DE2539831A1

DE2539831A1 - Verfahren und anordnung zur lichtbogenloeschung bei strombegrenzenden schaltern

Info

Publication number: DE2539831A1
Application number: DE19752539831
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Phys Dr Niemeyer; Neuenhof Prof Dipl In Ragaller
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1975-08-19
Filing date: 1975-09-08
Publication date: 1977-03-03
Also published as: DE7528297U; GB1556018A; CH589351A5

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Verfahren und Anordnung zur Lichtbogenlöschung bei strombe= grenzenden Schaltern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lichtbogenlöschung bei strombegrenzenden Schaltern mit einer aus mindestens einer Löschplatte bestehenden Löschvorrichtung, in die der zwischen den Schaltstücken entstehende Schaltlichtbogen hineinpetrie= ben wird,sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt,bei verschiedenen Schaltertypen,wie.ζ.B. beim Deion-Schalter oder beim Kühlkammerschalter,den Schaltlichtbogen z.B. durch magnetische Kräfte von einer Kontakstelle weg und in ein Löschsystem hineinzutreiben.

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Solche Schalter werden nun insbesondere auch als Strombe= grenzer verwendet, wobei der hierzu erforderliche Spannungs= aufbau erfolgt, sobald der Schaltlichtbogen in das Lösch= system eingelaufen ist. Die obere Grenze des vom Schalter abzuschaltenden Stromes ist insbesondere dadurch gegeben, dass der Schaltlichtbogen' nicht mehr einwandfrei in das Löschsystem einläuft. Aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1 463 68l ist nun ein Selbstschalter,insbesondere Leitungs= schutzschalter, mit im Stromkreis eines Hauptkontaktteiles liegenden Auslöser und mit den Kontaktteilen elektrisch ver= bundenen Lichtbogenleitblechen bekannt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren sowie eine Anordnung für strombegrenzende Schalter anzugeben, wodurch eine schnell wirksame Strombegrenzung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Einschalten mindestens eines Widerstandes durch den Lichtbogen in den Strom= pfad gelöst,wobei der Widerstand, der sich beim Erreichen einer Temperatursehwelle um mindestens eine Zehnerpotenz von einem niedrigen auf einen höheren Wert ändert, beim Eintritt des Licht= bogens in die Löschvorrichtung mit seinem höheren Wert im Strom= pfad wirksam wird.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch

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aus, dass die Löschvorrichtung des Schalters neben Lichtbogenlaufschienen mindestens eine metallische Löschplatte aufweist, die in Laufrichtung des Lichtbogens gesehen aus der Löschvorrichtung hervorsteht, wobei der temperaturabhängige Widerstand zwischen einer Lichtbogenlaufschiene und einer ihr benachbarten metallischen Löschplatte eingeschaltet ist.

Der Hauptvorteil der neuen Anordnung ist nun darin gelegen, dass durch diese eine für das Einlaufen des Lichtbogens in die Löschvorrichtung wesentliche Erleichterung geschaffen worden ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 Einen strombegrenzenden Schalter mit einer aus Löschplatten bestehende Löschvorrichtung,

Fig. 2 eine Schaltervariante zu Fig. 1, bei der ein temperaturabhängiger Widerstand zwischen zwei benachbarten Löschplatten eingeschaltet ist,

Fig. 3 eine Schalt-ervariante zu Fig. 1, bei der jeweils zwischen benachbarten Löschplatten temperaturabhängige Widerstände angeordnet sind,

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Pig. ^ eine Variante zu Fig. 1, bei der dem temperaturabhängigen Widerstand ein weiterer Widerstand parallelgeschaltet ist,

Fig. 5 eine Variante zu Fig. 1 mit einer unterteilten Löschplatte und

Fig. 6 einen strombegrenzenden Schalter mit einer Kurzschlusseinrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse aus Isolierstoff bezeichnet. Im Gehäuse 1 ist eine Löschvorrichtung 2 untergebracht. Die Löschvorrichtung 2 ist zu beiden Seiten von Laufschienen 3 umfasst. 3a ist ein feststehendes Kontaktstück, das mit der einen Laufschiene 3 fest verbunden ist. Das bewegliche Schaltstück 4 hat bei 5 seinen Drehpunkt und ist über die Litze 6 mit der anderen Laufschiene 3 verbunden. Mit 7 und 8 sind die äusseren Anschlüsse des Schalters bezeichnet. Das bewegliche Schaltstück k wird in an sich bekannter Weise durch eine Antriebsvorrichtung 9 konventioneller Art betätigt. Benachbart der das feststehende Kontaktstück 3a tragenden Laufschiene 3 befindet sich eine metallische Löschplatte 10, die in Richtung auf die Löschvorrichtung 2 gesehen hervorsteht. Zwischen der Löschplatte 10 und der letztgenannten Laufschiene 3 ist ein temperaturabhängiger Widerstand 11 so eingeschaltet, dass er diese Teile 3 und 10 überbrückt. An den

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beiden Seiten des Widerstandes 11 sind zu dessen Wärmeschutz Schutzplatten lla vorgesehen.

Als temperaturabhängige Widerstände können vorzugsweise solche verwendet werden, die z.B. aus Molybdänsilicid oder Bariumtitanat-Keramik bestehen.

Gegebenenfalls kann der Widerstand 11 auch durch eine sogenannte Strombegrenzungsvorrichtung ersetzt werden, bei der ein Strombegrenzungsmaterial (z.B. Natrium) bei Stromdurchgang reversibel verdampft.

Wesentlich ist jedenfalls, dass der Widerstand 11 in relativ kurzer Zeit seinen Widerstandswert um wenigstens eine Zehnerpotenz erhöht.

Die Wirkungsweise der neuen Anordnung ist folgende: Wenn sich beim Einschalten die Kontakt- bzw. Schaltstücke 3a, Ί getrennt haben, wird der entstehende Lichtbogen in Richtung des Pfeiles 12 z.B. magnetisch in die Löscheinrichtung 2 getrieben. Hierbei bewegen sich die Pusspunkte des Lichtbogens auf den Laufschienen 3. Sobald der Lichtbogen L in die gezeichnete Lage gelangt ist, bildet sich zwischen der Laufschiene 3 und der Löschplatte 10 ein Teillichtbogen L₁,

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Zugleich beginnt die Aufheizung des temperaturabhängigen Widerstandes ¹Il._ In dem Masse wie der zunächst noch niederohmige Widerstand 11 den Bogenstrom übernimmt, verlischt der Teillichtbogen L,. Nach dem Erlöschen des Teillichtbogens L₁ wird der Widerstand 11 durch den hindurchfliessenden Strom aufgeheizt und geht dadurch in seinen hochohmigen Zustand über. Dadurch erzeugt er einen erhöhten Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall addiert sich dem Spannungsabfall, den der Lichtbogen L bei seinem Einlauf in die Löschvorrichtung 2 in bekannter Weise durch Unterteilung erfährt. Somit addiert sich zu dem Spannungsaufbau des Lichtbogens L in der Löschvorrichtung 2 der Spannungsabfall an dem in den hochohmigen Zustand übergegangenen Widerstand 11, wodurch sich die verbesserte strpmbegrenzende Wirkung ergibt.

In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung ein Beispiel angebeben, bei dem der Widerstand 11 innerhalb der Löschvorrichtung 2 zwischen zwei metallischen Löschplatten 13 und Ik eingeschaltet ist. Ansonst sind in Fig. 2 lediglich die Laufschienen 3 angedeutet, wogegen die Kontakt- bzw. Schalteinrichtung weggelassen wurde. Die Wirkungsweise ist analog wie zu Fig. 1 beschrieben wurde.

In Fig. 3 ist in schematischer Darstellung eine Anordnung

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wiedergegeben, bei der sich zwischen den aus Metall bestehenden Löschplatten 15, .16, 17 und 18 weitere temperaturabhängige Widerstände 11' befinden. Die einer der beiden Laufschienen 3 am nächsten gelegene Löschplatte 15 ragt in Richtung auf die gesamte Löschvorrichtung gesehen am weitesten vor, wogegen die weiteren Löschplatten 16, 17 und 18 von Platte zu Platte bis zur anderen Laufschiene 3 hin immer weniger hervorstehen, um in Zusammenwirken mit den Widerständen 11' ein sukzessives Erlöschen des Lichtbogens zu ermöglichen.

In Fig. 4 ist eine Anordnung entsprechend Fig. 1 zur Entlastung des Widerstandes 11 gezeigt. Letzterem ist ein weiterer Widerstand 19 parallelgeschaltet, der sich beim Erreichen einer Temperaturschwelle von einem höheren auf einen niedrigeren Widerstandswert ändert. Dadurch wird erreicht, dass der Widerstand 11 relativ kurzzeitig stromführend sein muss. Der Widerstand 19 kann aus einem Halbleitermaterial mit positivem Temperatur-Koeffizienten des Widerstandes, beispielsweise Siliziumkarbid, hergestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit, wie der Widerstand 11 entlastet werden kann. Dieser Widerstand 11 ist zwischen der Laufschiene 3 und einer aus Metall bestehenden Löschplatte 20 eingeschaltet, wobei letztere aus der Löschvorrichtung 2,

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wie in Fig. 1, hervorsteht.Diese Löschplatte 20 endet jedoch etwa dort, "wo die Löschvorrichtung 2 beginnt. Die Laufschiene ist mit der nächsten Löschplatte 2a der Löschvorrichtung 2 durch eine Kurzschlussbrücke 21 elektrisch verbunden. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht anfänglich (Licht-

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bogen L , L₁, L_?) derjenigen wie in Fig. 1. Sobald der Wider-

stand 11 Strom führt, erlischt der Teillichtbogen L₁. Anschliessend wird der Widerstand 11 aufgeheizt und geht in seinen hochohmigen Zustand über. Sein Spannungsabfall wirkt zusammen mit dem Spannungsaufbau des Lichtbogens strombegrenzend, sobald dieser die Lage L.. erreicht hat und in die Löschvorrichtung 2 eingelaufen ist. Sobald der Lichtbogen im weiteren Verlauf die Lage L₁. erreicht und auf die gegenüber den Löschplatten 2 zurückgezogen angeordnete Löschplatte 2a

t gelangt, erlischt der weitere Teillichtbogen L₁^ wegen der Kurzschlussbrücke 21. Dadurch wird der Widerstand 11 aus dem Strompfad ausgeschaltet.

Fig. 6 zeigt schliesslich eine Anordnung zum Kurzschliessen des Widerstandes 11, bei der das um den Drehpunkt 5 bewegliche Schaltstück ¹I an einem Isolierarm 22 ein Hilfskontaktstück 23 trägt. Beim Ausschalten des Schalters wird durch das Hilfskontaktstück 23 das Kontaktpaar 24 überbrückt.

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Andererseits ist das Kontaktpaar 2k jedoch über die Leitungen 25 und 2*6 mit den Löschplatten verbunden, zwischen denen der temperaturabhängige Widerstand 11 eingeschaltet ist.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.^Verfahren zur Lichtbogenlöschung bei strombegrenzenden Schaltern mit einer aus mindestens einer Löschplatte bestehenden Löschvorrichtung, in die der zwischen den Schaltstücken entstehende Schaltlichtbogen hineingetrieben wird, gekennzeichnet durch das Einschalten mindestens eines Widerstandes (11, II¹) durch den Lichtbogen in den Strompfad, wobei der Widerstand (11, II¹)» der sich beim Erreichen einer Temperaturschwelle um mindestens eine Zehnerpotenz von einem niedrigen auf einen höheren Wert ändert, beim Eintritt des Lichtbogens (L, L,; L¹, L') in der Löschvorrichtung (2) mit seinem höheren Wert im Strompfad wirksam wird,

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den temperaturabhängigen Widerstand (11) Mittel (19, 21) zugeordnet sind, die den Stromfluss durch den Widerstand (11) nach einer vorgebbaren Zeit reduzieren.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschvorrichtung (2) des Schalters neben Lichtbogenlaufschienen (3) mindestens eine metallische Löschplatte (10, 13, IU, 15, 20)

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enthält, die in Laufrichtung (12) des Lichtbogens (L, L ; L , L) gesehen aus der Löschvorrichtung (2) hervorsteht, wobei der temperaturabhängige Widerstand (11, 11') zwischen einer Lichtbogenlaufschiene (3) und einer ihr benachbarten metallischen Löschplatte (10, 15, 20) eingeschaltet ist. (Pig. I, 3, 4 und 5)

4. Anordnung nach Patentanspruch 3 mit mindestens zwei metallischen Löschplatten, dadurch gekennzeichnet, dass ein temperaturabhängiger Widerstand (11) mindestens zwischen den zwei Löschplatten (13, I²O eingeschaltet ist. (Fig. 2)

5. Anordnung nach Patentanspruch 3, mit mehreren Widerständen, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Löschplatten in Laufrichtung des Lichtbogens gesehen verschieden weit aus der Löschvorrichtung (2) hervorstehen, derart, dass die der einen Lichtbogenlaufschiene (3) benachbarte Löschplatte (15) am meisten und die der anderen Lichtbogenlaufschiene (3) benachbarte Löschplatte (18) am wenigsten weit hervorsteht, während die zwischen den beiden Löschplatten (15, 18) angeordneten Löschplatten (16, 17) weniger weit als die Löschplatte (15) und weiter als die Löschplatte ■(l8) hervorstehen, wobei die Löschplatte (16) mehr als die Löschplatte (17) hervorsteht. (Fig. 3)

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6. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 'dass "dem t.emperaturabhängigen Widerstand (11) ein weiterer Widerstand (19) parallelgeschaltet ist, der sich beim Erreichen einer Temperaturschwelle von einem höheren auf einen niedrigeren Wert ändert (Fig. 4).

7. Anordnung nach Patentanspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Lichtbogenlaufschiene (3) über den temperaturabhängigen Widerstand (11) verbundenen Löschplatte (20) eine von dieser isoliert angeordnete weitere Löschplatte (2a) zugeordnet ist, die mit der Lichtbogenlaufschiene (3) elektrisch verbunden ist (Fig. 5)·

8. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Kontakt- bzw. Schaltstücken (3a, ¹O ein Hilfskontaktstück (23) derart angeordnet ist, dass beim Ausschalten des Schalters der temperaturabhängige Widerstand (11) in einem vorgebbaren Zeitpunkt über ein Kontaktpaar (2k) kurzgeschlossen ist.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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