DE1081540B - Leistungstrennschalter - Google Patents

Description

Es ist bekannt, in Leistungstrennschaltern zur Löschung des Lichtbogens durch Ersticken eine Löschkammer vorzusehen, die aus zwei aus isolierendem Material bestehenden parallelen Platten besteht, welche zwischen sich einen spaltähnlichen Abstand bilden. Dieser Abstand gestattet gerade ein freies Hindurchbewegen eines messerförmigen Hilfskontakts, während sich der mit diesem Hilfskontakt verbundene Hauptkontakt außerhalb der Löschkammer bewegt.
. Es ist andererseits bekannt, zwischen den Platten einer Löschkammer Querteile aus lichtbogenfestem Isoliermaterial vorzusehen, um den Lichtbogen durch Ausdehnung zu löschen.

Beide Ausführungsformen haben nun ihre Nachteile und genügen nicht in allen Fällen den heute an einen Leistungstrennschalter gestellten Anforderungen. So genügen die Schalter der erstgenannten Art, bei denen also der Lichtbogen zwischen zwei zur Entwicklungsebene des Lichtbogens parallelen Platten gekühlt wird, nur für kleine Ausschaltleistungen. Man hat deshalb bei Überschreitung bestimmter Ausschaltleistungen zur Ausführung der zweitgenannten Art gegriffen, nämlich zur Auslängung des Lichtbogens. Aber auch damit erzielt man wiederum nur bestimmte Schaltleistungen, da die Lichtbogenbeschleunigung durch die nachströmenden Gase im Bereich der Querteile nur unbedeutend ist, weil durch diese Querteile der verfügbare Raum im Verhältnis zum Lichtbogendurchmesser groß ist, so daß die Gase an dem eigentlichen Lichtbogen vorbeifließen können, ohne ihn vor sich herzutreiben.

Die Erfindung bezweckt nun eine Verbesserung der bisherigen Leistungstrennschalter, um hohe Abschaltleistungen zu erzielen, wobei der Schalter jedoch einfach und wirtschaftlich bleiben soll. Sie erreicht dies dadurch, daß in an sich bekannter Weise zwecks Längung des Lichtbogens zwischen den Platten Querteile aus lichtbogenfesten Isolierstoffen eingebaut sind und daß die die -Löschkammer bildenden, ebene Innenflächen besitzende Platten in ebenfalls bekannter Weise sich in einem solchen Abstand voneinander befinden, daß dieser Abstand gerade die freie Hindurchbewegung eines messerförmigen Hilfskontakts zwischen den Platten gestattet, wobei der bewegliche Hauptkontakt, mit dem der Hilfskontakt gelenkig verbunden ist, sich außerhalb der Löschkammer bewegt. Sie kombiniert also die Auslängung des Lichtbogens lind-das Kühlen bzw. Ersticken desselben durch eine entsprechende Ausbildung der Löschkammer. Diese Kombination bietet den doppelten Vorteil einer beträchtlichen' Verlängung des Lichtbogens und seiner schnellen und wirksamen Kühlung. Die Verlängung kann durch Rippen herbeigeführt werden, die auf einer- oder auch auf beiden Plattenwänden der Licht-

Anmelder:
Etablissements Merlin & Gerin

Societe Anonyme,
Grenoble, Is ere (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Neureiter, Patentanwalt,
. . Nürnberg, Pirkheimer Str. 94

Beanspruchte Priorität: ..
Belgien vom 22. Dezember 1952-und 13. Februar 1953

Andre Latour, Grenoble, Isere (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

bogenkammer relief artig derartig angebracht sind, daß' ihre" Stärke gleich dem Abstand zwischen den

as Wänden (Spaltstärke) ist und daß sie gewissermaßen einen Kamm bilden. Letzterer wird zweckmäßig so ausgebildet werden, daß er den Austritt der vom Lichtbogen erzeugten heißen Gase in die Atmosphäre

■■■:.. gestattet. Gemäß einer anderen Ausführungsweise kann man zur Bildung der Lichtbogenkammer einfach glatte Platten benutzen, zwischen denen an der oberen Seite eine aus einem elastischen Isoliermaterial bestehende Platte eingelegt ist. Diese Platte wird die Form eines Kamms haben und ebenfalls das Abfließen der heißen Gase gestatten.

' Eine weitere Verbesserung bezweckt, das einwandfreie Löschen der Lichtbögen sicherzustellen, gleichgültig, ob diese starke oder schwache Ströme führen.

^r; Zu diesem Zweck werden in bekannter Weise zwei mit dem Lichtbogen in Serie geschaltete Ablenkspulen vorgesehen, die nacheinander mittels eines Hilfskontakts geschaltet werden. -

An Hand der Zeichnung ist ein- Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, ohne daß diese jedoch auf dieses Beispiel beschränkt werden soll.
-" In den Zeichnungen Stellt dar

Abb. 1 eine seitliche Ansicht des Leistungstrennschalters, wobei die vordere Hälfte - der ■ Lichtbogen¹

* kammer zum Zwecke einer klareren ^Darstellung abgenommen ist,

Abb. 2 einen von links'gesehenen Schnitt gemäß der Linie Ä-B- durch die Lichtbogenkammer,'
"Abb. 3 einen von links gesehenen Schnitt-gemäß der Linie C-D durch die Lichtbogenkammer;

009 509/310

die Abb. 4, 5, 6 stellen schematisch das Einschalten der Ablenkspulen in den Stromkreis dar.

In Abb. 1 ist 1 der Sockel des Schalters, der die Stützisolatoren 2, 3,4 trägt. 5 und 6 sind die Anschlußleiter, die den Strom zu den Hauptkontakten 7 _ und 8 führen. 9 ist das Hauptmesser, das sich um den Kontakt 7 dreht und in den Federkontakt 8 eingreift. 10 ist das Hilfsmesser, das als Funkenzieher wirkt und sich um die. auf dem Hauptmesser 9 befestigte Achse 27 drehen kann. 11 ist eine auf dem Hauptmesser 9 befestigte Feder, die im gespannten Zustand auf das Hilfsmesser 10 wirkt. Das Hauptmesser 9 wird durch den Isolator 12 betätigt, der seinerseits durch den Hebel 26 betätigt wird.

Die Isolatoren 2 und 3 tragen den Anschlußleiter 6, an dem die Lichtbogenkammer 13 aufgehängt ist. Der Vorderteil dieser Kammer ist zwecks besserer Lesbarkeit der Zeichnung abgehoben. Die Lichtbogenkammer kann auf dem Leiter 6 mittels einer beliebigen Aufhängevorrichtung befestigt werden, die gleichzeitig _ao die Verbindung mit den inneren Kontakten und Elektroden der Kammer herzustellen imstande ist.

Die Lichtbogenkammer 13 besteht aus zwei äußeren, aus Isoliermaterial gefertigten Platten 14 (Abb. 2 und 3) sowie aus zwei inneren aus keramischem Material hergestellten Platten 15. Zwischen den letzteren bildet sich der Lichtbogen aus, und ihr Abstand ist so bemessen, daß das Hilfsmesser gerade frei zwischen ihnen sich hindurchbewegen kann. Zwischen den Platten 15 ist an ihrer oberen Seite eine als Kamm ausgebildete Scheibe 16 eingeklemmt, deren Zähne in der in der Abb. 1 dargestellten Form ausgebildet sind. Die Scheibe 16 ist so befestigt, daß die Wurzeln der Zähne oberhalb der Platten 15 liegen, so daß öffnungen 17 entstehen, durch welche die heißen, zwischen den Platten 15 entstehenden Lichtbogengase ins Freie entweichen können. Die Platten 14 und 15 tragen auf ihrem unteren Teil Aussparungen, die den Einbau der Ablenkspulen 18 und 19 gestatten, deren Löschwirkung durch die metallischen Backen 20 und 21 verstärkt wird, welche auf der Außenseite der Isolierplatten 14 befestigtund leitend mit dem Eisenkern der Spulen verbunden sind.

In der Lichtbogenkammer sind die Hilfskontakte 22 und 23 untergebracht. Das Hilfsmesser 10 ist während des Betriebs zwischen den Federn des Kontakts 22 eingeklemmt und gleitet während der Öffnungsbewegung des Schalters mit Reibung durch die Federn des Kontakts 23. Die Kammer enthält außerdem zwei Hilfselektroden 24 und 25, die an ihrem unteren Ende mit einem Schlitz versehen sind, durch den sich das Hilfsmesser 10 während der öffnung oder Schließung des- Schalters hindurchbewegen kann.

Die Ablenkspule 19 ist an die Anschlußschiene 6 und an die Hilfselektrode 24, die Ablenkspule 18 an den Hilfskontakt 23 und die Hilfselektrode 25 angeschlossen.

Der Schalter funktioniert wie folgt:
• Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt der Strom von. 5 über 7 — 9·—8 nach 6. Beim öffnen des Schalters verläßt das Messer 9 den Hauptkontakt 8, während das Hilfsmesser noch einige Augenblicke zwischen den Federn des Hilfskontakts 22 festgehalten wird. Diese Zwischenstellung ist in Abb. 4 dargestellt. Der Strom fließt jetzt kurzzeitig von 5 über 7 — 9 — 10 — 22 nach 6.

Während das Messer 9 einen gewissen Weg zurückgelegt hat, hat sich das Hilfsmesser 10, das noch vom Hilfskontakt 22 festgehalten wird, um seine Achse 27 gedreht und dabei die Feder 11 gespannt.

ImVerfolg der Bewegung des Messers 9 erreicht ein auf diesem angebrachter Anschlag das Hilfsmesser 10 und nimmt dieses mit, so daß es den Hilfskontakt 22 verläßt. In diesem Augenblick wirkt die gespannte Feder 11 auf das Hilfsmesser 10, das nun eine sehr schnelle Drehung um seine Achse 27 ausführt. Während dieser Drehung schnellt das Messer 10 durch die Schlitze der Hilfselektroden 24 und 25, gleitet dann durch den Hilfskontakt 23 und verläßt schließlich die Lichtbogenkammer 13, um in seine punktiert in 29 (Abb. 1) angedeutete Endstellung zu gelangen.

In dem Augenblick, wo das Messer 10 den Hilfskontakt 22 verläßt, entsteht ein Unterbrechungslichtbogen. Die verschiedenen Phasen des Unterbrechungs-Vorgangs sind in den Abb. 4, 5 und 6 dargestellt.

Im Augenblick, wo das Messer 10 durch den Schlitz der Elektrode 24 hindurchgeschnellt ist, löst sich der Fußpünkt des Lichtbogens vom Hilfskontakt 22 und springt auf die Hilfselektrode 24 über (Abb. 5). Die Ablenkspule 19 ist nun in den Stromkreis eingeschaltet und von dem zu unterbrechenden Strom durchflossen.

Im Verfolg seiner Bewegung tritt das Messer 10 durch den Schlitz der Elektrode 25 durch, während der Lichtbogen, dessen Wurzeln auf der Elektrode 24 und dem Messer 10 haften, unter der Einwirkung des von der Spule 19 erzeugten magnetischen Felds nach oben gegen den Kamm 16 getrieben wird.

Sobald das Messer 10 die Kontaktfedern des Hilfskontakts 23 erreicht hat, springt die linke Wurzel des Lichtbogens vom Messer 10 auf die Hilfselektrode 25 über, wodurch nun die Blasspule 18 ebenfalls in den Stromkreis eingeschaltet wird, wie dies in Abb. 6 dargestellt ist.

Beide Ablenkspulen sind nunmehr in den Stromkreis eingeschaltet und treiben zusammen den Lichtbogen rasch nach oben. Dieser trifft nun auf die Zahnt des Kamms 16 und wird hierdurch stark ausgezogen. Die starke Verlängerung bewirkt eine rasche Abkühlung und dadurch ein schnelles Erlöschen des Lichtbogens, und zwar noch bevor das Messer 10 den Hilfskontakt 23 verlassen hat, um seine Endstellung 29 zu erreichen.

Die heißen Lichtbögengäse entweichen durch die öffnungen 17, die wie eingangs erwähnt zwischen den Wurzeln der Zähne und der Oberkante der Platten 15 vorhanden sind.

Wenn der Lichtbogen starken Strom führt, erfolgt im allgemeinen sein Erlöschen noch bevor das Messer 10 die Hilfselektrode 25 erreicht hat, weil die Ablenkwirkung der Spule 19 eine für seine schnelle Löschung ausreichende Ausweitung bewirkt. Die ■SpulelS wird dann überhaupt nicht in den Stromkreis eingeschaltet.

Wenn hingegen der Lichtbogen nur einen schwachen Strom führt, reicht die Ablenkwirkung der Spule 19 wegen ihrer geringen Windungszahl nicht mehr aus, um den Lichtbogen hinreichend stark auszuziehen. Letzterer wird somit noch bestehen, wenn das Messer 10 den Hilfskontakt 23 -erreicht, so daß die Spule 18 -in den Stromkreis eingeschaltet werden wird. Da letztere aber eine große Anzahl von Windungen besitzt, wird sie sofort wirksam zur Ausweitung und Löschung dieses von einem schwachen Strom durchflossenen Lichtbogens beitragen. Die hierzu benötigte Zeit ist in jedem Fall kürzer als diejenige, die das Messer braucht, um durch den Hilfskontakt 23 durchzugleiten.

" -. Der Leistungstrennschalter ist völlig geöffnet, wenn die beiden Messer 9 und 10 die in 29 punktiert dar-

gestellte Stellung erreicht haben. Der Abstand zwischen den Messern und der Lichtbogenkammer ist dann so groß, daß ein Wiederzünden des Lichtbogens nicht mehr möglich ist. Es ist leicht ersichtlich, daß in geöffnetem Zustand die Lichtbogenkammer keiner- S lei elektrischer Beanspruchung mehr ausgesetzt ist. Tm Augenblick der Stromunterbrechung hingegen und insbesondere im Augenblick, wo das Hilfsmesser 10 sich in den Hilfskontakt 23 einschiebt, erfährt die Lichtbogenkammer eine elektrische Beanspruchung, die jedoch durch die metallischen Backen 20 und 21 der Ablenkspulen gegen die Mitte der Kammer verlegt wird. In dieser Gegend wirkt das elektrische Feld weniger störend auf die Löschung des Lichtbogens als in der unmittelbaren Nähe der Ablenkspule 18.

Vom Standpunkt einer möglichst schnellen Löschung des Lichtbogens erscheint es daher wünschenswert, daß sich die Backen auf derselben Seite der Kammer einander möglichst nähern. Andererseits nimmt der Lichtbogen im Augenblick, wo das Messer 10 den Hilfskontakt 23 berührt, eine sehr große Länge an, so daß die fast volle Phasenspannung sich zwischen den gegenüberliegenden Backen einstellt, so daß die Gefahr eines Überschlags zwischen den beiden Metallplatten, die bisher einfach auf die Isolierplatten aufgelegt und mit dem Eisenkern der entsprechenden Blasspule leitend verbunden wurden, besteht. Diese Gefahr wird dadurch verhindert, daß die Metallbacken mit einer Hülle oder Hülse umgeben werden, die aus einem passend gewählten Isolierstoff, z. B. Polyäthylen oder Vinylchlorid, bestehen kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Leistungstrennschalter, bei dem ein Paar aus isolierendem Material bestehende parallele Platten mit spaltähnlichem Abstand die Löschkammer bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwecks Längung des Lichtbogens zwischen den Platten Querteile aus lichtbogenfesten Isolierstoffen eingebaut sind und daß die die Löschkammer bildenden, ebene Innenflächen besitzende Platten in ebenfalls bekannter Weise sich in einem solchen Abstand voneinander befinden, daß dieser Abstand gerade die freie Hindurchbewegung eines messerförmigen Hilfskontaktes zwischen den Platten gestattet, wobei der bewegliche Hauptkontakt, mit dem der Hilfskontakt gelenkig verbunden ist, sich außerhalb der Löschkammer bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (15), zwischen denen der Lichtbogen ausgewalzt wird, einen Abstand von der Größenordnung eines Millimeters voneinander haben und daß zwischen ihnen eine Platte (16) in Kammform eingeschoben ist, deren Zähne quer zum Lichtbogen liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wurzeln der Zähne trennenden Zwischenräume (17) mit der Außenluft in Verbindung stehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der Ablenkspulen mit dem Lichtbogen in Serie geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspulen nacheinander mittels des Hilfskontaktes geschaltet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 256517, 401970,

408129, 411815, 540927, 556778, 576 932, 672502, 431, 710229, 728 612, 735 829, 741695, 745 541; USA.-Patentschriften Nr. 2 308026, 2 571864.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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