DE676648C - Schalter mit Lichtbogenloeschung durch ein gas- oder dampffoermiges Loeschmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Gas, das unter der Einwirkung des Lichtbogens aus einem festen Stoff entwickelt wird, insbesondere durch Dampf, der durch den Lichtbogen aus Borsäure, Ammoniumalaun oder einem ähnlichen festen Stoff mit chemisch gebundenem Wasser ausgeschieden wird. Bei derartigen Schaltern beruht die Löschwirkung

auf der Entionisierung des Lichtbogenraumes durch die aus dem festen Stoff durch Einwirkung des Lichtbogens entwickelten Gase oder Dämpfe. Damit diese Löschwirkung bei dem Unterbrechen kleiner Ströme und damit bei schwachen Lichtbögen vorhanden ist, muß der Lichtbogen mit dem festen Stoff in enge Berührung kommen. Dies geschieht dadurch, daß ein Kanal in einem aus dem festen Stoff gebildeten Körper, in den der Lichtbogen durch eine bewegliche Stabelektrode hineingezogen wird, so ausgebildet ist, daß seine Wandung die Elektrode eng umgibt. Bei größeren Strömen, die eine bedeutend stärkere Gas- oder Dampfentwicklung verur-Sachen, besteht dann aber die Gefahr, daß der Schalter durch den hohen Druck, der in dem Kanal entsteht, zersprengt wird.

Um diese Gefahr zu vermeiden und einen Schalter der genannten Art zum Unterbrechen kleiner und großer Ströme gleich gut geeignet zu machen, ist es bekannt, zwei parallel geschaltete Kontaktpaare zu verwenden, von denen das eine, im Zuge der Hauptleitung liegende, zum Löschen großer Lichtbögen mit einem weiten Lichtbogenraum ausgestattet ist, während das andere, über einen Widerstand angeschlossene, zum Löschen kleiner Lichtbögen einen engen Lichtbogenraum besitzt. Die beiden Kontaktpaare sind mit einer Einrichtung zum gemeinsamen Schalten versehen, welche bewirkt, daß ungeachtet dessen, ob der zu unterbrechende Strom groß oder klein ist, stets das im Zuge der Hauptleitung liegende Kontaktpaar zuerst geöffnet wird, während die Öffnung des über den Vorwiderstand parallel geschalteten Kontaktpaares kurz danach stattfindet. Es ist ferner an sich bekannt, bei Schaltanordnungen mehrere Kontaktpaare miteinander derart beweglich zu kuppeln, daß beim Abschalten die einzelnen Kontaktpaare nacheinander geöffnet werden, jedoch ist bei den bekannten Schaltanordnungen die zeitliche Öffnungsfolge für alle Stromstärken stets gleich.

Im Gegensatz dazu ist nach der Erfindung ein Schalter der eingangs geschilderten Art mit zwei beweglich miteinander gekuppelten Kontaktpaaren mit einer von dem abzuschai-

tenden Strom abhängigen Steuereinrichtung versehen, die die Reihenfolge der Schaltbewegung derart beeinflußt, daß unterhalb eines vorbestimmten Stromwertes das von dem engeren Lichtbogenraum, oberhalb diesei Stromwertes das von dem weiteren Lichtbogenraum umgebene Kontaktpaar als letztes getrennt wird.

In der Zeichnung sind verschiedene Aus-ίο führungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar in den Fig. ι und 2 ein Schalter mit stiftförmigen Schaltstücken, welche sich in axialer Richtung in Kanälen innerhalb des sie radial von allen Seiten eng umschließenden Löschmittelkörpers bewegen und beim Ausschalten den Lichtbogen in diese Kanäle hineinziehen. Die Fig. 3 bis 5 stellen eine andere Ausführungsform mit schwenkbaren Schaltstücken dar, welche sich an· der Eintrittssteile von spaltförmigen, flachen Schaltkammern bewegen, in die beim Ausschalten entstehenden Lichtbogen hineingeblasen werden. Der Schalter nach Fig. r hat zwei in Reihe liegende gleich ausgebildete Unterbrechungseinrichtungen, die teils in Ansicht, teils im Schnitt dargestellt sind. Die festen Schaltstücke bestehen aus den Platten 47, an welche die Stromzuleitungen angeschlossen sind. Sie haben je ein Durchtrittsloch 69 für den beweglichen dicken Schaltstift 29 sowie eine Versenkung 53, in welcher der dünnere Schaltstift32 in Einschaltstellung zur Anlagekommt. Auf den Platten 47 sind Doppelhebel 49 angeordnet, die mit den Platten leitend verbunden sind und unter der Spannung von Federn 5¹ stehen, welche den Kontaktdruck hervorrufen, wenn sich in eingeschalteter Stellung die Schaltstücke 29 gegen die Hebel 49 legen. Unterhalb der festen Schaltstücke 47 befinden sich die -Löschkörper 9. Diese besitzen je zwei Durchtrittskanäle 43 und 45 für die Schaltstifte 29 und 32, die sie gemeinsam umschließen. Die Löschkörper werden nach Fig. 1 beispielsweise aus übereinandergestapelten Fiberplatten 61 gebildet. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung, nämlich einen aus gepreßter" Borsäure hergestellten inneren Zylinder 73, in welchem sich die Durchtrittskanäle 75, Jj befinden. Dieser wird von einem aus mechanisch besonders festem Stoff bestehenden äußeren Hohlzylinder 71 fest umschlossen und zusammengehalten. Bei beiden Ausführungen nach Fig. 1 und nach Fig. 2 ruhen die Löschkörper auf einer gemeinsamen Isolierplatte 67, welche ebenfalls mit Durchtrittsöffnungen für die Schaltstifte versehen ist. Die ganze Oberseite des Schalters ist mit einem Isolierstück 55 abgedeckt. Dieses besitzt zwei kappenartige Ausbuchtungen 57, welche die Doppelhebel 49 umgeben und somit einen oberen Abschluß für die Kanäle 43 bilden. Ein Steg 59 verbindet die beiden Kappen miteinander. Mittels Gewindebolzen 65, die sich durch die Löschmittelkörper 9 hindurch ...erstrecken, wird der ganze feststehende !"Schalterteil zusammengehalten. Er ist an dem nur teilweise dargestellten Schaltergestell 1 befestigt. .

Die dicken Schaltstifte 29 werden von einer gemeinsamen leitenden Schaltbrücke 27 getragen, an welcher die Antriebsstange 23 angreift. Der Antrieb selbst ist nicht dargestellt. Die dünnen Schaltstifte 3>2 sind durch eine besondere kleinere Schaltbrücke 41 miteinander verbunden. Letztere ist an der ersteren durch Bolzen 33 verschiebbar geführt und steht unter dem Druck von Federn 35, welche die-beiden Schaltbrücken voneinander zu entfernen suchen. 37 und 39 sind U-förmige Magneteisen, welche mit ihren Schenkeln einander zugewandt auf den Schaltbrücken 27 bzw. 41 sitzen.

Der Schalter wirkt folgendermaßen: Wird Ausschalten des normalen Betriebs-

stromes oder infolge Auslösung durch einen kleinen Überstrom die Schaltstange 23 nach unten bewegt, so bewegt sich zunächst nur die an ihr befestigte Schältbrücke 27 mit den dicken Schaltstiften 29. Diese werden infolgedessen von den festen Gegenschaltstücken 49 und 47 getrennt. Ein Lichtbogen entsteht dabei nicht; denn der Strom fließt nun weiter über die dünnen Schaltstifte 32, welche durch die Federn 35 nach wie vor in die Versenkungen 5 3¹ der festen Schaltstücke 47 hineingedrückt werden. Sobald die große Schaltbrücke 27 bei der Abwärtsbewegung auf die Köpfe der Führungsbolzen 33 aufgetroffen ist, wird bei der weiteren Abwärtsbewegung der Schaltstange 23 auch die kleine Schaltbrücke too 41 mitgenommen, so daß nunmehr die dünnen Schaltstifte 32 von den festen Gegenschaltstücken 47 getrennt werden. Hierbei wird ein Lichtbogen in den dünnen Löschkanal.45 hineingezogen. Durch die innige Berührung tos des Lichtbogens mit der Kanal wandung wird aus dem Löschmittel Dampf in ausreichender Menge gebildet, der den Lichtbogen löscht, indem er nach unten abströmt, weil die Kanäle 45 nur nach dieser einen Seite hin offen sind.

Geschieht die Auslösung infolge eines starken Überstromes, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses, so erregt dieser Strom, der ja durch die Schaltbrücken 27 und 41 hindurchfließt, die Magnete 37 bis 39 so stark, daß sie sich entgegen der Federkraft 35 gegenseitig anziehen, bevor die Ausschältbewegung der Stange 23 einsetzt. Infolgedessen werden zunächst die dünnen Schaltstifte 32 von den festen Gegenschaltstücken 47 getrennt, danach erst folgt die Ausschaltbewegung der dicken

Schaltstifte 29. Der Lichtbogen bildet sich infolgedessen an letzteren und wird in die weiten Kanäle 43 hineingezogen. Dort wird die zur Lichtbogenlöschung ausreichende Dampfmenge aus dem umgebenden Löschmittel erzeugt, die wiederum nach unten abströmt, da sie nach oben wegen der Abschlußkappen 57 nicht entweichen kann. Wegen der größeren Breite der Kanäle 43 kann sich auch

ίο bei der starken Dampf entwicklung, die von einem Kurzschlußlichtbogen hervorgerufen wird, kein so hoher Druck ausbilden, daß die Löschmittelkörper 9 in Gefahr kommen könnten, gesprengt zu werden.

Das zweite Ausführungsbeispiel ist ein Schalter, der in Fig. 3 in Ansicht von der Seite mit abgenommener Schaltkammer wand dargestellt ist, während Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht und Fig. 5 einen Querschnitt durch die Löschkammern, von oben gesehen, zeigt. Dieser Schalter besitzt einen schwenkbaren Schaltstückträger 99, mit dem ein bogenförmiges Schaltstück 109 von großem Querschnitt fest verbunden ist. Ein zweites bogenförmiges Schaltstück 111 von geringerem Querschnitt ist an dem Schaltstückträger 99 so angelenkt, daß es in der Ausschaltrichtung ' eine Schwenkbewegung ausführen kann. Um die nebeneinanderliegenden Arme der Schaltstücke 109 und in ist ein geteilter Magneteisenring angeordnet, dessen einer U-förmiger Teil 125 am Schaltstück 109 und dessen anderer flacher Teil 127 am Schaltstück 111 befestigt ist. In dem Rücken des iU-förmigen Teiles 125 ist ein Schraubenbolzen 129 eingelassen, der den flachen Teil 127 durchdringt und mit einer Mutter versehen ist, die die Schwenkbewegung der beiden Schaltstücke 109 und in gegeneinander begrenzt. Auf dem Bolzen 129 sitzt zwischen den beiden Eisenteilen 127 und 125 eine Druckfeder 131.

Oberhalb der Schaltstücke ist die Lichtbogenlöscheinrichtung 91 mit den beiden Lichtbogenkammern 8a und 83 angeordnet, die von den isolierenden Abschlußwänden 117 bis 119 gebildet werden. Die Wände werden durch Bolzen 121 zusammengehalten und sind auf der Innenseite mit Platten 123 aus dampfabgebendem Stoff, z. B. Borsäure, ausgekleidet. An den Seiten der Kammern befinden sich die Lichtbogenhörnerpaareii3 bzw. 115. Je ein Horn ist als festes Gegenschaltstück ausgebildet, an welchem die bogenförmigen beweglichen Schaltstücke 109 bzw. in zur Anlage kommen. Das andere Horn jedes Paares ist mit dem ihm zugehörigen beweglichen Schaltstück leitend verbunden.

Die Löscheinrichtung 91 sitzt auf einer Grundplatte 85, an welcher auch der Schwenkpunkt des Schaltstückträgers 99 befestigt ist.

Durch die Grundplatte sind die Zuleitungen 87 hindurchgeführt. Von der einen führt eine biegsame Leitung zum Träger 99 der beweglichen Schaltstücke. Die Verbindung der anderen Zuleitung mit den festen Schaltstücken 113 bzw. 115 ist schematisch dargestellt.

Die Zuleitungen 87 sind bei geschlossenem Schalter durch eine Kontaktbrücke 89 unmittelbar miteinander verbunden. Diese ist für den Dauerstrom bemessen und zu den eigentlichen Abschaltkontakten 109 und in parallel geschaltet. Sie ist an einem Arm 97 angelenkt, der um den gleichen Punkt drehbar ist wie der Kontaktträger 99. An der Brücke 89 greift die Schaltstange 107 über eine Schwinge 101 an, welche mit einem Längsschnitt versehen ist. In diesem Schlitz bewegt sich der Kontaktträger 99. Eine Feder 105 wirkt auf ihn im Sinne der Kontakt-Schließung.

Erfolgt aus der gezeichneten Einschaltstellung eine Öffnungsbewegung, so bewegt sich mit der Schaltstange 107 zugleich die Schwinge 101. Der Dauerkontakt 89 öffnet sich sofort ohne Lichtbogenbildung. Der Strom fließt nun über die Kontakte 109 und in. Ist er klein, so öffnet sich bei der weiteren Ausschaltbewegung als nächster der Kontakt 109, indem er von der Schwinge 101 mitgenommen wird, wenn die durch den Längsschlitz ermöglichte gegenseitige Bewegung von Schwinge und Kontaktträger beendet ist. Das schmale Schaltstück 111 bleibt jedoch noch langer in Berührung mit dem Gegenschaltstück und öffnet sich erst zuletzt. Der dabei gezogene Lichtbogen wird dann durch elektrodynamische Wirkung in die enge Löschkammer 83 hineingeblasen und dort durch den entwickelten Dampf gelöscht. Überschreitet der Überstrom einen vorher eingestellten Wert, so wird nach Öffnen des Dauerkontaktes der Brücke 89 das schmale Schaltstück in infolge der starken Erregung des Magneten 125 bis 127-angezogen und somit von seinem Gegenschaltstück getrennt. Zuletzt öffnet sich das größere Schaltstück 109, so daß der entstehende Lichtbogen in die breitere Löschkammer 81 getrieben und dort gelöscht wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Schalter mit Lichtbogenlöschung durch ein gas- oder dampfförmiges Löschmittel, das unter der Einwirkung des Lichtbogens • aus einem festen Stoff, insbesondere aus einem Stoff mit chemisch gebundenem Wasser, entwickelt wird, und mit zwei parallel geschalteten Kontaktpaaren, von denen das eine zum Löschen kleiner Lichtbogen mit einem engen Lichtbogenraum,

   das andere zum Löschen großer Lichtbogen mit eiriem weiten Lichtbogenraum ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Schaltbewegung der beweglich miteinander gekuppelten Kontaktpaare mit Hilfe einer von dem abzuschaltenden Strom abhängigen Steuereinrichtung derart beeinflußt wird, daß unterhalb eines vorbestimmten Stromwertes das von dem engeren Lichtbogenraum, oberhalb dieses Stromwertes das von dem weiteren Lichtbogenraum umgebene Kontaktpaar als letztes getrennt wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schaltstückträger auf eine begrenzte Strecke gegeneinander federnd beweglich sind und ein vom Schalterstrom erregter Elektromagnet angebracht ist, der die Schaltstückträger starr miteinander kuppelt, sobald der Schalterström einen vorbestimmten Wert überschritten hat.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der weite und der enge Löschkanal in ein und demselben aus dem Löschmittel gebildeten Körper befinden.
4. 4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derLöschmittellcörper aus gepreßter Borsäure besteht und von einem äußeren Hohlzylinder umgeben ist, der aus einem Werkstoff von hoher mechanischer Festigkeit besteht.
5. 5. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Schaltkontaktpaaren noch ein Dauerkontaktpaar parallel geschaltet ist.
6. 6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschkanäle als flache, spaltartige Lichtbogenkammern ausgebildet sind und daß die beweglichen Kontakte aus je einem Bogenstück bestehen, von denen das eine am anderen in der Ausschaltrichtung schwenkbar angelenkt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen