DE19859764A1

DE19859764A1 - Selbstblasschalter

Info

Publication number: DE19859764A1
Application number: DE1998159764
Authority: DE
Inventors: Guenter Speckhofer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-06-29

Abstract

Der Selbstblasschalter besitzt ein Steuervolumen (8) und ein Löschvolumen (10), die von einer beweglichen Trennwand (14) getrennt werden. Nach dem Trennen der Kontakte (2, 3) strömt vom Lichtbogen (5) erhitztes Gas in das Steuervolumen (8) und das Löschvolumen (10). Kurz vor Stromnulldurchgang nimmt der Druck in der Lichtbogenzone (4) ab. Das kleine Steuervolumen (8) entleert sich schnell. Der Druck im Steuervolumen (8) sinkt unter jenen im Löschvolumen (10) und die Trennwand (14) verschiebt sich in axialer Richtung. Dadurch wird eine direkte Verbindung zwischen dem Löschvolumen (10) und der Lichtbogenzone (4) hergestellt. Da das Gas vom Löschvolumen (10) eine relativ geringe Temperatur besitzt, vermag es den Lichtbogen (5) mit guter Effizienz zu löschen.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Selbstblasschal ter gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Schalter nutzen die Lichtbogenenergie zum Aufbau von Druck in ei nem Heizvolumen bzw. einem Druckspeichermittel. Bei Stromnulldurchgang strömt Gas aufgrund der in der Heiz phase aufgebauten Druckdifferenz aus dem Druckspeicher in die Lichtbogenzone und löscht den Lichtbogen.

Stand der Technik

Ein Selbstblasschalter bekannter Art wird in US 4 486 632 beschrieben. Ein Nachteil derartiger Schal ter liegt darin, dass das relativ heisse Gas vom Heizvo lumen direkt zum Löschen des Lichtbogens verwendet wird. Dies reduziert die Leistungsgrenzen des Schalters.

Darstellung der Erfindung

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Selbstblasschalter der eingangs genannten Art bereit zu stellen, der höhere Leistungsgrenzen besitzt.

Diese Aufgabe wird vom Selbstblasschalter ge mäss Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäss sind also zwei Volumen un terschiedlicher Grösse vorhanden, und es ist ein Ventil vorgesehen, welches durch den Druckunterschied zwischen den beiden Volumen betätigt wird. Das erste Volumen ist mit der Lichtbogenzone verbunden. Wenn der Druck in der Lichtbogenzone in der Nähe des Nulldurchgangs des Stroms absinkt, entlädt sich das erste Volumen, wodurch der Druck im ersten Volumen absinkt und das Ventil betätigt wird. Dadurch wird kälteres Gas aus dem zweiten Volumen in die Lichtbogenzone geleitet, wodurch eine effizientere Löschung erzielt wird.

Vorzugsweise ist das zweite Volumen wesent lich grösser als das erste Volumen, so dass es eine gro sse Menge Gas aufnehmen kann und dem Gas ausreichend Zeit zur Abkühlung bleibt.

Das Ventil kann von einer Trennwand zwischen den beiden Volumen gebildet werden. Die Trennwand wird gegen eine Federkraft betätigt.

Das zweite Volumen kann auf verschiedene Wei se mit Gas gefüllt werden. Beispielsweise kann das erste Volumen einen Zufluss bilden, über den Gas ins zweite Vo lumen fliessen kann. Es ist auch denkbar, einen separaten Kanal zwischen der Lichtbogenzone und dem zweiten Volumen vorzusehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Anwendungen der Erfin dung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausfüh rung eines erfindungsgemässen Schalters kurz nach der Kontakttrennung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Schalter nach Fig. 1 kurz vor dem Stromnulldurchgang,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Aus führung eines erfindungsgemässen Schalters,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine dritte Aus führung eines erfindungsgemässen Schalters kurz nach der Kontakttrennung und

Fig. 5 einen Schnitt durch den Schalter nach Fig. 4 kurz vor dem Stromnulldurchgang.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Schalters diskutiert. Alle hier gezeigten Ausführungen sind im wesentlichen rotationssym metrisch. In den Figuren ist deshalb jeweils nur ein Schnitt durch den halben Schalter dargestellt - die Teile unterhalb der Längs- bzw. Rotationsachse 1 sind nicht ge zeigt.

Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführung des Schalters mit einem ruhenden Kontakt 2 und einem axial verschiebbaren Kontakt 3. Kontakt 2 kann auch beweglich sein. Beim Öffnen der Kontakte entsteht, wie in Fig. 1 dargestellt, in der Lichtbogenzone 4 ein Lichtbogen 5. Vom Lichtbogen 5 erhitztes Gas strömt über einen ersten Spalt 6 in einen ersten Kanal 7 und von dort in ein Steu ervolumen 8. Vom Steuervolumen 8 gelangt es über eine Überströmöffnung 9 in ein Löschvolumen 10. In der Licht bogenzone 4 erhitztes Gas gelangt ausserdem über einen zweiten Spalt 11, einen zweiten Kanal 12 und eine Öffnung 13 mit geöffnetem Rückschlagventil 18 in das Löschvolumen 10.

Zwischen dem Steuervolumen 8 und dem Löschvo lumen 10 ist eine Trennwand 14 angeordnet. Die Trennwand 14 ist entlang Rotationsachse 1 verschiebbar und wird mit einer Feder 15 in axialer Richtung in die in Fig. 1 ge zeigte Stellung gedrückt.

In dieser Phase wird im Löschvolumen 10 der Löschdruck aufgebaut. Die Querschnittsflächen der Spalten 6, 11 und der Öffnungen 9, 13 sind so gewählt, dass der Druck im Löschvolumen 10 geringer ist als im Steuervolu men 8. Die Trennwand befindet sich deshalb in der in Fig. 1 dargestellten, geschlossenen Position.

Der Druckaufbau im Steuervolumen 8 lässt sich über die Dimensionierung des Spalts 6 und der Überström öffnung 9 wählen. Insbesondere ist der Querschnitt der Überströmöffnung wesentlich kleiner als jener des Spalts 6. (Öffnung 9 kann auch weggelassen werden.)
Wie in Fig. 2 gezeigt, fällt der Druck in der Lichtbogenzone 4 kurz vor dem Stromnull ab. Die Strö mungsrichtungen kehren sich um. Da das Steuervolumen 8 wesentlich kleiner ist als das Löschvolumen 10, entleert es sich schneller als das Löschvolumen 10. Dadurch wird der Druck im Steuervolumen 8 kleiner als jener im Lösch volumen 10. Sobald diese Druckdifferenz einen gewissen Schwellwert überschreitet, wird die Trennwand 9 gegen die Kraft der Feder 5 in Axialrichtung verschoben. Sie gibt eine Löschöffnung 16 frei und verschliesst den ersten Ka nal 7 zum Steuervolumen 8. Durch die Löschöffnung 16 wird Gas aus dem Löschvolumen 10 in die Lichtbogenzone 4 ge blasen. Gleichzeitig schliesst sich das Rückschlagventil 18.

Somit wird zum Löschen in erster Linie Gas aus dem Löschvolumen 10 und nicht aus dem Steuervolumen 8 verwendet. Das Gas vom Löschvolumen 10 besitzt geringere Temperatur als dasjenige vom Steuervolumen 8, wodurch die Löscheffizienz gesteigert werden kann. Seine tiefere Tem peratur verdankt das Gas vom Löschvolumen 10 einerseits dem Umstand, dass das Löschvolumen relativ gross ist. Gleichzeitig wird das über Öffnung 9 bzw. 13 eingeströmte Gas gut mit dem Gas im Löschvolumen durchmischt. Da die Öffnungen 9 und 13 ausserdem weit von der Löschöffnung 16 entfernt sind, wird nur ein kleiner Teil des einströmen den heissen Gases sofort in die Lichtbogenzone 4 zurück geleitet.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung des er findungsgemässen Schalters. Hier mündet der zweite Kanal 12 nicht direkt in die Lichtbogenzone 4. Ansonsten ent spricht die Funktionsweise dieser Ausführung jener nach Fig. 1 und 2.

In der Ausführung nach Fig. 4 und 5 übernimmt das Steuervolumen 8 zusammen mit Spalt 6 und Überström öffnung 9 die Aufgabe des zweiten Kanals 12, des Spalts 11 und der Öffnung 13. Das heisse Gas aus der Lichtbogen zone strömt also nach dem Trennen der Kontakte durch Spalt 6, Steuervolumen 8 und Überströmöffnung 9 in das Löschvolumen 10, wie dies in Fig. 4 gezeigt wird. Kurz vor dem Stromnulldurchgang kehren sich, wie in Fig. 5 dargestellt, die Gasflüsse um, der Druck im Steuervolumen 8 fällt schnell ab und die Trennwand 8 bewegt sich nach links. Eine Öffnung 17 in der Trennwand 14 schiebt sich über den ersten Spalt 6 und bildet eine Verbindung zwi schen dem Löschvolumen 10 und der Lichtbogenzone 4. Das relativ kalte Gas vom Löschvolumen 10 dient zur Löschung des Lichtbogens 5.

In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen wirkt die bewegliche Trennwand 14 also als ein Ventil, welches durch den Druckunterschied zwischen dem Steuervo lumen 8 und dem Löschvolumen 10 betätigt wird. In der er sten Phase nach der Trennung der Kontakte 2, 3 ist der Druck im Steuervolumen 8 grösser als im Löschvolumen 10 und die Trennwand ist so angeordnet, dass sich das Steu ervolumen 8 mit heissem Gas füllt. Gleichzeitig wird hei sses Gas in das relativ grosse Löschvolumen 10 eingelei tet. Die beiden Volumen 8 und 10 speichern also vom Lichtbogen 5 erhitztes Gas. Kurz vor dem Stormnulldurch gang nimmt der Druck in der Lichtbogenzone 4 ab. Entspre chend wird auch der Druck im kleinen Steuervolumen 8 schnell abgebaut, so dass er kleiner wird als jener im Löschvolumen. Dadurch wird die Trennwand 14 betätigt und öffnet eine Verbindung zwischen dem Löschvolumen 10 und der Lichtbogenzone 4. Kühles Gas aus dem Löschvolumen 10 dient nun zum Löschen des Lichtbogens 5.

Bezugszeichenliste

1

Rotationsachse

2

ruhender Kontakt

3

beweglicher Kontakt

4

Lichtbogenzone

5

Lichtbogen

6

erster Spalt

7

erster Kanal

8

Steuervolumen

9

Überströmöffnung

10

Löschvolumen

11

zweiter Spalt

12

zweiter Kanal

13

Öffnung

14

Trennwand

15

Feder

16

Löschöffnung

17

Öffnung in Trennwand

18

Rückschlagventil

Claims

1. Selbstblasschalter mit Kontakten (2, 3), von denen mindestens einer beweglich ist, mit einer Lichtbogenzone (4) zwischen den Kontakten und mit Spei chermitteln (8, 10) zur Zwischenspeicherung von erwärmtem Gas, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel (8, 10) mindestens ein erstes (8) und ein zweites (10) Volu men umfassen, wobei das erste Volumen (8) mit der Licht bogenzone (4) verbunden und kleiner als das zweite Volu men ist ist, und wobei ein durch Druckunterschied zwi schen dem ersten (8) und dem zweiten (10) Volumen betä tigbares Ventil (14, 15) vorgesehen ist, durch dessen Be tätigung bei Unterdruck im ersten Volumen (8) eine Ver bindung (16, 17) zwischen dem zweiten Volumen (10) und der Lichtbogenzone (4) öffenbar ist.

2. Selbstblasschalter nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das Ventil (14, 15) eine gegen Federkraft bewegbare Trennwand (14) zwischen dem ersten (8) und dem zweiten (9) Volumen aufweist.

3. Selbstblasschalter nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass sich bei Bewegung der Trenn wand (14) eine Öffnung zwischen dem zweiten Volumen (10) und der Lichtbogenzone (4) öffnet bzw. schliesst.

4. Selbstblasschalter nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Volumen eine Überströmöffnung (9) vorgesehen ist.

5. Selbstblasschalter nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Lichtbogenzone (4) und dem zweiten Volumen (10) ein vom Steuervolumen (8) getrennter Kanal (12) er streckt.

6. Selbstblasschalter nach einem der Ansprü che 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Ventil (14, 15) die einzige Verbindung zwischen der Lichtbogenzone (4) und dem zweiten Volumen (10) über das erste Volumen (8) führt.

7. Selbstblasschalter nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Volumen (10) und der Lichtbogenzone (4) ein Rückschlagventil (18) angeordnet ist.

8. Selbstblasschalter nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ven til (14, 15) im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine zentrale Achse (1) des Selbstblasschalters angeordnet ist.

9. Selbstblasschalter nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ven til (14, 15) derart ausgestaltet ist, dass es betätigt wird, wenn der Druck im zweiten Volumen (10) um einen vorgegebenen Wert über dem Druck im ersten Volumen (8) liegt.

10. Selbstblasschalter nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigung des Ventils (14, 15) die Verbindung zwischen dem ersten Volumen (8) und der Lichtbogenzone (4) ver schliessbar ist.