DE550914C

DE550914C - Switch for alternating current, with which the contact separation takes place almost at the moment of the zero crossing of the current

Info

Publication number: DE550914C
Application number: DEA57959D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1928-05-29
Filing date: 1929-05-30
Publication date: 1932-05-27

Description

Es ist bekannt, daß die Abschaltung von elektrischen Schaltern, insbesondere Ölschaltern, in hohem Maße von der Gasmenge abhängt, die bei der Kontakttrennung durch den zwischen den Kontakten auftretenden Abschaltlichtbogen erzeugt wird. Die Leistungsfähigkeit des Schalters ist um so größer, je geringer die Gasbildung ist. Der Abschaltlichtbogen und damit die entwickelte Gas-It is known that the disconnection of electrical switches, especially oil switches, depends to a large extent on the amount of gas that occurs when the contacts are separated by the switch-off arc occurring between the contacts is produced. The efficiency of the switch is greater, the lower the gas formation. The cut-off arc and thus the developed gas

to menge stehen bei Wechselstrom in engstem Zusammenhang mit dem Zeitpunkt, zu dem der Strom unterbrochen wird. Am günstigsten ist in dieser Hinsicht eine Unterbrechung des Stromes während seines Nulldurch-to quantity are closely related to the point in time at which the power is interrupted. In this respect, it is best to take an interruption of the current during its zero crossing

ganges.ganges.

Man hat zu diesem Zwecke vorgeschlagen, besondere Verriegelungsvorrichtungen vorzusehen, die ein Unterbrechen erst dann gestatten, wenn der Stromwert unter eine be-For this purpose it has been proposed to provide special locking devices, which only allow interruption when the current value falls below a certain

ao stimmte Größe gesunken ist. Diese Einrichtungen sind jedoch sehr kompliziert und haben einen erheblichen Raumbedarf. Man hat auch schon vorgeschlagen, mittels einer in einem besonderen Hilfsstromkreis liegendenao correct size has decreased. However, these facilities are very complicated and have a considerable amount of space. It has also been suggested to use an in a special auxiliary circuit

»5 Kontaktvorrichtung die Öffnung des Schalters im geeigneten Augenblick herbeizuführen. Auch diese Einrichtung ist nicht einfacher; sie besitzt außerdem noch eine Reihe von Störungsmöglichkeiten.»5 contact device to bring about the opening of the switch at the appropriate moment. This setup is no easier either; she also owns a number of Disturbance possibilities.

Die Erfindung besteht nun darin, daß Einrichtungen elektrodynamischer Art, auf die der zu unterbrechende Strom unmittelbar einwirkt, mit mechanischen, insbesondere Federkräften derart zusammenwirken, daß die Kontakte durch die elektrodynamischen Kräfte bis zum Nulldurchgang des Stromes in Berührung miteinander gehalten und annähernd im Augenblick des Nulldurchganges des Stromes durch die mechanischen Kräfte voneinander getrennt werden. Weiterhin ist der Schalter so ausgebildet, daß der kleine Lichtbogen, der evtl. doch noch nach der Kontakttrennung entsteht, von den Kontakten weg seitlich nach außen getrieben wird und daß gleichzeitig die Isolierflüssigkeit zwischen die Kontakte nachströmt. Hierdurch wird eine beträchtliche Verkürzung der Lichtbogendauer und damit eine entsprechende Erhöhung der Schaltleistung erzielt.The invention consists in that devices of the electrodynamic type on which the current to be interrupted acts directly, with mechanical, in particular spring forces cooperate in such a way that the contacts are in contact by the electrodynamic forces up to the zero crossing of the current held together and approximately at the moment of the zero crossing of the Electricity can be separated from each other by the mechanical forces. Furthermore, the Switch designed so that the small arc, which may still be after the Contact separation occurs, is driven laterally away from the contacts and outwards that at the same time the insulating liquid flows in between the contacts. This will a considerable reduction in the duration of the arc and thus a corresponding increase the switching capacity achieved.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Abb. 1 und 2 zeigen Längsschnitte eines erfindungsgemäß ausgebildeten Olschalters in geschlossenem bzw. geöffnetem Zustand. Abb. 3 zeigt einen zugehörigen Teilquerschnitt, während in Abb. 4 eine zweite Ausführungsform dargestellt ist.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. 1 and FIG. 2 show longitudinal sections of an oil switch designed according to the invention in a closed position or open state. Fig. 3 shows an associated partial cross-section while in Fig. 4 a second embodiment is shown.

Der gezeichnete Ölschalter besitzt in üblicher Weise einen mit einer Isolierflüssigkeit 2 gefüllten Kessel 1 mit Durchführungsisolatoren 3 und Durchführungsbolzen 4. Am unteren Ende jeder Durchführung ist einThe oil switch shown has in the usual way one with an insulating liquid 2 filled boiler 1 with bushing insulators 3 and bushing bolts 4. Am the bottom of each implementation is a

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Gehäuse 5 aus Isoliermaterial befestigt, das z. B. aus Platten besteht, die durch die Schrauben 6 zusammengehalten werden. Im Innern des Gehäuses befindet sich eine aus mehreren Windungen 7 bestehende Blasspule mit einem Eisenkern 8, dessen Enden 9 in bekannter Weise als Polbleche ausgebildet sind. Das eine Ende der Blasspule ist mit dem Durcnführungsbolzen 4, das andere mit dem festen Kontakt 10 verbunden, der zwischen den Polblechen 9 angeordnet ist. Die Stromrichtung in den beiden Spulen 7 ist so gewählt, daß der Kraftfluß zwischen den Polblechen die beiden Teillichtbögen in entgegengesetzter Richtung seitlich nach außen treibt. Das Gehäuse 5 bildet eine Funkenkammer 11 und besitzt eine gebogene Wand 12, welche die Blasspule gegen den Lichtbogen abschirmt. An der äußeren Seite dieser Wandung ist ein Blechstreifen 13 angebracht, der mit dem Kontakt 10 leitend verbunden ist und auf dem der Fußpunkt des Lichtbogens nach außen wandert. Das Gehäuse 5 besitzt auf der Unterseite eine Öffnung für den beweglichen Kontakt und ist mit einem Vorsprung 15 versehen, unter dem sich der aus Metall bestehende Teil 16 befindet. Das letztere ist vermittels der Schraube 17 an dem Gehäuse verschieblich befestigt und wird durch die Feder 19 gegen den beweglichen Kontakt 18 gepreßt. Auf der entgegengesetzten Seite des beweglichen Kontaktes besitzt das Gehäuse einen Hohlraum 20, dessen Zweck weiter unten erläutert wird.Housing 5 fixed from insulating material, the z. B. consists of plates by the Screws 6 are held together. Inside the case there is one from several windings 7 existing blowing coil with an iron core 8, the ends 9 in are formed in a known manner as pole plates. One end of the blow coil is with the lead-through bolt 4, the other connected to the fixed contact 10, which is between the pole plates 9 is arranged. The current direction in the two coils 7 is like this chosen that the power flow between the pole plates the two partial arcs in opposite directions Drives laterally outwards. The housing 5 forms a spark chamber 11 and has a curved one Wall 12, which shields the blow coil against the arc. On the outer side A sheet metal strip 13 is attached to this wall and is conductive with the contact 10 is connected and on which the base point of the arc migrates to the outside. The housing 5 has a on the underside Opening for the movable contact and is provided with a projection 15, below which is made of metal part 16. The latter is by means of the Screw 17 is slidably attached to the housing and is counteracted by the spring 19 the movable contact 18 is pressed. On the opposite side of the movable Contact, the housing has a cavity 20, the purpose of which will be explained below will.

Die Betätigungsstange 22 des Schalters besteht in ihrem unteren Teil 23 aus Isoliermaterial und trägt eine Traverse 25, die bei geschlossenem Schalter die Hauptkontakte 27 überbrückt, welche mit den Durchführungsbolzen 4 durch die Leiter 28 unmittelbar verbunden sind. Eine zweite Traverse 26 trägt an ihren beiden Enden je ein Isolierrohr 30, in deren Innerem die beweglichen Hilfskontakte 18 verscniebbar angeordnet' sind. In dem Schlitz 32 des Kontaktes 18 gleitet der Stift 31, und zwischen diesem Stift und dem oberen Ende des Kontaktes 18 ist eine Druckfeder 3 3 angeordnet. An einem Arm 34 der Traverse ist der Hebel 3 5 drehbar angebracht, der an seinem freien Ende eine Sperrklinke 36 trägt, die unter der Einwirkung der Feder 42 in die Rasten 37 an der Außenseite des Kontaktkörpers 18 eingreift. Der Hebel 35 ist am einen Ende durch den biegsamen Leiter 38 mit dem Kontakt 18 und am anderen Ende durch einen weiteren biegsamen Leiter 39 mit dem Teil 40 der Traverse verbunden. Der Hebel· wird hierbei von dem Strom des Schalters durchflossen und bildet einen Teil einer Stromschleife, deren andere Seite durch den Kontakt 18 gebildet wird. Dadurch, daß der Hebel am oberen Ende mit dem Teil 40 der Traverse verbunden ist, bildet er außerdem noch die eine Seite einer zweiten Schleife, die teilweise innerhalb der ersten Schleife sich befindet. Der den Schalter durchfließende Strom erzeugt in jeder Stromschleife einen Kraftfluß, der gemäß den bekannten Gesetzen der Elektrodynamik die Schleife zu verbreitern sucht. Da der Hebel 3 S die eine Seite der beiden erwähnten Stromschleifen bildet, so wird auf ihn ein Drehmoment in solcher Richtung ausgeübt, daß die Klinke 36 die Rasten 37 freigibt. Dieser Bewegung wirkt die Feder 42 entgegen, deren Spannung so bemessen ist, daß die Klinke in die Rasten des Kontaktes 18 eingreift, wenn der Augenblickswert des Wechselstromes Null oder nahezu Null ist. Durch den Anschlag 43 wird die Drehbewegung des Hebels in einem Punkte begrenzt, in dem die Klinke gerade die Rasten freigegeben hat.The operating rod 22 of the switch consists in its lower part 23 of insulating material and carries a traverse 25 which, when the switch is closed, bridges the main contacts 27, which are directly connected to the lead-through bolts 4 through the conductors 28 are. A second traverse 26 carries an insulating tube 30 at each of its two ends, in the interior of which the movable auxiliary contacts 18 are arranged so that they can be displaced. In the slot 32 of the contact 18 slides the pin 31, and between this pin and the A compression spring 3 3 is arranged at the upper end of the contact 18. On one arm 34 of the Traverse is the lever 35 rotatably attached, which has a pawl 36 at its free end carries, which under the action of the spring 42 in the notches 37 on the outside of the contact body 18 intervenes. The lever 35 is at one end through flexible conductor 38 to contact 18 and at the other End connected by a further flexible conductor 39 to the part 40 of the traverse. The current from the switch flows through the lever and forms one Part of a current loop, the other side of which is formed by contact 18. Through this, that the lever is connected at the upper end to part 40 of the traverse, it also forms one side of one second loop that is partially within the first loop. The switch Current flowing through generates a flow of force in each current loop, which according to the known laws of electrodynamics seeks to widen the loop. Because the lever 3 S forms one side of the two current loops mentioned, it becomes a Torque is exerted in such a direction that the pawl 36 releases the detents 37. This movement is counteracted by the spring 42, the tension of which is so dimensioned that the pawl engages in the notches of the contact 18 when the instantaneous value of the AC current is zero or near zero. The rotary movement is caused by the stop 43 of the lever is limited at a point where the pawl has just released the catches Has.

Wenn der Schalter, wie in Abb. 1 dargestellt, geschlossen ist, so wird die Feder 33 zusammengedrückt und erzeugt den Kontaktdruck zwischen den beiden Kontakten 10 und 18. Sobald der Schalter auszuschalten beginnt, verläßt zunächst die Haupttraverse die Kontakte 27 und überträgt dadurch den Strom auf die Kontakte ι ο und 18, die durch die Feder 33 geschlossen gehalten werden. Solange der Augenblickswert der Stromkurve von Null erheblich abweicht, wird der Hebei 35 gegen den Anschlag 43 gedrückt und hält die Klinke 36 außer Eingriff. Sobald jedoch der Augenblickswert des Stromes annähernd zu Null wird, überwiegt die Kraft der Feder 42 und bringt die Klinke in Eingriff mit den Rasten 37. Die Traverse 26 und die mit ihr verbundenen Teile besitzen in diesem Augenblick bereits eine erhebliche Geschwindigkeit, so daß beim Eingriff der Klinke in die Rasten die Kontakte 10 und 18 sehr schnell voneinander getrennt werden. Wenn diese Trennung genau im Nulldurchgang des Stromes vor sich geht, so wird zwischen den Kontakten überhaupt kein Lichtbogen entstehen. Wenn indes der Strom nur ito annähernd Null ist, so wird ein kleiner Lichtbogen gezogen, der unverzüglich" durch die Blasspulen 7 in die Funkenkammer 11 getrieben wird, wie dies in Abb. 2 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Hierbei wandern die Fußpunkte des Lichtbogens von den Kontakten 10 und 18 nach den Blechen und 16. Dieser Blasvorgang vollzieht sich sehr rasch, so daß der Lichtbogen unterbrochen wird, während der Augenblickswert des Stromes noch klein ist. Wenn der Lichtbogen von Kontakt 18 auf das Kontakt-When the switch is closed, as shown in Fig. 1, the spring 33 pressed together and generates the contact pressure between the two contacts 10 and 18. As soon as the switch begins to switch off, the main crossbeam leaves the Contacts 27 and thereby transmits the current to the contacts ι ο and 18, which through the Spring 33 are kept closed. As long as the instantaneous value of the current curve deviates significantly from zero, the Hebei 35 is pressed against the stop 43 and holds the pawl 36 out of engagement. However, as soon as the instantaneous value of the current is approximately becomes zero, the force of the spring 42 prevails and brings the pawl into engagement with the notches 37. The traverse 26 and the parts connected to it have at this moment already a considerable speed, so that when the intervention Latch into the notches the contacts 10 and 18 are separated from one another very quickly. If this separation takes place exactly at the zero crossing of the current, there is no arc at all between the contacts develop. If, however, the electricity is only ito is close to zero, a small arc is drawn, which immediately "runs through the Blow coils 7 is driven into the spark chamber 11, as shown in Fig. 2 by dash-dotted lines Lines is indicated. Here, the base points of the arc migrate from the contacts 10 and 18 to the metal sheets and 16. This blowing process takes place very quickly, so that the arc is interrupted becomes while the instantaneous value of the current is still small. When the arc from contact 18 to the contact

stück 16 übergeht, so überspringt er den Vorsprung 15, wodurch ein Zurückschlagen des Lichtbogens durch die Öffnung des Gehäuses 5 nach unten vermieden wird. Gleichzeitig strömt aus dem Hohlraum 20 Isolierflüssigkeit zwischen die auseinandergehenden Kontakte 10 und 18 und verhütet so Rückzündungen bei Wiederkehr der Spannung· zwischen den Kontakten. Am Ende der Ausschaltbewegung nehmen die einzelnen Teile die aus Abb. 2 ersichtliche gegenseitige Lage ein. Beim Schließen des Schalters werden zunächst die Hilfskontakte miteinander in Berührung gebracht, wobei die Klinke 36 über die Rasten 37 hinweggleitet und die Feder 33 gespannt wird. Bei vollständig geschlossenem Schalter sind sowohl die Haupt- als auch die Hilfskontakte geschlossen, wie in Abb. 1 dargestellt. piece 16 passes, it skips the projection 15, causing the arc to strike back through the opening of the housing 5 down is avoided. At the same time, insulating liquid flows out of the cavity 20 between the diverging contacts 10 and 18 and thus prevents Flashback when the voltage returns · between the contacts. At the end of the switch-off movement, take the individual Divide the mutual situation shown in Fig. 2. When closing the switch will be first brought the auxiliary contacts into contact with one another, the pawl 36 over the notches 37 slides away and the spring 33 is tensioned. When fully closed Switches, both main and auxiliary contacts are closed, as shown in Fig. 1.

ao Die Blasspulen 7 dienen nicht nur dazu, den Lichtbogen nach außen zu treiben, sondern sie unterstützen auch die Bewegung des Hebels 35. Der Kraftfluß der Spule wirkt nämlich in der Richtung, daß er die elektrodynamische Kraftwirkung der Stromschleife vergrößert.ao The blow coils 7 not only serve to drive the arc to the outside, but they also support the movement of the lever 35. The power flow of the coil acts namely in the direction that he has the electrodynamic force effect of the current loop enlarged.

Bei der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird der bewegliche Kontakt durch die elektrodynamische Kraftwirkung des Stromes gegen den festen Kontakt gedrückt und von diesem weggerissen, sobald diese Kraftwirkung ganz oder annähernd verschwindet. Im übrigen stimmt die Ausführung mit der nach Abb. 1 überein. Der bewegliche Hilfskontakt 51 ist hier drehbar am Ende der Traverse 50 befestigt. Wie aus der Abbildung ersichtlich, sind die Enden der Traverse rechtwinklig abgebogen und die Kontakte 51 so geformt, daß sie teilweise angenähert parallel zu der Traverse verlaufen. Hierdurch wird an jedem Ende der Traverse eine Stromschleife gebildet. Wenn der Schalter sich im Ausschaltsinne bewegt, so bewirkt die elektrodynamische Kraft der Stromschleife, daß die Hilfskontakte so lange miteinander in Berührung bleiben, als der Augenblickswert der Stromwelle von Null stark abweicht. Dieser elektrodynamischen Kraft wirkt je eine Feder 52 entgegen, die den Kontakt 51 an die Traverse 50 heranzuziehen sucht. Weitere Federn S3 dienen dazu, einen genügenden Kontaktdruck bei geschlossenem Schalter zu erzeugen, unabhängig von der Stärke des gerade fließenden Stromes. Während der Ausschaltbewegung öffnen zunächst die Hauptkontakte 25 bzw. 27, die parallel zu den Hilfskontakten liegen, und zwingen dadurch den Strom, über die Hilfskontakte zu fließen. Die elektrodynamische Kraftwirkung des Stromes in den Stromschleifen hält die Berührung der Hilfskontakte aufrecht bis zu dem Zeitpunkt, wo der Augenblickswert des Stromes zu Null wird und die Federn 52 die beweglichen Kontakte nach unten ziehen. Ein hierbei auftretender kleiner Lichtbogen wird, wie bereits oben beschrieben, seitlich nach außen getrieben und augenblicklich gelöscht. Gleichzeitig wird der bewegliche Kontakt von kühlendem Isolationsöl umspült, so daß Rück-Zündungen des Lichtbogens nicht auftreten können.In the embodiment of the invention shown in Fig. 4, the movable Contact pressed against the fixed contact by the electrodynamic force of the current and torn away from it, as soon as this force effect completely or approximately disappears. Otherwise, the design corresponds to that of Fig. 1. The movable auxiliary contact 51 is rotatably attached to the end of the cross member 50 here. As can be seen from the figure, the ends of the crossbeam are bent at right angles and the contacts 51 shaped so that they are partially run approximately parallel to the traverse. This creates a current loop at each end of the traverse. When the switch moves in the switch-off direction, it causes the electrodynamic Power of the current loop that the auxiliary contacts are in contact with one another for so long stay when the instantaneous value of the current wave deviates significantly from zero. This electrodynamic Force acts against a spring 52, which connects the contact 51 to the traverse 50 seeks to draw on. Further springs S3 are used to ensure sufficient contact pressure to be generated when the switch is closed, regardless of the strength of the current flowing. During the Switch-off movement first open the main contacts 25 and 27, which are parallel to the auxiliary contacts, thereby forcing the current to pass through the auxiliary contacts flow. The electrodynamic force of the current in the current loops keeps the Touching the auxiliary contacts up to the point in time when the instantaneous value of the Current becomes zero and the springs 52 pull the movable contacts downwards. A as already described above, the small arc that occurs in this case moves to the side driven outside and instantly erased. At the same time the moving contact of cooling insulating oil so that back-ignitions of the arc do not occur can.

Claims

Patent claims:

1. Switch for alternating current, at which in the event of a power interruption, the contact separation approximately at the moment of the zero crossing of the current takes place, characterized in that devices of the electrodynamic type, on which the current to be interrupted directly acts, interact with mechanical, in particular spring forces in such a way that the contacts through the electrodynamic Forces in contact with each other up to the zero crossing of the current and almost instantaneously the zero crossing of the current are separated from each other by the mechanical forces.

2. Switch according to claim 1, characterized in that between the movable Contacts (18) and the switching element (26) carrying them, compression springs (33) are arranged, which when switched on Switches are cocked.

3. Switch according to claim 1 and 2, characterized in that one on the movable traverse (26J attached lever (35) that forms part of the current loop forms, under the electrodynamic effect of the current by means of notches (37), a pawl (36) and a Spring (42) separates the contacts (10, 18) causes.

4. Switch according to claim 1 to 3, characterized in that the current loops are bridged in the on position of the switch by special main contacts (25, 27).

5. Switch according to claim 1 to 4, characterized characterized in that blow coils are provided in a manner known per se, which the arc after the contact separation drift laterally outwards.

For this purpose ι sheet of drawings