DE1763145C - Strombegrenzungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strombegren- 30 hen ist.

zungsvorrichtung mit einem Strombegrenzungsleiter Die Verwendung einer solchen Druckauffangvor-

aus einem verdampfbaren Material, das bei Auftreten richtung nach der Erfindung gestattet es, die Strombeeines Überstromes in eine einen hohen Widerstand grenzungsvorrichtung billig und relativ einfach herzubildende Zustandsform überführbar ist und nach stellen.

Beendigung des Überstromes in den Zustand geringen 35 Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht Widerstandes zurückführbar ist, welches in einem Ka- die auf den oder die Kolben wirkende Federbelastung nal eines mit zwei Polstücken versenenen druckfesten aus einem gummiähnüchen Material mit geschlosse-Gehäuses angeordnet ist. nen Poren.

Eine Strombegrenzungsvomchtung der vorge- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

nannten Art ist aus der deutschen Auslegeschrift *o Zeichnung, die einen vertikalen Querschnitt einer 1 146 966 und der französischen Patentschrift Strombegrenzungsvorrichtung gemäß der Erfindung 1 359 445 bekannt. Diesen bekannten Strombegren- zeigt, näher erläutert.

Zungsvorrichtungen ist gemeinsam, daß sie lediglich In der Zeichnung ist eine Schichtung 1 dargestellt,

für relativ geringe Spannungen und Ströme verwend- die aus abwechselnd aufeinandergelegten Verstärbar sind. Die mit einer Verwendung bei hohen Span- 45 kungsscheiben 2 aus Metall und IsoHerscheiben 3 aufnungen und Strömen verbundenen hohen Drücke gebaut ist. Diese Scheiben werden durch ein oberes können mit den bekannten Strombegrenzungsvorrich- Kopfstück 4 und ein unteres Kopfstück 5 zusammenhingen nicht beherrscht werden. gehalten. Die Kopfstücke 4 und 5 sind von hoher Fe-

Demgegenüber ist aus der deutschen Patentschrift stigkeit und Schlagfestigkeit. Sie werden durch Druck 4OS 440 ein Quecksilber-Trennschalter bekannt, bei 50 in ihrer richtigen Stellung gehalten, der durch eine dem ein durch Überlastung entstehender Quecksilber- größere Anzahl Druckbolzen 6 erzeugt wird. Sie fühdampf flüssiges Quecksilber durch ein Ventil auswirft, ren durch eine Öffnung ohne Gewinde in dem Kopfdas so konstruiert ist, daß das Quecksilber nicht zu- stück 4 und sind in Gewindebohrungen des Kopfstükrückfließen kann. Dadurch wird der Stromkreis unter- kes 5 verschraubt. Die Isolierung zwischen den beiden brachen, und es kommt gar nicht erst zum Aufbau 55 Kopfstücken 4 und 5 wird durch eine Isolierscheibe 7 eines hohen Druckes. auf dem Kopfstück 4 und durch Isolierhülsen 8 über

Dies ist auch bei der Schalteinrichtung nach der , den Druckbolzen 6 erreicht. Um den gesamten Druck schweizerischen Patentschrift 305 853 der Fall, bei gleichmäßig von den Kopfstücken auf die Schichder ein durch Überschreiten eines Ansprechstromes tung 1 zu übertragen, weist jedes Kopfstück auf der verdampfender flüssiger Leiter durch den damit ver- 60 Innenseite Mittelstücke 9 bzw. 10 auf, die an den bundenen Druckanstieg eine mit dem flüssigen Leiter äußersten Verstärkungsscheiben Il bzw. 12 der in Reihe geschaltete Kontaktvorrichtung nach recht Schichtung 1 anliegen. Axial durch die Schichtung 1 kurzer Zeit betätigt, die den Stromkreis unterbricht führt ein Kanal 13 für das Überstromleitermaterial und damit ein Ansteigen des Druckes auf hohe Werte hindurch.

wiederum unterbindet. Die in dieser Schalteinrichtung 65 Durch das Kopfstück 4 hindurch führt in Längsvorhandenen Mittel sind nicht geeignet, den Druck im richtung eine Bohrung 14 mit großem Durchmesser, Gehäuse auf einem vorbestimmten Wert zu halten, die in eine Bohrung 15 mit geringem durchmesser sowenn die Unterbrechung des Stromkreises nicht das wie in eine Bohrung 16 mit noch kleinerem Durch-

messer mündet, die zwischen der Bohrung 15 und tails den Punkt erreicht, an dem der Dampfdruck des einer Oberfläche 10 liegt Entsprechend vedäuft durch Metalk gleich dem Einffflldruck des flüssigen Metalls die Längsachse des Kopfstückes 5 eiae Bohrung 18 ist, beginnen sich in der Säule Dampfblasen zu bilden, mii großem Durchmesser, eine Bohrung 17 und eine Dieses würfe beispielsweise bei einem Druck von Bohrung 19 mit kleineren Durchmessern. Der Durch- S 5 Atmosphären und, in diesem Beispiel, bei einer messer der Bohrungen 16 und 19 ist ein wen« arößer Temperatur von 750° K auftreten. Dadurch wird die als der größte Durchmesser des durch die Schichtung Leitfähigkeit verschlechtert. Das führt zu einer Behindurchfüh-enden Kanals 13. Von der zylindrischen schleunigung der Temperatorerhöhung, bis der geInnenfläche der Bohrung 16 aus führen eine größere samte Querschnitt des Kanals 13 mit verdampften Anzahl Hohlräume 20 und 21 schräg in das Kopf- io Metall gefüllt ist. Zu diesem Zeitpunkt bildet sich ein stück 4 hinein, die zur Aufnahme eines Teils des Lichtbogen über den dampfhaltigen Tefl des Kanals Überstromleitennaterials bestimmt sind. Eatspre- 13 aus. Dieses bewirkt eine sehr schnelle Druckerhöchend führen von der Bohrung 19 des Kopfstückes 5 h«3g, wodurch das restliche flüssige Metall von dem ähnliche zylindrische Hohlräume 22 und 23 schräg in Kanal 13 in die Bohrungen 15 und 17 getrieben wird das Kopfstück 5 hinein. An den Hohlraum 23 schließt ts und die Kolben 28 und 29 nach außen gedrückt wersich eine mit Gewinde versehene, versenkte Bohrung den. Dadurch werfen auch die Teile 30 und 31 zusam-24 mit größerem Durchmesser an, in die eine Einfüll- " mengedrückt. _

bohrung 25 mündet Diese besitzt an der Stelle 26 ein Normalerweise beträgt das Expansionsvolumen,

Gewinde und weist eine Stiftschraube 27 auf Diese auf das sich das Volumen, das das Überstromleiter-Bohrung 25 führt von der Oberfläche des Kopfstük- *> material aufnimmt und in dem auch das Volumen ent kes5 in die versenkte Bohrung 24. Die Bohrungen 14 halten ist, das durch die Hin- und Herbewegung der und 18 in den Kopfstücken 4 bzw. 5 enthalten jeweils Kolben entsteht, erweitern kann, etwa den fünffachen einen Kolben 28 und 29, die im allgemeinen flach und Wert des ursprünglichen Volumens des Lichtbogeneben sind. Sie können aber auch eine konkave Innen- kanals Dadurch wirf sich nach Ausbildung eines flache besitzen, um den von dem Mittelteil eingenom- as Lichtbogens in dem Dampf ein Druckgleichgewicht menen Raum möglichst klein zu machen und um an- ausbilden, von dem angenommen wird, daß es etwa dererseits die Oberflächen, die an den Wänden der zwischen 5 und 10 Atmosphären liegt. Dadurch ist es Bohrungen 14 und 18 anliegen, aus Stabilitätsgründen nicht notwendig, der Strombegrenzungsvorrichtung möglichst groß zu machen. Hinten auf die Kolben 28 eine derartige Festigkeit zu geben, da diese sehr hohe und 29 sind zusammendrückbare Teile 30 unä 31 auf- 30 Drücke für sehr lange Zeiten aushalten kann, wie dies gelegt. Diese Teile 30 und 31 bestehen aus gummiarti- beispielsweise dann der Fall sein würde, wenn sich das gen Materialien mit geschlossenen Poren." Durch diese · Volumen des Überstromleitennaterials nicht ausdeh-Anordnung werfen die Kolben federnd mit dem nen könnte. Wenn das Überstromleitermaterial aus ÜberstiOmleitermaterial in Kontakt gehalten in dem dem Kanal 13 herausgedrückt wird, so wird dieses die Strombegrenzung stattfindet. Dies geschieht unab- 35 nicht aus den schräg angeordneten Hohlräumen 20, hangig von dem Aggregatzustand, d. h. unabhängig 21, 22 und 23 herausgepreßt, da das Überstromleiterdavon, ob das Überstromleitermaterial flüssig oder material aus diesen nicht entweichen kann. Das Überdarnpfförmig ist. Das in dem Kanal 13 enthaltene Ma- stromleitermaterial in diesen Hohlräumen verbleibt terial kann sich ausdehnen, wenn der Druck in dem flüssig, und die Grenzflächen zwischen der Flüssigkeit Kanal 13 infolge des Übergangs des Überstromleiters 40 und dem Dampf in diesen Hohlräumen bilden die von dem flüssigen in den dampfförmigen Zustand an- Fußpunkte des Lichtbogens. Dadurch wird der in dem steigt. Durch diese Ausdehnungsmöglichkeit wird ver- Kanal 13 bestehende Lichtbogenstrom aufrechterhalhindert, daß sich in dem Kanal 13 ein Druck ausbil- ten, solange der begrenzte Strom fließt,
det, der während des Betriebes zu ernsthaften Bruch- Die oben beschriebene Reihenfolge der Vorgänge

gefahren fuhren könnte. ₄₅ vollzieht sich sehr schnell. Die Zeit zwischen dem

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Strom- Auftreten eines Fehlers und dem Auftreten des Spitbegrenzungsvorrichtung ist folgende: Solange wäh- zenstromes (die Zeit, nach der sich die erste Blase in rend des normalen Betriebes kein Überstrom auftritt, dem Kanal gebildet hat) beträgt etwa 0,10 bis 1,5 MiI-fließt der normal auftretende Strom durch den Kanal lisekunden. "Eine ähnliche Zeitspanne besteht zwi-13, der mit flüssigem Metali gefüllt ist. Der Ener- 50 sehen dem Auftreten des Spitzenstromer, und der BiI-gieverlust, der auf Grund des sehr geringen Wider- dung eines begrenzten Stromes auf einen stabilen stands von einigen Milliohm besteht, wird über die Wert. Somit kann also der Zeitraum zwischen dem Wände bei nur geringer Erwärmung abgeleitet. Tritt Auftreten eines Fehlers und der Bildung eines beein Überstrom von mehreren hundert bis zu mehreren grenzten Stromes auf einem festen Wert zwischen einitausend Ampere auf, so wird die Flüssigkeit plötzlich 55 gen 0,1 Millisekunden und einigen Millisekunden vaaufgeheizt. Wenn die Temperatur des flüssigen Me- riieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

weitere Anwachsen des Diucfces verhindert Darüber flj _ Patentansprüche: hinaus verwendet diese Schalteinrichtung einen mit | einesn Gas gefüllten Balg, der bsa Aeftreten eines V. η

1. Strombegrenzungsvomchtung mit einem Lecks zum Entweichen des darin enthaltenen Gases ψ-Strombegrenzungsleiter aus einem verdampfbaren 5 führt, das dann in den Tefl mit dem verdampfbaren * Material, das bei Auftreten eines Überstromes In Leiter eindringen and dort nachteilig wirken kann.

eine einen hohen Widerstand biWende Zustands- Das Gleiche trifft bei der aus der deutschen Patemfonn überfühibar ist und nach Beendigung des schrift 842811 bekannten Schaltvorrichtung zu, bei Überstromes in den Zustand geringes Wider- dei gemäß einem Ausfübnmgsbeispiel Trennwände stands zuxückführbar ist, welches in einem Kanal io als Doppeltrennwände ausgebildet sein können, deren eines mit zwei Polstücken versehenen drackfesten Zwischenraum mit einem gas- oder dampfförmigen Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekenn- Medium, vorzugsweise Luft, ausgefüllt ist, das als Polzeich η e t, daß zumindest eine aus einem feder- ster zum Aasgleich von Druckstößen m den Kammern belasteten Kolben (28, 29) bestehende Druckauf- dient Auch diese Luftpolster sind zur Beherrschung fangvorrichtung zur Begrenzung des bei der Ver- 15 von bei hohen Strömen und Spannungen auftretenden dampfung des Strombegrenzßqgsleiters in 4em hohen Drücken nicht geeignet
Gehäuse (1) auftretenden Druckes auf einen vor- Demgegenüber Gegt der Erfindung die Aufgabe

bestimmten Wert vorgesehen ist zugrunde, eine Strombegrenzungsvornchtung zu

2. Strombegrenzungsvomchtung nach An schaffen, die bei relativ leichtem Aufbau in der Lage sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den so ist, die bei derartigen Strombegrenzungsvorrichtungen oder die Kolben (28,29) wirkende Federbelastung bei Verwendung bei hohen Spannungen und Strömen aus einem gummiähnlkhen Material mit gesenk»- auftretenden hohen Drücke zu beherrschen.

senen Poren besteht. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer

Strombegrenzungsvornchtung der eingangs genann-25 ten Art dadurch gelöst, daß zumindest eine aus einem

federbelasteten Kolben bestehende Druckauffangvorrichtung zur Begrenzung des bei der Verdampfung des Strombegrenzungsleiters in dem Gehäuse auftretenden Druckes auf einen vorbestimmten Wert yorgese-