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Bei flüssigkeitsarmen elektrischen Leistungsschaltern mit einer von
der Lichtbogenenergie selbst erzeugten Löschmittelströmung ist es für die Unterbrechung
kleiner Ströme erforderlich, neben der Löscheinrichtung für stromstarke Lichtbogen
eine zusätzliche Einrichtung vorzusehen, welche die Löschung stromschwacher Lichtbogen
herbeiführt. Es ist bekannt, zu diesem Zweck in der Löschkammer eine Pumpeinrichtung
anzuordnen, die über Strömungskanäle dem Lichtbogen schwacher Ströme Löschflüssigkeit
zuführt.
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Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsarmen elektrischen Leistungsschalter
mit oben in der Löschkammer befindlichem festem Kontakt und beim Ausschalten nach
unten gezogenem Schaltstift, der aus einem Pumpraum Löschflüssigkeit verdrängt und
in die Löschkammer fördert, mit einem oberen Löschkammerteil zur Löschung stromstarker
Lichtbögen und einem unteren Löschkammerteil zur Löschung stromschwacher Lichtbögen.
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Bei einem bekannten Schalter dieser Art wird dem festen Kontakt so
lange Löschflüssigkeit zugeführt, als die Kontakte miteinander in Berührung sind.
Ist der Schaltstift vom Gegenkontakt getrennt und ein Lichtbogen gebildet, so strömt
infolge der dabei entstehenden Gasblase die Löschflüssigkeit in den den festen Kontakt
umgebenden Raum und im Fortgang der Ausschaltbewegung in die Querkanäle des Löschkammerteiles
für schwache Ströme ab. Bei diesem Schalter wird der Lichtbogen von Anfang an über
die ganze Länge gleichmäßig mit frischer Löschflüssigkeit bespült. Das hat bei der
Unterbrechung großer Ströme einen hohen Kammerdruck und eine große Schaltarbeit
zur Folge. Da außerdem die Flüssigkeitsströmung von unten gegen die Kontakttulpe
gerichtet ist, wird der Lichtbogenfußpunkt in den Kontakt hineingetrieben, was erfahrungsgemäß
zu einem Kontaktabbrand gerade an den Stellen führt, die im Einschaltzustand den
Strom führen müssen. Außerdem können die gebildeten Schmelzperlen unter Umständen
eine auf die Ausschaltung folgende Einschaltung verhindern, wenn der Abbrand an
ungünstigen Stellen erfolgt und der Schaltstift die Kontaktsegmente nicht mehr auseinanderspreizen
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schalter der eingangs
genannten Art das Strömungssystem so auszubilden, daß bei allen Stromgrößen günstige
Löschbedingungen bei möglichst kleinen Lichtbogenzeiten, geringen Kammerdrücken
und geringem Kontaktabbrand bestehen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß
der feste Kontakt oben offen ist, daß seine Oberseite durch einen getrennt vom oberen
Löschkammerteil neben der Schaltstiftbahn verlaufenden Kanal mit dem Pumpraum verbunden
ist, daß ein weiterer Kanal den unteren Löschkammerteil mit dem Pumpraum verbindet
und daß der Schaltstift in der Einschaltstellung den unteren Löschkammerteil verschließt
derart, daß die vom Schaltstift verdrängte Löschflüssigkeit bei Beginn der Ausschaltbewegung
ausschließlich dem festen Kontakt zugeführt wird, dagegen im unteren Löschkammerteil
erst nach dessen Freigabe durch den Schaltstift eine annähernd gegen die Lichtbogenachse
gerichtete Strömung bildet.
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Eine zusätzliche Löschmittelströmung durch den hohlen Festkontakt
hindurch in den Lichtbogen zu richten, ist an sich bekannt (deutsche Patentschriften
716 296 und 819 274). Hierbei werden jedoch besondere, vom Schaltantrieb oder durch
Federkraft betätigte Pumpkolben verwendet. Es ist ferner ein Schalter mit an der
Schaltstiftrückseite befindlicher Pumpe, einem besonderen Kanal neben der Schaltstiftbahn
und einer etwa dem Volumenausgleich des Schaltstifts entsprechenden Fördermenge
bekannt (schweizerische Patentschrift 293 539). Hierbei wird das Öl jedoch seitlich..in.
die Querströmkammern und nicht durch den hohlen Festkontakt gepumpt.
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Durch die durch den hohlen Festkontakt gerichtete Strömung wird der
Lichtbogenfußpunkt auf die Spitze der Kontaktfinger gedrückt und dadurch der Kontaktabbrand
erheblich vermindert. Mit einer Erhöhung des Kammerdruckes ist dabei nicht zu rechnen,
da lediglich das vom Schaltstift innerhalb der Löschkammer freigelegte Volumen aufgefüllt
wird. Bei der weiteren Ausschaltbewegung werden die Querströmkanäle des Löschkammerteiles
für stromstarke Lichtbögen freigegeben, so daß die Gasblase eine ausreichende Expansionsmöglichkeit
hat und die nunmehr einsetzende Querströmung einen stromstarken Lichtbogen endgültig
löschen kann. Ferner werden die beiden Kammerteile nach der Stromunterbrechung von
Gasresten gesäubert. Der erfindungsgemäß ausgebildete Schalter ist daher gleichwohl
für die Ausschaltung von Kurzschlußströmen, z. B. im Rahmen einer Kurzunterbrechung,
als auch für die Unterbrechung kleiner Ströme, die z. B. kapazitiver Natur sind,
geeignet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der getrennt vom oberen
Löschkammerteil neben der Schaltstiftbahn verlaufende Strömungskanal durch einen
den Schaltstift umgebenden Ringkanal mit dem Löschkammerteil für stromschwache Lichtbögen
verbunden. Auf diese Weise wird die gesamte, vom Schaltstift verdrängte Flüssigkeitsmenge
zuerst von oben in den Kontaktraum gedrückt und steht anschließend bei der Freigabe
des Löschkammerteils für stromstarke Lichtbögen für eine intensive, im wesentlichen
axial gegen den Lichtbogen gerichtete Strömung innerhalb des Löschkammerteiles für
stromschwache Lichtbögen zur Verfügung.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Es zeigt A b b. 1 einen Längsschnitt durch den hier interessierenden Teil des Schalterpoles
eines flüssigkeitsarmen Leistungsschalters, A b b. 2 einen Schnitt längs der Linie
A -B und A b b. 3 einen Schnitt längs der Linie C -D in A b b. 1, A b b.
4 einen Schnitt längs der Linie E-F in Ab b.2, A b b. 5 einen Längsschnitt
einer weiteren Ausführungsmöglichkeit, A b b. 6 einen Schnitt längs der Linie G
-H und A b b. 7 einen Schnitt längs der Linie J-K in A b b. 5.
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übereinstimmende Bauteile der beiden Ausführungen sind der übersichtlichkeit
halber mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der aus Isoliermaterial, z. B. glasfaserverstärktem Gießharz, bestehende
Löschkammermantel ist mit 1, der als Bauteil ausgebildete Löschkammereinsatz für
die Löschung stromschwacher Lichtbögen mit 2 und der darüber angeordnete Löschkammerteil
für stromstarke
Lichtbögen mit 3 bezeichnet. 4 ist der bewegliche
Schaltstift und 5 der an dem Bauteil 6 befestigte Tulpenkontakt. Der Oberteil von
6 bildet den druckfreien Raum 7. Der Löschkammerteil 3 besteht aus aufeinandergeschichteten
Preßstoffscheiben 8, die miteinander Querströmkanäle 9 bilden. Die Querströmkanäle
sind mittels Kanälen 10,11 mit dem druckfreien Raum 7 verbunden. Ein weiterer
Verbindungskanal 12 ist zwischen dem druckfreien Raum und dem unterhalb der Löschkammerteile
liegenden Raum 13 angeordnet. In diesem Kanal ist ein Rückschlagventi114 eingebaut,
das beim Ausschalten den Raum 13 abschließt und beim Einschalten öffnet. Der Raum
13 steht mit dem Löschkammerteil 2 über den zusätzlichen Kanal 15 in Verbindung.
Dessen Einlaßöffnung 16 ist gegenüber dem vom Löschkammerteil3 getrennt angeordneten
Strömungskanal 17
um 90° versetzt. Der Strömungskanal 17 steht in freier
Verbindung mit dem Raum 13 und ist über die Öffnung 18 mit dem topfartigen Kontaktarm
19 verbunden. Der Löschkammerteil2 bildet mit dem Schaltstift 4 den wirksamen Ringraum
20, der nach oben zu verjüngt ist. Bis zur Marke 21 ist der Schalterpol mit Löschflüssigkeit,
z. B. Öl, gefüllt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Ausschalten ist das Ventil 14
geschlossen; der Schaltstift 4 taucht in den Raum 13 ein und verdrängt daraus Löschflüssigkeit
in die Strömungskanäle 17 und 15. So lange die Spitze des Schaltstiftes im Löschkammerteil
3 steht, wird das durch den Kanal 17 hochgeführte Öl, wie mit dem Pfeil 22
angedeutet, von oben durch den Tulpenkontakt 5 gedrückt und dadurch der Lichtbogen.
auf die Spitze der Fingerkontakte gedrängt. Es wird zwangläufig auch der Lichtbogen
bespült. Die Löschung stromstarker Lichtbogen erfolgt jedoch im wesentlichen in
bekannter Weise durch eine vom Lichtbogengasdruck herbeigeführte Strömung in den
Querkanälen 9. Verläßt der Schaltstift 4 im Zuge der Ausschaltbewegung den Löschkammerteil
3, so setzt im Raum 20 des Löschkammerteiles 2 durch das restliche vom Schaltstift
verdrängte öl eine annähernd gegen die Lichtbogenachse gerichtete Strömung
23 ein, die den Lichtbogen bespült und zum Erlöschen bringt. Bis zur Beendigung
der Ausschaltbewegung werden die beiden Kammerteile von der Strömung 22 bespült.
Der Raum 13 wird während der Einschaltung über den Kanal 12 und das nunmehr geöffnete
Ventil 14 wieder mit Löschflüssigkeit aufgefüllt, siehe Pfeil 24.
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Die Anordnung und Wirkungsweise ist bei dem Ausführungsbeispiel nach
den A b b. 5, 6 und 7 im wesentlichen die gleiche. Es ist hier lediglich der vom
Löschkammerteil3 getrennt angeordnete Strömungskanal 17 durch einen, den Schaltstift
4 umgebenden Ringkanal 25 mit dem Löschkammerteil2 verbunden. Folglich ist
die Strömung 22, so lange der Schaltstift beim Ausschalten den Löschkammerteil 3
verschließt, von oben durch den Tulpenkontakt 5 und anschließend nach Freigabe dieses
Kammerteiles im Raum 20 gegen die Lichtbogenachse gerichtet. Es steht somit die
gesamte vom Schaltstift 4 verdrängte Restölmenge für die Löschung kleiner Ströme
zur Verfügung.