DE1540673A1

DE1540673A1 - Gleichstrom-Hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE1540673A1
Application number: DE19621540673
Authority: DE
Inventors: Erk Dr-Ing Adil; Otto Apostel; Koenig Dipl-Ing Dieter; Marx Dr-Ing Dr-Ing E H Erwin; Ann Dr-Ing Holger; Schaper Dr-Ing Joachim; Grosskopf Dr-Ing Rudolf; Kruckewitt Dr-Ing Wilfried
Original assignee: MARX DR ING DR ING E H ERWIN
Current assignee: MARX DR ING DR ING E H ERWIN
Priority date: 1962-07-16
Filing date: 1962-07-16
Publication date: 1969-09-04
Also published as: SE302634B; BE635001A; US3281561A; GB1038717A; CH429879A; DE1465986A1

Description

r.-lng. Erwin Marx

Hodudial« Broinuhwtig 1540673

. Braunschweig, den 12. Juli 1962

G/Gr

Gleichstrom-Hochspannun^sschalter

Die Erfindung betrifft Schalter,- vorzugsweise für hochgespannten Gleichstrom, mit Lichtbogen unter öl, bei denen wenigstens eine Wand aus festem Isolierstoff quer zur Anfangslage des Lichtbogens bewegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Lichtbogenspannung möglichst rasch zu erzeugen. Diese Aufgabe ist besonders wichtig bei Schaltungen in Anlagen mit hochgespanntem Gleichstrom. Aber auch in Wechselstromanlagen, z.B. mit 50 oder 16 2/5 Hz ist ein Schalter nach der Erfindung anwendbar, wenn sehr rasch, also unabhängig vom natürlichen Stromnulldurchgang, ausgeschaltet werden soll.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Sohaltergehäuses ein von festen Wandungen gebildeter ölgefüllter Raum vorgesehen iat, in den die Isolierstoffwand Una dar Lichtbogen hineinbewegt werden.

Im eingeschalteten Zustand des Schalters berühren sich die Kontaktstücke. Beim Sehalten werden sie getrennt» Sie brauchen nur soweit voneinander entfernt zu werden, daß die Isolierstoffwand dazwischen buwegt werden kann. Beim Trennen der Kontaktstucke entsteht ein Lichtbogen. Die Isolierstoffwana hat eine Lage quer zur längcachce dieses Lichtbogens. Die Isolierstoffwand wird nach dem Trennen der Kontaktstücke rasch zwischen diese bewegt, so daß der mittlere Teil des Lichtbogens von der Stirnfläche der Isolierstoffwand mitgenommen wird. Dieser Teil des Lichtbogenkanals wird durch die Isolierstoffwand nahe an die Wand· der vom Lichtbogen gebildeten Gasblase gedrängt. Dabei werden Teile des

·? Lichtbogens dicht an fiisches öl herangebracht und stark gekühlt. <o Messungen haben die sehr wichtige Tatsache erwiesen, daß im

to (ie^ensatz zu den bisher bekannten Höchstwerten der Lichtbogen- ^ feldijtirke unter öl von 100 - 200 v/cm eine Erhöhung dieser PeId- ° stärke auf etwa 800 V/cm erreicht werden kann, wenn der Licht- *- bogen nahe an die Wandung der Gasblase herangeführt wird (siehe jJiüsertation Schaper "übor diu rasche Erzeugung hoher Lichtbogen-

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spannung an Lichtbögen unter 'JB¹Iu?si:-;kei ben zum Zwecke der Kurzscl.luisstronbegrenzung mit Betriebsspannungen unter 1000 Volt", Braunschweig 1961). Erfindungsgemäß ist der Raum, in den die Platte und der Lichtbogen hineinbewegt werden, von festen Wandungen umschlo-jsen und mix öl gefällt. Zweckmäßig ist beispielsweise eine rohrförmige Gestalt dieses Raumes. Jif. i'estea i/an■-'andren bewirken, da^ das öl dem Licntbogen nicht zu rasch ausweicht.

Erfinciunssgemälä werden in den festen Wandungen Nuten angeordnet, in aenen die Isolierstoffwand geführt wird. Der von festen • Wandungen gebildete ölgefüllte Raum wird beim Hineinbewegen der Isolierstoffwand durch diese in zwei Teile getrennt. In den beiden !eilen des ölgefüllten Raumes befindet sich der Lichtbogen. Seine Längsachse· hat ungefähr die Form eines V.

Jie balden Schenkel des V-förmigen Lichtbogens verlaufen annähernd parallel zur Ebene der Isolierstoffplatte, während das gekrümmte Mittelstück sich an der Stirnfläche der Isolierstoffwand befindet.

Bei einer Anordnung nach der Erfindung ist, wie bereits gesagt, beim Ausschalten nur eine geringe Bewegung der Kontaktstücke notwendig. Diese brauchen vorerst nur soweit voneinander getrennt zu werden, daß die Isolierstoffwand zwischen sie geschoben werden kann. Die Längung des Lichtbogens erfolgt durch die Bewegung der Isolierstoffplatte. Diese kann leicht mit geringerer Masee hergestellt werden als die Kontaktstücke. Deshalb kann der lichtbogen mit den zur Verfügung stehenden Kräften in kürzerer Zeit auf große Länge gedehnt werden, als das möglich wäre, wenn die Längung des Lichtbogens durch Auseinanderbewegen der Kontaktstücke bewirKt würde. Die Gesamtlänge des Lichtbogens 'ist gleich der doppelten Länge des von der Isolierstoffwand zurückgelegten Weges. Bei Schaltern, in denen die Längung des Lichtbogens durch Q Bewegen der Kontaktsticke bewirkt wird, ist die Länge des Licht- <° toogons nur .;leieh eiern einfachen von den Kontaktstückan zurück-

to .-olegten */ege.

***- Durch erfindungs^emäße Ausbildung eines Schalters wird nach ο

-» Verlöschen des Licutbo^ens eine hohe elektrische Festigkeit der

0) Sch.iltstrecke auf kleinem Raum erzielt. Das wird dadurch erreicht, daß die Kontaktstiicke im auj&eschalteten Zustand des Schalters

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durch, die Isolierstoffwand voneinander getrennt sind und dadurch, daß sie sich unter öl befinden.

Zweckmäßig ist es, die Isolierstoffwand und / oder die Wandungen des ölgefüllten Raumes ganz oder teilweise aus gasabgebendem Material herzustellen. Bin solcher Schalter kann mit wenig öl gebaut werden, da das gasabgebende Material zur Löschung des Licntbogens mit "beiträgt. Gasabgebende Stoffe werden durch den lichtbogen nur wenig angegriffen und es finden keine Metallablagerungen auf ihnen statt. Die Wandungen des ölgefüllten Raumes brauchen nur wenig Abstand voneinander zu haben. In vielen Fällen wird ein Raum von einigen Millimetern Breite für den Lichtbogen ausreichen. Der Lichtbogen kommt dann sehr eng mit den gasabgebenden iiate^ialien in Berührung.

Um den im ölgefüllten Raum entstehenden Druck, nicht zu groß werden zu lassen, werden erfindun^sgemäß öffnungen in den seitlichen Wandungen des ölgefüllten Lichtbogenraumes angebracht. Die vom Lichtbogen erzeugten Gase können durch diese Drucicentlastungsöffnungen in den vom Schaltergehäuse umschlossenen äußeren Raum abströmen. Ebenfalls zur Druckentlastung kann der von festen Wandungen gebildete ölgefÜllte Raum derart ausgebildet werden, daß er sich unter den Einfluß des Überdruckes aufweitet.

Erfindungsgemäß soll der von festen Wandungen gebildete ölgefüllte Raum nach oben hin dicht verschlossen sein, damit das öl beim Schalten nicht nach oben entweiohen kann.

Zum Antrieb der Isolierstoffwand ist eine Einrichtung geeignet, die durch eine Treib- oder Sprengladung betätigt wird und die Isolierstoffwand beim Schalten zwischen die Kontakte treibt. Sie gewährleistet eine mit geringem Zeitverzug einsetzende rasche Bewegung der Isolierstoffwand. Anstelle einer Treib- oder Sprengladung kann auch ein elektrodynamischer Antrieb verwendet werden, der die Isolierstoffwand beim Schalten zwischen die Kontaktstücke bewegt. Zweckmäßig ist es, Einrichtungen vorzusehen, die während des Ausciialtvorganges frisches öl zwischen die Kontaktstücke bewegen. Dazu kann z.B. ein Kolben verwendet werden, der mit der Isolierstoffplatte oder mit einem zum Antrieb der Isolierstoff platte vorgesehenen beweglichen !eil verbunden ist.

9098 36/0U β

Die Abbildungen zeilen folgende Beispiele für die erfindungsgenäiise Ausbildung eines solcnen Sehalters:

Abb. 1 einen erfinüurigsgeciäß ausgebildeten Schalter im eingeschalteten Zustand.-

Abb. 2 den gleicnen Schalter während des Schaltvorganges. Abb. 3 den gleicnen Schalter im ausgeschalteten Zustand. Abb. 4 und 5 Querschnitte durch diesen Schalter. AbD. 6 einen von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Raum, der die bewegten Isolierstoffwände und den Lichtbogen eng umschließt.

AbD. 7 den gleichen Raum, der durch Querwände in Kammern aufgeteilt ist.

Abb. 8 einen Schalter mit Differentialkolben.

Abb. 9 und 10 je einen Querschnitt durch den gleichen Schalter· "Abo. 11 eine Ausbildung der Isolierstoffplatte mit einer Aussparung.

Abb. 12 eine Ausbildung der Isolierstoffplatte mit einer Aussparung und einen Einsatz aus gasabgebendem Material. Abb. 13 eine Ausbildung der Isolierstoffplatte mit einer Aussparung und einen Iletallbügel.

Abb. 14 zwei von festen Wandungen gebildete ölgefüllte Räume mit zwei Isolierstoffwänden.

Abb. 15 einen von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Raum während der Ausschaltung.

Abb. 16 die Anordnung nach Abb. 15 zu einem späteren Zeitpunkt während der Ausschaltung.

Abb. 17 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Abb. 16. Abb. 18 ein Beispiel für einen von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Raum, der von einem Differentialkorben umgeben ist. Abb. 19 einen Querschnitt durch einen solchen Raum, der mit Einrichtungen zur magnetischen Beblasung des Lichtbogens versehen ist· ■

«In Abb. Λ *»<* sind mit (i) die Stromzuführungen und mit (2) die _ωDurchführungsisolatoren bezeichnet. An den Stromzuführungen sind ^die Kontaktstücke (5) und (4) angebracht. Sie befinden aioh am ο unteren Ende des von festen Wandungen (5, 6) gebildeten ölge- ** füllten Raumes (7)· Die Kontaktstücke (3.) und (4) werden im ein-0)

geschalteten Zustand des Schalters durch in den Abbildungen nioht dargestellte Federn zusammengedrückt. Der von festen Wandungen

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' (5i 6) (rebildete ölgefülite Raum (7) ist durch Öffnungen (8) zum Druckausgleich rait dem voa Sehalte -gehäuse (9) umschlossenen äußere;: Raum (.10) ν-around en. Die öffnungen (β) können gleich groii und in gleic-iem Abstand voneinander ausgebildet werden, wie es in der Zeichnung im linicen Teil dargestellt ist, oder sie können, wie rechts dargestellt, unterschiedliche Größe und verscniedene Abstände haben.

Unterhalb dvr Kontaktstticke befindet sich die Wand (11) aus festem Isolierstoff. Die Isolierstoffwand (11) wird in den Hüten (12) geführt, die sich in den Wandungen (5) des ölgefüllten Raumes (7) und in den Wandungen (13) des zylindrischen Raumes (14) befinden. Die Isolierstoffwand (11) liegt im eingeschalteten Zustand des Schalters mit ihrer unteren Kante (15) auf dem Kolben

(ΐ.ό) lose auf. Der Kolben (16) 13t über eine Stange (17) mit dem unteren Kolben (18) fest verbunden. Unterhalb des unteren Kolbens (io) befindet sich die Sprengladung (19) · Wenn die Sprengladung gezündet wird, v.erden der Kolben (18J¹¹OXt ihm die Stange (17) der Kolben (16) und die Isolierstoffwand (11) rasch nach oben bewegt. Dabei werden die Kontaktstücke (3) und (4) von der Stirnfläche ('2O) der Isolierstoffwand (.11) auseinander gedruckt. Die Isolierstoffwand aient also hier zugleich zur Trennung der KoH"caktst''Jcke. Abweichend von diesem Beispiel kann auch eine Anordnung zur öffnung der KontaktfüudMstücke vorgesehen werden, die unabhängig von der Bewegung der Isolierstoffplatte arbeitet. Der Lichtbogen (21) nimmt während des Schaltens eine Lage ähnlich wie in Abb. 2 dargestellt ah. Er hat eine V-förmige Gestalt. Während des Schaltvörganges bewegt sich die Isolierstoffwand (11) weiter nach oben und verlängert dabei den Lichtbogen* Br wird insbesondere mit seinem mittleren Teil nahe an frisches Öl herangebracht und stark gekühlt. Dabei entsteht eine hohe Lichtbogenspannung, so daß der Lichtbogen bei richtiger Ausbildung β des Schalters verlöscht, wenn die/lsolieratoffplatte mit ihrer to Stirnfläche (20) in den Bereich der oberen der öffnungen (8) _w kommt.

•ν. (Die Bezeichnungen in Abb. 2 haben die gleiche Bedeutung wie

^ die in Abb.. 1).

8ΑΘ

- ο —

Im ,.'eiteren Verlauf des Ausscnaltvorganges wird der Kolben (16) in den ihn eng umschließenden zylindrischen Raum (14) eingeführt. Dabei wird ein Teil des im Zylinderraum (14) befindlichen Öles zwischen die Kontaktsfjcke bewegt. Die Schaltstrecke erhält dadurch eine hohe elektrische Festigkeit.

Wejen der hohen ^eschwindigkeit, die die Stange, die Kolben Uno die Isolierstoffwahd während des Schaltvorganges erhalten, sind zu ünde des Schaltvorganges besondere Maßnahmen zum Abbremsen dieser Teile erforderlich.. Ohne Bremseinrichtungen wären Zerstörungen nicht zu vermeiden.

Um die Stange (17) und die Kolben (16) und (18) zu "bremsen, ist die Feder (22) ζ zischen den Widerlagerplatten (23, 24) vorgesehen. ^ue^en Ende des Schaltvorganges kommt der Kolben (18) mit der unteren Widerlagerplatte (23) in Berührung und nimmt diese mit nach oben. Dabei wird die Feder (22) zusammengedrückt. KoInun und Stange v/erden gebremst. .

Zum Bremsen der Isolierstoffplatte ist eine Flüssigkeitsbremse. vorgesehen, die auf die Isolierstoffplatte einwirkt, nachdem diese in den von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Haum bewegt worden ist.

Der Haum (7) verengt sich nach oben hin zu einem Spalt (25)· Als Flüssigkeitsbremse wirjikt dieser Spalt 425)» in den di· Isolierstoffplatte (11) mit ihrer Stirnfläche hineinbewegt wird, Er umschließt die Isolierstoffplatte eng, ad daß das in ihm befindliche öl beim Hineinbewegen der Platte unter Druck gesetzt wird. Durch die obere öffnung (26) kann das öl entweichen. Durch Wahl eines geeigneten Querschnittes der öffnung (26) kann die Bremswirkung den Erfordernissen angepaßt werden. Die obere öffnung (26) hat außerdem die Aufgabe, beim Pullen dee Schalters mit öl den Austritt von luft aus dem Spalt (25) heraus su ermogliehen.· Dadurch wird sichergestellt, daß der Spalt £25) mit öl

ο gefüllt wird.

*0 Um die Bremswirkung des Spaltes (25) richtig einzustellen, kann w es auch zweckmäßig sein, im Spalt (25) im oberen Teil eine ο Luftblase zu belassen. Das kann dadurch erreicht werden, daß J^ die Cfinung (2b) abweichend vom Beispiel der Abbildung unterhalb °* der oberen Begrenzung (27) des Spaltes (25) in diesen einmündet. Dieser Fall ist in den Abbildungen nicht dargestellt. Wie in Abb.3

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dargestellt ist, kann zur Anpassung der Bremswirkung an die Erfordernisse der Spalt (25) in seiner Breite etwas größer bemessen werden als die Dicke der Platte», so daß zwischen Platte und Spaltwand öl entweichen kann (die Bezeichnungen in Abb. 3, 4 und 5 haben die gleiche Bedeutung wie in Abb. 1 und 2).

Im oberen Deckel des Schaltergehäuses (9) ist im Schalter nach den Abb. 1-3 ein nicht bezeichnetes Überdruckventil eingebaut. Es schützt das Gehäuse (9) vor zu hohem Druck und läßt beim Schalten entstehendes Gas entweichen.

Abb. 6 zeigt ein anderes Beispiel für die Ausbildung des von festen Wandungen (5) gebildeten ölgefüllten Raumes während einer Ausschaltung. Erfinaungsgemäß umschließen die Wandungen (5) des ölgefüllten Raumes (7) die bewegte Isolierstoffwand (11) und den Lichtbogen (21) eng. Die öffnungen(8) dienen in der beschriebenen V7eise zum Druckausgleich.

Unterhalb des von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Raumes befinden sich die Kontaktetücke (3, 4) und die Stromzuführungen (1). Schaltergehäuse und Antriebseinrichtung sind .nicht eingezeichnet.

Um den Lichtbogen nahe an gaeabgebendee Material heranzubringen, sind Einsatzstücke (30) aus solchem Material innerhalb des Raumes (7) angeordnet.

Im oberen Teil des Ölgefüllten Baumes (7) ist wie in dem Beispiel nach den Abb. 1 bis 5 ein Spalt (25) vorgesehen, der als Flüssigkeitsbremse wirkt. Oberhalb des Spaltes (25) befinden aioh Platten (31) aus elastischem Material (z.B. ölfeetes Gummi) und eine Feder (32). Platten und Feder sind, ebenso wie der Spalt (25), zum Abbremsen der Bewegung der Isolierstoffplatte (11) bestimmt.

Erfindungsgemäß können seitliche Öffnungen (8) auch mit an sich bekannten druckabhängig wirksamen Ventilen ausgerüstet werden. Damit kann bewirkt werden, daß erst nach Erreichen des günstigsten Druckes im Raum (7) Gas und öl durch Öffnungen in den Ton dem Schaltergehäuse umschlossenen Raum (10-) abströmen.

Abb. 7 zeigt wie Abb. 6 ein Beispiel für eine erfindungegemäße Ausbildung des von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Raunea. Der von festen Wandungen gebildete, ölgefüllte Baum ist duroll Querwände (33) in Kammern (34) aufgeteilt. Die Isolierstoffplatt» (11) wird beim Schalten mit ihrer Stirnfläche (20) nacheinander

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von unten nach oben,in die einzelnen Kammern hineinbewegt. Dabei wird der lichtbogen gelängt. Zwischen den Querwänden (53) und der Isolierstoffplatte (11) sind Spalte angeoranet. Durch die Spalte kann das in den einzelnen Kammern vom lichtbogen er-' zeugte Gas n^ch unten in einer der Bewegung der Isolierstoffplatte entgegengesetzten Richtung abströmen. Unterhalb der einzelnen Spalte bildet sich beim Eintritt des Gases in die darunterliegende Kammer Wirbel, die eine intensive Vermischung des Gases mit dem in der Kammer befindlichen Öl bewirken· Dabei wird das Gas durch das Öl gekühlt. Das in der Kammerlgebilde te Gemisch aus Gas und öl strömt unter dem Einfluß des Druckes in die nächst^ darunter liegende Kammer. Im zwischen den Kammern befindlichen Spalt wird es in enge Berührung mit dem lichtbogen gebracht und ein Teil des Öles wird verdampft. Der lichtbogen wird dabei ge-•kühlt und seine Spannung erfindungsgemäß erhöht. Die Spalte sind in ihrem Querschnitt so groß zu bemessen, daß genügend im Gas und öl durch sie abströmen kann und der Druck in den Kammern nicht zu hoch ansteigt. Je stärker die Wandungen (5) und (6) und die Querwände (33) ausgebildet sind, desto höher darf der Druck in den einzelnen Kammern ansteigen und desto enger dürfen die Spalte bemessen werden. In der oberen tfand dee durch Querwände in Kammern aufgeteilten ölgefüllten Raumes befinden sich öffnungen (26), durch die beim Füllen des Schalters mit öl und nach den Schalten Gas entweichen kann· Dadurch ,wird sichergestellt, daii die Kammern vor jedem Schalten mit öl gefüllt sind. Ähnliche öffnungen kleinen Querschnitts sind auch in den Anordnungen nach den Abbilaungen 8, 14, 15» 16 und 18 vorzusehen. Sie sind dort nicht eingezeichnet. ■ ■

Abb. 8, 9 und 10 zeigen eine Ausbildung des von festen Wandung«» gebildeten ölgefüllten Raumes, ier ein Differentialkolben (36) vorgesehen ist. Im von festen Wandungen ($, 6) uasohlosseaen ölgefüllten Raum (7) befinden eich die bewegte Isolierstoffplatt· ο (11) und der lichtbogen (21). Beim Schalten wird durch das to* η lichtbogen (21) erzeugte Gas im von festen Wandungen umschlossenen [£ Raum (7) ein hoher Druck erzeugt. Unter dem-Einfluß dieses Druckes ^ wird der Differentialkolben nach oben bewegt, wobei öl aus dem -» Raum (37) durch die öffnungen (38) nach außen in den· vom Schalen tergehäuee umschlossenen Raum abströmt. Das Schaltergehäuse ist in den Abbildungen 8, 9 und 10 nicht dargestellt. Der lichtbogen ist in den Abb. 9 und 10 weggelassen.

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' Bei der .Bewegung des Differentialkolben wird öl durch den Spalt (39) nach unten bewegt. So wird eine--ölbewegung (Pfeile in Abb. ö) erzeugt, die der Liehtbogenbewe31mg wenigstens zun Teil entgegengesetzt ist. Dabei wird der Lichtbogen gekühlt und seine Spannung erfingdunrjsjemäfi erhöht.

Abb.11 zeigt ein Beispiel für eine Ausbildung der Isolierstoffwand (11), die an ihrer Stirnfläche (20) eine Aussparung (40) besitzt. Die ■ Aus-sparung bewirkt eine iKihrung des Lichtbogens (21). Er wird durch die Aussparung in der Mitte der Platte (11) gehalten. Abb. zeigt eine Isolierstoffplatte, die im oberen Teil einen Einsatz (41) aus gasabgebendem Material trägt. Während der Bewegung der Isolierstoffplatte wird der Lichtbogen nahe an diesen Teil der Isolierstoffplatte herangebracht· Der Einsatz trägt durch Abgabe Ton Gas zur Kühlung des Lichtbogens bei. Der übrige Teil der Isolierstoffwand kann aus einem anderen Werkstoff bestehen, der nach dem Gesichtspunkt hoher mechanischer Festigkeit ausgewählt werden kann.

Abb. 13 zeigt eine Isolierstoffplatte (11) mit einer Aussparung (40), die an ihrer Stirnfläche einen Metallbügel (42) trägt· Der Metallbügel verleiht der' Platte (11) an ihrer Stirnfläche hohe mechanische Festigkeit. Das ist zweckmäßig, wenn wie bei dem in Abb. 1 bis 5 dargestellten Beispiel die Öffnung der Kontakte (5» 4) von dor laolierstoffwand (11) bewirkt werden soll.

Wie -Versucne- gezeigt haben, ist ein solcher Metallbügel außerdem reeignet -als lilaßnahme zur Begrenzung der Lichtbogenspannung. Insbesonaern bewirkt er einen gleichmäßigeren Verlauf der Lichtbogenspannung;. Zur Begrenzung.der Liontbogenspannung können auch Überspannungsableiter parallel zum Sohalter angeordnet werden.

Abb. 14 zeigt ein Beispiel mit mehreren (zwei) von festen Wandungen (5i 6) gebildeten, ölgefüllten Räumen (7)» in die Isolierstoffwände _ (11) und Teile des Lichtbogens (21) hineinbewegt werden.

J₀ In den erläuterten Beispielen für eine erfindungsjemäße Ausbildung *** eines Scn._.lters sind der Übersichtlichkeit wegen Einrichtungen o> zum Wiedereinschalten des Schalters weggelassen worden. Es können ο Einrichtungen vorgesehen werden, die die Isolierstoffplatte nach ^ dem Ausschalten in ihre Ausgangslage zurückbewegen. Dazu ist z.B. ⁰TeIn Stab g eignet, der von obon in den Schalter eingeführt wird unu -die Hatte nach unten uchiebt. Zum Erneuern der Treib- oder

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Sprengladung kann eine der bei Gewehren bekannten Repetiereinrrichtun_oen vorgesehen werden. Um bei Anwendung des Schalters in Hochstspaunungsanlagen eine dauernde Beanspruchung der erfindungsgemäß nur kurzen Strecke zvzischen den Kontaktstüoken ici ausgeschalteten Zustand zu vermeiden, kann mit Vorteil ein Trennschalter in Reihe mit dem Schalter nach der Erfindung vervencet werden. Dieser hat die Aufgabe, automatisch nach dem liullv/erden des Stromes die Verbindung aufzutrennen. Der Schalter nach der Erfindung kann dann sofort wieder eingeschaltet werden, während der Strompreis erst beim Einachalten des Trennschalters wieder geschlossen wird.

Der Schalter nach der Erfindung kann in an sich bekannter Weise mit Haupt- unu l'olgekontakten ausgebildet werden. Dann können die Kontakt3tiicke des Po Ige kontakt es besonders geringe Masse haben.

Besonders v.ichtig für die zufriedenstellende Punktion eines Scnalters in riochspsionungsgleichstromanlagen ist die Aufreohterhaltung einer hohen lichtbogenspannung bis zum Bullwerden des Stromes. Diese Forderung kann zweckmäßig für alle Anforderungen der Praxis erfüllt werden, wenn nur die Isolierstoffplatte und der ölgefüllte Raum (7) genügend lang bemessen werden. In vielen Fällen wird man jedoch den Wunsch haben, der Lichtbogenspannung einen bestimmten zeitlichen Verlauf zu geben» Oft wird eine während des Schcltvorganges konstante Lichtbogenspannung bestimmter Höhe angestrebt werden. Maßnahmen zur Steuerung der Höhe der Lichtbogenspannung sollen im folgenden erläutert werden·

Großen Einfluß auf uie Höhe der Lichtbogenspannung haben die Kühlung aes Lichtbogens und die Zunahme seinenLänge pro Zeiteinheit. I

Die Zunahme seiner Länge pro Zeiteinheit kann durch Maßnahmen zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung der Isolierstoffplatte Q beeinflußt werden· ■

oo Die Kühlung des Licntbogens kann z.B. dadurch beeinflußt werden,

U> -ΐ-

Ο) daß die isolierstoffplatte während der Ausschaltbewegung in einen

^ von festen Wandungen umschlossenen ölgefüllten Haum (7) hineinbe- -· wegt wira, welcher in Bewegungsrichtung der Platte gesehen untero> schiedlichen Querschnitt hat. Z.Bv kann der Haum (7) sich in Bewegungsrichtung der Platte gesehen verengen. In diesem Pail

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wird die Kühlung des Lichtbogens intensiver werden, sobald die Platte und damit der Lientbogen in den engeren Bereich des Raumes (7) gelangen. Unabhängig davon wird die Isolierstoffplatte im Laufe des Ausschaltvorganges durch Reibung an Geschwindigkeit verlieren« Dadurch werden die Kühlung des Lichtbogens und die Zunahme seiner Länge pro Zeiteinheit geringer werden. Beide .Einflüsse (bessere Kühlung durcli Verengung des Raumes (T) und geringere Külilunf■-durch' langs/amer werdende Plattenbewegung) werden sich bei entsprechender Ausbildung zum Teil oder ganz aufheben, so dab z.B. eine etwa gleichbleibende Lichtbogenspannung entsteht·

In den Abbildungen 15» 16 und 17 ist ein Beispiel für einen von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Raum (7) dargestellt, der sich in jev.'e,";un{^sricntung der Platte gesehen verengt. Er ist von festen Yfar^un^en (>» 6) umgeben. Innerhalb des ölgefüllten 'Raum5s (?) bi-i'inaet sich wie bei den schon beschriebenen Beispielen die bewegliche Isolierstoffplatte (11). Der Lichtbogen ist in den -Ab oil -tun :cn 15, 16 und 17 nicht eingezeichnet. In den festen WeinIUrL-^n (5) n-ach der Abb. 15 sind Druckausgleichsöffnungen (8) angeordnet-. Im Bereich von der Stelle (45) bis zur Stelle (44) wird aer Raum (7) ininer enger. Bei der Aufwärtsbewegxing der Isolierstoffplatte ko:nnt so der Lichtbogen mit den Wänden (5) und der Is-oli· rstoffplatte (11), die aus gasabgebendem Material bestehen können, immer enger in Berührung.

Im oberen Teil des Raumes (7) befindet sich ein Kolben (45)* der von der Isolierstoffplatte (11) mitgenommen wird, nachdem sie mit ihrer Stirnfläche bis an den Kolben (45) heranbewegt worden ist. Abb. 16 zeigt den oberen Teil der Abb. 15 während der Bewegung von Isolierstoffplatte (11) und Kolben (45)· Durch den Kolben hindurch erfolgt eine ölströmung in der durch Pfeile angedeuteten Weise. Die Jeder (46) wird bei der Bewegung zusammengedrückt. Sie hat die Aufgabe, die Bewegung von Platte und

' Kolben abzubremsen. In Abb. 17 ist ein Querschnitt durch die •9

O Anordnung nach Abb. 16 dargestellt. Der Lichtbogen ist in den to

co Abbildungen'151 .16 und 17 nicht eingezeichnet·

σ» Bei einem Schalter nach der Erfindung können Einrichtungen voro teilhaft sein, die die Löschmittelströmung in Abhängigkeit Ton T^ der Brenndauer des Lichtbogens verändern. Außerdem kann eine ^m Einrichtung vorgesehen werden, die in Abhängigkeit von der öröfle des Ausschaltstromes eine bei großen Strömen stärkere Löschmitte!strömung erzeugt. Dafür ist ein an sich bekannter . .„ ■

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Differeiitialkolbeh geeignet. Br kann dazu verwendet -./erden, eine stromabhängig er^eu^te Löscixaittelströmung hervorzurufen«-.

Ein Difi'erentialkolben ist bereits auf Seite ö beschrieben worden. Hier soll das Zusamiaenspiel eines Differentialkolbens mit einer Schaltanordnung nach den Abb. 1-5 näher erläutert werden und eine gegenüber dem bisher Gesagten neue Anordnung mit Differentialkolben beschrieben werden.

Der vom Lichtbogen hervorgerufene Druck setzt bei einer Anordnung mit Differentialkolben diesen in Bewegung. Im Laufe seiner Bewegung pumpt der Kolben frisches öl in Richtung zum Lichtbogen hin. So wird der Lichtbogen gekühlt.

Maturgemäß wird der Differentialkolben ebenso wie das öl eine gewisse Liasoentreinheit besitzen. Er wird also nicht ohne einen . gewissen ^eitverzug in Bewegung kommen. Bei einem Schalter nach der Erfindung ist das jedoch kein Nachteil. Zu beginn des Aussclis.ltvor ganges wird nämlich die isolierstoff platte (11) z.B. durch eine Treib- oaer Sprengladung innerhalb sehr kurzer Zeit auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Dadurch steigt die Liciitbogenspannung außerordentlich rasch auf einen hohen Wert an. Erst wenn nach einer gewissen Zeit die Geschwindigkeit der Bewegung der Iüolierstoffplatte nachläßt, soll erfindungsgemäß der Differentialkolben wirksam werden. Wenn nur geringe Stromstärken ausgeschaltet werden sollen, ist eine vom Differentialkolben erzeugte Löschmittel'Strömung nicht erforderlich. Sie kann sogar unerwünscht sein, Y/enn die Lichtbogenspannung durch sie über den Isolationspegel der Anlage ansteigen würde. Bei großen Stromstärken jedoch verlischt der Lichtbogen wegen der immer vorhandenen InduktivitSten nicht so rasch. Er erzeugt deshalb mehr Gas und einen größeren Druck als bei kleinen Stromstärken. Unter dem Einfluß dee Druckes wird der Differentialkolben eine intensivere Löschmittelströmung erzeugen. Sie ist bei ^ großen Stromstärken willkommen, v/eil die größere Gasmenge bei to Fehlen einexjzusätzlichen Löochmittelströmung die Wärmeabgabe c VOLa Lichtbogen an das öl behindert. Die vom Differentialkolben ^ erzeugte Löse, mittelströmung bewirkt trotz der größeren Gasmenge ° eine ausreichende Kühlung des Lichtbogens, so daß eine genügend 4N hohe Lichtbogenspannung entsteht»

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- In Abb. 1Ö ist ein Beispiel für einen Schalter mit einem von festen Wandungen (5) umgebenen ölgefüllten Raum (7) dargestellt, welcher erfinciungsgemäß von einem Differentialkolben (47) umgeben ist. Im Raum (7) herrscht beim Schalten aer vom Lichtbogen erzeugte -Druck, welcher über die Ausgleichsöffnungen auf den unterhalb des Kolbens befindlichen Raum einwirkt. Der vom Schaltergehäuse (9) umschlossene äußere Raum (51) ist nicht mit dem Raum (7) verbunden. Unter dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen dem unterhalb des Differentiallcolben3 befindlichen Raum und dem Raum (51) bewegt sich der Differentialkolben nach oben, z.B. in die mit (48) bezeichnete Stellmng. Während der gleiciien ^eit kann sich die Platte (11) z.B. in die mit (49) bezeichnete Stellung bewegen. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens (47) wird der vom Zylindergefäß (.50) und dem Differentialkolben umschlossene Raum verkleinert. Es entsteht eine ölströmung durch die öffnungen (8) hinduroh, die umso.intensiver ist, je höher die StrömBtärlce des Lichtbogens ist· Die ölströmung bewirkt eine Kühlung des Lichtbogens. Bei der Ausschaltung von hohen Stromstärken wird dadurch die Lichtbogenspannung für längere Zeit große Werte annehmen, als das ohne den Differentialkolben der Fall wäre.

In Abb. 19 ist eine weitere aber an sich bekannte Möglichkeit zur Beeinflußung der Lichtbogenspannung dargestellt. Das Bild zeigt einen Querschnitt durch einen ölgefüllten Raum (7)· -W-β' Isolierstoffplatte (11) bewegt sich senkrecht zur Zeichenebene. De-τ ölg-1 füllte Raum (7) hat spaltförmige seitliche Ausweitungen, die sich zwischen den Polen von Magneten (52) befinden. In diesen rjpaltförmigen Ausweitungen brennt der Lichtbogen (21). Die Magnete bewirken eine Beblasung und damit eine zusätzliche Kühlung des Lichtbogens. Dieser wird durch das Magnetfeld in dichtung von der Isolierstoffplatte weg getrieben. Die Erregung der Magnete kann durch das J^igenfeld des Lichtbogenstromes ouer auch durch die Spulen (55) erfolgen. Insbesondere bei Grloichstromschaltern können auch ierrnan* entmagne ten verwendet worden. Die Spulen (53) können auch In bekannter Weise vom Liohtbogunatroiii selbst durchflossen werden.

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Claims

Dr.-Ιης. Erwin Marx HoAsAvl· Btwiudiwtig 1*f Pat entans prüohe

1) Schalter, vorzugsweise für hochgespannten Gleichstrom, mit Lichtbogen unter Öl, bei dem wenigstens eine Wand aus festem Isolierstoff quer zur Anfangslage des Lichtbogens bewegt wird, daaurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schaltergehäuses ein von festen Wandungen gebildeter, ölgefüllter Raum (Lichtbogenraum) vorgesehen ist, in den die Isolierstoffwand und der Lichtbogen hineinbewegt werden,

2) Schalter nach Anspruch 1, *eeta*«fe gekennzeichnet durch Nuten in den festen Wandungen, in denen di·.Isolierstoffwand geführt wird.

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3) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von festen Wandungen gebildete ölgefüllte Lichtbogenraum eine rohrförmige Gestalt hat.

4) Schalter nach einem ader mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke im ausgeschalteten Zustand des Schalters durch die Isolierstoffwand voneinander getrennt sind. .:

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5) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,· dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffwand und / oder die Wandungen des ölgefüllten Lichtbogenraumes ganz oder teilweise aus gasabgebendem Material bestehen.

6) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch öffnungen in den seitlichen Wandungen des von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Lichtbogenraumes·

7) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von festen Wandungen gebildete ölgefüllte Lichtbogenraum derart ausgebildet ist, daß e^ich unter dem iäinfluü des Überdruckes aufweitet·

8) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ölgefüllte Raum nach eben, hin verschlossen oder nur durch öffnungen von kleinem Querschnitt *° mit dem ölgefüllten Außenraum verbunden ist,.

k>9) Schalter nach einem oder mehreren, de?' vorhergehenaen Ansprüche, ^ gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung, die durch eine ^ Treib- oder Sprengladung betätigt,wird, und die Isolierstoff- ** ,.wand beim Schalten zwischen, die_T£qn;tak£s^iicke treibt.

10) Schalter nach einem.qder mehreren ,j|fr_revorh;erg_;ehend_:en. Ansprüche,

BAD ORIGINAL

gekennzeichnet duroh einen elektrodynamischen Antrieb, der die Isolierstoffwand beim !Schalten zwischen die Kontakt stücke bewegt.

11) Schalter nach.einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche _t gekennzeichnet durch Einrichtungen, die während des AusBDhalt-■ vorganges frisches öl zwischen die Kontakte bewegen.

12) Schalter nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Kolben, der mit der Isolierstoffplatte oder mit einem zum Antrieb der Isolierstoffplatte vorgesehenen beweglichen Teil Verbunden ist.

13) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsbremse, die auf die Isolierstoffplatte einwirkt, nachdem diese in den von festen Wandungen gebildeten ölgefüllten Lichtbogenraum bewegt worden ist.

14) Schalter nc.ch einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Wandungen des ölgefüllten Saumes, die die bewegte Isolierstoffwand und den Lichtbogen eng umschließen. "

15) Schalter nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der seitlichen öffnungen mit druckabhängig wirksamen "Ventilen ausgerüstet ist.

16) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von festen Wandungen gebildete* ölgefüllte Lichtbogenraum durch Querwände in Kammern aufgeteilt ist.

17) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen, vorzugsweise Differentialkolbei die eine ölbewegung erzeugen, die der Lichtbogenbewegung wenigstem zum !eil entgegengesetzt ist. *

18) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüohe, j dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffwand an ihrer Stirnfläche eine Aussparung besitzt.

19) Schalter nach einem ader mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aie Isolierstoffplatte an ihrer St±nflache einen Einsatz aus gasabegebendea Material trägt.

.20) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüohe, '■€* ge&inzeichnet durch Metallbügel an der Stirnfläche der leolier-ο etoffplatte* ■

£$2 T) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, "*· gekannzeichnet durch Maßnahmen zur Begrenzung der - Lichtbogen- *# ipannung.

Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüqhe, gelcennzeichnet durch Einrichtungen, die die Ispliersteffplattf nap.h dem Aussohaltea in ihre Ausgangslage aurückbewegen·

23) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Bewegung der Isolierstoff platte derart, daß die Lichtbogenspannung nach Erreichen ihres Höchstwertes angenähert auf diesem Höchstwert verbleibt.

24) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der bewegten Isolierstoffplatte duroh zusätzliche Bremsvorrichtungen allmählich herabgesetzt wird.

25) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von feettn Wandungen umschlossene ölgefüllte Lichtbogenraum . in Bewegungsrichtung der Platte gesehen unterschiedlichen Querschnitt hat.

26) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ο er von festen Wandungen umschlossene ölgefüllte Lichtbogenraum sich in Bewegungsrichtung der Platte gesehen verengt.

27) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Differentialkolben ., der um den von festen Windungen gebildeten ölgefüllten Lichtbogenraun . herum angeordnet ist. :

26) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die in Abhängigkeit von der Größe des Ausschaltecromes eine bei großen Strömen stärkere Löschmittelströmung erzeugen.

29) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet duroh Einrichtungen, die die LöechmittelstrÖmung in Abhängigkeit von der Brenndauer dee Lichtbogens verändern.

30) Schalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Metallteile, die nach ausreichender Vergrößerung der Lichtbogenspannung Teile dee Lichtbogens kurzscliliefi·»·

909836/0146 ^BAD

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