen Kammer 7 befindet, bis zum Auspuffventil 8. Je nach der Größe der Öffnung dieses Ventils ist der Luftstrom stärker oder schwächer. Die öffnung wird nun von der Leiterschleife 9 über das Gestänge 10 gesteuert. Die Leiterschleife 9 befindet sich an der Zuleitung 11 zum Kontakt 1-2. Die stromdurchflossene Leiterschleife 9 besteht aus zwei starren Gliedern 12, die über flexible Stücke 13 miteinander und mit der Zuleitung 11 zum

Die die Kräfte erzeugende Leiterschleife kann auch io Kontakt 1-2 verbunden sind. Je nach Größe des durch

in Form einer Spirale ausgeführt werden. Hierbei ist es möglich, die Kraftwirkung der Ströme zu erhöhen. Aus konstruktiven Gründen ist es zweckmäßig, die einzelnen Windungen viereckig auszuführen. Man kann dann zwei gegenüberliegende Seiten dieser so geformten Leiterscheife starr und die beiden anderen dazu senkrechten Seiten flexibel ausführen. Hierbei fließen auf jeder Seite in den einzelnen Teilen der Spirale gleichgerichtete Ströme. Die Ströme je die Leiterschleife fließenden Stromes wird das Auspuffventil 8 mehr oder weniger geöffnet. In Fig. 1 ist eine zweite Schaltstelle 14 angedeutet, deren Auspuffventil von derselben Leiterschleife 9 über das Gestänge 15 gesteuert wird. Die Feder 17 dient zur Rückstellung des Auspuffventils 8.

In der Fig. 2 ist eine andere Ausführung dargestellt, bei der die Öffnung des Auspuffventils nicht stetig vom Strom abhängt, sondern das erst von einer

zweier gegenüberliegender Seiten haben aber ent- 20 bestimmten Stromhöhe an ganz geöffnet wird, sonst

gegengesetzte Richtung. Die Krafterhöhung zwischen den gegenüberliegenden Seiten entsteht dann durch die Summe der auf jeder Seite fließenden Ströme. Da die Kräfte dem Quadrat der Ströme proportional sind, wird die Kraftwirkung durch diese Ausbildung der Leiterschleifen stark erhöht. Die Bewegung der Leiterschleife steuert dann das Auspuffventil direkt oder über einen Riegel.

Man kann auch zwei gegenläufige Spiralen veraber geschlossen oder nur wenig geöffnet bleibt.

Die Ausführung unterscheidet sich nur in der Absperrvorrichtung für die Druckluft. Das Auspuffventil 8 wird hier nicht unmittelbar durch das Gestange der Leiterschleife 9 betätigt, sondern über den Hebel 18 und den Verriegelungsstift 19. Normalerweise kann das Auspuffventil nicht geöffnet werden. Erst beim Auftreten von Strömen bestimmter Höhe wird der Verriegelungsstift 19 gegen den Druck der

wenden, die in sich starr und nur durch flexible Lei- 30 Feder 20 gehoben. Damit ist das Ventil freigegeben

tungsstücke miteinander verbunden sind. Bei diesen fließen die Ströme in jedem Bogenstück beider Spiralen in gleicher Richtung, so daß diese sich anziehen. Diese Anziehung wird zur Steuerung des Aus- und wird durch die Druckluft gegen den Druck der Feder 17 geöffnet. Die Rückstellung wird durch die Federn 17 und 20 bewirkt. Die. Gegenkraft der Feder 20 kann zur Einstellung des Stromes von außen ein-

puffventils ausgenutzt. Auch hierbei ist die Kräfte- 35 stellbar gemacht werden (nicht gezeichnet). Auch bei

dieser Ausführung können je zwei Schaltkammern von derselben Leiterschleife gesteuert werden.

Die Leiterschleife nach Fig. 3 und 4 besteht ebenfalls aus starren Gliedern 12 und flexiblen Stücken 13.

läuft der Strom in jeder Windung gleichsinnig, so daß 40 Die Leiterscheife ist aber spiralförmig ausgebildet.

die Windungen sich gegenseitig ebenfalls anziehen. Bei Die Spirale ist aus konstruktiven Gründen in dem Bei

wirkung gegenüber der einfachen Leiterschleife verstärkt.

Eine ähnliche Wirkung erhält man, wenn man die Leiterschleife schraubenförmig ausführt. Hierbei verSchaltern mit mehreren Schaltstellen, bei denen je zwei Schaltstellen eine gemeinsame Leiterschleife zur Steuerung der Auspuff ventile besitzen, kann diese Leiterschleife in zwei Teilen ausgeführt werden.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen des Erfindungsgedankens. In

Fig. 1 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die stromführende Leiterschleife unmittelbar das Auspuffventil steuert; in

Fig. 2 wird das Auspuffventil über einen Riegel gesteuert;

Fig. 3 zeigt die spiralförmige Anordnung,

Fig. 4 ihr Zusammenwirken mit den Absperrorganen; in

Fig. 5 ist die schraubenförmige Anordnung dargestellt;

Fig. 6 ist ein Glied davon in Seitenansicht;

Fig. 7 und 8 stellen die Ausführung mit zwei sich gegenseitig anziehenden Spiralen dar.

Der auszuschaltende Kontakt besteht aus dem beweglichen hohlen Schaltstück 1 und dem festen Schaltstück 2, Er ist im Hohlisolator 4 untergebracht, dessen Innenraum 5 damit die Löschkammer darstellt. Die spiel nicht rund, sondern viereckig geführt. Je zwei gegenüberliegende Seiten sind starr, 12, die dazu senkrechten, 13, flexibel. Die ganze Leiterschleife besteht also aus zwei gegeneinander beweglichen, in sich starren Gruppen 12. Bei jeder Gruppe ist die Stromrichtung in jedem Glied gleich. Die beiden Gruppen haben aber gegeneinander entgegengesetzte Stromrichtung. Hierdurch verstärkt sich die Kraftwirkung der Ströme. Sie ist etwa so groß, wie wenn in einer einfachen Leiterschleife der dreifache Strom fließen würde. Da die Kraftwirkung proportional dem Quadrat der Ströme anwächst, ist sie etwa das 9fache. Jede aus den drei festen Gliedern bestehende Gruppe ist mechanisch durch isolierende Zwischenlagen 21 starr ausgeführt, kann sich aber als Ganzes in dem Lager 22 drehen. In der Zeichnung am oberen Teil ist ein Gestänge 23 angebracht, das die Absperrorgane 19 betätigt. Dies ist deutlicher in Fig. 4 zu erkennen, wo die Verbindung dieses Gestänges mit dem bereits erwähnten Riegel 19 angedeutet ist. Der untere Teil ist über die Achse 24 fest an der metallischen Kammer 7 gelagert.

In Fig. 5 ist eine ähnliche Ausführung mit schrau-

Druckluft gelangt in der angegebenen Pfeilrichtung an 65 benförmiger Ausbildung der Leiterschleife dargestellt.

den Kontakt 1-2, wo nach Beginn der Öffnung, die durch die Druckluft gegen die Feder 16 bewirkt wird, die Löschung erfolgt. Die Druckluft geht durch die Höhlung des beweglichen Schaltstücks 1 und gelangt Die festen Glieder der Schleife sind hier rechteckig ausgebildet, wie in Fig. 6 einzeln dargestellt, und mehrere (im Beispiel drei) Glieder sind durch flexible Stücke 13 miteinander verbunden. Die Stromrichtung

durch den Hohlraum 6, der sich in der auf den Iso- 7" ist in jedem Glied gleich, so daß sie sich gegenseitig

Claims

anziehen und dadurch den Hebel 26 bewegen, der seinerseits das Auspuffventil 8 betätigt. Auf der anderen Seite ist eine weitere Schaltkammer 14 dargestellt, deren Auspuffventil von drei weiteren festen Gliedern 25 gesteuert wird. Die flexiblen Glieder 13 sind hier so angeschlossen, daß wieder die Stromrichtung in ihnen gleich, sie aber gegenüber der zur linken Kammer gehörenden Stromschleife entgegengesetzt ist, so daß der resultierende Fluß praktisch Null wird. Die beiden Stromschleifen sind durch isolierende Zwischenstücke 27 miteinander starr verbunden, die wiederum starr an den beiden metallischen Kammern 7 und 14 befestigt sind. In Fig. 7 und 8 stellen 28 zwei in sich starre spiralförmige Leiterschleifen dar. Sie sind so miteinander flexibel verbunden, daß sie sich gegenseitig anziehen und dadurch über den Hebel 26 das Auspuffventil 8 steuern. Die Spirale ist in dem aus Isoliermaterial bestehenden Führungsstück 30 gehalten. Jede Spirale ist in sich starr durch die Isolierstücke 29 ausgebildet. P A T I·: N T A N S P P. 0 C II K ·

1. Druckgasschalter mit einer oder mehreren Unterbrechungsstellen, die durch Druckluft entgegen einer Schließkraft geöffnet werden, mit Schaltkammern, die durch Absperrorgane auf der Auspuffseite unter Druck gehalten werden können, wobei die durchströmende Luft mit der abzuschaltenden Stromstärke anwächst, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Stromzuführung zum Schalter durch den Strom in einer Leiterschleife entstehenden Kräfte die Leiterschleife selbst derart verformen, daß ihre Bewegung die Steuerung der Absperrorgane an der Auspuffseite beeinflußt.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife mit dem Auspufrventil durch ein Gestänge verbunden ist, so daß es in Abhängigkeit von der Stromstärke mehr oder weniger öffnet.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife über ein Gestänge mit einem Riegel verbunden ist, der das Auspuffventil normalerweise festhält, und daß der Riegel von einer bestimmten Stromstärke an geöffnet wird.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bis zu einer bestimmten Stromstärke das Auspufrventil sperrende Riegel eine einstellbare Gegenfeder besitzt, die die Einstellung des Stromes gestattet, bis zu dem der Riegel das Auspuffventil sperrt.

5. Druckgasschalter nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffventil geöffnet wird, wenn der abzuschaltende Strom größer als der Betriebsstrom ist.

6. Druckgasschalter nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffventil geöffnet wird, wenn der abzuschaltende Strom bereits einen bestimmten Wert unter dem Betriebsstrom erreicht hat.

7. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kräfte erzeugende Leiterschleife wenigstens teilweise aus flexiblen Gliedern besteht und mit Gelenken verbunden ist, die die Absperrorgane an der Auspuffseite steuern.

8. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 7 mit mehreren Schaltstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführende Leiterschleife in der Verbindungsleitung zwischen zwei Schaltstellen liegt und gemeinsam die Absperrorgane der zu beiden gehörenden Schaltkammern steuert.

9. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kräfte erzeugende Leiterscheife spiralförmig ausgebildet und so mehrere in ihrer Wirkung sich verstärkende Windungen bildet.

10. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kräfte erzeugende Leiterschleife schraubenförmig ausgebildet und bei paarweiser Anordnung entsprechend Anspruch 9 die beiden Hälften der Schleife gegensinnig gewickelt sind.

11. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kräfte erzeugende Leiterschleife aus zwei in sich starren, flexibel miteinander verbundenen Spiralen besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 613 833.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen