DE3219043A1

DE3219043A1 - Gaskreisunterbrecher

Info

Publication number: DE3219043A1
Application number: DE3219043A
Authority: DE
Inventors: Satomi Arimoto; Chikato Amagasaki Hyogo Ishitobi; Shigeru Yamaji
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1982-12-09
Also published as: CA1188721A; JPS57185146U; US4450329A; FR2506511A1

Description

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PATENTANWAIiTK DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W. EJTlE · DR.RER. NAT. K.HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MONCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-2961? (PATHE)

36 912 p/hl

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,
Tokyo / Japan

Gaskreisunterbrecher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gaskreisunterbrecher mit einer Saugkammer zum Erzeugen eines Unterdruckes und einer Druckkammer zum zeitweiligen Reservieren eines Bogenauslöschgases, dessen Druck aufgrund der Bogenenergie erhöht wird.

Ein derartiger Unterbrecher wird in der besonderen Figurenbeschreibung im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 näher beschrieben.

Im Verhältnis zu diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das Auftreten einer Wirbelströmung des Strömungsmittels innerhalb der Druckkammer zu vermeiden, • welche Wirbelströmung andererseits erzeugt würde, wenn das Hochtemperatur-Hochgeschwindigkeits-Strömungsmittel vom Bogenerzeugungsraum 18 in die Druckkammer strömt, oder wenn das Niedrigtemperatur-Strömungsmittel, dessen Druck aufgrund des Vermischens des Niedrigtemperatur-Strömungsmittels innerhalb der Druckkammer und des Hochtemperatur-Strömungsmittels vom Bogenerzeugungsraum erhöht wird, veranlaßt wird, von der

Druckkammer auf den Bogen zu strömen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die sich aus den Patentansprüchen ergebenden Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung wird nicht nur die spezielle Aufgabe gelöst, sondern es wird ein Druckverlust innerhalb der Druckkammer eliminiert. Dadurch kann der Unterbrecher feinfühliger reagieren.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
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■ Fig. 1 eine Schnittansicht eines bekannten, mit einem Unterdruckgenerator ausgerüsteten Gaskreisunterbrecher im geschlossenen Zustand des Unterbrechers,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Unterbrechers gemäß Fig. 1 im geöffneten Zustand des Unterbrechers,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Gaskreisunterbrechers entsprechend der Erfindung mit der Darstellung des Unterbrechers im geschlossenen Zustand,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 und

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung des Strömungsmittelstromes.

ζ Ein typischer Gaskreisunterbrecher der bekannten Konstruktion ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine feste Endplatte, das Bezugszeichen 2 einen festen Außenzylinder, dessen eines Ende starr an der Endplatte 1 befestigt ist. Das andere Ende des festen Außenzylinders ist an einer isolierenden Düse 3 und an einem isolierenden festen Kolben 4 mit einem C-Querschnitt befestigt. Ein fester Bogenkontakt 5 ist starr an der Endplatte 1 befestigt. Ein beweglicher Bogenkontakt 6, welcher mit dem festen Bogenkontakt 6 in Berührung gebracht oder von diesem gelöst werden kann, ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus verbunden und dient dem Leiten des elektrischen Stromes durch die Endplatte 1. Ein Zylinder 7 aus leitendem Material, welcher am beweglichen Bogenkontakt 6 befestigt ist, befindet 15 sich neben dem isolierenden festen Kolben 4, welcher starr ν am festen Außenzylinoer 2 befestigt ist. Somit dient der Zylinder 7 als beweglicher Hauptkontakt für die Leitung des elektrischen Stromes.

ν 20 Ein fester Hauptkontakt 8 ist mit seinem einen Ende starr ' an der Endplatte 1 befestigt und steht ;nit dem anderen Ende

, in Gleitberührung mit dem beweglichen Hauptkontakt 7, um J den elektrischen Strom zu leiten. Ein fester Hauptkontakt 9 ,i auf der Lade- oder Lastseite entspricht dem festen Hauptkontakt 8 auf der Energieversorgungsseite, wobei der zuerst genannte Kontakt mit einem Ende starr mit einer auf der Lastseite befindlichen Endplatte 10 verbunden ist, welche auf die Endplatte 1 auf der Energieversorgungsseite weist. . Das andere Ende des festen Hauptkontaktes 9 steht in Gleitberührung mit dem beweglichen Hauptkontakt 7, um einen elektrischen Strom fließen zu lassen.

Ein Lager 11 ist starr mit der Endplatte 10 verbunden, um den beweglichen Bogenkontakt 6 zu stützen. Eine Druckkammer 35

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wird durch die Endplatte 1, den festen Außenzylinder 2, die isolierende Düse 3, den festen Bogenkontakt 5 und den beweglichen Bogenkontakt 6 im geschlossenen Zustand gebildet. Sie kann ein Bogenauslösch-Strömungsitiittel, wie ein SF_g-Gas, enthalten. Andererseits wird durch den festen Außenzylinder 2, die Düse 3, den isolierenden Kolben 4, den beweglichen Bogenkontakt 6 und den Zylinder (beweglicher Hauptkontakt) 7 eine Saugkammer 13 gebildet.

Der vorgenannte feste Kontakt 8 befindet sich konzentrisch zu den Endplatten 1 und 10, den festen Außenzylinder 2 und anderen Teilen, gleicherweise wie der feste Hauptkontakt 9, so daß die Mitten derselben auf derselben Achse liegen. Der bewegliche Bogenkontakt 6 in Form einer Stange wird vom Lager 11 in der Mitte der Endplatte 10 festgehalten und verläuft durch die Endplatte 10, um außerhalb der Endplatte 10 mit dem nicht dargestellten Antriebsmechanismus verbunden zu werden. Eine weitere Kammer 14 wird durch den Zylinder 7 und den festen Hauptkontakt 9 gebildet. Ein Ventilationsloch 15 erlaubt das Verbinden der Kammer 14 mit einem nicht dargestellten, mit dem Bogenauslösch-Strömungsmittel gefüllten Behälter. Ein Führungsloch 16 in Form eines Konus erlaubt das Verbinden der Druckkammer 12 mit der Saugkammer 13, wenn die Bogenkontakte geöffnet werden. Das Bezugszeichen 17 (Fig. 2) bezeichnet den erzeugten Lichtbogen, wenn der Unterbrecher geöffnet ist. Der Bogen erscheint in einem Bogenerzeugungsraum 18. Ein Ventilationsloch 19 erlaubt das Verbinden der Druckkammer 12 mit dem nicht dargestellten Be-. halter. Ein Ventilationsweg 20 erlaubt das Verbinden der Saugkammer 13 mit dem nicht dargestellten Behälter.

Die Betriebsweise der Vorrichtung wird nun beschrieben. Fig. 1 zeigt den Gaskreisunterbrecher im geschlossenen Zustand, in den ein elektrischer Strom von der Endplatte 1 auf der Stromversorgungsseite über den festen Hauptkontakt 8, den beweglichen Hauptkontakt 7 und den festen Hauptkontakt 9

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zur Endplatte 10 fließen kann. Ein Teil des elektrischen Stromes wird über einen Weg, der von der Endplatte 1 ausgeht und in der Endplatte 10 endet, durch den festen Bogenkontakt 5 und dem beweglichen Bogenkontakt 6, den beweglichen Hauptkontakt 7 nebengeschlossen.

Wenn an den Antriebsmechanismus ein Kommando zum öffnen des Unterbrechers gerichtet wird, bewegt sich der bewegliche Bogenkontakt 6 in Richtung des Pfeiles a in Fig. 2 und wird um einen vorbestimmten Abstand zurückgezogen. Während dieser Bewegung wird zunächst der bewegliche Hauptkontakt 7 vom festen Hauptkontakt 8 gelöst. Dann löst sich erst der bewegliche Bogenkontakt 6 vom festen Bogenkontakt 7, und zwar nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit, so daß zwischen den Bogenkontakten 5, 6 der Bogen 17 erzeugt wird (Fig. 2). ' Bei dieser Gelegenheit wird der starr mit dem beweglichen Bogenkontakt 6 verbundene bewegliche Kontakt 7 bei Betrachtung der Zeichnung während der Gleitberührung mit dem isolierenden festen Kolben 4 nach links bewegt. Dieses Zurückziehen vergrößert die Kapazität der Saugkammer 13, woraufhin der Strömungsmitteldruck innerhalb der Saugkammer 13 abgesenkt wird, während der Strömungsmitteldruck innerhalb der Druckkammer 12 aufgrund einer thermischen Emission angehoben wird. Der bewegliche Bogenkontakt 6 wird weiter nach links bewegt.

Wenn das distale Ende (Kontaktende) des Kontaktes 6 durch das von der isolierenden Düse 3 gebildete Führungsloch 16 und dann aus der Druckkammer geführt worden ist, gelangen die Saugkammer und die Druckkammer über das Führungsloch und den Bogenerzeugungsraum 18 in Verbindung miteinander, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Ein Hochtemperatur-Hochgeschwindigkeits-Strömungsmittel innerhalb der Druckkammer strömt dann über den Bogenerzeugungsraum und das Führungsloch 16 entsprechend dem Pfeil b in die Saugkammer. Ein Teil des Strömungsmittels wird durch das in der Endplatte 1 ausgebildete Ventilationsloch 19 zum Strömungsmittelfüll-

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behälter (nicht dargestellt) abgegeben, wie dies durch den Pfeil c angegeben ist. Beim Strömen von der Druckkammer in die Saugkammer kühlt das Strömungsmittel den Bogen 17 im Führungsloch 16, so daß der elektrische Strom an dem Punkt abgeschnitten wird, wo der Strom Null wird und der Unterbrecher den in Fig. 2 dargestellten Zustand einnimmt. In diesem Zustand wird das Strömungsmittel durch den Ventilationsweg 20, der zwischen dem beweglichen Zylinder 7 und dem festen Kolben 4 ausgebildet ist, entsprechend dem Pfeil d in den Strömungsmittelfüllbehälter geleitet, und zwar aufgrund der hohen Temperatur in der Saugkammer 13, so daß zwischen dem festen Bogenkontakt 5 und dem beweglichen Bogenkontakt eine Isolierung eingestellt ist und somit das Abschneiden des Stromes vervollständigt ist.

Es wird nun das Abschneiden eines kleinen Stromes beschrieben, wenn der Strömungsmitteldruck innerhalb der Druckkammer nicht ausreichend angehoben ist. Wenn die Kapazität der Saugkammer vergrößert ist und der Strömungsmitteldruck innerhalb der Saugkammer abgesenkt wird, nachdem der bewegliche Bogenkontakt 6 entsprechend Fig. 2 zurückgezogen worden ist, strömt ein Niedrigtemperatur-hochisolierendes Strömungsmittel durch das in der Endplatte 1 befindliche Ventilationsloch 19 von einem Strömungsmittelfüllbehälter (nicht dargestellt) in die Saugkammer 13, während dabei der Bogen 17 gekreuzt wird. Diese Strömung ist durch den gestrichelten Pfeil C₁ in Fig. 2 angedeutet. Durch das eingeführte, den Bogen 17 im Führungsloch 16 kreuzende Strömungsmittel wird der Bogen 17 gekühlt und daher der elektrische Strom dort abgeschnitten, wo der Strom Null wird. Ein durch die Berührung des eingeführten Strömungsmittels mit dem Bogen erzeugtes konduktives Strömungsmittel wird durch den Ventila tionsweg 20 entsprechend dem Pfeil d in den Strömungsmittel füllbehälter abgegeben, so daß zwischen dem festen Bogen kontakt 5 und dem beweglichen Bogenkontakt 6 eine Isolierung eingestellt wird. Aufgrunddessen wird auch das Abschneiden

- 9 - . eines relativ kleinen Stromes vervollständigt.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Erste Vorsprünge 201 und zweite Vorsprünge 202 sind radial verlaufend an einer Innenfläche des die Druckkammer bildenden festen Außenzylinders 2 vorgesehen. Eine Fläche 202A jedes der zweiten Vorsprünge 202 liegt parallel zu der einen Fläche 201A jedes der ersten Vorsprünge 201. ρ Die andere Fläche 202B der Vorsprünge 202 liegt parallel

f| 10 zur anderen Fläche 201B der ersten Vorsprünge 201. Die durch j zwei erste Vorsprünge 201, 201 gebildete Querschnittsform

j bildet nahezu ein Dreieck C, wenn die Fußpunkte der Vorsprünge miteinander verbunden und die Vorsprünge hinsichtlich ihrer Längserstreckung bis zur Mitte des Außenzylinders 15 verlängert werden, wogegen die Querschnittsform eines Paares t aus einem ersten Vorsprung 201 und einem zweiten Vorsprung

H 202 nahezu die eines Rechteckes D ist, wenn der Vorsprung

202 in Richtung seiner Längsachse auf die Höhe des Vorsprungs 201 verlängert und dann die Fußpunkte und die Spitzenpunkte ^ 20 miteinander verbunden werden. Beides ist in Fig. 4 dargestellt. Die Vorsprünge 201 und 202 sind einander abwechselnd angeordnet. Obwohl die Vorsprünge 201 eine größere Länge als die Vorsprünge 202 haben (Fig. 4), ist die Erfindung nicht auf eine derartige Konstruktion eingeschränkt, da die Vorsprünge auch dieselbe Länge haben können. Für den Fall, daß die Vorsprünge 201 länger ausgebildet sind als die Vorsprünge 202, wird ein Vorteil dahingehend erzielt, daß das Paar der Vorsprünge 201 mit einem dazwischen befindlichen Vorsprung 202 einen länglichen Raum mit einer größeren Breite bilden und daher das unter Druck stehende Strömungsmittel leichter und besser in jede durch die Vorsprünge 201 gebildete Nut eindringen kann. Der feste Außenzylinder besteht aus Aluminium, Eisen oder einem Epoxyharz.

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Aufgrund der zuvor beschriebenen Konstruktion strömt das Strömungsmittel innerhalb der Druckkammer 12 auf zweidimensionale Weise (entsprechend der Darstellung mit der durchgezogenen Linie in Fig. 5) und erzeugt keine dreidimensionale Wirbelströmung entsprechend der unterbrochenen Linie in Fig. 5, woraus ein reduzierter Druckverlust resultiert. Hinzu kommt, daß die Wärme des Strömungsmittels durch die Vorsprünge 201, 202 absorbiert und danach das Strömungsmittel in den Strömungsmittelfüllbehälter abgegeben wird, so daß die Temperatur des Strömungsmittels innerhalb der Druckkammer 12 reduziert· wird. Dies macht es möglich, ein Strömungsmittel mit niedrigerer Temperatur gegen den Bogen zu blasen, wodurch der Abschneideffekt wesentlich verstärkt werden kann.

Claims

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PAT E N TAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) · DIPl..ING. W. EITLE · DR.RER. NAT. K.HOFFMANN · DIPI..ING. W. IEHN

DIPl.-ING. K.FOCHSlE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELIASTRASSE 4 · D-8000 MÖNCHEN 61 ■ TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29419 (PATHE)

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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan

Gaskreisunterbrecher

Patentansprüche

(1./Gaskreisunterbrecher mit einem festen und einem beweglichen Hauptkontakt, und einem festen und beweglichen ',] Bogenkontakt, wobei die Hauptkontakte vor den Bogen-

i; kontakten geöffnet werden mit einer Druckkammer und

',!■ 05 einer Unterdruckkammer und einer Passage zwischen beiden

t: Kammern, die durch den genannten beweglichen Bogenkontakt

Vj offenbar sind, dadurch gekennzeichnet ,

'.j daß eine Innenfläche der Druckkammer (12) mit axial

* verlaufenden, radial nach innen gerichteten VorSprüngen

10 (201, 202) zum Verhindern einer Wirbelströmung in der s Druckkammer, wenn ein Strömungsmittel zum Strömen in die

Druckkammer veranlaßt wird, versehen ist.
2. Gaskreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch g e - 15 kennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein Bogenauslösch-Strömungsmittel ist, und daß die j Vorsprünge (201, 202) zum Kühlen des Strömungsmittels

die vom Strömungsmittel abgegebene Wärme absorbieren.
3. Gaskreisunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite (201B) zur benachbarten Seite (202B) des benachbarten Vorsprunges

(202) parallel angeordnet ist.
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4. Gaskreisunterbrecher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorsprünge (201, 202) alternativ angeordnet und in Radialrichtung untereinander kürzer und länger ausgebildet sind.