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Lichtbogenlöschkammer für elektrische Schaltgeräte mit Permanentblasmagneten
Zusatz zum Patent 1074 699
Die Erfindung betrifft die Weiterentwicklung
einer Lichtbogenkammer für elektrische Schaltgeräte mit Permanentblasmagneten, die
als je eine Reihe von etwa senkrecht zur Bahn des beweglichen Schaltkontaktes
liegenden, in Abständen angeordneten Magnetstreifen beiderseits des Lichtbogenraumes
der Löschkammer einander paarweise gegenüberliegen und ein quer zur Lichtbogenbahn
gerichtetes, in mehrere Einzelfelder aufgeteiltes Blasmagnetfeld erzeugen, gemäß
Patent 1074 699.
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Der dem Hauptpatent zugrunde liegende Erfindungsgedanke besteht im
wesentlichen darin, die bekannten Löschkammem zwecks Verringerung ihrer Abmessungen
dadurch zu verbessern, daß der Lichtbogen durch eine geschickte Aufteilung der gesamten
Quermagnetisierung in mehrere Einzelfelder zu einer wellenförmigen Bewegung und
damit zu einer starken Ausweitung gezwungen wird.
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Bei den ersten unter Benutzung dieses Erfindungsgedankens hergestellten
Anordnungen befand sich die Bahn des beweglichen Schaltkontaktes etwa in der Mitte
der Löschkammer; bei gleicher Polarisierung der in einer Reihe aufeinanderfolgenden
Magnetstreifen wurde der Lichtbogen daher je nach der Polarität des Stromes
in die eine oder die andere Hälfte der Kammer geblasen. Bei wechselnder Polarisierung
benachbarter Magnetstreifen wurde der Lichtbogen dagegen bei beiden Stromrichtungen
in den Bereichen aufeinanderfolgender Magnetstreifen jeweils nach entgegengesetzten
Seiten getrieben.
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Bei der Weiterentwicklung dieser Löschanordnun-,gen hat sich nun herausgestellt,
daß sich eine wesentliche Vereinfachung dadurch erreichen läßt, daß die vom beweglichen
Kontakt beschriebene Bahn an dem längs der Schmalseite der Magnetstreifen verlaufenden
Rande der beiden - vorzugsweise mit aufeinanderfolgenden Streifen wechselnder
Polarität besetzten Magnetstreifenreihen liegt.
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Da auf diese Weise der bewegliche Kontakt nicht mehr wie bisher in
das Innere des Lichtbogenraumes eingreift, sondern sich seine Bahn organisch an
den Rand des Lichtbogenraumes anschließt, vereinfacht sich einerseits die Gestaltung
der Löschkammer (die nun an beiden Schmalseiten geschlossen sein kann), anderseits
auch der Antrieb des beweglichen Kontaktes, und zwar insbesondere in den Fällen,
in denen der bewegliche Kontakt keine geradlinige, sondern eine Schwenkbewegung
ausführt. Bei Gleichstromschaltern können die in den beiden Reihen aufeinanderfolgenden
Magnetstreifen gleiche Polarität haben, und zwar jene, bei der der betreffende Gleichstrom-Lichtbogen
in den Lichtbogenraum geblasen wird; für Wechselstromschalter wird die Magnetstreifenreihe
der Löschkammer zweckmäßig mit aufeinanderfolgenden Streiten entgegengesetzter Polarisierung
besetzt, so daß der Lichtbogen jeweils durch ein Streifenpaar in den Lichtbogenraum
geblasen, durch die beiden benachbarten Paare dagegen g etwa in der Bahn des beweglichen
Kontaktes, d. h. am Rande des Lichtbogenraumes festgehalten wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Lichtbogenraum
im Bereiche jedes Magnetstreifenpaares wenigstens eine - vorzugsweise parallel
zu den Streifen angeordnete und mit ihren flachen Seiten in Richtung des von dem
betreffenden Streifenpaar gebildeten Magnetfeldes verlaufende - Rippe aus
isolierendem und hitzebeständigem Material vorgesehen. Durch diese Ri en wird C
pp erreicht, daß der in den Lichtbogenraum geblasene Bogen im Bereich jedes Magnetstreifenpaares
auf eine Länge gezogen wird, die ein Mehrfaches der Streifenlänge beträgt. Für den
Fall, daß nur eine Rippe im Bereich jedes Magnetstreifenpaares vorgesehen ist, ist
es zur Erzielung einer größtmöglichen Längung des Lichtbogens zweckmäßig, diese
Rippe etwa in der Symmetrielinie des betreffenden Streifenpaares anzuordnen.
Gemäß
einer Weiterbildung der Erfindung ist es besonders günstig, wenn die vom beweglichen
Kontakt beschriebene Bahn an dem unteren, d. h. an dem in der Betriebslage
des Schaltgerätes tiefer- gelegenen Rand der beiden Magnestreifenreihen liegt. Auf
diese Weise wird der natürliche thertnische Auftrieb des Lichtbogens zur Unterstützung
der magnetischen Blaswirkung ausgenutzt.
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Für Lichtbogenkammern von Sicherungs-Trennschaltern hat sich eine
Ausführungsform der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, bei der zu beiden
Seiten des Lichtbogenraumes wenigstens zwei gegeneinander in Längsrichtung leicht
geneigte, auf der kreisbogenförmigen Bahn des beweglichen Schaltkontaktes etwa senkrecht
stehende Magnetstreifen vorgesehen sind. Von diesen beiden Magnetstreifenpaaren
dient bei Wechselstrom-Lasttrennern je nach der gerade vorliegenden Polarität
des Stromes das eine oder das andere Paar zur Blasung des Lichtbogens in den Lichtbogenraum.
Dieser ist dabei zur Erhöhung der Löschwirkung zweckmäßig im Bereich jedes Streifenpaares
mit mehreren Rippen versehen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die schematisch dargestellte erfindungsgemäße
Löschkammer, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-11 der Fig. 1,
Fig.
3 einen Querschnitt durch einen Sicherungs-Lasttrennschalter mit einer erfindungsgemäßen
Löschkammer, Fig. 4 eine Seitenansicht der Löschkammer des Sicherungs-Trennschalters
gemäß Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch die Löschkammer längs der
Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig.
5.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Löschkammer 1
enthält
mehrere in zwei gegenüberliegenden Reihen 2 und 3 angeordnete Magnetstreifen
4, die aufeinanderfolgend in wechselnder Richtung polarisiert sind. Je zwei gegenüberliegende
Streifen bilden dabei ein Paar, dessen Feld im Lichtbogenraum 5 senkrecht
zu der Bewegungsrichtung des Schaltkontaktes 6 liegt. Als magnetischer Rückschluß
dienen - in den Fig. 1
und 2 nicht dargestellte - die Lichtbogenkammer
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umgreifende weichmagnetisehe Bleche.
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Im Lichtbogenraum 5 sind jeweils in der Mitte der Bereiche
der einzelnen Magnetpaare parallel zu den Streifen 4 Rippen 7 aus feuerfestem
und hitzebeständigem Material angeordnet, deren Schmalseiten 7 a in Richtung
des von dem betreffenden Magnetpaar gebildeten Feldes verlaufen.
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Die geradfinie Bahn der sich bei einer Auschaltbewegung vom festen
Kontakt 8 abhebenden Schaltkontaktes 6 liegt am unteren Rand des Lichtbogenraumes
5.
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Der bei einem Ausschaltvorgang entstehende Lichtbogen L wird, wie
aus Fig. 1 ersichtlich ist, derart beeinflußt, daß es durch ein Streifenpaar
(z. B. 4a) in den Lichtbogenraum 5 hineingeblasen wird, durch die beiden
benachbarten Magnetpaare 4 b und 4 c dagegen etwa in der Bahn des Schaltkontaktes
6, d. h. am unteren Rande des Lichtbogenraumes 5, festgehalten wird.
Die Ausweitung des Lichtbogens L durch die ihn in den Lichtbogenraum 5 blasenden
Magnetstreifenpaare wird dabei mittels der sich in den Bereichen der betreffenden
Paare befindlichen Rippen 7
wirksam vergrößert.
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Wird die erfindungsgemäße Lichtbogenkammer in einem Wechselstromschalter
verwendet, so vertauschen benachbarte Magnetstreifenpaare (z. B. 4a und
4 b) in aufeinanderfolgenden Halbwellen des Wechselstromes jeweils
ihre Rollen: das Paar, das den Lichtbogen in der vorhergehenden Halbwelle in den
Lichtbogenraum 5 hineingeblasen hatte, hält ihn nun am unteren Rande der
Kammer fest und umgekehrt.
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Fig. 3 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer
bei einem in vereinfachter Form dargestellten Sicherungs-Lasttrennschalter. Dieser
Schalter besteht im wesentlichen aus den beiden festen Kontakten 8 a und
8 b und den am Sicherungselement 9 angebrachten beweglichen Kontakten
9 a
und 9 b. Zur Betätigung der beweglichen Kontakte
9 a
und 9 b dient ein Handgriff 10, an dem das Sieherungselement
9 befestigt ist und der sich um den Drehpunkt 11 schwenken läßt. über
dem festen Kontakt 8 a ist die Lichtbogenkammer la angeordnet, die über eine
metallische Halterung 12 und einen Flansch 13 am Gehäuse 14 des Schalters
befestigt ist und deren Ausführung im einzelnen aus den Fig. 4 bis 6
hervorgeht.
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Die Lichtbogenkammer la besteht im wesentlichen aus einem keramischen
Körper 15, in dessen Innerem sich der Lichtbogenraum 5 a
befindet. Zu beiden Seiten dieses Raumes 5a sind zur Aufnahme von zwei Magnetstreifenpaaren
4 d und 4 e bestimmte Kammern 16 und 17 angeordnet.
Die Kammern 16 und 17 sind - wie aus Fig. 4 hervorgeht
- ungleich groß; ihre Achsen sind ferner etwas gegeneinander geneigt. Im
Bereich der Kammern 16 und 17 befinden sich im Lichtbogenrauni 5a
- vgl. die Fig. J und 6 - je
drei auf der kreisförmigen
Bahn des beweglichen Kontaktes 9 a etwa senkrecht stehende Rippen
18.
Die beiden Bereiche sind durch eine größere, V-förmige Rippe
19 voneinander getrennt An der einen Schmalseite der Lichtbogenkammer la
ist ein Durchgangsloch 20 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube vorgesehen. Die
beiden Längsseiten der Lichtbogenkammer la weisen ferner je eine flache Ausnehmung
21 auf, in die die zugleich als magnetischer Rückschluß dienende Halterung 12 eingreift.
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Wird durch Betätigung des Handgriffes 10 der bewegliche Kontakt
9 a aus dem festen Gegenkontakt 8 a
gezogen, so wird der Lichtbogen
in der in Fig. 3 dargestellten Weise durch eines der beiden Magnetstreifenpaare
4 d, 4 e in die Lichtbogenkammer la geblasen; welches der beiden
Magnetstreifenpaare dabei vornehmlich zur Wirkung kommt, richtet sich nach der im
Ausschaltaugenblick gerade vorhandenen Polarität des Wechselstromes, da die Löschung
des Lichtbogens in etwa 1 bis 2 Halbwellen erfolgt. Bei einer Polarität wird
der Lichtbogen L' etwa in den Teil des Lichtbogenraumes 5
a hineingezogen, der im Bereich des Magnetstreifenpaares 4 e liegt; wobei er
durch die Rippen 18 noch geweitet wird; bei der anderen Polarität wandert
dagegen der an derTrennstelle zwischen den Kontakten 8 a und 9 a ansetzende
Lichtbogen L" infolge seines Bestrebens sich auszudehnen zunächst eine kleine Strecke
am oberen Rande des Kontaktes 8a entlang und wird dann durch das Streifenpaar 4
d in den hinteren Teil des Lichtbogenraumes 5 a
hineingeblasen.
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Der untere bewegliche Kontakt9b trennt sich erst dann von seinem Gegenkontakt
8 b, wenn der amoberen Kontakt 9 a gezogene Lichtbogen gelöscht ist.
Zur Fernhaltung des Lichtbogens von den benachbarten Phasen ist ferner neben der
Lichtbogenkammerla noch eine Abschirmwand 22 vorgesehen.