DE2009986A1

DE2009986A1 - Lichtbogen-Unterbrechungs- und Löscheinheit für einen elektrischen Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2009986A1
Application number: DE19702009986
Authority: DE
Inventors: Enrico Bergamo Baldini (Italien)
Original assignee: Magrini Fabbriche Riunite Magrini Scarpa e Magnano MSM SpA
Current assignee: Magrini Fabbriche Riunite Magrini Scarpa e Magnano MSM SpA
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1970-09-24
Also published as: BE747144A; CH522946A; FR2037813A5; GB1307895A; US3626127A; DE7007773U

Description

PATENTANWlIiTE 2 OO 99 8

H. NEGEJVDANK · DIPI.-ING. H. HAUCK < jjipl;-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG- MÜNCHEN
ZPSIEItUJJGSAHSCHRIFTi HAMBTTRG 36 · NETTER WAtI il

TKL. 3Θ 74 28 UND 36 4115

-^.agrx.ni — 1'8.DuX⁷ICQS j.ulUlllte te leg», negedapatent Hamburg '

liagrini - Scarpa e Hagnano müjvchenis - mozartsth.23

TEL-5 38 05 88 _. . .j .A-J.. .J . ,/·—· TElEGH. NEGEUAPATENT MÜNCHEN

/ic. χ·'. Juvara '·.)- .

l.:ailanä/Itallen . hambttrg, 2. ^irz 1 970

licht"bo^eu-üutertoechungs-- unä, Xöscheiuheit ftir einen'elektriüctaen IeistungsschaIter

!»le ajrfinüun-2 "bezieht sich auf eine liinheit zum Unterbrechen und iösclieu dea zwischen den Kontakten eines sich öffnenden I.ei3tung8cici'iulterrj tiborBpringcnden IGichtbogens und insbesondere auf Verbesserungen an den verschiedenen Löscheinrichtungen ianerhalb der lAOhtbogenkaminer von elektrischen liei-Etungsijchaltern, die darauf gerichtet sind> eine gegenliber uekunnten jjürjcheinrichtungen bessere Ijösohwirkung zu erzielen. ." " ■

ü.'j i;.;t bekannt, daß IjoL-jtungsschalter mit magnetischer 1!Iasung flir iibcjchaltung in der i.uft mit einer Iiichtbogenlöscheinholt versehen sind, die zv/ei Kontakte aufv/eist, zwischen denen beim Offnen des loistungsschalters ein Lichtbogen

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eingeleitet und vermittels "bekannter Lichfbogenhörner und Lichtbogenverdrängungshorner nach oben in eine Unterbrechungskammer verlagert wird, die aus einem 3atz von !Matten, im allgemeinen aus Hartporzellan, besteht, die in zwei Paketen oder Abschnitten von einem im wesentlichen' zueinander identischen Aufbau angeordnet sind und in bekannter iieise zwei sich gegenüberliegende löschkammerη bilden.

Das eine Anschlußstück des Xeistungsschalters mit magnetischer Blasung ist mit dem feststehenden Kontakt und mit dem diesem zugeordneten !lichtbogenhorn, und das andere Anschlußstiick mit dem beweglichen Kontakt und dessen !lichtbogenhorn verbunden. Im allgemeinen sind mit den genannten Abreißkontakten noch weitere Kontakte verbunden, die dazu dienen, bei vollständig geschlossenem Schalter den Betriebsstrom aufzunehmen. Im mittleren Teil der Löschkammer sind swei Lichtbogenverdrängungshorner angeordnet, deren Anschlüsse mit den beiden in Reihe geschalteten Blasspulen verbunden sind.

üei der Ausschaltung eines Stror4a?eiaes bewegt sich der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt weg und verursacht damit das Entstehen eines Lichtbogens, der als aus

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drei Abschnitten bestehend bezeichnet werden kann. Der Lichtbogen neigt unter dem 'Einfluß der durch den Lichtbogen erwärmten Luft und infolge der magnetischen Kräfte, welche eine Verlängerung des Lichtbogens begünstigen, dazu, nach oben zu wandern.

Der erste Lichtbogenabschnitt erstreckt sieh zwischen dem an dem bewegliehen Eontakt entsprechenden Lichtbogenhorn und dem diesem zugeordneten Lichtbogenverdrängungshorn,. der zweite Lichtbogenabschnitt zwischen den beiden Lichtbogenverdrängungshörnern, und der dritte Abschnitt zwischen dem an dem feststehenden Lichtbogenhorn und dem diesem zugeordneten Lichtbogenverdrängerhorn.

Zwei kleine Lösch- ader Hilfskammern, die sich in der Mitte der Hauptkammer befinden, haben die Aufgabe, den zweiten Lichtbogenabschnitt zu unterbrechen und die beiden vorgenannten, in !leihe -geschalteten Blasspulen in den Stromkreis einzuschalten. Die Anschlüsse der in Reihe geschalteten Spulen sind jeweils mit den beiden Lichtbogenverdrängungshörnern verbunden. Infolge der durch die Reaktanz der Spulen erzeugten gegenelektromotorischen Kraft, müssen"Hilfslöschkammern für den verdrängten Lichtbogen vorgesehen sein, um nach dem Löschen des zweiten Lichtbogenabschnitts die

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jjlasöpulen in Reihe mit den beiden übrigen Luichtbogenabschnitten einschalten zu können.

JJurch die Erregung dieser Spulen wird ein magnetischer !•Muß in einem geeignet ausgebildeten magnetischen Kreis erzeugt, der ein Paar seitlich angeordneter magnetischer Polplatten aufweist. Die Polplatten bestehen vorzugsweise aus Siechen eines geeigneten magnetischen Materials, liiiu aus dem gleichen Material hergestellter Magnetkern verbindet die beiden Polplatten miteinander, und die ulasspulen sind auf den Magnetkern gewickelt.

Vie der Pachmann weiß, erzeugt dieser magnetische Kreis (des Ii-i'yps) im erregten Zustand einen magnetischen Pluß zwischen den Polplatten, der sich quer zwischen den Polplatten erstreckt und die nach oben gerichtete Verlagerung des ersten und des zweiten Lichtbogenabschnitts in die Löschkammer hervorruft. Innerhalb der Löschkammern befinden sich Hartporzellanplatten einer solchen formgebung und in einer solchen Anordnung, daß sie für den Lichtbogen einen zickzackförmigen Weg bilden, wodurch dieser verlängert und schnell gelöscht wird.

Schalterausführungen der vorstehend beschriebenen Art sind

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im äLlgemeinen .seta? Yeiewlqkeltj erapflnällela ψψ. IaIbQn ;g Abmessungen» I)ie Eanst^ulsticin uod die gegenseitige Ji.ip©^"' der iLeEaffiil^latnbeB:, ;s«yfi© Im₁ aiiLgaiaeiinein <li©

y 'kalben derastigs Elolislteo stets und siöä seta lc

3s TDes-fceHi; d^ber ein g33Q||e3 Iptf^g^^e aij

eine scnnellere und wi

vfiedierum 4ie ÖEöße 4^^ Jiiniieiten ¥ei;3?inggi!n u^ einfachen laaqen» iait den sich daMWS ergehenden lichen-teohnisphen und wi

ist $3he;G At%abq deE liit|iRdang| eine ve»h.| und J^sqheinheil; gur TJrite^lPEephwRg vjnd s iiphtiaqgens (ip e.iRßw ^ei-s-bungssc^alteE dpa f ten ΐ,/pii) ziJ} ucha||eti| 4u^ph, welche 4iß 3Qhn_;S-iligkeit

der auj den iichtbogen pusgeütiten IjüsPhwiEk und dadupph ito Vergleich zu loekanpjten i;|.nher[5e.n tcschniBphe un4 VriEtsphaftlii^he Ypr^eile au halten werden. . .

V/eiterhin sollen durcli die ^r^indung in de? jj'orrii und

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nung verbesserte Unterbrechungs- und Verdrängungsvorrichtungen (wie ζ. B. Abreißkontakte und lichtbogenhörner) geschaffen werden, welche einen höheren Wirkungsgrad und eine längere lebensdauer haben.

Zur lösung der gestellten Aufgabe wird eine im einzelnen aus der nachstehenden Beschreibung ersichtliche lichüpgenünterbrechungs- und löscheinheit für eineo elektrischen leistungsschalter, vorzugsweise einen leistungsschalter mit magnetischer Blasung, vorgeschlagen, welcher Abreißkontakte, lichtbogenhörner, lichtbogenverdrängungshörner und lichtbogen-löschkamraern aufweist und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abreißkontakte sich gegenüberliegende, im wesentlichen flache unterhalb des licbtbogens befindliche und bei der Ausschaltung in einer parallelen lage zueinander bleibende Abschnitte aufweisen, welche dazu dienen, in den Kontakten zwei zueinander parallele und eine wechselseitige Induktionswirkung ausübende Stromflüsse zu erzeugen, durch welche der lichtbogen zwischen die lichtbogenhörner gedrückt wird, die lichtbogenhörner aus mit langlöchern versehenen Metallstäben von einem im wesentlichen viereckigen Querschnitt bestehen, geneigt gegen die Waagerechte und symmetrisch zur Symmetrieebene der löscbkammern ausgerichtet sind, und die löschkammern aus zu Paketen zusammengefaßten Hartporzellanplatten

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■bestehen und einen zur leitung des erforderlichen magnetise hen aflusses dienenden magnetischen Kreis aufweisen.

Ein bevorzugtes,, jedoch nicht ausschließliches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen:

Piguren 1 und 2 sehematiscb einen senkrechten Schnitt durch einen mit der erfindungsgemäß verbesser- ^

■ · ■ · ' ■ w

ten Iiöseheinheit versehenen !leistungsschalter . mit magnetischer Blasung zeigen, wobei s-ich die . . Abreißkontakte in der teilweise geöffneten Stel-

lung befinden,. - ..

3 .schematisch einen waagerechten Schnitt durch die !löschkammer leines Schalters mit magnetische^ Blasung entsprechend der .Iiinie X-X der Hg. 1 zeigt,

4 eine schematische Darstellung des Leistungssehai- IP ters der ]?ig. 1 ist, wobei sich die Abreißkontakte in einer !»age zu. Beginn der Trennung befinden^ und'

5 einen Iiängsschaitt durch einen leiter zeigt, welcher ein;,lichtbogenhorn nach der Erfindung bildet.

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Der in den Figuren dargestellte Leistungsschalter 1 "besteht in einer Luft-Schaltvorrichtung und weist in bekannter ¥eise Abreißkontakte 2 und 5_t eine aus zwei gleichen Abschnitten 5 und 6 bestehende Unterbrechungskammer 4, Lichtbogenhörner 7 und 8 und lichtbogenverdrängungs- oder Lichtbogenvalängerungshörner 10 und 11 auf. Die Hörner 10 und 11-befinden sich jeweils in der liiähe von HiSskammern 12 und 13 und haben die Aufgabe, den verdrängten Lichtbogen zu löschen, während sich die in Reihe geschalteten Blasspulen 14 und 15 zwischen den Hilfskammern befinden. Die Anschlüsse der in Reihe geschalteten Spulen sind mit den Lichtbogenverdrangungshörnern 10 bzw. 11 verbunden. Außerdem weist der Leistungsschalter einen magnetischen Kreis 16 auf, der aus seitlich angeordneten Polplatten 17 und einem die Polplatten verbindenden Hagnetkern 18 besteht, auf welchen die Spulen 14 und 15 aufgewickelt sind.

Innerhalb der Löscheinheit befinden sich Plattenpakete 19 aus Hart porzellan, die einen zickzackförmigen Weg bilden, durch den der Lichtbogen verlängert und schnell gelöscht wird.

Das Bezugszeichen A in Pig. 1 bezeichnet das mit dem fest-

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stehenden Kontakt 2 verbundene ,Sehalt eransctilußstück, während das Bezugszeichen B das mit dem beweglichen :Kontakt 3 verbundene Anschlußstüek bezeichnet„■

Die den Gegenstand dieser SriIndung bildenden Yerbess er wagen sind, wie bereits ausgeführt, auf die Erhöhung der Wirksamkeit der lichtbogenlöschung und damit auf die Verripge^ rung der Abmessungen, sowie des Preises des gesamten Schalters gerichtet. Zu .diesem Zweck weisen die Abreißkontakte fP 2 und 5 unterhalb der Kortektflachen, an denen der lichtbogen überspringt, sehr groß bemessene, im wesentlichen- ebe-^· ne und beim Öffnen der Kontakte zunächst parallel zueinander befindliche Kontaktflächen 20 und 21 auf. Es, wurde festgestellt, daß eine solche Formgebung der Kontakte eine stärkere Komponente erzeugt, dircfa welGhe der Lichtbogen 22 ^S¹Ig. 4) entlang der iichtbogenhörner 7 und 8' nach oben gedrliekt v/ird. Die große Oberfläche jedes Abreißkontaktes gestattet die leitung von gtromflüssen 23, 24 (JPig. 4)» die parallel -M zueinander und dichter beieinander verlaufen als bei Kontakten herkömmlicher formgebung, Diese parallelen Ströme erzeugen entsprechend den Grundprinzipien der iilelcbrotechnik eine sehr starke Komponente, welche den lichtbogen 22 nach oben drückt. ' -

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BAD ORIGINAL

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Es wurde festgestellt, daß die Zonen der Abreißkontakte, die unterhalb derjenigen liegen,'an denen der lichtbogen überspringt, zur Erzielung dieser starken Komponente ein so weit wie möglich geradliniges Profil aufweisen müssen. Dadurch wird erreicht, daß die Blasen der Kontakte auch in/der geöffneten Stellung (und für eine große Ausdehnung) so nahe wie möglich beieinander liegen und die sich gegenseitig induzierenden Ströme 23 und 24 möglichst nahe einander verlaufen.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Formgebung und die Anordnung der Lichtbogenhörner 7 und 8 in hohem Maße die Schnelligkeit und Wirksamkeit der Lichtbogenverdrängung und damit dessen löschung beeinflussen. Aus diesem Grunde sind die Lichtbogenhörner 7 und 8 erfindungsgemäß aus Metallstäben von einem im wesentlichen viereckigen und gleichförmigen Querschnitt ausgeführt, wobei sich Langlöcher 9 (J?ig. 5) in den Stäben befinden. An ihrem unteren Abschnitt sind die Stäbe zur Symmetrieebene I-X der Unterbrechungskammer 4 symmetrisch geneigt angeordnet.

Durch verschiedene Versuche wurde ermittelt, daß der Winkel a (Fig. 4) zwischen jedem Lichtbogenhorn und einer

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waagerechten Ebene bei einem leistungsschalter für eine Betriebsspannung von 6-12 kY zwischen 40° - 50°, und bei einem leistungsschalter für eine Betriebsspannung von 15 - 24 kY zwischen 30° - 40° betragen muß.

Infolge dieser. Anordnung sind die lichtbogenabschnitte 25 und 26 (nämlich der Abschnitt .zwischen dem lichtbogenhorn 8 und dem lichtbogenverdrängungshorn 10,. wie auch der Abschnitt zwischen dem lichtbogenhorn 7 und dem lichtbogenverdrängungshorn 11) einander gleich, und da die Abschnitte 5 und 6 der löschkammer ebenfalls einander ■gleich sind, werden die lö'schkammerabschnitte in gleichem Maße beansprucht und das Hartporzellan der löschplatten 19 wird besser ausgenutzt.

Die Platten, welche die Hilfskammern 12 und 13 zum löschen des verdrängten lichtbogens bilden (und im allgemeinen aus Hartporzellan bestehen), sind erfindungsgemäß aus einem magnetischen Metall ausgebildet,, so daß sie zum Zwecke der Unterbrechung des verdrängten lichtbogens die magnetiaihe !Feldwirkung mit der Wirkung der Bogenau%altung und -Verlängerung verknüpfen.

Es hat sich gezeigt (i*ig. 2), daß bei Bezeichnungen der

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unteren Enden der Lichtbogenverdrängungshörner mit a und b_, der Spitzen der Lichtbogenhörner mit £ und d_, des Endes des feststehenden Abreißkontaktes mit £ und der von dem linde des beweglichen Kontaktes 1/100 Sekunde nach seiner Trennung von dem feststehenden Eontakt eingenommenen Lage mit f ein nahezu regelmäßiges oechseck durch "Verbinden dieser Punkte erhalten wird, jjiine derartige Anordnung ist am besten dazu geeignet, den Lichtbogen schnell nach oben zur Löscheinheit zu drücken.

Obwohl das zur Beschreibung der Erfindung gewählte Ausführungsbeispiel auf einen Luft-Schalter mit magnetischer Blasung gerichtet ist, lassen sich die verschiedenen, beschriebenen besonderen Sigenschaften auch auf andere Schalterausfiihrungen anwenden, wie z. 3. j?liissigkeits- oder Ü-as-Schalter (andersartig als die Luft-Schalter). Darüber hinaus lassen sich die Verbesserungen in den verschiedenen Unterbrechungs- und Löscheinrichtungen auch weiter abwandeln oder in absprechender Weise ausgestalten, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

P a t e η t a η s ρ r ü c h e

.JLichtbogen-Unterbrechungs- und Löscheinheit für einen elektrischen leistungsschalter, vorzugsweise einen Leistungsschalter init magnetischer Blasung·, welcher Abreißkontakte, Lichtbogenhörner und einer !lichtbogenlöschkammer zugeordnete Lichtbogenverdrängungshörner aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreißkontakte (2, 3) Λ

sich gegenüberliegende, im wesentlichen flache unterhalb des Lichtbogens befindliche und bei der Ausschaltung in' einer parallelen Lage zueinander bleibende Abschnitte aufweisen, welche dazu dienen, in den Kontakten zwei zueinander parallele und eine wechselseitige Induktionswirkung ausübende Stromflüsse_(23, 24) zu erzeugen, die Kontakte (2, 3) einem Paar von Lichtbogenhörhern (7, 8) zugeordnet sind, die aus mit Langlöchern (9) versehenen Metallstäben von einem im wesentlichen viereckigen Qua?- ä

schnitt besteben, stark geneigt gegen die Waagerechte und symmetrisch zur Symmetrieebene der Unterbrechungskammer (4) ausgerichtet sind, und die Unterbrechungskammer (4) aus zwei Paketen von Hartporzellanplatten(19) für die Hauptlichtbögen und zwei Paketen von magnetischen Metallplatteη (12, 13) für den verdrängten Lichtbogen bestehen.

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2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch ^kennzeichnet, daß die Lichtbogenhörner (7, 8) aus im wesentlichen geradlinigen Metallstäben "bestehen, die jeweils bei einem Leistungsschalter für 6 - 12 kV unter einem zwischen 40° 50 liegenden Winkel, und bei einem leistungsschalter für 15 - 24 kV unter einem zwischen 30° - 40° liegenden Winkel gegen die Waagerechte geneigt sind.
3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lichtbogenhorn (7 oder 8) eine Reihe von Langlöchern (9) aufweist, die über die ganze länge des Lichtbogenhorns verteilt sind.
4. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien, welche die unteren Enden der Liehtbogenverdriingungshörner (10, 11) mit den unteren Enden der Lichtbo-

• genhörner (7> 8) und mit den Enden der Abreißkontakte (2, 3) verbinden, ein nahezu regelmäßiges Sechseck bilden, wenn sich der bewegliche Abreißkontakt in einer Lage befindet, welche der Lage entspricht, die er 0,01 Sekunden nach dem Beginn der 'üennung der Korfakte einnimmt.
5. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Verwendung an einem Leistungaschalter mit

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magnetischer Blasung, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter entsprechend-der oben angeführten Beschreibung ausgeführt und aus den Zeichnungen ersichtlich ist und für die angegebenen Zwecke verwendbar ist.

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