DE1183159B

DE1183159B - Electric switch

Info

Publication number: DE1183159B
Application number: DES76020A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Foitzik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-09-27
Filing date: 1961-09-27
Publication date: 1964-12-10

Description

Elektrischer Sghalter Es ist ein elektrischer Schalter mit einer Schaltstrecke bekannt, die von zwei relativ zueinander beweglichen Schaltstücken gebildet wird, wobei eine zündbare Funkenstrecke parallel zur Schaltstrecke vorgesehen ist, um die Schaltleistung des Schalters zu erhöhen. Die Funkenstrecke soll bei eingeschaltetem Schalter kurz vordem Ausschalten gezündet werde, damit sich der Strom auf Schaltstrecke und Funkenstrecke verzweigen kann und die Schaltstrecke nur einen Teilstrom zu bewältigen hat. Dies setzt jedoch voraus, daß die Funkenstrecke bei voller Nenn@-spannung :des Schalters in der Lage ist, den über sie fließenden Strom zu unterbrechen. Solche Funkenstrecken sind sehr aufwendig. Außerdem erfordert die Zündung der Funkenstrecke bei den bekannten Schaltern eine größere Spannung als die Ansprechspannung der Funkenstrecke. Da die AnsprechspannwLg der Funkenstrecke andererseits höher sein muß als die Nennspannung .des Schalters, weil der Schalter sonst bei Nennspannung durch die Funkenstrecke überbrückt wäre, ist auch der Aufwand für die Zündurig unwirtschaftlich hoch.Electrical Sghalter It is an electrical switch with a switching path known, which is formed by two contact pieces that can move relative to one another, wherein an ignitable spark gap is provided parallel to the switching gap in order to to increase the switching capacity of the switch. The spark gap should be switched on Switch will be ignited shortly before switching off, so that the current is on the switching path and spark gap can branch and the switching gap can only cope with a partial current Has. However, this assumes that the spark gap at full rated @ voltage: des Switch is able to interrupt the current flowing through it. Such Spark gaps are very complex. It also requires the spark gap to be ignited with the known switches a higher voltage than the response voltage of the spark gap. On the other hand, since the response voltage of the spark gap must be higher than the nominal voltage .of the switch, because otherwise the switch is at nominal voltage through the spark gap would be bridged, the effort for the Zündurig is uneconomically high.

Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einem Schalter mit einer Schaltstrecke und einer zu dieser parallelen zündbaren Funkenstrecke. Sie besteht darin, daß im Gegensatz zum Bekannten zum Einschalten großer Ströme und hoher Spannung, insbesondere bei Verwendung als Draufschalter für Anlagen zur Prüfung .des Schaltvermögens von Schaltgeräten, die Funkenstrecke durch einen Hilfsfunken gezündet wird, bevor an der Schaltstrecke ein überschlag auftritt. Die parallelliegende Funkenstrecke baut, wenn sie gezündet ist, die Spannung an der Schaltstrecke bis auf .die Lichtbogentrennspannung ab. Da diese Spannung mit höchstens einigen 100 V nur einen Bruchteil der andernfalls ;an den Schaltstücken liegenden Spannung darstellt, wird :die Vorüberschlagslänge und damit die Vorüberschlagsdauer entsprechend reduziert. Das Einschalten erfolgt praktisch lichtbogenfrei. Ein Abbrand der Schaltstücke, der bisher die Leistung und die Lebensdauer des Schalters begrenzte, tritt nicht mehr auf. Dieser Vorteil wird mit wirtschaftlichen Mitteln erreicht. Die Funkenstrecke kann von zwei einfachen Elektroden gebildet werden, weil der Lichtbogen an der Funkenstrecke von selbst erlischt, sobald die Schaltstrecke geschlossen ist. Da das Zünden mit Hilfe eines Hilfsfunkens erfolgt, ist nur eine kleine Zündspannung erforderlich.The invention is also concerned with a switch with a switching path and an ignitable spark gap parallel to this. It consists in the fact that im Contrasted with the familiar to turn on large currents and high voltage, in particular when used as a top switch for systems to test the switching capacity of Switching devices, the spark gap is ignited by an auxiliary spark before being switched on a rollover occurs in the switching path. The parallel spark gap builds, when it is ignited, the voltage at the switching path except for the arc separation voltage away. Since this voltage with a maximum of a few 100 V is only a fraction of that otherwise ; represents the voltage applied to the contacts, becomes: the flashover length and thus the flashover time is reduced accordingly. Switching on takes place practically arc-free. A burn-off of the contact pieces, which so far has reduced the performance and limited the life of the switch, no longer occurs. This advantage is achieved with economic means. The spark gap can be of two simple ones Electrodes are formed because the arc at the spark gap by itself goes out as soon as the switching path is closed. Since the ignition with the help of a Auxiliary spark takes place, only a small ignition voltage is required.

Die Erfindung unterscheidet sich auch vorteilhaft von einer bekannten Anordnung, bei der als Draufschalter selbst eine Funkenstrecke verwendet wird. Bei der bekannten Funkanstrecloe unterliegen die Elektroden einem erheblichen Abbrand auch dann, wenn sie als Laufelektroden ausgebildet sind; weil sie den gesamten Strom für die volle Dauer der Prüfung zu führen haben. Bei der Erfindung erlischt dagegen der Lichtbogen an der Funkensbeeke, sobald die Schaltstrecke des Draufschalters geschlossen ist. Die Dauer des Lichtbogens an :der Funkenstrecke kann daher z. B. durch eine Synchronsteuerung außerordentlich kurz gehalten werden. Zum Beispiel kann die Funkenstrecke mit Hilfe eines Zündkreises gezündet werden; der beim Schließen der Scha tstrecke zwangläufig geschlossen wiwd. In diesem: Fall läßt sich durch einfache hanische Glieder die Zeit bestimmen, die der Lichtbogen an. der Funkenstrecke brennt, bevor er durch das Schließen der Schaltstrecke des Draufschalters zum Erlöschen gebracht wird. Darüber hinaus können dm Elektroden der Funkenstrecke ach der Erfindung als Laufschienen ausgebildet sein. Wählt man hiei eine Anordnung mit hohen Laufgeschwindigkeibe.n, so ist der Abbrand an der Funkenstrecke verna*lässigbar klein.The invention also differs advantageously from a known arrangement in which a spark gap is used as the top switch itself. In the known radio incident, the electrodes are subject to considerable burn-up even if they are designed as running electrodes; because they have to carry the entire current for the full duration of the test. In the case of the invention, on the other hand, the arc goes out at the sparkbeeke as soon as the switching path of the switch is closed. The duration of the arc on: the spark gap can therefore z. B. can be kept extremely short by a synchronous control. For example, the spark gap can be ignited with the aid of an ignition circuit; which wiwd inevitably closed when closing the circuit. In this case, the time at which the arc starts can be determined by simple hanic links. the spark gap burns before it is made to go out by closing the switching gap of the top switch. In addition, according to the invention, the electrodes of the spark gap can be designed as running rails. If one chooses an arrangement with high running speeds, the burn-up at the spark gap is negligibly small.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in, des Zeichnung ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es handelt sich um einen Prüfstromkreis zur Prüfung des Ausschaltvermögens von Schaltgeräten. Er besteht aus dem zu prüfenden Leistungsschalter 1, der Prüfstromquelle 2 und :dem als Ganzes mit 3 bezeichneten Draufsdhalter.For a more detailed explanation of the invention, an exemplary embodiment is shown in, of the drawing shown schematically. It is a test circuit for testing the Breaking capacity of switching devices. It consists of the circuit breaker to be tested 1, the test current source 2 and: the Draufsdhalter designated as a whole with 3.

Der Draufschalter 3 besitzt eine Schaltstrecke 5, die von einem beweglichen Schaltstück 6 und einem feststehenden Schaltstück 7 gebildet wird. Parallel zur Schaltstrecke 5 liegt eine Funkenstrecke 8, die aus zwei stabförmigen Elektroden 9 und 10 aufgebaut ist. Die stabförmigen Elektroden sind mit Abstand parallel zueinander angeordnet. Die Anschlüsse 11 und 12 der Funkenstrecke liegen an dem der Schaltstrecke 5 zugekehrten Ende der Elektroden.The top switch 3 has a switching path 5 which is formed by a movable contact element 6 and a stationary contact element 7. A spark gap 8, which is made up of two rod-shaped electrodes 9 and 10, is located parallel to the switching gap 5. The rod-shaped electrodes are arranged parallel to one another at a distance. The connections 11 and 12 of the spark gap are at the end of the electrodes facing the switching gap 5.

Mit dem beweglichen Schaltstück 6 des Draufschalters ist eine Schaltbrücke 15 mechanisch gekoppelt, die beim Einschalten des Draufsdhalters die Kontakte 16 und 17 miteinander verbindet. Mit 18 ist ein Kondensator bezeichnet,, der von einer nicht dargestellten Spannungsquelle aufgeladen wird. Der eine Pol des Kondensators 18 ist mit dem Anschluß 11 der Elektrode 9 verbunden. Der andere Pol des Kondensators 18 wird beim Schließen der Kontakte 16 und 17 durch die Schaltbrücke 15 an einen Zündstift 20 gelegt, der isoliert in der Elektrode 10 angeordnet ist. Der Zündstift 20 sitzt, wie die Zeichnung erkennen läßt, in der Nähe des Anschlusses 12 der Elektrode 10, jedoch auf der der Schaltstrecke 5 abgekehrten Seite. Deshalb bildet ein mit Hilfe des Zündstiftes 20 eingeleiteter Lichtbogen 21 zusammen mit den Elektroden 9 und 10 eine Leiterschleife, so daß der Lichtbogen 21 unter der Einwirkung elek trodynamischem Kräfte von den Anschlüssen 11 und 12 der Funkenstrecke 8 in Richtung auf das der Schaltstrecke 5 abgekehrte Ende der Elekuaden läuft.A switching bridge 15 is mechanically coupled to the movable contact piece 6 of the top switch, which connects the contacts 16 and 17 to one another when the top holder is switched on. With a capacitor is designated, which is charged by a voltage source, not shown. One pole of the capacitor 18 is connected to the terminal 11 of the electrode 9. When the contacts 16 and 17 are closed, the other pole of the capacitor 18 is placed through the switching bridge 15 to an ignition pin 20, which is arranged in an insulated manner in the electrode 10. As the drawing shows, the firing pin 20 is seated in the vicinity of the connection 12 of the electrode 10, but on the side facing away from the switching path 5. Therefore, an initiated with the help of the ignition pin 20 forms an arc 21 together with the electrodes 9 and 10 a conductor loop, so that the arc 21 under the action of electrodynamic forces from the terminals 11 and 12 of the spark gap 8 in the direction of the end of the switching gap 5 facing away the elecuad is running.

Bei der Prüfung, des Ausschaltvermögens des Schalters 1 ist zunächst der Schalter 1 geschlossen; der Draufsdhalter 3 dagegen geöffnet. Zur Beanspruchung des Prüflings 1 wird der Draufschalter 3 geschlossen, so daß der Prüfstrom zu fließen beginnt. Das Einschalten kann z. B. mit Hilfe einer nicht dargestellten Synchronsteuerung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt der Wechselspannungskurve des Generators 2 erfolgen. Unabhängig davon schließt jedoch die Schaltbrücke 15 die Kontakte 16 und 17 stets vor einem Vorüberschlag zwischen den Schaltstücken 6 und 7: Durch eine Entladung des Kondensators 18 wird vom Zündstift 20 der Lichtbogen 21 zwischen den Elek- troden 9 und 10 der Funkenstrecke 8 eingeleitet, der in Richtung des Pfeiles 22 über die Elektroden wandert. Deshalb liegt an den Schaltstücken 6 und 7 vor der Berührung nur eine Spannung von der Höhe der Brennspannung des Lichtbogens 21 der Funken, strecke B. Diese Spannung beträgt z. B. 300 V. Die Schaltstücke 6 und 7 schließen sieh deshalb praktisch lichtbogenfrei, weil die bei einer Spannung von 300 V sich ergebende Vorüberschlagslänge vom beweglichen Schaltstück 6 in einer vernachlässigbar kleinen Zeit zurückgelegt wird.When checking the breaking capacity of switch 1, switch 1 is initially closed; the Draufsdhalter 3, however, open. To load the test object 1, the switch 3 is closed so that the test current begins to flow. Switching on can e.g. B. with the aid of a synchronous control (not shown) at a predetermined point in time of the alternating voltage curve of the generator 2. Regardless of this, however, the switching bridge 15 always closes the contacts 16 and 17 before a flashover between the contact pieces 6 and 7: When the capacitor 18 is discharged, the ignition pin 20 initiates the arc 21 between the electrodes 9 and 10 of the spark gap 8 migrates in the direction of arrow 22 over the electrodes. Therefore, there is only a voltage of the level of the burning voltage of the arc 21 of the spark, stretch B. This voltage is z. B. 300 V. The contact pieces 6 and 7 therefore close practically arc-free, because the flashover length resulting from a voltage of 300 V is covered by the moving contact piece 6 in a negligibly small time.

Beim Schließen der Schaltrecke 5 erlischt der Lichtbogen 21 an der Funkenstrecke 8, da der Wider-'stand der Schaltstrecke wesentlich kleineT ist als der ; Widerstand des Lichtbogens 21. Dig- Brenndauer des Lichtbogens ist daher sehr kurz. Sie ist im wesentlichen durch die Ausbildung der mechanischen Verbindung zwischen dem Schaltstück 6 und der Schaltbrücke 15 gegeben. Diese Verbindung kann einstellbar sein: Nach der Unterbrechung' des Stromes m Prüfstromkreis durch den Schalter 1, bei der die Ausxhältleistinag des Prüflings "ormittelt wird; kgiiW Draufschaker 3 leistungdos_WöfEimt werd. :,.When closing the switching path 5, the arc 21 goes out on the Spark gap 8, since the resistance of the switching gap is much smaller than the ; Arc resistance 21. Dig- arc burning time is therefore very short. It is essentially through the formation of the mechanical connection between the switching piece 6 and the switching bridge 15 given. This connection can be adjustable be: After the interruption of the current in the test circuit by switch 1, at which the endurance of the test object is determined; kgiiW Draufschaker 3 Leistungsdos_WöfEimt werd. :,.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt: Die Prüfstromquelle 2 könnte z. B. auch aus einer Gleichstromquelle oder einer Kondensatorbattene bestehen. Ferner kann. die Erfindung z. B. auch bei Prüfanlagen Verwendung finden,, bei denen außer einem Hochstromkreis, der ähnlich wie der dargestellte Kreis ausgebildet sein, kann, noch ein Hochspannungskreis zur Nachbildung einer wiederkehrenden Spannung mit großem Schevtelwerten vorhanden ist, als die Pesquelle 2 aufbringen kann. Die Erfindung ist auch nicht an, die Verwendung in Prüfstromkreiisen f Schaltgeräte gebunden; sie kann vielmehr allgemein dort mit Vorteil eingesetzt werden, wo große. Stn stärken bei hoher Spannung emzuschahen sind u das Ausschalten von einem anderen Schaltgerät nommen wird oder z. B. deshalb nicht notwendig i9 weil die Energie der Stromquelle nach einer be stimmten Zeit verbraucht isL Dar zuletzt genannte Fall kann beispielsweise beim Einschaken von Kendensatorbstterien im Rahmen physikalisch= Forschungen vorliegen.The invention is not limited to the illustrated embodiment: The test current source 2 could, for. B. also from a direct current source or a capacitor battery exist. Furthermore can. the invention z. B. can also be used in test systems, where except for a high-current circuit, which is designed similar to the circuit shown can be, or a high-voltage circuit to simulate a recurring voltage with greater Schevtel values than the Pesquelle 2 can raise. the Invention is also not applicable to the use in test circuits f switching devices bound; Rather, it can generally be used with advantage where large. Stn strengthening at high voltage can be seen u switching off another Switching device is taken or z. B. therefore not necessary i9 because the energy of the Power source consumes after a certain time isL The last-mentioned case can, for example, when hooking in Kendensatorbstterien in the frame physically = Research is available.

Claims

Claims: 1. Electrical switch with a Sdhalts = kep die is formed by two contact pieces that move relative to one another, and with one zthulm baren spark gap parallel to the Schakohocäea, characterized in that for switching on large currents and high voltages, especially when used as Draufschak «Systems for testing the switching capacity of switchgear, the funk'ngecke by e; Auxiliary spark is ignited before a flashover occurs on the switching path.

2. Electrical switch according to claim i, dv durtlr characterized; that the electrodes Spark gap are designed as running rails for the arc.

3. Electrical switch according to claim 1, characterized in that the spark gap is ignited with the aid of an ignition circuit which is inevitably closed when the switching gap is closed. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 366 966, 521636, 592912.