DE1144364B

DE1144364B - Niederspannungsschaltgeraet fuer Wechselstrom

Info

Publication number: DE1144364B
Application number: DEW23970A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adam Horst
Original assignee: Wickmann Werke AG
Current assignee: Wickmann Werke AG
Priority date: 1957-10-31
Filing date: 1958-08-25
Publication date: 1963-02-28
Also published as: CH370137A

Description

Niederspannungsschaltgerät für Wechselstrom Gegenstand der Erfindung ist ein Niederspannungsschaltgerät für Wechselstrom mit einer ringförmig in sich geschlossenen Lichtbogenkammer. Eine solche Kammer besteht beispielsweise aus zwei konzentrisch angeordneten ringförmigen Elektroden, die sich im eingeschalteten Zustand an einer Stelle kontaktgebend berühren und während des Abschaltvorganges in konzentrische Lage gebracht werden. Die einander zugekehrten Flächen der Elektroden bilden nun die ringsum im gleichen Abstand voneinander stehenden Kammerwandungen, zwischen denen der Lichtbogen auftritt und im wesentlichen in der Umfangsrichtung z. B. elektromagnetisch fortbewegt wird. Dazu ist es erforderlich, daß eine der beiden Elektroden beweglich angeordnet ist. Es bereitet aber Schwierigkeiten, bei dieser Anordnung eine zuverlässige seitliche Abdichtung der Kammer zu erreichen, da die bewegliche Elektrode zwischen diesen Seitenwänden hin und her geführt werden rnuß. Werden dagegen beide Elektroden feststehend angeordnet und die Stromunterbrechung durch einen die beiden Elektroden verbindenden z. B. federnden Kontakthebel eingeleitet, so besteht die Gefahr, daß dieser Kontakthebel mit der auch in der Ausschaltstellung mit ihm in Verbindung stehenden Elektrode durch den umlaufenden Lichtbogen verschweißt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist beim Gegenstand der Erfindung ein beweglicher Schaltstift vorgesehen, der als Gegenkontakt die innere der beiden feststehenden, die Lichtbogenkammer bildenden Ringelektroden hat und gegen die äußere Ringelektrode elektrisch isoliert ist. Die Anordnung dieser Schaltgeräteteile besteht erfindungsgemäß darin, daß die innere ringförmige Elektrode den feststehenden Gegenkontakt für den beweglichen Schaltstift bildet und zugleich eine Blasspule ringförmig umschließt, wobei durch besondere Formgebung der Kammerisolierteile und durch eine Ausnehmung die Schaltgase bei der entstehenden Umwälzbewegung an dem ausgeschalteten Schaltstift im Abstand vorbeigeleitet werden.
Das Isolierteil für die Führung des Schaltstifts besteht aus kriechstromfestem Isolierstoff; durch seine Anordnung vermeidet es sowohl eine Berührung zwischen Schaltstift und Ringelektrode wie auch ein Verschweißen dieser Teile durch Stromübergang oder Lichtbogenberührung. Der durch die äußere Ringelektrode isoliert geführte Schaltstift ist jedoch außerhalb der Kammer, also außerhalb des Lichtbogenbereiches mit dieser Elektrode elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist verhindert, daß der zwischen innerer Ringelektrode und Schaltstift entstandene Lichtbogen beim Überspringen vom Schaltstift auf die äußere Ringelektrode in zwei Teile unterteilt wird. Diese Verbindung kann vorzugsweise aus Widerstandsmaterial bestehen, das einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten hat.
Um den Spannungsabfall im Lichtbogen niedrig zu halten, wird der Abstand zwischen den beiden Ringelektroden so klein gewählt, wie dies auf Grund der Vorschriften für den Abstand zweier Pole bei einer gegebenen Spannung noch zulässig ist. Da der hierzu gehörige Kriechweg aber im allgemeinen größer sein muß, wird erfindungsgemäß die Form der seitlichen Kammerwände aus Isolierstoff derart ausgebildet, daß die erforderliche Kriechstrecke durch Rippen oder Rillen entlang der Oberfläche dieser Isolierteile erreicht wird.
Um eine Begrenzung des Kurzschlußstromes während der Wanderung des Lichtbogens zu erzielen, wird mindestens eine der Ringelektroden durch ein oder mehrere Isolierstücke unterbrochen, welche durch zweckmäßigerweise außerhalb der Lichtbogenkammer angeordnete Widerstände überbrückt sind.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind im wesentlichen folgende: Durch die vorbeschriebene Bauweise wird die Lichtbogenarbeit in der Kammer so klein gehalten, daß trotz geringstem Platzbedarf ohne wesentliche Feuer- und Geräuscherscheinungen sehr hohe Kurzschlußströme unterbrochen werden können. In einer Schaltkammer, die beispielsweise einen Rauminhalt von nur etwa 2 ccm hatte, wurden bei 420 V Wechselstrom Kurzschlußströme von einigen tausend Ampere noch sicher unterbrochen. Die Fußpunkte des Lichtbogens, die durch die günstige Anordnung der Blasspule sehr rasch wandern, werden durch die umlaufende Gassäule zusätzlich so gekühlt, daß die Gefahr einer Rückzündung nach dem Stromdurchgang durch Null besonders gering ist. Dabei kann der Lichtbogen mehrmals während einer Halbwelle um die Spule rotieren. Durch die besondere Formgebung der Isolierteile wird dabei verhindert, daß der Lichtbogen bzw. seine Fußpunkte die eigentlichen Schaltkontakte wieder berühren. Der Abbrand derselben wird dadurch klein gehalten. Außerdem wird vermieden, daß der zur Strombegrenzung vorgesehene Widerstand während -des Schaltvorganges durch Überspringen des Lichtbogens auf den Schaltkontakt überbrückt und dadurch wirkungslos wird.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In der Mitte der Anordnung befindet sich ein Eisenkern 1 mit der Spule 2, die von der Elektrode 3 ringförmig umschlossen sind. Das Spulenende ist mit dieser Elektrode, der Anfang mit der Anschlußklemme 4 verbunden.
Die innere und die äußere Elektrode 3, 5 sind feststehend und konzentrisch angeordnet; sie bilden die Wände für die ebenfalls ringförmige Lichtbogenkammer 6, die auf beiden Seiten der Elektroden durch die Isolierstoffwände 7 begrenzt wird. Der Abstand zwischen den Ringelektroden ist so klein gewählt, daß die Entfernung gerade dem in den Vorschriften festgelegten Abstand zweier Pole bei gegebener Spannung entspricht. Die seichen Kammerwände 7 aus Isolierstoff haben zur Vergrößerung des Kriechweges zwischen den Elektroden ringsumlaufende Hohlkehlen B.
Die innere Elektrode 3 bildet zugleich den Gegenkontakt zum beweglichen Schaltstift 9, der durch die äußere Elektrode 5 tritt und gegen diese mit dem Isolierteil 10 elektrisch getrennt ist. Im eingeschalteten Zustand berührt der mit der zweiten Anschlußklemme 11 verbundene Schaltstift die innere Elektrode 3 kontaktgebend. Bei der Unterbrechung wird ; der Schaltstift durch die Feder 12 in die gezeichnete Lage gebracht. Außerhalb der Lichtbogenkammer ist der Schaltstift mit der äußeren Elektrode 5 elektrisch verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch den Widerstand 13 aus Werkstoff mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten bestehen.
Der Isolierteil 10 aus kriechstromfestem Material ist derart geformt, daß die Schaltgase bei der entstehenden Umwälzbewegung im Abstand von dem ausgeschalteten Schaltstift vorbei geleitet werden. Zu diesem Zweck ragt es nüt einem etwa kragenartigen unteren Ende durch die Lichtbogenkammer bis zur inneren Elektrode und hat zum Durchgang der Gase eine Ausneämung 14.
In der äußeren Elektrode kann auch an einer beliebigen Stelle des Umfangs durch das eingesetzte Isolierstück 15 eine Unterbrechung eingefügt sein, die außerhalb der Lichtbogenkammer durch den Widerstand 16 überbrückt ist. Solche Unterbrechungen können auch in der inneren wie auch in beiden Elektroden ein- oder mehrmals vorgesehen sein. .

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Niederspannungsschaltgerät für Wechselstrom mit ringförmig in sich geschlossener Lichtbogenkammer, bei der zwei konzentrisch liegende ringförmige Elektroden gegenüberliegende Kammerwandflächen bilden, zwischen denen der Abschaltlichtbogen im wesentlichen in der Umfangsrichtung elektromagnetisch fortbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die innere ringförmige Elektrode (3) den feststehenden Kontakt für einen beweglichen Schaltstift (9) bildet und zugleich die Blasspule (2) ringförmig umschließt, wobei durch besondere Farmgebung der Kammerisolierteile (10) und durch eine Ausnehmung (14) die Schaltgase bei der entstehenden Umwälzbewegung an dem ausgeschalteten Schaltstift (9) im Abstand vorbeigeleitet werden.
2. Niederspannungsschaltgerätnach,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift von einem Isolierstoffteil (10) umgeben ist, das mit seinem kragenartigen Ende in die Lichtbogenkammer hineinragt.
3. Niederspannungsschaltgerät nachAnspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift außerhalb der Lichtbogenkammer mit der äußeren Elektrode (5) elektrisch verbunden ist.
4. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Schaltstift und äußerer Elektrode durch einen Widerstand aus Werkstoff mit einem hohen, positiven Temperaturkoeffizienten gebildet ist.
5. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenkammer als seitlichen Abschluß Isolierstoff wände (7) mit ringsumlaufenden Hohlkehlen (8) aufweist.
6. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der ringförmigen Elektroden durch eine oder mehrere Isolierstücke (15) unterbrochen ist, die durch Widerstände (16) überbrückt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 101460, 184 505, 312134, 496330, 551349, 596746, 614231, 624 777, 672 505, 819 268, 919 722, 969 622; deutsche Auslegeschriften Nr.1019 367, 1031866, 1055081.