DE1058599B - Elektrischer Stromkreisunterbrecher - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stromkreisunterbrecher mit Abreißkontakten und einem Lichtbogenschacht zur Aufnahme und zum Löschen des Lichtbogens.

Es sind elektrische Stromkreisunterbrecher dieser Art bekannt, bei denen der Schacht eine Anzahl von auf Abstand stehenden geschlitzten isolierendem Platten umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie sich in Längsrichtung des Schachtes erstrecken, wobei die V-förmigen Schlitze nahe den Abreißkontakten einen Lichtbogendurchlaß bilden.

Es ist auch ein Stromkreisunterbrecher mit einem Lichtbogenschacht mit isolierenden Platten bekannt, bei denen die Schlitze erste, neben den Abreißkontakten angeordnete, V-förmige Abschnitte umfassen, die den Lichtbogen allmählich verengen, sowie schmale, längliche zweite Abschnitte im wesentlichen konstanter Breite umfassen, um die verengte Größe des Lichtbogens während seiner Bewegung durch den zweiten Abschnitt der Schlitze beizubehalten. Es ist auch bekannt, in den Isolierplatten Löcher anzubringen.

Ferner ist ein Schalter mit zwei Abschnitte bildenden Schlitzen in den Isolierplatten bekannt, wobei die ersten Abschnitte V-förmig und die zweiten Abschnitte U-förmig sind.

Zur Erleichterung der Überleitung des Unterbrechungslichtbogens von den Kontakten in den Plattenstapel werden nun erfindungsgemäß die bekannten Schlitze mit den bekannten Löchern kornbiniert, und zwar wird das Kennzeichen des neuen Schalters darin gesehen, daß eine Anzahl der Isolierplatten mit einer Anzabl Öffnungen versehen ist, die sich in gerader Linie von den Schlitzen zum Auslaßende des Schachtes erstrecken, um eine Anzahl Lichtbogemhilfsdurchlässe zu bilden, und daß gleichzeitig in diesen Platten im Anschluß an die V-förmigen Abschnitte der Schlitze schmale, längliche zweite Abschnitte im wesentlichen konstanter Breite neben den Öffnungen angeordnet sind, um die verengte Größe des Lichtbogens während seiner Bewegung durch den zweiten Abschnitt der Schlitze beizubehalten.

Infolge dieser gegenüber den bekannten Ausführungen neuartigen Kombination aus Schlitzen und Löchern oder öffnungen in jeder einzelnen Platte verengen die Schlitze den Lichtbogen allmählich so, daß der Lichtbogen schnell auf eine Anzahl Öffnungen übergehen kann, welche die Hilfsdurchlässe zum schnellen Löschen; des Lichtbogens bilden. Hierdurch werden folgende Vorteile erreicht:
1. Der Lichtbogen wird während seiner im Schlitz erfolgenden Bewegung auf eine bestimmte Größe verengt.

Elektrischer Stromkreisunterbrecher

Anmelder:
Allis-Chalmers Manufacturing Company, Milwaukee, Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. Η. Rusdike, Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Julius W. Timmerman, Milwaukee, Wis. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

2. Der Lichtbogen wird abgekühlt, während er gegen die Seiten des Schlitzes gedrückt wird.

3. Der Lichtbogen wird durch eine Anzahl den Lichtbogen einengender Öffnungen hindurchgezwu-ngen, wobei die neben dem Schlitz angeordneten Öffnungen im wesentlichen die gleiche Größe haben wie der eingeengte Lichtbogen, wenn er den Scheitelpunkt des Schlitzes erreicht.

4. Der Lichtbogen wird gekühlt, indem er auf die Kanten der Öffnungen gedrückt wird, und

5. Der Lichtbogen wird in eine Anzahl paralleler Teile aufgeteilt.

Die Größen der Öffnungen jeder Platte können vom Schlitz zu der am Ausgangsende des Schachtes liegenden Ecke der Platte allmählich im Durchmesser abnehmen, und die Öffnungslinien in benachbarten Platten können zu den gegenüberliegenden Ecken der zugehörigen Platten divergieren, so daß eine Zickzackbahn geformt wird, die den Lichtbogen in Richtung der Lichtbogenbewegung einengt und verlängert.

Diese Kennzeichen und Vorteile sowie andere Kennzeichen und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnung.

In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Querschnitt des Stromunterbrechers mit magnetischer Löschvorrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer der in Fig. 1 dargestellten Platten,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Stapels der in Fig. 1 dargestellten Hemmplattenⁱ, wobei eine der Platten die in Fig. 2 dargestellte Form hat, während die andere Platte eine Abweichung von dieser Form zeigt, und

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Fig. 4 und 5 sind' andere Abänderungen von PlattenstapeIn des in Fig. 1 dargestellten Lichtbogenschachtes.

In Fig. 1 ist ein Stromunterbrecher mit magnetischer Löschvorrichtung dargestellt, die zwei Klemmbolzen 6 und 7 hat, die den- Stromunterbrecher mit dem Stromnetz (nicht dargestellt) verbinden. Wie bei den in Fig. 1 dargestellten Stromunterbrechern üblich, ist. für jede Phase eines mehrphasigen elektrischen Stromkreises ein gleichartiger Polaufbau vorgesehen. In der Zeichnung ist nur ein einziger Polaufbau dargestellt. Der Stromunterbrecher wird nachstehend als einzelner Polaufbau beschrieben.

Der Stromunterbrecher nach Fig. 1 enthält außer einer zum öffnen des Stromkreises dienenden Einrichtung, die den Abreißlichtbogen erzeugt, auch einen Lichtbogenlöschaufbau. Die Unterbrechungsvorrichtung oder Stromkreisöffnungsvorrichtung besteht aus einem ortsfesten stromführenden Kontakt 8, aus einem ortsfesten Tertiärkontakt 9, aus einem ortsfesten Abreißkontakt 10 und einem beweglichen Abreißkontakt 11. Der Abreißkontakt 11 ist auf einem Hebel 28 befestigt, der bei 12 an einem Ansatz 13 des Klemmbolzens 6 drehbar gelagert ist und mittels einer hin und her verschiebbaren Stange 14 betätigt wird. Die Antriebsstange 14 ist mit einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, um den beweglichen Kontakt zwischen Schließstellung und Offenstellung zu verschieben. Fig. 1 zeigt den beweglichen Kontakt in einer Mittelstellung. Die Abreißkontakte sind elektrisch mit den unteren Enden der Klemmbolzen 6 und 7 verbunden. Wenn daher der Stromunterbrecher in Reihe in einen Stromkreis eingeschaltet ist und die Abreißkontakte getrennt werden, kann sich ein Lichtbogen in dem gezeichneten Spalt bilden.

Um diesen Lichtbogen zu unterbrechen, ist eine Löschvorrichtung, z. B. ein Lichtbogenlöschschacht 15, so aufgestellt, daß er den unter dem Einfluß der magnetischen Löschvorrichtung stehenden Lichtbogen löscht. Der Lichtbogenschacht liegt vorzugsweise unmittelbar oberhalb der Abreißkontakte, wenn die Löschvorrichtung nach oben arbeitet, kann aber auch auf jeder anderen Stelle angeordnet sein, wenn die Löschvorrichtung in anderen Richtungen arbeitet. Die Schalt- oder Abreißkontakte und der magnetische Löschaufbau können jede beliebige bevorzugte Form haben, so daß hier eine kurze Beschreibung genügt. Die magnetische Löschvorrichtung kann aus einem Kern 17, Polen 18 und einer Spule 16 bestehen, die mit dem Klemmbolzen 7 und mit einer metallischen Lichtbogenführung 19 verbunden ist, so daß der Lichtbögenstrom, wenn der Lichtbogen längs der Führung 19 wandert, in bekannter Weise in der Löschspule fließt.

Für gewöhnlich fließt der Strom in der Schließstellung des Unterbrechers über den Kontakt 11 und den federbeaufschlagten Kontakt 8. Bei der Bewegung des beweglichen Abreißkontaktes 11 nach seiner Offenstellung hin erfolgt die Stromführung von dem ortsfesten Kontakt 8 zum ortsfesten Kontakt 9 und dann zu dem ortsfesten Abreißkontakt 10. Beim Ziehen des Lichtbogens von dem beweglichen Außenkontakt 11 wird das Lichtbogenende auf dem Abreißkontakt 10 zur Lichtbogenführung 19 übertragen, die für gewöhnlich ein Ansatz des ortsfesten Abreißkontaktes 10 ist. Wenn der bewegliche Abreißkontakt 11 seine volle Offenstellung erreicht hat, springt das andere Lichtbogenende von dem beweglichen Abreißkontakt 11 auf die Lichtbogenführung

20 über, die den Lichtbogen in den Lichtbogenschacht 15 richtet. Der Abreißkontakt 10 und die Lichtbogenführung 19 sind in Reihe mit der Löschspule 16 und dem Bolzen 7 geschaltet. Die Löschspule ist daher bereits zu Beginn der Lichtbogenunterbrechung erregt, um den Lichtbogen in bekannter Weise zu beeinflussen, d. h. den Lichtbogen in einer sich erweiternden Schleife in den Lichtbogenschacht 15 zu treiben. Das Löschfeld ist besonders wirksam, wenn die Eisenpole 18 so gelegt werden, daß sie mit der Löschspule in der üblichen Weise außerhalb des Liahtbogenschachtes zusammenarbeiten.

Der Lichtbogenschacht 15 hat mehrere auf Abstand stehende geschlitzte Isolierplatten 25, die sich in Längsrichtung der Achse des Löschschachtes 15 erstrecken, wobei die Schlitze in der Nähe der Abreißkontakte liegen und einen Lichtbogendurchlaß 26 bilden. Jede Platte 25 hat mehrere Öffnungen 27, die z. B. in einer geraden Linie angeordnet sind und sich von der Nähe des Schlitzes zu einer in der Nähe des Austrittsendes des Lichtbogenschachtes 15 vorgesehenen Ecke der Platte 26 erstrecken, Die öffnungen jeder Platte können, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, von dem Schlitz zu der im Auslaßende des Lichtbogenschachtes 15 befindlichen Ecke jeder Platte allmählich im Durchmesser abnehmen. Die in benachbarten Platten 25 vorhandenen Linien der öffnungen können nach den benachbarten Ecken divergieren. Jede dieser die besonderen Lichtbogendurchlässe bildenden öffnungen in benachbarten Platten kann von dem Lichtbogendurchlaß 26 einen ungleichen Abstand haben, so daß durch jede Öffnungsreihe ein Zickzackweg geformt wird.

Unter normalen Abschaltverhältnissen wird ein Lichtbogen unmittelbar nach Trennen der Abreißkontakte 10 und 11 erzeugt. Das auf dem ortsfesten Abreißkontakt 10 befindliche Ende des Lichtbogens wird mittels der magnetischen Löschvorrichtung und der Wärmewirkung des Lichtbogens über die Lichtbogenführung 19 getrieben. Wenn der bewegliche Abreißkontakt 11 sich seiner voll geöffneten Stellung nähert, springt das andere Ende des Lichtbogens von dem Kontakt 11 auf die Lichtbogenführung 20 und wird ebenfalls von der Löschvorrichtung und der thermischen Wirkung des Lichtbogens zum Austrittsende des Lichtbogenschachtes 15 getrieben.

Wenn die Lichtbogenenden sich längs der Lichtbogenführungen 19 und 20 zum Austrittsende des Schachtes 15 bewegen, wird der Lichtbogen in den von den Schlitzen der Platten 25 geformten Durchlaß 26 getrieben.

Der Lichtbogen steigt in dem Durchlaß 26 unter der Einwirkung der magnetischen Löschvorrichtung und der thermischen Wirkung des" Lichtbogens, bis er in den geschlossenen U-förmigen Schlitzenden eingeschlossen ist. Bei der Verschiebung in dem Durchlaß 26 wird der Lichtbogen von den Seiten des Schlitzes eingeschränkt und auf eine bestimmte Größe in einer senkrecht zur Lichtbogenbewegung verlaufenden Richtung eingeengt. Jeder den Durchlaß 26 bildende Schlitz besteht aus einer breiten V-förmigen öffnung, die sioh nahe den Abreißkontakten befindet, um den Lichtbogen auf eine vorbestimmte Größe einzuschränken, und besteht ferner aus einem schmalen, langen U-förmigen Abschnitt, der nahe der im Durchmesser größten Öffnung mit der Platte vorgesehen ist, um den Lichtbogen während seiner Bewegung in dem zweiten Abschnitt des Schlitzes auf seiner eingeschränkten Größe zu halten. Diese vorbestimmte Größe kann beispielsweise gleich

Claims (3)

•dem Durchmesser der nahe dem Schlitz gelegenen Öffnung sein, die den ersten Hilfsdurchlaß für den Lichtbogen bildet. Wird der Lichtbogen während seines Durchganges durch die Schlitze der Platten 25 auf annähernd den Durchmesser der öffnungen eingeengt, die den nahe dem Schlitz liegenden ersten Hilfsdurohlaß bilden, dann verschiebt sich der Lichtbogen aus dem Durchlaß 26 zu dem ersten Hilfsdurchlaß 27 verhältnismäßig leicht und ohne Überhitzung des geschlossenen Schlitzendes der Platte 25. Dieses Merkmal ist sehr wichtig, weil es dem Lichtbogen ermöglicht, schnell denjenigen Abschnitt des Lichtbogenschachtes zu erreichen, in dem der Lichtbogen am wirksamsten verlängert, gekühlt und schnell gelöscht werden kann. Bei der Verschiebung des Lichtbogens in den vielen verhältnismäßig kühlen Hilfsdurchlässen, wird der Lichtbogen in seinem Durchmesser von den Öffnungen eingeengt. Die zwischen benachbarten Platten befindlichen Lichtbogenabschnitte breiten sich um die öffnungen herum aus und werden von der Oberfläche der Platte 25 gekühlt. Jede Lichtbogenbahn in der sich von dem Durchlaß 26 zu den nahe dem Auslaßende des Liohtbogenschachtes befindlichen Öffnungen erstreckenden Reihe schränkt den Durchmesser des Lichtbogens etwas mehr ein als die vorhergehende Liohtbogenbahn, so daß der Lichtbogen! an einer größeren Oberfläche gekühlt wird und der Spannungsabfall des Lichtbogens steigt, so daß ein schnelles Löschen erfolgt. Werden die in benachbarten Platten befindlichen Linien der Öffnungen so angeordnet, daß sie sich von dem Durchlaß 26 nach benachbarten Ecken der Platten erstrecken, dann wird ein Zickzackweg durch jede Öffnungsreihe geschaffen, der den Lichtbogen in Richtung der Bogenbewegung einengt und verlängert. Die Öffnungen verzögern auch die Bewegungen des Lichtbogens im Lichtbogenschacht, so daß die Bewegung des Lichtbogens den kühlenden Flächen des Lichtbogenschachtes längere Zeit ausgesetzt werden kann, als bisher möglich war. Fig. 4 zeigt eine Platte mit einem Durchlaß oder Schlitz 26, der ähnlich dem Durchlaß 26 der Platten der Fig. 2 und 3 ist, jedoch ein V-förmiges Schlitzende aufweist. Dieses V-förmige Schlitzende verengt weiter den Lichtbogen, ehe er in die von den öffnungen geformten Hilfsdurchlässe eintritt, und ermöglicht einen leichteren Übergang des Lichtbogens auf und über die Stege, die die Durchlässe 26 von den öffnungen trennen. Fig. 5 zeigt einen V-förmigen Schlitz in den Platten, der den Lichtbogen allmählich längs der gesamten Länge des Lichtbogendurchlasses 26 einengt. Dieser Schlitz engt den Lichtbogen so weit ein, daß er kleiner ist als der Durchmesser der nächstliegenden öffnung des Hilfsdurchlasses. Lichtbogen-Schachtaufbauten mit den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Platten können zum Abschalten von Gleichstromnetzen und Wechselstromnetzen verwendet werden. Bei Gleichstromunterbrechungen breitet sich der in dem geschlitzten Durchlaß entstehende Lichtbogen um das geschlossene Ende der Schlitze herum aus und wird von der Oberfläche der Platten gekühlt. Beim Ausbreiten des Lichtbogens um das geschlossene Ende der Schlitze wird die nächst dem Schlitz befindliche Luft in einer Öffnungsreihe ionisiert, und ein parallel zum ursprünglichen Lichtbogen verlaufender Lichtbogen- springt durch die von diesen Öffnungen gebildete Bahn. Der Querschnitt dieses Lichtbogens erhöht sich, bis der Ausgangslichtbogen labil wird und erlischt. Die gleiche Vorgangsfolge wird bei jeder Lichtbogenbahn ausgelöst, die von Öffnungen jeder Platte geformt wird, die sich in Richtung der Lichtbogenbewegung stromab der vorhergehenden Lichtbogenbahn befinden. Die schrittweise Verschiebung des Lichtbogens im Lichtbogenschacht bringt den Lichtbogen mit immer kühler werdenden Flächen in Berührung, bis der Bogen erlischt. Patentansprüche:

1. Elektrischer Stromkreisunterbrecher mit Abreißkontakten und einem Lichtbogenschacht zur Aufnahme und zum Löschen des Lichtbogens, wobei der Schacht eine Anzahl auf Abstand stehender geschlitzter isolierender Platten umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie sich in Längsrichtung der Schachtachse erstrecken, wobei die V-förmigen Schlitze nahe den Abreißkontakten einen Lichtbogendurchlaß bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzaihl der Isolierplatten mit einer Anzahl öffnungen versehen sind, die sich in gerader Linie von den Schlitzen zum Auslaßende des Schachtes erstrecken, um eine Anzahl Lichtbogenhilfsdurchlässe zu bilden, und daß gleichzeitig diese Platten im Anschluß an die V-förmigen Abschnitte der Schlitze schmale, längliche zweiteAbschnitte im wesentlichen konstanter Breite neben den öffnungen angeordnet sind, um die verengte Größe des Lichtbogens während seiner Bewegung durch den zweiten Abschnitt der Schlitze beizubehalten.

2. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Abschnitte der Schlitze V-förmig und die zweiten Abschnitte U-förmig sind.

3. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Abschnitte der Schlitze aus einem breiten V-förmigen Teilabschnitt und die zweiten Abschnitte aus fluchtenden, parallele Seiten aufweisenden V-förmigen Abschnitten bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 597 181, 741 695;
französische Patentschrift Nr. 862 634;
britische Patentschriften Nr. 615 025, 689 227;
USA.-Patentschrift Nr. 2 616 006.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 529/341 5.