DE594263C

DE594263C - Fluessigkeitsschalter mit Lichtbogenloeschung nach dem Expansionsprinzip

Info

Publication number: DE594263C
Application number: DES103635D
Authority: DE
Inventors: Paul Duffing
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1932-03-10
Filing date: 1932-03-10
Publication date: 1934-03-14

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AN
14. MÄRZ 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c . GRUPPE 36 ob

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. März 1932 ab

Es ist bekannt, Wecheelstromlichtbögen. in elektrischen Schaltern nach dem Expansionsprinzip zu löschen, d. h. durch Erzeugung einer plötzlichen starken Druckentlastung in der Umgebung des in der Schaltflüssigkeit brennenden Lichtbogens. Hierdurch können große Abschaltleistungen bei kurzen Lichtbogenlöschzeiten bewältigt werden.

Die Erfindung geht davon aus, daß bei der Lichtbogenlöschung nach dem Expansionsprinzip das sogenannte Nachdampfen wirksam ist, d. h. die Verdampfung einer während der Brenndauer des Lichtbogens erhitzten Flüssigkeitsschicht während der Druckentlastung. Diese liefert den löschfähigen Dampf in den Lichtbogenraum.

Die Erfindung besteht darin, der Schaltflüssigkeit, in welcher der Lichtbogen brennt, eine gegenüber der Raumtemperatur erhöhte

ao Temperatur zu geben. Hierdurch erzielt man den Vorteil, daß die Verdampfungsleistung bei der Druckentlastung gegenüber der Verwendung von ursprünglich kalter Flüssigkeit gesteigert wird.

Zur Erklärung dieses Vorganges ist in der Zeichnung die Wärmeverteilung in der den Lichtbogenraum umgebenden Flüssigkeit in einem Schaubild dargestellt.

Der Lichtbogen 10 brennt längs der Oberfläche 11 einer Schaltflüssigkeit 14. Man kann sich beispielsweise vorstellen, daß das Bild ein stark vergrößerter Ausschnitt aus der unmittelbaren Umgebung der rechten Isolierwandung 15 eines Zylinders ist, durch den der bewegliche Kontakt in vertikaler Riehtung hindurchgezogen wurde und die mit einer Flüssigkeitsschicht 14 bedeckt ist. Die Oberfläche 11 dieser Flüssigkeit 14, die mit dem durch den Lichtbogen aus ihr entwickelten Dampf in Verbindung steht, besitzt die dem Druck/»„ des Dampfes im Löschraum entsprechende Temperatur T₀. Der Druck/>₀ ist ein Überdruck. Die Temperatur verteilt sich nun von der Oberfläche der Flüssigkeit gegen ihr Inneres nach der Kurve 12. Diese Kurve ist über der Linie χ gezeichnet, die senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche 11 in das Innere der Flüssigkeit gerichtet ist. Auf der Vertikalen ist dabei die Temperatur T in Graden aufgetragen. Mit T_k ist die Temperatur der kalten Schaltflüssigkeit bezeichnet, die in einer Entfernung .T₃ vom Lichtbogen vorhanden ist, da die vom Lichtbogen abgegebene Wärme infolge der kurzen Brenndauer des Lichtbogens nur bis zu einer beschränkten Tiefe in die Flüssigkeit eindringt. T₀ ist die an der Oberfläche 11 vorhandene, durch die Lichtbogenerhitzung erzeugte Temperatur.

Wenn nun zum Zweck der Lichtbogenlöschung der Druck p₀ im Löschraum plötzlich durch die Druckentlastung des Lösch-

*°) Von dem Patentsiicher ist als der Erfinder angegeben worden:

Paul Duffing in Berlin-Siemensstadt.

raumes auf einen geringeren Druck p_n abge- ' senkt wird, welchem die Siedetemperatur T₁₁ der Schaltflüssigkeit entspricht, dann wird bei dieser Temperaturabsenkung/d T entsprechend der Druckabsenkung Δ ρ eine Flüssigkeitsschicht 16 von der Dickey, gerechnet von der Oberfläche ii der Schaltflüssigkeit an, verdampfen. Die tiefer'liegende Flüssigkeit kann nicht mehr verdampfen, weil ihre

ίο Temperatur bereits unterhalb der Sättigungstemperatur T₁₁ des Dampfes, die dem Druck p_n entspricht, liegt.

Die Verdampfung dieser Flüssigkeitsschicht 16 findet ohne äußere Wärmezufuhr aus dem Lichtbogen statt und hält über den Stromnulldurchgang des Lichtbogens an. Im Stromnulldurchgang erfolgt dabei die Löschung des Lichtbogens.

Wird nun statt kalter Flüssigkeit von der Temperatur T_k vor dem Unterbrechungsvorgang erhitzte Flüssigkeit von der Temperatur Tj₁ verwendet, dann ist aus dem Schaubild ohne weiteres ersichtlich, daß nunmehr infolge des flacheren Verlaufs der Temperaturkurve 13 bei der gleichen Druckabsenkung Ap eine Flüssigkeitsschicht 17 von viel größerer Dicke x« in Dampf verwandelt wird. Will man die gleiche Dampf menge erzielen wie früher, dann genügt bereits die geringere Druckabsenkung Δ p'. Man hat also damit die Leistungsfähigkeit der Expansionslöschung gesteigert.

In dem Beispiel ist die dampferzeugende Flüssigkeit flächenhaft verteilt, indem bloß eine erhitzte Flüssigkeitsoberfläche den Löschraum begrenzt. Statt dessen kann auch eine räumliche Verteilung der Schaltflüssigkeit im Löschraum gewählt werden, indem nach der Erfindung vorerhitzte Flüssigkeit in den Lichtbogenraum eingespritzt wird, so daß die bei der Druckentlastung dampfentwickelnde Flüssigkeit in Form von kleinen Flüssigkeitsteilchen über den ganzen Löschraum verteilt ist. · -

Um die Flüssigkeit auf einer über der Umgebungstemperatur liegenden Temperatur zu halten, können in der Schaltanlage besondere Heizeinrichtungen für die Schaltflüssigkeit vorhanden sein. Derartige Einrichtungen können für alle Schalter gemeinsam sein, wenn diese von einer zentralen Versorgungsanlage mit Schaltflüssigkeit gespeist sind. Man kann aber auch an jedem einzelnen Schalter Einrichtungen anbringen, welche eine Vorerwärmung, etwa durch den Kurzschlußstrom vor der Kontakttrennung, bewirken.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung einer bestimmten Schaltflüssigkeit beschränkt.

Es können sowohl leitende wie isolierende, organische oder anorganische Flüssigkeiten angewendet werden.

Claims

Patentanspruch:

Flüssigkeitsschalter mit Lichtbogenlöschung nach dem Expansionsprinzip, insbesondere für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltflüssigkeit, in welcher der Lichtbogen brennt, eine gegenüber der Raumtemperatur erhöhte Temperatur aufweist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen