DE3319010C2 - - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
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Description
Die Erfindung betrifft einen gasisolierten Schalter gemäß
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US-PS 42 49 051 ist ein gasisolierter Schalter
bekannt, dessen bewegliches Kontaktstück ein sehr großes
Kopfteil mit federnden Kontaktfingern aufweist. Die Kontakt
finger sind an der Außenseite der zylindrischen Elektrode auf
dem festen Kopfstück angebracht, wodurch sich insgesamt eine
große und massive Bauform ergibt. Da kurz nach der Trennung
der den Hauptstrom führenden Kontaktflächen zuerst immer
zwischen diesen ein Lichtbogen entsteht, unterliegen diese
Kontaktflächen einem sehr hohen Verschleiß, so daß sie nach
längerer Benutzung des bekannten Schalters zerstört werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gasisolierten Schalter der
zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine
Zerstörung seiner Kontaktflächen durch Lichtbogeneinwirkung
weitgehend vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patent
anspruchs 1.
Dadurch wird erreicht, daß beim Öffnen des erfindungsgemäßen
Schalters zuerst die beiden den Hauptstrom führenden Kontakte
und anschließend die beiden zugehörigen Lichtbogenkontakte
voneinander getrennt werden. Dies führt dazu, daß der Strom
von den Kontakten auf die Lichtbogenkontakte und durch die
Spule umgeleitet wird, die nur bei geschlossenem Schalter von
den beiden Hauptkontakten überbrückt wird.
Aus der DE-OS 25 11 238 sind zwar ebenfalls bereits parallele
Strompfade bekannt, nämlich über Haupt- und Lichtbogenkontakte,
jedoch ist der zum bewegbaren Hauptkontakt zugehörige Licht
bogenkontakt auf dem bewegbaren Hauptkontakt verschiebbar
gehaltert, was einen komplizierten Aufbau erfordert. Bei dem
erfindungsgemäßen Schalter sind die Lichtbogenkontakte aller
dings gegenüber den zugehörigen Hauptstrom-Kontakten fest
angeordnet.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsquerschnitt eines gasisolierten
Schalters;
Fig. 2 und 3 einen Querschnitt durch die Kontakte des
Schalters nach Fig. 1; und
Fig. 4 und 5 einen Querschnitt durch die Kontakte eines
weiteren Ausführungsbeispiels.
In Fig. 1 ist ein gasisolierter Schalter 10 mit einem
geerdeten und mit Isoliergas gefülltes Gehäuse 11 darge
stellt. Der Schalter 10 weist ein bewegliches zweites
Schaltstück 14 auf, das von einem Schalterantrieb 13 be
wegbar ist, die das bewegliche Schaltstück 14
über eine Betätigungsstange 15 betätigt.
Der Trennbereich 12 weist ein feststehendes erstes
Schaltstück 16 sowie das bewegliche Schaltstück 14
auf, das mit dem ersten Schaltstück 16 verbunden oder
von diesem getrennt werden kann. Das Schalt
stück 16 wird von einem isolierenden ersten Abstandshal
ter 17 getragen. An dem axialen Ende des ersten Schalt
stücks 16 sind gegenüber dem zweiten Schaltstück 14
mehrere elastische Finger 18 angeordnet. Ein leitendes
Rohr 19 wird von einem isolierenden zweiten Abstands
halter 20 gehalten und ist mit einem Anschluß 21 verbun
den. Am Vorderende des leitenden Rohres 19 sind mehrere
elastische Finger 22 angeordnet. Der bewegliche erste
Kontakt 24 ist röhrenförmig und in dem leitenden Rohr
19 untergebracht und kann hin- und herbewegt werden.
Das bewegliche Schaltstück 14 weist folgende
Teile auf: Einen zylindrischen, hauptstromführenden
ersten Kontakt 24 mit einer seinen Innenraum aufteilen
den Trennwand; einen am Vorderende des Kontakts
24 konzentrisch mit dessen Zylinder angebrachten licht
bogenfesten Lichtbogenkontakt 25; eine im Inneren des Hauptstrom
führenden Kontakts 24 angeordnete Spule 26 zur
Bewegung des Lichtbogens 36, deren eines Ende mit dem
Lichtbogenkontakt 25 verbunden ist und einen becherför
migen Abschlußring 27 tief im Inneren des hauptstromfüh
renden Kontakts 24. Das Schaltstück 14
hat gegenüber dem Vorderende des Hauptstrom führenden
Kontakts 24 ein offenes Ende, das mit dem ande
ren Ende der Spule 26 verbunden ist; er ist außerdem
mit einem einen Spulenkörper für die Spule 26 bildenden
zylindrischen Isolator 28 versehen, dessen Hinterende
vorne am Abschlußring 27 und dessen Vorderende am Licht
bogenkontakt 25 befestigt ist.
Das feststehende Schaltstück 16 hat einen im
wesentlichen becherförmigen Kontaktsockel 29 mit einem
äußeren Rand 30 und einem zylinderförmigen, an dem dem
Rand 30 gegenüberliegenden Ende offenen Kopf; ein zylin
rischer hauptstromführender zweiter Kontakt 31, der
eine Berührung mit der umlaufenden Außenfläche des
hauptstromführenden Kontakts 24 herstellt oder
trennt, ist am Kopf des Kontaktsockels 29 angebracht
und ragt parallel zur Achse des Kontaktsockels 29 aus
dessen offenem Ende. Eine Feder 32 übt auf den haupt
stromführenden zweiten Kontakt 31 eine Vorspannkraft in
Richtung auf die Mittelachse des Kontaktsockels 29 aus.
Ein im wesentlichen zylindrischer Lichtbogenkontakt
33 ist im Inneren des Kontaktsockels 29 angeordnet
und erstreckt sich in axialer Richtung konzentrisch mit
dem Kontaktsockel 29 und dem zweiten Kontakt 31. Bei
spielsweise ist zumindest eine an der Spitze des Licht
bogenkontakts 33 beginnende Rinne axial
eingebracht, wodurch in Richtung der
Mittelachse eine elastische Verformung ermöglicht wird.
Der Lichtbogenkontakt 33 kann auch aus mehreren, eine
zylindrische Form bildenden Stangen bestehen, die die
gleiche Funktion haben. An der Spitze des Lichtbogen
kontakts 33 ist ein lichtbogenfestes Teil 34 be
festigt. Ähnlich wie der Lichtbogenkontakt 33 kann
der den Hauptstrom führende zweite Kontakt 31 aus einem
mit Rinnen versehenen Zylinder oder aus mehreren in
Zylinderform angeordneten Stangen bestehen, um eine
elastische Deformierung zu ermöglichen. Ein rohrförmi
ger Schirm 35 umgibt das Äußere des hauptstromführenden
zweiten Kontakts 31; er weist ein hinteres Endstück
auf, das von dem Rand 30 des Kontaktsockels 29 gehalten
wird.
In der oben beschriebenen Vorrichtung fluchtet das be
wegliche Schaltstück 14 mit dem gegenüberliegen
den feststehenden Schaltstück 16 und wird
durch eine axiale Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung mit
diesem in Verbindung gebracht oder von diesem getrennt.
Das lichtbogenfeste Teil 34 an der Spitze des Lichtbo
genkontakts 33 erstreckt sich in axialer Richtung wei
ter nach außen auf das Schaltstück 14 zu als der
hauptstromführende zweite Kontakt 31. Da der Lichtbogen
kontakt 25 auf dem beweglichen Schaltstück
14 sich ebenfalls weiter nach außen in Richtung auf das
Schaltstück 16 zu erstreckt, als der hauptstrom
führende erste Kontakt 24, berührt beim Schließen des
Kontakts zuerst der erste Lichtbogenkontakt 33 den zweiten Lichtbo
genkontakt 25 und erst danach der hauptstromführen
de zweite Kontakt 31 den ersten Kontakts 24. Beim Öff
nen des Schalters findet der umgekehrte Vorgang statt.
Beim Öffnen des Schalters werden der erste Lichtbogenkontakt
33 und der zweite Lichtbogenkontakt 25 als letztes ge
trennt, so daß zwischen ihnen ein in Fig. 3 dargestell
ter Lichtbogen 36 erzeugt wird.
In diesem Moment verläuft der von dem durch das beweg
liche erste Kontaktstück 14 fließenden Strom gewählte
Strompfad von dem zweiten Lichtbogenkontakt 25 über die
Spule 26 zu dem Abschlußring 27, wodurch von der Spu
le 26 ein magnetischer Kraftfluß Φ erzeugt wird.
Da der Lichtbogen 36 zwischen den Endflächen des zweiten Licht
bogenkontakts 25 und dem ersten Lichtbogenkontakt 33,
der einen kleineren Durchmesser als der zweite Lichtbogen
kontakt 25 hat, erzeugt wird, steht er praktisch senkrecht
auf dem von der Spule 26 erzeugten magnetischen Kraft
fluß Φ. Dadurch steht die Hauptkomponente des auf den
Lichtbogen 36 wirkenden magnetischen Kraftflusses Φ
senkrecht zu dem Lichtbogen 36. Daher rotiert der Licht
bogen 36 zwischen den Lichtbogenkontakten 33 und dem
Lichtbogenkontakt 25 in Umfangsrichtung des Lichtbo
genkontakts 25. Der Lichtbogen 36 wird dadurch ge
kühlt, was zu einem starken Löscheffekt führt.
Wenn ein Fehler in einem Teil der Übertragungssysteme
auftritt, kann manchmal dennoch ein starker Strom, mit
der Stärke des Nennauslösestroms des Unterbrechers in
den Schalter fließen. Auch nach einem Stromstoß dieser
Art muß der Schalter seine normale Wirksamkeit beibehal
ten.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Schalter im
geschlossenen Zustand.
Aus den Figuren wird deutlich, daß die hauptstromführen
den Kontakte 24 und 31 im geschlossenen Zustand zusam
mentreffen und die Hauptverbindung für den Strom dar
stellen; das lichtbogenfeste Teil 34 auf dem Lichtbogen
kontakt 33 und der zweite Lichtbogenkontakt 25 stellen
ebenfalls einen Kontakt her, so daß ein elektrischer
Stromweg über den in seitlichem Kontakt mit dem Kontakt
sockel 29 stehenden Lichtbogenkontakt 33, das lichtbo
genfeste Teil 34, den Lichtbogenkontakt 25, die
Spule 26, den Abschlußring 27 und den hauptstromführen
den ersten Kontakt 24 gebildet wird.
Wenn also Starkstrom über den in Fig. 3 dargestellten
Schalter fließt, wird der Strom zwei Wege nehmen: Von
dem zylindrischen, Hauptstrom führenden ersten Kontakt
24 über den Hauptstrom führenden zweiten Kontakt 31 zum
Kontaktsockel 29 und von dem zylindrischen, Hauptstrom
führenden ersten Kontakt 24 über den Abschlußring 27
der Spule 26, die Spule 26, den Lichtbogenkontakt
25 zum Lichtbogenkontakt 33 und von da zum Kontakt
sockel 29. Wenn die Stromstärke den für die Leitung
angenommenen Nennwert erreicht, verursacht der durch
die Spule 26 fließende Teil des Stromes keine Schwierig
keiten. Wenn jedoch die Stromstärke den Wert für den
Nennstrom des Unterbrechers erreicht, besteht die große
Gefahr, daß sich die Spule 26 durch diesen Strom über
hitzt oder daß Schäden durch die von der Spule 26
verursachten elektromagnetischen Kräfte auftreten.
Bei einem in den Fig. 4 und 5 gezeigten zweiten
Ausführungsbeispiel ist der gasisolierte Schalter so
aufgebaut, daß die Gefahr der Überhitzung oder Beschädi
gung der Spule 26 ausgeschlossenist; dies stellte bei
dem ersten Ausführungsbeispiel bei geschlossenen Kontak
ten und starken, durch die Seite des Lichtbogenkontakts
33 und die Spule 26 fließenden Strömen ein mögliches
Problem dar. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel stellt
bei geschlossenen Kontakten das lichtbogenfeste Teil 34
auf dem Lichtbogenkontakt 33 einen Kontakt mit dem
Abschlußring 27 als auch mit der Spule 26 her, die
kurzgeschlossen und aus dem Strompfad genommen ist.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ist wich
tig, daß der Lichtbogenkontakt 33 in axialer Richtung
verlängert ist, so daß er bei geschlossenen Kontakten
mit dem Inneren des Abschlußrings 27 einen Kontakt
herstellt und nicht, wie bei dem ersten Ausführungsbei
spiel mit dem zweiten Lichtbogenkontakt 25. Bei diesem Aus
führungsbeispiel verläuft der Stromweg auf der Seite
des Lichtbogenkotakts 33 direkt
zu dem Abschlußring 27, wodurch die Spule 26
gänzlich vom Stromweg getrennt ist. Auch wenn starke
Ströme in den geschlossenen Schalter fließen, besteht
folglich keine Gefahr für die Spule 26, erhitzt oder
durch elektromagnetische Kräfte beschädigt zu werden;
die Abschaltfähigkeit des Schalters ist daher nach dem
Durchtritt starker Ströme ebenso groß wie vorher.
Wenn bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung die
Kontakte geöffnet werden, werden der zweite Lichtbogenkontakt
25 und das lichtbogenfeste Teil 34 als letztes
getrennt; zu diesem Zeitpunkt gelangt die Spule 26 in
den Strompfad, so daß die obenerwähnte Rotation des
Lichtbogens 36 bewirkt werden kann. Das gleiche Ergeb
nis kann erreicht werden, wenn der Aufbau so gewählt
wird, daß der erste Lichtbogenkontakt 33 den zweiten Lichtbogen
kontakt 25 und den Abschlußring 27 berührt und da
mit die Spule 26 überbrückt.
Wenn darüber hinaus, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der
Innendurchmesser des Abschlußrings 27 der Spule 26 klei
ner ist als der des zweiten Lichtbogenkontakts 25, so daß
bei geschlossenem Schalter das lichtbogenfeste Teil 34
am Ende des ersten Lichtbogenkontakts 33 ausschließlich mit
dem Abschlußring 27 in Kontakt tritt, ist die Verbin
dung mit dem Abschlußring 27 besser, als wenn der Innen
durchmesser der beiden Teile gleich ist.
Wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt, ist zwischen
dem zweiten Lichtbogenkontakt 25 und dem Abschlußring 27
ein Spalt GP an der Stelle angeordnet, an der sich die
beiden Teile gegenüberliegen.
Dieser Aufbau hat dieselbe Wirkung wie ein parallel zur
Spule 26 verlaufender Spalt.
Wenn der Trennschalter geöffnet wird, trennt sich zu
erst der den Hauptstrom führenden erste Kontakt 24 von
dem stromführenden Kontakt 31 und erst danach das licht
bogenfeste Teil 34 am Ende des ersten Lichtbogenkontakts 33
von dem zweiten Lichtbogenkontakt 25, wodurch zwischen bei
den Teilen ein Lichtbogen 36 erzeugt wird. Der Lichtbo
gen 36 rotiert in Richtung des Umfangs des Lichtbogen
kontakts 25 und wird dadurch gekühlt.
Der Lichtbogenkontakt 33 ist aus einem mit Rinnen
versehenen Zylinder hergestellt, die den durch das von
Wirbelströmen verursachte, umgekehrte Magnetfeld hervor
gerufenen Magnetfluß unterdrückt, wodurch der Lichtbo
gen zur Kühlung sanft geteilt und der Strom unter
brochen wird, wenn die Stromstärke den Wert Null er
reicht.
Wenn der Lichtbogen wieder zündet, nachdem der Strom
fluß aufgehört hat, wird in der Spule 26 Hochspannung
erzeugt; jedoch wird der Überschlag über den Spalt GP
zwischen dem Lichtbogenkontakt 25 und dem mit einem
beweglichen Schaltstück 14 verbundenen Abschluß
ring 27 an der Stelle entladen, an der sie einander
gegenüberliegen. Der Lichtbogen wird von der Isolierung
28 abgeschirmt. Der Schutz vor solchen Überspannungen
hängt von der Länge des Spalts GP ab.
Claims (5)
1. Gasisolierter Schalter mit
- - einem Isoliergas enthaltenden Gehäuse (11);
- - im Gehäuse (11) einander gegenüberliegend angeordne ten ersten und zweiten Schaltstücken (16, 14), von denen jedes ein elektrisch leitendes Anschluß stück (21) aufweist, das abgedichtet durch die Wandung des Gehäuses (11) geführt ist, wobei das erste Schaltstück (16) m Gehäuse (11) befestigt ist und das zweite Schaltstück (14) einem zum ersten Schaltstück (16) bewegbaren Kontakt (24) mit einem hohlen, zylindrischen Kopfteil aufweist;
- - einem Schalterantrieb (13), der den bewegbaren Kontakt (24) in und außer Eingriff mit dem ersten Schaltstück (16) bringt ; und mit
- - ersten und zweiten Lichtbogenkontakten (33, 25), von denen jeder auf den Schaltstücken (14, 16) so angeordnet ist, daß bei einer Trennung des beweg baren Kontaktes (24) von dem ersten Schaltstück (16) ein Lichtbogen (36) zwischen den Lichtbogenkon takten (33, 25) entsteht und einen Stromfluß in einer Spule (26) erzeugt, der einen den Lichtbogen (36) löschenden magnetischen Kraftfluß hervorruft;
- - wobei die Spule (26) innerhalb des zweiten Schalt stückes (14) angeordnet ist und den Kopfteil des bewegbaren Kontaktes (24) mit dem zweiten Lichtbogen kontakt (27) verbindet;
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der auf dem ersten Schaltstück (16) befestigte erste Lichtbogenkontakt (33) eine zylindrische Form besitzt und innerhalb eines ringförmigen fest stehenden Kontaktes (31) in einem radialen Abstand zu diesem konzentrisch angeordnet ist, wobei der erste Lichtbogenkontakt (33) nach vorn aus dem feststehenden Kontakt (31) in Richtung des zweiten Schaltstückes (14) herausragt;
- - die Außenfläche des Kopfteiles des bewegbaren Kontak tes (24) für die Berührung mit der Innenfläche des ringförmigen feststehenden Kontaktes (31) passend geformt ist;
- - der zweite Lichtbogenkontakt (25) an der Innenfläche des Kopfteiles befestigt ist und aus diesem nach vorn in Richtung des ersten Schaltstückes (16) herausragt; und daß
- - die Innenfläche des zweiten Lichtbogenkontaktes (25) für die Berührung mit der Außenfläche des ersten Lichtbogenkontaktes (33) passend geformt ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der zweite Lichtbogenkontakt (25) auf dem bewegbaren Kontakt (24) einen Abstand zu einem innerhalb des Kopfteiles angeordneten, elektrisch leitenden Abschluß ring (27) aufweist;
- - die Spule (26) mit dem zweiten Lichtbogenkontakt (25) und dem Abschlußring (27) elektrisch verbunden ist, und
- - der erste Lichtbogenkontakt (33) bei geschlossenem Schalter so mit dem Abschlußring (27) in Eingriff steht, daß die Spule (26) überbrückt wird (Fig. 2 und 3).
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Lichtbogenkontakt (25) und der Abschlußring (27)
durch einen Spalt (GP) voneinander getrennt sind (Fig. 4
und 5).
4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abschlußring (27) einen kleineren Innendurchmesser als der
zweite Lichtbogenkontakt (25) hat und daß der erste
Lichtbogenkontakt (33) mit dem Abschlußring (27) in
Eingriff bringbar ist (Fig. 5).
Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
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