DE641543C

DE641543C - Device for extinguishing alternating current interruption arcs, in particular in switches and fuses

Info

Publication number: DE641543C
Application number: DES110777D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-08-28
Filing date: 1933-08-29
Publication date: 1937-02-04

Description

Einrichtung zum Löschen von Wechselstromunterbreehungslichtbögen, insbesondere in Schaltern und Sicherungen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Löschen von Wechselstromunterbrechungslichtbögen in Schaltern, Sicherungen o. dgl. mit Hilfe eines strömenden gasförmigen Löschmittels, welches während des Unterbrechungsvorganges von außen zugeführt wird.Device for extinguishing alternating current interruption arcs, particularly in switches and fuses. The invention relates to a device For extinguishing AC interruption arcs in switches, fuses, etc. Like. With the help of a flowing gaseous extinguishing agent, which during the interruption process is supplied from the outside.

Es ist bekannt, Lichtbogen und Löschmittel in einer sie gemeinsam umschließenden engen Hülle zu führen, welcher das Löschmittel durch eine Zuleitung zuströmt, um den Lichtbogen zu hindern, dem Löschmittel auszuweichen und ihn auf einer bestimmten Länge einer starken Wirkung des Löschmittels auszusetzen. Die Hülle ist zweckmäßig aus Isolierstoff.It is known to combine arcs and extinguishing agents in one to lead enclosing narrow envelope, which the extinguishing agent through a supply line flows in to prevent the arc from evading the extinguishing agent and opening it up to expose the extinguishing agent to a certain length of time. The case is expediently made of insulating material.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Wechselstromhochleistungslichtbogen lediglich in der stromschwachen Pause der Einwirkung des Löschmittels wirksam unterworfen werden kann und eine Zuführung von Löschmittel in der Nähe des Stromhöchstwertes des Wechselstromes nicht nur überflüssig, sondern sogar schädlich ist, da in einer engen Hülle durch Erzwingung einer Löschmittelströmung im Strommaximum durch Anwendung hohen Löschmitteldruckes der Gegendruck des Lichtbogens in unerwünschter Weise gesteigert würde.The invention is based on the knowledge that an alternating current high-power arc only effectively subjected to the action of the extinguishing agent during the low-power break and a supply of extinguishing agent close to the maximum current value the alternating current is not only superfluous, but even harmful, because in one narrow envelope by forcing an extinguishing agent flow in the current maximum through application high extinguishing agent pressure increases the counter pressure of the arc in an undesirable manner would.

Ausgehend von dieser Erkenntnis besteht die Erfindung darin, daß man die Hülle in bezug auf den Lichtbogenquerschnitt so eng macht, daß unter dem für das Löschmittel angewendeten Zuführungsdruck mindestens im Strommaximum kein Löschmittel ausfließen kann. Bei dieser Bemessung kann man mit kleinstem Löschmittelverbrauch die größte Löschwirkung erzielen, und der Löschmitteldruck kann verhältnismäßig klein sein. Der Lichtbogenquerschnitt richtet sich nach der Stromstärke, für welchen die Unterbrechungsvorrichtung bestimmt ist.Based on this knowledge, the invention consists in that one makes the shell in relation to the arc cross-section so tight that under the for the supply pressure applied to the extinguishing agent at least in the current maximum no extinguishing agent can flow out. With this dimensioning, you can use the least amount of extinguishing agent achieve the greatest extinguishing effect, and the extinguishing agent pressure can be proportionate be small. The arc cross-section depends on the current intensity for which the interruption device is determined.

Eine solche Hülle ist während des Stromhöchstwertes des Wechselstromes durch den Lichtbogen verschlossen und nur eine gewisse Zeitspanne ?-,c, welche den Stromnulldurchgang einschließt, offen. Während dieser Zeitspanne expandiert das hinter der Hülle angesammelte Volumen des Löschmittels, weshalb die Zeit als. Expansionszeit der Hülle bezeichnet werden soll. Wegen dieser periodisch mit der Wechselstromfrequenz schwankenden Expansion der Hülle ist eine starke Löschmittelströmung in der Zeitspanne z zu erzielen, da die Hülle während, der Verschlußzeiten eine druckspeichernde Wirkung ermöglicht. Andererseits hat man die Gewähr dafür, daß die Hülle den Lichtbogen und den Löschmittelstrom während der Zeit x so eng als überhaupt möglich umfaßt.Such an envelope is during the maximum current value of the alternating current closed by the arc and only for a certain period of time? -, c, which den Current zero includes, open. During this period of time it expands Volume of the extinguishing agent accumulated behind the envelope, which is why the time as. Expansion time the envelope is to be designated. Because of this periodically with the alternating current frequency fluctuating expansion of the envelope is a strong flow of extinguishing agent in the period of time z to achieve, since the shell has a pressure-storing effect during the shutter times enables. On the other hand, you have the guarantee that the shell will hold the arc and comprises the extinguishing agent flow as closely as possible during the time x.

Der Löschkanal soll andererseits mindestens so weit gewählt sein, daß schon eine Zeit ro vor dein Stromnulldurchgang, die größenordnungsmäßig gleich der Lichtbogenlänge geteilt durch-die Schallgeschwindigkeit des Löschmittels ist, die Löschmittelströmung durch die Hülle voll in Gang kommt. Das setzt nämlich voraus, daß -ro Mikrosekunden vor dem Stromnulldurchgang schon ein gewisser, vom Lichtbogen nicht ausgefüllter Querschnitt der Hülle für die Ausbildung. der Strömung frei ist. Das Löschmittel strömt im allgemeinen mit Schallgeschwindigkeit: Die Zeit -r liegt in der Größenordnung von iooo Mikrosekunden = 1/i000 Sekunde (bei 5operiodigem Wechselstrom). Bei einer engeren Hülle verschlechtert sich die Löschwirkung wieder, weil im Stromnulldurchgang nicht die volle Wirkung des mit voller Geschwindigkeit strömenden Löschmittels eintreten kann.On the other hand, the extinguishing channel should be chosen at least as far as that already a time ro before your current zero crossing, which is of the same order of magnitude the arc length divided by - the speed of sound of the extinguishing agent, the extinguishing agent flow comes fully into motion through the shell. That assumes that -ro microseconds before the current zero crossing certain cross-section of the envelope not filled by the arc for the training. the flow is free. The extinguishing agent generally flows at the speed of sound: The time -r is in the order of magnitude of iooo microseconds = 1 / i000 second (at 5operiod alternating current). If the envelope is narrower, the extinguishing effect worsens again, because in the current zero crossing not the full effect of the full speed flowing extinguishing agent can occur.

Die Weite des Löschkanals soll daher um so größer bemessen sein, je größer der maximale Strom ist, für welchen die Unterbrechungsvorrichtung bestimmt ist. Bei Schaltern richtet sich also die Bemessung der Hüllenweite nach der Kurzschlußabschaltleistung.The width of the extinguishing channel should therefore be dimensioned to be larger, depending greater is the maximum current for which the interruption device is intended is. In the case of switches, the dimensioning of the envelope width is based on the short-circuit breaking capacity.

Als Löschmittel kommen-sowohl rein gasförmige Löschmittel in Betracht, z. B. gewöhnliche Druckluft, wie auch Löschmittelgemische, die die Volumenelastizität eines Gases besitzen, z. B. ein Gas mit darin verteilter Flüssigkeit, etwa Luft mit Wassertropfen.Both purely gaseous extinguishing agents can be used as extinguishing agents, z. B. ordinary compressed air, as well as extinguishing agent mixtures, which the volume elasticity own a gas, e.g. B. a gas with liquid distributed therein, such as air with water drops.

In der Zeichnung ist die Erfindung erläutert. Die Figuren i bis 4 stellen den Löschvorgang in nacheinanderfolgenden Zeitmomenten der Wechselstromhalbwelle dar. In Fig. 5 ist der zeitliche Ablauf der in den Abb. i bis 4 dargestellten Unterbrechungsbilder an der sinusförmigen Stromkurve I veranschaulicht. Bild i stellt danach den Schalter im Strommaximum, Bild 2 urid 3 auf dem absteigenden Ast des Stromes, Bild 4 im Stromnulldurchgang dar. Die Expansion setzt -r Mikrosekunden vor dem Stromnulldurchgang ein, d. h. zwischen den Zeitbildern 2 und 3.The invention is explained in the drawing. Figures i to 4 set the extinguishing process in successive moments of the alternating current half-wave FIG. 5 shows the timing of the interruption images shown in FIGS illustrated by the sinusoidal current curve I. Picture i then sets the switch in the current maximum, Figure 2 and 3 on the descending branch of the current, Figure 4 in the current zero crossing The expansion begins -r microseconds before the current zero crossing, i.e. H. between time frames 2 and 3.

In den Fig.i bis 4 bedeutet io einen Körper aus Isolierstoff mit dem Löschkanal i i und einer Bohrung 12 für die Zuleitung des Löschmittels, an welche sich eine Löschmittelleitung 13 anschließt, die zudem Druckbehälter 14 für das Löschmittel führt. 15 ist ein Ventil, welches durch den Auslöser des Schalters gesteuert wird. 16 ist das feststehende Schaltstück des Schalters, dem der Strom zugeführt wird, und 17 der bewegliche Schaltstift, von dem der Strom abgenommen wird. In die Löschmittelleitung 13 ist eine Drossel 18 eingebaut. ig ist ein durchsichtiges [)-Rohr, in dem sich Quecksilber befindet und welches als Druckmesser dient.In Fig.i to 4 io means a body made of insulating material with the Extinguishing channel i i and a bore 12 for the supply of the extinguishing agent to which an extinguishing agent line 13 is connected, the pressure vessel 14 for the extinguishing agent leads. 15 is a valve which is controlled by the trigger of the switch. 16 is the fixed contact of the switch to which the current is fed, and 17 the movable switch pin from which the current is drawn. In the extinguishing agent line 13, a throttle 18 is installed. ig is a transparent [) tube in which Mercury is located and which serves as a pressure gauge.

Beim Ausschalten des Schalters geht der Schaltstift nach oben und zieht den Lichtbogen durch den Löschkanal ii hindurch. In Bild 1 ist der Querschnitt des frei brennenden Lichtbogens 2o größer als der Querschnitt des Löschkanals i i. Der Löschkanal @ta wird daher durch den Lichtbogen dicht -#6rschlossen und aus der Leitung 12, 13 fließt "dein Löschmittel aus. Dies wird durch den Druckmesser ig dadurch angezeigt, daß das Quecksilber in dem Rohr in beiden Schenkeln gleich hoch steht, da kein Löschmittel strömt und daher ein Druckverlust in der Drossel 18 nicht auftritt.When the switch is turned off, the switch pin goes up and pulls the arc through the extinguishing channel ii. In picture 1 is the cross section of the freely burning arc 2o larger than the cross section of the extinguishing channel i i. The extinguishing channel @ta is therefore tightly closed and off by the arc The extinguishing agent flows out of the line 12, 13. This is determined by the pressure gauge ig indicated by the fact that the mercury in the tube is the same in both legs is high, as no extinguishing agent flows and therefore a pressure loss in the throttle 18 does not occur.

Bild 2 zeigt die Einrichtung knapp vor Beginn der Expansion. Der Lichtbogen 21 ist nunmehr um weniges stärker als der Löschkanal i i.Figure 2 shows the facility just before the expansion began. The arc 21 is now a little stronger than the extinguishing channel i i.

Im Bild 3 ist der Lichtbogen 22 bereits dünner als der Löschkanal ii. Das Gas Fließt, wie durch die Pfeile a3 angedeutet ist, aus. Aus dem Behälter 14 strömt Löschmittel, wie der Pfeil a4 andeutet, durch die Leitung 13. Entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit stellt sich ein gewisser Druckverlust in der Drossel 18 her. Der Druckunterschied wird von dem Druckzeiger ig dadurch angezeigt, daß das Quecksilber in dem linken Rohr um den Betraga höher steht als im rechten.In Figure 3, the arc 22 is already thinner than the extinguishing channel ii. The gas flows out as indicated by the arrows a3. From the container 14 extinguishing agent flows, as the arrow a4 indicates, through the line 13. Correspondingly the flow velocity results in a certain pressure loss in the throttle 18 ago. The pressure difference is indicated by the pressure pointer ig that the mercury in the tube on the left is higher by the amount than in the tube on the right.

In Bild 4 ist der Lichtbogenpfad dünn, da nur noch ein dünner ionisierter Strahl in der Lichtbogenachse vorhanden ist. Das Löschmittel strömt sehr heftig aus, wie durch die Pfeile 25 angedeutet ist. Dementsprechend vergrößert sich der Druckverlust in der Drossel 18, und der Druckzeiger ig zeigt einen Überdruck b an. In diesem Augenblick wird der Lichtbogen durch die starke Einwirkung des strömenden Löschmittels in dem Löschkanal i i gelöscht.In Figure 4, the arc path is thin, as only a thin ionized one remains Beam is present in the arc axis. The extinguishing agent flows very violently as indicated by the arrows 25. The increases accordingly Pressure loss in the throttle 18, and the pressure pointer ig shows an overpressure b. At this moment the arc is due to the strong action of the flowing Extinguishing agent deleted in the extinguishing channel i i.

Der Löschkanal i i stabilisiert den Lichtbogen auf die kürzeste Kontaktentfernung. Das Gas aus dem Löschkanal kann frei in die Expansionsräume oberhalb und unterhalb des Löschkanals expandieren. Der Lichtbogen wird dabei ohne Schleifenbildung und unter Entwicklung kleinsten Gegendruckes gelöscht.The quenching channel i i stabilizes the arc to the shortest contact distance. The gas from the extinguishing channel can freely enter the expansion spaces above and below of the extinguishing channel. The arc is created without loops and deleted with the development of the smallest counter pressure.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for extinguishing alternating current interruption arcs, especially in switches and fuses, with the help of a flowing, gaseous Extinguishing agent, which one tight, the arc and the extinguishing agent in common enclosing shell is fed from the outside during the interruption process, characterized in that the envelope with respect to the arc cross-section so tight is that below that used for the extinguishing agent Feed pressure no extinguishing agent can flow out at least at the current maximum. z. Establishment according to Claim z, characterized in that the envelope is at least so wide that already a time To before the current zero crossing, which is of the order of magnitude equal to the arc length divided by the speed of sound of the extinguishing agent; the extinguishing agent flow comes fully into motion through the shell.