DE2741868C2

DE2741868C2 - Lichtbogenkammer mit Lichtbogenlaufschienen und perforierten Keramikplatten

Info

Publication number: DE2741868C2
Application number: DE2741868A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. Kummerow; Günter 1000 Berlin Prietzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-15
Filing date: 1977-09-15
Publication date: 1982-11-25
Also published as: US4254314A; IT1098568B; IT7827590A0; JPS5453274A; FR2403639A1; DE2741868A1; GB2005082B; FR2403639B1; GB2005082A

Description

2. Lichtbogenkamirsr nadr Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den zwischen den perforierten Platten (2, 3} ^:n dem der Endlage des Lichtbogens entsprechenden Bereich (Löschbereich 22) vorhandenen Spalt (13) ein von undurchlässigen Wänden (6, 7) unterteilter und durch eine gelochte Platte (12) abgedeckter Kühlraum (10) angeordnet ist

3. Lichtbogenkammer nach Anspruch l.dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Platten (2, 3) auf ihren dem Lichtbogenraum abgewandten Seitin mit in Lichtbogenlaufrichtung verlaufenden Rippen (31) versehen sind.

4. Lichtbogenkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Kühlraumes (10) einheitlich mit im Abstand von den perforierten Platten (2,3) angeordneten Schottwänden (6,7) ausgebildet sind.

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Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenkammer mit Lichtbogenlaufschienen für elektrische Leistungsschalter, insbesondere Gleichstrom-Schnellschalter, mit einem in einem Lichtbogenentstehungsraum, einen Laufbereich sowie einen Löschbereich gegliederten Lichtbogenraum, der seitlich der Lichtbogenlaufschienen durch perforierte Keramikplatten begrenzt ist, deren in nicht regelmäßiger Verteilung angeordnete Löcher an der dem Lichtbogen zugewandten Seite einen größeren Durchmesser als an der Außenseite der Lichtbogenkammer aufweisen.

Eine Lichtbogenkammer dieser Art ist durch die US-PS 26 23 139 bekanntgeworden. Die perforierten Keramikplatten begrenzen den Lichtbogenentstehungsraum und sorgen für eine Belüftung bereits im Augenblick der Kontakttrennung sowie eine Deionisierung durch Oberflächenwirkung. Im weiteren Verlauf des Löschvorganges gelangt der Lichtbogen in einen Kammerbereich, der von undurchlässigen Wandungen begrenzt und durch quer zur Laufrichtung angeordnete isolierende Barrieren unterteilt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Löschwirkung gegenüber der bekannten Lichtbogenkammer durch eine gezielte Beeinflussung des Lichtbogens zu steigern und ein Verschließen der Löcher der Keramikplatten zu verhindern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Lichtbogenkammer der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

a) die Keramikplatten erstrecken sich über die gesamte Höhe des Lichtbogenraumes und sind in Lichtbogenlaufrichtung zueinander geneigt angeordnet;

b) die Keramikplatten sind im Bereich des Lichtbogenentstehungsraumes ohne Löcher ausgeführt;

c) die Löcher der Keramikplatten sind in dem an den Lichtbogenentstehungsraum anschließenden Teil des Laufbereiches sowie in dem Löschbereich kleiner als in dem übrigen Teil des Laufbereiches ausgebildet;

d) die Löcher der Keramikplatten sind ausgehend von der dem Lichtbogen zugewandten Seite konisch mit abnehmendem Durchmesser ausgebildet

Man erreicht hierdurch eine rasche Fußpunktbildung auf den Laufschienen, eine beschleunigte Verlängerung des Lichtbogens und eine intensive Kühlung in der Endlage, ohne daß eine Neigung zum Heraustreten des Lichtbogens aus der Löschkammer besteht Andererseits wird ein Verschließen bzw. Verschmelzen der Löcher der Keramikplatten unter dem Einfluß der Lichtbogenwärme durch die konische Form der Löcher vermieden.

Diese Vorteile bestehen auch gegenüber einer anderen bekannten Ausführung einer Lichtbogenkammer mit perforierten Keramikplatten (DE-OS 19 33 529), bei der die Keramikplatten in der Laufrichtung des Lichtbogens gegeneinander geneigt angeordnet und auf ihrer ganzen Fläche gleichmäßig mit Löchern einheitlicher Größe versehen sind.

Günstig auf die Löschwirkung wirkt es sich ferner aus, wenn anschließend an den zwischen den perforierten Platten in dem der Endlage des Lichtbogens entsprechenden Bereich vorhandenen Spalt ein von undurchlässigen Wänden seitlich begrenzter, durch Zwischenwände unterteilter und durch eine gelochte Platte abgedeckter Kühlraum angeordnet ist. Versuche haben ergeben, daß oberhalb der gelochten Platte die Temperatur der austretenden Gase so niedrig ist, daß keine Gefahr von äußeren Überschlägen besteht und daher in geringem Abstand von dem Kühlraum geerdete Bauteile angeordnet sein können. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Raumbedarf beim Einbau von Leistungsschaltern in Schaltanlagen aus.

Die perforierten Platten können auf ihren dem Lichtbogenraum abgewandten Seiten mit in Laufrichtung des Lichtbogens verlaufenden Rippen versehen sein. Dadurch werden die durch die Löcher der Siebkeramik hindurchtretenden Gase in Richtung des Kühlraumes gelenkt und es wird der Gefahr eines

Überschlages an de- Außenseite der Siebkeramikplatten vorgebeugt.

Die Seitenwinde des Kühlraumes können einheitlich mit im Abstand von den perforierten Platten angeordneten Schottwänden ausgebildet sein. Diese bilden i somit die äußere Begrenzung der Lichtbogenkammer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Austührungsbeispieles näher erläutert. Die

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine Lichtbogenkam- ι ο mer nach der Erfindung. Die

F i £, ? iwgt einen Längsschnitt durch die Lichtbogenkammer gemäß der r i g. 1.

Eine Außenansicht einer der perforierten Platten ist in der F i g. 3 dargestellt.

Einen Querschnitt durch eine der perforierten Platten zeigt die F i g. 4.

Aus der F i g. 1 ist zu entnehmen, daß die Lichtbogenkammer 1 zwei gegeneinander geneigt angeordnete Platten 2 und 3 aus einer Siebkeramik enthält. Diese Platten begrenzen einen Lichtbogenraum 4 in den von unten die schematisch angedeuteten Schaltstücke 8 und 9 des zugehörigen Leistungssch alters eingreifen, im mittleren Bereich des Lichtbogenraumes 4 ist eine Fangelektrode 5 angeordnet, die den Lichtbogen in zwei Teilbögen unterteilt, wie noch erläutert wird. Seitlich ist die Lichtbogenkammer 1 durch undurchlässige Platten 6 bzw. 7 begrenzt, die zugleich oberhalb der perforierten Platten 2 und 3 die Seitenwände eines Kühlraumes 10 bilden. Dieser ist durch Zwischenwände 11 quer zum Lichtbogen unterteilt und oben durch eine gelochte Platte 12 abgedeckt In den Kühlraum 10 münden somit sowohl die aus dem Lichtbogenraum 4 durch einen an der engsten Stelle zwischen den perforierten Platten 2 und 3 vorgesehenen Spalt 13 als auch die aus den seitlich der Platten 2 und 3 verbleibenden Räume 14 und 15 austretenden Lichtbogengase.

Der Lichtbogenraum 4 zwischen den Platten 2 und 3 ist in mehrere Bereiche gegliedert. Den Schaltstücken zugeordnet ist ein Lichtbogenentstehungsraum 20, der frei von Löchern ist. Daran schließt sich in der Wanderrichtüiig des Lichtbogens ein Lichtbogenlaufraum 21 an, der sich seitwärts trichterartig erweitert und der in seinem oberen Teil von parallelen Wänden begrenzt ist. Zuletzt erreicht der Lichtbogen einen Löschraum 22, der über den bereits erwähnten Spalt 13 mit dem Kühlraum 10 in Verbindung steht.

Zwischen die Randflächen der Platten 2 und 3 sind Lichtbogenlaufschienen 23 und 24 eingelegt, die sich auf dem Potential der Schaltstücke des Leistungsschalters befinden und daher den Lichtbogen von den Schaltstükken übernehmen können. In Verbindung mit zwei Keilen 25 und 26 und der in der Achse des Lichtbogenraumes 4 angeordneten Fangelektrode 5 ermöglichen die Laufschienen 23 und 24 eine Unterteilung und starke Verlängerung des Lichtbogens.

Die Platten 2 und 3 sind mit einer Vielzahl vor, konischen Löchern unterschiedlicher Größe versehen.

Von der Lochung ausgenommen ist jedoch der Lichtbogenenlstehungsraum 20. Anschließend daran sind in dem LichtbogenlaufrauA, al fckSueiY Li riier 27 vorgesehen, die auch am Rand des Lichtbogenraumes '5 ne'rwii den Laufschienen 23 und 24 und in dem Löichraum 22 angeordnet sind. Der übrige Bereich des üch!bogenlaufraumes 21, d.h. etwa der miiiicre Bereich des Lichtrauines 4, ist mit größeren Löchern 30 versehen.

Die Form der Löcher ist am besten aus der F i g. 4 zu entnehmen. Es ist zu erkennen, daß beispielsweise die größerer, Löcher 30 in den Lichibogenraum 4 mit einem größeren Durchmesser 28 münden, während auf der Außenseite ein kleinerer Durchmesser 29 vorhanden isL Der Durchmesser 28 ist dabei doppelt so groß wie der Durchmesser 29. Eine ähnliche Gestalt weisen die kleineren Löcher 27 auf. Der größere Durchmesser der Löcher kann in der Größenordnung einiger Millimeter liegen. Die Gesamtzahl der Löcher je Platte 2 bzw. 3 beträgt dabei einige Hundert bis etwa Tausend, je nach Größe der Platte.

Die F i g. 2 zeigt noch, daß die Legier 27 und 30 in einer Anzahl von Lochgruppen angeordnet sind. Diese Lochgruppen entstehen durch die auf der Außenseite der Platten 2 und 3 angeordneten ungelochten R^;ppen 31 (Fig.3), die in der Wanderrichtung des Lichtbogens verlaufen. Durch die Rippen 31 werden in den seitlichen Räumen 14 und 15 (Fig. 1) Kanäle gebildet, welche die durch die Löcher 27 und 30 hindurchtretenden Lichtbogengase in den Kühlraum 10 leiten.

Zu Beginn eines Abschaltvorganges wird der Lichtbogen zwischen den schematisch angedeuteten Schaltstücken in dem Lichtbogenentstehungsraum 20 gezündet Von den Hörnern der Schaltstücke wird der Lichtbogen auf die Laufschienen 23 und 24 geleitet, auf denen es rasch zur Bildung von Fußpunkten kommt, weil dieser Bereich des Lichtbogenraumes 4 von Löchern freigehalten ist. Durch magnetische Blasung und thermischen Auftrieb gelangt der Lichtbogen in den sich trichterartig erweiternden Lichtbogenlaufraum 21, wobei der Lichtbogen zunächst einen Bereich kleinerer Löcher 27 überstreicht und dann den Bereich der gröberen Löcher 30 erreicht. Bei großer Wanderungsgeschwindigkeit wird der Lichtbogen nun stark verlängert und gelangt in den Löschbereich 22, der wiederum mit kleineren Löchern 27 versehen ist. Infolge des geringen Abstandes der perforierten Platten 2 und 3 und der starken Verlängerung des Lichtbogens ist die Löschwirkung intensiv. Durch den Spalt 13 treten die Lichtbogengase in den Kühlraum 10 ein und werden darin so weit abgekühlt, daß oberhalb der gelochten Platte 12 keine für einen Überschlag ausreichende Temperatur vorhanden ist. Oberhalb der Platte 12 können daher in verhältnismäßig geringem Abstand gerrdc.e Bauteile angeordnet weiden. Dies ist günstig für den Einbau von Leistungsschaltern in Schaltanlagen oder in Fahrzeuge.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtbogenkammer mit Lichtbogenlaufschienen für elektrische Leistungsschalter, insbesondere Gleichstrom-Schnellschalter, mit einem in einen Lichtbogenentstehungsraum, einen Laufbereich sowie einen Löschbereich gegliederten Lichtbogenraum, der seitlich der Lichtbogenlaufschienen durch perforierte Keramikplatten begrenzt ist, deren in nicht regelmäßiger Verteilung angeordnete Löcher £Λ der dem Lichtbogen zugewandten Seite einen größeren Durchmesser als an der Außenseite der Lichtbogenkammer aufweisen, gekennzeichne t d u r c h folgende Merkmale:

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a) die Keramikplatten (2, 3) erstrecken sich über die gesamte Höhe des Lichtbogenraumes und sind in Lichtbogenlaufrichtung zueinander geneigt angeordnet;

b) die Keramikplatten (2, 3) sind im Bereich des Lichtbogenentstehungsraumes (20) ohne Löcher ausgeführt;

c) die Löcher der Keramikplatten (2, 3) sind in dem an den Lichtbogenentstehungsraum (20) anschließenden Teil des Laufbereiches (21) sowie in dem Löschbereich (22) kleiner als in dem übrigen Teil des Laufbereiches (21) ausgebildet;

d) die Löcher der Keramikplatten (2, 3) sind ausgehend von der dem Lichtbogen zugewandten Seite konisch mit abnehmendem Durchmesser ausgebildet