DE1025967B - Lichtbogenloeschkammer mit im Wege des Lichtbogens angeordneten Platten aus Isolierstoff - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit Lichtbogenkammer und magnetischer Blaseinrichtung.

Derartige Schalter sind an sich bekannt. Insbesondere sind Schalter mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung bekannt, bei der die Lichtbogenlöschung dadurch beschleunigt wird, daß der entstehende Lichtbogen auf mehrere in einer Reihe stehende spitz zulaufende Schlitze in Platten bewegt wird, die in Abständen voneinander angeordnet sind. Die Bewegung des Lichtbogens wird durch ein magnetisches Feld erzielt, das von einer magnetischen Blasspule und entsprechenden Feldpolen erzeugt wird. Dieses magnetische Feld dient gleichfalls dazu, einen Stoß von nicht ionisiertem Gas durch den Lichtbogen hindurch zu erzeugen, während der Lichtbogen selbst praktisch an den geschlossenen Enden der Schlitze in den Isolierstoffplatten unbeweglich gehalten wird.

Derartige Schalter haben Stromspannungskennlinien, welche bei einem gegebenen Stromwert eine sehr hohe Spannungsunterbrechungsfähigkeit ergeben. Eine Verdoppelung der Plattenzahl bewirkt bei geeigneter Feldstärke, Lüftung usw. eine Verdoppelung der Spannungsunterbrechungsf ähigkeit bei der gleichen Stromstärke. Andererseits verringert sich bei Erhöhung der Stromstärke die Spannungsunterbrechungsfähigkeit je Platte in entsprechendem Maße.

Es ist auch bereits bekannt, die Schlitze in den einzelnen Löschplatten nicht miteinander fluchtend auszuführen, sondern abwechselnd derart schräg in den Platten anzubringen, daß der Lichtbogen zickzackförmige Gestalt annehmen muß.

Die Erfindung betrifft nun eine Lichtbogenlöschkammer mit einer Vielzahl in gewissem Abstand voneinander und senkrecht zur Brennrichtung des Lichtbogens angeordneter, aus Isolierstoff bestehender Platten, die mit in Bewegungsrichtung des Lichtbogens sich verjüngenden Schlitzen versehen sind. Gemäß der Erfindung enthält diese Lichtbogenlöschkammer zwei Sorten von Platten, die abwechselnd hintereinander angeordnet sind und von denen die eine Sorte nur einen einzigen Weg für den Lichtbogen frei läßt, während die andere Sorte zwei voneinander getrennte parallele Wege für den Lichtbogen offen läßt. Dadurch wird auf Grund der teilweisen Unterteilung des Lichtbogens in parallel geschaltete Teillichtbögen die thermische Belastung der Löschplatten verringert und die Spannungsfestigkeit der gesamten Löschanordnung heraufgesetzt.

Die Lichtbogenlöschkammer gemäß der Erfindung läßt sich vorteilhaft derart ausführen, daß die eine Plattensorte einen vorzugsweise in der Mitte angebrachten Schlitz aufweist, während die andere Sorte ein Paar in der Bewegungsrichtung des Lichtbogens divergierender Schlitze besitzt. Dabei ist es zweck-Lichtbogenlöschkammer

mit im Wege des Lichtbogens

angeordneten Platten aus Isolierstoff

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa, (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 7. April 1955

Russell E. Frink, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

mäßig, die divergierenden Schlitze in einem derartigen Abstand von den Kanten der Plattenteile anzuordnen, daß Flächen für die Kühlung des Lichtbogens bestehenbleiben. Zur weiteren Erhöhung der Löschwirkung kann zumindest ein Teil der Schlitze der beiden Plattensorten in sich geschlossen ausgeführt sein.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Schalters nach der Erfindung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie H-II;

Fig. 3 und 4 zeigen in vergrößertem Maßstab Platten der Lichtbogenkammer;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Lichtbogenkammer nach Linie V-V der Fig. 2;

Fig. 6 zeigt die Stromspannungskennlinie eines Schalters mit Lichtbogenkammer, die aus einzelnen geschlitzten Platten zusammengesetzt ist.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Kontakteinrichtung, die bei Trennung der Kontakte einen Lichtbogen zieht,

der unter der Wirkung des von der Blasspule 3 und der ihr zugeordneten magnetischen Einrichtung 4 hervorgerufenen magnetischen Querfeldes in eine Lichtbogenkammer 2 nach oben getrieben wird. Ein drehbeweglicher Kontaktarm 5 trägt eine stromleitende

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Brücke 6. die in der in Fig. 1 gezeigten Einschaltstellung die feststehenden Hauptkontakte 7 und 8 miteinander verbindet.

Ein Leiter (Kontaktstift) 9 dient als Verbindung von dem feststehenden Hauptkontakt 7 durch eine Durchführung 10 zu dem äußeren Stromkreis. Ein zweiter Leiter oder Kontaktstift für den feststehenden Hauptkontakt 8 ist nicht dargestellt, kann aber die gleiche Form haben wie der Leiter 9.

weise verläuft dieser Schlitz 33 längs der Mittellinie 35 der Platte 17.

Bei der Montage der Lichtbogenkammer 2 wechseln sich die Platten 16 und 17 ab, d. h., auf eine Platte 17 folgt eine Platte 16, dann eine weitere Platte 17 und wieder eine Platte 16. Das nur aus Gründen der mechanischen Festigkeit in der Platte 16 vorgesehene Verbindungsstück 36 wird vorzugsweise abwechselnd angewendet; d. h., die erste Platte 16 besitzt das Ver-

Dementsprechend besteht der elektrische Strom- io bindungsstück links, während bei der zweiten Platte

kreis bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Schalters für den geschlossenen Stromkreis aus dem Leiter 9, dem feststehenden Hauptkontakt 7, der leitenden Brücke 6, dem feststehenden Hauptkontakt 8 und dem Verbindungsleiter zum äußeren Stromkreis.

Beim öffnen des Schalters bewegt sich der Kontakt 5 im Uhrzeigersinn um einen nicht dargestellten Drehzapfen, der in elektrischer Verbindung mit dem feststehenden Hauptkontakt 8 steht, so daß zwischen den Abtrennstücken 11 und 12 nach Trennung der leitenden Brücke 6 von den Hauptkontakten 7 und 8 ein Lichtbogen gezogen werden kann.

Beim Trennen der Kontakte 11 und 12 weitet sielt der zwischen ihnen entstehende Lichtbogen infolge der Stromschleife nach oben aus, so daß einer seiner Fußpunkte auf das Lichtbogenleitblech 18 und der andere Lichtbogenfußpunkt auf das andere Blech 19 übergeht.

Nunmehr wird die Blasspule 3 in den Stromkreis 16 das mechanische Verbindungsstück rechts angebracht ist. Vorzugsweise aus Asbestschnur bestehende Abstandhalter 37 (s. Fig. 2 und 5) sind auf den äußeren Seitenkanten 32 der Platten 16 und 17 angebracht, z. B. aufgekittet, um die Platten 16 und 17 in Abstand voneinander zu halten. Auf diese Weise ergibt sich die Baugruppe 45, bestehend aus den zusammengekitteten Platten 16 und 17, die in das Lichtbogenkammergehäuse nach unten hineingedrückt werden kann.

Die Platten 16 und 17 bestehen vorzugsweise aus einem feuerfesten Isolierstoff, z. B. aus Zirkon-Keramik, das bei der Berührung mit dem elektrischen Lichtbogen kein Gas abgibt.

Oberhalb des Lichtbogenleitbleches 19 befindet sich eine zweite Platte 26 aus Isolierstoff, die durch streifenförmige Abstandhalter 25 von der rechten Platte des Plattensatzes 45 entfernt gehalten ist. Zwei weitere Abstandhalter 25 halten die rechte Platte 26

eingeschaltet, so daß das zwischen den Feldpolen 14 3° in einem Abstand von einer nicht dargestellten feuerPl di ihi d h Ed d

entstehende magnetische Querfeld den Lichtbogen längs der Lichtbogenleitbleche 18 und 19 in die Licht bogenkammer 2 hineintreibt. Der elektrische Stromkreis besteht jetzt aus dem Leiter 9, Leiter 20, Blasspule 3, Kontaktklammer 15, Lichtbogenleitblech 19, biegsamen Nebenschluß 28, Kontaktarm 5 und zurück zu dem anderen, nicht dargestellten Leiter (Kontaktstift) .

Die Lichtbogenkammer 2 besteht aus einem rechtwinkligen Gehäuse 22 mit Isolierstoffplatte 21, wobei letztere als Grundplatte für die Blasspule 3 dient. Innerhalb des Gehäuses 22 befindet sich noch eine weitere Platte 24 aus Isolierstoff. Zwei isolierende, streifenförmige Abstandhalter 25 liegen zwischen einer Platte 26 aus Isolierstoff und der Platte 24. Die Platte 26 weist eine Vielzahl von Öffnungen bzw. Bohrungen 27 auf, die das Entweichen von Lichtbogengasen insbesondere dann erleichtern, wenn hohe Ströme zu unterbrechen sind. Zwei weitere isoliefesten Platte, die ihrerseits von dem rechten Ende des Gehäuses 22 durch eine Vielzahl von Streifen aus Isolierpappe entfernt gehalten wird. Die einzelnen Streifen25, diePlatte26 und das Gehäuse sind mittels Schrauben 33α an der Platte 21 befestigt. Die Schrauben 34 a halten die rechte Platte 26 und ihre Abstandhalter 25 sowie die Streifen aus Isolierpappe an dem Gehäuse 22.

Die Platten 16 und 17 und die Abstandhalter 37 werden bei der Vormontage zusammengekittet, um einen einheitlichen Plattensatz zu bekommen, der dann als Ganzes in das rechteckige Gehäuse 22 eingeschoben werden kann. Isolierende Haltestreifen 23 sind durch Schrauben 44 an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 22 befestigt, um zu verhindern, daß der Platten satz 16,17 aus dem Gehäuse 22 durch den während des Abschaltvorganges gebildeten Gasdruck nach oben herausgedrängt wird.

Im folgenden soll der Ausschaltvorgang näher er-

rende, streifenförmige Abstandhalter 25 trennen die 50 läutert werden. Bei Drehung des Kontaktarmes 5 im

Platte 26 von einer Vielzahl isolierender Platten, die im folgenden ausführlicher beschrieben sind und die einen einheitlichen Plattensatz bilden. Die Platten bestehen also aus zwei verschiedenen Sorten, von denen die eine mit 16 bezeichnet ist und deutlicher in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt ist, während die andere, mit 17 bezeichnete, in Fig. 4 der Zeichnung deutlicher wiedergegeben ist.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, besitzt die Isolierplatte 16 zwei divergierende Schlitze 29 und 30, die nach außen in Richtung auf das obere Ende der Platte verlaufen. Die oberen, geschlossenen Enden 31 der divergierenden Schlitze 29 und 30 sind von den äußeren Seitenkanten 32 der Platte 16 um eine Strecke d nach innen versetzt; der Zweck dieser Maßnähme geht aus dem folgenden Beschreibungsteil hervor.

Die in Fig. 4 wiedergegebene Platte 17 besitzt einen im wesentlichen in der Mitte angeordneten Schlitz 33, dessen oberes Ende bei 34 geschlossen ist. Vorzugs-Uhrzeigersinn wird zwischen den Abbrennstüeken 11 und 12 ein Lichtbogen gezogen, der infolge der Stromschleife schnell auf die Lichtbogenleitbleche 18 und 19 überspringt und dadurch die Blasspule 3 in Serie in den Stromkreis einschaltet. Das von der Blasspule 3 zwischen den Polen 14 hervorgerufene Magnetfeld bildet ein Ouermagnetfeld durch die Lichtbogenkammer 2, so daß der Lichtbogen längs der Lichtbogenfeitbileehe 18 und 19 nach oben getrieben wird, bis er in den Bereich der Schlitze 29, 30 und 33 der Platten 16,17 gelangt.

Bei einer Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung, bei der eine Vielzahl geschlitzter nicht gasabgebender Platten, z. B. aus Zirkon-Keramik. verwendet wird, erhält man eine Stromspannungskennlinie, wie sie in Fig. 6 der Zeichnung wiedergegeben ist. Wie oben ausgeführt, ergibt eine \^erdoppelung der Platten bei richtiger Feldstärke, Belüftung usw. bei gleichem Strom eine Verdoppelung der Spannungsunterbrechungsfähigkeit. Umgekehrt

ergibt sich, falls Punkt A auf der Kurve 13 den höchsten Wert der Spannungsunterbrechungsfähigkeit bei gegebener Stromstärke I₁ darstellt und die Stromstärke dann auf einen höheren Wert anwächst, wie dies bei I₂ angedeutet ist, eine Spannungsunterbrechungsfähigkeit (in Volt je Platte), wie es bei Punkt B auf der Kurve 13 aufgezeigt ist. Das bedeutet, daß bei zwei Schaltern mit der gleichen Nennspannung der Schalter mit dem höheren Nennstrom mehr Platten (Plattenteile) haben muß und infolgedessen auch größere Abmessungen hat. Bei der Entwicklung der Schalter für höhere Nennleistungen ergibt sich eine praktische Grenze für die Anzahl der Platten. Die Magneteinrichtung wird unförmig, da die Eisenmenge proportional mit dem Quadrat der Platten wächst, und das Problem der gleichmäßigen Steuerung der immer langer werdenden Lichtbogen wird schwierig.

Bei einer Lichtbogenkammer mit divergierenden, geschlitzten Platten würde der Lichtbogen nach oben in den Plattensatz hineingetrieben werden, so daß er den Weg nimmt, der mit der ausgezogenen Linie 39 in Fig. 5 bezeichnet ist. Bei dem neuen Schalter dagegen mit den isolierenden Teilen 16 mit Schlitzpaaren 29 und 30 werden die Räume 40 zwischen den Platten in ausreichendem Maße ionisiert, so daß der Spannungsanstieg quer zu dem durch die ausgezogene Linie 39 dargestellten Lichtbogen einen Stromfiuß längs des durch die gestrichelte Linie 39 α dargestellten Weges hervorruft, so daß zwei parallele Lichtbögen entstehen. Tatsächlich benutzt der Lichtbogen von dem Augenblick an, in welchem er in den Plattensatz hineingetrieben wird, beide Wege. Durch Aufteilung des Lichtbogens in die parallelen Wege 39 und 39a wird die Stromdichte in jedem einzelnen Lichtbogen und die Erwärmung der Isolierstoff- oder Keramikflächen verringert, so daß die Spannungsunterbrechunigsfähigkeit in Volt je Platte oder Einheit Isolierstoff in der gleichen Weise vergrößert wird wie bei Verringerung des Stromes in einer üblichen Einrichtung. Infolgedessen wird die Leistung des Schalters erhöht, ohne daß die Spannungsunterbrechungsfähigkeit verringert wird.

Eine wichtige Eigenschaft des neuen Schalters nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß die oberen, geschlossenen Enden 31 der Schlitzpaare 29 und 30 in Plattenteilen 16 von den Seitenkanten 32 der Platte 16 nach innen gerückt sind, so daß Flächen 41 bis 43 (Fig. 5) entstehen, die verhältnismäßig kühl bleiben. Dies trägt mit zur Lichtbogenlöschung bei, und es werden Kriechströme längs der Längenausdehnung der Lichtbogenkammer vermieden.

An Stelle der rechtwinkligen Platten 16 und 17, die aufeinandergestapelt sind, kann auch eine Lichtbogenkammer mit zwischengeschalteten Rippen verwendet werden, bei der durch Zerschneiden der Platte 17 längs ihrer Mittellinie 35 je ihrer Hälften mit einem Seiten wandteil aus einem Stück gebildet wird. Auch kann z. B. die Platte 16 längs der gestrichelten Linie a aufgeschnitten werden, so daß der größere Teil aus einem Stück mit einem Seitenwandteil besteht, bei dem der kleinere Teil mit einem Teil der gegenüberliegenden Wand aus einem Stück besteht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lichtbogenlöschkammer mit einer Vielzahl in gewissem Abstand voneinander und senkrecht zur Brennrichtung des Lichtbogens angeordneter, aus Isolierstoff bestehender Platten, die mit in Bewegungsrichtung des Lichtbogens sich verjüngenden Schlitzen versehen sind, gekennzeichnet durch zwei Sorten von Platten, die abwechselnd hintereinander angeordnet sind und von denen die eine Sorte nur einen einzigen Weg für den Lichtbogen frei läßt, während die andere Sorte zwei voneinander getrennte parallele Wege für den Lichtbogen offen läßt.

2. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Plattensorte einen vorzugsweise in der Mitte angebrachten Schlitz aufweist, während die andere Sorte ein Paar in der Bewegungsrichtung des Lichtbogens divergierender Schlitze besitzt.

3. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die divergierenden Schlitze in einem derartigen Abstand von den Kanten der Plattenteile geführt sind, daß Flächen für die Kühlung des Lichtbogens bestehenbleiben.

4. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Schlitze der beiden Plattensorten in sich geschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 935 829;
britische Patentschrift Nr. 666 941.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 909/296 3.