DE1068334B - In Luft schaltender Wechselstrom Lei stungsschalter mit Lichtbogenlöschung m spaltformigen Lichtbogenkammern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1068

INTERNAT. KL. H 01 h

ANMELDETAG: 25. A P R I L 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 5. NOVEMBER 1959

AUSGABE DER

PATENTSCHRIFT: 26. SEPTEMBER 1968

WEICHT AB VON AUSLEGESCHRIFT

(S 58001 VIIId/21c)

Gegenstand der Erfindung ist ein in Luft schaltender Wechselstrom-Leistungsschalter mit Löschung des Lichtbogens in von Isolierstoflplatten gebildeten spaltförmigen Lichtbogenkammern, in welche die von V-förmigen, mit den Schenkeln an je einer Plattenseite anliegenden Zwischenelektroden hintereinandergeschalteten Teillichtbögen mittels magnetischer Blasung hineingetrieben und zu Schleifen ausgeweitet werden.

Bei den bekannten Leistungsschaltern, die nach diesem Prinzip arbeiten, wird der Ausschaltlichtbogen zwischen einem beweglichen und einem ortsfesten Hauptkontakt senkrecht zur Ebene der Isolierstoffplatten gezogen und mit Hilfe eines magnetischen Blasfeldes (Blasspule), gegebenenfalls unterstützt durch zusätzliche Beblasung mit Druckluft, über Lichtbogenleithörner auf die an den Isolierstoff platten angebrachten Zwischenelektroden getrieben. Diese unterteilen dann den Ausschaltlichtbogen in einzelne Teillichtbögen, die an den V-förmigen Schenkeln der Zwischenelektroden um 90° in Richtung der Ebene der Isolierstoffplatten gedreht und in die Lichtbogenkammern eingeleitet werden. Sodann weiten sich die entstandenen Lichtbogenschleifen unter dem Einfluß des Blasfeldes und der Summenwirkung ihrer eigenen elektrodynamischen Kräfte auf die erforderliche Länge aus und kommen in Verbindung mit dem von den Kammerwandungen bewirkten Energieentzug zum Erlöschen.

Um für einen solchen Leistungsschalter eine einwandfreie Arbeitsweise für einen breiten Strombereich zu gewährleisten, muß neben anderem vor allem dafür Sorge getragen werden, daß die einzelnen Teillichtbögen möglichst gleichzeitig in die Lichtbogenkammern gelangen, und weiterhin, daß dies in der erförderlichen kurzen Zeit geschieht. Bei bekannten Schaltern wird das Auflaufen des ungeteilten Ausschaltlichtbogens von den Lichtbogenleithörnern auf die einzelnen Zwischenelektroden häufig mit Hilfe des Feldes einer Blasspule erzwungen. Dabei kann es zu Zeitverschiebungen beim Auflaufen des Lichtbogens auf die einzelnen Zwischenelektroden kommen. So kann dann beispielsweise der Fall eintreten, daß in einer Lichtbogenkammer der Teillichtbogen bereits Schleifenform aufweist, wohingegen der in einer Nachbarkammer noch zwischen den Schenkeln der Zwischenelektrode brennt. Das Eigenfeld der Lichtbogenschleife behindert dabei das Ausweiten des anderen Teillichtbogens, wodurch neben einer Verminderung der Ausschaltleistung die Wirkungsweise des ganzen Schalters in Frage gestellt, werden kann.

In Luft schaltender Wechselstrom-Leistungssohalter mit Lichtbogenlöschung
in spaltförmigen Lichtbogenkammern

Patentiert für:
Sachsenwerk

Licht- und Kraft-Aktiengesellschaft,
. 8000 München

Dipl.-Ing. Rudolf Körber, 8400 Regensburg,
ist als Erfinder genannt worden

Gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird bei einem Leistungsschalter der eingangs dargelegten Gattung ein gleichzeitiges Hochlaufen der Teillichtbogen erzwungen. Dies wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale erreicht:
ä) Der Ausschaltlichtbogen wird von einem Hilfsschalter gezogen, der im Nebenschluß zu dem stromlos öffnenden und unter Last schließenden Hauptschalter angeordnet ist.
b) Gegeneinander isoliert angeordnete und den jeweiligen Teillöschkammern zugeordnete Einzelkontakte des Hilfsschalters überbrücken in der Einschaltstellung des Hauptschalters die Zwischenelektroden.

An sich ist es bei Entionisierungskammern mit von Metallplatten gebildeten spaltförmigen Lichtbogenkammern bekannt, den Ausschaltlichtbogen mittels eines dem Hauptkontakt nacheilenden Hilfsschalters zu ziehen. Der Hilfsschalter überbrückt dabei die beiden Lichtbogenleithörner, so daß keine unbedingte Gewähr für das gleichmäßige Hochwandern der Lichtbogenteilstücke in den einzelnen Lichtbogenkammern gegeben ist. Andererseits ist ein Hörnerschalter mit mehreren reihengeschalteten, nebeneinander angeordneten und durch Isolierwände voneinander getrennten Hörnerpaaren angegeben worden, die Teile der Hauptstrombahn bilden. Die Hörnerpaare dienen als Kontakte, die von einer die Hauptstrombahn schließenden, aus Einzelkontakten bestehenden Strombrücke leitend verbunden werden. Sie stellen ferner mit dem Lichtbogen zusammen die Wicklung einer Blasspule dar mit dem Ziel, auf besondere Blasspulen verzichten zu können. Zwar ist durch diese Ausführung sichergestellt, daß der Licht-

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bogen gleichzeitig in allen Kammern gezogen wird. Hingegen erscheint die bekannte Hörnerschalterkonstruktion für einen Leistungsschalter von der Art der Erfindung ungeeignet, denn sowohl die Strombrücke als auch die Hörnerpaare müssen für den Schalternennstrom dimensioniert sein. Insbesondere bei einem Leistungsschalter mit einer Vielzahl von Kammern, wie sie heute üblich sind, führt dies bei hohem technischem Aufwand im Hinblick auf das Kurzschlußabschaltvermögen zu nicht mehr vertretbaren Schalterabmessungen. Ähnlich verhält es sich bei einem anderen bekannten Hörnerschalter, bei dem feste hörnerartig ausgebildete Hauptelektroden mit Hilfe einer beweglichen Zwischenelektrode im Einschaltzustand leitend verbunden sind. Die Zwischenelektrode ist dort mit hörnerartigen Ansätzen versehen, die in benachbarte Lichtbogenkammern hineingetragen und beim Ausschalten mit den Hauptelektroden so zusammenwirken, daß das Ausweiten der in den Kammern gezogenen Lichtbogen gleichmäßig vor sich geht.

Diese bekannten Einrichtungen weisen demnach vom erfindungsgemäßen Vorschlag nur Teilmerkmale auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter sind nach der weiteren Ausgestaltung die Einzelkontakte des Hilfsschalters z. B. in sich federnd ausgebildet und gegeneinander isoliert auf einer Welle aus Isoliermaterial angebracht. Der ortsfeste und der bewegliche Hauptkontakt sind mit den beiden V-förmigen Endelektroden leitend verbunden, wobei in die Verbindungsleitungen Blasspulen eingeschaltet sind. Die Betätigung des Hilfsschalters erfolgt zwangläufig beim Schalten des Leistungsschalters, und zwar so, daß der bewegliche Hauptkontakt dem Hilfsschalter sowohl beim Ausschalten als auch beim Einschalten voreilt. Diese Maßnahme gewährleistet einerseits das sofortige Ausweiten der Teillichtbögen zu Schleifen, da ja das Feld der Blasspulen bereits beim Öffnen des Hauptkontaktes eingeschaltet ist, andererseits sind beim Einschalten des Leistungsschalters auf eventuell bestehende Kurzschlüsse Beschädigungen des Hilfsschalters und der Zwischenelektroden ausgeschlossen. Ferner sollen in an sich bekannter Weise zwischen den Einzelkontakten des Hilfsschalters Widerstände angebracht werden, um entlang den Löschkammern eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung zu erzielen.

Je nach Aufbau des Schalters ist die Möglichkeit gegeben, an den z. B. V-förmigen Zwischenelektroden die einzelnen Teillichtbögen entweder außerhalb oder direkt in den aus Isolierplatten gebildeten Löschkammern zu ziehen. Im ersten Fall werden dabei die Teillichtbögen zuerst zwischen den unteren Enden der Zwischenelektroden senkrecht zu der Ebene der Isolierplatten gezogen und dann mit Hilfe der z. B. in V-Form angeordneten und an je einer Plattenseite anliegenden Schenkel der Zwischenelektroden in die Richtung der Plattenebene gedreht.

Es ist auch ohne Schwierigkeiten möglich, die Teillichtbögen unmittelbar in den Kammern zwischen den Schenkeln zweier benachbarter Zwischenelektroden— also in Richtung der Plattenebene — zu ziehen, wenn der Hilfsschalter so angeordnet und ausgebildet wird, daß seine Kontakte die V-förmigen Zwischenelektroden im Einschaltzustand im öffnungswinkel der Schenkel überbrücken. Es ist dann nach Öffnung des Hauptkontaktes durch die hintereinandergeschalteten Zwikkel der Zwischenelektroden bereits ein Blasfeld vorhanden, so daß auf zusätzliche Blasspulen verzichtet werden kann. Es wird damit auch vermieden, daß der Lichtbogen, wie es bei der erforderlichen Drehung von 90° bei anderen Anordnungen vorkommt, im Gebiet der Zwischenelektroden verweilt und damit Rückzündungen an den Zwischenelektroden begünstigt. Auch erhöht sich die erzielbare Ausschaltleistung dadurch, daß der Lichtbogen von vornherein in einem engen

ίο Spalt gezogen wird, da sonst bei höheren Strömen infolge des größeren Durchmessers des Lichtbogenplasmas der Einlauf in die engen Spalte der Lichtbogenkammer Schwierigkeiten bereitet.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den einzelnen Abbildungen sind dabei der Einheitlichkeit halber einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigt

Abb. 1 in perspektivischer Darstellung den schematischen Aufbau eines Schalterpols, bei dem die Teillichtbögen außerhalb der Kammern aus Isolierplatten gebildet werden, und

Abb. 2 einen Schnitt durch den Pol eines Schalters, bei dem die Teillichtbögen innerhalb der Löschkammern gezogen werden;

Abb. 3 stellt einen Schnitt längs der Linie A-B durch die Löschkammern nach Abb. 2 dar.

Im einzelnen ist der feststehende Hauptkontakt mit 1 und der bewegliche Hauptkontakt mit 2 bezeichnet, der auf der Welle 3 befestigt ist. An der Unterseite der Kammerplatten 4 aus Isoliermaterial sind die Zwischenelektroden 5 befestigt, welche mittels der Einzelkontakte 6 des Hilfsschalters 7 bei eingeschaltetem Hauptkontakt 2 überbrückt sind. Die Einzelkontakte 6 sind auf der Welle 8, die aus Isoliermaterial besteht, angebracht und werden z. B. über den Mitnehmer 9 in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Welle 3 in ihre Ausschaltstellung gebracht. In die Stromzuleitungen 10 und 11 zu den äußeren Zwischenelektroden 5 sind zweckmäßig die nicht dargestellten Magnetspulen zur Erzeugung des Blasfeldes eingeschaltet.

Wird bei dem Schalter nach Abb. 1 durch Drehen der Welle 3 entgegen dem Uhrzeigersinn der Hauptkontakt 2 aus dem feststehenden Kontakt 1 herausgezogen, so ist der Stromkreis zunächst noch über die Zuleitungen 10 und 11 sowie die Zwischenelektroden 5 und die Einzelkontakte 6 des Hilfsschalters 7 geschlossen und die nicht dargestellten Blasmagnete bereits eingeschaltet. Dreht man die Welle 3 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn, so wird über den Mitnehmer 9 der Hilfsschalter 7 ebenfalls gedreht und seine auf der Welle 8 befestigten Einzelkontakte 6 aus den Zwischenelektroden 5 herausgezogen. Infolgedessen entstehen zwischen den Einzelkontakten 6 und den benachbarten Zwischenelektroden 5 Teillichtbögen, die wegen des bereits vorhandenen Blasfeldes, sofort nach oben wandern, sich von den Einzelkontakten 6 ablösen und zwischen den z. B.

V-förmig ausgebildeten Zwischenelektroden 5 um 90° gedreht in die von Stegen 12 an den Platten 4 gebildeten Kammern hineinwandern. Nachdem die Teillichtbögen die erforderliche Länge erreicht haben, erlöschen sie, und der Schalter ist wieder einschaltbereit. Beim Einschalten wird die Welle 8 zunächst durch eine nicht dargestellte Rastenanordnung in ihrer Ausschaltstellung so lange gehalten, bis der Hauptkontakt 2 mit dem feststehenden Kon-

takt 1 den Hauptstromkreis geschlossen hat. Sodann wird die Raste entklinkt und der Hilfsschalter z. B. mit Hilfe eines nicht mit in die Zeichnung aufgenommenen Kraftspeichers ebenfalls eingeschaltet.

Bei der Ausführung des Schalters nach Abb. 2 entspricht der Ausschaltvorgang zunächst dem vorangehend beschriebenen Bewegungsablauf. Bei Drehung der Welle 8 entgegen dem Uhrzeigersinn werden die Teillichtbögen hier aber bereits innerhalb der. von den Platten 4 vermittels ihrer Stege 12 gebildeten Lichtbogenkammern im Öffnungswinkel der Schenkel je zweier benachbarter Zwischenelektroden S gezogen. Sie brauchen also nicht erst gedreht zu werden und weiten sich unter dem Einfluß des Eigenfeldes zu Schleifen aus und erlöschen. Das Eigenfeld kann dabei gegebenenfalls noch durch den Einbau geeigneter magnetischer Werkstoffe in die Isolierleiste 13 verstärkt werden. Vorteilhaft wird die kammartig ausgebildete Isolierleiste 13 zur besseren Halterung der Isolierplatten 4 an deren Fortsätze 14 angebaut. Außerdem verhindern die Fortsätze 14, daß zwischen den Platten 4 etwa nach unten ausströmende, durch die Einwirkung der Teillichtbögen ionisierte Schaltgase einen Längsüberschlag an den Zwischenelektroden 5 verursachen. Der Einschalt-Vorgang dieses Schalters entspricht dem des Schalters nach Abb. 1.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. In Luft schaltender Wechselstrom-Leistungsschalter mit Löschung des Lichtbogens in von Isolierstoffplatten gebildeten spaltförmigen Lichtbogenkammern, in welche die von V-förmigen, mit den Schenkeln an je einer Plattenseite anliegenden Zwischenelektroden hintereinandergeschalteten Teillichtbögen mittels magnetischer Blasung hineingetrieben und zu Schleifen ausgeweitet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Ausschaltlichtbogen wird von einem Hilfsschalter (6, 7) gezogen, der im Neben-" Schluß zu dem stromlos öffnenden und unter Last schließenden Hauptschalter (1, 2) angeordnet ist.

b) Gegeneinander isoliert angeordnete und den jeweiligen Teillöschkammern zugeordnete Einzelkontakte (6) des Hilfsschalters (6, 7) überbrücken in der Einschaltstellung des Hauptschalters (1, 2) die Zwischenelektroden (5).

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (6, 7) insbesondere aus in sich federnden Einzelkontakten (6) besteht, welche gegeneinander isoliert auf einer Welle (8) aus Isoliermaterial angebracht sind.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Plattenebene gebildeten Teillichtbögen mittels der Zwischenelektroden (5) in an sich bekannter Weise in Richtung der Plattenebenen gedreht werden.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkontakte (6) des Hilfsschalters (6, 7) zwecks Bildung der Teillichtbögen in Richtung der Plattenebenen so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie benachbarte Zwischenelektroden (5) im Öffnungswinkel der Schenkel überbrücken.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 266745, 618 455,
258;
britische Patentschrift Nr. 702 834.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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