DE1238539B

DE1238539B - Magnetblasschalter

Info

Publication number: DE1238539B
Application number: DE1964L0048424
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Wegmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-07-31
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1967-04-13

Description

Magnetblasschalter Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit einer Löschkammer, welche in ihrem Innern zur Lichtbogenlöschung einen oder mehrere enge Spalte aufweist, und mit vor der Eintrittsöffnung der Löschkammer angeordneten Schaltkontakten sowie einer um die Eintrittsöffnung herumgeführten magnetischen Blaseinrichtung.
Es ist bekannt, daß zwecks Lichtbogenlöschung enge Spalte eine ausgezeichnete Löschwirkung haben. Diese Löschwirkung ist um so größer, je enger der Spalt ist. Sehr enge Spalte haben darüber hinaus noch den Vorteil, daß man mit einem begrenzten Raum durch Ausführung dieser Spalte in Mäanderform oder durch Parallelanordnung der engen Spalte bei gleichzeitigem Aufteilen des Lichtbogens in mehrere in Reihe geschaltete Lichtbogenschleifen sehr viel Spaltlänge unterbringen kann. Andererseits bereitet es Schwierigkeiten, stromstarke Lichtbögen in derartige enge Spalte hineinzutreiben. Es ist bekannt, daß ein z. B. mittels Magnetkräften in diese engen Spalten hineingetriebener stromstarker Lichtbogen sich nicht in die gewünschte Form ausbreitet bzw. Schleifen bildet, da der ursprüngliche Kreisquerschnitt des Lichtbogens in eine Form, die dem Querschnitt des Spaltes entspricht, deformiert wird, d. h. der Lichtbogen füllt den ganzen Spalt, in dem er wandern oder Schleifen bilden soll, aus und bleibt demzufolge stehen. Die hohe thermische Belastung der Spaltwände führt dann zu starken Schmelzerscheinungen und darüber hinaus zu Rückzündungen des Lichtbogens nach dem Stromnulldurchgang bei Wechselstrom-Lichtbögen. Außerdem sinkt die Lichtbogenspannung sehr stark ab.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile durch eine einfache Anordnung, welche gegebenenfalls nachträglich auch getrennt in eine Löschkammer üblicher Ausführung eingebaut werden kann, zu vermeiden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen den Schaltkontakten und der Eintrittsöffnung der Löschkammer zusätzliche Wände mit engen Spalten in Form einer Vorkammer angeordnet sind, daß die magnetische Blaseinrichtung zwischen den in die Vorkammer und die Lichtbogenlöschkammer führenden Laufschienen derart angeordnet ist, daß nur die Eintrittsöffnung der Löschkammer im Bereich der magnetischen Blasung liegt, und daß die engen Spalte der Vorkammer so ausgebildet sind, daß der Lichtbogen erst ab einer bestimmten Stromstärke, die kleiner ist als die maximale Nennschaft stromstärke, durch diese engen Spalten der Vorkammer in die Löschkammer gelangen kann. Dabei ist es zweckmäßig, daß die engen Spalte der Vorkammer abschnittsweise angeordnet sind und mit breiteren Spalten abwechseln. Mit dieser= Anordnung, bei der die für die Kommutierung des Lichtbogens ausgebildeten, mit der Blasspule verbundenen Enden der Laufschienen innerhalb der Vorkammer liegen, erreicht man eine hohe Kommutierungsspannung und kann somit eine für die Blaswirkung günstige hohe Blaspuleninduktivität wählen. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Laufschienen innerhalb der Vorkammer annähernd X-förmig aufeinander zugeführt sind und deren engste Stelle in Spalte in Querrichtung zur Lichtbogenachse unterteilt ist. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, stromstarke Lichtbögen an einer hierfür möglichst günstig ausgebildeten Stelle so lange brennen zu lassen, bis diese eine gewisse geringe Stromstärke erreicht haben, mit der sie dann in die Löschkammer kurz vor dem natürlichen Stromnulldurchgang einlaufen und hier gelöscht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellt. Dabei sind in F i g. 1 ein Längsschnitt durch die Lichtbogenlöscheinrichtung und in F i g. 2 ein Querschnitt durch die Vorkammer gemäß der Linie A -B wiedergegeben; F i g. 3 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Vorkammer.
Mit 1 ist die Löschkammer und mit 2 die Vorkammer mit den engen Spalten bezeichnet. 3 ist der feste Druckkontakt des Schaltgerätes, 4 der bewegliche Kontaktarm. Mit 5 und 6 sind die Zuleitungen des Schaltgerätes bezeichnet. 7 und 8 sind Blasspulen. Mit Hilfe des durch sie entstehenden, durch die U-förmigen Schenkel 9 und 10 gebündelten Magnetfeldes wird der Lichtbogen in die Löschkammer 1 hineingetrieben. 11, 12, 13 und 14 sind die Laufschienen, über die der Lichtbogen vom Kontakt in die Löschkammer hineinläuft.
Entsteht zwischen den Kontaktstücken 3 und 4 ein Lichtbogen 15, so wird er auf Grund seines Magnetfeldes und desjenigen der Zuleitungen über die Lage 16 in die Lage 17 bewegt. In dieser Lage 17 hindern ihn die engen Spalte 18 der Vorkammer 2, welche durch Anbringen von hochhitzebeständigen Isolierteilen 19 an den Kontakt-Spaltwänden 20 im Bereich der Elektroden 13 und 14 entstanden sind, am Weiterwandern. Dabei sind die durch die Isolierteile 19 gebildeten engen Spalte 18 abschnittsweise innerhalb der Vorkammer angeordnet und wechseln mit breiteren durch die Kontakt-Spaltwände 20 gebildeten, nicht näher bezeichneten Spalten ab. Erst bei geringer Stromstärke ist es dem Lichtbogen möglich, in diese engen Spalte hineinzuwandern und dadurch die zwischen den Laufschienen 11 und 13 bzw. 12 und 14 geschalteten Spulen einzuschalten. Die damit entstehende starke Blaswirkung zwischen den Schenkeln 9 und 10 des Magnetkreises treibt den Lichtbogen in die Löschkammer hinein.
Durch Anbringung einer oder mehrerer Mitten-Elektroden 21 in einem engen Spalt kann die Zurückhaltewirkung noch erhöht werden. Auch ist es denkbar, daß man im ganzen Bereich zwischen den Elektroden 13 und 14 einen engen Spalt legt, wenngleich dieses bei Schaltgeräten für sehr hohe Stromstärken nicht zweckmäßig sein dürfte, da dann dieser enge Spalt so stark durch den davorliegenden Lichtbogen an seinen Wänden aufgeheizt wird, daß er bis zum Verlöschen des Lichtbogens und Wiederkehren der Spannung noch nicht so weit abgekühlt ist, daß er die auftretende Spannungsbeanspruchung ohne über- oder Durchschlag bewältigen kann. Es ist daher zweckmäßig, den engen Spalt zum Zurückhalten der stromstarken Lichtbögen, wie oben erwähnt, in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Weiterhin kann man die Wirkung des engen Spaltes noch dadurch mit Vorteil ausnutzen, daß man diesen teilweise in den Bereich der übergangsstelle der Laufschienen 13, 14 zum Einschalten der Blasspule legt, wie dies in F i g. 1 ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, den Blasspulen eine hohe Induktivität zu geben, da ein Lichtbogen im engen Spalt einen sehr viel höheren Spannungsgradienten als in einem weiten Spalt aufweist. Die Blaswirkung der Blasspulen kann somit verbessert werden. Um die Blasapulen einzuschalten und den Lichtbogen mittels des Magnetfeldes in die Löschkammer mit den engen Spalten zu treiben, muß die Teilspannung des Lichtbogens zwischen den Elektroden 11 und 13 bzw. 12 und 14 größer geworden sein als die erforderliche Betriebsspannung der Blasspulen, wenn über diese der Lichtbogenstrom fließt.

Nach dem Einlaufen des Lichtbogens in die Löschkammer 1 wird der Lichtbogen verlängert und weiter gekühlt und gelöscht. Während dieser Zeit ist es der Strecke unterhalb der engen Spalte 18, an der der Lichtbogen längere Zeit vorher gebrannt hat, möglich, wieder spannungsfest zu werden. Durch geeignete Auslegung der Blasspulen und der Löschkammern muß natürlich dafür gesorgt werden, daß der Lichtbogenspannungsanstieg in der Löschkammer nicht so steil ist, daß es zu einem erneuten Durchschlag unterhalb der Spalte kommt.

Es kann. zweckmäßig sein, in in sich bekaueber

Weise den unteren Teil 22 der Begrenzungswand 20

des Kontaktraumes mit elftem gasabgebenden Mate-

rial zu belegen, etwa bis zur strichpunktierten Linie.

Damit wird erreicht, daß, falls Lichtbögen durch au

starke Gasentwicklung beim Stehenbleibtn untethurb

der engen Spalte nach unten gedrückt werden sollten,

da der Strömungswiderstand durch diese sehr viel

höher ist als der durch den Kontaktspalt nach unten,

der Lichtbogen bei einem Ausweichen in Richtung

Kontaktraum Gas aus diesem Material abspaltet und

damit wieder in die Richtung der Löschkammer ge-

trieben wird.

Enge Spalte zum Zurückhalten des Lichtbogens

können auch dadurch gebildet werden, daß man lei-

tende Materialien in geringem Abstand voneinander

in der Lichtbogenbähn anordnet, wie dies in F i g. 3

angedeutet ist. Hier ist mit 23 die Löschkammer be-

zeichnet, 24 und 25 sind die Laufschienen, die den

Lichtbogen 26, wenn er in Richtung 27 aus dem

Kontaktgebiet in die Löschkammer 23 läuft, führen.

Die Laufschienen 24 und 25 sind in diesem Beispiel

so ausgebildet, daß der Lichtbogen sich bei Bewe-

gung in Richtung Löschkammer zunächst verkUzt.

An der engsten Stelle zwischen den Laufschiatten 27

und 25 sind in engem Abstand in der Bahn des

Lichtbogens Barrieren 28 aus leitendem Material ein-

gesetzt, die miteinander die engen Spalte bilden. Der

Lichtbogen brennt unterhalb dieser Barriere mit klei-

nen Längen und damit kleinerer Lichtbogertarbeit

weiter, so lange, bis sein Strom so weit abgeldu%en

ist, daß er durch diese engen Spalte in die Löschkam-

mer hineinlaufen kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Lichtbogenlöscheinrichtung mit einer LögoW kammer, welche in ihrem Innern zur Licht löschung einen oder mehrere enge Spalte aufweist, und mit vor der Eintrittsöffnung der Löschkammer angeordneten Schaltkontakten sowie einer um die Eintrittsöffnung herumgeführten magnetischen Blaseinrichtung, dadurch ge- kennzeichnet, daß zwischen den Schaltkontakten und der Eintrittsöffnung der Löschkammer zusätzlich Wände (19, 28) mit engen Spalten in Form einer Vorkammer angeordnet sind, daß die magnetische Blaseinrichtung zwischen den in die Vorkammer und die Lichtbogenlöschkammer führenden Laufschienen derart angeordnet ist, daß nur die Eintrittsöffnung der Löschkammer im Bereich der magnetischen Blasung liegt, und daß die engen Spalte der Vorkammer so ausgebildet sind, daß der Lichtbogen erst ab einer bestimmten Stromstärke, die kleiner ist als die maximale Nennschalt-Stromstärke, durch diese engen Spalte der Vorkammer in die Löschkammer gelangen kann.
2. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die engen Spalte der Vorkammer abschnittsweise angeordnet sind und mit breiteren Spalten abwechseln, wobei die Spalte in Richtung der Lichtbogenachse verlaufen.
3. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen innerhalb der Vorkammer annähernd X-förmig aufeinander zugeführt sind und deren engste Stelle in Spalte in Querrichtung zur Lichtbogenachse unterteilt ist.
4. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der engen Spalte der Vorkammer Isolierteile an den Begrenzungswänden der Vorkammer befestigt sind.
5. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der engen Spalte stromleitende Metallteile in der Vorkammer befestigt sind.
6. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontakte unterhalb der Laufschienen in an sich bekannter Weise gasabgebende Materialien angebracht sind.
7. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen der Löschkammer zum Teil bis in die engen Spalte der Vorkammer vorgezogen sind. B.
Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Blaseinrichtungen eine relativ hohe Induktivität aufweisen.
9. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierteile aus Materialien bestehen, die bei hohen Temperaturen Gas abgeben, bei tiefen Temperaturen kaum oder gar nicht gasabgebend sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 462 543, 571571; deutsche Auslegeschrift Nr. 1056 697.