DE1034245B - Anordnung zum Abschalten von Wechselstrom - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum Abschalten von Wechselströmen.

Bisher wurde im allgemeinen für die Löschung eines Wechselstromlichtbogens eine Außenkühlung und/oder eine Verlängerung desselben benutzt.

Es ist aber auch bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der für den Abschaltvorgang die Schaltkontakte jeder Trennstelle nur etwa bis zur Bildung einer spannungsfesten Trennstrecke auseinandergeführt werden; der zwischen ihnen entstehende Lichtbogen kleiner und möglichst gleichbleibender Länge wird zwischen besondere Abbrennelektroden getrieben, zwischen denen er in seiner Bewegung abgefangen und bis zu seinem Erlöschen im natürlichen Nulldurchgang des Wechselstromes örtlich gefesselt wird. Zur Fesselung des Lichtbogens vor seinem Erlöschen werden bei diesem bekannten Schalter elektromagnetische Blasfelder verwendet. Das erfordert aber die Anordnung besonderer Eisenumschlüsse um die Abbrennelektroden, was einen nicht unwesentlichen Aufwand bedingt. Außerdem wird hierbei die Masse der beweglichen Schaltbrücke durch die Eisenumschlüsse erheblich vergrößert, so daß die Gefahr des Kontaktprellens beim Einschalten besteht.

Diese Nachteile können bei einer Anordnung zum Abschalten von Wechelströmen, bei der für den Abschaltvorgang die Schaltkontakte jeder Trennstelle etwa bis zur Bildung einer spannungsfesten Trennstelle auseinandergeführt werden und der zwischen ihnen entstehende Lichtbogen kleiner und möglichst gleichbleibender Länge für sein Erlöschen im natürlichen Nulldurchgang des Wechselstromes zwischen besondere Abbrennelektroden getrieben wird, zwischen denen er in seiner Bewegung abgefangen und örtlich gefesselt wird, gemäß der Erfindung in einfacher Weise dadurch vermieden werden, daß die Abbrennelektroden derart gestaltet und angeordnet werden, daß von dem nach öffnen jeder Schaltstelle des Schalters über die Abbrennelektroden und den Schaltlichtbogen fließenden Strom Stromschleifen gebildet werden, die, wenn der Schaltlichtbogen eine bestimmte Stelle zwischen den Abbrennelektroden erreicht hat, abwechselnd wirksam werden und dadurch eine magnetische Kraft dauernd wechselnder Richtung erzeugen, die ihn an dieser Stelle zwischen den Abbrennelektroden bis zu seinem Erlöschen fesselt.

Eine erfindungsgemäße Schaltanordnung kann wie jede andere mit einer Schaltkammer ausgestattet sein für die Lichtbogenlöschung an jeder Trennstelle bzw. Durchgangsleitung. Werden dabei die Abrennelektroden von der Schaltkammerwand getragen, so kann nach der Erfindung für die Schaltkammerwände ein beliebiger geeigneter Werkstoff gewählt werden, der Anordnung zum Abschalten
von Wechselstrom

Anmelder:

Siemens-Sdmckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Gustav Wilhelm Pristsak, Berlin-Spandau,
ist als Erfinder genannt worden

nicht ein Isolierstoff zu sein braucht, sondern auch z. B. durch ein Metall gebildet werden kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in an sich bekannter Weise eine oder für höhere Spannungen auch mehrere Trennstellen in Reihe in jedem zu unterbrechenden Leitungszug bilden, wobei dann jede Trennstelle praktisch augenblicklich einen Anteil für die Bildung der Spannungsfestigkeit beim Abschaltvorgang liefert. Die Verlagerung der einzelnen entstehenden Lichtbögen erfolgt dann in verschiedenen Richtungen zwischen entsprechenden einzelnen Abbrennelektrodensystemen.

Im Rahmen der Erfindung kann es zweckmäßig sein, die Abstände der Abrennelektroden einstellbar einzurichten. Eine Einstellbarkeit kann auch zwangläufig in Verbindung mit dem Abschaltvorgang vor bzw. nach demselben verwendet werden.

Für die Zwecke der Erfindung kann es bei höheren Abschaltleistungen wesentlich sein, an den Elektroden scharfe Kanten, Ecken oder Krümmungen zu vermeiden, an denen hohe Feldstärken entstehen würden oder die durch Verdampfungserscheinungen des Metalls die Erhaltung der Leitfähigkeit der Lichtbogenstrecke begünstigen würden.

Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung zeigen in schematischer Darstellung die Figuren der Zeichnung.

Bei der Ausführung mit zwei Trennstellen für einen Leitungszug nach Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 ortsfeste Kontakte, an welche die Stromzuleitungen 3 und 4 angeschlossen sind. Mit den Kontakten 1 und 2 arbeitet die bewegliche Schaltbrücke 5 zusammen. Die Figur zeigt die Schaltbrücke in der Ausschaltstellung.

809 577/300

3 4

7 und 8 sind zwei ortsfeste, über die Leitung 9 elek- Bereits aus dem Schema ist zu erkennen, daß die

trisch verbundene Abbrennelektroden, deren Gegen- horizontalen Kontakte, z.B. entsprechend 2b' und 2b",

stücke la und 2a unmittelbar die seitlichen Verlange- jeweils zu einer konstruktiven Einheit zusammenge-

rungen von 1 und 2 bilden. Wird die Schaltbrücke 5 faßt werden können, d. h. zwei L-Formen, die oben

beim Abschaltvorgang von den ortsfesten Kontakten 1 5 durch einen Quersteg miteinander verbunden sind

und 2 getrennt, so entstehen zwei Lichtbogen 10 und und mit ihren horizontalen freien Enden einander

11. Diese Lichtbogen verlagern sich selbst oder durch gegenüberliegen.

eine zusätzliche nicht dargestellte magnetische Blasung Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen ein Ausführungsnach außen zwischen la und Ta bzw. 2a und 8a und beispiel für eine solche Lösung in zwei einander entlaufen als Lichtbogen 10' und 11' nach außen, ohne io sprechenden Rissen.

praktisch eine Verlängerung zu erfahren. 14 und 15 sind die L-förmigen Teile, welche mit

Gemäß der Erfindung sind die Abbrennelektroden ihrem waagerechten Teil in zwei ortsfest gehaltene

bei dem dargestellten Beispiel in je zwei als L-förmigs Hohlkörper 16 und 17 eintauchen. Alle beim Schaft-

Strombahnen wirkende Teile la und Xb, Ία und 7 b, 2 a Vorgang zusammenwirkenden Teile haben die Form

und 2 b, 8a und 8 b aufgelöst, die einander paarweise 15 von Rohren mit rechteckigem Querschnitt, dessen

mit den waagerechten Teilen der L-Form gegenüber- untere Seite eine Aussparung aufweist. Die Hohlkör-

liegen, welche bereits durch die Kontakte bzw. durch die per sind ferner mit Einschnitten bzw. Aussparungen

Elektroden allein oder durch diese in Verbindung mit 18 und 19 versehen, so daß in horizontaler Richtung

ihren Zuleitungen gebildet werden. Verläßt im Ver- aufeinanderfolgende Elektrodenpaare entstehen. Die

lauf seiner Fortbewegung z. B. der Lichtbogen 10, 20 an den Zuleitungen 14 und 15 liegenden Elektroden

nunmehr als 10', infolge der Blasung die Elektroden sind außerdem mit horizontalen Schlitzen 14 & und

la und 7a und besteht dann weiter zwischen Xb und 14c bzw. 15& und 15c zur Bildung der den Licht-

7b als 10", so liegt über die Zuleitung 12 zu Xb von bogen treibenden bzw. bremsenden L-förmigen Ab-

3 aus und von Tb nach 9 eine Stromschleife vor, der brennelektroden versehen, während diese spezielle

der Lichtbogen 10" angehört. Er wird daher nach 35 Ausbildung an den äußeren Elektroden 16 a usw. nicht

rechts zurückgetrieben. Springier dann dabei wieder benutzt wird, weil in gewissen Fällen diese Anord-

über nach la und Ta, so gehört er wieder einer nung für den erfindungsgemäßen Effekt ausreichend

Schleife umgekehrter Blasrichtung an. Die Elektro- sein kann.

den Xb und Tb bzw. 2b und 8b, die sinngemäß über 16 und 17 sind über die Leitung 20 miteinander

eine Leitung 13 an 2 angeschlossen sind, bremsen also 30 verbunden. Ein zwischen den Elektroden 14 und 16

die nach außen laufenden Lichtbogen ab. Es ist somit bzw. 15 und 17 an ihren seitlichen bzw. vertikalen

nicht mehr erforderlich, einen so langen Weg zwischen Schenkeln entstehender Lichtbogen 10'" wird somit

den Abbrennkontakten zum wegabhängigen Verbrauch ebenfalls durch Stromschleifenwirkung abwärts und

des Zeitraumes einer Halbwelle des Wechselstromes in die Schlitze von 14 und 16 bzw. 15 und 17 ge-

bis zum Erlöschen des Lichtbogens durch natürlichen 35 trieben.

Stromnulldurehgang des Wechselstromes vorzusehen. Die Teile 16 und 17 können wegen ihres gleichen

Ist auf diese Weise die Laufstrecke des Lichtbogens Potentials auch zu einem einzigen Körper vereinigt

begrenzt, so kann es wünschenswert sein, dem Licht- sein mit einer entsprechenden Einführungsöffnung für

bogen auch in der Seitenrichtung bzw. senkrecht zur die beiden vertikalen Teile der L-förmigen Kontakte

Bildebene betrachtet, einen eindeutig bestimmten Weg 40 14 und 15 und einer entsprechenden Aussparung für

vorzuschreiben, so daß er nicht ausweichen kann, also die Schaltbrücke 21, welche mit den Kontaktstücken

sein Weg ausgerichtet ist und dadurch eine nicht be- 14α und 15α zusammenarbeitet. Die Schaltbrücke,

absichtigte Verlängerung des Lichtbogens verhindert _z. B. 21, kann vorzugsweise derart aufgebaut werden,

wird. Ein Ausführungsibeispiel einer solchen erfin- daß die Aussparung ihrer rohrförmigen Querschnitts-

dungsgemäßen Lösung zeigt die schematische Dar- 45 form oben liegt. Lichtbogen, welche zwischen 14a und

stellung nach Fig. 2 der Zeichnung, welche gleichzeitig 21 bzw. 15 a und 21 entstehen nach der Abwärtsbewe-

als Schnittansicht nach A-B von Fig. 1 angesehen gung der Schaltbrücke 21 mit ihren horizontalen

werden kann. Nach dieser Ausführung sind z. B. 2b Schenkeln bis etwa in die gleiche Flucht mit den un-

und 8b nicht mehr einzelne Elektroden, sondern teren waagerechten Schenkeln der Teile 16 und 17, ;

jeweils horizontal nebeneinanderliegende Elektroden- 50 werden in die Hohlkörper durch Blaswirkung hinein-

paare mit den Einzelelektroden 2 b' und 2 b" bzw. getrieben und laufen zwischen den Mitten von 14 und

8b' und 8b". Jede der Elektroden ist so ausgebildet 16 bzw. 15 und 17 entlang, bis sie an die Stellen der

und hat vorzugsweise eine solche Zuleitung bzw. eine Aussparungen 18 und 19 beider Kontaktsysteme ge-

Zuleitung an einer solchen Stelle, daß ein z. B. zwi- langen, wo die Lichtbogen in ihrer horizontalen Be-

sehen 2 b' und 8 V vorhandener Lichtbogen gemäß der 55 wegung abgefangen werden. An diesen Stellen er-

zwischen beiden Elektroden eingetragenen Pfeilrich- löschen die Lichtbogen in einem natürlichen Strom-

tung einer Stromschleifenwirkung nach rechts ausge- nulldurchgang, gegebenenfalls nach einem Wechsel-

setzt ist. Springt er dabei über zwischen die Elektro- spiel zwischen den Elektroden 16 a bzw. 16 b und 17 a

den 2 fr" und 8 b", so ist er alsdann einer Schleifen- bzw. 17 & mit den entsprechenden Gegenelektroden an

wirkung nach links ausgesetzt. Der Lichtbogen wird 60 den horizontalen Teilen von 14 und 15, wie es bereits

mit seinen Fußpunkten also in einem Wechselspiel an Hand der Fig. 1 und 2 grundsätzlich erläutert

zwischen den einander gegenüberliegenden Elektro· wurde.

denflächen gehalten bzw. wahrend seines Laufes zwi- Bei dem Aufbau eines Schalters nach der Erfindung

sehen den Elektroden in der Mitte des Systems ge- kann sich sogar ergeben, daß die Abbrennelektroden

führt, wobei ihm richtungsmäßig seine Bahn eindeutig 65 zweckmäßig einen geringeren günstigen gegenseitigen

vorgeschrieben ist. Solche Anordnungen für die Aus- Abstand für die Erreichung des Effektes haben, als er

richtung des Lichtbogenweges können bereits an den aus Sicherheitsgründen betriebsmäßig gemäß den Vor-

ortsfesten Kontakten 1 und 2 sowie der Kontaktbrücke Schriften im Ausschaltzustand zwischen den Elek-

benutzt werden, wie es z. B. in Fig. 2 an den Kontak- troden zulässig ist. Da die letztere Bedingung aber

ten 1 und 2 angedeutet ist. 70 dann aus rein baulichen Gründen einzuhalten ist, je-¹· ^:

doch effektmäßig nicht zweckmäßig ist, kann gegebenenfalls der Aufbau eines Schalters derart getroffen sein, daß zwangläufig im Verlaufe der Schaltbewegung oder auch nach deren Abschluß bzw. zu deren Beginn eine gegenseitige Verstellung von Abbrennelektroden stattfindet. Natürlich kann es sich im Interesse einer günstigen Wirkung des Schalters bereits als zweckmäßig erweisen, die Elektrodenabstände an sich einstellbar bzw. nachstellbar einzurichten.

Nach Untersuchungen kann an den erfmdungsgemäßen Schaltern gearbeitet werden mit Ausschaltwegen in der Größenordnung von 1 bis 5 mm. Ferner hat sich gezeigt, daß der Schaltvorgang in vielen Fällen bereits sein Ende findet als Abschluß eines Bestehens des Lichtbogens an dem ersten Abbrennelektrodenpaar, welches auf die Schaltkonfaktstücke in der Laufrichtung des Lichtbogens folgt, so daß diese Abbrennelektroden gegebenenfalls also schon die Funktion der Bremselektroden für den Lichtbogen ausreichend erfüllen können.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Abschalten von Wechselströmen, bei der für den Abschaltvorgang die Schaltkontakte jeder TrennsteMe etwa bis zur Bildung einer spannungsfesten Trennstrecke auseinandergeführt werden und der zwischen ihnen entstehende Lichtbogen kleiner und möglichst gleichbleibender Länge für sein Erlöschen im natürlichen Nulldurchgang des Wechselstromes zwischen besondere Abbrennelektroden getrieben wird, zwischen denen er in seiner Bewegung abgefangen

und örtlich gefesselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbrennelektroden derart gestaltet und angeordnet sind, daß von dem nach öffnen jeder Schaltstelle des Schalters über die Abbrennelektroden und den Schaltlichtbogen fließenden Strom Stromschleifen gebildet werden, die, wenn der Schaltlichtbogen eine bestimmte Stelle zwischen den Abbrennelektroden erreicht hat, abwechselnd wirksam werden und dadurch eine magnetische Kraft dauernd wechselnder Richtung erzeugen, die ihn an dieser Stelle zwischen den Abbrennelektroden bis zu seinem Erlöschen fesselt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden für die Leitung und örtliche Bindung des Lichtbogens einen gegenseitigen Abstand von etwa nur 1 bis 5 mm haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch paarweise an rohrförmigen Körpern gewonnene Elektrodensysteme.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch einander je Trennstelle umschließende Elektrodensysteme.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Stromschleifenleiter an der Bildung einer Löschkammer bzw. deren Wände an der Bildung der Stromschleifenleiter beteiligt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 312 134, 496 330, 295, 588 693, 596 746, 707 432;
britische Patentschrift Nr. 478 824.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen