DE555778C - Entionisierungsvorrichtung zum Loeschen von Lichtboegen - Google Patents

Description

Zur Löschung von Lichtbögen bedient man sich magnetischer Löschvorrichtungen, bestehend aus einer Löschkammer, in der isolierende Trennwände senkrecht zur Lichtbogenrichtung angeordnet sind, in Verbindung mit einem magnetischen Blasfeld, das den Lichtbogen in die Räume zwischen diesen Trennwänden bläst. Der Lichtbogen wird in diesen Vorrichtungen auf eine große Länge

ίο ausgezogen und nimmt dabei eine gefaltete Form an, so daß man die Abmessungen der Löschkammer gegenüber einer Löschkammer ohne Isoliertrennwände verkleinern kann. Die Abstände benachbarter Trennwände an der Basis der Kammer müssen jedoch so groß sein, daß bei der Ausdehnung des Bogens in die Räume zwischen den Isolierwänden die N"euzündung von Lichtbögen an der Basis zufolge des erhöhten Spannungsgefälles verhindert wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Löschvorrichtung für Lichtbögen, bei der die Löschwirkung durch eine Entionisierung des Lichtbogenpfades beschleunigt wird. Es sind bereits Vorrichtungen zur Entionisierung von Lichtbögen bekannt geworden, welche metallische, senkrecht zum Lichtbogen stehende Platten oder Gitter verwenden, deren Wirkung darauf beruht, daß im Lichtbogen Raumladungen, sogenanntekünstlicheKathoden,geschaffen werden, an denen nach dem Erlöschen des Lichtbogens eine rasche Wiedervereinigung der Ionen entgegengesetzter Polarität zu neutralen Molekülen stattfindet. Diese Vorrichtungen sind nur zum Löschen von Wechselstromlichtbogen geeignet.

Die Erfindung benutzt zur Entionisierung ein anderes Prinzip. Der Lichtbogen wird am Rand einer Anordnung aus vielen parallelen isolierenden Platten entgegen der Wirkung eines magnetischen Blasfeldes, welches in der Richtung der Platten nach oben wirkt, festgehalten und durch den Durchzug frischer Luft gekühlt, sein Querschnitt verengt und hierdurch das Spannungsgefälle, welches zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderlich ist, vergrößert. Nach dem Erlöschen des Lichtbogens wird sein Pfad durch den Luftzug rasch entionisiert und dadurch eine Wiederzündung verhindert. Diese Vorrichtung g₀ ist sowohl zur Löschung von Gleichstromlichtbögen als auch von Wechselstromlichtbögen geeignet.

Erfindungsgemäß werden die Plattenabstände und die Stärke des magnetischen Blasfeldes im Verhältnis zur Lichtbogenstromstärke so gewählt, daß der am Rande des Plattenpaketes stehende Lichtbogen nur ein kurzes Stück in die Plattenzwischenräume hineingezogen wird. Ferner werden nach der g₀

Erfindung die Enden des Plattenpaketes im Verhältnis zu den Lichtbogenelektroden so ausgebildet, daß nur der mittlere Teil des Lichtbogens am Rande des Plattenpaketes festgehalten wird, während die Fußpunkte unter dem Einfluß des Blasfeldes an den Elektroden entlang wandern, so daß die Lichtbogenenden abwechselnd in die Länge gezogen und bei bestimmter Länge durch einen neuerliehen Überschlag zu den naheliegenden Punkten der Elektroden wieder verkürzt werden. Um schädliche Wirkungen der heißen, stark ionisierten Gase, welche den Lichtbogen verlassen, zu vermeiden, werden diese erfmdungsx5 gemäß, bevor sie die Vorrichtung verlassen, entionisiert. Diese Entionisierung erfolgt in einer Vorrichtung aus vielen parallelen Platten von höherer thermischer Leitfähigkeit, durch welche die Gase hindurchstreichen. ao Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert.

Die Abb. ι und 2 stellen eine Entionisierungsvorrichtung nach der Erfindung im Aufriß und Kreuzriß dar. In den Abb. 3, 4 und 5 sind die Formen, die der Lichtbogen in der Vorrichtung annimmt, dargestellt.

In Abb. ι bedeutet 10 einen Isolator, an dem die Entionisierungskammer befestigt ist. Diese ist durch isolierende feuerfeste Wände 11, 12 und 13, 14 allseitig abgeschlossen. In der Entionisierungskammer sind parallele, senkrecht zum Lichtbogen stehende Isolierplatten angeordnet. Die Mittelplatten 15 sind von gleicher Länge, die Randplatten 16 und 17 sind verkürzt. Mit 18 und 19 sind die Lichtbogenelektroden bezeichnet. 20 ist der bewegliche Abreißkontakt des Schalters. Der Blasmagnet besteht aus dem lamellierten Eisenjoch 21 der Blaswicklung 22, die beispielsweise in Reihe mit dem Lichtbogen vom Strom durchflossen ist. 23, 24 sind die Blaseisen, welche das Blasfeld an die Stelle der Entionisierungskammer übertragen. 25 sind Platten aus einem Material von hoher thermischer Leitfähigkeit, die auf das obere Ende der Entionisierungskammer aufgesetzt sind.

Die Vorrichtung wirkt auf folgende Art und Weise:

Wenn sich der Abreißkontakt 20 aus der gezeichneten Stellung nach rechts bewegt und die Elektrode 18 verläßt, bildet sich der Lichtbogen, dessen rechter Fußpunkt schließlich auf die Elektrode 19 übergeht. Er wandert unter der Wirkung des Blasfeldes nach aufwärts, bis er am unteren Rand des Plattenpaketes angelangt ist. Der Plattenabstand ist im Verhältnis zu dem durch die Stromstärke bedingten Lichtbogenquerschnitt und im Verhältnis zur Stärke des magnetischen Blasfeldes entsprechend gewählt, so daß sich der Lichtbogen nur ein kleines Stück in die Plattenzwischenräume hineinbiegt, wie in Abb. 5 dargestellt, im wesentlichen jedoch am unteren Rande des Plattenpaketes stehenbleibt. Er wird hierbei der Quere nach ausgezogen, so daß sein Querschnitt in vertikaler Richtung sehr dünn wird, wie dies auch in der Abb. 4 dargestellt ist. Die Enden des Lichtbogens biegen sich entsprechend der Verkürzung der Endplatten 16 und 17 nach aufwärts, wie aus Abb. 3 zu entnehmen ist. Das Magnetfeld übt eine Kraft auf das stromführende Gas aus, welche einen beträchtlichen Zug in der Plattenrichtung nach aufwärts hervorruft. Dieser Zug führt frische Luft von unten in den Lichtbogen, welche ihm beim Durchstreichen Hitze entzieht. Gleichzeitig wird der Querschnitt des Lichtbogens, der diesem Zug ausgesetzt ist, stark zusammengeschnürt. Hierdurch vergrößert sich das Spannungsgefälle im Lichtbogen, welches für seine Aufrechterhaltung nötig ist. Versuche haben ergeben, daß hierdurch bei einem 6oo-Amp.-Lichtbogen dieSpannung proZentimeter auf etwa 40 Volt gesteigert wird, das ist etwa auf den fünffachen Betrag, der Spannung, welche der Lichtbogen in freier Luft benötigt. Infolge dieser Wirkung ist die Vorrichtung zum Löschen von Gleichstromlichtbögen geeignet. Beim Verlöschen eines Wechselstromlichtbogens wird bei jedesmaligem Durchgang des Stromes durch den Nullwert der Lichtbogenpfad durch den Luftzug rasch entionisiert und hierdurch die Wiederzündung verhindert. Für Wechselstrom ist also die Vorrichtung besonders- geeignet.

Die um die verkürzten Randplatten nach aufwärts gebogenen Enden des Lichtbogens (s. Abb. 3) verbrauchen eine verhältnismäßig größere Spannung. Diese erreicht in der in Abb. 3 gezeichneten Stellung schließlich einen solchen Betrag, daß sie zur Neuzündung eines Lichtbogens zwischen den naheliegenden · Punkten der Elektroden 18 und 19 genügt. Der Lichtbogen erhält nach dieser Neuzündung nach unten gebogene Enden, deren Fußpunkte wieder auf den Elektroden 18 und 19 unter der Wirkung des Blasfeldes nach aufwärts kufen, wobei sich die Spannung zwischen den Punkten 26 und 2.y des Lichtbogens und den Elektroden 18 und 19 wieder so lange vergrößert, bis ein neuerlicher Überschlag zu den Elektroden erfolgt. Diese Einrichtung hat den Zweck, durch fortwährende rasche Bewegung der Lichtbogenfußpunkte zu verhindern, daß die Elektroden schmelzen und verdampfen und dabei stark ionisierte Metalldämpfe liefern, welche die Wirkung der Entionisierungseinrichtung herabmindern würden.

Die aus dem Lichtbogen nach aufwärts gezogenen ionisierten Gase gehen durch das entionisierende Plattenpaket 25 hindurch, ehe sie die- Vorrichtung verlassen. Sie kommen da-

bei mit den Oberflächen dieser dicht nebeneinanderstehenden Platten aus Material von hoher Wärmeleitfähigkeit in innige Berührung und werden gekühlt. Die Geschwindigkeit der Wiedervereinigung der positiven und negativen Ionen des Gases zu neutralen Molekülen ist bei kaltem Gas eine viel größere als bei heißem. Durch die Kühlung wird also die Entionisierung beschleunigt. Außerdem haben

ίο die Platten 25 aber auch eine direkte entionisierende Wirkung. Die Oberflächen fester Körper begünstigen nämlich die Wiedervereinigung der Ionen, da die Ionen beider Polarität von ihnen eingefangen und zu neutralen Molekülen wieder vereinigt werden. Das Gas verläßt also die Vorrichtung in stark entionisiertem Zustand, wobei seine dielektrische Festigkeit wieder eine so hohe ist, daß es nicht mehr durchschlagen werden kann.

Verwendet man die Entionisierungsvorrichtung für höhere Spannungen, dann macht man die Wahrnehmung, daß sich die Spannung ungleichmäßig über die einzelnen Plattenabstände verteilt. Es muß jedoch verhindert werden, daß auf einzelne der Plattenabstände zu große Spannungen entfallen, und dies wird dadurch erreicht, daß die Entionisierungskammer mit elektrostatischen Schirmen umgeben wird, die senkrecht zu den Isolierplatten angeordnet werden. Durch diese .Schirme wird eine gleichmäßige Spannungsverteilung herbeigeführt.

Claims (3)

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Löschen von Lichtbögen mit einer Anzahl über den Lichtbogenhörnern angeordneten, quer zum Lichtbogen stehenden, parallelen Isolierplatten und einem gegen den Plattenrand gerichteten magnetischen Blasfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten in so kleinem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, daß die Lichtbogenteile zwischen den Platten nur ein kurzes Stück in die Plattenzwischenräume hineingezogen werden, der Lichtbogen also im wesentlichen am unteren Rand der Isolierplatten festgehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung kürzerer Platten an den beiden Seiten des über den Lichtbogenhörnern liegenden Plattenstapels, wodurch der untere Rand des Plattenstapels an den beiden Seiten des Stapels derart hinaufgezogen ist, daß die Enden des Lichtbogens allein verlängert werden, während der mittlere Teil festgehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Lichtbogenpfad entzogenen ionisierten Gase durch ein Plattenpaket von hoher thermischer Leitfähigkeit hindurchgeleitet und darin entionisiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen