DE532553C

DE532553C - Schalter mit Lichtbogenloeschung durch stroemendes Druckgas

Info

Publication number: DE532553C
Application number: DE1927532553D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-07-21
Filing date: 1927-07-21
Publication date: 1931-08-29

Description

Die Abschaltleistung eines Schalters steigt im allgemeinen mit der Geschwindigkeit, mit der die Kontakte getrennt werden. Ein Abweichen von dieser Regel ist bei den· Schaltern zu bemerken, bei denen als Löschmittel Druckgas benutzt wird, und besonders bei solchen, bei denen die Kontakte in einer Hülle angeordnet sind, in deren Innerem das Druckgas der Unterbrechungsstelle zuströmt.

Nimmt man an, daß die Kontakte getrennt werden, gerade nachdem der Strom durch Null hindurchgegangen ist, und daß der Lichtbogen mindestens bis zum nächsten Durchgang durch Null stehenbleibt, dann erhält bei großer Kontaktgeschwindigkeit der Lichtbogen innerhalb des Schaltraumes ein so großes Volumen und erzeugt hier einen solchen hohen Druck und eine so große Wärmemenge, daß das Druckgas nicht mehr genügend zur Wirkung kommen kann.

Um diese Nachteile zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die Kontakte des Druckgasschalters derart ausgebildet, daß die den Lichtbogen führenden Kontaktflächen mindestens während eines Teiles der Ausschaltbewegung voneinander konstanten Abstand besitzen. Hierdurch wird erreicht, daß der Lichtbogen innerhalb der Hülle keine größere Länge annimmt, als zur sicheren Stromunterbrechung erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontakte hat den weiteren Vorteil, daß die Lichtbogenfußpunkte mit Sicherheit an den zur Führung des Lichtbogens bestimmten Kontaktflächen verbleiben und nicht auf etwa noch vorhandene Hauptkontaktflächen übertreten können, die nur zur Führung des Dauerstromes dienen.

Bildet man die den Lichtbogen führenden Kontaktflächen so aus, daß sie während des Aüsschaltvorgangs parallel zueinander liegen, so streicht der Druckgasstrom in einem vollen Strahl zwischen sie hindurch und ist hierbei durch die Kontaktflächen selbst geführt. Der Lichtbogen kann nicht ausweichen und wird mit Sicherheit zerrissen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt eine Schaltvorrichtung, bei welcher sich das bewegliche Schaltstück 2 innerhalb eines festste'henden ringförmigen Kontaktes 1 bewegt, dessen Außenfläche bei der Abschaltung den Unterbrechungslichtbogen führt. Die Gegenkontakte 3 sind an der Wandung eines Isoliergehäuses 9 gelenkig befestigt und nehmen im eingeschalteten Zustand die in der Zeichnung · dargestellte Lage ein. Die Zuleitung des Stromes erfolgt bei 4, die Abnahme vermittels eines am Boden des Isoliergehäuses 9 angeordneten Schleifkontaktes 6 vermittels der Ableitung 7. An dem Schaltstück 2 ist ein scheibenförmiges Kontaktstück 12 befestigt; das sich gegen die nach unten abgeschrägten Kontaktflächen der Kontakte 3 legt. An^: der Scheibe 12 sitzen noch Kontakthörner 17, die - im eingeschalteten -Zustand eine leitende Verbindung- zwischen den Kontakten 3 einerseits und dem ringförmigen Kontakt ι andererseits vermitteln. Die Kontakte 3 werden« in der-gezeichneten Lage entgegen dem Druck von Federn 10 durch ein im Innern-des· Gehäuses .9 in vertikaler. Eich-

tung verschiebbares Isolierstück 8 festgehalten. Die Zuleitung des Druckgases, das zur Lichtbogenlöschung dient, erfolgt vermittels der Rohre 5.

In der Einschaltstellung fließt der Strom von der Leitung 4 zu den Kontakten 3 und von hier aus sowohl über die Kontakthörner 17 nach dem Ringkontakt 1 und von da nach dem Stiftkontakt 2 als auch unmittelbar von den Kontakten 3 über die Scheibe 12 nach dem Schaltstück 2, von wo die Weiterleitung über das Anschlußstück 6 nach der Leitung· 7 erfolgt. Beim Ausschalten wird das Schaltstück 2 nach unten bewegt. Hierbei löst sich zunächst die Scheibe 12 von den Kontakten 3, und der Strom wird nur noch· von den Kontakten 3 durch die Kontakthörner 17 abgenommen. Erst wenn diese, die abhängig von der Überschlagspannung entsprechend dünn gehalten sind, aus dem Zwischenraum zwischen den Kontakten 3 -und 1 herausbewegt sind, tritt ein · Überschlag zwischen 3 und ι ein, wobei der Lichtbogen in der so gebildeten Funkenstrecke unter Wirkung des zwischen den parallelen Elektrodenflächen mit großer Geschwindigkeit durchströmenden Druckgases zum Erlöschen gebracht wird. Da der Elektrodenabstand konstant bleibt, so wird der Lichtbogen nicht in die Länge oder in den unteren Teil des Schaltraumes hineingezogen. Wenn das Schaltstück 2 einen gewissen Weg zurückgelegt hat, so stößt die Scheibe 12 gegen Ansätze 13 des Isolierkörpers 8 und nimmt diesen mit, so daß die Kontakte 3 unter der Wirkung der Federn 10 nach außen klappen und der Elektrodenabstand der Funkenstrecke entsprechend vergrößert wird. In diesem Zustand muß der Lichtbogen unter allen Umständen abreißen, wenn er nicht schon vorher erloschen ist. ■ Durch die beschriebene Anordnung wird also die Stromunterbrechung von den eigentlichen, den Stromübergang vermittelnden Kontaktflächen, weggenommen und in die gut beblasenen Kontaktflächen 1 und 3 verlegt, die leicht für die Verhältnisse, wie sie für die Lichtbogenlöschung am günstigsten sind, eingestellt werden können und bequemer unterhalten werden können als eingepaßte Schaltgo kontakte.

In Abb. 2 ist eine vereinfachte Form des Erfindungsgegenstandes angegeben. Hier vermittelt die an dem Schaltstück 2 befestigte Kontaktscheibe 12 den Stromübergang zu dem hier ringförmig ausigebildeten, feststehenden Kontakt 3. Der Unterteil des Schaltstückes 2 und des Isoliergehäuses 9 ist in gleicher Weise ausgebildet wie bei Abb. 1 und in der Zeichnung nicht dargestellt. An dem Schaltstück 2, dessen Oberteil als Zylinder mit in der Bewegungsrichtung liegender Achse ausgebildet ist, sind Polhörner 17 angeordnet, die sich in Schlitze der Kontaktringe 3 kontaktgebend klemmen.

Beim Ausschalten wird zunächst die Kontaktscheibe 12 von der Unterfläche des Ringkontaktes 3 gelöst. Der Strom fließt dann von 3 zu den Polhörnern 17 und von da über das Schaltstück 2 in der bei Abb. 1 beschriebenen Weise nach außen. Beim Weiterbewegen des Schaltstückes 2 wird der Strom an den Polhörnern unterbrochen, so daß zwischen dem Schaltstück 2 und den inneren zylindrischen Flächen des Kontaktringes 3 der Unterbrechungslichtbogen entsteht und in der so gebildeten, von parallelen Elektrodenflächen begrenzten Funkenstrecke durch die Druckgasbeblasung g-elöscht wird. Der Elektrodenabstand für den Lichtbogen ist hierbei gleich dem radialen Abstand zwischen der Zylinder- So fläche des Schaltstückes 2 und den inneren zylindrischen Flächen des Kontaktringes 3. Dieser Abstand ändert sich nicht, solange der zylindrische Teil des Schaltstückes 2 sich noch innerhalb des Ringkontaktes befindet. Der Zeitraum, währenddessen der Kontaktabstand konstant ist, errechnet sich demnach als Quotient aus der axialen Länge des Zylinders 2 und.der Schaltgeschwindigkeit. Erst wenn dieser Zylinder ganz aus dem festen Kontakt herausgeglitten ist, vergrößert sich der wirksame Kontaktabstand. Die Beblasung des Lichtbogens gestaltet sich dadurch besonders günstig, daß der Kontakt 3 an seiner inneren Fläche, wo die Polhörner 17 zwischengeschoben waren, mit Schlitzen versehen ist.

Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein feststehender Stiftkontakt i, zu dem der Strom bei 4 geführt wird, und ein gleichfalls feststehender, ringförmiger Kontakt 3 angeordnet sind. Die Kontaktträger 18 und 23 sind an einem Isolierkörper 20 befestigt. Durch das bewegte ringförmige Schaltstück 2 werden bei der Bewegung nach oben die beiden Kontakte leitend miteinander verbunden. Beim Ausschalten wird das Schaltstück 2 nach unten bewegt und durch das Druckgas, das in die Hülle 22 durch die Rohre 5 eingeleitet wird und von da der Unterbrechungsstelle zuströmt, der zwischen den Elektroden 1 und 3 entstehende Lichtbogen gelöscht. In dem Schaltstück 2 sind geneigte Öffnungen 21 vorgesehen, so daß das Druckgas auch, durch das hohle Innere dieses Schaltstückes der Unterbrechungsstelle zuströmen kann und, falls sich zwischen dem Schaltstück 2 und dem Kontakt 1 ein Lichtbogen ausbilden sollte, dieser mit Sicherheit in den Zwischenraum zwischen den Kontakten ι und 3 geblasen wird. Die Hülle 22 ist so geformt, daß sie den Druckgasstrom zusammenhalt und lenkt. Sie besteht zweck-

mäßig aus Isoliermaterial ebenso wie der kegelförmige Überwurf 25 des Stiftkontaktes i.

In Abb. 4 ist ein Schalter mit Mehrfachunterbrechung dargestellt, bei welchem außer dem Kontaktring 3 noch ein weiterer Ring 24 angeordnet ist, der durch das in diesem Falle mehrteilige Schaltstück 2 die leitende Verbindung von dem Kontakt 3 nach dem Konto takt ι herstellt. Statt eines einzigen Ringes könnten auch mehrere solcher Ringe angeordnet werden, so daß bei geringem Abstand der einzelnen Zwischenelektroden der Gesamtabstand in Luft zwischen den Kontakten 3 t₅ und ι zur Vermeidung von Rückzündungen noch groß genug wird. Die einzelnen Abstände können auch verschieden groß gewählt werden, so daß an einzelnen Stellen der Lichtbogen leichter gelöscht wird als an anderen Stellen. Ebenso kann man die Enden des Schaltstückes 2 verschieden lang wählen, um so den Endlichtbogen an bestimmten Stellen entstehen zu lassen. Unter Umständen ist es auch zweckmäßig, die zu dem Schaltstück 2 gehörenden einzelnen Ringe über zwischengeschaltete Widerstände bzw. Reaktanzen mit diesen zu verbinden, so daß bei der Endunterbrechung der Strom bereits verringert ist.

Der Abstand der Unterbrechungskontakte muß so gewählt sein, daß nach Beendigung des Ausschaltvorganges ein Wiederzünden des Unterbrechungslichtbogens nicht mehr stattfinden kann. Man. kann statt dessen auch die Anordnung so treffen, daß die Gesamtüberschlagsstrecke einer geringeren Spannung entspricht als der Betriebsspannung und daß in Serie mit der gesamten Schaltvorrichtung eine Trennstelle liegt, die nach öffnung des Schalters geöffnet wird, während sie bei geschlossenem Schalter und während des Ausschaltvorganges geschlossen bleibt. Dieser Trennschalter wird zweckmäßig mit der Schaltvorrichtung derart verriegelt, daß er erst dann geöffnet werden kann, wenn der Lichtbogen in dem Druckgasschalter erloschen ist.

Da die von der Schaltvorrichtung zu bewältigende Schaltleistung beim Einschalten meist geringer ist als beim Ausschalten, so kann man durch geeignete Vorrichtungen bewirken, daß eine Beblasung, wie es bei Druckgasschaltern an sich bekannt ist, nur bei der Ausschaltung erfolgt. Ebenso kann man besondere Anzeigevorrichtungen anbringen, welche den jeweiligen Betriebszustand der Schaltvorrichtung von außen erkennbar machen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Kontakte, daß die den Lichtbogen beim Abschaltvorgang führenden Kontaktflächen mindestens während eines Teiles der Ausschaltbewegung voneinander konstanten Abstand besitzen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei feststehende Gegenkontakte (1 und 3) mit mindestens zwei zueinander parallelen Kontaktflächen angeordnet sind, zwischen die beim Einschalten leitende Zwischenstücke (2 bzw. 17) eingeführt werden.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Gegenkontakte (3) derart beweglich angeordnet ist, daß er sich, wenn das Zwischenstück (17) einen Teil des Ausschaltweges zurückgelegt hat, von dem ·8ο Gegenkontakt (1) weiter wegbewegt.

4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Kontaktflächen, die den Lichtbogen führen, noch besondere, zur Übertragung des Dauerstromes dienende Kontaktflächen (12) vorgesehen sind.

5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4 mit einer feststehenden, ringförmig ausgebildeten und die bewegliche Elektrode in der g₀ ■Einschaltstellung umschließenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der beweglichen Elektrode (2) einen kleineren Durchmesser besitzt als die öffnung der feststehenden, ringförmigen Elektrode (3) und im Einschaltzustand über die engste Stelle der Ringelektrode axial hinausragt, derart, daß bei der Ausschaltbewegung der wirksame Elektrodenabstand sich so lange nicht wesentlieh ändert, bis das Ende der bewegten Elektrode die öffnung der Ringelektrode verläßt.

6. Schalter nach Anspruch 2, bei welchem die eine der beiden feststehenden Elektroden ringförmig ausgebildet und am oberen Ende eines das Druckgas zuführenden Isoliergehäuses sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite feststehende, stiftförfnige Gegenelektrode (1) n._o von außen in die öffnung der ringförmigen Elektrode (3) hineinragt und daß das bewegte Zwischenstück (2) ringförmig ausgebildet ist (Abb. 3, 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen