DE1640870C3

DE1640870C3 - Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung, insbesondere elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE1640870C3
Application number: DE19661640870
Authority: DE
Inventors: Emil Ville D'avray Seineet-Oise Lange (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-09-26
Filing date: 1966-09-26
Publication date: 1975-05-22
Also published as: NL6713052A; CH479944A; GB1205646A; ES345447A1; SE332025B; DE1640870B2; NO125020B; BE704271A; DE1640870A1

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung, insbesondere einen elektrischen Schalter, bei der der Ausschaltlichtbogen zwischen Elektroden brennt, von denen wenigstens eine aus einem Gemisch von metallischen und unter Lichtbogeneinwirkung elektronegative Gase abgebenden ■ichtmetallischen Elementen besteht.

Derartige bekannte Elektroden haben einerseits iurch die metallischen Elemente eine gute elektrische leitfähigkeit, andererseits wird durch die vorhandenen lichtmetallischen Anteile erreicht, daß durch die an den metallischen Elementen brennenden Lichtbogenfußpunkte eine bestimmte Menge der elektronegativen Gase abgespalten werden

Diese durch die Lichtbogenfußpunkte erzeugten elektronegativen Gase befinden sich unmittelbar in der Lichtbogenachse und umgeben gleichzeitig auch die Lichtbogensäule. Hierdurch werden die Lichtbogenelektronen schon an den Elektroden eingefangen und an neutrale Moleküle angelagert. Die damit entstehenden negativen Ionen haben die gleiche Geschwindigkeit wie die positiven Ionen und vereinigen sich leicht mit diesen zu neutralen Molekülen. Durch diese Verbindung zwischen den den Stromfluß tragenden elektrisch geladenen Teilchen wird die Stromtragfähigkeit der Lichtbogenstrecke herabgesetzt und zugleich die Geschwindigkeit der Spannungsfestigkeit zwischen den Elektroden nach der Lichtbogenlöschung erhöht.

Die Wirkungsweise dieser Elektroden genügt im allgemeinen für eine Lichtbogenlöschung. Jedoch ist für manche Schaltaufgaben die Geschwindigkeit, mit der die Spannungsfestigkeit zwischen den Elektroden nach der Lichtbogenlöschung wiederhergestellt wird noch zu klein, so daß Rückzündungen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirkungsweise der die elektronegativen Gase erzeugenden Elektroden zu verbessern, um die Stromtragfähigkeit der Lichtbogenstrecke während des Löschvorganges und somit den während des Löschvorganges fließenden Strom noch weiter herabzusetzen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß den Elektroden noch Silicium oder ein weiteres chemisches Element mit Silicium ähnlichen Eigenschaften zugesetzt wird.

Durch diese zusätzliche chemische Substanz wird die Wirkungsweise der lichtbogenlöschenden Elektroden bedeutend gesteigert, indem der Weiteranstieg des zu unterbrechenden Stromes verhindert oder herabgesetzt wird, wobei das von diesem Zusatz entwickelte Gas die Eigenschaft von Luft hat und nicht unbedingt für den Löschvorgang ausgenutzt zu werden braucht.

Weitere Lösungen der der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestehen

1. darin, daß eine aus metallischen Stoffen und Silicium bestehende Elektrode in die aus metallischen und elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Stoffen bestehende Elektrode eingesetzt

ist;

2. darin, daß bei zwei sich gegenüberstehenden Elektroden eine Elektrode aus dem Gemisch von metallischen und nichtmetallischen, in der Lichtbogenwärme elektronegative Gase abgebenden Stoffen und die andere Elektrode aus metallischen Stoffen und Silicium besteht; und

3. darin, daß bei einer Löschkammer mit zwei hintereinandergeschalteten Unterbrechungsstellen die Elektroden einer Unterbrechungsstelle zur Abgabe von elektronegativen Gasen dienen, während die Elektroden der anderen Unterbrechungsstelle aus metallischen Elementen und Silicium besteht.

Zweckmäßig sind die metallischen und nichtmetallischen Stoffe durch Epoxydharz zu einem festen Elektrodenkörper vereinigt.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine Löschkammer mit zwei Elektroden, F i g. 2 die Elektroden mit einem Schaltstift und F i g. 3 eine Löschkammer mit zwei Unterbrechungsstellen.

Gemäß Fig. 1 besteht die Unterbrechungsstelle einer Löschkammer 1 aus festen Kontaktstücken 2, 3 und einem Schaltstift 4. Parallel zu dieser Unterbrechungsstelle sind feste Elektroden 5 und 6 angeordnet, die mit Anschlußstücken 8,9 und 10 elektrisch verbunden sind Die Elektrode S ist hohl ausgebildet und dient als Ausströmöffnung. Der Schaltstift 4 hat eine Schaltstiftspitze 11, durch die der gezogene Lichtbogen auf die Elektroden 5 und 6 abgeleitet wird.

Die Elektroden 5, 6 und die Schaltstiftspitze 11 des Schaltstiftes 4 bestehen aus einer Vereinigung von metallischen und elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen und Silicium oder einem ähnlich wirkenden chemischen Element.

Die Mengenteile dieser drei Elemente — metallische, elektronegative Gase abgebende nichtmetallische Elemente und Silicium — werden zur Vereinigung zu einer festen Elektrode so bestimmt, daß eine gute elektrische Leitfähigkeit besteht und daß beim Löschvorgang durch die Lichtbogenfußpunkte einerseits genügend elektronegative Gase abgespalten werden, andererseits aber der durchfließende Strom durch die Wirkung des Siliciums verringert wird.

Diese drei Elemente werden vorteilhaft in pulverförmigem Zustand vermischt und durch Pressen, Gießen od. dgl. zu einer festen, zusammenhängenden Elektrode vereinigt. Um die richtigen Elektrodenverhältnisse zu erhalten und die Bedingung für die elektrische Leitfähigkeil und für den Löschvorgang zu erfüllen, müssen die drei Elemente eine bestimmte Korngröße haben.

Die Wirkungsweise der Lichtbogenlöschung ist folgende: Beim öffnen des Schalters wird ein Lichtbogen zwischen der SchaHstiftspitze 11 des Schaltstiftes 4 und der Elektrode 5 gezogen. Da die Elektroden 5 und 11 aus einer Vereinigung der obengenannten drei EIemente bestehen, wird elektronegatives Gas erzeugt und der durchfließende Strom durch das in dun Elektroden befindliche Silicium verringert.

Der Lichtbogen springt bei einer bestimmten Länge und Drucksteigerung auf die Elektrode 6 über und erzeugt unter denselben Verhältnissen weiter elektronegative Gase, wobei durch Wirkung des Siliciums die Stromabsenkung aufrechterhalten wird. Infolge der unter Druck durch die Elektrode 5 ausströmenden elektronegativen Gase sowie der eingetretenen Stromab-Senkung wird der Lichtbogen unter günstigen Verhältnissen gelöscht.

Die elektro.iegativen Gase können in einen besonderen Raum ausströmen, so daß die Löschkammer vollkommen geschlossen ist und die Gase für weitere Lichtbogenlöschungen zur Verfugung stehen.

Gemäß F i g. 2 sind die Elektroden zweistufig ausgebildet, indem in die Elektrodenkörper 12,13 und 14 besondere Nebenelektroden 15,16 und 17 eingesetzt sind, die durch Zusammenpressen eine pulverförmige Mischung von metallischen und nichtmetallischen Elementen, Silicium sowie einem Bindemittel an Epoxydharz hergestellt sind.

Die elektronegative Gase erzeugenden Elektrodenkörper 12, 13 und 14 bestehen aus einer Vereinigung von metallischen und elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen. Die Nebenelektroden 15,16 und 17 bewirken während des Loschvorganges eine Stromabsenkung. Ihre elektrische Leitfähigkeit ist größer als diejenige der elektronegative Gase abgebenden Elektroden 12,13 und 14, wodurch erreicht wird, daß der Lichtbogenfußpunkt auf den Nebenelektroden 15, 16 und 17 brennt Da diese von den Elektroden 12,13 und 14 mit einem größeren Mengeanteil von elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen umgeben sind, wird eine große Menge des elektronegativen Gases erzeugt

Man kann auch die Elektrode 12 ohne Nebenelektrode 15 gegenüber der Nebenelektrode 16 vorsehen, wobei sie die elektronegativen Gase erzeugt und die Nebenelektrode 16 den Strom herabsetzt.

Nach F i g. 3 sind in der Löschkammer 20 zwei in Serie liegende Unterbrechungsstellen angeordnet, die durch feste Kontaktstücke 21, 22 und Schaltstifte 23,24 gebildet sind. Parallel zu diesen beiden Unterbrechungsstellen sind feststehende Elektroden 25, 26 und 27,28 angeordnet, die mit den Schaltstiften 23,24 durch Schleifkontakte 29, 30 in elektrischer Verbindung stehen. Die an Zuleitungen 31, 32 angeschlossenen Elektroden 25, 27 sind hohl ausgebildet und dienen gleichzeitig als Ausströmöffnung.

Die Elektroden 27 und 28 sowie die Schaltstiftspitze

33 bestehen aus einer Vereinigung von metallischen und elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen, so daß an dieser Unterbrechungsstelle durch den Lichtbogen nur elektronegative Gase erzeugt werden.

Die Elektroden 25 und 26 sowie die Schaltstiftspitze

34 bestehen aus einer Vereinigung von metallischen Elementen und Silicium und dienen im wesentlichen zur Stromabsenkung, da die erzeugten Gase dieselben Eigenschaften wie Luft aufweisen und deswegen nur unter gewissen Umständen den Lichtbogen löschen.

Die beiden in der Löschkammer 20 angeordneten Unterbrechungsstellen sind durch eine Wand 35 räumlich getrennt, so daß jede Unterbrechungsstelle unabhängig von der anderen ist.

Die Wirkungsweise des Schalters ist wie Folgt: Wegen der Trennung der beiden Unterbrechungsstellcn werden durch die Schaltstifte 23, 24 und die festen Kontakistücke 21, 22 Lichtbogen gezogen, deren Fußpunkte auf den Schaltstiftspitzen 33, 34 und den Elektroden 25, 27 brennen. Jeder dieser beiden Lichtbogen bewirkt in seiner Einzelkammer eine Drucksteigerung.

Der zwischen der Elektrode 25 und der SchaHstiftspitze 34 brennende Lichtbogen bewirkt eine Stromabsenkung, während der zwischen der Elektrode 27 und der Schaltstiftspitze 33 gezogene Lichtbogen elektronegative Gase erzeugt.

Bei der Weiterbewegung der Schahstifte 23, 24 werden die Lichtbogenfußpunkte auf die Elektroden 26, 28 abgeleitet, so daß die Lichtbogen nunmehr zwischen den Elektroden 27, 28 und 25, 26 unter denselben Verhältnissen weiterbrennen. Durch Ausströmen der unter Druck stehenden elektronegativen Gase bei einem herabgesetzten Stromdurchfluß wird der Lichtbogen äußerst leicht gelöscht, woran auch die durch den Lichtbogen an den Elektroden 24, 25 erzeugte Gasströmung unter Umständen beteiligt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung, insbesondere elektrischer Schalter, bei der der Ausschaltlichtbogen zwischen Elektroden brennt, von denen wenigstens eine aus einem Gemisch von metallischen und unter Lichtbogeneinwirkung elektrone-

f ative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß den Elektroden (5, 6, 11; 15, 16, 17; 25, 26, 34) noch Silicium oder ein weiteres chemisches Element mit Silicium ähnlichen Eigenschaften zugesetzt ist.

2. Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung, insbesondere elektrischer Schalter, bei der der Ausschaltlichtbogen zwischen Elektroden brennt, von denen wenigstens eine aus einem Gemisch von metallischen und unter Lichtbogenein wirkung elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus metallischen Stoffen und Silicium bestehende Elektrode (15,16,17) in die aus metallischen und elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Stoffen bestehende Elektrode (12,13,14) eingesetzt ist.

3. Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung, insbesondere elektrischer Schalter, bei der der Ausschaltlichtbogen zwischen Elektroden brennt, von denen wenigstens eine aus einem Gemisch von metallischen und unter Lichtbogeneinwirkung elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei sich gegenüberstehenden Elektroden eine Elektrode aus dem Gemisch von metallischen und nichtmetallischen, in der Lichtbogenwärme elektronegative Gase abgebenden Stoffen und die andere Elektrode aus metallischen Stoffen und Silicium besteht.

4. Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung, insbesondere elektrischer Schalter, bei der der Ausschaltlichtbogen zwischen Elektroden brennt, von denen wenigstens eine aus einem Gemisch von metallisehen und unter Lichtbogeneinwirkung elektronegative Gase abgebenden nichtmetallischen Elementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Löschkammer mit zwei hintereinandergeschalteten Unterbrechungsstellen die Elektroden (27, 28, 33) einer Unterbrechungsstelle zur Abgabe von elektronegativen Gasen dienen, während die Elektroden (25, 26, 34) der anderen Unterbrechungsstelle aus metallischen Elementen und Silicium bestehen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen und nichtmetallischen Stoffe mittels Epoxydharz zu einem festen Elektrodenkörper vereinigt sind.