DE581343C

DE581343C - Circuit breaker

Info

Publication number: DE581343C
Application number: DE1930S0099330
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1930-08-01
Filing date: 1930-08-01
Publication date: 1933-07-26
Also published as: FR720847A

Description

Bur. Ind.Bur. Ind.

ΊβΔΤΤα-1033ΊβΔΤΤα-1033

AUSGEGEBEN AM
26. JULI 1933ISSUED ON
JULY 26, 1933

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 c GRUPPE 35 oiCLASS 21 c GROUP 35 oi

2IC S 993-30 Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 6. TuIi 19332IC S 993-30 Date of announcement of the grant of the patent: June 6, 1933

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-SiemensstadtSiemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt

Leistungsschalter Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. August 1930 abCircuit breaker Patented in the German Empire from August 1st, 1930

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter und hat zur Aufgabe, den Unterbrechungslichtbogen in möglichst kurzer Zeit zu löschen.The invention relates to a circuit breaker and has the task of the interruption arc delete in the shortest possible time.

Die Erfindung geht davon aus, daß die lichtbogenlöschende Wirkung der bekannten Flüssigkeitsschalter auf der entionisierenden Wirkung von Dämpfen beruht, die fortdauernd in den Lichtbogenpfad geliefert werden.The invention assumes that the arc extinguishing effect of the known Liquid switch relies on the deionizing effect of vapors, which persists be delivered into the arc path.

Durch diese Dämpfe werden die freien Jonen und Elektronen, welche zur Aufrechterhaltung der Entladung notwendig sind, teils durch Bindung und Anlagerung an flüssige Teilchen, teils durch eine sehr starke Erhöhung der Rekombination sehr stark vermindert. Der Rest reicht dann nicht mehr, um die Entladung aufrechtzuerhalten, da zur neuen Bildung von freien elektrischen Entladungsträgern sehr große Energiemengen benötigt werden. Bei Wechselstrom tritt dabei dieser Entionisierungseffekt beim Nulldurchgang . des Stromes so stark in Erscheinung, daß Lichtbögen dieser Stromart mit Flüssigkeitsschaltern, die nach dem genannten Prinzip wirken, besonders wirksam gelöscht werden können.Through these vapors, the free ions and electrons that are needed to maintain the discharge are necessary, partly due to binding and accumulation on liquid particles, partly very much reduced by a very strong increase in recombination. Of the The rest is then no longer enough to maintain the discharge, since it is for new formation very large amounts of energy are required by free electrical discharge carriers. With alternating current, this deionization effect occurs at the zero crossing . of the current so strongly in appearance that arcs of this type of current with liquid switches, which operate according to the principle mentioned can be deleted particularly effectively.

Bei dem bekannten Ölschalter wie überhaupt bei jedem Flüssigkeitsschalter, dessen Kontakte sich frei in der Schaltflüssigkeit befinden, ist nun die entionisierende Wirkung der am Rand der Gasblase sich bildenden Dämpfe auf den Lichtbogen deswegen stark herabgemindert, weil sich die Gasblase sehrIn the known oil switch as in any liquid switch, its Contacts are free in the switching fluid, is now the deionizing effect the vapors forming at the edge of the gas bubble on the arc are therefore strong degraded because the gas bubble is very

' rasch vergrößert und daher der in der Mitte der Gasblase brennende Lichtbogen der Einwirkung der Dämpfe sich entzieht. Auch der bekannte Vorschlag, die Lichtbogenlöschung durch Einspritzung einer Flüssigkeit zu bewirken, führt nicht zum Erfolg, weil der Lichtbogen leicht beweglich ist und daher dem Flüssigkeitsstrahl ausweicht.'rapidly enlarged and therefore the arc of action burning in the middle of the gas bubble the vapors evade. Also the well-known proposal to cause the arc to be extinguished by injecting a liquid, does not lead to success because the arc is easy to move and therefore evades the jet of liquid.

Es ist nun bei Löschkammern von Ölschaltern bekannt, an der LöschkammerÖffnung Teile aus nicht brennbarem Isolierstoff in Form von Klappen und Kugeln anzuordnen, welche nach dem Austritt des Schaltstiftes die Löschkammeröftnung und damit den hindurchtretenden Ölstrahl sowohl wie auch den Lichtbogen selbsttätig und plötzlich auf eine solche Öffnung einengen, deren Querschnitt viel kleiner ist als derjenige der Löschkammeröftnung. Durch die Beschränkung des Lichtbogens wird hierdurch eine Verstärkung der Ölströmung in der Umgebung des Lichtbogens erreicht.It is now known in arcing chambers of oil switches, at the arcing chamber opening To arrange parts made of non-flammable insulating material in the form of flaps and balls, which after the exit of the switch pin opens the extinguishing chamber and thus the penetrating oil jet as well as the electric arc automatically and suddenly narrow to such an opening, the cross-section of which is much smaller than that of the Extinguishing chamber opening. By restricting the arc, this increases the oil flow in the area of the arc reached.

Die Erfindung benutzt ebenfalls .eine Anordnung von Isolierkörpern, welche innerhalb der zwischen den geöffneten Schaltstücken gebildeten Unterbrechungsstrecke des Schalters liegen und mit den Schaltstücken nicht zusammenhängen. Von der Erkenntnis ausgehend, daß der Lichtbogen in möglichst unmittelbare Berührung mit den entionisierenden Stoffen gebracht werden muß, besteht die Erfindung jedoch darin, die Isolierkörper unter einen zentralen Anpreßdruck zu setzen, derart, daß sie nach der Trennung der Schaltstücke an den zwischen diesen gezogenen Unterbrechungslichtbogen frei angepreßt werden.The invention also uses .An arrangement of insulating bodies, which within the interruption path of the switch formed between the opened contact pieces and not related to the contact pieces. Starting from the knowledge that the arc must be brought into contact with the deionizing substances as closely as possible, there is Invention, however, is to put the insulating body under a central contact pressure, in such a way that after the separation of the contact pieces they are pulled between them Interrupting arc can be freely pressed.

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Das Gegeneinanderdrücken der Isolierkörper hat zur Folge, daß die Isolierkörper den Lichtbogen eng einschließen und der Raum innerhalb der Isolierstücke sich selbsttätig dem der jeweiligen Stromstärke entsprechenden Lichtbogenquerschnitt anpaßt. Durch diese innige Berührung des Lichtbogens mit den Isolierkörpern wird die zur schnellen Löschung erforderliche intensive Entionisierwirkung hervorgebracht. Außerdem kann noch durch das Zusammenpressen des Lichtbogens sein Energieverbrauch gesteigert werden, mithin die Löschung ebenfalls beschleunigt werden. The pressing against each other of the insulating body has the consequence that the insulating body the Enclose the arc tightly and the space within the insulating pieces automatically adjusts the arc cross-section corresponding to the respective current intensity. By this intimate contact of the arc with the insulating body is what leads to rapid extinction required intensive deionizing effect produced. In addition, by compressing the arc Its energy consumption can be increased, thus the deletion can also be accelerated.

Die Wirkung der Vorrichtung ist dann eine besonders vollkommene, wenn die an den Lichtbogen angepreßten Isolierkörper zur Dampfentwicklung befähigt werden. Die Dampfentwicklung erhöht den Entionisierungseffekt und hat den weiteren Vorteil, daß die Isolierkörper nicht anbrennen können. Man macht zu diesem Zweck die Isolierkörper aus Faserstoffen tierischer oder pflanzlicher Herkunft, welche dieEigenschaft haben, genügende Mengen von Feuchtigkeit aufzunehmen. Der Lichtbogen \'erdampft dann diese Feuchtigkeit, ohne infolge seiner kurzen Dauer imstande zu sein, die Isolierkörper ganz auszutrocknen. Es entsteht also an der Oberfläche des Isolierkörpers eine lebhafte Dampfentwicklung, und der Dampf wird in den Lichtbogenpfad geschleudert.The effect of the device is particularly perfect when the Arc-pressed insulating body to be enabled to generate steam. The development of steam increases the deionization effect and has the further advantage that the insulating body cannot burn. The insulating bodies are made for this purpose made of fiber of animal or vegetable origin, which have the property absorb sufficient amounts of moisture. The arc then evaporates this moisture, without being able, owing to its short duration, to the insulating body to dry out completely. So there is a lively one on the surface of the insulating body Steam is generated and the steam is thrown into the arc path.

Insbesondere hat sich für diesen Zweck Fiber bewährt, das ist ein Isolierstoff aus in sogenannte Hydratcellulose umgewandelter Cellulose.In particular, fiber has proven itself for this purpose, which is an insulating material made of in so-called hydrate cellulose converted cellulose.

Es ist vorteilhaft, die an den Lichtbogen angepreßten Isolierkörper in einer Flüssigkeit anzuordnen, da sich auf diese Weise ihr Feuchtigkeitsgehalt rasch immer wieder erneuern kann. Als Schaltflüssigkeit werden vorzugsweise solche verwendet, aus deren Dämpfen sich unter der Einwirkung des Lichtbogens keine festen Rückstände ausscheiden, beispielsweise Wasser. Die Oberfläche der Isolierschicht bleibt dann immer rein und hat eine hohe Überschlagsspannung.It is advantageous to keep the insulating body pressed against the arc in a liquid to be arranged, as in this way their moisture content is quickly renewed again and again can. The switching fluid used is preferably one whose vapors are released under the action of the Arcing does not produce solid residues such as water. The surface the insulating layer then always remains clean and has a high flashover voltage.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das bewegliche Schaltstück so angeordnet wird, daß der Schaitstückträger bei geschlossenem Kontakt zwischen den Isolierstücken liegt, die gegen ihn gedrückt werden, und bei der Kontaktnitnung aus dem Raum zwischen den Isolierstücken herausgezogen wird. Insbesondere können das bewegliche Schaltstück und sein Träger messerartig ausgebildet werden, um dem Lichtbogen eine flache Form zu geben, so daß ein möglichst großer Teil seiner Oberfläche der entionisierenden Wirkung ausgesetzt ist.An advantageous embodiment of the invention consists in that the movable contact is arranged so that the switch piece support when the contact is closed lies between the insulating pieces that are pressed against it, and at the contact point is pulled out of the space between the insulating pieces. In particular the movable contact and its carrier can be designed like a knife to to give the arc a flat shape, so that as large a part of its Surface is exposed to the deionizing effect.

Mit manchen Schaltern lassen sich besonders vorteilhaft Lichtbogen großer Stromstärken löschen, während Lichtbogen kleinerer Stromstärke ohne weiteres nicht von ihnen gelöscht werden. Erfindungsgemäß soll mit solchen Schaltern die lichtbogeulöschende Einrichtung nach der Erfindung derart zusammengebaut werden, daß der zunächst in dem Schalter für die großen Stromstärken gezogene Lichtbogen nach dem Austritt aus diesem Schalter zwischen den Isolierkörpern der Vorrichtung nach der Erfindung gezogen wird. Dieser Zusammenbau hat den Vorteil, daß die mit den Isolierkörpern arbeitende Vorrichtung nur für verhältnismäßig kleine Stromstärken bemessen zu werden braucht. In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.With some switches it is particularly advantageous to produce arcs of large currents extinguish while arcing smaller amperage easily not from them to be deleted. According to the invention, with such switches, the arc-extinguishing Device according to the invention are assembled in such a way that the first in The arc drawn by the switch for the large currents after the exit this switch pulled between the insulating bodies of the device according to the invention will. This assembly has the advantage that working with the insulating bodies Device only needs to be sized for relatively small currents. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the figures.

Abb. ι und 2 zeigen einen Schalter nach der Erfindung im Aufriß und Grundriß.Fig. Ι and 2 show a switch according to the invention in elevation and plan.

In einem zylindrischen Schaltgefäß 10, das bis zur Höhe 11 mit Schaltflüssigkeit, etwa Wasser, gefüllt ist, und das von einem Isolierdeckel 12 verschlossen wird, befinden sich die beiden Isolierkörper 13 und 14 aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff, welche auf den am Gefäß 10 befestigten Bolzen 15, 16 nach innen gleiten können. 17,18 sind starkeDruckfedern, die sich einerseits gegen die Isolierkörper, andererseits gegen die Wand des Schaltgefäßes stützen. 23 ist das feststellende Schaltstück. 19 ist das bewegliche Schaltstück mit seinem Träger, der ebenso wie das Schaltstück selbst messerartig ausgebildet ist, wie sich aus dem Grundriß (Abb. 2) ergibt. · Vor und hinter den Isolierkörpern 13 und 14 sind zwei Wände 20,21 aus isolierendem Material angebracht, die den Lichtbogenraum nach der Seite hin abgrenzen.In a cylindrical switching vessel 10, the is filled up to level 11 with switching fluid, such as water, and that from an insulating cover 12 is closed, the two insulating bodies 13 and 14 are made of liquid-absorbing Fiber, which on the bolt 15, 16 attached to the vessel 10 after can slide inside. 17, 18 are strong compression springs that on the other hand, support against the wall of the switching vessel. 23 is the locking contact. 19 is the movable contact piece with its carrier, which, like the contact piece itself, is knife-like, as can be seen from the plan (Fig. 2). · In front of and behind the insulators 13 and 14 two walls 20,21 made of insulating material are attached to the arc chamber delimit it on the side.

Bei der Schalteröffnung wird das bewegliche Schaltstück mit seinem Träger 19 nach oben zwischen den Isolierkörpern 13,14 aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff herausgezogen. Dabei wird der Lichtbogen zwischen diesen Isolierkörpern gezogen. Die Isolierkörper werden durch die Federn 17, 18 stark gegen den Lichtbogen gedrückt. An ihrer Oberfläche findet eine starke Dampf entwicklung statt, welche einerseits das Anbrennen no der Isolierkörper verhindert, andererseits die Entionisierung bewirkt. Die Dampfentwicklung dauert bei einem Wechselstromschalter auch beim Stromdurchgang durch den Nullwert an, da die Wärme in den Isolierkörpern ^5 und der darin enthaltenen Flüssigkeit aufgespeichert ist. Beim Xulldurchgang des Stromes findet an den kühlen Überflächen der isolierkörper und an den Flüssigkeitströpfchen eine außerordentlich rasche Rekombination der positiven und negativen freien elektrischen Ladungsträger statt. Au Her demWhen the switch is opened, the movable contact piece with its carrier 19 will follow pulled out from above between the insulating bodies 13,14 from liquid-absorbing fiber. The arc is drawn between these insulating bodies. The insulating body are pressed strongly against the arc by the springs 17, 18. On hers There is strong vapor development on the surface instead of which on the one hand the burning no the insulating body prevents, on the other hand causes deionization. The steam development In the case of an alternating current switch, it lasts even when the current passes through the zero value because the heat in the insulators ^ 5 and the liquid contained therein is stored. When the Electricity takes place on the cool surfaces of the insulating body and on the liquid droplets an extraordinarily rapid recombination of the positive and negative free electrical ones Load carriers instead. Because of that

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werden diese auch an den sich aus dem Dampf ausscheidenden Flüssigkeitsteilchen gebunden, so daß die wiederkehrende Spannung nach demStiOmnulldurchgang nicht mehr imstande ist, die Lichtbogenentladung aufrechtzuerhalten. Der Lichtbogen erlischt daher bei seinem S tromnul 1 durchgang.these are also bound to the liquid particles that are separated from the vapor, so that the returning voltage is no longer capable of zero crossing after the StiOm is to maintain the arc discharge. The arc is therefore extinguished on his S tromnul 1 pass.

Nach Abb. 3 ist mit der Vorrichtung nach der Erfindung eine Expansionskammer kombiniert. In dem gemeinsamen Schaltgefäß 20 befindet sich die Expansionskammer 21 mit der Expansionsöffnung 22. 23 ist das feststehende Schaltstück. 25 und 26 sind die beiden isolierenden Gleitkörper aus flüssigkeitaufnehmendem Faserstoff, 27 und 28 die beiden Druckfedern. In der Expansionskammer 2i werden nur Lichtbögen über einer gewissen Stromstärke durch den bekannten Expansionseffekt gelöscht. Lichtbögen kleinerer Stromstärken werden dagegen nicht innerhalb der Expansionskammer gelöscht, sondern diese brennen auch zwischen den Isolierstücken 25, 26 und werden an dieser Stelle in der oben beschriebenen Weise gelöscht.According to Fig. 3, an expansion chamber is combined with the device according to the invention. The expansion chamber 21 is located in the common switching vessel 20 the expansion opening 22. 23 is the fixed contact. 25 and 26 are the two insulating sliding body made of liquid-absorbing fiber, 27 and 28 the two Compression springs. In the expansion chamber 2i there are only arcs above a certain level Amperage deleted by the well-known expansion effect. Arcs of smaller currents are not, however, within the expansion chamber, but these also burn between the insulating pieces 25, 26 and are deleted at this point in the manner described above.

Claims

Patent claims:

i. Circuit breaker in which within the between the open contact pieces formed interruption path of the switch with the contact pieces non-contiguous insulating body arranged are, characterized in that the insulating body under a central contact pressure stand in such a way that, after the contact pieces have been separated, they are freely pressed against the interrupting arc drawn between them.

2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the insulating body consist of fiber.

3. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the insulating body lie in a switching fluid.

4. Circuit breaker according to claim 3, characterized in that a switching fluid is used, from the vapors of which no solid residues are deposited under the action of the electric arc.

5. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the carrier of the moving contact piece when the contact between the insulating pieces is closed that are pressed against him, and pulled out of the space between the insulating pieces at the contact opening will.

6. Circuit breaker according to claim 5, characterized in that the movable Switching piece and its carrier are knife-like.

7. Circuit breaker according to claim α, characterized in that the arc-extinguishing Device with a switch suitable for interrupting high-current arcs is assembled so that the first in the high amperage switch drawn arc after exiting the switch between the Isolating body of the device is pulled.

1 sheet of drawings