DE2423103C2

DE2423103C2 - Elektrischer Druckgasleistungsschalter

Info

Publication number: DE2423103C2
Application number: DE19742423103
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. Neuenhof Hermann; Klaus Dr.-Ing. Ragaller
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE2423103A1; CH583455A5; FR2271653A2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Druckgasleistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Druckgasleistungsschalter ist aus der DE-PS 6 46 031 bekanntgeworden. Bei diesem Druckgasleistungsschalter wird die Löschmittelströmung durch den Lichtbogen selbst erzeugt Während eines Ausschaltvorganges wird, sobald sich das bewegliche Kontaktstück vom festen Kontaktstück entfernt, ein Lichtbogen gezogen, der im Inneren des Druckraumes rotiert und dadurch das im Druckraum befindliche Gas schnell aufheizt, wodurch sich der Druck dieses Gases ebenfalls stark erhöht. Sobald das bewegliche Kontaktstück die den Druckraum mit dem Expansionsraum verbindende düsenförmige öffnung passiert hat, setzt eine starke Gasströmung ein, die den zwischen der den Lichtbogen führenden Elektrode und dem beweglichen Kontaktstück durch die öffnung hindurchbrennenden Lichtbogen löscht.

Die Druckerzeugung durch den Lichtbogen zum Zwecke der Beblasung des Lichtbogens zu dessen Löschung im Nulldurchgang ist naturgemäß stark stromabhängig und kann deshalb jeweils nur für einen bestimmten Strombereich optimiert werden. Dies kann dazu führen, daß zwar hohe und ganz kleine Ströme einwandfrei gelöscht werden. Jedoch entsteht in einem mittleren Strombereich ein »Loch« im Löschvermögen.

Ausgehend von der DE-PS 6 46 031 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasleistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so weiterzubilden, daß auch mittlere Ströme einwandfrei gelöscht werden können.

to Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den Ansprüchen 2 und 3 zu entnehmen. Dabei umfaßt gemäß Kennzeichen des Anspruches 2 die Durchtrittsöffnung das bewegliche Kontaktstück im Einschaltzustand druckdicht und gemäß dem Anspruch 3 ist diese Durchtrittsöffnung als sich in den Druckraum hinein erweiternde Düse ausgebildet

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalters ist folgendermaßen:

Wenn sich bei einer Ausschalthandlung das bewegliche Kontaktstück vom festen Kontaktstück entfernt, dann wird zwischen beiden ein Lichtbogen gezogen, der das in dem Zusatzdruckraum befindliche Gas stark erhitzt.

so daß dessen Druck stark ansteigt Passiert das bewegliche Kontaktstück die in dem den Zusatzdruckraum enthaltenden Isolierstoffgehäuse befindliche Durchtrittsöffnung, dann setzt eine Gasströmung von dem Zusatzdruckraum in den Dmckraum ein und bebläst den zwischen dem festen und dem beweglichen Kontaktstück durch die Durchtrittsöffnung hindurch verlaufenden Lichtbogen. Sollen nun kleine bzw. insbesondere mittlere Ströme geschaltet werden, dann reicht diese Gasströmung bei geeigneter Bemessung des Volumens des Zusatzdruckraumes zur Löschung dieser Ströme schon aus.

Sind die zu schattenden Ströme groß, dann wird der Lichtbogen auf die Elektrode kommutiert, so daß das Gas innerhalb des Druckraumes wusreichend erhitzt wird. Dies kann durch Überlagerung eines zusätzlichen Magnetfeldes erreicht werden, welche z. B. mit einer hinter der Elektrode angebrachten Spule erzeugt wird. Das Vorsehen des Zusatzdruckraumes hat also den Vorteil, daß der Strombereich stark erweitert werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der einmal auf die Elektrode ausgelenkte Lichtbogen nicht mehr auf das feste Kontaktstück zurückspringen kann, da jenes ja von dem Isolierstoffgehäuse umgeben ist. Dadurch kann die Elektrode deutlkh hinter die Kontaktstelle, also die

5C> Berührungsstelle von festem und beweglichem Kontaktstück im Einschaltzustand, zurückgesetzt werden, weswegen der Schalter besonders wirtschaftlich ausgelegt werden kann.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden.

Dabei zeigt die Figur einen Druckgasleistungsschalter im Längsschnitt, und zwar in der Stellung, nachdem das bewegliche Kontaktstück den Zusatzdruckraum verlassen hat.

Innerhalb eines Gehäuses 1 sind mittels einer Zwischenwand 2 ein Druckraum 3 und ein Expansionsrauni 4 gebildet, wobei das Volumen des Druckraumes 3 klciner ist als das des Expansionsraumes. Selbstverständlich kann das Volumen des Druckraumes 3 auch größer sein als das des Expansionsraumes; bei Versuchen aber hat sich herausgestellt, daß die Löscheigenschaften des

Schalters dann günstiger sind, wenn das Volumen des Expansionsraumes größer ist als das Volumen des Druckraumes 3. Die Zwischenwand 2 besitzt eine düsenförmige,sich zum Expansionsraum 4 hin erweiternde öffnung 5, deren Erweiterungsteil 5a in den Expansionsraum 4 hin gerichtet ist. Durch die das Gehäuse 1 nach oben abschließende Endwand 6 greift eine Stromzuführungsleitung 7 in den Druckraum 3 hinein, deren im Druckraum 3 befindliches Ende ein als Kentaktkorb ausgebildetes festes Kontaktstück 8 trägt Durch eine den Schalter nach unten hin abschließende Endwand 6a und durch die düsenförrnige Öffnung 5 greift im eingeschalteten Zustand ein als Schaltstift ausgebildetes bewegliches Kontaktstück 9 hindurch, welches mit dem festen Kontaktstück 8 zusammenwirkt und dabei von dem festen Kontaktstück 8 umfaßt wird. Das bewegliche Kontaktstück 9 wird von einer nicht weiter dargestellten Antriebsvorrichtung betätigt

Das feste Kontaktstück 8 ist von einem topfförmigen Isolierstoffgehäuse 10 umgeben, dessen beide Enden 11, 12 radial nach innen gezogen sind. Dabei bildet das eine Ende 11 eine düsenfönnig sich in den Druckraum 3 hin erweiternde Durchtrittsöffnung 13, deren kleinster Innendurchmesser dem Außendurchmesser des beweglichen Kontaktstückes entspricht und dessen Erweiterungsteil in den Druckraum 3 hin geöffnet ist Das andere Ende 12 umfaßt das feste Kontaktstück 8, so daß ein Zusatzdruckraum 14 innerhalb des Druckraumes 3 gebildet ist. Das Isolierstoffgehäuse 10 ist konzentrisch von einer ringförmigen Elektrode 15 umfaßt welche mit dem festen Kontaktstück 8 in elektrisch leitender Verbindung steht Diese Verbindung ist schematisch durch den Linienzug 16 dargestellt. In der Zeichnung ist weitei hin eine Stromzuführung 17 gezeichnet, durch die im eingeschalteten Zustand der Strom zur Elektrode 15 und von dieser über den Linienzug 16 zur Stromzuführungsieitung 7 und über das feste Kontaktstück dem beweglichen Kontaktstück 9 zufüeßt

Bei einer Ausschalthandlung läuft das bewegliche Kontaktstück 9 in Pfeilrichtung A nach unten, wobei zwischen den beiden Kontakistücken 8 und 9 ein Lichtbogen 18 gezogen wird. Dieser Lichtbogen 18 erhöht die Temperatur und den Druck des Gases im Zusatzdruckraum 14. Hat das bewegliche Kontaktstück 9 die Durchtrittsöffnung 13 passiert, wie in der Zeichnung dargestellt, beginnt das in dem Zusaf.druckraum 14 befindliche Gas gemäß den Pfeilen B in den Druckraum 3 abzuströmen. Dadurch wird der Lichtbogen 18 schon in der Durchtrittsöffnung 13 beblasen. Ist der Strom klein oder erreicht er nur mii'lere Werte, dann reicht diese Gasströmung aus dem Zusatzdruckraum 14 schon zur Löschung des Lichtbogen.* 18 aus. Natürlich muß das Volumen des Zusatzdruckraumes 14 entsprechend bemessen sein.

Sind die Ströme so groß, daß der Lichtbogen noch nicht in dem in der Zeichnung dargestellten Zustand gelöscht ist, dann wird er von dem Magnetfeld einer nicht weiter dargestellten, der Elektrode 15 zugeordneten Spule nach außen auf die Elektrode 35 kommutiert und beginnt dort zu rotieren. Er heizt das im Druckraum .3 befindliche Gas stark auf, so daß sich der Druck dieses Gases stark erhöht. Sobald das bewegliche Kontaktstück 9 die düsenähnliche öffnung 5 passiert hat, strömt das Gas aus dem Druckraum in den Expansionsraum und löscht nunmehr den durch die öffnung 5 brennenden Lichtbogen. Die nicht dargestellte Spule wird an sich erst in dem Augenblick' vom Strom durchflossen, wenn eine Schalthandlung durchgeführt wird. Im eingeschalteten Zustand ist sie stromlos. Dies kann durch geeignete Mittel, z. B. durch von der Bewegung des beweglichen Kontaktstückes ausgelöste mechanische Mittel erreicht werden. Es besteht natüriich auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Spule dauernd vom Strom durchflossen ist.

Die Elektrode ist — im Beispiel nach der Zeichnung — aus schraubenförmig gewickeltem Blechband hergestellt Dies dient dazu, den Lichtbogen zum Rotieren zu bringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Druckgasleistungsschalter mit einem in einem Gehäuse (1) angeordneten Druckraum (3) und einem Expansionsraum (4), die durch eine radial angeordnete Zwischenwand (2) getrennt und mit Löschgas gefüllt sind,

einem im Dmckraum (3) an der der Zwischenwand (2) gegenüberliegenden Endwand (6) angeordneten feststehenden Kontaktstück (8),
einer düsenförmigen, sich zum Expansionsraum hin erweiternde Öffnung (5) in der Zwischenwand (2), durch die im Einschaltzustand des Druckgasschalters ein bewegliches Kontaktstück (9) mit dem feststehenden Kontaktstück (8) in Verbindung steht,
einer konzentrisch zum feststehenden Kontaktstück (8) angeordneten, mit diesem galvanisch verbundene Elektrode (15), und einer Einrichtung zur Erzielung einer Rotation des gezogenen Lichtbogens, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
die Elektrode (15) umgibt das feststehende Kontaktstück (8),

zwischen dem feststehenden Kontaktstück (8) und der Elektrode (15) ist ein an der Endwand (6) des Druckraums (3) angebrachtes, das feststehende Kontaktstück (8) umgebendes, iopfförmiges Isolierstoffgehäuse (10) angebracht, das einen Zusatzdruckraum (14) begrenzt und in dem dem feststehenden Kontaktstück (8) gegenüberliegenden Boden (11) eine hinsichtlich ihres Durchmessers dem beweglichen Kontaktstück (9) angepaßte Durchgangsöffnung (13) für dieses 2> afweisi.

2. DruckgasleistuHgsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (13) das bewegliche Kontaktstück (9) im Einschaitzustand druckdicht umfaßt

3. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (13) als sich in den Dmckraum (3) hinein erweiternde Düse ausgebildet ist.