DE2628040C2 - Elektrischer Druckgasschalter - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

Q die zylindrische Wand des Druckraumes (4) besteht aus zwei te'cskopartig ineinander verschiebbaren Rohren (10, 12), von denen ein inneres Rohr (12) mit der Stirnwand (9) und dem beweglichen Lichtbogenschaltstück (2) fest verbunden ist und ein äußeres Rohr (10) gegenüber dem anderen (12) feststehend ist,

g) der Boden (15) des Druckraumes (4) ist im fecstehenden Rohr (10) gleitend am beweglichen Lichtbogenschaltstück (2) fest angebracht,

h) das feststehende Rohr (10) besteht aus elektrisch leitendem Material und ist ständig mit dem Anschluß (11) elektrisch leitend verbunden,

i) zwischen Boden (15) und einem an der Innenwand des feststehenden Rohres (10) angeordneten Anschlag (22) ist eine aus elektrisch leitendem Matern! bestehende, ein zweites Hilfskontaktstück (18) der Hilfskontaktanordnung (7) tragende Buchse (24), die unter elektrischem Kontakt mit der Innenwand des feststehenden Rohres (10) in diesem gleiten kann und die durch eine am Boden (15) angreifende Feder (23) während der Einschaltstellung und einem vorbestimmten Hub zwischen den Hilfskontaktstücken (17,18) in Anlage mit dem Anschlag (22) gehalten wird, angeordnet,

j) am Ende des vorbestimmten Hubes, der vor dem Trennen der Lichtbogenschaltstücke (1, 2) erreicht wird, nimmt das bewegliche Rohr (12) die Buchse (17) gegen die Kraft der Feder (23) mit.

2. Elektrischer Druckgasschalter nach Patentan-

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hilfskontaktstück (18) ringförmig konzentrisch zum beweglichen Lichtbogenschaltstück (2) ausgebildet und gegenüber der Buchse (24) elektrisch isoliert und mit dieser über eine konzentrisch zum beweglichen Lichtbogenschaltstück (2) angeordneten Spule (25) elektrisch leitend verbunden ist

3. Elektrischer Druckgasschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Hilfskontaktstück (17) einen entgegen der Ausschaltrichtung gelegenen Bereich aufweist, der gegenüber seinem Kontaktbereich einen kleineren Durchmesser aufweist, und daß die beiden Bereiche über einen Abbrennkonus (28) verbunden sind.

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem elekirischen Druckgasschalter gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein derartiger Schauer ist aus der DE-OS 23 50 332 bekannt Der bekannte Schalter weist neben den Schaltstücken eine in einem Druckraum vorgesehene und vom abzuschaltenden Strom durchflossene Hilfskontaktanordnung auf. Beim Abschalten wird zunächst in der Hilfskontaktanordnung ein Hilfslichtbogen gezogen, durch dessen therniische Heizwirkung der Druck von Löschgas vor dem Trennen der Schaltstücke erhöht wird. Nach dem Trennen der Schaltstücke und der damit verbundenen Ausbildung eines Schaltlichtbogens steht dann Löschgas erhöhten Druckes zur Beblasung des Schaltlichtbogens zur Verfügung. Bei diesem Schalter ist jedoch die Brenndistanz des Hilfslichtbogens und damit die Heizleistung für die Druckerhöhung des Löschgases vom Schalthub abhängig, so daß beim Schalten von Kurzschiußströmen Druckerhöhungers auftreten können, welche nur mit einem speziell ausgebildeten Druckraum zu beherrschen sind.

Bei einem aus der DE-PS 6 46 03 i bekannten elektrischen Schalter werden zur Erzeugung eines zur Lichtbogenbeblasung ausreichenden Löschmitteldruckes Spulen verwendet, welche in den Pfad des abzuschaltenden Stromes geschaltet sind. Das Magnetfeld dieser Spulen bewirkt eine Rotation des Schaltlichtbogens, wodurch eine kräftige Aufheizung des Löschmittels und damit auch bei kleinen Strömen eine ausreichende Erhöhung des Löschmitteldruckes erzielt wird. Auch bei diesem Schalter ist die Druckerhöhung des Löschmittels vom Schalthub abhängig.

Aus der DE-AS 11 71 974 ist ein elektrischer Schalter bekannt, bei dem in einem Raum konstanten Volumens ein für die Beblasung eines Schaltlichtbogens erforderlicher Löschmitteldruck erzeugt wird, ohne daß hierbei eine Auswirkung auf den Schalterantrieb ausgeübt wird. Mit diesem Schalter lassen sich zwar große und kleine Ströme mit einem vergleichsweise schwachen Antrieb schalten, jedoch bedarf es hierzu aufwendiger und störanfälliger Ventilanordnungen.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen elektrischen Druckgasschalter der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem der Druck des im Druckraum befindlichen Gases beim Ausschalten unabhängig vom Schalterantrieb und vom Schalthub erhöht wird.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.
Der erfindungsgemäße Schalter zeichnet sich da-

durch aus, daß der zur Lichtbogenbeblasung erforderliche Gasdruck im Druckraum unabhängig vom Schalthub und ausschließlich durch elektrische Aufheizung erzielt wird. Daher braucht der Antrieb lediglich zur Betätigung der beweglichen Schalterteile bemessen zu sein, und läßt sich die Höhe des Gasdruckes in der Druckkammer durch geeignete Dimensionierung der Brenndistanz eines beim Ausschalten in der Hilfskontaktanordnung gezogenen Hilfslichtbogens einstellen. Bei geeigneter Dimensionierung der Brenndistanz kann der Druckraum auch ohne spezielle Verstärkung den beim Schalten von Kurzschlußströmen auftretenden Gasdruck aufnehmen und zugleich auch den beim Schalten kleiner Ströme gebildeten Gasdruck in ausreichendem Maße speichern.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Hierbei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckgasschalter in eingeschaltetem Zustand, und

F i g. 2 den Druckgasschalter nach F i g. 1 beim Ausschalten.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezusszeichen versehen.

Der Druckgasschalter nach F i g. 1 weist ir· einem nicht dargestellten Gehäuse ein feststehendes Lichtbogenschaltstück 1 und ein in axialer Richtung verschiebbar angeordnetes, bewegliches Lichtbogenschaltstück 2 auf. Das Lichtbogenschaltstück 2 ist mit einer Antriebsstange (nicht dargestellt) verbunden, welche ihm die Aus- und Einschalthubbewegung erteilt. Das üchtbogenschaltstück 1 ist größtenteils in einem Expansionsraum 3 des Gehäuses angeordnet, in welchem ein relativ niedriger Gasdruck herrscht. Das Lichtbogenschaltstück 2 hingegen ist in einem Druckraum 4 angeordnet, welcher sich während der Hubbewegungen mit dem Lichtbogenschaltstück 2 unter Beibehaltung eines konstanten Volumens mitbewegt. Der Druckraum 4 ist in Ausschaltrichtung durch einen Boden 15 und in Einschaltrichtung durch eine Stirnwand 9 begrenzt. In radialer Richtuⁿg ist der Druckraum 4 von einer zylindrischen Wand begrenzt, weiche aus zwei teleskopartig ineinander schiebbaren Rohren 10 und 12 besteht, von denen ein inneres Rohr 12 mit der Stirnwand 9 und dem beweglichen Lichtbogenschaltstück 2 fest verbundein ist und ein bewegliches Nennstromkontaktstück 8 trägt und ein äußeres Rohr 10 gegenüber dem inneren Rohr 12 feststehend angeordnet ist und einen Anschluß 11 für den zu schaltenden Strom bildet. Das Rohr 12 mit dem Lichtbogenschaltstück 2 über ein Isolierrohr 16 und einen Verbindungsstern 13 fest verbunden. Auf dem Verbindungsstern 13 ist eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Düsenanordnung 14 befestigt, über deren Engstelle 5 die Verbindung zwischen dem Druckraum 4 und dem Expansionsraum 3 hergestellt werden kann. Auf der Innenwand des Rohres 10 ist ein rohrförmiger Gleitkontakt 30 angeordnet, welcher eine ständige elektrische Verbindung zwischen den Rohren 10 und 12 gewährleistet. Der Boden 15 ist als Druckkolben ausgebildet. Dieser Druckkolben ist mit dem Lichtbogenschaltstück 2 fest verbunden und ist im Rohr 10 verschiebbar. Der axiale Abstand zwischen dem Boden 15 und der Düsenanordnung 14 ist von der Hubstellung unabhängig, so daß das Volumen des Druckraums 4 während des ganzen Hubes konstant bleibt.

In der Druckkammer 4 ist eine Hilfskontaktanordnung 7 angeordnet, welche in vorbestimmter Ausschalthubstellung die erforderl'che thermische Energie liefert.

um den Gasdruck im Druckraum 4 auf einen zum Beblasen und Löschen eines Schaltlichtbogens 6 (F i g. 2) notwendigen Wert zu erhöhen. Diese thermische Energie wird in einem vorbestimmten Hubbereich durch Zündung eines Hilfslichtbogens 21 zwischen Hilfskontaktstücken 17 und 18 der Hilfskontaktanordnung 7 erzeugt Die Hilfskontaktanordnung 7 weist eine im Rohr 10 gleitend geführte Buchse 24 auf, auf deren Innenwand ein Isolierrohr 26 angeordnet ist, welches eine Spule 25 und das als Ring ausgebildete Hilfskontaktstück 18 trägt Zwischen der Außenwand der Buchse 24 und der Innenwand des Rohres 10 ist ein Gleitkoniakt 27 vorgesehen, welcher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Buchse 24 und Rohr 10 bestellt Das Hilfskontaktstück 17 der Hilfskontaktanordnung 7 besteht aus einer Ringelektrode 20, mit einem Abbrennkonus 28 und mehreren innerhalb des Abbrennkonus 28 angeordneten und über diesen hinausragenden Abbrennfingern 29. In dem in der Fig. 1 gezeigten eingeschalteten Zustand des Druckgasschalters, in welchem der abzuschaltende Strom im wesentlichen über ein feststehendes .- Nennstromkontaktstück 31, das fe.·-. stehende Nennstromkontaktstück 8, das Rohr 12, den G'eitkontakt 30 und das Rohr 10 zum Anschluß 11 fließt, kontaktieren die Hilfskontaktstücke 17 und 18 ineinander. Die Buchse 24 liegt an einem Anschlag 22 des Rohrs 10 an und ist mittels e'ner zwischen dem Boden 15 und der Buchse 24 angeordneten, zusammengedrückten Feder 23 in Stellung gehalten. Das Hilfskontaktstück 18 kontaktiert die

jo Abbrennfinger 29. Ober die Hilfskontaktanordnung 7 fließt lediglich ein vergleichsweise geringer Teilstrom.

Zu Beginn des Ausschalthubes wird der Nennstrompfad durch Abwärtsbewegung des Rohres 12 unterbrochen und der Ausschaltstrom auf den über die Lichtbogenschaltstücke 1 und 2. die Hilfskontaktvorrichtung 7 und das Rohr 10 zum Anschluß 11 verlaufenden Löschstrorhpfad kommutiert. Gleichzeitig bewegt sich das Lichibogenscnäiisiück 2 mit dem Hilfskontaktsiück 17 und dem Boden 15 nach unten. Hierbei werden die Abbrennfinger 29 am Hilfskontaktstück 18 vorbeigoführt und zwischen diesem und dem Abbrennkonus 28 der Hilfslichtbogen 21 gezündet, welcher im Verlauf des weiteren Abschaltvorganges zwischen dem Hilfskontaktstück ί8 und der Ringelektrode 20 brennt.

Wenn die Ringeleketrode 20 eine Stellung e^rreicht, in welcher sie dem Hilfskontaktstück 18 bei voller Brenndistanz gegenübersteht, schlägt das Rohr 12 an einer Stirnfläche der Buchse 24 an und bewegt die Buchse 24 entgegen der Kraft der jetzt teilweise entspannten Feder 23 zusammen mit der Spule 25 und dem Hilfskontaktstück 18 nach unten. Dabei ist die volle Brenndistanz zwischen den Hilfskontaktstücken 17, 18 wirksam und der rotierende Hilfslichtbogen 21 in vollem Maße aktiv. Durch thermische Einwirkung des brennenden Hilfslirhtb.yg^ns 21 wird nun das in dem noch verschlossenen Druckraum 4 befindliche Gas rasch erhitzt und auf Druck gebracht.

Bei fortschreitendem Ausschalthub trennen sich die Lichtbogenschaltstücke 1 und 2 und bildet sich dazwi-

bo sehen der Schaltüchtbogen 6 (Fig. 2). welcher allmählich langer wird. Gleichzeitig wird die Engstelle 5 freigegeben und damit die Verbindung zwischen dem Druckraum 4 und dem Expansionsraum 3 hergestellt. Das im Druckraum 4 unter hohem Druck befindliche Gas strömt mit Schallgeschwindigkeit durch die Engstelle 5 hindurch und bebläs· den Schaltlichtbogen 6 in axialer Richtung. Wie durch zwei P'eile angedeutet, findet hierbei wegen des hohl ausgebildeten Lichtbogenschakstük-

kes 2 sogar eine Doppelbeblasung statt.

Durch Löschung des Schaltlichtbogens 6 wird der Löschstrompfad unterbrochen und damit auch der Hilfslichtbogen 21 gelöscht.

Anschließend erreicht das Lichtbogenschaltstück 2 die Endstellung der Ausschaltbewegung. Dabei bleibt die Feder 23 in ihrem zu Beginn der Bewegung der Buchse 24 erreichten teilweise entspannten Zustand. Das im Druckraum 4 verbleibende heiße Restgas und die aufgeheizten Teile des Druckgasschalter werden rasch abgekühlt und der DrujKraum mit frischem Gas aufgefüllt.

Zum Einschalten werden die beweglichen Teile des Schaltmechanismus in entgegengesetzter Richtung und umgekehrter Reihenfolge in den Figuren nach oben bewegt. Zunächst bleibt die Buchse 24 unter der Wirkung der Haftreibung des Gleitkontaktes 27 einen Augenblick stehen, wird die Feder 23 zusammengedrückt und werden die Hilfslichtkontaktstücke 17 und 18 Beschlossen. Anschließend wird die Buchse 24 durch den auflaufenden Boden 15 in Einschaltrichtung mitgenommen und werden danach die Lichtbogenschaltstücke 1,2 und die Nennstromkontaktstücke 8, 31 geschlossen, so daß schließlich wieder der in Fig. 1 dargestellte Einschaltzustand erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

JO

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40

45

50

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60

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Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Elektrischer Druckgasschalter mit

   a) einem feststehenden (31) und einem beweglichen Nennstromkontaktstück (8),

   fa) einem feststehenden (1) und einem beweglichen Lichtbogenschaltstück (2), die zu den Nennstromkontaktstücken (8, 31) parallel geschaltet sind und während des Ausschaltvorganges nach diesen öffnen,

   c) einem Nennstromkontaktstücke (8, 31) und Lichtbogenschaltstücke (1,2) umgebenden Gehäuse, das in einen Expansionsraum (3) und einen zylindrischen, durch eine Stirnwand (9) und einen Boden (15) begrenzten Druckraum (4) unterteilt ist, die über eine in der Stirnwand (9) des Druckraumes (4) angeordnete Düsenanordnung (14), die im Einschaltzustand und zu Beginn 6es Ausschaltvorganges durch eines (1) der Lichtbogenschaltstücke (i, 2) verschlossen ist, verbunden sind,

   d) einem elektrischen Anschluß (11), der über eine in der Druckkammer (4) angeordnete, während des Ausschaltvorganges vor den Lichtbogenschaltstücken (1) öffnenden Hilfskontaktanordnung (7) mit dem beweglichen Lichtbogenschaltstück (2) elektrisch verbunden ist,

   e) einer Befestigung für ein erstes Hüfskontaktstück(17) der Hilfskontaktanordnung (7) am beweglichen Lichtbogenschaltstück (2),