DE611119C

DE611119C - Schalter mit Lichtbogenloeschung durch stroemendes Druckgas

Info

Publication number: DE611119C
Application number: DER85085D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-06-07
Filing date: 1932-06-07
Publication date: 1935-03-22

Description

Druckgasschalter haben den besonderen Vorteil gegenüber Flüssigkeitsschaltern (Wasserschalter, Expansionsschalter), daß das zugeführte Löschmedium (Druckgas) immer in reiner, gleichmäßiger Beschaffenheit zur Wirkung auf den Lichtbogen kommt. Im Gegensatz hierzu wird bei Wasserschaltern (Expansionsschaltern) das Löschmedium (Wasserdampf) durch den zwischen Metallelektroden brennenden Lichtbogen erzeugt. Der Wasserdampf enthält also stets mehr oder weniger Metalldämpfe. Ferner ergeben sich auch bei solchen Schaltern zwei kritische Stromstärken, da bei kleinen Abschaltstromstärken zu wenig Dampf erzeugt wird und bei großen Kurzschluß Stromstärken die Löschdampferzeugung zu stark ist. Deshalb löschen die Flüssigkeitsschalter im Gegensatz zu den Druckgasschaltern zum mindesten in niedri-

ao gen Stromgebieten erst nach mehreren HaIbperioden. Außerdem gestattet der durch Metalldämpfe verunreinigte Dampf nach der Löschung kein so sicheres Abriegeln der Wiederkehrspannung als das reine Druckgas. ,25 Deshalb soll nach der Erfindung der Weg beschritten werden, einen Druckgasschalter, der schnell löscht und sicher abriegelt, durch in bekannter Weise zugesetzte verdampfende Löschflüssigkeit so zu ergänzen, daß die Nachteile der Flüssigkeitsschalter trotz der zusätzlich verwendeten Flüssigkeit nicht auftreten können. Da von allen Abschaltvorgängen etwa 99 °/₀ auf Abschaltungen des Normalstromes bzw. von Stromstärken, die wenig über dem Normalstrom liegen, entfallen und nur etwa 1 °/₀ auf Abschaltungen von Überströmen, bei denen das Maximalrelais die Auslösung bewirkt, so soll gemäß der Erfindung die saubere und eindeutige Löschung mit Druckgas bei der Abschaltung von Normalstrom die Regel bilden, während beim Abschalten von Strömen, welche größer sind als die Auslösestromstärke des Maximalrelais, der Unterbrechungsstelle zusätzlich oder ausschließlich Löschflüssigkeit, beispielsweise Wasser, derart zugeführt wird, daß der vom Lichtbogen selbst erzeugte Dampf die Lichtbogenlöschung bewirkt.

Es sind bereits Druckgasschalter bekannt, bei denen dem Druckgas verdampfende Flüssigkeiten zugesetzt werden. Während jedoch bei diesen bekannten Schaltern der Flüssigkeitszusatz bei jeder Abschaltung erfolgt, besteht das Neue der Erfindung darin, daß der Unterbrechungsstelle bei der Abschaltung von Strömen unterhalb der Auslösestromstärke des Maximalrelais (Normalstrom) nur strömendes Druckgas zugeführt wird, und daß lediglich bei der Abschaltung von Strömen, welche größer sind als die Auslösestromstärke des Maximalrelais, der Unterbrechungsstelle nur oder auch zusätzlich Löschflüssigkeit, ζ. Β. Wasser, derart zugeführt wird, daß der vom Lichtbogen selbst erzeugte Dampf die Löschung des Lichtbogens bewirkt. Der neue Schalter arbeitet also im Bereich des Nennstromes als reiner Druckgasschalter, während er bei Stromstärken oberhalb des

Xormalstromes als Flüssigkeitsschalter arbeitet. Dadurch werden die Vorteile beider ■ Schalterarten bei den gegebenen Schaltleistungen ausgenutzt, ohne daß die Nachteile der Flüssigkeitsschalter — zu geringeDampfbildung bei kleinen Abschaltströmen — in Erscheinung treten. Da Flüssigkeit nur bei Überstromabschaltungen verwendet wird, so ist der Verbrauch an Löschflüssigkeit äußerst ίο gering; denn weitaus die meisten Abschaltungen erfolgen bei Xormalstrom oder noch geringerem Strom, bei denen erfindungsgemäß nur Druckgas zugeführt wird. Andererseits kommt man auch mit verhältnismäßig geringem Gasdruck und kleinen Druckgasmengen aus, die für die Stromunterbrechung bei Xormalstrom ausreichend sind. Es besteht daher die Möglichkeit, das benötigte Druckgas in an sich bekannter Weise im Schalter selbst zu erzeugen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In Abb. ι bestellt der bewegliche Kontakt aus einem Rohr 6, an welchem an der L'nterseite ein Kolben i6 befestigt ist. Innerhalb dieses Rohres 6 ist ein weiteres Rohr 75 angeordnet, welches über die Rippen 3 mit dem Rohr6 verbunden ist. Innerhalb des Rohres 75 ist ein Abreißkontakt 76 vorgesehen, der über Rippen 77 von Rohr 75 getragen wird. Innerhalb des Rohres 75 ist ein weiteres Rohr 20 vorgesehen, durch welches die Löschflüssigkeit nach dem Abreißkontakt 76 befördert wird. Der Kolben 16 gleitet in einem Zylinder 9, der von den Stützern 11 und 12 getragen wird und mit seinem unteren Teil mit der Löschflüssigkeit 23 angefüllt ist. Die Öffnung 22 im Boden des Zylinders 9 ist über ein Ventil 21 mit dem Rohr 20 verbunden. Der Düsenkontakt 1 mit seinem rohrförmigen Ansatz 5 aus Isolierstoff wird von dem Stutzer 8 getragen, der auf dem Gehäuse 10 befestigt ist. Der Antrieb des bewegten Kontaktes erfolgt über den Isolierhebel 13 von der Welle 14 aus, die in der Einschaltstellung verriegelt ist und unter der Einwirkung der Ausschaltfeder 15 steht. Am Zylinder 9 ist das Überstromrelais 17 befestigt, dessen Spule zwischen dem Anschluß 18 und der Stromzuführung 7 eingeschaltet ist. Das Maximalrelais 17 entklinkt beim Ansprechen die Welle 14 und öffnet über die Stange 25 und den Hebel 24 kurzzeitig das Ventil 21. Der bewegte Kontakt 6 mit dem Kolben 16 wird durch die Feder 15 nach unten bewegt und verdichtet die in Raum 26 befindliche Luft. Dadurch wird auch die Flüssigkeit 23 unter Druck gesetzt und tritt durch die Öffnung 22, das geöffnete Ventil 21 und die Rohre 20 und 75 nach der Unterbrechungsstelle bzw. nach dem Abreißkontakt 76. Gleichzeitig durchströmt die verdichtete Luft den Ringkanal, der durch die Rohre 6 und 75 gebildet wird und treibt den zwischen den Kontakten 1 und 75 entstehenden Lichtbogen in die flüssigkeitsumspülte Zone an Abreißkontakt 76. Der entstehende Lichtbogen verdampft die Flüssigkeit, und der gebildete Flüssigkeitsdampf bewirkt eine Löschung des Lichtbogens. Die Zufuhr der Löschflüssigkeit nach der Unterbrechungssteile kann durch die Öffnungsdauer des Ventils 21 einstellbar gemacht werden, während die Zufuhr des Druckgases bis zur Beendigung des Schaltvorganges, also währenddes ganzen Ausschalthubes, erfolgt. Nach erfolgter Lichtbogenlöschung verhindert der den bewegten Kontakt ringförmig umgebende Druckgasstrahl die Rückzündung der wiederkehrenden Spannung. Da das verdichtete Druckgas eine höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als der Flüssigkeitsdampf, so wird ein Abriegeln der Wiederkehrspannung erleichtert. Beim Abschalten von Normalstrom spricht das Maximalrelais 17 nicht an, d. h. das Ventil2i bleibt geschlossen. DieLöschung des Lichtbogens bei Normalstrom erfolgt nur durch das in Raum 26 verdichtete Gas, welches in konzentrischem Strahl geführt der L^Tnterbrechungsstelle zuströmt. Eme Vermischung der Blasluft mit der Flüssigkeit findet nicht statt, sondern beide Löschmittel werden für sich getrennt der Unterbrechungsstelle zugeführt. Die zugeführte Flüssigkeitsmenge kann stromabhängig veränderlich sein. Die Austrittsstelle der Löschflüssigkeit ist so gewählt, daß diese hinter der Unterbrechungsstelle, also in dem düsenförmig erweiterten Teil des Kontaktes I₃ austritt. Statt wie in der gezeichneten Anordnung das Druckgas durch einen Kolben zu erzeugen, kann auch die Anordnung an einen beliebigen anderen Druckgaserzeuger angeschlossen werden. Ebenso kann die Löschflüssigkeit in beliebiger Weise nach der L'nterbrechungsstelle befördert werden.

In Abb. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Löschflüssigkeit in einem besonderen, an der Schaltdüse 1 befestigten Gefäß 80 angeordnet ist. Die Schaltdüse 1 besitzt mehrere in den Düsenraum hineinragende Ansätze 89, an denen das Abreißen des Lichtbogens erfolgt. Die Düse 91 besteht aus Isolierstoff und ist mit dem Abzugsrohr 88 verbunden. Vom Gefäß 80 aus führen mehrere Bohrungen 81 und 90 nach der Unterbrechungsstelle. Innerhalb des Gefäßes 80 ist ein Kolben 83 vorgesehen, der vom Maximalrelais 82 angetrieben wird. Außerdem besitzt das Gefäß 80 einen Fülltrichter 86, dessen untere Öffnung durch ein Rückschlagventil 85 derart verschlossen ist, daß sich bei der Druckerhöhung in Raum 80 das Ventil 85

. schließt. Die Zufuhr der Flüssigkeit erfolgt durch das Rohr 87, aus welchem die Flüssigkeit in den Trichter 86 hineintropft. Die Druckgaserzeugung erfolgt durch einen mit dem bewegten Kontakt verbundenen Kolben 16 innerhalb eines Zylinders 9. Innerhalb des Rohres 6 ist der Schaltkontakt 2 angeordnet, der durch Rippen 3 getragen wird. Beim Abschalten des Normalstromes wird die

to Unterbrechungsstelle, da Relais 82 nicht anspricht, nur durch das in Raum 26 verdichtete Druckgas geblasen. Beim Ausschalten durch Überstrom, d. h. beim Ansprechen des schematisch gezeichneten Maximalnelais 82, löst dieses die nicht gezeichnete Schaltersperrung aus und drückt den Kolben 82 in den Raum 80 hinein. Dadurch wird die Flüssigkeit im Raum 80 unter Druck gesetzt und strömt durch die Bohrungen 81 und 90 nach der Unterbrechungsstelle. Das Ventil 85 wird dabei geschlossen. Der Weg des Kolbens 83 kann stromabhängig begrenzt sein, so daß nur eine bestimmte Menge Flüssigkeit nach der Unterbrechungsstelle befördert wird. Der bewegte Kontakt 6 wird durch den Antrieb nach unten bewegt, wobei der Strom zwischen den Kontaktien ι und 2 unterbrochen wird und die Unterbrechungsstelle durch das im Raum 26 verdichtete Gas geblasen wird. Der Druckgasstrahl umhüllt den Kontakt 2 ringförmig, so daß er nach erfolgter Lichtbogenlöschung durch die Flüssigkeit eine Rückzündung zwischen den Kontakten 1 und 2 verhindert. Da die Flüssigkeitsförderung stromabhängig erfolgt, wird mit trockenem Druckgas nachgeblasen.

Besondere Vorteile bietet die Erfindung bei Schaltern, bei denen das Druckgas beim Schaltvorgang selbst durch Kraftspeicher erzeugt wird, weil sie gestattet, die Kraftspeicher so klein zu halten, daß sie nur die für die normale Stromunterbrechung erforderliche geringe Druckgasmenge liefern.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas, das vorzugsweise beim Schaltvorgang durch Kraftspeicher erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrechungsstelle beim Abschalten von Strömen unterhalb der Auslösestromstärke des Maximalrelais (Normalstrom) nur strömendes Druckgas zugeführt wird und daß beim Abschalten von Strömen, welche größer sind ßls die Auslösestromstärke des MaxinxalrelaiSj der Unterbrechungsstelle zu-.sätzlich oder ausschließlich Löschflüssigkeit, insbesondere Wasser, derart zugeführt wird, daß der vom Lichtbogen selbst erzeugte Dampf die Löschung des Lichtbogens bewirkt.
2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas bei der Abschaltung von Überströmen vermöge seines Druckes zusätzlich Löschflüssigkeit der Unterbrechungsstelle zuführt (Abb. i).
3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überstromrelais den Beginn der Löschmittelzuführung steuert.
4. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überstromrelais (82) selbst eine Pumpe (83) antreibt, durch welche die Löschflüssigkeit nach der Unterbrechungsstelle gefördert wird (Abb. 2).
5. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschflüssigkeit am Abreißkontakt des Druckgasschalters austritt, während konzentrisch zur Zuführung der Löschflüssigkeit eine Druckgasbeblasung des bewegten Kontaktes vorgesehen ist (Abb. 2).
6. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschflüssigkeit und das Druckgas getrennt der Unterbrechungsstelle zugeführt werden.
7. Druckgasschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Löschflüssigkeit nicht während des ganzen Abschaltvorganges, sondern nur eine bestimmte einstellbare Zeit erfolgt und nach der Lichtbogenlöschung durch die Beblasung mit trokkenem Druckgas eine Rückzündung verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen