DE1087217B

DE1087217B - Magnetic blow switch

Info

Publication number: DE1087217B
Application number: DEL31240A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Wegmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-09-10
Filing date: 1958-09-10
Publication date: 1960-08-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es sind elektrische Stromunterbrecher bekannt, deren Abschaltlichtbogen unter der Einwirkung eines magnetischen Blasfeldes und hörnerartiger Elektroden in senkrecht zur ursprünglichen Lichtbogenebene angeordnete Löschkammern aus Isolierstoff hineingetrieben und durch Bildung von in Reihe liegenden Schleifen gelöscht wird. Damit die Drehung und Hintereinanderschaltung der Lichtbogenschleifen senkrecht zur ursprünglichen Lichtbogenebene vor sich gehen kann, sind die freien Enden der hörnerartigen Elektroden durch eine Isolierwand gegeneinander abgedeckt. Bei den bekannten Schaltern sollen sich nahezu ringförmige Schleifen bilden, die bei genügender Ausweitung zu einer so hohen Lichtbogenspannung führen, daß der Lichtbogen von der speisenden Spannung nicht mehr aufrechterhalten werden kann, wobei gleichzeitig die Löschung noch durch das Abkühlen des Lichtbogens an den Isolierstoffwänden unterstützt wird.There are electrical circuit breakers known, the cut-off arc under the action of a magnetic blowing field and horn-like electrodes arranged perpendicular to the original arc plane Arcing chambers made of insulating material are driven in and formed in series Loops is deleted. So that the rotation and series connection of the arc loops perpendicular to the original arc plane, the free ends are horn-like Electrodes covered against each other by an insulating wall. The known switches should almost ring-shaped loops are formed which, with sufficient expansion, lead to such a high arc voltage lead to the fact that the arc can no longer be maintained by the supply voltage can, at the same time the extinguishing still by the cooling of the arc on the insulating material walls is supported.

Nun ist es eine bekannte Tatsache, daß der Lichtbogen innerhalb solcher Kammern nicht stabil genug brennt, um ständig eine Ringform beizubehalten. Es kommt vielmehr zu Rückzündungen in von den Lichtbogenschleifen bereits durchlaufenen Gebieten, die zu einer Verkürzung der Lichtbogenschleifen führen. Bei größeren Lichtbogenstromstärken erfolgt nach einer derartigen Rückzündung überhaupt keine Ausweitung der Lichtbogenschleife mehr, bedingt durch die sehr starke Erwärmung der Plattenoberfläche im Bereich der Rückzündung. Durch die starke Erwärmung entsteht auf der Plattenoberfläche eine elektrisch leitende Schmelze. Auf Grund elektrodynamischer Kräfte können sich zeitlich später bildende Lichtbogenschleifen häufig nicht stärker als die vorhergehende Lichtbogenschleife ausweiten. Außerdem ist es ungünstig, daß der Lichtbogen den Durchzug von Frischluft durch die Kammern verhindert, da er durch den oberen Bogenteil die Kammer völlig verschließt. Die so aufgebauten Magnetblasschalter haben daher nicht die höchste Leistung, die man an sich von ihnen erwarten könnte.It is now a known fact that the arc within such chambers is not stable enough burns to maintain a ring shape at all times. Rather, it comes to reignitions in the arc loops areas already traversed, which lead to a shortening of the arc loops. at Larger arc currents do not expand at all after such a backfire the arc loop more, due to the very strong heating of the plate surface in the area the flashback. The strong warming creates an electrically conductive one on the plate surface Melt. Due to electrodynamic forces, arc loops can form later often do not expand more than the previous arc loop. In addition, it is unfavorable that the arc prevents the passage of fresh air through the chambers, since it is through the the upper part of the arch closes the chamber completely. The magnetic blower switches constructed in this way therefore do not have the highest performance that one could expect from them.

Die Erfindung geht ebenfalls von elektrischen Stromunterbrechern aus, deren Abschaltlichtbogen unter der Einwirkung eines magnetischen Blasfeldes und hörnerartiger Elektroden, deren freie Enden durch eine Isolierwand gegeneinander abgedeckt sind, in senkrecht zur ursprünglichen Lichtbogenebene angeordnete Löschkammern aus Isolierstoff mit schlitzförmigem Raum hineingetrieben und durch Bildung von in Reihe liegenden Schleifen gelöscht wird. Im Gegensatz zu den bekannten Schaltern stehen beim Schalter nach der Erfindung den hörnerartigen Hauptelektroden in größerem Abstand Hilfselektroden gegenüber, die. so ausgebildet und angeordnet sind, MagnetblasschalterThe invention is also based on electrical circuit breakers, their cut-off arcs under the action of a magnetic blown field and horn-like electrodes, their free ends through an insulating wall are covered against each other, arranged in perpendicular to the original arc plane Arcing chambers made of insulating material with a slot-shaped space driven in and through formation is deleted by loops in a row. In contrast to the well-known switches, the Switch according to the invention the horn-like main electrodes at a greater distance auxiliary electrodes opposite that. so designed and arranged, magnetic blower switches

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent-Verwaltungs -G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1LICENTIA Patent Administration -G. m. b. H., Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Dr.-Ing. Friedrich Wegmann, Oldenburg (Oldbg.),
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Friedrich Wegmann, Oldenburg (Oldbg.),
has been named as the inventor

daß sie den Lichtbogen in dem Bereich der Ausströmöffnung für die Schaltgase kurzschließen, aber die Ausströmöffnung selbst genügend frei lassen. Dadurch wird erreicht, daß dem Lichtbogen ständig ein bestimmter Weg vorgeschrieben ist, der zu einem stabilen Brennen des Lichtbogens führt und außerdem einen Durchfluß von Frischluft durch die Schaltkammern von unten nach oben ermöglicht, da der obere Teil des Lichtbogens kurzgeschlossen ist und somit eine Durchtrittsöffnung für die Frischluft vorhanden ist. Erfindungsgemäß aufgebaute Schalter haben daher eine Abschaltleistung, die diejenigen der bekannten vorerwähnten Schalter weit übertrifft.that they short-circuit the arc in the area of the outflow opening for the switching gases, but the Leave enough of the discharge opening free. This ensures that the arc is always a certain Path is prescribed that leads to a stable burning of the arc and moreover allows fresh air to flow through the switching chambers from bottom to top, since the upper Part of the arc is short-circuited and thus there is a passage opening for the fresh air is. Switches constructed according to the invention therefore have a breaking capacity that is the same as that of the known ones far exceeds the aforementioned switch.

Die Erfindung hat nichts mit solchen Luftschaltgeräten kleinerer Abschaltleistungen gemeinsam, bei denen die Lichtbogenkammer an der Ausströmöffnung der Schaltgase mit einer oder mehreren allseitig isolierten Schraubenfedern verschlossen ist, durch deren in geringen gegenseitigen Abständen befindliche Windungen die Lichtbogengase strömen und so gekühlt werden. Würden derartige Schraubenfedern durch die bei hohen Abschaltleistungen entstehenden starken Lichtbogen erfaßt werden, so würden sie in kurzer Zeit verbrennen. An sich sind auch schon Teile des Lichtbogens kurzschließende Elektroden bekannt, jedoch nur von Druckgasschaltern her, bei denen sie dazu dienen, den Lichtbogen in einer günstigen Löschstellung zu dem beweglichen Kontakt zu halten. Bei einem Druckgasschalter tritt nun im Gegensatz zu einem Magnetblasschalter -nicht die Aufgabe auf, den Lichtbogen möglichst lang zu ziehen. Außerdem muß auch bei größeren Abschaltleistungen dem Löschmittel; ein größerer Durchfluß querschnitt in der Kammer zur Verfügung stehen, während letzterer bei dem Schalter nach der Erfindung sehr, gering gehalten ist, damitThe invention has nothing to do with such air switching devices smaller disconnection capacities in common, in which the arc chamber is at the outlet opening the switching gases is closed with one or more coil springs that are insulated on all sides The arc gases flow and are thus cooled will. Such coil springs would be strong due to the high breaking capacities Arcs are detected, they would burn up in a short time. In themselves there are already parts of the Arc short-circuiting electrodes are known, but only from compressed gas switches, where they serve to keep the arc in a favorable extinguishing position to the movable contact. at In contrast to a magnetic blower switch, a pressurized gas switch does not do the job Draw the arc as long as possible. In addition, the extinguishing agent must also be used in the case of larger shutdowns; a larger flow cross-section are available in the chamber, while the latter in the case of the switch according to the invention is kept very low so

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der Lichtbogen sich gut an die zur Kühlung dienenden ' eine Bewegung des Lichtbogens in Richtung der Spalt-Seitenwände der Kammer legen kann. Verjüngung unterstützen. Gleichzeitig können hierbeithe arc adapts well to the 'a movement of the arc in the direction of the gap side walls, which is used for cooling the Chamber can put. Support rejuvenation. At the same time you can do this

Um die Lenkung des Lichtbogens auf die gegen- in den Lichtbogenästen gegenüberliegenden oder auf überstehenden Hilfselektrode« zu erleichtern und der'gleichen Seite der Kammer oder auf beiden zugleichzeitig die hörnerartigen Elektroden von Ab- 5 gleich Bohrungen'zur Zuführung von Frischluft und branderscheinungen frei zu halten, werden bei einer Abführung von Lichtbogengasen angeordnet sein. Alle zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung die diese Maßnahmen tragen zur Steigerung der Abschalt-V-förmigen Hilfselektroden an ihrem Fußpunkt mit leistung des Stromunterbrechers bei.
Lichtbogenfangelektroden versehen, deren freie In der Zeichnung sind einige der beschriebenen Schenkelenden etwa in gleicher Höhe mit kurzem Ab- io Ausführungsformen des Stromunterbrechers nach der stand den Enden der'V-förmigen Elektroden gegen- Erfindung schematisch dargestellt,
überstehen und die so ausgeführt sind, daß die Strom- Fig. 1 und 2 zeigen die Anordnung der V-förmigen fäden in ihnen die gleiche Richtung wie die Licht- Hauptelektroden 1 und 2. Diesen Hauptelektroden bogenachsen haben, wenn sie die Endstellung erreicht stehen die Hilfselektroden 3 in einem größeren Abhaben. Es wird dabei von der Elektrodenstabilisierung 15 stand gegenüber. Der zwischen den Elektroden 1, 2 Gebrauch gemacht, d. h. von der Tatsache, daß die und 3 entstehende Lichtbogen ist in zwei Teile 4 aufAchsen der elektrodennahen Teile des Lichtbogens geteilt, da die Hilfselektrode 3 einen Teil des Lichteine Verlängerung der Stromfädenachsen in den Elek- bogens kurzschließt. Zwischen den Wänden 5 der Isotroden sind. Dabei können zur schnelleren Unterstüt- lierstoffkammern ist genügend Platz für durchstreizung der Aufwärtsbewegung des Lichtbogens und 20 chende Frischluft vorhanden. Außerdem ist zu er-Überlenkung auf die Lichtbogenfangelektroden die ' kennen, daß der Lichtbogen stets an festgelegten V-förmigen Elektroden in an sich bekannter Weise Stellen brennt.In order to facilitate the directing of the arc to the opposite or protruding auxiliary electrode in the arc branches and to keep the horn-like electrodes free of equal bores on the same side of the chamber or on both at the same time for the supply of fresh air and signs of fire , will be arranged in the case of a discharge of arc gases. All expedient embodiment of the invention that these measures contribute to the increase of the cut-off V-shaped auxiliary electrodes at their base with the power of the circuit breaker.
In the drawing, some of the leg ends described are shown schematically at approximately the same height with a short ab- io embodiments of the circuit breaker according to the stand of the ends of the V-shaped electrodes,
survive and are designed so that the current Fig. 1 and 2 show the arrangement of the V-shaped filaments in the same direction as the light main electrodes 1 and 2. These main electrodes have arc axes when they have reached the end position Auxiliary electrodes 3 in a larger Abhaben. It is thereby faced by the electrode stabilization 15. The between the electrodes 1, 2 use is made, ie of the fact that the arcs and 3 are divided into two parts 4 on the axes of the parts of the arc close to the electrodes, since the auxiliary electrode 3 part of the light is an extension of the current filament axes in the elec- tric arc shorts. Between the walls 5 of the isotrodes are. For faster support material chambers, there is enough space for the upward movement of the arc and sufficient fresh air to be available. In addition, there is an overlap to the arc trap electrodes who know that the arc always burns at fixed V-shaped electrodes in a manner known per se.

mit ferromagnetischem Material, insbesondere mit Will man den Lichtbogen 4 noch weiter unterteilen,with ferromagnetic material, in particular with If you want to subdivide the arc 4 even further,

Eisen oder Ferriten, umgeben oder hinterlegt sein.- so kann man gemäß Fig. 3 Zwischenelektroden 6 yor-Iron or ferrites, surrounded or deposited.

Ebenso können auch die Hilfselektroden aus einem 25 sehen.The auxiliary electrodes can also be seen from a 25.

ferromagnetischen Material bestehen, was besonders ' Um eine sichere Lenkung des Lichtbogens von denFerromagnetic material are made, which is particularly 'To ensure safe control of the arc from the

anziehend auf den den Hilfselektroden zulaufenden Hauptelektroden auf die Hilfselektroden zu erreichen,attractive on the main electrodes converging on the auxiliary electrodes to reach the auxiliary electrodes,

Lichtbogenteil wirkt. Ferner kann das ferromagne- ist es zweckmäßig, wie es Fig. 4 und 5 zeigen, an dieArc part works. Furthermore, the ferromagne- it is expedient, as shown in FIGS. 4 and 5, to the

tische Material zur Ablenkung des Lichtbogens in Hauptelektroden 8 Lichtbogenfangelektroden 7 anzu-tables material for deflecting the arc in main electrodes 8 arc catching electrodes 7 to be

Richtung der Isolierstoffplatten zwecks besserer Küh- 30 schließen, die in diesem Fall rechtwinklig gebogeneClose the direction of the insulation panels for better cooling, which in this case are bent at right angles

lung herangezogen werden. Schienen sind, wobei die freien Enden der Elektro-development can be used. Are rails, with the free ends of the electrical

An Stelle einer kurzschließenden Verbindung der den 7 und 8 in kurzen Abständen einander gegenüber-HiIfselektroden aus einem einfachen Leiter können stehen. Die V- förmigen Elektroden 8 dienen als Laufauch hierfür Kühlbleche für die Lichtbogengase vor- schienen für die Lichtbogenfußpunkte. Sie werden gesehen sein, so daß sich der Aufbau des Stromunter- 35 schmal und dünn ausgebildet, um ein hohes magnetibrechers veefeinfacht. Auch hier können wieder die sches Feld an ihrer Oberfläche auszubilden, das die Kühlbleche aus ferromagnetischem Material, Vorzugs- Lichtbogenfußpunkte sehr schnell herauftreibt. Wichweise Eisen, bestehen. Metallische Kühlbleche ver- tig ist, daß die Achse der Stromfäden in den Lichtbieten sich bei Schaltern, bei denen der Lichtbogen bogenfangelektroden etwa in der Richtung der angein nicht durch Hilfselektroden unterbrochenen Schlei- 40 strebten Lichtbogenachse liegt. An Stelle der rechtfen brennt, da der Lichtbogen mit ihnen sehr leicht winklig gebogenen Lichtbogenfangelektroden können in Berührung kommen kann und sie dann verbrennt. diese durch ebenfalls V-förmig ausgebildete Elek-Bei diesen Schaltern verwendet man daher weniger troden 9 ersetzt werden, wie es Fig. 6 zeigt. Bei dieser intensiv kühlende Isolierstoffanordnungen, die zur Er- Form liegen die Stromfäden in den Lichtbogenfangzielung einer ausreichenden Kühlung sehr groß gebaut 45 elektroden so, daß der elektrodenstabilisierte Teil des werden müssen. Andererseits kann man zur Verbin- Lichtbogens in Richtung der Spaltverjungung 12 in dung der Hilfselektroden auch in an sich bekannter Fig. 7 gezwungen wird. Diese Elektrodenform bietet Weise Widerstände nehmen, die dann eine Herabset- ferner einfache Fertigungsmethoden und mehr Matezung der Lichtbogenstromstärke durch ihren Ohm- rial, das durch den Lichtbogen gefahrlos abgeschmolzen sehen Widerstand herbeiführen, so daß es zu einer 50 werden kann.Instead of a short-circuiting connection of the auxiliary electrodes shown in FIGS. 7 and 8 at short distances from one another can stand from a simple ladder. The V-shaped electrodes 8 serve as running also for this purpose, cooling plates for the arc gases were provided for the arc roots. you will be be seen, so that the structure of the current under-35 is narrow and thin to form a high magnetic breaker veefimplified. Here, too, the cal field can be formed on its surface, which the Cooling plates made of ferromagnetic material, preferential arc base points very quickly. Wichweise iron, exist. Metallic cooling plates are necessary that the axis of the current filaments in the light offer with switches where the arc arresting electrodes roughly in the direction of the angein not interrupted by auxiliary electrodes loop 40 strived arc axis lies. Instead of the right burns because the arc can very easily be bent at an angle with them can come into contact and then burns. this by also V-shaped electrical case These switches are therefore used fewer electrodes 9 to be replaced, as FIG. 6 shows. At this intensively cooling insulating material arrangements, which are used to form the current filaments in the arc trap aiming a sufficient cooling very large built 45 electrodes so that the electrode-stabilized part of the Need to become. On the other hand, one can connect the arc in the direction of the gap tapering 12 in The use of the auxiliary electrodes is also forced in FIG. 7, which is known per se. This electrode shape offers Take wise resistances, which then reduce, simple production methods and more material the arc current strength through its ohmic material, which is melted off safely by the arc see creating resistance so that it can turn out to be a 50.

leichteren Löschung des Lichtbogens kommt. Werden · Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch mehrere Lichtdiese Widerstände zugleich als Kühler der Licht- bogenkammern, die an den beiden Lichtbogenteilen bogengase, z. B. in Form von Maschennetzen, ausge- spaltförmig ausgebildet sind. Mit 10 sind die Hauptbildet, so ergibt sich wiederum eine zweckmäßige elektroden bezeichnet. Der an diesen aufsteigende praktische Ausführungsform des Stromunterbrechers. 55 Lichtbogenast 11 wird durch die magnetische ■ Wir-easier extinguishing of the arc. Fig. 7 shows a section through several light theses Resistors also act as coolers for the arcing chambers on the two arcing parts arc gases, e.g. B. in the form of mesh networks, are gap-shaped. With 10 the main ones are educated, this in turn results in a suitable electrode. The one ascending to these practical embodiment of the circuit breaker. 55 Arc branch 11 is generated by the magnetic ■

Die Kühlwirkung der IsolierstofFplatten auf den ■ kung der Stromschleife in die Verjüngungen 12 derThe cooling effect of the insulating plates on the current loop in the tapers 12 of the

Lichtbogen bzw. auf die Lichtbogenteile kann wesent- Lichtbogenkammern hineingetrieben. Die RichtungArc chambers can be driven into the arc or the parts of the arc. The direction

Hch dadurch unterstützt werden, daß, wie es die Er- der auf den Lichtbogen wirkenden magnetischenHch be assisted by the fact that, as it does the earth, the magnetic field acts on the arc

fändung weiter vorschlägt, die zwischen den Haupt- Kraft ist mit 13 bezeichnet. 14 und 15 sind dieFinding further suggests that between the main force is denoted by 13. 14 and 15 are the

elektroden oder zwischen diesen und den Hilfselektro- 60 Wände der Lichtbogenkammern. Die Wände 14 sindelectrodes or between these and the auxiliary electrical 60 walls of the arc chambers. The walls 14 are

den bestehenden Lichtbogen in engen, in Richtung der " in einem gewissen Bereich geschlitzt oder durchbohrtthe existing arc in tight, in the direction of "slotted or pierced in a certain area

auf die Lichtbogen wirkenden magnetischen Kräfte zum Durchlaß des aufsteigenden Lichtbogens. Diemagnetic forces acting on the arcs to allow the ascending arc to pass through. the

sich verjüngenden Spalten brennen. Dadurch kommt Wände 15 tragen die Elektroden 10. 16 stellen Luft-burning tapered crevices. This causes walls 15 to carry the electrodes 10. 16 represent air

es zu einer sehr starken Berührung zwischen Isolier- öffnungen dar, die der Zuführung von Frischluft oderthere is a very strong contact between insulating openings, the supply of fresh air or

material und dem Lichtbogen. Vorteilhaft werden 65 Abführung der Lichtbogengase dienen,material and the arc. Advantageously, 65 will be used to discharge the arc gases,

diese sich verjüngenden Spalte durch schräggestellte " In Fig. 8 schließlich ist eine weitere Ausführungs-,this tapering column by inclined "In Fig. 8, finally, is a further embodiment,

Zwischenwände in den einzelnen Lichtbogenkammern form der Lichtbogenkammern dargestellt, bei der diePartitions in the individual arc chambers are shown in the form of the arc chambers, in which the

gebildet; Ebenso läßt sich durch die Form oder An- Spaltbildung . durch schräggestellte Isolierwände 18educated; Gaps can also be formed through the shape or on. by inclined insulating walls 18

Ordnung der Haupt- und Hilfselektroden oder durch erfolgt, die gleichzeitig einen Durchlaß für denOrder of the main and auxiliary electrodes or takes place through which at the same time a passage for the

die Anordnung von ferromagnetischen Materialien 70 herauflaufenden Lichtbogen bilden. Die Wände, dieforming arcs running up the array of ferromagnetic materials 70. The walls that

die Hauptelektroden 10 tragen, sind mit 17 bezeichnet. the main electrodes 10 are denoted by 17.

Claims

Patent claims:

1. Electric circuit breaker, whose cut-off arc under the action of a magnetic Blow field and horn-like electrodes, the free ends of which are covered by an insulating wall are covered against each other, arranged in perpendicular to the original arc plane Arcing chambers made of insulating material with a slot-shaped space driven in and formed by loops lying in a row is deleted, characterized in that the horn-like Main electrodes are at a greater distance opposite auxiliary electrodes that are designed and are arranged that they the arc in the area of the outflow opening for the switching gases short-circuit, but leave the discharge opening sufficiently free.

2. Electrical circuit breaker according to claim 1, characterized in that V-shaped Main electrodes are provided with arcing electrodes at their base, the free Leg ends about the same height with a short distance from the ends of the V-shaped electrodes face.

3. Circuit breaker according to claim 2, characterized in that the V-shaped electrodes with ferromagnetic material, in particular with iron or ferrites, surrounded or deposited are.

4. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the auxiliary electrodes consist of one consist of ferromagnetic material.

5. Circuit breaker according to claim 1 or 4, characterized in that the short-circuiting Connection of the auxiliary electrodes are used for cooling plates for the arc gases.

6. Circuit breaker according to claim 5, characterized in that the cooling plates ferromagnetic material, preferably iron, exist.

7. Circuit breaker according to claim 1 or 4, characterized in that for connecting the Auxiliary electrode resistors are used.

8. Circuit breaker according to claim 7, characterized in that the resistors at the same time as

ίο cooler of the arc gases, e.g. B. in the form of Mesh networks, are formed.

9. Circuit breaker according to one or more of the preceding claims, characterized in that that existing between the main electrodes or between them and the auxiliary electrodes Arc in tight, in the direction of the magnetic acting on the arc Forces tapered crevices burn.

10. Circuit breaker according to claim 9, characterized in that the tapered Columns are formed by inclined partitions.

11. Circuit breaker according to claim 9 and 10, characterized in that the shape and / or arrangement of the main and auxiliary electrodes and / or arrangement of ferromagnetic materials a movement of the arc in the direction of the gap taper is supported.

12. Circuit breaker according to one or more of the preceding claims, characterized in that that in the opposite and / or the same side of the chambers to the arc branches holes for the supply of fresh air and / or discharge of arc gases are arranged.

Considered publications:
German patents Nos. 529 639, 631 837,
353, 695 642, 767 738, 767 863, 915 359, 919 722; German utility model No. 1 712 735.

1 sheet of drawings