DE645281C - Elektrischer Stromunterbrecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stromunterbrecher, bei dem der Lichtbogen durch einen Blasstrom eines Löschmittels, z. B. eines Gases oder einer Flüssigkeit ausgelöscht wird, der durch den Spalt zwischen den Elektroden hindurchgeführt und durch einen Gaskanal weggeleitet wird, der in einer oder in beiden Elektroden vorgesehen ist, wobei die Lichtbogenlöschung außerdem durch ein elektromagnetisches Feld mittels einer vom Lichtbogenstrom durchflossenen Spule erfolgt.

Es hat sich herausgestellt, daß die zum Auslöschen des Lichtbogens notwendige Menge des Gases oder der Flüssigkeit sehr gering ist, wenn die Kontakte des Stromunterbrechers in dem Augenblick voneinander getrennt werden, in dem der Strom den Nullwert oder nahezu den Nullwert erreicht hat.

In der Praxis ist es jedoch außerordentlich schwierig, diese Bedingungen bei der Trennung mit vollkommener Regelmäßigkeit innezuhalten. Praktisch unmöglich ist dies bei Dreiphasenschaltern.

Man hat ferner gefunden, daß bei diesen Schaltern, wenn der Lichtbogen keine Neigung zum Wandern zeigt, die Lichtbogenwurzel sich leicht in die Fläche der Schalterkontakte einfrißt. Dieses Einfressen findet insbesondere leicht an der Spitze einer festen Elektrode statt. Hierdurch wird aber eine äußerste lokale Erhitzung gefördert sowie die Ionisation verstärkt, so daß es schwieriger wird, den Lichtbogenspalt während der Zeit, während welcher der Strom seinen Nullwert angenommen hat, wirksam von den Ionen freizuhalten. Man nimmt an, daß die Leichtigkeit, mit der ein Lichtbogen ausgelöscht wird, wenn die Kontakttrennung in der Nabe eines Stromnullpunktes erfolgt, teilweise davon abhängt, daß keine nennenswerten Vertiefungen vorhanden sind. Solche Vertiefungen bilden sich beispielsweise bei einem Lichtbogen, dessen Dauer lang genug ist, um sich in die Kontaktfläche einzufressen. Bei Stromunterbrechern, bei denen die Lichtbogenlöschung lediglich durch einen Blasstrom erfolgt, kann nur ein Teil des Blasstromes mit dem hocherhitzten Lichtbogen in Berührung kommen.

Es sind auch Stromunterbrecher bekannt, bei denen die Lichtbogenwurzeln lediglich durch ein magnetisches Feld gedreht werden. Es hat sich aber herausgestellt, daß eine genügend wirksame Lichtbogenlöschung mit Hilfe dieser Stromunterbrecher nicht erreicht werden kann.

Es ist ferner bekannt, einen Stromunterbrecher, bei dem die Lichtbogenlöschung durch einen Blasstrom und durch ein elektromagnetisches Feld herbeigeführt wird, derartig auszubilden, daß die Lichtbogenfußpunkte sich in der Längsrichtung der Elektroden bewegen.

In diesem Fall streicht jedoch der Blasstrom über einen heißen Fleck der Elektrode, bevor er zu der fortbewegten Lichtbogenwurzel gelangt. Es trifft daher eine Vorerhitzung des. S Blasstroms ein, die für eine wirksame Auslöschung des Lichtbogens nicht günstig ist."" , Die Erfindung besteht darin, daß das Lösch-· mittel so geführt und sein Druck so bemessen ist, daß keine Ausbiegung des Lichtbogens to eintritt, und daß die vom Lichtbogenstrom durchflosseue Spule derartig angeordnet ist, daß sie in dem Spalt zwischen den Elektroden ein magnetisches Feld erzeugt, welches im wesentlichen parallel zur Richtung des durch den Spalt fließenden Blasstroms verläuft und durch welches während der Stromunterbrechung eine ununterbrochene Drehung einer oder beider Lichtbogenwurzeln über die Elektrodenoberflächen senkrecht zur Richtung des Blasstroms hervorgerufen wird. Durch diese Einrichtung sind die oben geschilderten Nachteile der bekannten Stromunterbrecher vermieden. Beim Erfindungsgegenstand gelangt stets ein frischer, nicht vorher erhitzter Blasstrom zu der Lichtbogenwurzel. Ferner wird der Lichtbogen ständig nach kühlen Teilen der Elektrode hin bewegt, so daß sich praktisch irgendeine heiße Stelle in dem Augenblick, in dem der Strom seinen Nullwert erreicht hat, nicht bilden kann und eine gute Vermischung des Lichtbogens mit dem Blasstrom stattfinden kann. Auf diese Weise werden die Lichtbogenprodukte wirksam gekühlt und abgeführt.

Auf den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt.

Fig. 1 ist ein senkrechter Mittelschnitt der einen Ausführungsform.

Fig. 2 ist ein ähnlicher Mittelschnitt der zweiten Ausführungsform.

Fig. ^ ist ein Querschnitt nach der Linie ITLI Ii in Fig. 7.

Fig. 4 stellt einen senkrechten Mittelquerschnitt der dritten Ausführungsform dar.

Auf den Zeichnungen sind die Kontakt gebenden Teile von Schaltern oder Stromunterbrechern dargestellt, denen ein gasförmiger oder flüssiger Blasstrom zwecks Ausloschens des beim Trennen der Schalterkontakte entstehenden Lichtbogens zugeführt wird. Die gewählten Ausführungsbeispiele könnten an Stelle des oberen Teiles eines Stromunterbrechers nach der Patentschrift 57m 295 verwendet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der düsenförmige oder äußere Schalterkontakt α, der den Abzugskanal für den gasförmigen und flüssigen Blasstrom bildet, mit einem aus Kupfer bestehenden Teil /> versehen, mit dein der bewegliche Kontakt r in Beruh rung gebracht werden kann. Der oberste Teild kann aus weichem Eisen bestehen. Der Düsenkontakt ist auf dem oberen Teil eines unteren ■zylindrischen Gehäuses aufgeschraubt, dem ^:4as Gas oder die Flüssigkeit unter Druck zu- ] '.'geführt wird. Das untere Ende eines die Form einer Spiralfeder aufweisenden, schraubenförmigen Leiters / ist mit der Anschlußleitung g für den Strom verbunden. Das obere Ende der Spiralfeder/ ist mit dem oberen RandÄ des Abzugskanals verschraubt. Die Spiralfeder / erstreckt sich nach unten, wobei sich ihr Durchmesser entsprechend der Außenfläche des Düsenkontaktes α und dessen unterem zylindrischen Ansatz k ändert. Dabei bleibt zwischen der Spiralfeder / und dem Düsenkontakt α ein Zwischenraum bestehen. Die Spiralfeder/ ist mit Ausnahme ihrer oberen Befestigungsstelle gegenüber dem Düsenkontakt isoliert. Der Strom fließt daher von der Anschlußleitung g zur Spiralfeder / und den Teilen d und b des Düsenkontaktes und von hier zu dem beweglichen Kontakt c. Wenn der Strom in der gleichen Richtung in den Windüngen der Spiralfeder / fließt, suchen sich die Windungen infolge der Spannkraft der Feeder zusammenzuziehen. Um dies zu verhindern, ist das untere Ende der Feder an einem Träger / abgestützt, der mit einer aus Isolierstoff bestehenden Buchse m und einem Isolierblock η versehen ist, der das Ende der Spiralfeder / auf einem dünnen Isolierring ο festhält.

Der in der Spirale / fließende Strom erzeugt ein Feld, das in der allgemeinen Achsenrichtung durch den Düsenkontakt α verläuft. Wenn der bewegliche Kontakt c von dem Düsenkontakt ο entfernt wird, dann wird der zwischen den Kontakten gebildete Spalt durch einen Lichtbogen überbrückt, der das Feld annähernd im rechten Winkel schneidet. Das Feld wird daher auf den Lichtbogen eine Kraft ausüben, die ihn wie ein Speichenrad um die '

Spitze des Kontaktes c herum und innerhalb des Düsenkontaktes α zu drehen sucht. Um das F'eld zu regeln, und zu lenken, ist der Kontakt c mit einem Einsatz in Form eines Weicheisenringes q versehen, der die Gleichrichtung des Feldes in axialer Richtung ito fördert.

Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist der Düsenkontakt α wiederum mit einem unteren zylindrischen Ansatz k versehen, der auf das obere Ende einer Schalterkammer e aufgeschraubt ist. Der Düsenkontakt α und der Aufsatz d sind in diesem Fall zylindrisch ausgebildet, so daß die Spitze des beweglichen Kontaktes c in diesem Fall hakenförmig und durch einen iao Schlitz c¹ nachgiebig ausgebildet ist. In diesem Fall besteht der Finsatz q für den

beweglichen Kontakt c aus einem Weicheisenkern. Der untere zylindrische Teil k ist als äußere Wand nach oben hin weitergeführt. Diese Verlängerung bildet die Feder /. Die Wand der Verlängerung ist schraubenförmig geschlitzt, so daß dadurch die Feder/ entsteht. Die einzelnen Windungen der Feder sind durch dünne Zwischenlager r aus Isolierstoff voneinander getrennt. Der Stromanschluß g ist bei dieser ■ Ausführungsform mit dem oberen Ende der Spirale f verbunden. Der obere Ansatz d des Düsenkontaktes α besteht gleichfalls aus Weicheisen. Dieser Teil hat jedoch mehr die Form einer umgestülpten Tasse, die auf der einen Seite ihres Außenmantels mit einem Schlitz d¹ versehen ist, so daß der tassenförmige Teil über den das obere Ende der Feder / bildenden Leiter gestülpt werden kann. Damit die Eisentasse d nicht mit den Rändern der Windungen der Spiralfeder^" in „Berührung kommen kann, ist ein Ringflansch s aus Isolierstoff vorgesehen, der diese Teile im Abstand voneinander hält. Bei dieser Ausführungsform fließt der den «5 Schalter durchfließende und am oberen Ende der Spiralfeder / eintretende Strom durch die Feder hindurch in den Düsenkontakt α und von hier zu dem beweglichen Kontakt c. Das durch diesen Strom erzeugte Feld verläuft wiederum annähernd axial in der Richtung, in welcher der Lichtbogen gedreht werden soll. Beim Trennen der Schalterkontakte verläuft das Feld annähernd im rechten Winkel zu dem den Spalt zwischen den Kontakten überbrückenden Lichtbogen, Die Reaktion des Feldes auf den Lichtbogen ruft wiederum einen Drehbewegungsimpuls auf den Lichtbogen in dem Ringraum zwischen den Kontakten α und c und demzufolge eine Drehung der Lichtbogenwurzel hervor.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist um den Düsenkontakt α ein geschlossener äußerer Zylinder t aus feuerfestem oder anderem isolierendem Baustoff angeordnet. Dieser- äußere Zylinder ist mit dem Kupferkontakt α an dessen unterem Ende mittels Schrauben befestigt. Der Zylinder t ist, wie aus Fig. 4 hervorgeht, an seinem oberen Ende offen und erstreckt sich weit über das obere Ende des Düsenkontaktes a. Auf den Kontakt α ist eine Blattfeder / aufgesetzt, deren Durchmesser nach oben hin kleiner wird. Das obere Ende der Feder / ist an der Nabe eines Speichensystems ti befestigt, das auf das obere Ende des Zylinders t aufgesetzt und durch eine nach unten verlaufende Rippe u¹ verstärkt ist. Auf diese Weise entweicht der durch den Hohlkontakt a und zwischen diesem Kontakt und dem bewegbaren Kontakt c ankommende Blasstrom durch die zwischen den Windungen der Kupferspirale / verbleibenden Zwischenraum hindurch in den freien Raum. Die Stromanschlußleitung g ist mit dem oberen Ende der Kupferspirale / verbunden, so daß der Strom durch diese Feder in den Kontakt α und von hier zu dem beweglichen Kontakt c fließt. Das in dem Spalt zwischen den Kontakten α und c durch den in der Spiralfeder / fließenden Strom erzeugte Feld verläuft wiederum im wesentlichen rechtwinklig zu dem Lichtbogen. Das" Feld hat die gleiche Wirkung wie das im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschriebene Feld. In dem bewegbaren Kontakt c ist wiederum wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Weicheisenring q eingesetzt.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr könnte die verwendete Konstruktion nach verschiedenen Richtungen hin abgeändert werden. So könnten der innere bewegbare Kontakt an Stelle des äußeren Düsenkontaktes oder beide Kontakte in der Weise geformt sein, daß der in die Kontakte 8g eingeführte Strom das Feld erzeugt, das die Drehung der Lichtbogenwurzel hervorruft. Ferner könnte der innere Kontakt schraubenförmig ausgebildet und das Innere dieses schraubenförmigen Kontaktes mit einem Weicheisenkern angefüllt sein, während das untere Ende der äußeren Wand in eine Weicheisenhülse eingeschlossen sein könnte, um das Feld zu konzentrieren. Die leitfähige Spitze des Kontaktes ist gegenüber dem Eisen beispielsweise durch eine dünne Schicht isoliert, während der Strom dem unteren Teil der schraubenförmigen Spitze durch eine Verbindung von dem unteren Teil des Kontaktstiftes her zugeführt wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrischer Stromunterbrecher, bei dem der Lichtbogen durch den Blasstrom eines Löschmittels, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit ausgelöscht wird, der durch den Spalt zwischen den Elektroden hindurchgeführt und durch einen Gaskanal weggeleitet wird, der in einer oder beiden Elektroden vorgesehen ist, wobei die Lichtbogenlöschung außerdem durch ein elektromagnetisches Feld mittels einer vom Lichtbogenstrom durchflossenen Spule erfolgt, gekennzeichnet durch eine solche Löschmittelführung und Bemessung des Druckes des Löschmittels, daß keine Ausbiegung des Lichtbogens eintritt, und durch eine solche Anordnung der Spule, daß sie in dem Spalt zwischen den Elektroden ein magnetisches Feld erzeugt, welches im wesentlichen parallel zur Richtung des durch den Spalt fließen-

   den Blasstroms verläuft und durchweiche? während der Stromunterbrechung eine ununterbrochene Drehung einer oder beider Lichtbogenwurzeln über die Elektroden 5 oberflächen senkrecht zur Richtung des Blasstroms hervorgerufen wird.
2. 2. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der spulenförmige Leiter, durch welchen

   »ο der elektrische Strom nach der Lichtbogenstrecke fließt, um das magnetische Feld hervorzurufen, entweder durch einen Teil der hohlen Elektrode selbst gegen den zwischen den Elektroden entstehenden Lichtbogen abgeschirmt oder dem als Löschmittel dienenden, gasförmigen oder flüssigen Blasstrom ausgesetzt ist derart, daß der ganze Blasstrom durch die öffnungen zwischen den Windungen der Spule hindurchströmt und die Bildung metallischer Niederschläge oder geschmolzener Tropfen auf der Spule, wodurch die Neigung zum Kurzschließen der Spule hervorgerufen würde, entweder verhindert,

   *5 oder diese Niederschläge sofort entfernt werden.
3. 3. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1, bei dem die eine als Abzugskanal für den Blasstrom dienende Elektrode düsenförmigausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen Ende des Düsenkontaktes (α) ein um diesen herumgeführter spiralförmiger Leiter (/) elektrisch verbunden ist, durch den hindurch der Strom zur Erzeugung des magnetischen Feldes zur Kontaktstelle fließt.
4. 4. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kontakt (α) mit einem im Durchmesser abnehmenden spiralförmigen Leiter (/) versehen ist, durch den hindurch der Strom zur Erzeugung des magnetischen Feldes zu diesem Kontakt oder von dem Kontakt fließt und der so angeordnet ist, daß der Blasstrom durch den zwischen den Windungen des Leiters verbleibenden Zwischenraum hindurch entweicht, nachdem er die Oberfläche der anderen Elektrode (c) bestrichen hat (Fig. 4).
5. 5. Elektrischer Stromunterbrecher nach * Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld zur Drehung einer oder beider Lichtbogenwurzeln durch mit beiden Elektroden verbundene Spulen hervorgerufen wird.
6. 6. Elektrischer Stromunterbrecher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder beide Schalterelektroden (α, c) mit Magneten (q) verbunden sind, welche das erzeugte magnetische Feld konzentrieren oder in eine solche Richtung und an eine solche Stelle lenken, daß das Bestreben, die eine oder beide Lichtbogenwurzeln zu drehen, verstärkt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen