DE540927C

DE540927C - Schalter zum Unterbrechen von Stroemen von sehr verschiedener Stromstaerke mit magnetischer Serienblasung

Info

Publication number: DE540927C
Application number: DES86571D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Haake
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1928-07-14
Filing date: 1928-07-14
Publication date: 1932-01-07

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 7. JANUAR 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVe 540927 KLASSE 21 c GRUPPE

mit magnetischer Serienblasung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Juli 1928 ab

Bei vielen Schaltern mit magnetischer Blasung

des Lichtbogens liegt die Aufgabe vor, Ströme sehr verschiedener Amperezahl abzuschalten.

Diese Forderung wird z. B. stets bei Fahrschaltern gestellt.

Bei der üblichen Anordnung der Lichtbogenlöscheinrichtung solcher Schalter mit einer im Hauptstrom liegenden Blasspule, die für das . Ausblasen des maximalen Stromes berechnet

ίο ist, tritt der Übelstand ein, daß Lichtbögen kleiner Stromstärken schlecht oder überhaupt nicht mehr ausgeblasen werden, da die Blaskraft einer Serienspule im quadratischen Verhältnis mit der Stromstärke abnimmt. Insbesondere bei Schaltern für hohe Spannung entstehen dadurch Schwierigkeiten, weil die lange brennenden Lichtbögen kleiner Stromstärken, welche ein großes Volumen einnehmen und schlecht geführt sind, eine zerstörende Wirkung auf den Schalter ausüben.

Nach der Erfindung wird ein Schalter zum Unterbrechen von Strömen von sehr verschiedener Stromstärke mit magnetischer Serienblasung unter Verwendung von an sich bekannten zusätzlichen, sich in den Lichtbogen selbsttätig einschaltenden Widerständen oder Nebenblasspulen dadurch geschaffen, daß die zusätzlichen Widerstände so hoch bemessen sind, daß sie nur beim Unterbrechen von Strömen unter einer gewissen Stromstärke wirksam werden, während Lichtbögen höherer Stromstärken unangezapft durch die Serienspule in die Länge geblasen werden. Man erhält dadurch eine Löscheinrichtung, die bei verhältnismäßig kleinem Raumbedarf eine einwandfreie Löschung der Lichtbögen aller vorkommenden Stromstärken herbeiführt.

Die Anordnung von Hilfsblasspulen im Wege des Lichtbogens ist bei Schaltern mit Serienblasspule bekannt. Diese Hilfsblasspulen wurden aber immer so bemessen, daß die Lichtbögen aller vorkommenden Stromstärken durch die Hilfsblasspulen angezapft wurden. Im Gegensatz dazu sind bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Hilfsblasspulen bzw. Hilfswiderstände bei höheren Strömen durch Lichtbögen kurzgeschlossen, welche ihre Klemmen überbrücken. Hierdurch ist der Vorteil erreicht, daß diese Hilfsblasspulen bzw. Hilfswiderstände nur für kleine Stromstärken bemessen zu werden brauchen, also kleine Abmessungen erhalten. Man kann sie infolgedessen in die Trennwände der Löschkammer einbauen.

Abb. ι ist eine schematische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung. 10, 11 sind die Schaltstücke des Schalters, zwischen denen der Lichtbogen gezogen wird. 12 ist eine Blasspule, die den Schaltbogen in der Richtung auf die

'■■'■) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Wilhelm Haake in Berlin.

Klemmen 15, 16 bläst. Diese Klemmen liegen in der Lichtbogenbahn, und an sie ist ein Löschwiderstand 13 angeschlossen. Sobald der Lichtbogen die Klemmen -15,16 erreicht hat, nehmen diese eine Spannung an, die gleich ist dem Spannungsgefälle in dem entsprechenden Stück des Lichtbogens.

Die Wirkung der Vorrichtung beruht auf dem Verlauf der Spannungen in dem Widerstand 13 und dem parallel dazu geschalteten Lichtbogenstück in Abhängigkeit von den Stromstärken und geht aus dem Schaubild, Abb. 2, deutlich hervor. In diesem Schaubild sind auf der Abszissenachse die Stromstärken, auf der Ordinatenachse die Spannungen aufgetragen, τη ist die Lichtbogencharakteristik (die Lichtbogenspannung in Abhängigkeit von der Stromstärke), 18 ist die Charakteristik des Löschwiderstandes. Die beiden Charakteristiken schneiden sich in einem Punkt P₀. In diesem Punkt sind die beiden Ströme im Widerstand 13 und in dem dazu parallelen Lichtbogenstück 15, 16 einander gleich, nämlich I₀, und dieser Strom erzeugt den gleichen Spannungsabfall e_Q im Lichtbogen und in der Blasspule. Es ist aus dem Schaubild ersichtlich, daß bei Strömen, die kleiner sind als I₀, der Spannungsabfall im Lichtbogen größer wird als der im Widerstand. Es verlischt deshalb der Lichtbogen in dem Stück 15, 16 nur bei den kleinen Strömen, weil der größere Spannungsabfall im Lichtbogen den ganzen Strom durch den zwischen 15,16 liegenden Widerstand treibt. Bei größeren Lichtbogenströmen, deren Spannungsabfall nicht ausreicht, um den vollen Strom durch den Widerstand hindurchzutreiben, liegt der Widerstand nur parallel zur Lichtbogenstrecke 15, 16 und ist von einem kleinen Zweigstrom durchflossen. Bei kleinen Strömen ist daher die Folge davon, daß der Lichtbogen in einzelne Teillichtbögen aufgelöst wird, die mit Widerständen in Reihe geschaltet an der Netzspannung liegen. Das Verlöschen eines solchen Bogens erfolgt viel früher und auf kleinerem Raum.

Die Wahl des Widerstandes erfolgt auf folgende Weise:

Soll bei einem Strom I_x (Abb. 2) die Auflösung des Lichtbogens in einzelne Lichtbogen erfolgen, so findet man in P_x den entsprechenden Punkt der Lichtbogencharakteristik, in welchem ein Spannungsfall e_x vorhanden ist. Die Verbindungslinie P_x mit O ergibt die Charakteristik des im Nebenschluß liegenden Widerstandes und die Tangente des Winkels χ den Widerstand selbst, welcher die gewünschte Wirkung ergibt. Für den Strom I_x wird der Löschwiderstand bemessen. Ein größerer StronAann'in ihm nicht auftreten.

Eine besonders kräftige Wirkung""der Vorrichtung erhält man dadurch, daß man sich nicht nur Widerstände in die Lichtbogenbahn einschalten läßt, sondern Blasspulen von sehr hoher Windungszahl, die also einen verhältnismäßig hohen Eigenwiderstand besitzen, aber außerdem noch Hilfsblasflüsse erzeugen, die die Löschung besonders wirksam machen. Die Anordnung von verhältnismäßig so hohen Widerständen in der Lichtbogenbahn selber wird nur dadurch möglich, daß man für eine sehr rasche Bewegung des Lichtbogens sorgt, so daß die Hilfsblasspulen unter der Wirkung der in ihnen entwickelten hohen Joulschen Wärme nicht verbrennen. Die starken Hilfsblasflüsse erteilen dem Lichtbogen diese hohe Geschwindigkeit.

In den Abb. 3, 4, 5 und 6 sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt.

In der Abb. 3 bedeuten 10 und 11 die Schaltstücke, zwischen denen der Lichtbogen gezogen wird. 12 ist eine Blasspule für den normalen oder maximalen Strom, 19 und 20 sind die isolierenden Seitenwände der Löschkammer, in welcher drei Hilfsblasspulen 21, 22, 23 angeordnet sind. Diese Hilfsblasspulen sind nicht rund wie die normalen Blasspulen gewickelt, sondern derartig, daß sie langer sind als breit. Sie richten sich keilförmig gegen die Lichtbogenbahn und sind in isolierenden feuerfesten Gehäusen eingeschlossen, aus denen die Klemmen der Spulen herausgeführt sind, welche in einer Reihe in der Lichtbogenbahn liegen. Die Blasspulen sind mit Blaseisen 24, 25, 26 ausgerüstet, welche in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnet sind.

Diese Lichtbogenlöscheinrichtung hat die Aufgabe, Lichtbogen von normaler Stromstärke ebensowohl wie solche von viel kleinerer Stromstärke auszublasen und bewirkt dies auf folgende Weise.

Auf Lichtbogen normaler Stromstärke wirkt die Blasspule 12 mit voller Blaskraft. Je kleiner die Stromstärke des abzuschaltenden Lichtbogens ist, desto wirksamer werden die Hilfsblasspulen 21, 22, 23, weil sie im Verhältnis * des Lichtbogenwiderstandes zwischen ihren Klemmen erregt sind und dieser Widerstand mit abnehmender Stromstärke zunimmt. Unterschreitet die Stromstärke einen gewissen Kleinstwert J₀, dann geht der gesamte Strom durch die Blasspulen, und der Lichtbogen wird in Einzelbogen unterteilt. Der dann sehr kräftige Blasnuß der Hilfsspule macht die Löschung sehr wirksam.

Durch die beschriebene Einrichtung wird aber gleichzeitig auch das Löschen von Lichtbogen hoher Amperezahl, die geschlossen bestehen bleiben (die Klemmen überbrücken), besonders wirksam gestaltet, da diese Lichtbogen durch die sich keilförmig in ihre Bahn inschiebenden Hilfsblasspulen auf eine große Länge ausgezogen werden.

Eine in dieser Hinsicht noch wirksamere Anordnung wird in dem Ausführungsbeispiel Abb. 4

dargestellt. Hier sind die Hilfsblasspulen so ausgebildet, daß sie zwei Blasflüsse von entgegengesetzter Richtung erzeugen und der eine davon die Lichtbogenstücke zwischen den Klemmen nach innen gegen den Kontakt zu bläst. Es werden also auch die Teile des Lichtbogens zwischen den Klemmen zu nach innen gerichteten Schleifen in die Länge geblasen und der dadurch in der Blaskammer zur Verfügung

ίο stehende Raum gut ausgenutzt.

In der Abb. 4 bedeuten 27, 28 und 29 die in den feuerfesten Gehäusen eingeschlossenen Blasspulen. Jede Blasspule besteht aus zwei Teilen 30 und 31 und hat dementsprechend Blaseisen 32 bzw. 33, durch die sich Blasflüsse in entgegengesetzter Richtung entwickeln.

Die in Abb. 5 und 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen die gestaffelte Anordnung der Blasspulen gemäß der Erfindung. In der Blasrichtung folgen Blasspulenreihen aufeinander. In jeder dieser Reihen wird der in den Lichtbogen eingeschaltete Widerstand vermehrt. Auf die Reststücke des Lichtbogens entfallen auf diese Weise schließlich so kleine Spannungen, daß sie erlöschen.

In der Abb. 5 ist eine solche Anordnung dargestellt, in welcher der Lichtbogen nacheinander die Formen 34, 35 und 36 annimmt. In der Anordnung der Abb. 6 schließen sich hinter einzelnen Blasspulen isolierende Zwischenwände 37, und 39 an. In diesem Fall nimmt der Lichtbogen nacheinander die Formen 40,41 und 42 an.

Claims

Patentansprüche:

1. Schalter zum Unterbrechen von Strömen von sehr verschiedener Stromstärke mit magnetischer Serienblasung und zusätzlichen, sich in den Lichtbogen selbsttätig einschaltenden Widerständen oder Nebenblasspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Widerstände derart hoch bemessen sind, daß sie beim Unterbrechen von Strömen unter einer gewissen Stromstärke in den Lichtbogen eingeschaltet werden und ihn in einzelne Teillichtbögen auflösen, während Lichtbögen höherer Stromstärken unangezapft durch die Serienspule in die Länge geblasen werden.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen von zusätzlichen Widerständen bzw. Blasspulen in bezug auf die Blasrichtung gestaffelt in der Löschkammer angeordnet sind.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsblasspulen zusätzliche Magnetflüsse erzeugen, welche die zwischen den Klemmen der Hilfsblasspulen brennenden Lichtbögen entgegen der Hauptblasrichtung treiben.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen