DE2811510A1

DE2811510A1 - Stromkreisunterbrecher

Info

Publication number: DE2811510A1
Application number: DE19782811510
Authority: DE
Inventors: Masami Kii
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1978-09-28
Also published as: FR2385214B1; CH640977A5; FR2385214A1; DE2811510C2; CA1099318A; US4243860A

Description

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lA-2425 J

ME-351-GUN (F-1589)

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo , Japan

Stromkreisunterbrecher

Zusammenfassung

Es wird ein Stromkreisunterbrecher vom Strömungsmittelverpuffertyp geschaffen, bei dem der Druck eines Gases in einer Kammer durch die Lichtbogenenergie erhöht wird. Das Hochdruckgas bleibt in der Kammer erhalten, bis im Zuge der Stromkreisunterbrecherbetätigung Öffnungen des Strömungsmittelpfades freigelegt werden,so daß das Gas durch diese Öffnungen zum Lichtbogen hin verpufft, welcher sich zwischen den beiden Kontakten des Unterbrechers erstreckt. Hierdurch wird der Lichtbogen unterbrochen. Der Unterbrecher umfaßt Maßnahmen zur Verhinderung einer exzessiven Erhöhung des Druckes in der Kammer, welche andernfalls unerwünschte Effekte bei der Lichtbogenlöschung im Bereich hoher Lichtbogenströme zeigen würde, so daß stets der richtige Verpuffungsbetrieb des Strömungsmediums erhalten wird.

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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Stromkreisunterbrecher und insbesondere einen verbesserten Unterbrecher, bei dem ein Lichtbogen in dem Stromkreisunterbrecher gelöscht wird. Hierzu wird ein unter Druck stehendes Strömungsmedium als Unterbreehermedium verwendet, z. B. Schwefelhexafluorid (SFg).

Zum besseren Verständnis der Natur der Erfindung und der Aufgabe der Erfindung soll zunächst ein herkömmlicher Stromkreisunterbrecher mit Gasverpuffung beschrieben werden. Bei einem Unterbrecher mit unter Druck stehendem Unterbrechungsströmungsmedium muß das Strömungsmedium an sich eine ausgeprägte Lichtbogenlöschbefähigung haben. Es ist jedoch auch wichtig, daß man das Strömungsmedium in Richtung auf den Lichtbogen bläst, so daß die Lichtbogenenergie verteilt wird und die Temperatur rund um den Lichtbogen gesenkt wird, um auf diese Weise die Lichtbogenlöschfunktion zu verbessern. Zur Ausbildung einer starken Verpuffungsströmung des Strömungsmediums muß eine Einrichtung zur" Herbeiführung einer Druckdifferenz zwischen den zwei äußersten Enden des Lichtbogenraums vorhanden sein. Bei einem herkömmlichen Stromkreisunterbrecher mit Gasverpuffung wird dies auf zweierlei Weise erreicht. Einmal wurden Unterbrecher vom Puffertyp geschaffen, bei denen ein Puffersystem mit der Öffnungs- und Schließbetätigung von Kontaktelementen des Stromkreisunterbrechers verriegelt ist. Bei dem anderen Konstruktionsprinzip wird ein Unterbrecher vom Dualdrucktyp verwirklicht,welcher einen Gaskompressor zur Herbeiführung eines hohen Drucks umfaßt. Dieses Hochdruckgas wird durch Ventile entladen, welche mit dem Einschalt- und Ausschaltbetrieb verriegelt sind.- Bei diesen Systemen treten jedoch eine Reihe von Problemen auf, welche weiter unten dargestellt sind. Zur mechanischen Betätigung des Puffersystems in Verbindung mit dem Öffnen oder Schließen des Unterbrechers ist eine beträchtlich große Betätigungsleistung erforderlich. Die erforderliche Betätigungsleistung

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steigt mit steigenden Lichtbogenströmen. Dies wiederum erfordert eine große Dimensionierung des Puffersystems, und demgemäß muß der Mechanismus für die Übertragung der Betätigungsleistung äußerst starr und von großer Festigkeit sein. Während des nicht-belasteten Zustandes, welcher während eines großen Teils der Puffersystembetätigungen vorliegt, und bei dem Öffnen und Schließen des Unterbrechers bei geringem Stromfluß arbeitet das Puffersystem, welches für eine große Betätigungskapazität ausgelegt ist (für Unterbrechung eines großen Stroms) mit einer übermäßigen Leistung. Diese treibt den Puffermechanismus zu schnell, wenn ein geringer Strom unterbrochen werden muß. Diese Tendenz wird umso ausgeprägter, je stärker die Kapazität des Stromkreisunterbrechers erhöht wird. Dies führt zu einer Stromabspaltung und zu einem unnormalen Spannungsanstieg.

Bei einem Unterbrecher vom Dualdrucktyp bestehen verschiedene Nachteile hinsichtlich der erforderlichen Konfiguration der Dualdruckleitung und der erforderlichen Zusatzeinrichtungen für den Betrieb, nämlich Ventile, Kompressoren und Steuereinrichtungen, so daß das Gesamtsystem zu groß und zu kompliziert wird. Zur Eliminierung dieser Nachteile einer komplizierten Struktur und erheblicher Kosten der herkömmlichen Systeme wurde ein neuer Typ eines Stromkreisunterbrechers vom Gasblastyp vorgeschlagen, welcher einen einfachen wirtschaftlichen Aufbau hat. Dieser Stromkreisunterbrecher umfaßt einen Unterbrecher, bei dem ein Unterbrechergas in einer Kammer durch die Lichtbogenenergie in der Kammer erhitzt wird, wodurch der Druck in der Kammer ansteigt. Das auf hohen Druck gebrachte Gas wird in einem abgeschlossenen Raum gespeichert, welcher durch den Lichtbogenstrom versperrt oder gedrosselt ist. Wenn der Lichtbogenstrom abnimmt, so kann das Gas durch die Öffnungen strömen, welche nunmehr durch den verringerten Lichtbogendurchmesser freigelegt werden, so daß der Lichtbogen durch das

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ausströmende Gas abgekühlt wird. Bei diesem Unterbrechertyp steigt der Gasdruck in dem abgeschlossenen Raum exzessiv an, wenn die Lichtbogenenergie im Falle großer Lichtbogenströme groß ist. Aufgrund eines Bogenspannungsdruckeffekts steigt die Lichtbogenenergie, wodurch der Druckanstieg beschleunigt wird. Der Bogenspannungsdruckeffekt führt nämlich zu einer raschen Steigerung der Lichtbogenenergie. Da diese Lichtbogenenergie das Gas in dem Lichtbogenraum exzessiv aufheizt, so daß dieses eine geringe Dichte annimmt, und die thermische elektrolytische Dissoziationsenergie beschleunigt wird, wird die Löschfunktion durch Erhöhung des Ionisationsgrades des Gases stark gesenkt. Darüber hinaus unterliegen die Kontaktelemente einer exzessiven Erosion.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Unterbrecher mit hoher Unterbrechungswirksamkeit zu schaffen, bei dem in einer Unterbrecherkammer ein Unterbrechungsströmungsmedium untergebracht ist, sowie zwei Kontaktelemente, deren mindestens eines bewegbar ist. In der Unterbrecherkammer ist eine Druckkammer vorgesehen, in welcher ein unter Druck stehendes Gas gespeichert wird. Der Druck des Gases wird durch den sich zwischen den Kontakten erstreckenden Lichtbogen erzeugt. Ferner sind Öffnungen für die Entladung des unter Druck stehenden Gases aus der Unterbrecherkammer vorgesehen, so daß der Druck in der Druckkammer im Sinne der Verhinderung eines exzessiven Anstiegs gesteuert werden kann.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Unterbrecher geschaffen, bei dem in einer Untabrecherkammer ein Unterbrecherströmungsmedium vorhanden ist. Ferner ist ein stationäres Kontaktelement vorgesehen, sowie ein bewegliches Kontaktelement, welches eine Düse aufweist. In der Unterbrecherkammer ist eine Druckkammer vorgesehen, in welcher unter Druck stehendes Gas gespeichert wird. Der Druck wird durch den Lichtbogen zwischen den Kontakten erhöht. Ferner ist ein Zwischenkontaktglied vorgesehen mit Öffnungen, welche der Düse des

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beweglichen Kontaktgliedes gegenüberliegen. Das Zwischenkontaktglied ist in der Düse des beweglichen Kontaktgliedes untergebracht, so daß der Druck in der Druckkammer gesteuert

wird im Sinne der Verhinderung einer exzessiven Drucksteigerung, jedoch groß genug ist, damit der sich zwischen den Kontakten erstreckende Lichtbogen gelöscht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Unterbrecher mit stabiler Lichtbogenlöschfunktion zu schaffen, welcher eine große Unterbrecherkapazität aufweist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Unterbrecher geringer Abmessungen und einfacher Konstruktion zu schaffen, welcher in der Praxis eine ausgezeichnete Funktionsweise zeigt„ Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die Abmessungen des Unterbrechers zu verringern und die Beeinträchtigung des Isolatormaterials herabzusetzen. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein ausgezeichnetes Unterbreehungsverhalten bei kleinen zu unterbrechenden Strömen neben einer gesteigerten Unterbrecherstromkapazität zu verwirklichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert^.Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unterbrechers;

Fig. 2 und 3 verschiedene Betriebsstellungen des Unterbrechers gemäß Fig.l;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine z\ireite Ausführungsform

des erfindungsgemäßen Unterbrechers; Fig. 5 und 6 andere Betriebsstellungen des Unterbrechers

gemäß Fig. 4;
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Unterbrechers;
Fig. 8 eine andere Betriebsstellung des Unterbrechers

gemäß Fig. 7;
Fig. 9 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Unterbrechers und
Fig.10 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unterbrechers.

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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen sich gleich oder sich entsprechende Bauteile.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 umfaßt ein Gehäuse 1, welches mit einem Unterbrecherströmungsmedium, z. B. Schwefelhexafluoridgas (SF_fi) gefüllt ist. In dem Gehäuse 1 ist eine Unterbrecherkammer 2 untergebracht, welche aus leitfähigem Material besteht und eine Hauptunterbrechungskammer 21 umfaßt, welche eine Öffnung 211 aufweist. Ferner umfaßt die Unterbrecherkammer eine Druckkammer 22 aus lichtbogenfestem Isoliermaterial mit Halsbereichen 221 und 222 verringerten Querschnitts. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein stationäres Kontaktelement, welches in der Hauptunterbrechungskammer 21 untergebracht ist. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein bewegliches Kontaktglied, welches teilweise rohrförmig ausgebildet ist und von dem stationären Kontaktglied 3 wegbewegbar und auf dieses zu bewegbar ist. Dabei ist eine Düse 41 vorgesehen, sowie ein Durchlaß 42 und Öffnungen 43. Die Öffnungen 43 des beweglichen Kontaktgliedes 4 sind so ausgebildet, daß sie zur Druckkammer 22 hin offen sind, wenn die Kontakte geschlossen sind. Obgleich das bewegliche Kontaktglied 4 in dem Halsbereich 221 verschiebbar angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum 42 besteht, so kann der Innenraum des Halsbereichs 221 als praktisch verschlossen angesehen werden.

Wenn ein geeigneter nicht-gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösebefehlssignal betätigt wird, so wird das mit diesem Mechanismus verriegelte bewegliche Kontaktglied 4 gemäß Fig. 2 abwärts bewegt. Nach der Bewegung über einen bestimmten Gleitabstand trennt sich das bewegliche Kontaktglied 4 yon dem stationären Kontaktglied 3. Sodann bildet sich ein Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktgliedern aus, so daß das umgebende Gas eine hohe Temperatur und einen hohen Druck annimmt. Ein Teil dieses Gases strömt durch die Öffnung 211 in das Gehäuse 1 gemäß den

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ausgezogenen Pfeillinien (Fig. 2). Durch diese Strömung wird die Lichtbogenenergie in günstiger Weise verteilt, so daß die Temperatur und der Druck in dem Lichtbogenraum gesteuert werden. Ferner wird das Gas durch die Düse 41, den Gasdurchgang 42 und die Öffnungen 43 gemäß den gestrichelten Pfeillinien in die Druckkammer 22 eingeführt, wo der Druck entsprechend erhöht wird. Diese Gaseinströmung bleibt aufrechterhalten bis die Öffnungen 43 durch den Halsbereich 222 verschlossen werden. In diesem Zustand findet keine weitere Gasströmung von dem Lichtbogenraum in die Druckkammer 22 statt, außer dem Gasstrom durch den oben erwähnten Gaskanal.

Gegen Ende dieser Betriebsphase kommt ein genügender Abstand zwischen den beiden Kontaktgliedern 3 und 4 fii· die Lichtbogenunterbrechung zustande. Wenn das bewegliche Kontaktglied 4 weiter abwärts bewegt wird, so daß die Öffnungen 43 zum Gehäuse 1 hin freiliegen, so vermindert sich der Lichtbogenstrom zum Wert Null hin und das auf hohem Druck und niedriger Temperatur befindliche Gas in der Druckkammer 22 strömt durch die Öffnung 211 und die Düse 43, welche von einer Versperrung durch den Lichtbogen befreit werden. Hierdurch wird der Lichtbogen rasch gelöscht.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform umfaßt eine Einrichtung zur Unterdrückung der Drucksteigerung in dem Lichtbogenraum, um zu verhindern, daß die Lichtbogenenergie zu einer exzessiven Druckerhöhung führt. Gleichzeitig wird die Druckerhöhungsperiode oder -dauer der Druckerhöhung der Druckkammer festgelegt, welche eine wichtige Rolle bei der Unterbrechung des Lichtbogens spielt. Diese Druckerhöhungsperiode wird derart festgelegt, daß sie in den Zeitabschnitt fällt, in dem die Lichtbogenenergie bei Beginn der Kontaktgliedtrennung relativ gering ist. Auf diese Weise wird eine stabile Druckerhöhungsperiode verwirklicht. Man erzielt auf diese Weise einen Unterbrecher mit einer stabilen Lichtbogenlöschcharakteristik, dessen Kapazität erhöht

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werden kann. Dieser Unterbrecher hat stets den erforderlichen Druck zur Gewährleistung der Lichtbogenunterbrechung.

Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 4 bis 6 ist ähnlich wie bei derjenigen der Fig. 1 ebenfalls ein bewegliches Kontaktglied 4 in Form einer Stange ausgebildet. Wenn bei dieser Ausführungsform ein nicht-gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösebefehlssignal betätigt wird, so wird das mit dem Mechanismus verriegelte bewegliche Kontaktglied 4 abwärts bewegt. Nach der Bewegung über eine bestimmte Schleifstreeke wird das bewegliche Kontaktglied von dem stationären Kontaktglied 3 getrennt. Sodann bildet sich ein Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktgliedern gemäß Fig. 5 aus. Hierdurch wird die Temperatur des Strömungsmediums in dem Lichtbogenraum erhöht und somit auch der Druck desselben. Das Strömungsmedium entweicht teilweise durch die Öffnung 211 in das Gehäuse 1. Auf diese Weise wird die Lichtbogenenergie teilweise beseitigt, so daß der Temperaturanstieg und der Druckanstieg im Lichtbogenraum gesteuert wird. Während der weiteren Abwärtsbewegung des beweglichen Kontaktgliedes 4 erreicht man sodann einen optimalen Abstand zwischen den beiden Kontaktgliedern 3 und für die Lichtbogenunterbrechung. Der Lichtbogen erstreckt sich gemäß Fig. 5 zwischen den beiden Kontaktgliedern und die Strömung des Strömungsmediums erfolgt gemäß den Pfeillinien, wobei die Lichtbogenenergie und die ionisierten Teilchen entweichen. Unmittelbar vor Erreichung des optimalen Abstandes gelangt der Lichtbogenraum (Hauptunterbrechungskammer) in Verbindung mit der Druckkammer 22, so daß nun der Druck des Strömungsmittels in der Druckkammer erhöht wird. Das bewegliche Kontaktglied 4 wird nun noch weiter abwärts bewegt, wobei die Druckkammer geöffnet bleibt. Dabei vermindert sich der Lichtbogenstrom zum Wert Null hin, wodurch die Öffnung 211 von der Versperrung durch den Lichtbogen befreit wird. Nunmehr kann das Hochdruckströmungsmedium der Druckkammer entweichen und die

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Strömung des Strömungsmediums in dem Lichtbogenraum wird beschleunigt, so daß der Lichtbogen gelöscht wird. Diese Strömung des Strömungsmediums befreit die Druckkammer 22 von dem Gas und führt zu einer Isolierung rund um die geöffneten Kontaktglieder, so daß der Lichtbogen rasch gelöscht wird (Fig. 6). Diese Ausführungsform zeigt ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten in Verbindung mit einem Stromkreis, welcher dazu neigt, nach der Unterbrechung eine Erholungsspannung über die Kontaktglieder zu zeigen. Bei der oben beschriebenen Anordnung umfaßt die Ausführungsform eine Einrichtung zur Unterdrückung des hohen Druckes in dem Lichtbogenraum. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Lichtbogenenergie exzessiv ansteigt. Ferner wird eine zweckentsprechende Periode oder Dauer für eine mäßige Steigerung des Druckes im Lichtbogenraum bei minimaler Lichtbogenenergie ausgewählt. Somit erhält man einen Unterbrecher mit ausgezeichnetem Betriebsverhalten bei einfacher und klein-dimensionierter Konstruktion.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Es ist eine Unterbrecherkammer 2 vorgesehen, welche eine Hauptunterbrechungskammer 21 umfaßt sowie eine Druckkammer 22 und eine Strömungsführung 23. Die Druckkammer 22 besteht aus einem leitfähigen Material und weist mittig einen Verbindungskanal 223 zum Außenraum mit einer Öffnung 221 auf. Die Strömungsführung 23 besteht aus einem lichtbogenfesten Isoliermaterial. Sie umfaßt einen Durchgang 231 durch welchen sich das bewegliche Kontaktglied 4 erstreckt. Die Strömungsführung 23 ist mit dem unteren Ende der Hauptunterbrechungskammer 21 verbunden, in welchem ein stationäres Kontaktglied 3 untergebracht ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Lichtbogenkontaktglied, welches leitfähig ist. Es umfaßt einen Durchgang 51 mit einer Düse 52 und steht mit dem Durchgang 223 der Druckkammer 22 in Verbindung. Ferner erstreckt sich das Lichtbogenkontaktglied in die Düse 41 des beweglichen Kontaktgliedes 4. Wenn der Lichtbogenkontakt 5 sich in das bewegliche Kontaktglied 4

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hineinerstreckt, so ist die Druckkammer 22 praktisch verschlossen.

Wenn ein geeigneter nicht-gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösebefehlssignal betätigt wird, so wird der mit diesem Mechanismus verriegelte bewegliche Kontakt 4 abwärtsbewegt und das bewegliche Kontaktglied 4 trennt sich von dem stationären Kontaktglied 3. Nun entsteht zwischen den beiden Kontaktgliedern ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen wird zu dem Lichtbogenkontakt 5 kommutiert, wenn das bewegliche Kontaktglied 4 noch geringfügig weiterbewegt wird. Nunmehr wird der Lichtbogen gestreckt während der bewegliche Kontakt 4 weiter abwärtsbewegt wird. Durch den sich ausbreitenden Lichtbogen (bei A) werden die Düsen 41 und 42 aufgrund des Innendrucks des Lichtbogens versperrt und der Druck in der Druckkammer 22 steigt aufgrund der Verbindung durch den Kanal 6. Andererseits wird ein auf hoher Temperatur befindliches Strömungsmedium aus dem Lichtbogenraum mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsen 41 und 52 gemäß den Pfeillinien in Fig. 8 ejiziert. Da das Strömungsmedium zu den Wurzeln des Lichtbogens hin getrieben wird, welche die höchste Temperatur haben, und diese quasi umgeben, und danach durch die Düsen in das Gehäuse 1 eintritt, wird die Restenergie des Lichtbogenraums gesenkt, so daß der Temperaturanstieg unterdrückt und die Ionendichte herabgesetzt wird. Während dieser Vorgänge findet jedoch der erforderliche Druckanstieg in der Druckkammer fortwährend statt aufgrund einer geringen Masseströmung durch die Düsen 41 und 52. Im Verlauf dieses Vorgangs verringert sich der Lichtbogenstrom und durch die Senkung der Lichtbogenenergie kommt es zu einem raschen Abfall der Temperatur und des Drucks. Aufgrund des hohen Drucks in der Druckkammer findet eine fortgesetzte Entladung des auf hoher Temperatur befindlichen ionisierten Gases durch die Düsen mit hoher Geschwindigkeit statt bis der Lichtbogen unterbrochen ist. Selbst danach findet eine Zirkulation des Strömungsmediums statt,

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wobei das Gas im Lichtbogenraum durch neues Strömungsmedium ersetzt wird» Auf diese ¥eise zeigt der Unterbrecher ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten bei Hochleistungsunterfareehungsbetrieb.. Man kann somit eine hohe Erholungsspannung zwischen den Kontaktgliedern nach der Löschung des Lichtbogens erwarten.

Wie oben beschrieben umfaßt diese Ausführungsform eine Einrichtung zur Entladung der Energie des Lichtbogenraums während der Lichtbogenunterbrechungsphase, so daß die Temperatur des ejizierten Strömungsmediums gesenkt und die maximale Temperatur verringert wird. Mit dieser Maßnahme kann man den Schaden verringern, welcher durch einen Überschlag itaeh der unterbrechung zwischen einem auf hohem Potential befindlichen Bauteil und Erde oder zwischen den Kontaktglieder!* stattfinden kann. Daher kann man die Abmessungen des Unterbrechers verringern end die Gefahr einer Beschädigung der verwendeten Isoliermaterialien mindern.

Fig. 9 zeigt eine weitere Äusführungsform der Erfindung. Dabei ist. ein Halterungsrohr 7 aus isolierendem Material vorgesehen, welches an einer Druckkammer 22 befestigt ist. Dieses hat einen Durchgang 71,, welcher über eine Öffnung zum Außengehäuse geöffnet ist. Das Halterungsrohr trägt ein Zwischenkotttaktglied 5. Bei diesem Aufbau ist die Druckkammer 22 praktisch verschlossen, während das Ende der Düse 41 des beweglichen Kontaktgliedes 4 schon vollständig vom Ende der Düse 52 des Zwischenkontaktgliedes 5 getrennt ist. Im übrigen ähnelt diese Ausführungsform der Fig. 7. Wenn bei dieser Anordnung ein nicht-gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösesteuersignal betätigt wird, so wird der mit dem Mechanismus verriegelte bewegliche Kontakt 4 abwärts bewegt und vom stationären Kontaktglied 3 getrennt. Sodann bildet sich zwischen den beiden Kontaktgliedern ein Lichtbogen aus, und zwar innerhalb eines Raums, welcher durch das Zwischenkontaktglied gebildet wird. Der Druck in der verschlossenen Druckkammer

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wird sodann durch den Lichtbogen in wirksamer Weise erhöht. Das bewegliche Kontaktglied 4 wird weiter abwärts bewegt bis die Düse 41 das Zwischenkontaktglied 5 verläßt und freiliegt. In diesem Zeitpunkt ist bereits ein genügender Druck für die Löschung des Lichtbogens in der Druckkammer 22 gespeichert. Der Grad des Druckanstiegs in der Druckkammer wird bestimmt durch die Zeitdauer, während der die Druckkammer 22 verschlossen ist. Auf diese Weise kann ein geeigneter Druckwert ausgewählt werden. Insbesondere wenn kleine Ströme unterbrochen werden sollen, kann man dabei stets für einen ausreichenden Druck sorgen.

Das bewegliche Kontaktglied wird sodann weiter abwärtsbewegt und wenn die Düse 41 das untere Ende des Zwischenkontaktgliedes 5' vollständig verlassen hat, wird die Druckkammer geöffnet. Solange jedoch der Liehtbogenstrom fließt, wird der Druck in der Druckkammer 22 noch erhöht und gleichzeitig wird ein Teil des durch die Liehtbogenenergie entstehenden Druckgases durch die Düsen 41 und 52 nach außen transportiert. Wenn nach dieser Zeitdauer der Liehtbogenstrom sich über den Spitzenwert hinwegbewegt und wieder abfällt, so fällt die Gastemperatur im Lichtbogenraum raschab, so daß auch der Innendruck des Lichtbogens sinkt. Nunmehr wird die Druckkammer 22 geöffnet. Gleichzeitig wird das Hochdruckgas der Druckkammer durch die Düsen 41 und 52 entlassen, und zwar über den Lichtbogenraum. Dieses ausströmende Gas ejiziert die ionisierten Teilchen im Bereich der Wurzeln des Lichtbogens aus dem Bereieh des Lichtbogens heraus und das Strömungsmedium; im Lichtbogenraum wird durch Gas niedriger Temperatur ersetzt, wodurch der Lichtbogen unterbrochen wird.

Bei dieser Ausführungsform kommt der Verschluß der Druckkammer 22 in der Nähe der Kontaktstelle der Kontaktglieder 3 und 4 zustande. Daher liegt die oben beschriebene Betriebsweise auch vor, wenn die Öffnung 43 stets offen ist.

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Da die Kontaktstelle durch die Strömung des Strömungsmittels von der Öffnung 43 durch die Düse 52 zur Öffnung 72 hin gemäß den ausgezogenen Linien in Fig. 9 direkt gekühlt wird, kann der Nennstrom erhöht werden. Diese Ausführungsform umfaßt eine Einrichtung zur Entladung des Strömungsmediums der Unterbrecherkammer in das Gehäuse, und zwar durch das Zwischenkontaktglied wenn das stationäre Kontaktglied und das bewegliche Kontaktglied über einen bestimmten Abstand hinaus voneinander getrennt werden. Man erzielt mit dieser Ausführungsform eine ausgezeichnete Unterbrechungseffizienz, wenn kleine Ströme unterbrochen werden sollen. Somit wird die Unterbrechungskapazität gesteigert und die Unterbrechung» effizienz verbessert.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Unterbrecherkammer mit einer C-förmigen Druckkammer 22 und einer Strömungsführung 23. Die Druckkammer 22 dient als Quelle für das Strömungsmedium für die Unterbrechung des Lichtbogens. Sie hat"die erforderliche Kapazität und besteht aus den zylindrischen Kammern 9 und 10, welche über einen Durchgang 8 mit dem Lichtbogenraum verbunden sind. Da der Durchgang 8 stets durch den beweglichen Kontakt 3 verschlossen ist, wird der Druck in der Kammer 9 wirksam durch das Strömungsmedium erhöht, welches von der Druckerhöhungskanuner 10 durch eine Öffnung 11 eintritt. Die Kammer 9 weist ein isolierendes Gehäuse auf und enthält ein bewegliches Kontaktglied sowie ein stationäres Kontaktglied 3. Durch diese Kontaktglieder kann der Stromkreis geschlossen oder geöffnet werden. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Lichtbogenkontakt mit einer Düse in der Mitte. Dieser Kontakt fluchtet mit dem stationären Kontaktglied 3. Der Lichtbogenkontakt 5 ist derart angeordnet, daß er sich in die Düse 41 des beweglichen Kontaktgliedes 4 hineinerstreckt, wenn die Kontakte geschlossen sind. Das Bezugszeichen 53 bezeichnet eine Öffnung des Lichtbogenkontakts 5 zum Außengehäuse hin.

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Die Düse 52 ist zum Lichtbogenraum hin geöffnet und dient der Entladung des auf hoher Temperatur und hohem Druck befindlichen Strömungsmediums in der Mitte des Lichtbogenraums zum Gehäuse 1 hin, während der Periode des Anstiegs der Drucke in der Druckkammer 22, um zu verhindern, daß sich dort ein exzessiver Druck aufbaut, wenn der Lichtbogenstrom groß ist. Wenn das bewegliche Kontaktglied 4 weiter abwärtsbewegt wird und die Kontaktglieder einen genügenden Abstand voneinander erreichen, damit eine Lichtbogenunterbrechung stattfinden kann, so setzt sich die Entladung des Hochdruckströmungsmediums der Druckkammer 22 fort, wobei das Hochtemperaturgas in der Mitte des Lichtbogenraums entfernt wird und durch frisches Gas niedriger Temperatur und hohen Drucks ersetzt wird. Auf diese Weise zeigt der Unterbrecher ein gutes Betriebsverhalten bei einem Hochleistungsunterbrechungsbetrieb, bei dem nach der Löschung des Lichtbogens eine hohe Erholungsspannung erwartet wird. Wenn bei dieser Anordnung ein geeigneter nicht-gezeigter Betätigungsmechanismus durch ein Auslösungsbefehlssignal betätigt wird, so wird das mit dem Betätigungsmechanismus verriegelte bewegliche Kontaktglied 4 abwärts bewegt und vom statinären Kontaktglied 3 nach einem bestimmten Schleifabstand getrennt. Sodann entsteht ein Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktgliedern. Hierdurch wird das Strömungsmedium in der Druckerhöhungskammer 10 rasch auf hohe Temperatur und hohen Druck gebracht. Die Druckdifferenz zwischen der Druckerhöhungskammer 10 und der Kammer 9 führt zu einer Strömung des Strömungsmediums durch den Durchlaß 11, so daß der Druck in der Druckkammer 9 entsprechend dem Druckanstieg in der Druckerhöhungskammer 10 ansteigt. Wenn nun der bewegliche Kontakt 4 weiter abwärtsbewegt wird, so setzt sich der Druckanstiegsvorgang fort, bis die Düse 41 zur Öffnung 8 hin freiliegt. Daher wird bis zu diesem Zeitpunkt der Druck in der Kammer 9 auf einem hohen Wert gehalten. Da das Strömungsmedium in der Druckerhöhungs-

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kammer 10 durch die Düse 52, welche einen geeigneten Durchmesser hat, entlassen wird, kann man einen ausgewogenen Druck in der Druckerhöhungskammer 10 aufrechterhalten. Auf diese Weise wird stets der erforderliche Druck für die Unterbrechung des Lichtbogens aufgebaut. Wenn der bewegliche Kontakt 4 nun weiter abwärtsbewegt wird, so wird die Düse zum Durchgang 8 hin freigelegt und gleichzeitig wird die Öffnung 43 zur Außenkammer 1 hin freigelegt. Nun fällt der Lichtbogenstrom ab und die Düsen 41 und 52 werden durch den Lichtbogenstrom nicht länger versperrt. Sodann wird das Strömungsmedium im Lichtbogenraum durch die Düsen 41 und 52 ejiziert, so daß der Druck rasch abfällt. Das Strömungsmedium hohen Drucks und niedriger Temperatur der Kammer 9 wird sodann in den Lichtbogenraum eingeführt, wodurch der Lichtbogen unterbrochen wird. Diese Strömung wird fortgesetzt bis Druckausgleich zwischen dem Druck in der Kammer 9 und dem Gehäuse 1 herbeigeführt ist. Somit wird mit dieser Ausführungsform ein Unterbrecher geschaffen, welcher leicht betätigbar ist und innerhalb eines breiten Stromstärkebereichs ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten zeigt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

\l.y Stromkreisunterbrecher mit einer ein Unterbrechungsströmungsmedium enthaltenden Unterbrecherkammer in der zwei Kontaktglieder untergebracht sind, deren mindestens eines bewegbar und von dem anderen trennbar ist, gekennzeichnet durch eine Druckkammer (22) in der Unterbrecherkammer (2) zur Speicherung von unter Druck stehendem Strömungsmedium, dessen Druck durch die Lichtbogenenergie eines zwischen den Kontaktgliedern verlaufenden Lichtbogens gesteigert wird, und durch eine Öffnung (211;221;72;53) durch welche das Unterbrecherströmungsmedium aus der Unterbrecherkammer (21) entweichen kann.
2. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (211 ;221;72;53) durch den Lichtbogen versperrbar ist.
3. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenextinktion durch das in der Druckkammer (22) gespeicherte TJnterbrechungsströmungsmedium bewirkbar ist.
4. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein stationäres Kontaktglied (3) und ein bewegliches Kontaktglied (4), welches sich durch die Druckkammer (22) erstreckt.
5. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des beweglichen Kontaktgliedes (4) hohl ausgebildet ist, so daß das unter Druck stehende Strömungsmedium durch den hohlen Teil in die Druckkammer (22) einströmen kann.

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6. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein stationäres Kontaktglied (3), welches in der Unterbrecherkammer (21) angeordnet ist sowie ein bewegliches Kontaktglied (4), welches in der Unterbrecherkammer (21) angeordnet ist und relativ zum stationären Kontaktglied (3) bewegbar und von diesem trennbar ist und einen Düsenbereich (41) aufweist, sowie durch eine Druckkammer (22) in der Unterbrecherkammer (2) zur Speicherung des durch die Lichtbogenenergie des zwischen den Kontaktgliedern (3,4) ausgebildeten Lichtbogens auf erhöhten Druck gebrachten Unterbrechungsströmungsmediums und durch eine Zwischenkontaktglied (5), dessen eine Öffnung (52) dem Düsenbereich (41) des beweglichen Kontaktgliedes (4) gegenüberliegt und zum Verschluß der Düse (41) geeignet ist und dessen andere Öffnung (221;72;53) mit dem Außenraum verbunden ist.
7. Stromkreisunterbrecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Unterbrechungsströmungsmedium in der Unterbrecherkammer (22) durch die Öffnung (52) des Zwischenkontaktgliedes (5) entladen wird, so daß das Unterbrechungsströmungsmedium ausströmt, nachdem das stationäre Kontaktglied (3) und das bewegliche Kontaktglied (4) voneinander getrennt sind.
8. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenkontaktglied (5) einen Düsenbereich (52) aufweist.
9. Stromkreisunterbrecher nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenkontaktglied (5) als Lichtbogenkontakt dient.

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