DE4113794A1

DE4113794A1 - Gas pressure power switch with Lorentz force compensator - incorporates current path with two vertical sections for partial compensation of magnetic field in arc region

Info

Publication number: DE4113794A1
Application number: DE19914113794
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Achatz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-10-29

Abstract

Current connections for the paraxial contact system (2) in a tubular casing (1) are taken via feedthroughs (3) in its cylindrical surface so that a substantially U-shaped current path (4) is formed. Part of the line connection (9) is bent outwards (5) through about 45 deg. in the axial direction. The remaining vertical section (6) has a horizontal link (7) beyond the axis to a vertical section (8) which is bonded to the fixed contact (10). ADVANTAGE - More effective current loop obtd. with smaller magnetic field components produced by vertical section in region of circuit-breaking arc.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieverteilung und befaßt sich mit der konstruktiven Ausgestaltung einer Kompen sationseinrichtung, mit der in einem Druckgas-Leistungs schalter elektromagnetische Kräfte im Bereich des Ausschaltlichtbogens beeinflußt werden.The invention is in the field of energy distribution and deals with the structural design of a compen sationseinrichtung with which in a compressed gas performance switch electromagnetic forces in the area of the switch-off arc to be influenced.

Druckgas-Leistungsschalter weisen eine rohrartige Kapselung, ein axial oder achsparallel in der Kapselung angeordnetes Kontaktsystem sowie zwei Stromanschlüsse auf, die durch die Stirn- oder Mantelfläche der zylindrischen Kapselung geführt sind. Je nach Anordnung der beiden Durchführungen hat die aus Stromanschlüssen und Kontaktsystem gebildete Strombahn dabei eine U-, L-, V- oder Z-Form. Das Kontaktsystem als Teil der Strombahn besteht dabei beispielsweise aus zwei feststehenden und einem mittels einer Antriebseinrichtung axial verschieb baren Kontaktstück und aus einer die Kontaktstücke umgebenden Schaltkammer. Bei einem bekannten Schalter dieser Art ist das Kontaktsystem mit einer Kompensationseinrichtung versehen, welche der von der Strombahn auf einen Schaltlichtbogen ausge übten Lorentz-Kraft entgegenwirkt. Diese Kompensationseinrich tung wird von einem das Kontaktsystem mit Abstand umgebenden Ring aus elektrisch leitfähigem Material gebildet. Durch Ver wendung dieses Ringes soll erreicht werden, daß das innere des Ringes, d. h. die von Schaltlichtbogen durchsetzte Trennstrecke, nahezu frei von äußeren Magnetfeldern bleibt (DE-A-30 34 886).Pressurized gas circuit breakers have a tubular encapsulation, an axially or axially parallel in the encapsulation Contact system and two power connections through the Front or outer surface of the cylindrical encapsulation are. Depending on the arrangement of the two bushings, it is off Power connections and contact system formed current path a U, L, V or Z shape. The contact system as part of the Current path consists for example of two fixed and one axially by means of a drive device baren contact piece and from a surrounding the contact pieces Interrupter. In a known switch of this type it is Provide contact system with a compensation device, which of the current path out on a switching arc practiced Lorentz force counteracts. This compensation device device is surrounded by a distance surrounding the contact system Ring made of electrically conductive material. By ver Use of this ring is intended to ensure that the inside of the Ring, d. H. the isolating path penetrated by switching arcs, remains almost free of external magnetic fields (DE-A-30 34 886).

Bei einem anderen bekannten Schalter dieser Art besteht die Kompensationseinrichtung aus einem ferromagnetischen Körper, der außerhalb des Kontaktsystems an der Wand der Kapselung zwischen den Schenkeln einer U-förmigen Strombahn angeordnet ist. Mit dieser Ausgestaltung wird eine gezielte Feldver stärkung an solchen Stellen angestrebt, die eine Kompen sationswirkung ergeben sollen (DE-A-30 34 885).In another known switch of this type Compensation device made of a ferromagnetic body, the outside of the contact system on the wall of the encapsulation arranged between the legs of a U-shaped current path is. With this configuration, a targeted field ver Strengthened in those places that have a compen effect should result (DE-A-30 34 885).

Ausgehend von einem Druckgas-Leistungsschalter mit den Merk malen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 liegt der Er findung die Aufgabe zugrunde, die Kompensation störender elek tromagnetischer Kräfte durch eine Veränderung des Verlaufes der Strombahn zu erreichen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ge mäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kompensationseinrichtung aus einer unter Abweichung von der Grundform der Strombahn ge bildeten Leiterschleife besteht, deren der Schaltstrecke des Kontaktsystems am nächsten kommender Abschnitt derart vertikal zur Achse des Kontaktsystems angeordnet ist, daß eine der störenden Lorentz-Kraft entgegenwirkende Kraft erzeugt wird.Starting from a compressed gas circuit breaker with the Merk paint of the preamble of protection claim 1 , the invention is based on the task of achieving the compensation of disturbing elec tromagnetic forces by changing the course of the current path. To solve this problem, ge is provided according to the invention that the compensation device consists of a ge deviating from the basic shape of the current path formed conductor loop, the section of the contact system closest coming section is arranged vertically to the axis of the contact system that one of the disturbing Lorentz force counteracting force is generated.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Strombahn wird also einer der Stromleiter nicht direkt über die kürzeste Verbin dung an das Kontaktsystem angeschlossen, sondern über einen Umweg in Form einer offenen oder zwei- oder mehrfach gewunde nen Schleife; dabei erfolgt die Stromeinspeisung in das Kon taktsystem aus einer Richtung, die von der bei direkter Lei terführung gegebenen Richtung abweicht und beispielsweise um 90° oder 180° versetzt ist. Dies führt im Bereich des Schaltlichtbogens zu einer Magnetfeldkomponente, die der durch den oder die Schenkel der U-, L-, V- oder Z-förmigen Strombahn hervorgerufenen Magnetfeldkomponente entgegengesetzt ist.In such a configuration, the current path is one of the conductors does not go directly over the shortest connection connected to the contact system, but via a Detour in the form of an open or two or more turns a loop; the current is fed into the con clock system from a direction different from that with direct lei Direction deviates given direction and for example around Is offset by 90 ° or 180 °. This leads in the area of Switching arc to a magnetic field component, which by the leg or legs of the U, L, V or Z-shaped current path caused magnetic field component is opposite.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Leiterschleife befindet sich zweckmäßig im Verlauf des Stromanschlusses, des der An triebseinrichtung abgewandten feststehenden Kontaktstückes und kann im einfachsten Fall aus einer U-förmigen Vertiefung in dem in Achsrichtung des Kontaktsystems verlaufenden Abschnitt der Strombahn bestehen. Eine verbesserte Wirkung einer solchen Leiterschleife erhält man dann, wenn ein an die U-förmige Ver tiefung angrenzender, vertikal zur Achse des Kontaktsystems verlaufender Abschnitt der Strombahn mit einer axialen Auf bauchung versehen ist, wodurch sich eine Verringerung der von diesem Abschnitt der Strombahn im Bereich des Schaltlicht bogens erzeugten Magnetfeldkomponente ergibt.The conductor loop provided according to the invention is located expediently in the course of the power connection, the An drive device facing away from the fixed contact piece and can in the simplest case from a U-shaped recess the section running in the axial direction of the contact system the current path exist. An improved effect of such Conductor loop is obtained when a U-shaped Ver deepening adjacent, vertical to the axis of the contact system extending section of the current path with an axial opening Belly is provided, which results in a reduction in from this section of the current path in the area of the shift light arc generated magnetic field component results.

Ausgehend von einem Prinzipschaltbild einer U-förmigen Strom bahn gemäß Fig. 1 sind in den Fig. 2 bis 4 Ausführungs beispiele eines Druckgas-Leistungsschalters mit entsprechend gestalteter Strombahn dargestellt. Dabei zeigen dieBased on a schematic diagram of a U-shaped current path according to FIG. 1, examples of a compressed gas circuit breaker with a correspondingly designed current path are shown in FIGS. 2 to 4. The show

Fig. 2 und 3 zwei prinzipielle Beispiele für eine in die Strombahn integrierte offene Schleife und Fig. 2 and 3 two principal examples of an integrated in the current path and open loop

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine gemäß den Schutzansprüchen 2 und 3 ausgebildete Schleife. Fig. 4 shows an embodiment of a loop formed according to the protection claims 2 and 3 .

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Druckgas- Leistungsschalter, in dessen rohrartiger Kapselung 1 ein Kon taktsystem 2 achsparallel angeordnet ist. Die Stromanschlüsse für das Kontaktsystem 2 sind durch Leitungsdurchführungen 3 in der zylindrischen Mantelfläche der Kapselung 1 so hindurch geführt, daß das Kontaktsystem und die Stromanschlüsse eine im wesentlichen U-förmige Strombahn 4 bilden. Fig. 1 shows a schematic representation of a gas circuit breaker, in the tubular encapsulation 1, a contact system 2 Kon is arranged axially parallel. The power connections for the contact system 2 are guided through line bushings 3 in the cylindrical outer surface of the encapsulation 1 in such a way that the contact system and the power connections form an essentially U-shaped current path 4 .

Gemäß Fig. 2 ist am linken Ende des in Achsrichtung des Kon taktsystems 2 verlaufenden Abschnittes der U-förmigen Strom bahn gemäß Fig. 1 eine offene Leiterschleife gebildet, die nach Art einer U-förmigen Vertiefung ausgebildet ist. Die Strombahn weist dadurch außer einem Abschnitt 7, der parallel zur Basis der an sich U-förmigen Strombahn verläuft, einen Abschnitt 8 auf, der derart an das Kontaktsystem 2 angrenzt, daß der Strom in diesem Abschnitt in entgegengesetzter Rich tung wie in der linken Leiterdurchführung geführt ist. Der Ab schnitt 8 erzeugt dabei im Bereich des Kontaktsystems 2 eine Magnetfeldkomponente, die der durch die beiden Schenkel der Strombahn 4 erzeugten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt ge richtet ist.According to FIG. 2, an open loop conductor is at the left end of the clock system in the axial direction of Kon 2 extending portion of the U-shaped current path as shown in FIG. 1 is formed, which is designed in the manner of a U-shaped recess. The current path thereby has, in addition to a section 7 , which runs parallel to the base of the U-shaped current path, a section 8 which is adjacent to the contact system 2 such that the current in this section in the opposite direction as in the left conductor bushing is led. From section 8 generates a magnetic field component in the region of the contact system 2 , which is opposed to the magnetic field component generated by the two legs of the current path 4 .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der an die U-för mige Vertiefung 7 angrenzende Abschnitt des linken Schenkels der an sich U-förmigen Strombahn 4 mit einer axialen Aus bauchung 5/6 versehen. Dadurch hat insbesondere der Abschnitt 6 eine größere Entfernung vom Kontaktsystem 2 als der Abschnitt 9, was zu einer kleineren Magnetfeldkomponente aufgrund des Ab schnittes 6 im Bereich des Kontaktsystems 2 führt.In the embodiment according to FIG. 3, the section of the left leg of the U-shaped current path 4 which is adjacent to the U-shaped recess 7 is provided with an axial bulge 5/6 . As a result, section 6 in particular has a greater distance from contact system 2 than section 9 , which leads to a smaller magnetic field component due to section 6 in the area of contact system 2 .

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Druckgas-Leistungs schalters, wie er im Prinzip beispielsweise aus den deutschen Auslegeschriften 19 66 973 und 22 27 330 bekannt ist. Dabei enthält das in der Kapselung 1 angeordnete Kontaktsystem 2 unter anderem das feststehende Kontaktstück 10, dessen Strom zuführung in Anlehnung an das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 gestaltet ist. Hierzu ist der einen Teil der Strombahn 4 bildende Leitungsanschluß 9 durch eine entsprechende Durchfüh rung 3 hindurchgeführt und anschließend unter einem Winkel von etwa 45° in Achsrichtung des Kontaktsystems nach außen geführt (5). Daran schließt sich ein vertikaler Abschnitt 6 an, der parallel zum Abschnitt 9 verläuft und unterhalb der Achse des Kontaktsystems 2 in einen horizontalen Abschnitt 7 übergeht. Daran schließt sich ein vertikaler Abschnitt 8 an, der in seinem oberen Bereich mit dem Kontaktstück 10 verbunden ist. Fig. 4 shows an embodiment of a compressed gas power switch, as it is known in principle for example from the German designations 19 66 973 and 22 27 330. The contact system 2 arranged in the encapsulation 1 contains, among other things, the fixed contact piece 10 , the current supply of which is designed based on the exemplary embodiment according to FIG. 3. For this purpose, the line connection 9 forming part of the current path 4 is passed through a corresponding bushing 3 and then guided outwards at an angle of approximately 45 ° in the axial direction of the contact system ( 5 ). This is followed by a vertical section 6 , which runs parallel to section 9 and merges into a horizontal section 7 below the axis of the contact system 2 . This is followed by a vertical section 8 , which is connected to the contact piece 10 in its upper region.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Teilkompensation des Magnetfeldes, das sich aufgrund der Strombahnabschnitte 5, 6 und 7 im Bereich der Schaltstrecke des Kontaktsystems 2 aus bildet, durch das vom Abschnitt 8 erzeugte Magnetfeld kompen siert.In this embodiment, a partial compensation of the magnetic field, which forms due to the current path sections 5 , 6 and 7 in the region of the switching path of the contact system 2 , is compensated by the magnetic field generated by the section 8 .

Anstelle einer offenen Leiterschleife gemäß den Fig. 2 bis 4 oder zusätzlich zu einer solchen Leiterschleife kann man auch eine offene Leiterschleife in den Stromanschluß desjeni gen feststehenden Kontaktstückes des Kontaktsystems integrie ren, der der Antriebseinrichtung zugewandt ist. Der hierfür er forderliche Konstruktionsaufwand ist jedoch größer, da die An triebselemente der Antriebseinrichtung im Wege stehen. Eine geeignete Ausgestaltung besteht darin, daß der Stromanschluß innerhalb der rohrartigen Kapselung des Schalters in zwei Strompfade mit je einer offenen Leiterschleife aufgegabelt wird, wobei sich die jeweilige Leiterschleife außerhalb der Schaltkammer des Kontaktsystems in Richtung auf die Schalt strecke erstreckt und hierbei einen Abschnitt aufweist, der tangential oder in Umfangrichtung der Schaltkammer verläuft.Instead of an open conductor loop according to FIGS. 2 to 4 or in addition to such a conductor loop, an open conductor loop can also be integrated into the power connection of the fixed contact piece of the contact system which faces the drive device. The design effort required for this is greater, however, since the drive elements on the drive device are in the way. A suitable embodiment is that the power connection is forked within the tubular encapsulation of the switch in two current paths, each with an open conductor loop, the respective conductor loop extending outside the switching chamber of the contact system in the direction of the switching path and in this case has a section which runs tangentially or in the circumferential direction of the switching chamber.

Weiterhin ist es möglich, anstelle einer offenen Leiter schleife eine mehrfach gewundene Leiterschleife zu verwenden, beispielsweise eine 1 1/2-fach gewundene Schleife. In An lehnung an Fig. 2 würde dann der Abschnitt 8 der Strombahn 4 nicht direkt an das Kontaktsystem 2 herangeführt sein, son dern er würde sich zunächst parallel zum Abschnitt 7 vom Kon taktsystem 2 wegführend fortsetzen und würde dann parallel zu der schon vorhandenen Schleifenführung zum Kontaktsystem 2 geführt werden. Der Abschnitt 8 wäre dann funktionell zweimal vorhanden.It is also possible to use a multiply wound conductor loop instead of an open conductor loop, for example a 1 1/2-fold loop. In An lehnung to Fig. 2 would then be the portion not be brought 8 of the flow path 4 directly to the contact system 2, son he countries would initially parallel to the section 7 clock system of Kon 2 continue leading away and then would be parallel to the existing loop guide for Contact system 2 are performed. Section 8 would then functionally exist twice.

Claims

1. Compressed gas circuit breaker with a tubular encapsulation and with an axially or axially parallel in the encapsulation is arranged, from at least one fixed contact piece and from an axially displaceable contact piece by means of a drive device and from a switching chamber be existing contact system and carried out through the encapsulation Power connections,
wherein the contact system and the power connections form a current path with at least two angularly arranged current path sections and
a device for compensating the Lorentz force exerted by the current path on a switching arc is assigned to the contact system, characterized in that
that the compensation device consists of a conductor loop ( 5 , 6 , 7 , 8 ) formed deviating from the basic shape of the current path, the section ( 8 ) closest to the switching path of the contact system being arranged vertically to the axis of the contact system such that one of the disturbing ones Lorentz force counteracting force is generated.

2. Compressed gas circuit breaker according to claim 1, characterized in that the conductor loop is located in the course of the power connection of the drive device facing away from the fixed contact piece and from a U-shaped recess ( 7 , 8 ) in the axis direction of the contact system section of the current path consists.

3. Pressurized gas circuit breaker according to claim 2, characterized in that a section of the current path adjacent to the U-shaped recess and running vertically to the axis of the contact system is provided with an axial bulge ( 5 , 6 ).

4. Pressurized gas circuit breaker according to one of claims 1 to 3, characterized in that in Ver run of the power connection of the drive device applied an additional open contact piece Conductor loop, which is forked in two Current paths outside the switching chamber towards the Switching distance extends and has a section that runs tangentially or in the circumferential direction of the switching chamber.