DE3044153A1

DE3044153A1 - Lichtbogen-loeschkammer

Info

Publication number: DE3044153A1
Application number: DE19803044153
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Phys Pohl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1980-11-24
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1982-06-24
Also published as: JPS57113516A

Description

Lichtbogen-Löschksmmer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogen-Löschkammer zum Löschen von Lichtbögen in Stromunterbrechungseinrichtungen durch Aufteilen des Lichtbogens in eine Reihenschaltung von Teillichtbögen zwischen Löschblechen aus elektrisch leitendem und magnetisierbarem Material, die in einem vorgegebenen Abstand isoliert zueinander angeordnet sind.
In Lichtbogen-Löschkammern von Stromunterbrechungseinrichtungen wie z.B. elektrische Schalter bzw. Sicherungen wird dem Lichtbogen Energie entzogen, um eine zur Begrenzung der Kurzschlußstromamplitude benötigte Bogenspannung zu erzeugen und um im Stromnulldurchgang durch Kühlung und Entionisierung des Elektrodenzwischenraumes den Stromfluß zu unterbrechen.
Eine wirkungsvolle und,z.B. bei Niederspannungsschaltgeräten, häufig angewandte Methode zur Lichtbogenlöschung ist die Kühlung und/oder Unterteilung des Lichtbogens an Blechen, die allgemein als Löschbleche bezeichnet werden. Die Löschbleche können jedoch nur durch BerUhrung mit dem Lichtbogen ihre Löschwirkung entfalten, wozu eine auf den Lichtbogen in der richtigen Richtung einwirkende Kraft benötigt wird. Dies gelingt, wenn die Löschbleche aus magnetisierbarem, elektrisch leitendem Material, wie Eisen oder eisenhaltigen Legierungen, bestehen. Dadurch werden die magnetisierbaren Bleche im Lichtbogen-Magnetfeld aufmagnetisiert und ziehen den Lichtbogen an, wodurch er aufgeteilt und die Löschung herbeigeführt wird.
Magnetisierbare, elektrisch leitende Löschbleche ermöglichen daher den Aufbau einfacher und wirksamer Lichtbogen-Löschkammern, weshalb deren Konstruktion den Magnetisierungseffekt der Löschbleche zur Lichtbogenlöschung ausnutzt und benötigt. Nichtmagnetisierbare Löschblechwerkstoffe kommen daher für Löschbleche, die eine Bogenunterteilung herbeiführen sol-len, im allgemeinen nicht in Frage und werden daher auch nicht angewandt.
Untersuchungen über die Abhängigkeit des Lichtbogen-Löschverhaltens vom Elektrodenmaterial haben überraschenderweise gezeigt, daß z.B. Messing die Lichtbogenlöschung durch seine physikalischen Eigenschaften als Elektrodenmaterial und Plasmabestandteil verbessert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Löschkammern dahingehend zu verbessern, daß sie ein höheres Schaltvermögen aufweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem Material durch Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material teilweise oder ganz ersetzt sind.
Die Löschbleche aus elektrisch leitendem und nichtmagnetisierbare Material bestehen vorzugsweise aus Messing, Zink, Kadmium, Zink- oder Kadmiumlegierungen.
Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem Material, z.B. aus Eisen, durch Feuervermessingen mit einer Messingschicht zu überziehen.
Es hat sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem und Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisier- barem Material im Wechsel anzuordnen. Eine derartige Anordnung der Löschbleche kann auch dadurch erzielt werden, daß Jeweils ein Löschblech aus elektrisch leitendem magnetisierbaren Material mit einem Löschblech aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material zu einer Einheit verbunden sind.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Löschblechen aus elektrisch leitendem und nichtmagnetisierbarem Material werden Kurzschlüsse zwischen engbenachbarten Löschblechen mangels Spitzen- oder Kegelbildung vermieden und die Löschfähigkeit der Lichtbogenstrecke wegen der besonders großen Spannungsfestigkeit neuzubildender Bogenkathoden stark erhöht.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.
Es zeigen: Fig. 1 eine Löschkammer mit alternierender Anordnung der Löschbleche, Fig. 2 eine Löschkammer als Schmelzsicherung mit Löschblechen, Fig. 3 und 4 Löschblechausführungen, Fig. 5 eine Löschkammer für niedrige Schaltleistungen In Fig. 1 ist eine Löschkammer 10 gemäß der Erfindung mit alternierender Anordnung der Löschbleche hinsichtlich ihres Materials schematisch dargestellt. Es sind zwei relativ zueinander bewegliche Kontakte 11 und 12 vorgesehen, von denen der eine 12 unbeweglich ist und der andere 11 um eine Achse 13 drehbar gelagert ist. Die Kontaktzuführungen sind mit 14 und 15 bezeichnet. Die Kontaktzufüurung 14 ist mit einem flexiblen Anschlußleiter 16 versehen. Die Zuführung 15 kann mit einem in der Figur nichtdargestellten festen Anschlußleiter ver- sehen sein. In der Löschkammer 10 sind Löschbleche 17,18,19,110,111,112 vorgesehen, die in der Bewegungsebene der Kontakte 11 und 12 so isoliert zueinander angeordnet sind, daß sie etwa senkrecht zu einem nach dem Öffnen der Kontakte 11,12 entstehenden Lichtbogen verlaufen. Die Löschbleche sind hinsichtlich ihres Materials alternierend angeordnet, derart, daß die Löschbleche 18,110,112 jeweils aus einem elektrisch leitenden und magnetisierbaren Material wie z.B. Eisen bestehen und die Löschbleche 17,19,111 aus elektrisch leitendem und nichtmagnetisierbarem Material wie z.B.
Messing, Zink oder Kadmium.
Nach dem Öffnen der Kontakte 11,12 bildet sich ein Lichtbogen aus, der durch das Magnetfeld der Eisenbleche 18,110,112 zwischen die Löschbleche gezogen wird und dort zu Teillichtbögen 113 aufgespalten wird. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Löschblechen aus nichtmagnetisierbarem Material werden zwischen engbenachbarten Blechen mangels Spitzen- oder Kegelbildung Kurzschlüsse vermieden, und die Löschfähigkeit der Lichtbogenstrecke wird wegen der besonders großen Spannungsfestigkeit neu zu bildender Bogenkathoden stark erhöht.
Eine besondere Ausführungsform der Löschkammer gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Löschkammer 20 ist hier als Schmelzsicherung ausgebildet.
In den gegenüberliegenden Stirnflächen eines hohlzylindrischen Isolierstoffgehäuses,z.B. aus Keramik 21,sind zwei Kontaktanschlüsse 22 und 23 angebracht. Diese Anschlüsse sind über einen Schmelzleiter 24 miteinander verbunden. Der Schmelzleiter 24 ist,z.B. mittig, durch übereinander in einem vorgegebenen Abstand isoliert angeordnete Löschbleche 25,26,27,28,29,210 gefuhrt. Die Löschbleche bestehen aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbare Material wie z.B. Messing, Zink oder Kadmium. Beim Durchschmelzen des Schmelzleiters, das einem Schaltvorgang entspricht, bildet sich zwischen den Kontaktanschlüssen 22,23 ein Lichtbogen aus, der in der Figur nicht dargestellt ist. Dieser Lichtbogen wird durch die Löschbleche 25,26,27,28,29,210 so stark abgeschnürt, daß er sich sofort in Teillichtbögen aufteilt. Auch hier werden durch die erfindungsgemäße Verwendung von nichtmagnetisierbarem Material für die Löschbleche mangels Spitzen- oder Kegelbildung Kurzschlüsse vermieden, und die Löschfähigkeit wird wegen der besonders großen Spannungsfestigkeit neuzubildender Bogenkathoden stark erhöht.
Fig. 3 zeigt eine besondere Äusführungsform 50 von Löschblechen, wie sie z.B. in Löschkammern gemäß Figuren 1 oder 2 zur Anwendung gelangen können. Jeweils zwei Löschbleche 31,32 bzw. 33,34 bzw. 35,36 sind zu einer Einheit verbunden. Dabei besteht das eine Löschblech 31,33,35 aus nichtmagnetisierbarem Material, z.B. aus Messing, Zink oder Kadmium und das andere Löschblech 32,34,36 aus magnetisierbarem Material, z.B. aus Eisen.
Durch diesen Aufbau der Löschbleche sind in der Löschkammer Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem und elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material im Wechsel angeordnet.
In Fig. 4 ist eine weitere besondere Ausführungsform 40 von Löschblechen, wie sie z.B. in Löschkammern gemäß Figuren 1 oder 2 zur Anwendung gelangen können, schematisch dargestellt. Hier sind jeweils drei Löschbleche 41,42,43 bzw. 44,45,46 zu einer Einheit verbunden. Der Aufbau ist sandwichartig. Zwischen zwei Löschblechen 41,43 bzw. 44,46 aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material, wie z.B. Messing, Zink, Kadmium, Zink- oder Kadmiumlegierungen,i t jeweils ein Löschblech 42 bzw. 45 aus elektrisch leitendem magnetisierbarem Material wie z.B. Eisen angeordnet.
Die Löschbleche können in an sich bekannter Weise U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweisen. Durch diese Form der Löschbleche wird bekanntlich das Einlaufen der Teillichtbögen zwischen den Löschblechen erleichtert.
In Fig. 5 ist eine andere besondere Ausführungsform einer Löschkammer gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für niedrige Schaltleistungen. Als Teile der Löschkammer 50 dienen Lichtbogen-Laufschienen (Potentialleitschienen) 51,52 aus Messing. Zwischen den Laufschienen 51,52 ist ein Löschblech 53 aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material, z.B. aus Messing, angeordnet. Der beim Trennen des beweglichen Kontaktes 55 vom festen Kontakt 54 entstandene Lichtbogen 57 wird infolge eigener Magnetfeldkräfte oder Fresdkräfte zwischen den Laufschienen 51,52 zum Löschblech 53 getrieben und dort in-Teillichtbögen aufgespaltet. Auch durch diese Löschkammer-Ausführungsform wird die Löschfähigkeit der Lichtbogenstrecke aus den bereits geschilderten Gründen stark erhöht. Die Pfeile 56 bezeichnen die Stromrichtung.
7 Pateftansprüche 5 Figuren

Claims

PatentansDrUche 1%.Lichtbogen-Löschkammer zum Löschen von Lichtbögen Stromunterbrechungseinrichtungen durch Aufteilen des Lichtbogens in eine Reihenschaltung von Teillichtbögen zwischen Löschblechen aus elektrisch leitendem und magnetisierbarem Material, die in einem vorgegebenen Abstand isoliert zueinander angeordnet sind, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem Material (18,110,112) durch Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbaren Material (17,19,111) teilweise oder ganz ersetzt sind.
2. Lichtbogen-Löschkammer nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbaren Material aus Messing bestehen.
3. Lichtbogen-Löschkammer nach Anspruch 1, d a -d-u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbaren Material aus Zink oder Zinklegierungen bestehen.
4. Lichtbogen-Löschkammer nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbaren Material aus Kadmium oder Kadmiumlegierungen bestehen.
5. Lichtbogen-Löschkammer nach Anspruch 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbaren Material feuervermessingt sind.
6. Lichtbogen-Löschkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem und Löschbleche aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material im Wechsel angeordnet sind.
7. Lichtbogen-Löschkammer nach Anspruch 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Löschbleche aus elektrisch leitendem magnetisierbarem Material (32,36,42,45) mit Löschblechen aus elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem Material (31,35,41,43, 44,46) zu einer Einheit verbunden sind.