DE3005884C2 - Kontaktsystem für Leistungsschalter - Google Patents
Kontaktsystem für LeistungsschalterInfo
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- H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
- H01H33/7069—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by special dielectric or insulating properties or by special electric or magnetic field control properties
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Description
6. Kontaktsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzzylinder (14) zugleich
den Innenmantel des Kompressionszylinders (8) bildet.
den Innenmantel des Kompressionszylinders (8) bildet.
_____ (Strom pro Segment zum Quadrat multipliziert mit der
P
Anzahl der Segmente), d. h. proportional —, d. h. erheb-
Anzahl der Segmente), d. h. proportional —, d. h. erheb-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem für lieh geringer als im Fall eines Lichtbogens, der nur einen
Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des An- 65 einzigen Fußpunkt auf einem einzigen Segment hat. Es
daß
Spruchs 1.
Ein derartiges Kontaktsystem ist durch die DE-OS 02 743 und 19 13 973 sowie die DE-AS 22 09 388 beist
verständlich, daß durch die geringere spezifische Segmentbelastung auch der Kontaktabbrand dabei erheblich
verringert wird. Weiterhin bewirkt der ringför-
3 4
mig brennende Lichtbogen, daß nunmehr eine Druck- ständlich, daß die Anzahl der Segmente von verschiedeentlastung
des Fußpunktes in Richtung des zugeordne- nen Bedingungen wie Schaltertyp, Nennstrombelastung
ten hohlen Leistungskontaktstückes stattfindet Der Be- usw. abhängig ist und vom Fachmann im jeweiligen Einreich
größter Einschnürung des Lichtbogens und damit zelfall festzulegen ist Zweck der Segmentierung ist es,
des größten Druckes liegt nämlich relativ kurz vor dem 5 eindeutige Strombahnen und damit gerichtete Magnet-Fußpunktbereich.
Der Druck nimmt dabei in Richtung felder für die Eigenbewegung des Lichtbogens vorzugedes
zugeordneten hohlen Leistungskontaktstückes ben. Es reicht dabei eine Segmentierung in dem Bereich,
ebenfalls ab, d. h. der Lichtbogen kann seinen Dampf- in dem eine Lichtbogenwanderung stattfindet, aus.
druck nach »hinten«, d. h. von der Schaltstrecke wegge- Zwei gegenüberliegende Segmente, z. B. 4i und 45 richtet, abbauen. io sind im Schnitt in der F i g. 1 a dargestellt Dieser Schnitt
druck nach »hinten«, d. h. von der Schaltstrecke wegge- Zwei gegenüberliegende Segmente, z. B. 4i und 45 richtet, abbauen. io sind im Schnitt in der F i g. 1 a dargestellt Dieser Schnitt
Das Ausschaltverfahren des Leistungsschalters wird zeigt, daß die einzelnen Segmente stirnseitig schleifen-
daher erheblich verbessert. förmig nach innen eingezogen sind. Jedes Segment be-
Die angepaßte bzw. abgestimmte Kontaktform nach sitzt dabei einen äußeren Leiterbahnabschnitt 4Μ und
der Erfindung gewährleistet dabei, daß der Lichtbogen einen eingezogenen Leiterbahnabschnitt 4„b; ihr gegen-
aus jeder Lage heraus eine druckentlastete Stellung ein- 15 seitiger radialer Abstand sei mit χ bezeichnet Die Län-
nehmen kann, und zwar, da der Vorgang allein durch ge des eingezogenen Leiterbahnabschnittes sei mit y
eigenmagnetische Kräfte erzeugt wird, unabhängig von gekennzeichnet Der Abstand der eingezogenen Leit<"--
einer hinsichtlich der Löschmittelströmung günstigen bahnabschnitte zweier gegenüberliegender Segmente,
Lage des Anfangspunktes. Dies ist besonders für die der freie Innendurchmesser, betrage z. Diese Kontakt-
SF6-Leistungsschalter von Bedeutung. Da die Löschmit- 20 anordnung wirktwie folgt:
telströmung im SFe-Schalter wegen der Gaseigenschaf- Es sei angenommen, daß an dev !»teile 3 im Segment
ten und der erheblich kleineren zur Verfügung stehen- 4i ein lichtbogen 1 gezündet wird. Wie die Fig. Ic
den Druckdifferenzen gerade im Bereich des Fußpunk- zeigt, wird auf den Lichtbogenfußpunkt eine Kraft K,
tes wesentlich unergiebiger ist als im Druckluftschalter, die Lorenzkraft, ausgeübt (Bewegung eines Leiters, des
können von ihr nämlich keine wesentlichen Fußpunkt- 25 Lichtbogens, im Magnetfeld des Stromes durch die Segbewegungen
erwartet werden. Vielmehr werden die mentschleifen), die den Lichtbogen in Pfeürichtung ent-Dampfstrahlen
im bekannten Fall erhebliche Rückwir- lang des eingezogenen Abschnittes 4„t nach innen treibt,
kungen auf den Strömungsverlauf ausüben. Dies gilt bis er etwa eine Stellung entsprechend 3a in Fig. Id
insbesondere für den Fall, daß ein metalldampf-be- einnimmt Sind die Abstände x, y, ζ unter Berücksichtistimmter
Bogen im Eingangsquerschnitt einer Rückbe- 30 gung des Ausschaltstromes in geeigneter Weise dimenlastung
steht sioniert, so läßt sich erreichen, daß der Lichtbogen z. B.
Die Erfindung kann angewendet werden bei Hoch- an der Stelle Zb den eingezogenen Leiterbahnabschnitt
spannungs-Druckgasschaltern, insbesondere SFe-Schal- des gegenüberliegenden Segmentes berührt und dort
tern, bei Vakuum-Leistungsschaltem, bei Mittelspan- einen weiteren Fußpunkt bildet. Dabei ist Vorausset-
nungs-Leistungsschaltern und auch bei Niederspan- 35 zung, daß die Lichtbogenfußpunkte tief genug eingezo-
nungs-Leistungsschaltern. gen sind, d. h. die für die Lichtbogenfußpunktwanderung
Anhand von in der Zeichnung dargestellter. Ausffih- wirksame Länge y der eingezogenen Leiterbahnabrungsformen
wird die Erfindung näher beschrieben. Es schnitte genügend groß ist, sowie die gegenseitigen Abzeigt
stände χ der Leiterbahnabschnitte in der Segiro mtschlei-
F i g. la eine allgemeine Darstellung des Kontaktes, 40 fe so groß sind, daß das Feld des äußeren Leiterbahnab-
Fig. Ib eine Draufsicht auf das Kontaktsystem nach schnittes 4„, an der Stelle des Lichtbogenfußpunktes
F i g. 1 a, praktisch keinen Einfluß mehr hat, der Bogen sich also
Fig. 1 c—e die Entstehung des ringförmigen Lichtbo- genügend aufrichtet sowie der freie Innendurchmesser ζ
gens bei dem Kontaktsystem nach der F i g. 1 a, so im Verhältnis zu χ und y gewählt ist, daß eine Berüh-
F i g. 2 den Verlauf des Druckes im Lichtbogen für 45 rung des Lichtbogens möglich ist.
den Fall eines druckentlasteten Lichtbogen-Fußpunktes Damit der zweite Lichtbogenfußpunkt auch stabil ist,
im Vergleich zu einem Fußpunkt, der nicht druckenth- ist Voraussetzung, daß zumindest in diesem Bereich der
stet ist, Lichtbogen eine steigende Kennlinie, zumindest tenden-
F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Schaltkammer ziell, hat Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Me-
eines autopneumatischen Druckgasschalters, 50 talldärnpfe durch den zur Schalterachse stark gekrümm-
F i g. 3a einen Querschnitt durch das System nach ten Lichtbogenansatzbereich von der Schaltstrecke, die
F i g. 3 auf Höhe des beweglichen Leistungskontaktes. sich in F i g. 1 rechts befindet, ferngehalten wird. Es bil-
Die Fig. la und Ib zeigen ein hohles Leistungskon- det sich dabei auf dem gegenüberliegenden Segment ein
taktstück 4 eines Leistungsschalters; das zugeordnete zwvitar Lichtbogenfußpunkt aus, der ebenfalls nach in-
Gegen-Kontaktstück ist der Einfachheit halber bzw. 55 nen wandert. Durch die immer vorhandenen Schwan-
dem prinzipiellen Charakter des Kontaktsystems ent- kungen des LicikLogenfußpunktes springt -anschließend
sprechend nicht dargestellt, ebenso wie die anderen üb- der Lichtbogen allmählich auf alle Segmente über, wo-
lichen Bestandteile eines Leistungsschalters wie Düsen, bei die Fußpunkte ebenfalls nach innen laufen. Es bildet
Löschmittelzufuhr usw. Das dargestellte Kontaktstück sich dabei schließlich eine Konfiguration entsprechend
kann z.B. das bewegliche Kontaktstück eines 60 Fig. Ieaus.
SF6-Schalters sein. Es kann auch eines der beiden Kon- Da B\ = -B2 ist, und insbesondere, nachdem die Kontaktstücke
von zwei stationär angeordneten Kontakt- figuration entsprechend Fig. Ic erreicht wurde, entstücken
sein, die im eingeschalteten Zustand eine Trenn- steht nämlich nach dem Zünden des Liciitbogens an dsr
strecke bilden, die von einer beweglichen Kontaktbrük- Stelle 3b in der Schalterachse ein feldfreier Raum ohne
ke überbrückt wird. 65 Druck, wobei durch diesen feldfreien Raum die Fuß-
Die Stirnseite (rechts) des Leistungskontaktstückes 4 punktbewegung gestoppt wird. Den Druckverlauf entweist,
wie die F i g. ί b zeigt, einzelne Segmente 4t — 4„ lang der Schalterachse zeigt dabei die F i g. 2, und zwar
auf, wobei im dargestillten Fall π = 8 ist. Es ist ver- für einen nicht druckentlasteten Lichtbogenfußpunkt im
DV KJD Oö*t
bekannten Fall (Kurve a) und für einen druckentlasteten
Lichtbogenfußpunkt gemäß der Erfindung (Kurve b). Der Innendruck im Lichtbogenkanal kann daher nach
hinten abgebaut werden. Selbst die Metalidämpfe werden nach hinten abgelenkt, d. h. von dem Eindringen in
die Schaltstreckc ferngehalten, und zwar bereits ohne die Kühlmittelströmung. Eine Rückbelastung durch die
Kühlmittelströmung unterstützt dabei den Effekt noch zusätzlich. Ist dagegen, wie im bekannten Fall, der Lichtbogenfußpunkt
nicht druckentlastet, dann müßte die Strömung zunächst gegen den Dampfstrahl angehen,
wobei davon auszugehen ist, daß dieser wegen seines Überdruckes sicher nur zur Seite gedrängt, nicht aber
umgelenkt würde.
Es versteht sich, daß die Darstellung in den Fig. la—Ie nur prinzipiellen Charakter haben kann,
um das Wesen des Kontaktsystems demonstrieren zu können. In der Praxis kann der Kontakt natürlich eine
von der dargestellten Form abweichende Form aufweisen. So muß z. B. der äußere Leiterbahnabschnitt 4rj
nicht unbedingt parallel zum eingezogenen lnnen-Leiterbahnabschnitt
verlaufen; er kann unter Umständen auch stärker tangential — bezogen auf die Stirnseite —
einlaufen. Die Segmente können dabei auch als federnd nachgiebige Fingerkontakte ausgebildet sein. Um den
Kontakt vor Überhitzung zu schützen, ist es zweckmäßig, parallel zum eingezogenen Leiterbahnabschnitt einen
Schutzzylinder vorgesehen, der mit Abbrandmaterial
gepanzert ist. ebenso wie die freien Teile des eingezogenen Leiterbahnabschnittes.
Der Kontakt kann auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, die an einem Befestigungsring verankert
werden können. So kann der eingezogene Leiterbahnabschnitt als ein federnder Fingerkontakt ausgebildet
sein, der im Befestigungsrir.g gehaltert ist, und an
den sich die stirnseitige Schleife, bestehend aus einem Abbrandmaterial anschließt Die Schleife setzt sich in
Schu
z"!ir,der fort der ebenfalls
Befestiters verbunden.
Der bewegliche Kompressionszylinder 8 trägt an der Stirnseite eine ihn dort abschließende, Abströmöffnungen
12 aufweisende Isolierstoffdüse 11 sowie das bewegliche Leistungskontaktstück 7. Der Kompressionszylinder wird radial durch einen außen aus leitfähigem
Material bestehenden Zylinderkörper 13 und innen durch ein Isolierrohr 14 begrenzt. Der äußere Zylinder
13 bildet dabei sinngemäß den äußeren Leiterbahnabschnitt 4„j in F i g. Ic. An ihn schließt sich ein Kontaktfinger
15 an, der am freien Ende einen aus Abbrandmaterial bestehenden Abschnitt 16 aufweist. Dieser Kontaktfinger
durchsetzt jeweils, wie auch die Fig.3a zeigt, stegartig die Isolierstoffdüse an verschiedenen aufeinanderfolgenden
Stellen.
Das Gegenkontaktstück 6 weist ebenfalls Kontaktfinger 6a und ein Isolierstoffteil 66 auf.
Schließlich ist noch ein Nennstromkontakt mit dem festen Kontaktstück 176 und dem beweglichen Kontaktstück
i7a vorgesehen, wobei diese Kontaktstücke in
irgendeiner Weise geeignet angebracht sein können.
Wie die F i g. 3a zeigt, wird bei der dargestellten Ausführungsform
die radiale Ausdehnung des ohnehin notwendigen Kompressionsraumes 10 dazu benutzt, auf
einfache Weise das Maß χ (F i g. 1 d) zu erhalten, d. h. den beiden Leiterbahnabschnitten der Schleife den geeigneten
Abstand zu erteilen.
Die Vorteile der dargestellten Ausfühnjingsform gegenübef
läiner Ausführungsform mit einer Anordnung des beweglichen Leistungskontaktstückes in der Schalterachse
liegen darin, daß der radiale Abstand bzw. die radiale Ausdehnung des Kontaktsystems nicht vergrößert
wird, auch der Gegenkontaki, da nunmehr der freie Durchmesser des beweglichen Kontaktstückes größer
ist, entsprechend der Lehre der Erfindung ausgebildet werden kann, die Nennstromkontakte auf einfache Weise
integriert werden können und die Sicherheit, daß der
Segmentschleife ansetzt, vergrößert wird.
gungsring verankert ist Der Schutzzylinder muß dabei zumindest teilweise aus nicht leitendem Material hergestellt
sein, damit der Lichtbogen nicht einseitig am Übergang Schleife—Schutzzylinder in bekannter Weise
stehend bleibt.
Für den feststehenden Gegenkontakt gilt im Prinzip das gleiche. Auch hier sollte die Produktion von Metalldampf
verringert werden, wobei dieser sich auch von dieser Seite her infolge des Überdruckes in den Dampfstrahlen
negativ auf das Schaltverhalten einwirken kann. Auch hierbei sind die verschiedensten Konstruktionsmöglichkeiten
denkbar.
Anhand der F i g. 3 soll ein Kontaktsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einem autopneumatischen
SFö-Schalter erläutert werden. Diese F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein entsprechendes
Kontaktsystem, wobei in der oberen Hälfte der Figur das Kontaktsystem in der Ausschalt-Stellung gezeichnet
ist Die F i g. 3a zeigt dabei eine Draufsicht auf die Stirnseite des beweglichen Kontaktsystems.
Das Kontaktsystem besteht aus dem festen Gegenkontaktstück 6 und dem beweglichen Kontaktstück 7,
das, wie später noch erläutert wird, aus mehreren Teilen besteht Die F i g. 3 zeigt weiterhin einen Kompressionszylinder 8, der mit einem Kompressionskolben 9 unter
Bildung eines Kompressionsraumes 10 zusammenarbeitet und die sogenannte Schaltstreckenpumpe bildet Im
Ausführungsbeispäe! steht der Kolben 9 fest, und der
Kompressionszyiinder 8 ist beweglich angeordnet d. h.
mit dem nicht dargestellten Antrieb des Leistungsschal-Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Kontaktsystem für elektrische Leistungsschalter mit zwei koaxial angeordneten Leistungskontaktstücken,
zwischen denen sich bei der Ausschaltung ein Schaltiichtbogen ausbildet und die zur Abfuhr
von Schaitgasen hohl ausgebildet und stirnseitig in jeweils schleifenförmig nach innen eingezogene
Segmente unterteilt sind, wobei der Fußpunkt des Schaltlichtbogens auf einem eingezogenen Leiterbahnabschnitt
der Segmente aufgrund eigenmagnetischer Kräfte nach innen wandert, dadurch gekennzeichnet,
daß unter Berücksichtigung des Ausschaltstromes der mittlere gegenseitige radiale
Abstand (x) zwischen dem äußeren und dem eingezogenen Leiterbahnabschnitt eines jeden Segments
und die wirksame Länge (y) der einzelnen eingezogenen Leiterbahnabschnitte größer als der mittlere
freie Innendurchmesser (z) sind, daß der radiale Abstand
(x) etv« das 1 1I2- bis 2'/2fache und die wirksame
Länge (y) etwa das i!/brache des freien Durchmessers
(z) betragen und daß das feste und das bewegliche Leistungskontaktstück in gleicher Weise
ausgebildet sind.
2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf Höhe ά,ητ eingezogenen Leiterbahnabschnitte
(4n6) ein Schutzzylinder (14) vorgesehen ist
3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, ausgebildet als Fingerkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schutzzylind;:r (14) stirnseitig mit dem eingezogenen
Leiterbahnabschaitt verbanden ist und mit abbrandfestem
Material gepanzert ist
4. Kontaktsystem nach Ansp-<ich 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Leistungskontaktstück nach außen durch lineare Leiterbahnabschnitte (4M) der
Segmentstromschleife begrenzt ist, daß der Leiterbahnabschnitt (4M) stirnseitig eine Schleife aus einem
abbrandfesten Material trägt, an die sich ein Schutzzylinder (14), der zum Teil aus isolierendem
Material hergestellt ist, anschließt
5. Kontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bü: 4, in Anwendung bei einem autopneumatischen
SFö-Druckgasschalter, der einen ringförmigen Kompressionsraum
innerhalb eines Kompressionszylinders, mit dem ein Leistungskontaktstück verbunden
ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leiterbahnabschnitt des Leistungskontaktstückes
(7) durch den Außenmantel (13) des Kompressionszylinders (8) gebildet wird, und daß die Segmentschleife
durch stegartig radial nach innen verlaufende Kontaktfinger (15, 16) gebildet wird, die zumindest
teilweise eine Panzerung aus abbrandfestem Material tragen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803005884 DE3005884C2 (de) | 1980-02-16 | 1980-02-16 | Kontaktsystem für Leistungsschalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803005884 DE3005884C2 (de) | 1980-02-16 | 1980-02-16 | Kontaktsystem für Leistungsschalter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3005884A1 DE3005884A1 (de) | 1981-09-24 |
DE3005884C2 true DE3005884C2 (de) | 1986-09-04 |
Family
ID=6094825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803005884 Expired DE3005884C2 (de) | 1980-02-16 | 1980-02-16 | Kontaktsystem für Leistungsschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3005884C2 (de) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7207479U (de) * | 1972-02-28 | 1972-09-28 | Siemens Ag | Anordnung zur Unterbrechung eines Lichtbogens |
DE2502743B2 (de) * | 1975-01-21 | 1979-01-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Kontaktsystem für Druckgasschalter |
-
1980
- 1980-02-16 DE DE19803005884 patent/DE3005884C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3005884A1 (de) | 1981-09-24 |
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D2 | Grant after examination | ||
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