DE1540144C - Symmetrisch aufgebaute Doppellöschkammer für Wechselstromschaltgeräte - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine symmetrisch F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie D-D von

aufgebaute Doppellöschkammer für/ Wechselstrom- F i g. 1 und 4,

schaltgeräte mit magnetischer Blasung mittels einem Fig. 3 und 4 in Einzelheiten zwei Draufsichten

oder mehrerer Permanentmagnetpaare, die einander im Schnitt der Löschkammer nach F i g. 1 und 2, und

in Abstand gegenüberliegend parallel zur Kammer- 5 zwar zeigt die F i g. 3 den Schnitt nach der Linie G-G

längsmittelebene und symmetrisch zur Kammerquer- und Fig. 4 den Schnitt nach der LinieE-E von

mittellinie angeordnet sind. Fig. 2,

Es sind Löschkammern für elektrische Schalt- F i g. 5 die obere Abteilung der Kammer nach

gerate mit einem Dauermagnetblasfeld bekannt, die Fig. 1 und 2, von der nur die elektrischen und ma-

aus zwei oder mehreren voneinander isolierten Tel·· io gnetischen Teile, und zwar auseinandergerückt, dar-

len aus Dauermagnetwerkstoff, vorzugsweise ma- gestellt sind.

gnetokeramischem Material, mit einer Permeabilität In den F i g. 1 und 2 ist eine Kammer gezeigt, die

von etwa 1 bestehen (deutsche Auslegschrift eine größere Anzahl von Magnetpaaren für jede Ab-

1 015 893). teilung enthält und in der eine Vielzahl von elemen-

Ferner ist eine Lichtbogenkammer für elektrische 15 taren Dauermagneten vorgesehen sind, die vorzugs-Schaltgeräte mit Permanent-Blasmagneten bekannt, weise mit je einem Rückschlußkreis ausgerüstet sind, die beiderseits des Lichtbogenraumes der Lösch- so daß diese Art sowohl wegen der Vielzahl und der kammer einander paarweise gegenüberliegen und ein Anordnung der Magnetpaare als auch wegen der quer zur Lichtbogenbahn gerichtetes magnetisches Stärke der von diesen erzeugten Felder zur UnterFeld erzeugen, wobei das gesamte Blasmagnetfeld in 20 brechung von sehr starken Lichtbögen besonders gemehrere Einzelfelder derart aufgeteilt ist, daß Größe eignet ist.

und/oder Richtung der Quermagnetisierung längs der Die Löchkammer weist eine Hülle aus Isolier-

vom beweglichen Schaltkontakt im Lichtbogenraum werkstoff mit Stirnwänden 43 und Seitenwänden 44

der Löschkammer beschriebenen Bahn wiederholt auf, die zusammen mit den isolierenden Querwänden

wechseln (deutsche Auslegeschrift 1074 699). 35 59 die Dauermagnet-Gruppen 45-46, 55-56, 57-58

Bei einer weiterhin bekannten Lichtbogenlösch- und 47-48, 53-54, 57'-58' tragen, die die untere bzw.

Vorrichtung für elektrische Schalter mit mehreren die obere Abteilung der Kammer bilden. Die Anord-

senkrecht zu dem zu löschenden Lichtbogen parallel nung der Magnete sowie die Gestaltung der isolie-

zueinander angeordneten Isolierplatten mit schräg renden Einsatzstücke 59' ist dergestalt, daß in dem

gegen die Bewegungsrichtung des Lichtbogens ver- 30 zentralen Teil der Kammer ein Kanal 50 für den

laufenden und schräg nach oben gerichteten Schlitzen Durchgang des beweglichen Kontaktes 42 gebildet

sind diese derart angeordnet, daß auf je eine Platte wird, sobald sich dieser vom festen Kontakt 41

mit einem nach rechts gerichteten Schlitz eine Platte trennt.

mit einem nach links gerichteten Schlitz und umge- Diese Art einer Löschkammer besitzt in jedem

kehrt folgt, so daß für den Lichtbogen ein Zickzack- 35 Teil außer den obenerwähnten Dauermagnetpaaren

förmiger Weg gebildet wird (deutsche Patentschrift längs dem Bogenverlauf zwei weitere Dauermagnet-

597181). paare 45-46 bzw. 47-48, die in der Trennungszone

Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nach- des beweglichen Kontaktes 42 vom festen Kontakt 41 teil, daß sie nicht ausreichend sind, einen Lichtbogen, angeordnet sind und die Aufgabe haben, ein starkes der beim Abschalten einer hohen Stromstärke ent- 40 quer zur Richtung der Kontaktbewegung verlaufensteht, wirksam während einer Halbperiode zu löschen. des Magnetfeld zu erzeugen, das eine rasche Bewe-

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine symme- gung des Lichtbogens bewirkt, der sich im Augentrisch aufgebaute Doppellöschkammer für Wechsel- blick der Kontakttrennung selbst bildet und gegen stromschaltgeräte mit magnetischer Blasung der ein- das Innere der einen oder anderen Kammerabteilung gangs beschriebenen Art mit einem höheren Schalt- 45 gerichtet wird,,, je nach Polarität der Strom-Halbvermögen als dem der bisher bekannten entsprechen- welle, die den Bogen in diesem Augenblick durchden Löschkammern zu schaffen. läuft. Diese Magnete sind gegen die direkte Einwir-

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch kung des Lichtbogens, der sich in der Nähe der Polgelöst, daß mehrere, jeweils aus einem Paar Isolier- flächen entwickelt, mittels Isolierplatten 64 (in F i g. 1 trennwände und einem plattenförmigen Permanent- 50 schraffiert abgebildet) geschützt,
magnetpaar bestehende Pakete quer zur Kammer- Um die Stärke des von obengenannten Magnetlängsebene und symmetrisch zur Kammerquermittel- paaren gebildeten Magnetfeldes größtmöglich zu ebene, ferner parallel zueinander, jedoch derart halten, sind für diese Magnete zwei Rückschlußkreise gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß sie einen vorgesehen, die aus den Elementen 39 und 49 bemäanderförmigen Spalt bilden, dessen quer zur 55 stehen, die aus einem Material mit guter magneti-Kammerlängsmittelebene liegende Bereiche von — scher Permeabilität gebildet werden und den jeweils von einem zusammenwirkenden'Permanent- äußersten Teil der Kammer umfassen, um die mamagnetpaar erzeugten — Magnetfeldern durchsetzt gnetischen Kreise der Magnetpaare 45-46 bzw. 47-48 sind. rückwärts zu schließen.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand meh- 60 Fluchtend mit dem festen Kontakt 41 sind zwei

rerer Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die leitende Platten 51-52 angeordnet, die elektrisch mit

beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden.. dem festen Kontakt auf irgendeine geeignete Weise

Es zeigt verbunden sind, und die zwei Führungshörner für

Fig. 1 einen Längsschnitt nach der LinieF-F von die Lichtbogenfußpunkte darstellen, die sich leicht

Fig. 2, der eine Ausführungsform von Löschkam- 65 längs der einen oder anderen leitfähigen Platte fort-

mern zeigt, die zwei Abteilungen unifaßt, von denen bewegen können.

eine jede aus günstig angeordneten und gestützten Die weiteren Magnetpaare 53-54 (F i g. 3) und

Dauermagnet-Gruppen besteht, 55-56 sind Elementar-Permanentniagnete, von denen

erstere in dor unteren Abteilung und letztere in der F i g. 1 und 2 abgebildeten Löschkammer. In dieser

oberen Abteilung angeordnet sind, wie aus dem Figur sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die

Querschnittsbild nach F i g. 2 ersichtlich. Wände, die Platten und die isolierenden Lager- und

Die Magnete sind längs des Kanals 50 ent- Schutz-Einsatzstücke der verschiedenen Bauteile der sprechend dem Weg des beweglichen Kontaktes 42 5 Abteilung nicht eingezeichnet, d. h. es sind hier ledigangeordnet und sollen in der Mitte der Lösch- Hch die elektrischen und magnetischen Teile dieses kammer, die dieser Kontakt durchquert, Querfelder Löschkammerabschnittes mit Ausnahme der Magnetder gleichen Polarität wie die der Magnetpaare 45-46 paare längs der Bildungszone des Lichtbogens ge- und 47-48 erzeugen, um die Verschiebung des Licht- zeigt.

bogens in gleicher Richtung zu begünstigen. Die io Die korrespondierenden Bauteile sind mit den Polaritäten der Magnete sind wie üblich mit dem gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bis 4 versehen. Buchstaben N für den Nordpol und 5 für den Süd- So bezeichnen z. B. die Bezugszeichen 41 und 42 den pol gekennzeichnet. Die Magnetpaare können ganz festen und den beweglichen Kontakt der elektrischen oder zum Teil mit passenden Rückschlußkreisen ver- Schaltungseinrichtung, in die die Löschkammer einsehen sein. 15 gebaut werden soll; mit 51 ist die zur oberen Ab-

Jede Abteilung dieser Löschkammer enthält noch teilung gehörige Platte bezeichnet, die elektrisch mit

weitere Elementar-Magnetpaare 57 und 58 bzw. 57' dem festen Kontakt 41 verbunden ist und eines der

und 58' (F i g. 1 und 4). Diese Magnetpaare werden Hörner für die schnelle Verschiebung der Licht-

von den Querwänden 59 sowie von den Längs- bogenfußpunkte bildet. Es ist ferner mit 65 die elek-

wänden 44 getragen, wobei die ersteren Wände so so irische Verbindung zwischen dem festen Kontakt 41

geformt und angeordnet sind (s. F i g. 2 und 4), daß und der Platte 51 angegeben. Mit 45 ist einer der

zwischen ihnen Spalte 61 bestehen, die zusammen beiden Magnete der oberen Kammerabteilung be-

mit den parallel zu den Seitenwänden 44 der Kam- zeichnet, die nahe der Öffnungszone der Kontakte

mer vorgesehenen Durchgängen ein Labyrinth bil- angebracht sind, der andere Magnet 46 ist schraffiert

den (in F i g. 4 mit gestrichelter Linie 62 angegeben), as dargestellt, da in F i g. 5 nur ein Teil der die obere

so daß eine schnelle und starke Verlängerung des Kammerabteilung bildenden Bauteile erscheint. In

Lichtbogens bewirkt wird, während dieser sich gegen dieser Abbildung sind die verschiedenen Bauteile,

das Innere der Löschkammer hin verschiebt. die zusammen mit den hier nicht dargestellten Wän-

Die Elementar-Dauermagnetpaare 57-58 und den den Verlauf des Bogens bestimmen, deutlich 57'-58', die zusammen mit den Rückschlußkreisen 63 30 sichtbar. Diese Bauteile, die, wie bereits erwähnt, in von den Querwänden 59 und Längswänden 44 getra- einer größeren Entfernung voneinander als in Wirkgen werden, haben die Aufgabe, Magnetfelder quer lichkeit dargestellt sind, bestehen jeweils aus einem zu den Spalten 61 zu erzeugen, die die bereits vom Elementar-Magnetpaar 57-57 oder 58-58, die in den Lichtbogen ausgeführte Bewegung gegen das Innere verschiedenen Abschnitten des Spaltes 61, also in der jeweiligen Löschkammer-Abteilung noch ver- 35 dem Labyrinth für den Lichtbogen, Magnetfelder erstarken, zeugen, die die Verschiebung des Lichtbogens gegen

Die Linie 62 in F i g. 1 zeigt im Längsschnitt eine das Innere der Kammerabteilung beschleunigen.

Augenblicksstellung des sich zwischen den Kon- Jedes Magnetpaar ist mit einem Rückschlußkreis 63

takten 41 und 42 bildenden Lichtbogens, während versehen, und aus der Figur ist sowohl die Form

die Linie 62 nach F i g. 4 den Verlauf des Licht- 40 wie die Anordnung der Magnetpaare 57-58 als auch

bogens praktisch im gleichen Augenblick, aber im der Rückschlußkreis-Bestandteile 63 für den magne-

Grundriß von oben gesehen, wiedergibt. tischen Fluß klar ersichtlich; der Rückschluß sollte

Die Längswände 44 der Kammer sollten Vorzugs- auch in diesem Falle vorzugsweise ganz oder teilweise, mit Platten 60 verkleidet werden, die wie die weise aus einem Magnetwerkstoff mit einem hohen Querwände 59 aus einem lichtbogenbeständigen 45 spezifischen Widerstand bestehen.
Isoliermaterial hergestellt sind. Wie bereits angedeu- Die Linie 62 zeigt schematisch eine der Augentet, ist die aufeinanderfolgende Anordnung der Quer- blicksstellungen, die der sich bei Kontaktöffnung 41 Wände-Paare in jeder Kammerabteilung derart, daß und 42 bildende Lichtbogen einnimmt — in der eine trichterförmige Öffnung, wie sie deutlich in Figur als eine Stromhalbwelle zwischen Kontakt 42 F i g. 2 gezeigt ist, gebildet wird, und zwar ab- 50 und 41 dargestellt. Die Bogenwurzel 62', die im wechselnd nach rechts und links, so daß zwischen Augenblick der Öffnung auf dem Kontakt 41 verden Platten eine Labyrinthbahn für den Lichtbogen weilte, ist hier bereits merklich längs der Platte 51 entsteht, falls dieser unter der Einwirkung der Dauer- verschoben, die durch eine Verbindungsleitung 65 magnete in den Gang gezwungen wird. nut dem Kontakt 41 verbunden ist.

Zum Erzielen einer größten Leistung der Dauer- 55 Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Löschkammer magnete 57-58 und 57'-58' sind Rückschlußkreise 63 arbeitet wie folgt. Bei jeder Öffnung der Kontakte für jedes Magnetpaar vorgesehen, die ganz oder teil- trennt sich der bewegliche Kontakt 42 vom festen 41, weise aus entsprechend geformten und gebogenen indem er den in der Mitte der Kammer befindlichen Platten mit guter magnetischer Permeabilität und Kanal 50 durchläuft. In diesen der Kontaktöffnung Isoliereigenschaft hergestellt sind. Materialien dieser 60 unmittelbar vorausgehenden Augenblicken wird der Art können bekanntlich alkalische mit Ferriten ver- Strom des zu unterbrechenden Kreises bereits der bundene Metalloid-Oxyde oder geeignete magneti- Wirkung des von den Magneten 45-46 und 47-48 ersehe Sinterferrite sein. zeugten Magnetfeldes ausgesetzt, das quer zur Rich-

Das Verständnis der Bauart und der Wirkungs- tung der' Kontaktbewegung gerichtet ist, und der

weise der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 65 Strom wird bereits gegen die oberen Ränder der lei-

wird durch die perspektivische Darstellung in F i g. 5 tenden Kontakte verschoben, sofern die Stromhalb-

erleichtert. Fig. 5 zeigt in einer auseinandergezoge- welle (s. Fig. 1) von Kontakt42 auf Kontakt 41 ge-

nen Stellung die Elemente des oberen Teiles der in richtet ist. Bei Kontaktöffnung befindet sich die sich

bildende Lichtbogenwurzel bereits in der Nähe des Führungshorns 51 und beginnt ihre Verschiebung entlang desseben ohne jegliche Verzögerung unter der Einwirkung des gleichen von den Magneten 45-46 gebildeten Dauermagnetfeldes.

Diese Bewegung zwingt den Lichtbogen zur Berührung der schräg verlaufenden Ränder der Querplattenpaare 59 und, indem er sich längs der Platten biegt, in die Spalte 61, wo er den Magnetfeldern ausgesetzt wird, die quer zu diesen Spalten 61 von den Dauermagneten 57 und 58 erzeugt werden. Die Wirkung dieser Felder erstreckt sich offensichtlich auf den größen Teil des Lichtbogens und verursacht eine rasche Verlängerung des Lichtbogens in dem aus den Spalten 61 und den Plattenrändern 59 gebildeten Labyrinth. Hierdurch wird auch eine Abkühlung und eine energische Deionisierung des Lichtbogens erzielt, der somit beim Durchgang durch den natürlichen Nullpunkt erlischt.

Eine analoge Arbeitsweise, jedoch mit einer Bewegung des Lichtbogens nach unten, d. h. gegen die andere Löschkammerabteilung, erfolgt, wenn die Stromhalbwelle beim Öffnen der Kontakte in entgegengesetztem Sinne, d. h. von Kontakt 41 zu Kontakt 42 fließt.

Bei den Betrachtungen, die bei der Beschreibung der Arbeitsweise der Löschkammer nach F i g. 1 bis 4 angestellt wurden, ist davon ausgegangen worden, daß beim öffnen der Kontakte Stromhalbwellen mit einer genügenden Dauer vorliegen, um dem Lichtbogen das tiefste Eindringen in das Innere der beiden Kammerabteilungen zu gestatten, und zwar vor dem Durchgang des Lichtbogenstromes durch den natürlichen Nullpunkt. Falls stattdessen das öffnen der Kontakte in der abklingenden Phase des Augenblicksstromes erfolgt, mithin in einem Augenblick nahe dem Durchgang durch den natürlichen Nullpunkt, so könnte die Wirkung, die auf den Bogen von einer beschriebenen Kammerabteilung ausgeübt wird, von nicht genügender Dauer sein, um ein Löschen zu bewirken. Ein wirksames Löschen wird bei der Erfindung jedoch dann von der anderen Abteilung der gleichen Kammer erreicht, die auf die nachfolgende Halbwelle wirksam ist, während der eine Lichtbogenzündung erfolgt und die zwangläufig eine genügende Dauer hat, um den Lichtbogen anzuziehen und in das Innere der zweiten Abteilung zu zwingen, wobei gleichzeitig der bewegliche Kontakt sich weiter verschiebt und einen genügend großen Abstand vom festen Kontakt erreicht, so daß ein Wiederzünden des Bogens nach seiner Unterbrechung mit Sicherheit vermieden wird.

Natürlich kann die Bauart der Löschkammer nach F i g. 1 bis 4 ebenfalls anstatt zwei, wie bisher vorgesehen, z.B. vier Abteilungen haben, oder sogar noch mehr, wobei jedoch die Polarität der Magnetfelder einer jeden Abteilung gegenüber der vorhergehenden umgekehrt werden muß, indem die Dauermagnetpaare 53-54, 55-56 und 57'-58', 57-58 entsprechend angeordnet werden.

Bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsformen ist die Anordnung der Abteilungen derart, daß eine unmittelbare Wirkung der Kammer auf die Gesamtlänge des Lichtbogens ohne Hinterlassen von ungelösten Teilen desselben erreicht wird.' Natürlich können Kammern gemäß der Erfindung in allen Punkten auch mit einem Stromkreis ausgerüstet sein, in dem gleichzeitig oder aufeinanderfolgend Kontakttrennungen vorkommen, so daß in jedem Falle ein wirksames und sicheres Arbeiten gewährleistet ist.

Die Löschkammern können für Lichtbogen von sehr verschiedener Leistung gebaut werden, und zwar von ziemlich niedrigen bis zu sehr hohen Stärken, da unter Verwendung geeigneter Werkstoffe und bei erfindungsgemäßer Anordnung die Magnetfelder, die von den Dauermagneten der Kammer gebildet werden und auf den Lichtbogen einwirken, eine beträchtliche Stärke erreichen können, so daß in der dem Durchlauf des Lichtbogens vorgelagerten Zone magnetische Induktionen in der Größenordnung von beispielsweise 0,1 Weber/m² oder mehr hervorgerufen werden können. Begreiflicherweise können derart starke Felder eine starke und sehr schnelle Wirkung auch auf Lichtbogen von großer Stärke derart ausüben, daß eine schnelle und endgültige . Löschung erfolgt.

Die Löschkammer kann von Luft umgeben oder mit einem geeigneten Behälter versehen sein, um die oben zitierten elektrischen und magnetischen Elemente der Kammer zu erhalten, die auch in Isolierflüssigkeit eingetaucht werden können, die ihrerseits ebenfalls zu der Löschung des Lichtbogens beitragen kann. Man kann das oder die verschiedenen Abteilungspaare, aus denen die Kammer gebildet ist, in eine Atmosphäre von z.B. Schwefel-Hexafluorid oder Selen-Hexafluorid oder auch in ein Gemisch dieser Gase mit Luft, ferner in eine Atmosphäre von Schwefel-Trifluormethyl-Pentafluorur od. ä. oder in Wasserstoff sowohl mit atmosphärischem Druck als auch mit einem geeigneten höheren Druck eintauchen. Andererseits kann die Löschkammer auch in eine geeignete Isolierflüssigkeit wie Wasser oder Transformatorenöl oder flüssiges Schwefel-Hexafluorid od. ä. eingetaucht werden.

Die elektrischen und magnetischen Bauteile einer Löschkammer können auch von einem Behälter umschlossen sein, der die Bildung und Erhaltung eines Vakums erlaubt und in dem auch die übrigen oben beschriebenen Bauteile einer Löschkammer untergebracht werden können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Symmetrisch aufgebaute Doppellöschkammer für Wechselstromschaltgeräte mit magnetischer Blasung mittels einem oder mehrerer Permanentmagnetpaare, die einander im Abstand gegenüberliegend parallel zur Kammerlängsmittel« ebene und symmetrisch zur Kammerquermittelebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, jeweils aus einem Paar Isoliertrennwände (59) und einem plattenförmigen Permanentmagnetpaar (57, 58; 57', 58') bestehende Pakete quer zur Kammerlängsmittelebene und symmetrisch zur Kammerquermittelebene, ferner parallel zueinander, jedoch derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß sie eineii mäanderförmigen Spalt bilden, dessen quer zur Kammerlängsmittelebene liegende Bereiche von — jeweils von einem zusammenwirkenden Permanentmagnetpaar (57-57, 58-58, ST-ST, 58'-58) erzeugten — Magnetfeldern durchsetzt sind.

2. Doppellöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abschnitt zusätzlich zu den genannten Dauermagnetpaaren (57-57, 58-58, 5T-57, 58'-58') je ein weiteres

Magnetpaar (45-46, 47-48) angeordnet ist, das in Richtung der Trennung der beiden Kontakte (41, 42) angebracht ist, und daß zwei als Hörner ausgebildete Leitplatten (51, 52) mit dem festen Kontakt (41) elektrisch verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen