DE1019367B

DE1019367B - Schalter mit Lichtbogenloeschkammer

Info

Publication number: DE1019367B
Application number: DES36942A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Haese
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-12-23
Filing date: 1953-12-23
Publication date: 1957-11-14

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Schalter mit Lichtbogenlöschkammer, in welcher der Lichtbogen in Teillichtbögen aufgespaltet wird und der zur Abschaltung größerer Ströme bis etwa 1200 Ampere bei Spannungen bis zu 6000 Volt geeignet ist. Es sind bereits Leistungsschalter bekanntgeworden, bei denen der entstehende Lichtbogen, nach Trennung der Kontakte in einem schmalen Raum zündet. Bei diesen Schaltern spielt das kräftige, magnetische Blasfeld zur Löschung des Lichtbogens eine entscheidende Rolle. Handelt es sich jedoch um sehr starke Ströme hoher Spannung, so läßt sich der Lichtbogen in den Lichtbogenlöschkammern solcher Schalter nicht mehr genügend stark ausweiten und ist infolgedessen nicht mehr mit Sicherheit zu löschen.

Es ist daher schon bekannt, den Lichtbogen in einer besonderen Zündkammer zu erzeugen, der Einwirkung einer magnetischen Blaseinrichtung zu unterwerfen und ihn. hierauf in eine besondere Löschkammer zu drängen, in welcher er dann eine Ablenkung in der Querrichtung, d. h. parallel zu einer Ebene, die senkrecht zur Verbindungslinie der Kontakte liegt, erfährt. Besondere metallische Teilstücke sorgen bei dieser Löschung dafür, daß der Lichtbogen in eine Anzahl von Teillichtbögen aufgeteilt wird. Ein derartiger Schalter besitzt bei verhältnismäßig sehr großen Abmessungen einen Doppelkontakt, ist aber doch nicht zur Abschaltung größerer Leistungen geeignet.

Es ist ferner ein Hörnerschalter mit Funkenkammer bekannt, bei welchem der Abschaltlichtbogen auf Hörner übergeblasen und zwischen diesen verlängert wird. Bei diesem Schalter ist eine Zwischenelektrode vorgesehen, die zwei Hörner besitzt, die jeweils mit einem gegenüber dem divergierenden Horn eines Schalterkontaktes ein Hörnerpaar bildet, derart, daß an den Hörnerpaaren beim Schalten zwei räumlich getrennte, elektrisch in Reihe geschaltete und in der gleichen Richtung stromdurchflossene Teillichtbögen entstehen, die zwischen zwei festen Schalterkontakten und einem diese überbrückenden beweglichen Kontaktteil gezogen werden. Dieser Schalter besitzt eine Löschkammer mit großen Öffnungen, so daß die Lichtbogen die Kammer leicht übersteigen können und infolgedessen sehr viel freien Raum benötigen, damit die Lichtbogen gegebenenfalls frei ausblasen können. A.uch dieser Schalter besitzt erhebliche Abmessungen und ist für Stromstärken über 500 Ampere bei etwa 6000 Volt nicht mehr zu gebrauchen.

Außer den vorstehend geschilderten Schaltern mit Funkenkammern sind Lichtbogenlöschkammern bekannt, die in mehrere spaltförmige Räume unterteilt sind und bei denen die Schenkel der Lichtbogenlaufhörner abwechselnd in benachbarte Räume der Löschkammer eingreifen.

Schalter mit Lichtbogenlöschkammer

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Kurt Haese, Berlin-Grunewald,
ist als Erfinder genannt worden

Bei einzelnen Löschkammern sind die spaltförmigen Räume senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schaltstücke angeordnet. Derartige Löschkammern haben den Nachteil, daß der Schaltlichtbogen senkrecht zu seiner durch den thermischen Auftrieb und die magnetische Blaswirkung der durch die leitenden Schalterteile gebildeten Stromschleife gegebenen Laufrichtung bewegt werden muß, was komplizierte Blaseinrichtungen erfordert und auch nicht immer zu der gewünschten sicheren Löschung des Schaltlichtbogens führt.

Bei denjenigen bekannten Schaltern, bei denen die spaltförmigen Räume parallel zur Bewegungsrichtung der Schaltstücke angeordnet sind, ist lediglich eine Parallelschaltung mehrerer Teillichtbögen vorgesehen. Dadurch wird zwar die Leistungsfähigkeit der Löschkammer in bezug auf die Größe des zu unterbrechenden Stromes, nicht aber in Hinsicht auf die Höhe der zu unterbrechenden Spannung erhöht.

Die Erfindung betrifft, von diesem Stand der Technik ausgehend, Schalter mit einer in mehrere parallel

zu der Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktteile angeordnete, spaltförmige Räume unterteilten Lichtbogenlöschkammer und Lichtbogenlaufhörnern, deren Schenkel abwechselnd in benachbarte Räume der Löschkammer eingreifen, und besteht darin, daß die Lichtbogenlaufhörner derart angeordnet und geschaltet sind, daß immer zwei parallel geschaltete Teillichtbögen mit dem dritten Teillichtbogen in Reihe liegen. Durch diese besondere Schaltung der Lichtbogenhörner erhält die Löschkammer die Fähigkeit,

703 760/231

Claims

auch große Ströme hoher Spannung sicher zu unterbrechen. Darüber hinaus wird durch die Anordnung gemäß der Erfindung eine den zum Stand der Technik gehörenden Löschkammern gegenüber in räumlicher Hinsicht besonders vorteilhafte Löschkammer geschaffen. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den neuen Schalter nach Linie E-E der Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 1; Fig. 4 zeigt die abgewickelte Hilfselektrode 5, Fig. 5 das abgewickelte Lichtbogenlaufhorn 3, Fig. 6 das abgewickelte Lichtbogenlaufhorn 4; Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie G-H der Fig. 2; Fig. 8 ist ein Schnitt nach Linie I-K der Fig. 2; Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung. Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, besteht die Kammer aus zwei Seitenwänden 6 und vorzugsweise zwei Zwischenwänden 7', die in einem Abstand von wenigen Millimetern voneinander stehen. Die Wände können einen Spalt mit parallelen Wänden oder auch einen Spalt umfassen, der sich in an sich bekannter Weise düsenartig nach oben verengt. Die Spalte können sich auch nach oben verjüngen und in einen Spalt 8 von etwa 1 mm Breite oder weniger auslaufen. Diese starke Verengung ist ein wesentliches Mittel, um die Löschung herbeizuführen, da infolge dieser starken Verengung der Austritt des Lichtbogens aus der Kammer und ein Kurzschluß zwischen den Teillichtbögen wirksam verhindert wird. An Stelle der Verengung der Spalte kann auch eine andere Ausgestaltung des oberen Endes der Spalte vorgenommen werden. Die Öffnungen der Spalte können beispielsweise eine solche Form haben, daß die Teillichtbögen nach verschiedenen — vorzugsweise entgegengesetzten — Richtungen ausblasen. Als Werkstoff für die Seitenwände und Zwischenwände kommt nur lichtbogenfeste Keramik, Asbestschiefer oder ein ähnlicher Stoff in Frage, der große Wärmemengen aufnehmen kann, ohne elektrisch leitend zu werden. Die Wände bilden zusammen drei oder mehrere Spalte. Über dem festen Schaltstück 1 steht ein Lichtbogenhorn 3, das in üblicher Weise den Lichtbogen von dem Schaltstück übernimmt. Dieses Lichtbogenhorn verjüngt sich und endet in dem mittleren Spalt der Kammer. Die beiden Seitenspalte sind in der Nähe des festen Schaltstückes 1 durch Füllstücke 16 verschlossen, die den Lauf des Lichtbogenfußpunktes vom festen Schaltstück in den mittleren Spalt hinein erzwingen. Der andere von dem beweglichen Schaltstück 2 ablaufende Lichtbogenfußpunkt wird von einem über dem beweglichen Schaltstück angeordneten Laufhorn 4 übernommen, das in der Abwicklung vorzugsweise gabelförmig gespalten ist. Erfindungsgemäß wird dieses Horn nach dem Schließen der Gabel wieder in zwei getrennte Hörner gespalten, die in die beiden Außenspalte der Kammer eingeführt sind. Der mittlere Spalt ist über dem Horn durch ein keilförmiges Füllstück 16 geschlossen und dieses unterstützt so die Abwanderung des von dem beweglichen Schaltstück übernommenen Lichtbogenfußpunktes in die Seitenspalte der Kammer (Fig. 8). Der von den beiden Schaltstücken aufsteigende Lichtbogen trifft etwa in seiner Mitte auf die Hilfselektrode 5, die in ihrem unteren Teil die volle Breite der Kammer einnimmt. Der Lichtbogen wird durch die Hilfselektrode in zwei, drei oder mehrere in Reihe geschaltete Teillichtbögen aufgeteilt. Mit 10 ist eine Blasspule bezeichnet, 11 ist die Schalterzuleitung, 12 die Ableitung. Die Hilfselektrode 5 besteht aus einem Blechstreifen, der an einem Ende ein langes Laufhorn, am anderen Ende zwei parallele seitlich angeordnete Laufhörner bildet (Abwicklung s. Fig. 4). Die Stirnwände der Lichtbogenlöschkammer sind mit 13 und 14 bezeichnet. Die Hilfselektrode 5 ist um einen isolierenden Keramikkörper 15 bzw. 21 aufgewickelt, derart, daß die Laufhörner in die beiden Spalte der Kammer hineinragen, und zwar das mittlere Horn in den mittleren Spalt, die seitlichen Hörner in die Außenspalte. Die Hilfselektrode ist so eingelegt, daß das mittlere Laufhorn in Richtung des mit dem beweglichen Schaltstück verbundenen Lichtbogenl auf horns in dem von diesem nicht ausgefüllten mittleren Spalt der Kammer liegt. Entsprechend liegen die seitlichen Hörner in den Außenspalten neben dem vom festen Schaltstück abgehenden Lichtbogenlaufhorn, das im Mittelspalt der Kammer angeordnet ist. In der Schleife der Blechstreifen (Hilfs-Iaufhörner) kann zur Erzielung des gewünschten magnetischen Antriebs des Lichtbogens auch ein isolierter Eisenkörper angeordnet sein. Die beiden Teillichtbögen, die nach der Aufspaltung durch die Hilfselektrode entstehen, brennen zwischen dem Lichtbogenhorn 3 und der Hilfselektrode 5 und zwischen der Hilfselektrode 5 und dem Horn 4. Durch die Kammerausbildung und die Ausbildung der Hilfselektrode 5 werden die Teillichtbögen so geführt, daß sie in die Kammer hineinwandern. Der Lichtbogen brennt infolgedessen im Mittelspalt zwischen dem Laufhorn 3 und dem einen Laufhorn der Hilfselektrode 5 (vgl. Fig. 3) und in einem oder in baiden Außenspalten zwischen dem zweiten Laufhorn der Hilfselektrode 5 und dem Lichtbogenlaufhorn 4, das mit dem beweglichen Schaltstück leitend verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei dem gleichen Kammerumfang praktisch die doppelte Brennlänge für den Lichtbogen erreicht wird und damit die Löschspannung der Kammer verdoppelt wird. Eine derartige Kammer setzt voraus, daß über den äußeren Umfang der Kammer kein Lichtbogen hinaustreten darf, da sonst ein Kurzschließen der Lichtbögen eintritt. Diese Bedingung erfüllen in idealer Weise beispielsweise die bekannten Düsenkammern. Es ist aber auch möglich, mit einer sehr schroffen Verengung des Spaltes auszukommen. Bei kleinen zu unterbrechenden Strömen, bei denen das Blasfeld noch nicht voll wirksam ist, kann man die Löschzait dadurch verringern, daß man zwischen den Lichtbogenlaufhörnern noch zusätzliche Hilfselektroden 17, 18, 19, 20 anordnet, die als Beschleunigungselektroden wirken und etwa die halbe Länge der Lichtbogenlaufhörner haben. Durch diese Beschleunigungselektroden wird die Löschzeit für den Lichtbogen so weit herabgesetzt, daß der Lichtbogen auch bei kleinen Strömen einwandfrei löscht (Fig. 9). g. Patentansprüche:

1. Schalter mit einer in mehrere parallel zu der

Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktteile angeordnete, spaltförmige Räume unterteilten Lichtbogenlöschkammer und Lichtbogenlaufhörnern, deren Schenkel abwechselnd in benach-

barte Räume der Löschkammer eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenlaufhörner derart angeordnet und geschaltet sind, daß immer zwei parallel geschaltete Teillichtbögen mit dem dritten Teillichtbogen in Reihe liegen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenspalte in der Nähe des festen Schaltstückes durch Füllstüdce verschlossen sind, die den Lauf des Lichtbogenfußpunktes von dem festen Schaltstück in den mittleren Spalt hinein erzwingen.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hilfslaufhörnern als Beschleunigungselektroden wirkende Hilfselektroden vorgesehen sind, die etwa bis in die Mitte der Löschkammer radial in diese hineinragen.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung des gewünschten magnetischen Antriebs des Lichtbogens an den Hilfslaufhörnern in der Schleife der Hilfslaufhörner ein Isolierkörper angeordnet ist.

ίο

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schleife der Hilfslaufhörner ein isolierter Eisenkörper angeordnet ist.

6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spalte der Lichtbogenlöschkammer an ihrem oberen Teil eine solche Form haben, daß die Teillichtbögen nach verschiedenen — vorzugsweise entgegengesetzten! — Richtungen ausblasen.

7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spalte der Lichtbogenlöschkammer sich nach oben verjüngen.

8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spalte in Richtung des aufsteigenden Lichtbogens in Düsen auslaufen, die einen Kurzschluß zwischen den einzelnen Teillichtbögen verhindern.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 962 869,1000691; britische Patentschrift Nr. 617 805.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen