DE622015C

DE622015C - Expansion switch

Info

Publication number: DE622015C
Application number: DES107047D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-11-12
Filing date: 1932-11-13
Publication date: 1935-11-18

Description

Expansionsschalter Bei Leistungsschaltern mit Lichtbogenlöschung durch gespannte expandierende Dämpfe oder Gase soll die Löschung durch plötzliche kräftige Abkühlung des Lichtbogenraumes im Stromnulldurchgang bewirkt werden. Dieses Ziel wird aber in vollkommener Weise nur dann erreicht, wenn alle den Lichtbogenraum erfüllenden Gase im Stromnulldurchgang durch die Expansion stark gekühlt werden.Expansion switch For circuit breakers with arc quenching through strained expanding vapors or gases are intended to be extinguished by sudden vigorous The arc space can be cooled in the current zero passage. This goal but is only achieved in a perfect way if all the arcing space fulfilling gases in the current zero passage are strongly cooled by the expansion.

Uin eine möglichst starke Expansion zu erzielen, löscht man den Lichtbogen zweckmäßigerweise in einem im wesentlichen flüssigkeitsfreien Raum, so daß nicht durch die beträchtlichen Strömungswiderstände von Flüssigkeit, welche den expandierenden Gasen oder Dämpfen vorgelagert ist, die rasche Expansion gehemmt wird. Bei Expansionsschaltern kann man dies z. B. dadurch erreichen, daß man die Expansionseinrichtung abseits des Flüssigkeitsbehälters bzw. der Flüssigkeitszuführungseinrichtung des Schalters in Luft anordnet und vor der Unterbrechung nur begrenzte Mengen Flüssigkeit in die Expansionseinrichtung bringt.In order to achieve the greatest possible expansion, the arc is extinguished expediently in an essentially liquid-free space, so that not due to the considerable flow resistance of liquid, which causes the expanding Gases or vapors is upstream, the rapid expansion is inhibited. With expansion switches you can do this z. B. can be achieved by the expansion device aside of the liquid container or the liquid supply device of the switch in air and only limited amounts of liquid into the before the interruption Expansion device brings.

Auf derartige Schalter bezieht sich die Erfindung.The invention relates to such switches.

Es hat sich nun gezeigt, daß ein in gewöhnlicher Luft brennender Hochleistungslichtbogen zum Unterschied von einem solchen, der in Flüssigkeit brennt, um die Licht= bogensäult herum eine breite, nicht stromführende Randzone hat, die ebenfalls von glühend heißen Gasen erfüllt ist, so daß sie kaum vom Kern zu unterscheiden ist. Diese Randzone, welche mit zunehmender E1ektrodenentfernung, also steigender Energie im Lichtbogen, sich noch verbreitert, verhindert bei Schaltern von der eben genannten Gattung das wirksame Vordringen der Expansion in den Kern des Lichtbogens.It has now been shown that a high-power arc burning in normal air in contrast to one that burns in liquid, around the column of light has a wide, non-current-carrying edge zone around it, which is also called glowing Gases is fulfilled, so that it can hardly be distinguished from the core. This edge zone, which with increasing electrode distance, i.e. increasing energy in the arc, widening, prevents this with switches of the type just mentioned effective advance of expansion into the core of the arc.

Um diesen Nachteil zu beseitigen und dadurch der eigentlichen Lichtbogensäule während des Stromriulldurchganges kühle Gase zuzuführen, wird nach der Erfindung die Expansionseinrichtung derart ausgebildet oder eingerichtet, daß der Lichtbogen in ihr in eine Form mit großer Oberfläche und schwacher, nicht stromführender Randzone gebracht wird. In dieser Form wirken die Dämpfe und Gase bei der Expansion, ohne vorher in nennenswertem Maße zersetzt und erhitzt zu werden, unmittelbar auf den Lichtbogenkern ein, indem sie ihn nicht nur längs großer Oberflächen umspülen, sondern sich auch durch Wirbelströmungen mit den Lichtbogengasen mischen. Die bis in den Lichtbogenkern vordringende Mischung mit kühlen Gasen oder Dämpfen ermöglicht eine besondere wirksame Kühlung.To eliminate this disadvantage and thereby the actual arc pillar to supply cool gases during the passage of the Stromriull, is according to the invention the expansion device is designed or set up in such a way that the arc in it in a form with a large surface and a weak, non-current-carrying edge zone is brought. In this form the vapors and gases act without expansion during the expansion to be decomposed and heated to a significant extent beforehand, directly to the Arc core by not only washing it along large surfaces, but also mix with the arc gases through eddy currents. The up to the The arc core is mixed with cool gases or vapors particularly effective cooling.

Man kann nach einer Ausführungsform der Erfindung dem beweglichen Schaltstück und denjenigen Öffnungen in der Löschvorrichtung, durch welche das bewegliche Schaltstück hindurchtritt, eine Querschnittsform geben, bei welcher das Verhältnis vom Ouerschnittsumfang zur Ouerschnittsfläche größer ist als beim Kreis, beispielsweise schmal rechteckigen Querschnitt. In derartigen .Lichtbogenkanälen von großer Oberfläche ist die Turbulenz hindurchströmender Gase oder Dämpfe besonders groß und daher auch aus diesem Grunde eine bessere Wirkung der Gase und Dämpfe auf den Lichtbogenraum vorhanden als bei Kanälen von reisrundem Querschnitt. Der Lichtbogen in der Vorrichtung nimmt dann bandförmige Gestalt an. Man kann auch kreuzförmige Querschnittsform für den Schaltstift und die Öffnungen anwenden.You can according to one embodiment of the invention the movable Contact piece and those openings in the extinguishing device through which the movable Switching piece passes through, give a cross-sectional shape in which the ratio from the cross-section circumference to the cross-section area is greater than in the case of a circle, for example narrow rectangular cross-section. In such arc ducts with a large surface the turbulence of gases or vapors flowing through is particularly great and therefore also for this reason, the gases and vapors have a better effect on the arc chamber present than in canals with a rice-shaped cross-section. The arc in the device then takes on ribbon-like shape. One can also use cross-shaped cross-sectional shape for apply the switch pin and openings.

Ferner ist es zweckmäßig, den Lichtbogen an mehreren Stellen auf einen kleinen Querschnitt einzuschnüren. Diese Einschnürung kann mit der Längung des Querschnitts Händ in Hand gehen.It is also useful to have the arc at several points on one to constrict small cross-section. This constriction can increase with the elongation of the cross-section Go hand in hand.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man die Lichtbogenfläche mit Hilfe eines magnetischen Blasfeldes vergrößert, beispielsweise in der Art, wie dies Birkeland & Eyde bei ihrem bekannten Lichtbogenofen ausgeführt haben.Another possibility is that you can cut the arc surface enlarged with the help of a magnetic blown field, for example in the way Birkeland & Eyde have done this for their well-known electric arc furnace.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltkammer eines Expansionsschalters dargestellt. Die Expansionseinrichtung ist aus den isolierenden Bauteilen io und ii aufgebaut. Die Teile ii besitzen schmal rechteckige Durchtrittsöffnungen für den beweglichen Schaltstift i2, der ebenfalls schmal rechteckigen Querschnitt hat. Die innere Oberfläche des durch die Teile io und i i gebildeten Teils der Schaltkammer wird vor j edesmaliger Kontakttrennung durch eine Fülleinrichtung, bestehend aus einem mit Ventilen ausgerüsteten Kolben 13, der durch Federn hinaufgedrückt wird, mit verdampfbarer Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter 1q. =benetzt. Der in der KamMer gezogene Lichtbogen verdampft diese Flüssigkeit. Bei einem bestimmten Druck öffnet sich die Expansionseinrichtung nach dem Außenraum dadurch, daß sich die isolierenden Bauteile io und i i voneinander gegen die Wirkung der Federn 16 abheben. Hierdurch entsteht eine Druckentlastung, die ihrerseits ein großes Volumen frischen Dampfes aus der die Wandungen benetzenden heißen Flüssigkeit erzeugt. Dieser ohne Wärmezufuhr des Lichtbogens während des Stromnulldurchganges entwickelte Dampf bildet das Löschmittel. Er expandiert unter dem starken Druckgefälle im Lichtbogenraum. Infolge der bandförmigen Gestalt des Lichtbogenraumes dringt nun dieser expandierende Dampf bis in den Kern des Lichtbogens vor, während der Strom durch seinen Nullwert hindurchgeht, wozu noch begünstigend hinzukommt, daß die Strömung, soweit sie durch den im Querschnitt rechteckigen Kanal geht, heftig turbulent ist.In the drawing, the switching chamber is an embodiment of the invention an expansion switch shown. The expansion device is made of the insulating Components io and ii built. The parts ii have narrow rectangular openings for the movable switch pin i2, which also has a narrow, rectangular cross-section Has. The inner surface of the part of the switching chamber formed by parts io and i i before each contact is separated by a filling device, consisting of a piston 13 equipped with valves, which is pushed up by springs, with vaporizable liquid from a liquid container 1q. = wetted. The in the arc drawn by the KamMer vaporizes this liquid. With a certain one Pressure opens the expansion device to the outside space in that isolating components io and i i from one another against the action of springs 16 lift up. This creates a pressure relief, which in turn creates a large volume Fresh steam generated from the hot liquid wetting the walls. This Without the supply of heat from the arc, vapor evolved during the current zero crossing forms the extinguishing agent. It expands under the strong pressure gradient in the arc chamber. As a result of the band-shaped shape of the arcing space, this expanding space now penetrates Steam up to the core of the arc, while the current passes through its zero value passes through, to which there is also the beneficial effect that the flow, insofar as it passes through the canal, which is rectangular in cross-section, is violently turbulent.

Auch ein Druckluftschalter, bei dem der Lichtbogen in eine Düse nicht hineingeblasen, sondern auf die Art wie bei der Expansionseinrichtung hineingezogen wird, kann daher wesentlich verbessert werden, wenn man der Düsenöffnung nicht runden Querschnitt, sondern lang rechteckigen Querschnitt gibt, jedenfalls aber einen solchen, bei dem das Verhältnis vom Querschnittsumfang zur Querschnittsfläche größer ist als beim Kreis.Also a compressed air switch where the arc does not enter a nozzle blown in, but pulled in the same way as with the expansion device can therefore be significantly improved if the nozzle opening is not rounded Cross-section, but a long rectangular cross-section, but in any case one that in which the ratio of the cross-sectional circumference to the cross-sectional area is greater than with the circle.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Expansion switch, its expansion device, into which the arc is drawn, apart from its liquid container or is arranged by its liquid supply device in air, thereby characterized in that the expansion device is designed or set up in such a way is that the arc in it is in a form with a large surface and weak, not live edge zone is brought.

2. Expansion switch according to claim i, characterized in that the movable contact piece and the openings in the Expansion device through which this passes, a cross-sectional shape in which the ratio of cross-sectional circumference to cross-sectional area is greater is like the circle.

3. Expansion switch according to claim 2, characterized in that that the arc in the expansion device in several places on a small one Cross-section is constricted. q .. expansion switch according to claim i, characterized in that that within the expansion device, the arc surface with the help of a magnetic Blowing field is enlarged.