DE2613378C3

DE2613378C3 - Lichtbogenlöscheinrichtung

Info

Publication number: DE2613378C3
Application number: DE2613378A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Hazemeijer BV
Current assignee: Hazemeijer BV
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1976-03-29
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FR2306515B1; US4074098A; DE2613378A1; AU1229076A; NL159524B; AU489613B2; GB1499486A; BE840355A; FR2306515A1; DE2613378B2; NL7503925A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrich-

!» tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 37 28 505 bekannt. Mit zwei zusammenwirkenden Schalterkontakten der bekannten Einrichtung, die in einen elektrischen Kreis eingefügt sind, sind zwei

i^ri schraubenförmige, als Lichtbogenlaufbahnen dienende Leiter verbunden, von denen der eine in die Innenwand eines Isolierstoffzylinders eingebettet ist, während der zweite Leiter auf die Oberfläche eines isolierenden Domes aufgebracht ist, der konzentrisch innerhalb des

■κι isolierenden Zylinders angeordnet ist. Die beiden schraubenförmigen Leiter können aus Widerstandsmaterial bestehen und enden an ringförmigen Kontakten, zwischen denen sich ein ringförmiger Spalt befindet.
Wenn bei der bekannten Einrichtung die beiden

■'') Schalterkontakte geöffnet werden und dabei einen Strom unterbrechen, wird zwischen ihnen ein Lichtbogen gezogen, der dann auf den Anfang der beiden schraubenförmigen Leiter mit Hilfe eines Löschgasstromes übergeleitet wird. Unter der Einwirkung eines

w axialen magnetischen Feldes, das aufgrund der Windungen der beiden Leiter erzeugt wird, wird auf den Lichtbogen eine Querkraft ausgeübt, so daß er zwischen den beiden schraubenförmigen Leitern umzulaufen beginnt und allmählich immer mehr Windungen der

^r>^ri Leiter mit entsprechendem Widerstand in den Stromkreis eingeschlossen werden. Der Lichtbogen wird in dieser Weise mit hoher Geschwindigkeit den Enden der beiden Leiter zugeschoben und erreicht schließlich die beiden Ringkontakte, um die er bis zur endgültigen

Wi Löschung weiterhin umläuft. Da während der Bewegung des Lichtbogens der elektrische Widerstand im Stromkreis immer größer wird, wird die Bogenspannung kleiner und der Lichtbogen geschwächt, wie dies für seine endgültige Löschung erforderlich ist. Da der

»" Lichtbogen während seiner Aufsteigbewegung zwii-hen den beiden schraubenförmigen Leitern jedoch ständig in Querrichtung durch den Löschgasstrom angeblasen wird, besteht die Möglichkeil, daß er eine

oder mehrere Windungen überspringt, und wenn der elektrische Widerstand der Leiter verhältnismäßig hoch ist, besteht die Möglichkeit, daß der Bogen auch wieder zurückspringt Geschieht dies, dann steigt der elektrische Widerstand in dem zu unterbrechenden Stromkreis nicht mehr allmählich an, sondern sprungweise, was unerwünscht ist. Das Erfordernis, ständig einen axialen Strom von Löschgas bereitzuhalten, bedeutet darüber hinaus einen unerwünschten Aufwand.

Eine zum Löschen von Wechselstromiichtbögen dienende Entionisierungseinrichtung, bei der ebenfalls ein zwischen zwei Elektroden entstehender Lichtbogen auf Löscheinrichtungen mit einander gegenüberliegenden, wendelförmig verlaufenden Leitern abgelenkt wird, ist aus der DE-PS 5 78 226 bekannt Bei dieser bekannten Einrichtung handelt es sich um einen sogenannten Löschblechstapel für Schaltgeräte, bei dem ein zwischen Srhalterpolen entstehender Lichtbogen in eine Mehrzahl von Einzellichtbögen aufgeteilt wire¹ wobei die Lichtbogenlöschung im wesentlichen durch Kühlung der Fußpunkte der Teillichlbögen an den einzelnen Löschblechen erfolgt und nicht durch eine durch die Wanderung des Lichtbogens bedingte Vergrößerung des Widerstandes im Abschalikreis.

Ferner ist eine insbesondere zum Überspannungsschutz dienende Löschfunkenstrecke bekannt (DE-PS 4 67 490), die aus zwei konzentrisch angeordneten Elektroden besteht, von denen die äußere Elektrode ein schraubenförmiger Leiter und die innere Elektrode ein Metallkonus ist Auch in diesem Fall kann der Lichtbogen leicht überspringen, weil zwischen den Windungen des spiralförmigen Leiters keine Zwischenwände vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit wendel- oder spiralenförmig verlaufenden Leitern anzugeben, bei der der Lichtbogen nicht zwischen den einzelnen Windungen hin- und herspringen kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist sichergestellt, daß der Lichtbogen zwischen den beiden Leitern stets innerhalb des Kanals im Isolierstoffkörper gehalten ist, so daß er einerseits zusätzlich durch die Kanalwände gekühlt wird und andererseits ein Überspringen nicht mehr möglich ist. Es ist also garantiert, daß der elektrische Widerstand im zu unterbrechenden Stromkreis nur kontinuierlich zunimmt Es treten außerdem keine Übergangsprobleme auf, wenn der Lichtbogen von den Schaitkontakten auf die Lichtbogenleiter übergeht, da die Schaltkontakte innerhalb desselben Kanals angeordnet sind.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nun an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 in teils aufgeschnittener perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel oer Erfindung mit schraubenförmigem Kanal,

Fig.2 eine Schnittdarstellung nach der Linie 11-11 in F i g. 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels mit spiralig geformtem Kanal,

F i g. 3 eine Schnittdarstellung nach der Linie 1II-1II in Fig. 2,

F i g. 4 eine Schnittdarstellung nach der Linie IV-IV in F i g. 3 eines dritten Ausführungsbeispieles, bei dem der spiralige Kanal zunehmend weiter wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Lichtbogenlöscheinrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Körper 1 aus einem lichtbogenresistenten Isolierwerkstoff, in welchem ein Kanal 6 eingearbeitet ist Der Mechanismus, an dem der Lichtbogen entsteht, befindet sieh an einem Ende des Kanals 6 und besteht aus zwei feststehenden Elektroden 2 und 3 und e;nem diese überbrückenden Kontakt 10, der mittels einer Stange 11 verschoben '· werden kann. Die feststehenden Elektroden 2 und 3 haben nach außen geführte Anschlußleiter 8 und 9. Die Anschlußleiter 8 und 9 und die Betätigungsstange 11 sind die einzigen Bestandteile der Vorrichtung, die aus dem Isolierstoffkörper 1 herauskommen. Der schrau-

H) benförmige Kanal 6, der an dem den Lichtbogen auslösenden Mechanismus mit den Elektroden 2, 3 und dem Kontakt 10 beginnt, hat als Endwindung einen in sich geschlossenen, also ringförmigen Auslauf 7.

Der schraubenförmige Kanal 6 ist an seiner Innenseite durch einen Dorn 4 aus leitfähigem Material begrenzt der in einer Bohrung 16 im Körper 1 eingebettet und am unteren Ende mit der feststehenden Elektrode 2 leitend verbunden ist Der schraubenförmige Bereich seiner Außenfläche, der den Kanal 6 innen

.'η abschließt, bildet somit den einen Lichtbogenleiter. Der andere, äußere Lichtbogenleiter 5 wird bandförmig durch die Außenwand des Kanals 6 gebildet

In dem ringförmigen Auslauf 7 des Kanals 6 erstreckt sich der bandförmige Leiter 5 nicht ganz bis zu seiner

r> vorhergehenden Windung, sondern er endet mit einem kleinen Abstand zwischen seinem Ende 12 und der Stelle 13 seiner vorhergehenden Windung. Außerdem sind einige Entionisierungsplatten 14, 15 zwischen der Endwindung des Leiters 5 im Auslauf 7 und dem

in leitenden Dorn 4 angeordnet; diese Platten, die den Kanal nicht vollständig schließen, dienen dazu, den Lichtbogen zwischen der Endwindung und dem Dorn 4 zu dehnen, wodurch die Bogenlöschung begünstigt wird.

Die Einrichtung nach Fig. 1 wird in einen elektri-

r> sehen Schaltkreis, in dem ein bestimmter elektrischer Strom fließt, mit Hilfe der Anschlußleiter 8 und 9 eingefügt. Zur Abschaltung dieses elektrischen Stroms wird der bewegliche Kontakt 10 von den feststehenden Elektroden 2 und 3 mittels der Stange 11 abgerückt, so

in daß ein Lichtbogen zwischen den Elektroden 2 und 3 gezogen wird. Anfangs wird der Bogen unter dem Einfluß der einander entgegengerichteten elektrischen Ströme in den Anschlußleitern 8 und 9 in den Kanal hineingedrückt, wodurch ein wachsender Teil des

·»■"> schraubenförmigen Leiters 5 in den Stromkreis eingefügt wird. Auf diese Weise wird ein axiales magnetisches Feld erzeugt, das auf den Lichtbogen einwirkt, und durch welches der Lichtbogen, im schraubenförmigen Kanal 6 umlaufend, nach oben

■5(1 bewegt wird. Damit wird mehr und mehr Widerstand in den Stromkreis eingefügt, der Widerstand der vom Strom durchflossenen Teile des schraubenförmigen Leiters 5 und des Doms 4 also. Schließlich erreicht der Lichtbogen die Endwindung des schraubenförmigen

Vi Leiters 5 im Auslauf 7 und auch das Ende 12 des Leiters 5, und an dieser Stelle kann die Wurzel des Lichtbogens leicht auf die Stelle 13 der vorhergehenden Windung des Leiters 5 überspringen. Die Entionisierungsplatten 14 und 15 üben eine verstärkte Löschwirkung aus, so daß

wi der Lichtbogen sehr schnell gelöscht wird.

Es ist auch möglich, bei der Einrichtung gemäß F i g. 1 den überbrückenden Kontakt 10 zusammen mit der Betätigungsstange 11 wegzulassen, so daß der Lichtbogen zwischen den feststehenden Elektroden 2 und 3

■ . durch einen Spannungsstoß zwischen den Anschlußleitern 8 und 9 gezündet wird. Die Vorrichtung dient dann als Überspannungs-Löschfunkenstrecke.
Die F i g. 2 und 3 stellen Schnitte einer vergleichbaren

Einrichtung dar, die jedoch mit einem spiralförmigen Kanal ausgestattet ist. Wiederum besteht der Körper 20 aus einem lichtbogenresistenten Isolierwerkstoff, in den ein spiralförmiger Kanal 25 eingearbeitet ist. Der spiralförmige Kanal 25 beginnt an der Stelle der zwei feststehenden Elektroden 21 und 22, die durch einen beweglichen Kontakt 23, der an einer Betätigungsstange 24 sitzt, überbrückt werden können. Die feststehenden Elektroden sind mit Anschlußleitern 30 und 31 ausgerüstet, die zusammen mit der Betätigungsstange 24 die einzigen Teile sind, die aus dem Isolierstoffkörper 20 nach außen treten.

Zwei an die feststehenden Elektroden 21 und 22 angeschlossenen Lichtbogenleiter 26 und 27 sind mit einem Teil ihres Querschnitts in die Wände des spiralförmigen Kanals 25 eingelassen. Sie sind im wesentlichen gleich ausgebildet und liegen sich darstellungsgemäß mit ihren schmalen Kanten gegenüber. Der Kanal 25 hat einen ringförmigen Auslauf 32, wodurch ein ringförmiger Kontaktspalt zwischen den zwei Endwindungen der Leiter 26 und 27 entsteht. Diese Endwindungen der spiralförmigen Leiter 26 und 27 sind wiederum nicht in sich geschlossen, sondern haben mit ihren Enden 33 einen kleinen Abstand von der Stelle 34 der vorhergehenden Spiralwindung. Es sind Löschplatten 28,29 in den Auslauf 32 eingefügt, um zusätzlich den Lichtbogen zu dehnen und zu kühlen.

Mit Hilfe der Anschlußleiter 30 und 31 wird die Einrichtung nach den F i g. 2 und 3 in einen elektrischen Schaltkreis eingefügt. Wird der elektrische Stromkreis unterbrochen, was durch das Zurückziehen des überbrückenden Kontakts 23 mit Hilfe der Stange 24 geschieht, so wird zwischen den feststehenden Elektroden 21 und 22 ein Lichtbogen gezündet. Dieser Bogen wird infolge des in den beiden Anschlußleitern 30 und 31 in entgegengesetzter Richtung fließenden Stroms in den Kanal 25 hineingedrückt und in diesem infolge des axialen Magnetfeldes, das senkrecht zur Ebene der Spirale gerichtet ist, weiter durch den spiralförmigen Kanal gedrückt, bis er die Stelle zwischen den beiden Endwindungen der Lichtbogenleiter 26 und 27 erreicht. Hier springt der Lichtbogen dann vom Ende 33 auf die Stelle 34 der vorhergehenden Windung über und läuft so lange in dieser Endwindung um, bis er gelöscht ist.

Auch bei dieser Einrichtung mit spiralig geformten Lichtbogenleitern kann der bewegbare Kontakt 23 zusammen mit der Stange 24 weggelassen werden, so daß dann der Bogen zwischen den feststehenden Elektroden 21 und 22 infolge einer Spannungsstoßwelle gezündet wird, die über die Anschlußleiter 30 und 31 zugeführt wird; die Vorrichtung hat dann die Funktion einer Überspannungsfunkenstrecke.

Schließlich ist in der F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das dem Beispiel der F i g. 2 ähnlich ist, sich von diesem jedoch dadurch unterscheidet, daß der spiralförmige Kanal 25' von der äußeren Windung zur innersten ringförmigen Windung 32' hin an Breite zunimmt. Dadurch wird der Lichtbogen während seines Laufs zur innersten ringförmigen Windung des Kanals hin gestreckt, was die Lichtbogenlöschung begünstigt. In der inneren ringförmigen Windung 32' sind wiederum Entionisationsplatten 28', 29' angeordnet. Die übrigen, in der Zeichnung der Fig.4 mit gestrichenen Bezugszeichen wiedergegebenen Teile entsprechen den Teilen aus den F i g. 2 und 3.

Es ist möglich, den Kanal im Isolierstoffkörper in Richtung der Lichtbogenbewegung sich erweiternd zu gestalten, indem beispielsweise der Dorn 4 in der F i g. 1 statt zylinderförmig kegelförmig ausgebildet wird. Um das axiale magnetische Feld zu verstärken, das der Lichtbogen zwischen den Lichtbogenleitern umlaufer läßt, kann die ganze Vorrichtung von einem Eisenmantel umgeben werden, oder der Dorn 4 in F i g. 1 kann au« Eisen hergestellt werden. Es ist auch möglich, die Endwindungen der Leiter zu schließen, so daß dei Abstand zwischen dem Ende 12 bzw. 33 und den Steller 13 bzw. 34 in F i g. 1 bzw. in F i g. 3 wegfällt.

Der Kanal kann mit einem Löschmedium angefülli sein wie etwa Luft, SF6, öl oder auch ein Vakuurr aufweisen. Es ist auch möglich, den Kanal in axialer odei radialer Richtung gasdurchlässig zu gestalten.

Man konnte beobachten, daß bei relativ kleiner Lichtbogenströmen der ringförmige Kontaktspalt dei Endwindung vom Bogen nicht immer erreicht wurde, d< der Bogen bereits auf seinem Weg zwischen den beider Lichtbogenleitern erlosch. Für derartige Fälle kanr dann die ringförmige Endwindung des Kanals 6 bzw. 25 auch weggelassen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit zwei Elektroden, zwischen denen ein elektrischer Lichtbogen gezogen wird, versehene Lichtbogenlöscheinrichtung mit zwei mit den Elektroden elektrisch in Verbindung stehenden wendel- und/oder spiralenförmig verlaufenden elektrischen Leitern, zwischen denen der Lichtbogen mit hoher Geschwindigkeit unter Einwirkung eines durch den Lichtbogenstrom erzeugten Magnetfeldes entlanglaufen kann, und mit einem ringförmigen Kontaktspalt an den den Elektroden fernen Enden der beiden Lichtbogenleiter, an dein der inzwischen geschwächte Lichtbogen bis zur endgültigen Löschung umläuft, gekennzeichnet durch einen die gesamte Lichtbogenlöscheinrichtung aufnehmenden, einstückigen Körper (I; 20} aus lichtbogenresistentem Isoliersteif, in dem ein wendel- und/oder spiralenförmig verlaufender, geschlossene Umfangswände aufweisender Kanal (6; 25) ausgebildet ist, in dessen Eingangsbereich die einander gegenüberliegenden Elektroden (2, 3; 21, 22) angeordnet sind und über dessen weiteren Verlauf sich die an zwei gegenüberliegenden Wänden des Kanals (6; 25) angeordneten elektrischen Leiter (4,5; 26,27) erstrecken, und durch ei nen ringförmigen Auslauf (7; 32) dieses Kanals (6; 25) an seinem den Elektroden (2,3; 21,22) fernen Ende.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit wendelförmig verlaufendem Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leiter derart als koaxial zum wendeiförmigen Kanal (6) in dem Körper (1) eingebetteter Dorn (4) ausgebildet ist, daß der Dorn mit seiner Mantelfläche die einzelnen Windungen des Kanals (6) an deren zur Längsachse des Körpers (1) hin gelegenen Seite abschließt, während der andere Leiter (5) bandförmig ausgebildet ist und mit se'ner einen breiten Seitenfläche der an der betreffenden Stelle befindlichen Mantelfläche des Domes (4) gegenüberliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 mit spiralförmig verlaufendem Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter (26, 27) im wesentlichen gleich ausgebildet und — sich mit ihren schmalen Kanten gegenüberliegend — in zwei Wänden des Kanals (25) mit einem Teil ihres Querschnitts eingebettet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektroden (2, 5; 21, 22) fern liegende Endwindung des Kanals (6; 25) als geschlossener Ring ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanalquerschnitt in Fortschreitrichtung des Lichtbogens ändert.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (24,5; 26,27) in Fortschreitrichtung des Lichtbogens unterscniedliche Abmessungen haben.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Widerstand der Leiter (4,5; 26,27) je Längeneinheit in Fortschreitrichtung des Lichtbogens ändert.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenzündvorrichtung durch zwei feststehende Elektroden (2, 3; 21, 22) und einen beweglichen Kontakt (10; 23), der die feststehenden Elektroden

überbrückt, gebildet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenzündvorrichtung durch eine Funkenstrecke oder eine gfUriggerte Funkenstrecke mit zwei feststehenden Kontakten gebildet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch in den Kanal (6; 25) bzw. seinen ringförmigen Auslauf (7; 32) eingesetzte Deionisationsplatten (14,15; 28,29).

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Eisenmantel und/oder -kern ausgestattet ist.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine kurzgeschlossene Windung aufweist.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6; 25) mit einem lichtbogenlöschenden Medium wie Luft, SF6, öl oder dergl. angefüllt ist oder ein Vakuum aufweist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6; 25) in axialer oder radialer Richtung gasdurchlässig ist.