DE1055643B - Electric circuit breaker, in particular multiple switches, with arc extinguishing by a flowing pressure medium - Google Patents

Electric circuit breaker, in particular multiple switches, with arc extinguishing by a flowing pressure medium

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DE1055643B
DE1055643B DEL19257A DEL0019257A DE1055643B DE 1055643 B DE1055643 B DE 1055643B DE L19257 A DEL19257 A DE L19257A DE L0019257 A DEL0019257 A DE L0019257A DE 1055643 B DE1055643 B DE 1055643B
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Dr-Ing Viktor Aigner
Dipl-Ing Hubert Korndoerfer
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7038—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by a conducting tubular gas flow enhancing nozzle

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  • Circuit Breakers (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es sind elektrische Stromunterbrecher mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Druckmittel, wie Druckgas, bekannt, bei denen die Unterbrechungsstelle in einer Doppeldüse, die aus zwei metallischen Einzeldüsen gebildet wird, mit radialer Druckmittelzufuhr liegt. Die Erfindung bezieht sich auf einen derartigen Stromunterbrecher, insbesondere mit mehreren Unterbrechungsstellen hoher Abschaltleistung. Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, mit einer kleinen Anzahl von Unterbrechungsstellen auszukommen und bei geringem Raumbedarf der einzelnen Unterbrechungsstellen die Abmessungen eines solchen Schalters klein zu halten. Hierzu ist erforderlich, daß an den einzelnen Unterbrechungsstellen unter Ge währleistung einer sicheren Lichtbogenlöschung die günstigsten baulichen Verhältnisse geschaffen werden.They are electrical circuit breakers with arc extinguishing by a flowing pressure medium, such as Pressurized gas, known, in which the interruption point in a double nozzle, which consists of two metallic Individual nozzles is formed, with radial pressure medium supply. The invention relates to a such circuit breakers, in particular with several interruption points with high breaking capacity. The invention is based on the object of making do with a small number of interruption points and if the individual interruption points require little space, the dimensions of such an interruption point Keep the switch small. For this it is necessary that at the individual interruption points under Ge the most favorable structural conditions are created to ensure safe arc quenching.

Die Lösung dieser Aufgabe stößt jedoch auf Schwierigkeiten. In Fig. 1 der Zeichnung stellt die Kurve 1 den Verlauf der wiederkehrenden Spannung nach erfolgter Lichtbogenlöschung dar, während die. Kurve 2 den Verlauf der elektrischen Festigkeit der Schaltstrecke zu derselben Zeit veranschaulicht. Nach der Zeit T hat die wiederkehrende Spannung ihren Höchstwert erreicht. Da die elektrische Festigkeit der Schaltstrecke in diesem Augenblick größer ist als die wiederkehrende Spannung, nahm man bisher an, daß die Schalistelle einwandfrei arbeiten müsse. Man mußte jedoch an Hand von Versuchen erkennen, daß beim Zusammentreffen widriger Umstände die elektrische Festigkeit trotz konstanten Druckes des Löschmittels mit der Zeit oder sprungartig derart abfallen kann, daß sie kleiner als die wiederkehrende Spannung wird. Die Fig. 1 läßt einen solchen Verlauf erkennen. Im Schnittpunkt der beiden Kurven 1 und 2 erfolgt daher eine Rückzündung. Es gehört also vor allem auch zur Aufgabe der Erfindung, den Verlauf der Kurve 2 so zu gestalten, daß sie während des ganzen Zeitbereiches der Leistungsunterbrechung oberhalb der Kurve 1 verläuft.However, there are difficulties in solving this problem. In Fig. 1 of the drawing, curve 1 represents the course of the recurring voltage after arc extinction, while the. Curve 2 illustrates the course of the electrical strength of the switching path at the same time. After the time T , the recovery voltage has reached its maximum value. Since the electrical strength of the switching path is greater than the recurring voltage at this point, it was previously assumed that the switch point must work properly. However, one had to recognize on the basis of experiments that when adverse circumstances coincide, the electrical strength can drop over time or suddenly, despite constant pressure of the extinguishing agent, in such a way that it becomes smaller than the recurring voltage. 1 shows such a course. At the intersection of the two curves 1 and 2 , therefore, a flashback takes place. It is therefore above all part of the object of the invention to design the course of curve 2 in such a way that it runs above curve 1 during the entire time range of the power interruption.

Grundlegend hierfür ist vor allem, daß die Unterbrechungsstrecke von Ladungsträgern schnellstens gesäubert und frei gehalten wird. Dies kann man erreichen, wenn man die Lichtbogenfußpunkte nicht im Bereich höchster Feldstärke entstehen läßt und außerdem der Einwirkung des elektrischen Feldes möglichst entzieht und ferner in Düsen bebläst, und zwar an den Stellen der Düsen, an denen das Löschmittel, beispielsweise Druckgas, die Düse mit Überschallgeschwindigkeit durchströmt. Die an den Lichtbogenfußpunkten sich mit bis zu Schallgeschwindigkeit loslösenden Metallteilchen usw. können dann nicht so leicht in die Unteibrechungsstrecke hineinwandern. Die Erfindung geht deshalb auch von einer Doppeldüse aus, durch die der UnterbrechungslichtbogeuThe main reason for this is that the interruption path is cleaned of charge carriers as quickly as possible and kept free. This can be achieved if the arc roots are not in the Can arise area of highest field strength and also the action of the electric field as possible withdraws and also blows into nozzles, namely at the points of the nozzles where the extinguishing agent, for example pressurized gas flowing through the nozzle at supersonic speed. The ones at the arc roots Metal particles etc. that detach themselves at up to the speed of sound cannot do so hike easily into the disruptive path. The invention is therefore also based on a double nozzle through which the interrupting arc

Elektrischer Stromunterbrecher,
insbesondere Mehrfachschalter,
mit Lichtbogenlöschung
durch ein strömendes DruckmittelElectrical circuit breaker,
in particular multiple switches,
with arc quenching
by a flowing pressure medium

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent -Verwaltungs -G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22LICENTIA Patent -Verwaltungs -G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr.-Ing. Viktor Aigner, Stuttgart-Bad Cannstatt,
und Dipl.-Ing. Hubert Korndörfer, Berlin,
sind als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Viktor Aigner, Stuttgart-Bad Cannstatt,
and Dipl.-Ing. Hubert Korndörfer, Berlin,
have been named as inventors

hindurchbrennt und durch deren Einzeldüsen das zwischen ihnen zugeführte Druckmittel in entgegengesetzten Richtungen aus der Unterbrechungsstrecke abströmt.burns through and through their individual nozzles the pressure medium supplied between them in opposite directions Directions flowing out of the interruption section.

Um die elektrische Festigkeit einer Schaltstelle möglichst hoch zu treiben, ist es bekannt, den Kontakten Ringelektroden zuzuordnen. Diese schirmen die Lichtbogenfußpunkte ab und schaffen ferner zwisehen sich ein homogenes Feld. Man kann diese Wirkung auch der Doppeldüse geben, indem man sie aus Metall herstellt, was bereits von einem ölarmen Schalter her bekannt ist. Die Erfindung macht jedoch nicht von den Ausführungen Gebrauch, bei denen der Lichtbogen zwischen den Metalldüsen gezogen oder von den Schaltkontakten an diese abgegeben wird, sondern von der Bauart, bei der der Lichtbogen mittels Schaltkontakten durch die Düsen hindurchgezogen wird und sich an den Düsen nicht ansetzt. Denn dato bei läßt es sich erreichen, daß die Lichtbogenfußpunkte schnellstens in feldfreie Räume gezogen und der Beblasung mit Druckgas von Überschallgeschwindigkeit ausgesetzt werden. Die Unterbrechungsstrecke wird daher besonders gut gesäubert.In order to drive the electrical strength of a switching point as high as possible, it is known to use the contacts Assign ring electrodes. These shield the arc roots and also create between a homogeneous field. You can also give this effect to the double nozzle by turning it off Metal produces what is already known from a low-oil switch. The invention does, however Do not use the designs in which the arc is drawn or between the metal nozzles from the switching contacts to this, but from the type in which the arc by means of Switching contacts is pulled through the nozzles and does not adhere to the nozzles. Because now with it can be achieved that the arcing base is drawn into field-free spaces as quickly as possible and exposed to blowing with pressurized gas at supersonic speeds. The interruption route is therefore cleaned particularly well.

Um daher zu günstigsten Abmessungen des Stromunterbrechers und zu so leistungsfähigen Unterbrechungsstellen zu gelangen, daß ihre Anzahl bei Mehrfachunterbrechern klein gehalten werden kann, sind erfindungsgemäß die Einzeldüsen an den sich gegenüberstehenden Flächen elektrisch so günstig geformt, daß sich ein Minimum an Abstand zur Herstellung der geforderten Spannungsfestigkeit im kalten Zustand (Prüfspannung) ergibt, und daß durch die Formgebung der Durchtrittsöffnungen für dieTherefore, in order to achieve the most favorable dimensions of the circuit breaker and so powerful interruption points that their number at Multiple interrupters can be kept small, according to the invention are the individual nozzles per se opposing surfaces electrically shaped so favorably that there is a minimum of distance to the production the required dielectric strength in the cold state (test voltage) results, and that by the shape of the openings for the

909 507/425909 507/425

Claims (6)

Schaltkontakte der Lichtbogen an einem Übertritt zu den Düsen gehindert und die Lichtbogenfußpunkte durch die Bewegung der Schaltkontakte in die Düsenkörper hinein dem elektrischen Feld entzogen werden. Stromunterbrecher mit einem Lichtbogenlöschmit-' tel, wie Druckgas, und mit einem solchen Aufbau übertreffen in den vorerwähnten Eigenschaften die anderen bekannten Unterbrecher mit Doppeldüsen und dem gleichen Löschmittel, bei denen jedoch nicht alle Merkmale der Erfindung zusammen verwirklicht sind. Andererseits lassen sich die bekannten ölarmen Schalter mit einer das elektrische Feld abschirmenden Doppeldüse ebenfalls nicht mit dem Stromunterbrecher nach der Erfindung vergleichen, da bei öl einmal nicht diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten wie bei gasförmigen Löschmitteln erzielt werden und andererseits auch das öl andere Isoliereigenschafteu hat, die sich namentlich nach einer Reihe von Abschaltungen stark ändern können und daher in bezug auf den Abstand der Einzeldüsen voneinander nicht die kürzeste, nur durch die Spannungsfestigkeit im kalten Zustand der Schaltstrecke bestimmte Bernes sung zulassen, im Gegensatz zu den Schaltern, bei denen stets ein frisches, reines Löschmittel vorhanden ist. Man kann den erfindungsgemäßen Schalter so aufbauen, daß die Metalldüsen im erforderlichen Trennabstand feststehen. Feststehende Metalldüsen, in denen die .Schaltkontakte bewegt werden, sind an sich bekannt. Man kann die Anordnung aber auch, wie bereits vorgeschlagen wurde, so treffen, daß die Metalldüsen sich im Einschaltzustand des Schalters berühren und als lichtbogenfrei öffnende Parallelkontakte dienen, die im Einschaltzustand einen wesentlichen Teil der Stromführung übernehmen. Wichtig ist in jedem Fall, daß die Lichtbogenkontakte mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, so daß ihre Spitzen schnell hinter die engsten Stellen der Düsen gelangen. Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Gemäß Fig. 2 sind zwei bewegliche Stiftkontakte 3 und 4 sowie ein beweglicher Düsenkontakt 5 und ein beweglicher Düsenkontakt 6 verwendet. Beim Abschaltvorgang werden zuerst die Düsen 5 und 6 auf den Abstand a lichtbogenfrei getrennt. Danach werden die Schaltstifte 3 und 4 mit hoher Geschwindigkeit hinter die engsten Stellen der Düsen zurückgezogen. Die Blasluft strömt in Richtung der Pfeile 7 und bebläst die Fußpunkte des Lichtbogens 8 in den erweiterten Düsenteilen mit Überschallgeschwindigkeit. Die Einschaltstellung ist in der Abbildung mit unterbrochenen Linien eingezeichnet. In Fig. 3 ist eine Ausführung mit zwei feststehenden Düsenelektroden 5 und 6 dargestellt. Diese stehen sich auch im Ausschaltzustand dauernd im Trennabstand a gegenüber. Nur die Kontakte 3 und 4 dienen zur Stromführung. Im übrigen entspricht diese Ausführung der nach Fig. 2. Die Ausführung der Fig. 4 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 dadurch, daß der Kontakt 3 als fester Einlauf kontakt ausgebildet ist. Der Kontakt 4 wird durch beide Düsen hindurchgezogen, wobei der Lichtbogen 8 entsteht. Die Düsen 5 und 6 stehen fest. In Fig. 5 ist an Stelle eines festen Einlaufkontaktes ein fester Druckkontakt 3 benutzt. Bei allen gezeichneten Ausführungen ist der Abstand a der Düsen 5 und 6 der Überschlagsspannung der Schaltstrecke im kalten Zustand angepaßt. Durch die beiden Düsen 5 und 6, die als Schirme wirken und in die die Kontakte 3 und 4 schnell hineinbewegt werden, sowie 'durch die radiale Druckmittelzufuhr in Richtung des Pfeiles 7 ist dafür gesorgt, daß nach der Stromunterbrechung die elektrische Festigkeit der Schaltstrecke der Kaltüberschlagsspannung mindestens nahezu entspricht. Für die Erfindung kann es auch vorteilhaft sein, die Düsen mindestens im Bereich ihres engsten Durchgangsquerschnittes mit einem schwer verdampfbaren Metall, z. B. Molybdän oder Wolfram, oder aber in an sich bekannter Weise mit einer Isolierstoffschicht auszukleiden. Patentanspk (!che:Switching contacts the arc is prevented from crossing over to the nozzles and the arc base points are withdrawn from the electrical field by the movement of the switching contacts into the nozzle body. Circuit breakers with an arc extinguishing agent, such as compressed gas, and with such a structure outperform in the aforementioned properties the other known breakers with double nozzles and the same extinguishing agent, in which, however, not all features of the invention are realized together. On the other hand, the known low-oil switches with a double nozzle shielding the electric field cannot be compared with the circuit breaker according to the invention, because oil does not achieve the same high flow rates as with gaseous extinguishing agents and, on the other hand, oil also has other insulating properties, which are named can change significantly after a series of shutdowns and therefore, with regard to the distance between the individual nozzles, do not allow the shortest measurement, determined only by the dielectric strength in the cold state of the switching path, in contrast to the switches, which always use a fresh, pure extinguishing agent is available. The switch according to the invention can be constructed in such a way that the metal nozzles are fixed at the required separation distance. Fixed metal nozzles in which the switching contacts are moved are known per se. However, as has already been proposed, the arrangement can also be made so that the metal nozzles touch each other when the switch is switched on and serve as parallel contacts which open without arcing and which take over a substantial part of the current flow when switched on. In any case, it is important that the arcing contacts are moved at high speed so that their tips quickly get behind the narrowest points of the nozzles. The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention. According to FIG. 2, two movable pin contacts 3 and 4 as well as a movable nozzle contact 5 and a movable nozzle contact 6 are used. When switching off, the nozzles 5 and 6 are first separated to the distance a without an arc. The switch pins 3 and 4 are then withdrawn at high speed behind the narrowest points of the nozzles. The blown air flows in the direction of the arrows 7 and blows the foot points of the arc 8 in the enlarged nozzle parts at supersonic speed. The switch-on position is shown in the figure with broken lines. In Fig. 3 an embodiment with two fixed nozzle electrodes 5 and 6 is shown. Even in the switched-off state, these are permanently opposite each other at a separation distance a. Only contacts 3 and 4 are used to conduct electricity. Otherwise, this embodiment corresponds to that of FIG. 2. The embodiment of FIG. 4 differs from that of FIG. 3 in that the contact 3 is designed as a fixed inlet contact. The contact 4 is pulled through both nozzles, the arc 8 being created. The nozzles 5 and 6 are fixed. In Fig. 5, a fixed pressure contact 3 is used instead of a fixed inlet contact. In all the designs shown, the distance a between the nozzles 5 and 6 is adapted to the breakdown voltage of the switching path in the cold state. The two nozzles 5 and 6, which act as screens and into which the contacts 3 and 4 are quickly moved, and the radial pressure medium supply in the direction of arrow 7 ensure that after the power interruption the electrical strength of the switching path of the cold flashover voltage at least almost corresponds. For the invention, it can also be advantageous to cover the nozzles at least in the region of their narrowest passage cross-section with a metal that is difficult to vaporize, e.g. B. molybdenum or tungsten, or lined with a layer of insulating material in a manner known per se. Patent application (! Che: 1. Elektrischer Stromunterbrecher, insbesondere Mehrfachschalter, mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Druckmittel, wie Druckgas, bei dem die Unterbrechungsstelle in einer Doppeldüse, die aus zwei metallischen Einzeldüsen gebildet wird, mit radialer Druckmittelzufuhr liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen an den sich gegenüberstehenden Flächen elektrisch so günstig geformt sind, daß sich ein Minimum an Abstand zur Herstellung der geforderten Spannungsfestigkeit im kalten Zustand (Prüfspannung) ergibt und daß durch die Formgebung der Durchtrittsöffnungen für die Schaltkontakte der Lichtbogen an einem Übertritt zu den Düsen gehindert und die Lichtbogenfußpunkte durch die Bewegung der Schaltkontakte in die Düsenkörper hinein dem elektrischen Feld entzogen werden.1. Electrical circuit breaker, in particular multiple switches, with arc quenching a flowing pressure medium, such as compressed gas, in which the interruption point is in a double nozzle, which is formed from two metallic individual nozzles, with radial pressure medium supply, thereby characterized in that the individual nozzles on the opposing surfaces electrically so are shaped favorably so that there is a minimum of distance to produce the required dielectric strength in the cold state (test voltage) and that by the shape of the openings for the switching contacts, the arc is prevented from crossing over to the nozzles and the arc roots are prevented by the movement the switching contacts in the nozzle body are withdrawn from the electrical field. 2. Stromunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörper (5, 6) im erforderlichen Trennabstand (a) feststehen (Fig. 3).2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the nozzle bodies (5, 6 ) are fixed at the required separation distance (a) (Fig. 3). 3. Stromunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörper (5., 6) sich im Einschaltzustand berühren und als lichtbogenfrei öffnende Parallelkontakte verwendet sind (Fig. 2).3. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the nozzle bodies (5, 6) touch each other in the switched-on state and are used as parallel contacts which open without arcing (Fig. 2). 4. Stromunterbrecher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Unterbrechungskontakte (3,4) im Einschaltzustand in der Mitte zwischen den beiden Düsen (5 und 6) berühren und beim Ausschaltvorgang schnell nach beiden Seiten hinter die engsten Stellen der Düsen zurückgezogen werden (Fig. 2 und 3).4. Circuit breaker according to Claim 1 to 3, characterized in that the interruption contacts (3, 4 ) touch in the switched-on state in the middle between the two nozzles (5 and 6) and are quickly withdrawn to both sides behind the narrowest points of the nozzles during the switching-off process (Figs. 2 and 3). 5. Stromunterbrecher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkontakt (3) hinter der engsten Stelle der einen Düse (5) feststeht und der andere Schaltkontakt (4) beim Ausschaltvorgang schnell durch beide Düsen (5,6 j hindurch hinter die engste Stelle der anderen Düse (6) bewegt wird.5. Circuit breaker according to claim 1 to 3, characterized in that a switching contact (3) behind the narrowest point of the one nozzle (5) is fixed and the other switching contact (4) quickly through both nozzles (5.6 j behind the switching off) the narrowest point of the other nozzle (6) is moved. 6. Stromunterbrecher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen mindestens im Bereich ihres engsten Durchgangsquerschnittes zweckmäßig auch an der Oberfläche mit einem schwer verdampfbaren Metall, insbesondere Molybdän oder Wolfram, oder mit einer Isolierstoffschicht ausgekleidet sind.6. Circuit breaker according to claim 1 to 5, characterized in that the nozzles at least in the area of its narrowest passage cross-section, also expediently on the surface with a Metal that is difficult to vaporize, in particular molybdenum or tungsten, or with a layer of insulating material are lined. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 677 214, 686 577,
395, 908 507, 914147;Considered publications:
German patent specifications No. 677 214, 686 577,
395, 908 507, 914147; schweizerische Patentschrift Nr. 282 201.Swiss patent specification No. 282 201. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 909 507/425 4.59909 507/425 4.59
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