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Lichtbogen-Löschksmmer
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Löschkammern
dahingehend zu verbessern, daß sie ein höheres Schaltvermögen aufweisen.
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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.
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Die Löschbleche aus elektrisch leitendem und nichtmagnetisierbare
Material bestehen vorzugsweise aus Messing, Zink, Kadmium, Zink- oder Kadmiumlegierungen.
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Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Löschbleche aus elektrisch
leitendem magnetisierbarem Material, z.B. aus Eisen, durch Feuervermessingen mit
einer Messingschicht zu überziehen.
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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.
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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.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch veranschaulicht
sind.
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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.
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Messing, Zink oder Kadmium.
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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.
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Eine besondere Ausführungsform der Löschkammer gemäß der Erfindung
ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Löschkammer 20 ist hier als Schmelzsicherung
ausgebildet.
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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.
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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.
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Durch diesen Aufbau der Löschbleche sind in der Löschkammer Löschbleche
aus elektrisch leitendem magnetisierbarem und elektrisch leitendem nichtmagnetisierbarem
Material im Wechsel angeordnet.
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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.
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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.
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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.
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7 Pateftansprüche 5 Figuren