DE665797C - Wechselstromschalter mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes, unter Druck zugefuehrtes Loeschmittel - Google Patents

Wechselstromschalter mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes, unter Druck zugefuehrtes Loeschmittel

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Publication number
DE665797C
DE665797C DES109541D DES0109541D DE665797C DE 665797 C DE665797 C DE 665797C DE S109541 D DES109541 D DE S109541D DE S0109541 D DES0109541 D DE S0109541D DE 665797 C DE665797 C DE 665797C
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DE
Germany
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current
switch
contacts
zero crossing
springs
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Expired
Application number
DES109541D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Fritz Kesselring
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/44Devices for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Wechselstromschalter mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes, unter Druck zugeführtes Löschmittel Die Erfindung betrifft einen Wechselstromschalter mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes, unter Druck zugeführtes Löschmittel. Es ist bekannt, Druckgasschalter mit selbsttätiger Steuerung zu versehen, welche dafür sorgt, daß sich die Kontakte in einem bestimmten Punkt einer Wechselstromhalbwelle trennen. Durch entsprechende Steuerung des Druckgasstromes an der Unterbrechungsstelle können dann Hochleistungsstromkreise schon im ersten Stromnulldurchgang, also nur mit einer Halbwelle Lichtbogendauer, unterbrochen werden. Die Blasdrücke, welche für eine einwandfreie Lichtbogendauer aufzuwenden sind, können jedoch sehr hoch werden.
  • Der erforderliche Löschmitteldruck wird erfindungsgemäß dadurch herabgesetzt, daß die selbsttätige Kontakttrennung im absteigenden Ast der Stromkurve vor dem Stro.mnulldurchgang vorgenommen wird, jedoch nur um so viel früher, daß die bis zum Stromnulldurchgang zur Verfügung stehende Zeitspanne für den Antrieb des Schalters genügt, um einen so großen Teil der Ausschaltbewegung zu vollziehen, daß im Stromnulldurcligang d°r Stromkreis endgültig unterbrochen ist und eine Rückzündung daher nicht mehr stattfinden kann. Durch eine derartige Einrichtung wird der vom Lichtbogen erzeugte, dem Blasdruck entgegenwirkende Gegendruck auf ein Mindestmaß gebracht, da der Schalter niemals bei hohen Stromwerten des Lichtbogens öffnet und die Lichtbogenlöschung grundsätzlich im Stromnulldurchgang erfolgt. Infolgedessen kann auch der Zuführungsdruck des Löschmittels verhältnismäßig niedrig gehalten werden.
  • Es ist zwar bekannt, bei Schaltern mittels magnetischer oder elektrodynamischer Einrichtungen die Kontakte im Stromnulldurchgang oder kurz davor zu trennen. Dann besteht aber die Gefahr, daß die Trennstrecke zwischen den Kontakten durch die wiederkehrende Spannung durchschlagen wird, weil die Zeit von der Kontakttrennung bis zum Anstieg der wiederkehrenden Spannung zur Ausbildung einer genügend langen Trennstrecke nicht ausreicht Lind somit der Abstand zwischen den sich voneinander entfernenden Kontakten in dem Augenblick, in dem nach dem Stromnulldurchgang die Spannung zwischen den Kontakten wieder ansteigt, zu kurz ist, um die Rückzündung zu verhindern. Der Lichtbogen bleibt dann während der folgenden Halbwelle bestehen und erlischt erst, wenn der Strom wieder durch Null geht. Die während dieser Halbwelle erzeugte Lichtbogenarbeit erhöht sowohl die Beanspruchung des Schalters als auch den erforderlichen Löschrnitteldruck und setzt somit die Schaltleistung, die von einem so betriebenen Schalter im Höchsfalle beherrscht werden kann, wesentlich herab.
  • Eine besonders vorteilhafte weitere Ausbildungsform des Erfindungsgedankens besteht darin, daß Hilfskontakte, welche auf den Enden rohrförmiger Hauptkontakte koaxial beweglich angeordnet sind und über Federn mit den Hauptkontakten in Verbindung stehen, als Solenoidkontakte ausgebildet sind, welche durch die Stromkraft entgegen der durch die Federn übertragenen Ausschaftkraft geschlossen gehalten werden, bis der Augenblickswert des Stromes sich dem Nulldurchgang nähert. Bei einer derartigen Ausführung wird der richtige Zeitpunkt für den Beginn der Kontakttrennung selbsttätig in Abhängigkeit von der Höhe des vor der Kontakttrennung durch den Schalter fließenden Stromes verstellt, wobei gleichzeitig Verzerrungen der Stromkurve durch Störvorgänge mit berücksichtigt werden.
  • Es ist zwar bekannt, stiftförmig ausgebildete, stumpf aneinanderstoßende Schaltstücke mit je einer Eisenbewehrung zu versehen, die durch den Stromdurchfluß magnetisch wird und infolgedessen eine Trennung der Schaltstücke erst gestattet, nachdem der Wechselstrom auf einen kleinen Augenblickswert gesunken ist. Bei derartigen Schaltern ist jedoch die Masse der zu bewegenden Teile so groß, daß eine befriedigende Wirkung nicht erzielt werden kann, insbesondere da die Masse der Schaltstücke selbst durch die Eisenbewehrungen noch vergrößert ist. Um ein vorzeitiges Trennen der Schaltstücke bei großer Stromstärke wirksam zu verhindern, müßten die Eisenteile um so größer sein, je größer etwa die Ausschaltkraft bemessen wird. Also auch durch eine Vergrößerung der Ausschaltkraft wird bei diesem bekannten Schalter für die Beschleunigung der bewegten Teile nichts 'gewonnen.
  • Es sind weiterhin Schalter mit strömendem Druckgas als Löschmittel bekannt, bei denen die Hauptschaltstücke mit besonderen, federnd an ihnen angeordneten Hilfsschaltstücken ausgerüstet sind, welche beim Trennen der Kontakte zuletzt außer Berührung kommen, wobei sowohl die Haupt- als auch die Hilfsschältstücke als rohrförmige Hohlkontakte ausgebildet sind, durch deren Inneres das Löschmittel zu- bzw. abgeführt wird. Diesen bekannten Schaltern fehlen jedoch Einrichtungen, durch welche die Trennung nur bei niedrigem Strom in der Nähe eines Nulldurchganges zugelassen, während der übrigen Zeit jedoch verhindert wird. Daher sind bei den bekannten Schaltern die Hilfskontakte aus Kohle hergestellt, damit sie gegen den Lichtbogen widerstandsfähig sind, der';sich ausbildet, wenn die Kontakttrennung in einem Augenblick hoher Stromstärke ein-'tritt. Infolge des in diesem Fall sich bildenden hohen Gegendruckes muß der Blasdruck, durch den die Löschung herbeigeführt werden soll, ebenfalls sehr hoch sein. Das wird gerade durch die erfindungsgemäße Anordnung von besonderen, als Solenoidkontakte ausgebildeten Hilfskontakten vermieden. Für die Anbringung der Solenoidhilfskontakte eignet sich gerade die rohrförmige Gestalt der Hauptkontakte besonders gut, da die Windungen der Solenoide nach Art einer Wicklung um die rohrförmigen Kontakte herumgelegt werden können. Sie stören dann weder den Aufbau der Kontakte noch die Luftführung.
  • Gerade dadurch, daß bei der an sich bekannten Anordnung von Haupt- und Hilfskontakten diese Hilfskontakte in an sich bekannter Weise als Solenoidkontakte ausgeführt sind, wird eine besonders einfache Bauart erzielt, welche eine große Betriebssicherheit gewährleistet.
  • Die Erfindung ist für alle Schalter anwendbar, bei denen ein gasförmiges oder darnpfförmiges Löschmittel durch äußeren Druck zugeführt wird, bei denen also der Druck des Löschmittels nicht durch den zu löschenden Lichtbogen selbst erzeugt werden muß, da es bei allen solchen Schaltern zulässig ist, mit der Kontakttrennung erst im absteigenden Ast der Stromkurve vor dem Stromnulldurchgang zu beginnen. Als Löschmittel kann z. B. auch Gas oder Dampf verwendet werden, ; in dem Flüssigkeit, z. B. in zerstäubter Form, enthalten ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. io ist das Isoliergehäuse des Schalters, in dem die Salenoidkontakte i i, 12 geöffnet werden und der Lichtbogen durch Druckluft gelöscht wird. Die Zuführung der Druckluft in das Gehäuse io erfolgt durch das Zuführungsrohr 13, welches in der Nähe der Kontaktstelle tnü ndet. Die beiden Schaltstücke i i, 1a sind in bekannter Weise als Solenoidkontakte ausgebildet, d. h. sie besitzen stromdurchflossene Windungen, die sich bei geschlossenem Kontakt anziehen und dadurch einen starken Kontaktdruck herstellen. Die Schaltstücke i i, 1z sind lose über leitende Rohre i:I, 15 übergeschoben, an welchen sie mit Hilfe starker Ausschaltfedern 23, 2d. befestigt sind. Die Ausschaltfedern a3, 24 sind nämlich einerseits mit den Flanschen 25, 26 der Rohre 1d:, 15 verbunden, andererseits mit den Solenoidschaltstücken i i, 12, so daß sie sich bei der Ausschaltbewegung spannen können. Die Stromübertragung von den Rohren 1d., 15 auf die Schaltstücke il, 12 wird durch bewegliche leitende Litzen 31, 32 gesichert. Das obere Rohr 14 mündet in ein auspufftopfartiges Gehäuse 16, das untere Rohr 15 in ein ebensolches Gehäuse 17. Die Ausströmöffnungen dieser Gehäuse sind mit 33, 34. 35 bezeichnet. Das Rohr 14 steht fest, während das Rohr 15 über eine Isolierstange 18 von dem Kolben 1g bewegt wird. Der Kolben 1g bewegt sich in dein Druckluftantriebszylinder 2o, dem durch Rohre 27, 28 die Steuerdruckluft zugeleitet wird. Der Strom wird durch die Leitung :2i über einen Gleitkontakt 29 dem Rohr 14 zugeführt und vom Rohr 15 über einen Gleitkontakt 3o durch die Leitung 22 abgenommen.
  • Das Gehäuse io kann über das Rohr 13 ständig mit der Druckgasquelle, z. B. einer Druckgasflasche, in Verbindung stehen. Auf einen Auslösebefehl wird dem über dem Antriebskolben 1g befindlichen Teil des Antriebszylinders 2o Antriebsdruckluft durch das Rohr 27 zugeführt. Der abwärts gehende Kolben 1g bewegt über die Isolierstange 18 das Rohr 15 nach unten, so daß sich die Mündungen der Rohre 15 und 14., die bei geschlossenem Schalter dichtend aufeinandersitzen, trennen. Die Druckluft kann aber vorerst noch nicht in nennenswertem Maße ausströmen, weil die Anordnung so getroffen ist, daß die Rohre durch die übergeschobenen Solenoidschaltstücke i i und 12 gedichtet werden. Die Solenoidschaltstücke 11, 12 werden noch durch die magnetische Anziehungskraft fest zusammengehalten, da sich der Strom im allgemeinen in dein Augenblick, wo der Abwärtsgang des Kolbens 1g beginnt, nicht in der Nähe des Stromnulldurchganges befindet. Die Federn 2,I und 23 spannen sich daher im Anfang der Ausschaltbewegung. In der Nähe des Stromnulldurchganges überwindet die Kraft der gespannten Federn 24, 23 und der Antriebsdruck, der vom Kolben 1g auf das Rohr 15 übertragen wird, die Anziehungskraft der Solenoidkontakte i 1, 12, so daß sich der Kontakt zwischen den Stirnflächen der Schaltstücke i 1, 12 öffnet und- dort der Unterbrechungslichtbogen entsteht. Die Druckluft strömt sofort durch die Rohre 14., 15 und die hohlen, nun darüber hinausgezogenen Schaltstücke 11, 12 aus und löscht durch die heftige Strömung den Lichtbogen, der dein Gasstrom nicht ausweichen kann, in dein Augenblicl.; wo der Strom durch den Nullwert hindurchgeht. '-,Uan hat es durch bekannte Anordnungen in der Hand, ein Aus-«-eichen des Lichtbogens und ein Abwandern der Lichtbogenfußpunkte von den Kontaktstellen zu verhindern, um dadurch jedes unnötige Anwachsen der Lichtbogenlänge und damit der Gegendruckbildung zu meiden.
  • Eine Öffnung des Kontaktes im ansteigenden Ast der Stromwelle, d. h. also knapp nach dem Stromnulldurcbgang, ist unerwünscht, weil in diesem Fall das Anwachsen des Stromes während der Beblasung auf den Stromhöchstwert noch stattfinden könnte. Es soll daher Vorsorge getroffen sein, daß in diesem Fall höchsens ein ganz kurzzeitiges Abheben der Kontakte, welches aber nicht über eine Halbwelle des Wechselstromes andauert, stattfinden kann. Dies läßt sich z. B. durch entsprechende Bemessung der Eigenschwingungsdauer der Federn 23, 24. erreichen, deren Stärke auch in einem gewissen Verhältnis zu der Antriebskraft des Kolbens ig stehen muß.

Claims (3)

  1. PATRNTANSPRÜCHE: i. Wechselstromschalter mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes, unter Druck zugeführtes Löschlniltel und mit selbsttätig in Abhängigkeit vom Augenblicksverlauf des Stromes gesteuerten Trennkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Kontakttrennung im absteigenden Ast der Stromkurve vor dem Stromnulldurchgang stattfindet, jedoch nur um so viel früher, daß die bis zum Stromnulldurchgang zur Verfügung stehende Zeitspanne.für den Antrieb des Schalters genügt, um einen so grollen Teil der Ausschaltbewegung zu vollziehen, daß der Stromkreis im Stroinnulldurchgang endgültig unterbrochen ist.
  2. 2. Wechselstromschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfskontakte, welche auf den Enden rohrförmiger Hauptkontakte koaxial beweglich angeordnet sind und über Federn mit den Hauptkontakten in Verbindung stehen, als Solenoidkontakte ausgebildet sind, welche durch die Stromkraft entgegen der durch die Federn übertragenen Ausschaltkraft geschlosser. gehalten werden, bis der Augenblickswert des Stromes sich dein Nulldurchgang nähert.
  3. 3. Wechselstromschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingungszeit der Federn nur einen Bruchteil einer Viertelperiode des zu unterbrechenden Stromes beträgt.
DES109541D 1933-05-30 1933-05-30 Wechselstromschalter mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes, unter Druck zugefuehrtes Loeschmittel Expired DE665797C (de)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE936457C (de) * 1940-07-27 1955-12-15 Siemens Ag Umlaufschalter
DE1011959B (de) * 1956-02-21 1957-07-11 Siemens Ag Einrichtung zur vorwiegend ohmschen Stromunterbrechung bei Schalterkontakten
DE969871C (de) * 1944-02-24 1958-07-24 Merlin Gerin Leistungsschalter mit zentripetaler Beblasung des Lichtbogens und zylindrische Form aufweisenden Kontakten
DE1081104B (de) * 1957-12-20 1960-05-05 Siemens Ag Steuergeraet fuer Wechselstromschalter
DE1189611B (de) * 1960-08-31 1965-03-25 Siemens Ag Synchronschalter
DE19912713A1 (de) * 1999-03-20 2000-09-21 Abb Research Ltd Stromleitersperreinrichtung

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