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Leistungsschalter mit einer Unterbrechungsstelle in Luft Die Erfindung
betrifft einen Leistungsschalter mit einer Unterbrechungsstelle in Luft, bei dem
der Schaltlichtbogen durch elektromagnetische Blasung in eine aus Isolierwänden
gebildete Lichtbogenlöschkammer getrieben wird, wobei diese mindestens zwei voneinander
getrennte, jeweils zwischen Lichtbogenlaufschienenpaaren in Teilkammern angeordnete
Löschblechpakete zur Unterteilung des Lichtbogens in eine Vielzahl elektrisch in
Reihe geschalteter Teillichtbögen enthält und zwischen den einander zugekehrten
Lichtbogenlaufschienen benachbarter Teilkammern eine vom Hauptstrom durchflossene
Blasspule eingeschaltet ist. Es sind Magnetblasschalter bekanntgeworden, bei denen
sich zu beiden Seiten der Löschkammer Luftspulen zur Erzeugung eines transversalen
Magnetfeldes befinden. Die Spulenanfänge sind dabei mit dem einen Schaltstück fest
verbunden, während die Enden der Spulen an die gegenüberliegende Lichtbogenlaufschiene
angeschlossen sind. Bei dieser Anordnung führt die Spule stets das Potential der
einen Schalterklemme, wodurch die Spannungsverteilung über die gesamte Löschkammer
ungünstig beeinflußt wird. Außerdem findet keine Konzentrierung des Magnetflusses
auf diejenigen Stellen statt, wo es erwünscht ist, nämlich an den Lichtbogenlaufschienen.
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Ferner ist ein Magnetblasschalterbekanntgeworden, bei dem sich zwischen
getrennten Löschblechpaketen das Joch eines H-förmigen Magneten befindet, dessen
Polplatten die Löschkammer beidseitig umfassen. Hierbei sind entweder das Joch allein
oder zusätzlich auch entlang ihres Umfanges die Polplatten mit einer Erregerwicklung
versehen. Bei dieser Ausführung besteht der Nachteil, daß die zwischen den getrennten
Löschblechpaketen befindlichen Magnet- und Wicklungsteile einerseits zusätzlichen
Platz brauchen, andererseits infolge ihrer Lage nahe über die Entstehungszone des
Lichtbogens dessen schädlichen Beeinflussungen ausgesetzt sind, wodurch die Lebensdauer
vermindert wird. Bei dieser Ausführung verteilt sich das magnetische Blasfeld jedoch
infolge des H-förmigen Magnetkernes in üblicher Weise auf die beiden Teilkammern
links und rechts von der Blasspule, ohne daß dabei eine an sich erwünschte Feldkonzentration
an denjenigen Stellen auftritt, an welchen das Hochsteigen des Lichtbogens erschwert
ist, nämlich dort, wo sich die Lichtbogenlaufschienen zu spreizen beginnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten
Mängel der bekannten Ausführungen eine einfache Lösung anzugeben, bei der in wirkungsvoller
Weise das Magnetfeld auf die maßgebenden Stellen der Löschkammer derart konzentriert
ist, daß der Lichtbogen möglichst rasch in die Löschblechpakete getrieben wird.
Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, daß sich die Blasspule der Längswand
der Lichtbogenlöschkammer von außen anschmiegt und sich über beide Teilkammern erstreckt,
wobei die Blasspule zusammen mit den unteren, annähernd halbkreisförmig gebogenen
Teilen der Lichtbogenlaufschienen drei Schleifen bildet, von denen die beiden kleinen
gleichen Wickelsinn besitzen und jeweils einer Teilkammer zugeordnet sind, während
die dritte, große Schleife, welche die beiden Teilkammern gemeinsam umfaßt, einen
entgegengesetzten Wickelsinn aufweist. Auf diese Weise kann der Lichtbogen und damit
die Lichtbogenspannung bis zu dem Zeitpunkt seines unmittelbaren Eintritts in die
Löschblechpakete klein gehalten werden, wodurch die Schalterarbeit sowie der Gasdruck
in der Kontaktzone mit Vorteil gering werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der neuen Anordnung werden an Hand von
Ausführungsbeispielen nachstehend näher erläutert.
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F i g. 1 stellt, teilweise im Schnitt, ein Beispiel eines Schalters
gemäß der neuen Anordnung im Aufriß dar; F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf die Löschkammer
der Anordnung gemäß F i g. 1; F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Schalters, bei dem die Grundgedanken der neuen
Anordnung verkörpert
sind, im Aufriß, teilweise im Schnitt; F i g. 4 zeigt die Draufsicht der Anordnung
gemäß Fig.3.
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In F i g. 1 ist die Lichtbogenlöschkammer mit 1 bezeichnet. Sie besitzt
eine kaminförmige Gestalt und wird aus Längswänden 2, 3 und Stirnwänden 4, 5, welche
aus Isolierstoff bestehen, gebildet und ist durch eine ebensolche Zwischenwand 6
in der Mitte unterteilt. In den dadurch entstehenden Teilkammern befinden sich die
Löschblechpakete 7, 8, die in bekannter Weise aus einer Vielzahl von Metallamellen
bestehen. In der linken Teilkammer ist dem Löschblechpaket 7 das Lichtbogenlaufschienenpaar
9, 10,
in der rechten Teilkammer dem Löschblechpaket 8 das Lichtbogenlaufschienenpaar
11, 12, zugeordnet. Die Laufschiene 9 ist mit dem Anschlußstück 13
verbunden, das seinerseits das feste Schaltstück 14 trägt, während die Laufschiene
12 über die Verbindungsleitung 15 mit dem Anschlußstück 16 elektrisch verbunden
ist, an dem das bewegliche Schaltstück 17 drehbar angelenkt ist. Die an sich bekannten
Antriebsorgane des Schalters sind der übersichtlichkeit halber in der Darstellung
weggelassen worden. Den Längswänden 2, 3 der Löschkammer 1 schmiegen sich von außen
die beiden Blasspulenhälften 18, 19 an. Sie liegen hinter (18) bzw. vor (19)
der Zeichenebene, wie aus der Draufsicht (F i g. 2) deutlich hervorgeht. Die beiden
Blasspulenhälften 18, 19 sind elektrisch über die Leiterstücke 20, 21 parallel
geschaltet und besitzen Lyraform. Das Leiterstück 20 ist außerdem mit der Laufschiene
10 und das Leiterstück 21 mit der Laufschiene 11 elektrisch
verbunden. Die von den Leiterstücken 20, 21 ausgehenden Windungsteile der
Blasspule bilden kleine, innerhalb der jeweiligen Teilkammer gelegene Bögen, die
zusammen mit den unteren Partien der Laufschienen 10, 11 jeweils eine Schleife
bilden, während die den großen Lyrabogen bildenden Wicklungsteile im wesentlichen
die beiden Löschblechpakete 7, 8 umfassen. Die Blasspulen können auch mehrere Windungen
besitzen, wobei die Zwischenwindungen unten in der Mitte zweckmäßig längs der Kontur
der Zwischenwand 6 verlaufen. Wesentlich ist dabei, daß die den Schaltstücken
zugekehrten Windungsteile des großen Lyrabogens angenähert senkrecht zu den Löschblechen
verlaufen und sich angenähert in der Zone befinden, in der der Abstand zwischen
den Laufschienen 9, 10 bzw. 11, 12 einer Teilkammer merklich zunimmt.
Mit 22, 23 und 24, 25 sind Platten aus magnetischem Werkstoff bezeichnet, die jeweils
an den Außenseiten der Blasspulen 18, 19 angeordnet sind (F i g. 2). Diese Platten
bestehen aus geschichteten Magnetblechen, wobei letztere im wesentlichen parallel
zu den Löschblechlamellen liegen. Die Plattenpaare 22, 24 bzw. 23, 25 können auch
jeweils als ein Stück ausgeführt sein.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Der zwischen
den sich trennenden Schaltstücken 14, 17 auftretende Ausschaltlichtbogen
wird in an sich bekannter Weise zunächst infolge der hornartigen Form der Schaltstücke
und der Schleifenwirkung nach oben getrieben. Die Fußpunkte des Bogens gehen dann
auf die Lichtbogenlaufschienen 9,
12 über. Beim weiteren Hochsteigen
des Bogens wird er in zwei in Serie geschaltete Teilbögen aufgeteilt, indem er auf
den innenliegenden Laufschienen 10, 11 weitere Fußpunkte bildet. Diese Lage
ist in der Zeichnung durch die unregelmäßigen Linien 26, 27
angedeutet. Damit
ist nun die Blasspule in den Hauptstrompfad eingeschaltet, wobei sich der Hauptstrom
angenähert hälftig auf die Spulenteile 18, 19 verteilt. Der Stromverlauf ist für
diesen Zeitmoment durch die kleinen Pfeile in der F i g. 1 angedeutet. Der Magnetfluß
durchsetzt hierbei die vom großen Lyrabogen gebildete Windungsschleife und schließt
sich über die kleinen Windungsschleifen in den Teilkammern. Die kleinen Schleifen
werden, wie bereits oben erwähnt, aus den unteren Teilen der Laufschienen und den
kleinen Bögen der Wicklung gebildet. Damit erhalten die Lichtbögen gerade in der
Zone, in der sich die Laufschienen 9, 10 und 11, 12
zu spreizen beginnen,
einen starken Auftrieb in Richtung der Löschblechpakete 7, 8, in denen er dann in
bekannter Weise vielfach unterteilt und gelöscht wird. Es ist ein besonderer Vorteil
dieser neuen Anordnung, daß hierbei der Spreizwinkel der Lichtbogenlaufschienen
sehr stumpf gemacht werden kann, wodurch sich einerseits eine verringerte Bauhöhe
des gesamten Schalters erzielen läßt und andererseits der Raum für die Unterbringung
möglichst vieler Löschbleche erweitert wird. Ferner benötigt der Magnetfluß nur
einen relativ kurzen Weg und wird mit hoher Feldstärke auf die maßgebenden Stellen
konzentriert. Durch die magnetischen Platten kann in einfacher Weise der magnetische
Rückschluß außerhalb der Löschkammer bewirkt werden. Während der Aufstiegsphase
des Lichtbogens wird durch die Form der Laufschienen der Lichtbogen kurz und damit
sein Energieinhalt klein gehalten, und zwar bis unmittelbar vor seinem Eintritt
in die Löschblechpakete. Dadurch kann auch der Gasdruck in der Schaltstückzone niedrig
gehalten werden. Ferner befindet sich das Blasspulensystem potentialmäßig etwa in
der Mitte zwischen den Schalterklemmen, so daß bei vorgegebenen Abmessungen des
Schalters sein Isoliervermögen und damit sein Schaltvermögen beträchtlich gesteigert
werden kann. Durch die besondere Ausbildung der Blasspule ergibt sich außerdem eine
günstige Spannungsverteilung über die gesamte Schaltstrecke.
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F i g. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Gleiche der F i g. 1 entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Im Gegensatz zur Anordnung nach F i g. 1 befindet sich die lyraförmige Blasspule
18 nur auf einer Seite der Löschkammer 1. Sie ist jedoch auf der den Schaltstücken
14,17 abgekehrten Seite unterbrochen, und ihre übrigen Windungsteile sind als Lichtbogenlaufschienen
ausgebildet, wobei diese Teile in Form und Anordnung ansonsten der in F i g. 1 beschriebenen
Art entsprechen. Zwischen den oben offenen Schenkeln der Blasspule 18 befindet sich
ein den Löschblechpaketen 7, 8 entsprechendes weiteres Löschblechpaket 29 (F i g.
4), von dem der übersichtlichkeit halber in F i g. 4 nur einige Lamellen angedeutet
sind. Die Teile 18 und 29 sind innerhalb einer aus Isolierstoff bestehenden kaminartigen
Nebenkammer 28 untergebracht. Die Schaltstücke 14, 17 befinden sich bei dieser Ausführung
zweckmäßig etwa in der Ebene der Längswand 2 der Lichtbogenlöschkammer 1, die zu
diesem Zweck eine entsprechende Aussparung besitzt. Die Wirkungsweise der Anordnung
ist weitgehend die gleiche wie bei der Anordnung nach F i g. 1. Der Lichtbogen bildet
hierbei, nachdem er beim Hochsteigen
auf den Laufschienen 9, 10
und 11, 12 Fuß gefaßt hat, neben den Teillichtbögen 26, 27 auch zwischen den als
Laufschienen ausgebildeten Blasspulenteilen 18 a, 18 b einen weiteren
Teillichtbogen 30. Bei seinem weiteren Hochsteigen in das Löschblechpaket
29 wird dieser - Teillichtbogen 30 (in gleicher Weise wie die Teillichtbögen 26,
27 durch die Löschblechpakete 7, 8) in eine Vielzahl kleiner Teilbögen unterteilt.
Für diesen Zeitmoment ist er durch die unregelmäßige Linie 30a angedeutet. Auf diese
Weise wird die Blasspule 18 durch die Teillichtbögen selbst wieder zu einem geschlossenen
Kreis ergänzt, so daß der gleiche wie in F i g. 1 beschriebene Wirkungsablauf stattfindet.
Bei dieser Anordnung ergibt sich als weiterer Vorteil, daß man durch Einfügen eines
Löschblechpaketes in den Blasspulenkreis in raumsparender Weise die Lamellenzahl
beträchtlich vergrößern kann. Für Schalter höherer Nennspannung ergibt sich aus
der Aneinanderreihung mehrerer solcher aus je einer Lichtbogenlöschkammer
1 und Nebenkammer 28 gebildeten Einheiten ein vorteilhafter Schalteraufbau
mit Mehrfachlöschkammern, wobei diese in einfacher Weise elektrisch in Serie geschaltet
werden können.