DE1152173B - Elektrischer Schalter mit Schaltkammer und Widerstand - Google Patents

Elektrischer Schalter mit Schaltkammer und Widerstand

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DE1152173B
DE1152173B DES61723A DES0061723A DE1152173B DE 1152173 B DE1152173 B DE 1152173B DE S61723 A DES61723 A DE S61723A DE S0061723 A DES0061723 A DE S0061723A DE 1152173 B DE1152173 B DE 1152173B
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DE
Germany
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switching chamber
arrangement according
resistor
wound
winding parts
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Pending
Application number
DES61723A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Walter Schimming
Werner Kohler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE1152173B publication Critical patent/DE1152173B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/04Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/16Impedances connected with contacts
    • H01H33/165Details concerning the impedances

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Elektrischer Schalter mit Schaltkammer und Widerstand Es ist bekannt, elektrische. Schalter mit einem Widerstand auszurüsten, der beim Ausschalten in den Stromkreis eingeschaltet wird, bevor dieser unterbrochen wird. Der Widerstand hat den Zweck, die Ausschaltbedingungen zu verbessern. Er verringert den zu unterbrechenden Strom und setzt die Steilheit der wiederkehrenden Spannung herab.
  • Bei einem Druckluftschalter besteht der Widerstand aus zwei konzentrischen Porzellanzylindern, die gegensinnig mit Draht bewickelt sind, um eine geringe Induktivität zu erhalten. Die Zylinder sind in ein Glasgehäuse eingebaut, das mit Wasserstoff oder Stickstoff gefüllt ist. Der bekannte Widerstand mit seinem Gehäuse kann deshalb nicht innerhalb eines normalen Schalters untergebracht werden. Er muß also außerhalb als zusätzliches Element isoliert angebaut und durch besondere Leitungen mit den Schaltstücken des Schalters verbunden werden.
  • Zur Steuerung der Spannung hat man bei einem anderen Druckluftschalter einen Widerstand in einem besonderen Isolator angeordnet, der aus einem Textilgewebe mit einem eingewebten mäanderförmigen Widerstandsdraht besteht. Das Band ist in mehreren Lagen zu einer Scheibenspule gewickelt. Mehrere solcher Scheibenspulen liegen, durch Isolierstoffplatten voneinander getrennt, in Richtung der Isolatorachse übereinander. Die verbleibenden Hohlräume im Isolator sind mit einer Vergußmasse ausgegossen. Auch dieser Widerstand besitzt beträchtliche Abmessungen. Er wäre deshalb nur schlecht an einer Schaltkammer anzubringen, wenn man ihn nicht zur Spannungssteuerung, sondern zur Verbesserung der Ausschaltbedingungen verwenden und in den Schalter einbauen wollte. Ungünstig ist ferner, daß der Widerstand durch das Vergießen praktisch unlösbar im Isolator festgelegt ist.
  • Bei einem anderen bekannten Schalter ist auf eine aus Metall bestehende Schaltkammer eine Isolierstoffhülse aufgeschoben, auf die eine einzelne Lage Widerstandsdraht gewickelt ist. Der Widerstandsdraht wird mit einer zweiten Hülse abgedeckt, die über die erste geschoben ist. Der Widerstand erfordert deshalb in radialer Richtung einen großen Raum. Er ist deshalb praktisch nur für Schalter mit einem großen ölkessel geeignet, weil es bei diesen Schaltern nicht auf die Abmessungen des Widerstandes in radialer Richtung ankommt.
  • Durch die Erfindung soll dagegen ein Widerstand geschaffen werden, der bei großer Belastbarkeit ein kleines Volumen hat, so daß er auch bei modernen Schaltern, z. B. bei ölarmen Leistungsschaltern, angewendet werden kann, bei denen nur ein kleiner Raum zwischen der Schaltkammer und dem die Schaltkammer umgebenden Gehäuse vorhanden ist.
  • Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Widerstand aus zwei in an sich bekannter Weise gegensinnig gewickelten Wicklungsteilen besteht, die die Schaltkammer mit gleichem Abstand umgeben und mit einer Umhüllung aus Gießharz versehen sind, die als Abstandstücke dienende Vorsprünge aufweist.
  • Der neue Widerstand zeichnet sich durch eine geringe Induktivität aus, da die gegensinnig gewickelten Teile nahe beieinander in der gemeinsamen Gießharzumhüllung untergebracht sind. Der Strom kann deshalb beim Einschalten des Widerstandes ohne nennenswerte Spannungserhöhung auf den Widerstand kommutiert werden.
  • Der neue Widerstand ist auch in mechanischer Hinsicht vorteilhaft. Die Umhüllung ist nicht nur Träger der Wicklungsteile. Sie bildet auch deren Abstützung gegenüber der Schaltkammer. Dabei wird durch die Vorsprünge der Umhüllung ein Zwischenraum geschaffen, in dem das Löschmittel zirkulieren und den Widerstand wirksam kühlen kann. Dies ermöglicht eine hohe Belastbarkeit.
  • Die radialen Abmessungen des Widerstandes, d. h. die Abmessungen in Richtung senkrecht zur Schaltkammerachse, sind trotz des Zwischenraumes für die Löschmittelzirkulation vorteilhaft klein, weil die Wicklungsteile bei der Erfindung mit gleichem Abstand von der Schaltkammer angeordnet sind. Der Widerstand erstreckt sich im wesentlichen in Richtung der Schaltkammerachse. In dieser Richtung ist üblicherweise genügend Platz vorhanden. Für die Isolierung des zu umgießenden Widerstandsdrahtes hat sich eine Umspinnung mit zwei gegenläufigen Lagen einer Polyterephthalsäureesterfolie bewährt. Sie ergibt bei hoher Wärmebeständigkeit und kleinen Abmessungen eine große elektrische Festigkeit.
  • Es kann zweckmäßig sein, einen Widerstand für eine Schaltkammer aus mehreren Teilwiderständen zusammenzusetzen, die für sich jeweils in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet sind. Bei dem letzten Teilwiderstand an den Enden eines solchen zusammengesetzten Widerstandes macht man den äußeren Wicklungsteil zweckmäßig nur halb so groß wie den anderen Wicklungsteil. Man erhält dadurch eine gleichmäßige räumliche Verteilung der magnetischen Spannungen, die sich insgesamt zu Null addieren.
  • Die Vorsprünge, die die Spalte zwischen den Teilwiderständen untereinander bzw. den Widerständen und der Schaltkammer ergeben, kann man auf zwei Seiten der Widerstandskörper beschränken. Es genügt, wenn Vorsprünge auf der der Schaltkammer zugekehrten Innenseite und auf einer der beiden Stirnseiten vorhanden sind. Man kann dann die Widerstände so schichten, daß sich die Vorsprünge immer auf eine ohne Vorsprünge ausgeführte, im wesentlichen also ebene Fläche des benachbarten Teilwiderstandes abstützen. Die Größe der Vorsprünge richtet sich nach der Größe der Spalte, die zwischen den einzelnen Teilwiderständen und gegenüber der Wand bestehen sollen, die die Teilwiderstände in radialer Richtung führt.
  • Das Wickeln der Widerstände kann von Hand oder mit Maschinen erfolgen. In. beiden Fällen kann man die gegensinnig gewickelten Wicklungsteile so anordnen, daß die größte längs der Oberfläche der Gießharzummantelung vorkommende elektrische Feldstärke an einer Seite auftritt, die nicht mit Vorsprüngen versehen ist. Bei Teilwiderständen, die von der Schaltkammer getragen werden, ist dies die Außenseite. An dieser Seite kann man durch besondere Mittel dafür sorgen, daß die hohe längs der Oberfläche verlaufende Feldstärke, die durch den Spannungsabfall an den beiden Wicklungsteilen gegeben ist, nicht zur Entladungserscheinung führt. Man kann zu diesem Zweck beispielsweise Rippen vorsehen, wenn dafür genügend Raum zur Verfügung steht. Man kann aber auch zwischen den beiden Wicklungsteilen eine Rinne an der Oberfläche der Gießharzummantelung vorsehen, die so auszubilden ; ist, daß die elektrischen Feldlinien möglichst senkrecht zur Oberfläche der Gießharzummantelung verlaufen.
  • Wenn mehrere Teilwiderstände auf einer Schaltkammer zu befestigen sind, wird man die Teilwiderstände mit Hilfe von Klemmringen gegeneinander verspannen. Die Teilwiderstände wird man untereinander gleich ausführen. Nur an den Enden des zusammengesetzten Widerstandes wird man, wie oben ausgeführt wurde, je einen Teilwiderstand vorsehen, der zwei Wicklungsteile unterschiedlicher Windungszahlen enthält. Die Form des Widerstandes paßt man der Form der Schaltkammer an. Im allgemeinen wird man dabei zu zylindrischen Widerständen kommen. Die Erfindung ist aber auch für andere Widerstandsformen geeignet, wie sie z. B. bei Schaltkammern mit quadratischem Querschnitt erforderlich sind. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
  • In der Fig. 1 ist der die Schaltkammer enthaltende Teil eines ölarmen Leistungsschalters dargestellt. Die mit 1 bezeichnete Schaltkammer ist in einem aus Porzellan bestehenden Isolator 2 untergebracht. Im Inneren der Schaltkammer befindet sich das feststehende Schaltstück 3, das mit dem Schaltstift 4 zuzuammenwirkt. Zwischen den beiden Schaltstücken ist eine aus einzelnen Gliedern 5 zusammengesetzte elastische Löschkammer 6 angeordnet. Etwa in der Mitte der Schaltstrecke ist zwischen den Gliedern eine Zwischenelektrode 8 vorgesehen. Die Zwischenelektrode besteht aus einem metallischen Ringkörper 9 mit einer Bohrung 10. Mit dem Ringkörper ist über Arme 11 ein weiterer Ring 12 verbunden, der, wie bei 13 angedeutet ist, zur Festlegung der Zwischenelektrode in der Schaltkammer 1 dient. Ferner übernimmt der Ring 12 die Verbindung des Zwischenkontaktes mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Widerstand. Die Durchführung durch die Wand der Schaltkammer 1 erfolgt mit einem Zwischenglied 17, dessen Kontakte 18 und 19 in geeigneter, nicht dargestellter Weise federnd ausgebildet sind.
  • Der als Ganzes mit 20 bezeichnete Widerstand besteht aus drei Teilwiderständen 21 und zwei an den Enden vorgesehenen Teilwiderständen 22. Die äußeren Abmessungen der Teilwiderstände 21 und 22 sind gleich. Die Teilwiderstände unterscheiden sich dadurch, daß die Teilwiderstände 20 zwei gegensinnig gewickelte Wicklungsteile 24 gleicher Größe, d. h. gleicher Windungszahl, haben, während bei den Teilwiderständen 22 der eine Wicklungsteil 25 nur halb soviel Windungen wie der andere Wicklungsteil 26 besitzt. Die Teilwiderstände sind, um die Montage zu erleichtern, nicht direkt auf die Schaltkammer 1 aufgeschoben, sondern um ein Rohr 30 geschichtet. Am unteren Ende des Rohres 30 ist ein Rohrstück 31 vorgesehen, das mit dem Rohr 30 verklebt ist. Eine Nut 32 dient zur Aufnahme des Anschlußstückes 33. Das Anschlußstück ist am unteren Ende des Rohres 30 nach außen abgeknickt. Der Kontakt 19 wird deshalb beim Aufschieben des Rohres nach innen gedrückt, so daß sich ein ausreichender Kontaktdruck ergibt. Der andere Anschluß des Widerstandes erfolgt in geeigneter, nicht dargestellter Weise an einem mit dem feststehenden Schaltstück 3 verbundenen Teil.
  • Die Wicklungen der einzelnen Teilwiderstände werden miteinander durch Löten oder Schweißen verbunden, wie bei 34 gezeigt ist. Nach dem Verbinden werden die aus der Gießharzummantelung vorstehenden Drahtstücke zwischen die Spalte gedrückt, die zwischen den Teilwiderständen bestehen, wie bei 35 dargestellt ist. Mit 36 ist ein auf das Rohr 30 gepreßter Klemmring bezeichnet, der ein Abheben der Widerstände nach oben verhindert.
  • In der Fig. 2 ist ein einzelner Teilwiderstand 21 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Wie die Figur erkennen läßt, bestehen die beiden Wicklungsteile aus je neun Lagen mit jeweils zehn Windungen. Der Wicklungsverlauf ist durch den strichpunktiert eingezeichneten Linienzug angedeutet. Wie sich aus dem Linienzug ergibt, liegt bei einem Spannungsabfall am Teilwiderstand die ganze Spannung zwischen den mit 43 und 4.4 bezeichneten, sich gegenüberliegenden Ecken der beiden Wicklungsteile 24. Bei großen Strömen kann der Spannungsabfall längs der Wicklungsteile beträchtliche Werte annehmen, so daß auch entsprechend große Feldstärken zwischen den beiden Wicklungsteilen auftreten. Diese Feldstärken sind in dem mit Gießharz gefüllten Bereich 45 zwischen den beiden Wicklungsteilen verhältnismäßig ungefährlich. Sie können aber an der Oberfläche der Gießharzummantelung zu Entladungserscheinungen führen. Deshalb ist in der mit 46 bezeichneten Außenfläche eine Ringnut 47 vorgesehen, die so geformt ist, daß die Feldlinien möglichst senkrecht zur Oberfläche der Gießharzummantelung verlaufen.
  • Die aus der Fig. 1 ersichtlichen Spalte zwischen den Teilwiderständen werden durch die an der Stirnseite. 48 vorgesehenen Abstandsstücke 49 erreicht (Füg. 2). Die an der Innenseite der ringförmigen Teilwiderstände vorgesehenen Vorsprünge 50 zentrieren die Teilwiderstände in einiger Entfernung von dem Rohr 30. Die Teilwiderstände können deshalb auf allen Seiten von dem im Schalter vorhandenen Löschmittel, im Ausführungsbeispiel Öl, umspült und gekühlt werden.

Claims (7)

  1. PATEN ANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Schalter mit einer Schaltkammer und einem aus Draht gewickelten Widerstand, der die Schaltkammer in mehreren Lagen umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus zwei in an sich bekannter Weise gegensinnig gewickelten Wicklungsteilen besteht, die die Schaltkammer mit gleichem Abstand umgeben und mit einer gemeinsamen Umhüllung aus Gießharz versehen sind, die als Abstandstücke dienende Vorsprünge aufweist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht mit zwei gegenläufigen Lagen einer Polyterephthalsäureesterfolie umsponnen ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegensinnig gewickelten Wicklungsteile gleiche Windungszahlen haben. '.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Innenseite und eine der beiden Stirnseiten des Widerstandes mit Vorsprüngen versehen ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der gegensinnig gewickelten Wicklungsteile, daß die größte längs der Oberfläche der Gießharzummantelung vorkommende elektrische Feldstärke an der Außenseite auftritt.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite mit einer senkrecht zur Richtung des elektrischen Feldes verlaufenden Rinne versehen ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teilwiderstände vorgesehen sind, die um eine Schaltkammer koaxial angeordnet sind. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwiderstände mit Hilfe von Klemmstücken gegeneinander verspannt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 478 020, 556 469, 570 237, 905159, 948 889, 969 067; schweizerische Patentschrift Nr. 1.25 078.
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