DE1064589B - Electric switch with arc extinguishing chamber and magnetic blowing - Google Patents
Electric switch with arc extinguishing chamber and magnetic blowingInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, insbesondere für Gleichstrom, mit Lichtbogenlöschkammer und magnetischer Blasung, bei welchem besondere Lichtbogenteiler und Lichtbogenlaufschienen dem Lichtbogen eine bestimmte Form aufzwingen, so daß sich besonders zweckmäßig wirkende, vom Lichtbogenstrom selbst erzeugte Blasfelder ergeben, welche die Beherrschung von Gleichstromlichtbögen hoher Leistung gestatten.The invention relates to an electrical switch, in particular for direct current, with an arc extinguishing chamber and magnetic blowing, which uses special arc splitters and arc rails Force the arc to have a certain shape, so that it is particularly expedient to use the arc current self-generated blowing fields result, which the control of direct current arcs higher Allow performance.
Normalerweise hat eine Lichtbogenkammer die größte Ausdehnung in der Kontaktöffnungsebene, d. h., Lichtbogenzündraum und Lichtbogenlöschraum liegen parallel zueinander. Es ist aber auch die Ausführungsform einer Kammer mit zueinander rechtwinkelig liegenden Lösch- und Zündraumebenen bekannt. Derartige Kammern sind mit einer besonderen Bogenführung an den Trennwänden versehen und besitzen den Vorteil kleinerer Abmessungen. Sie wurden bisher bei dreipoligen Wechselstromschaltern, sogenannten Magnetblasschaltern, eingesetzt. Der Lichtbogenverlauf entspricht der in Fig. 1 schematisch gezeichneten Form. Der Anfangslichtbogen wird durch sein eigenes bzw. durch ein fremdes Blasfeld in die jeweilige Einzelkammer getrieben. Das Eigenfeld des so behandelten Lichtbogens ist mit dem Feld einer Spule vergleichbar, d. h., die durch die einzelnen Lichtbogenschleifen erzeugten magnetischen Teilfelder C heben sich jeweils in ihrer vertikalen Komponente auf, so daß lediglichdas sämtliche Windungen umfassende Magnetfeld Hges_ übrigbleibt (Fig. 1).Normally, an arc chamber has the greatest extent in the contact opening plane, ie the arc ignition chamber and the arc extinguishing chamber are parallel to one another. However, the embodiment of a chamber with extinguishing and ignition space planes at right angles to one another is also known. Such chambers are provided with a special arch guide on the partition walls and have the advantage of smaller dimensions. So far, they have been used in three-pole alternating current switches, so-called magnetic blow switches. The course of the arc corresponds to the form shown schematically in FIG. 1. The initial arc is driven into the respective individual chamber by its own or by an external blowing field. The intrinsic field of the arc treated in this way is comparable to the field of a coil, that is, the magnetic partial fields C generated by the individual arc loops cancel each other out in their vertical component, so that only the magnetic field H tot comprising all windings remains (Fig. 1). .
Dieses Eigenfeld beteiligt sich stark an der Fortbewegung des Bogens. Bei extrem schmalen Teilkammern wirkt dieser Vorgang noch verhältnismäßig günstig. Bei stark auseinandergezogenen Teillichtbögen ist jedoch nur noch ein geringer Bruchteil der Eigenfeldblasung vorhanden. Insbesondere kann auf diese Weise ein Gleichstromlichtbogen keine genügende Beschleunigung erfahren. Gleichstrombögen sind bekanntlich wesentlich stabiler und daher schwerer zu behandeln als ein Wechselstromlichtbogen, bei dem der natürliche Nulldurchgang fast immer zu einer vorzeitigen Entionisierung der Entladungsstrecke führt und dadurch den Löschvorgang begünstigt.This self-field plays a major role in the movement of the bow. With extremely narrow sub-chambers this process is still relatively cheap. If the partial arcs are strongly drawn apart however, only a small fraction of the self-field blowing is still present. In particular, can on In this way, a direct current arc will not experience sufficient acceleration. DC arcs are known to be much more stable and therefore more difficult to handle than an alternating current arc, in which the natural zero crossing almost always leads to premature deionization of the discharge path leads and thereby favors the deletion process.
Bei der Beherrschung von leistungsstarken Gleichstromlichtbögen in sogenannten Magnetblasschaltern kommt es darauf an, möglichst wirksame Blasfelder zu erhalten. Andererseits darf die magnetische Blasung, besonders in der letzten Phase der Bogenbeeinflussung, nicht übermäßig scharf sein, damit Überspannungen vermieden werden, die der Anlage (etwa den Wicklungen von zu schützenden Maschinen) gefährlich werden können.When mastering powerful direct current arcs in so-called magnetic blow switches it is important to maintain the most effective blowing fields possible. On the other hand, the magnetic bubble, especially in the final phase of the arc manipulation, do not be overly sharp to avoid surges which are dangerous for the system (e.g. the windings of machines to be protected) can be.
Es wird daher fast immer mit einer stärkeren ma-Elektrischer Schalter
mit Lichtbogenlöschkammer
und mit magnetischer BlasungIt will therefore almost always come with a more powerful ma-electric switch
with arc chamber
and with magnetic blowing
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
Dipl.-Ing. Adolf Pfeiffer und Heinz Fehling,
Neumünster,
sind als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Adolf Pfeiffer and Heinz Fehling,
Neumünster,
have been named as inventors
gnetischen Anfangsblasung gearbeitet, die den Bogen in die eigentliche Löschkammer des Schalters treibt. Hier erfolgt seine Übernahme durch die Zusatzblasung, die oft von dem Lichtbogen selbst eingeleitet wird.gnetic initial blowing, which drives the arc into the actual extinguishing chamber of the switch. Here it is taken over by the additional blowing, which is often initiated by the arc itself will.
Es ist üblich, der auf den Lichtbogen wirkenden Dynamik durch zweckmäßige Ausbildung der Lichtbogenführungshörner innerhalb der einzelnen Teilkammern entsprechenden Nachdruck zu verleihen. Für die Teilbogenführungshörner wird oft die sogenannte U-Form benutzt. Ihre Wirkung auf den Lichtbogen geht aus der Magnetfeldbildung an diesen U-Stücken deutlich hervor (s. auch Fig. 4, 4a und 4b). Nach der Teilung des Lichtbogens führen die von dem U-förmigen Leiter jetzt elektrisch verbundenen Teillichtbögen einen Strom /. Das von diesem Strom erzeugte Magnetfeld umschließt den Leiter und schiebt die Teillichtbögen aufwärts.It is customary to give the dynamics acting on the arc appropriate emphasis by appropriately designing the arc guide horns within the individual sub-chambers. The so-called U- shape is often used for the partial arch guide horns. Their effect on the arc is evident from the formation of the magnetic field at these U- pieces (see also FIGS. 4, 4a and 4b). After the arc has been divided, the partial arcs, which are now electrically connected by the U- shaped conductor, carry a current /. The magnetic field generated by this current surrounds the conductor and pushes the partial arcs upwards.
Es ist unschwer zu erkennen, daß hierbei das Eigenfeld C jedes Teillichtbogens auf diesen Prozeß unterstützend einwirkt. Während das unterhalb des Lichtbogens befindliche magnetische Leiterfeld durch die horizontale Komponente des Eigenfeldes gleichsinnig unterstützt wird, verliert die entgegengesetzte, ebenfalls horizontale Komponente oberhalb des Bogens an Wirkung· Üblicherweise wird ein derartiges U-Stück gegenüber der gesamten Kammerwand relativ kurz gehalten, damit der danach einsetzende Prozeß der Bogenverlängerungen wirksam werden kann.It is not difficult to see that the self-field C of each partial arc has a supporting effect on this process. While the located below the arc magnetic fiber array is in the same direction supported by the horizontal component of the self-field loses the opposite, also horizontal component above the sheet to effect · Usually, such a U -Stück over the entire chamber wall kept relatively short, so that the later onset Process of arch extensions can be effective.
Bei der eingangs erwähnten, bekannten Lichtbogenkammer ist das U-Stück außerdem quer zu seiner Ebene in V-Form ausgebildet. Dadurch erfolgt, nach dem Verlassen der Zündkammer, beim Eintritt in den Löschraum eine Umlenkung und Aufteilung des Licht-In the case of the known arc chamber mentioned at the outset, the U piece is also designed in a V shape transversely to its plane. As a result, after leaving the ignition chamber, when entering the extinguishing chamber, the light is diverted and divided.
909 610/29C909 610 / 29C
bogens, so daß die Stromrichtung in benachbarten Lichtbogenschleifen die gleiche ist. Die einzelnen Teilbögen stehen sich dann instabil gegenüber. Bei dieser Ausführung erfährt ein Gleichstromlichtbogen keine genügende Beschleunigung, weil das Eigenfeld bei 5 stark auseinandergezogenen Teilliclitbögen sehr geschwächt wird.arc so that the current direction is the same in adjacent arc loops. The individual sub-arcs then face one another in an unstable manner. In this design, a direct current arc does not experience sufficient acceleration because the intrinsic field is very weakened in the case of 5 partial arcuate arcs that are strongly drawn apart.
Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil und schafft einen elektrischen Schalter, der sich besonders gut zur Abschaltung leistungsstarker Gleichstromlichtbögen eignet.The invention eliminates this disadvantage and creates an electrical switch that is particularly good for Disconnection of powerful direct current arcs.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit Lichtbogenlöschkammer mit magnetischer Blasung und senkrecht zum Anfangslichtbogen stehenden isolierenden Trennwänden und beiderseits jeder Trennwand angeordneten, an ihren dem Anfangslichtbogen zugewandten Enden leitend verbundenen Lichtbogenhornpaaren, die den Lichtbogen im Verlauf seiner Wanderung in Teillichtbögen aufteilen und so leiten, daß die Teillichtbögen um etwa 90° gegenüber dem Anfangslichtbogen gedreht in die durch Trennwände gebildeten Teilkammern hineinlaufen; sie besteht darin, daß die zu den isolierenden Trennwänden parallelen Komponenten des magnetischen Streufeldes zwischen zwei benachbarten Teillichtbögen gleichgerichtet sind, indem die beiden Laufschienen eines jeden Lichtbogenhornpaares gleichsinnig gerichtet sind und die Laufschienen benachbarter Lichtbogenhornpaare divergieren.The invention relates to an electrical switch with an arc extinguishing chamber with magnetic blowing and insulating partitions perpendicular to the initial arc and on either side of each partition arranged arc horn pairs conductively connected at their ends facing the starting arc, which divide the arc into partial arcs in the course of its migration and thus guide it, that the partial arcs rotated by about 90 ° compared to the initial arc in the partitions run in formed sub-chambers; it consists in the fact that the walls parallel to the insulating partitions Components of the magnetic stray field between two adjacent partial arcs are rectified are in that the two rails of each arc horn pair are directed in the same direction and the runners of adjacent pairs of arcing horns diverge.
Die Vorteile einer so angegebenen Bogenführung bestehen darin, daß unter Verwendung von Blasblechen, die jeweils in jede Teilwand der Löschkammer eingeschoben sind, das Eigenfeld von je zwei benachbarten Teilbögen in der Vertikalkomponente gleichgerichtet ist. Dadurch kann für den einzelnen Bogen in einer Teillöschkammer ein zur Löschung genügend großes Streufeld geschaffen werden, das dem Lichtbogen eine gute Dynamik verleiht. Die Anzahl der so erzeugten Teillichtbögen kann je nach Leistungsbedarf bestimmt werden und liegt dann der Gesamtkammergröße zugrunde.The advantages of such a specified arch guide are that using blower plates, which are pushed into each partial wall of the extinguishing chamber, the own field of two adjacent sub-arcs in the vertical component is aligned. This allows for the individual Arc in a partial extinguishing chamber a sufficiently large stray field to be created that the Arc gives good dynamics. The number of partial arcs generated in this way can depend on Power requirement can be determined and is then based on the total chamber size.
In der Zeichnung Fig. 2 bis 8 ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. In the drawing FIGS. 2 to 8, an embodiment according to the invention is shown.
Fig. 2 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Lichtbogenführung ;Fig. 2 shows schematically the arc guide according to the invention;
Fig. 3 zeigt einen Teil der Lichtbogenkammer mit der Anordnung der Teilkammern und der Lichtbogenhörner in perspektivischer Ansicht; der \rerlauf einiger Lichtbogenschleifen ist eingezeichnet;3 shows part of the arc chamber with the arrangement of the sub-chambers and the arc horns in a perspective view; the \ r erlauf some arcing loops is located;
Fig. 4 veranschaulicht die Übernahme des Anfangslichtbogens durch die U-förmigen Lichtbogenhornpaare und dient zur Erläuterung der Kraftwirkungen auf den Lichtbogen, desgleichen Fig. 4a;FIG. 4 illustrates the takeover of the initial arc by the U -shaped arc horn pairs and serves to explain the force effects on the arc, likewise FIG. 4a;
Fig. 4b stellt in einem räumlichen Vektordiagramm den Zusammenhang zwischen Strom I, Feld C und der aus dem Zusammenwirken beider resultierenden KraftP dar;4b shows, in a three-dimensional vector diagram, the relationship between current I, field C and the force P resulting from the interaction of the two;
Fig. 5 zeigt den erfindungsgemäßen Schalter in Seitenansicht; die Kontaktanordnung mit sich ausbildendem Lichtbogen ist schematisch dargestellt;Fig. 5 shows the switch according to the invention in side view; the contact arrangement with forming Arc is shown schematically;
Fig. 6 stellt einen schematischen Querschnitt durch die Lichtbogenkammer dar,6 shows a schematic cross section through the arc chamber,
Fig· 7 die Eisenschenkel zur Verstärkung der Anfangsblasung perspektivisch,7 shows the iron legs to reinforce the initial blow in perspective,
Fig. 8 eine Gesamtansicht der Lichtbogenkammer.8 is an overall view of the arc chamber.
Die Kammer besteht aus dem Zündraum 1 und den senkrecht dazu angeordneten Teillöschkammern 2. Der Zündraum 1, der zur Erzeugung genügend starker Streufelder durch Beeinflussung der beiden Lichtbogenhörner4 und 5 dient, wird von zwei Eisen-The chamber consists of the ignition chamber 1 and the partial extinguishing chambers 2 arranged perpendicular to it. The ignition chamber 1, which is used to generate sufficiently strong stray fields by influencing the two arc horns 4 and 5 , is
schenkein 3 (Fig. 5, 6 und 7) umschlossen. Die beiden verbindenden Jochstücke 6 und 7 werden durch den freien Raum unterhalb der Lichtbogenhörner geführt und sind in der an dem Schalter befestigten Isoliergrundplatte 8 eingelassen. DieGrundplatte trägt außerdem, durch eine Randfalzung 9 unterstützt, den gesamten Kammeraufbau.schenkein 3 (Fig. 5, 6 and 7) enclosed. The two connecting yoke pieces 6 and 7 are guided through the free space below the arc horns and are embedded in the insulating base plate 8 attached to the switch. The base plate also supports the entire chamber structure, supported by an edge fold 9.
Unmittelbar neben den Kontakten der zumeist einpoligen Schalter (Schnellschalter) mit festem Kontakt Kl und dem beweglichen Kontakt A'2 mit Drehpunkt in L werden zwei Schutzplatten 10 und 11 (Fig. 6), bestehend aus lichtbogenfestem Material, z. B. Micalex, untergebracht. Diese Platten schirmen den Lichtbogen besonders an der Erzeugungsstelle von den übrigen Schalterteilen ab und werden durch die Kammergrundplatte im vorgeschriebenen Abstand gehalten. Sie sind also nicht mehr an der Kammer selbst befestigt, sondern dem Schalter zugeordnet, um längere Lebensdauer zu gewährleisten. Die einzelnen Kammertrennwände 12 (Fig. 5) sind als Hohlkörper derart ausgebildet, daß eine Unterbringung der Blaseisen 16 möglich wird. Die einzelnen Trennwände bestehen aus zwei z. B. aus Hartpapier bestehenden Trägern 13, einem Keramikunterteil 14 und den zwei Deckplatten 15. Die Befestigung der einzelnen Teile geschieht nach den für derartige Kammern üblichen Schraub- oder Klebmethoden. Die Blaseisen 16 werden als Einzelbleche in den Trennwandhohlraum 17 eingelassen und gestatten eine schichtweise UnterbringungEs wird damit weiterhin möglich, durch Weglassen des einen oder anderen Bleches die Stärke der Zusatzblasung zu regulieren, was besonders für die gleichmäßige Verteilung des Lichtbogens über die gesamte Löschkammer von Bedeutung ist. Die Bogenhörner 18 liegen paarweise parallel beiderseits einer Kammerwand und sind zu einem U-förmigen Gebilde verbunden.Immediately next to the contacts of the mostly single pole switch (quick switch) with fixed contact Kl and movable contact A ' 2 with pivot point in L , two protective plates 10 and 11 (Fig. 6), consisting of arc-proof material, e.g. B. Micalex, housed. These plates shield the arc from the other switch parts, especially at the point where it is generated, and are kept at the prescribed distance by the chamber base plate. So they are no longer attached to the chamber itself, but assigned to the switch to ensure a longer service life. The individual chamber partition walls 12 (FIG. 5) are designed as hollow bodies in such a way that the blowing irons 16 can be accommodated. The individual partitions consist of two z. B. consisting of hard paper carriers 13, a ceramic lower part 14 and the two cover plates 15. The attachment of the individual parts is done according to the usual screw or adhesive methods for such chambers. The blow irons 16 are let into the partition wall cavity 17 as individual sheets and allow them to be accommodated in layers. It is thus still possible to regulate the strength of the additional blow by omitting one or the other sheet, which is particularly important for the even distribution of the arc over the entire arcing chamber . The bow horns 18 lie in pairs parallel on both sides of a chamber wall and are connected to form a U- shaped structure.
Die Kammer besitzt außerdem an ihren Stirnseiten je einen Handgriff 18, damit ein Ab- und Aufsetzen, insbesondere bei Vornahme der Kontaktkontrollen, vorgenommen werden kann.The chamber also has a handle 18 on each of its end faces so that it can be put down and put on, in particular when carrying out the contact checks.
Fig. 8 zeigt die Lichtbogenkammer in der Gesamtansicht. Eine weitere Unterteilung der Teillöschkammern 2 senkrecht zu ihrer Ebene durch metallische Zwischenelektroden zur zusätzlichen Entionisierung ist möglich. Die Wirkungsweise ist folgende: Im Augenblick der Kontaktöffnung setzt die Anfangsblasung des Schalters ein und treibt den Lichtbogen durch den Zündraum. Mit fortschreitender Wanderung der kathodischen und anodischen Ansatzpunkte auf den Bogenführungshörnern 4 und 5 wird in dem hufeisenförmigen Blasblech 3 ein Streufeld erzeugt, das den Lichtbogen unterstützend nach oben treibt, so daß er mit genügender Geschwindigkeit auf die als Sonden wirkenden und die Trennhohlwände umschließenden Bogenhörner 19 trifft. Hier setzt der Teilungseffekt am Bogen ein, so daß der Lichtbogen schließlich von den Sonden übernommen und in einer Anzahl Teilbögen mit gegenläufiger Stromrichtung von den einzelnen Löschkammern aufgenommen wird. Die Anordnung ist im Gegensatz zur bekannten Solenoidkammer grundsätzlich bifilar und muß für jeden Teillichtbogen eine Abschirmung besitzen, damit die Superponierung der Vertikalkomponenten des magnetischen Eigenfeldes zu einem genügend kräftigen Streufeld führt. Der Vorgang ist im wesentlichen aus Fig. 2, 3, 4 und 5 zu entnehmen.Fig. 8 shows the arc chamber in the overall view. A further subdivision of the partial arcing chambers 2 perpendicular to their plane by means of metallic intermediate electrodes for additional deionization is possible. The mode of operation is as follows: As soon as the contact is opened, the switch starts blowing and drives the arc through the ignition chamber. With progressive migration of the cathodic and anodic attachment points on the arc guide horns 4 and 5 , a stray field is generated in the horseshoe-shaped blower plate 3 , which propels the arc upwards so that it hits the arc horns 19 , which act as probes and surround the partition walls, with sufficient speed . This is where the dividing effect on the arc sets in, so that the arc is finally taken over by the probes and taken up by the individual arcing chambers in a number of partial arcs with an opposite current direction. In contrast to the known solenoid chamber, the arrangement is basically bifilar and must have a shield for each partial arc so that the superposition of the vertical components of the inherent magnetic field leads to a sufficiently strong stray field. The process is shown essentially in FIGS. 2, 3, 4 and 5.
Wenn vorstehend auch die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Schalters zum Unterbrechen von Gleichstrom erzielten Vorteile besonders hervor-If above also when using the switch according to the invention for interrupting The advantages achieved by direct current
Claims (3)
Deutsche Patentschriften Nr- 598 048, 682 650,
926, 761 228, 762 739, 898 019;Considered publications:
German patents Nos. 598 048, 682 650,
926, 761 228, 762 739, 898 019;
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