Druckluftschalter Es sind Druckgasschalter bekannt, bei denen die
erforderliche Löschströmung durch eine von der Lichtbogenenergie angetriebene Pumpeinrichtung
erzeugt wird. Diese bekannten Einrichtungen sind nur für sehr kleine Abschaltleistungen
brauchbar.Compressed air switch There are known compressed gas switches in which the
required extinguishing flow through a pump device driven by the arc energy
is produced. These known devices are only for very small disconnection capacities
useful.
Durch die Erfindung soll bei einem derartigen Schalter die Löschwirkung
verbessert und damit die Leistungsfähigkeit :des Schalters gesteigert werden. Die
Gasschicht in der nächsten Umgebung des Lichtbogens nimmt sehr schnell eine hohe
Temperatur an, die weiter entfernt liegenden Schichten bleiben aber infolge des
kleinen Wärmeleitvermögens der Gase verhältnismäßig kühl. Dem Lichtbogen wird zu
langsam Wärme entzogen, so daß auch der Druckanstieg nicht genügend kräftig und
plötzlich in Erscheinung tritt, um eine ausreichende Löschströmung zu bekommen.
Um dem Lichtbogen möglichst schnell Wärme zu entziehen und den Gasinhalt der Schaltkammer
möglichst schnell auf einen hohen Druck zu bringen, der eine ausreichende Löschströmung
verbürgt, soll einerseits der Lichtbogen in der oberen Kammer durch einen Blasmagneten
zum Rundlaufen gezwungen werden, damit möglichst viel Gasteilchen in kurzer Zeit
mit dem Lichtbogen in Berührung kommen, und es soll andererseits :durch einen besonderen
Aufbau des-Differentialkolbens der übrige Gasinhalt der Schaltkammer in-recht wirkungsvoller
Weise über den Lichtbogen hinweggespült werden, um auch diesen Gasinhalt zur schnellen
Lichtbogenkühlung 'heranzuziehen. Hierauf wird zu einem späteren Zeitpunkt ein Auslaß
der Schaltkammer durch den Kontaktstift freigelegt, durch den der Druckgasinhalt
ins Freie expandieren kann.
Es ist bekannt, einen Lichtbogen durch
eine Magnetspule zu bewegen; .es ist auch bereits bekannt, in einer Schaltkammer
einen Differentiälpümpkolben einzubauen. Werden beide Mittel bei einem Gasdruckschalter
vereint; so ist es wesentlich, daß der Differentialkolljen eine besondere Gestalt
besitzt. Er muß eine in der Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufende Bohrung besitzen,
durch die der Kontaktstift hindurchgleitet und mit deren Hilfe er den Freigabezeitpunkt
für den Überströmquerschnitt während des Ab'schaltens festlegt. Darüber hinaus soll
es ermöglicht werden, daß mit verhältnismäßig wenig Gasvolumen eine genügende Abriegelung
der Lichtbogenstrecke erfolgt, damit der Kontaktstift Zeit findet, eine sichtbare
Luftstrecke von ausreichender Länge einzustellen, ohne daß zuvor eine Rückzündung
auftritt.The aim of the invention is to achieve the extinguishing effect in such a switch
improved and thus the performance: of the switch can be increased. the
The gas layer in the immediate vicinity of the arc increases very quickly
Temperature, but the layers further away remain as a result of the
small thermal conductivity of the gases relatively cool. The arc becomes too
slowly withdrawn heat, so that the pressure rise is not sufficiently strong and
suddenly appears in order to get a sufficient extinguishing flow.
In order to extract heat from the arc as quickly as possible and the gas content of the switching chamber
as quickly as possible to bring to a high pressure, which a sufficient extinguishing flow
guaranteed, on the one hand the arc in the upper chamber is supposed to be caused by a blow magnet
be forced to run around, so that as many gas particles as possible in a short time
come into contact with the arc, and on the other hand it should: through a special one
Structure of the differential piston the remaining gas content of the switching chamber in-quite effective
Way to be flushed away via the arc in order to also accelerate this gas content
Arc cooling '. This will be followed by an outlet at a later point in time
the switching chamber is exposed by the contact pin through which the compressed gas content
can expand into the open.
It is known to cause an electric arc
move a solenoid; .it is also already known in a switching chamber
to install a differential pumping piston. Both means are used with a gas pressure switch
united; so it is essential that the differential collars have a special shape
owns. It must have a bore running in the direction of movement of the piston,
through which the contact pin slides and with the help of which it determines the release time
for the overflow cross-section during switch-off. In addition, should
it can be made possible that with a relatively small volume of gas a sufficient seal
The arc gap takes place so that the contact pin finds time, a visible one
Set an air gap of sufficient length without prior ignition
occurs.
Dementsprechend besitzt .bei einem Druckgasschalter mit einem in einer
allseitig geschlossenen Schaltkammer angeordneten, den beweglichen Schaltstift umgebenden
und .die Kammer in zwei Räume unterteilenden Differentialkolben, der durch die vom
Lichtbogen hervorgerufene Drucksteigerung bewegt wird und der bei Freigabe der Durchtrittsöffnung
des beweglichen Kontaktes die unter dem Kolben zusammengedrückte Luft durch den
Lichtbogen hindurch in den Raum oberhalb des Differentialkolbens treibt, und bei
dem außerdem eine die Kontaktstelle des Schalters umfassende und durch die Abschaltbewegung
des Kontaktstiftes mit dem Lichtbogen in Reihe zu schaltende Magnetspule vorgesehen
ist, deren magnetische Krafteinwirkung den Lichtbogen zum Umlaufen bringt, erfindungsgemäß
der Differentialkolben einen zylinderförmigen Ansatz, der den Kontaktstift eng umschließt
und die Kammer auf der Seite des beweglichen Kontaktes durchdringt, wobei die Kolbenbohrung
für den Kontaktstift, die .durch einen ringförmigen Kanal mit dem unterhalb des
Kolbens liegenden Kammerraum in Verbindung steht, in ihrer Gesamtlänge so groß bemessen
ist, daß bei Ausfüllung dieser Kolbenbohrung mit dem aus dem unteren Kammerteil
zugepümpten kühlen Gas die Widerstandsstrecke dieser Gassäule bei der Spannung,
für welche der Sehalter bemessen ist, ausreicht, Rückzündungen zu vermeiden: Durch
diese Maßnahmen wird die Löschwirkung des Schalters bei jeder Abschaltleistung verstärkt.
Bei sehr kleiner Abschaltstromstäxke wird ;die Löschdauer verkürzt, und bei Überstromabschaltungen
hat man die Gewähr, däß infolge des Schaltkammeraufbaues höhere Stromstärken als
bei einem gewöhnlichen Löschkammerschalter gut bewältigt werden können. Von :großem
Nutzen ist hierbei die besondere Art des Zusammenarbeitens des Kolbens und des Kontaktstiftes
in bezug auf die Freilegung des Übergangquerschnittes im Kolben: Bei der Abschaltung
z. B. einer kleinen Stromstärke ist der Druckanstieg in der Lichtbogenkammer, wenn
auch durch das Rundlaufen des Lichtbogens erhöht, doch noch mäßig. Trotzdem setzt
sich der Kolben bei dem geringsten Überdruck im Lichtbogenraum in Bewegung, da auf
der Gegenseite des Kolbens bei Beginn der Bewegung noch kein Gegendruck vorhanden
ist. Aber nach verhältnismäßig- kleinem Kolbenweg wird bereits eine für das Einsetzen
einer Pumpwirkung genügend hohe Kompression erzielt. Der Kolben hat sehr Schnell
in der Pumpkämmer einen dem Flächenverhältnis des Kolbens entsprechenden Überdruck
gegenüber dem Druck in der Lichtbogenkammer erzeugt: Seine Bewegungsgeschwindigkeit
wird daher nach kurzem Weg schon abgebremst: Der Kontaktstift bewegt sich aber mit
gleichmäßiger Geschwindigkeit weiter und öffnet den Überströmquerschnitt im Kolben.
Es entsteht eine Strömung aus der Pumpkammer zur Lichtbogenkammer, die bei der kleinen
Lichtbogenstromstärke zur Löschung ausreicht. Erfolgt aber eine Rückzündung, sä
hat der Kontaktstift baldigst auch den Aüslaßquerschnitt im Kolben zum Raum außerhalb
der Schaltkammer freigelegt, so daß der Kammerinhalt über den gelängten und damit
geschwächten Lichtbogen hinweg aus .der Schaltkammer ausströmen und den Lichtbogen
löschen kann. Bei der Abschaltung hoher Stromstärken hingegen ist der erforderliche
Kolbenweg weit größer, bis die Pumpzvirkung eintritt. Es paßt sich das Zusammenspiel
von Kolben und Kontaktstift bei diesem Druckgasschalter selbsttätig der nunmehr
erforderlich werdenden Druckdifferenz für die Löschspülung an: Entsprechend dem
höheren Drucke im Lichtbogenraum muß auch die Kompression im Pumpraum eine hohe
sein. Dazu muß der Kolben aber einen größeren Weg zurücklegen. Da bei Beginn der
Bewegung des Kolbens auf seiner Pumpseite nur Atmosphärenspannung herrscht, so wird
der Kolben durch Wucht vorgeschleudert; er erreicht eine größere Geschwindigkeit,
als der Schaltstift besitzt, so daß die Verbindungsöffnung zwischen den beiden Kammerräumen
durch den Kontaktstift länger verschlossen bleibt als bei kleinen Stromstärken.
Es wird die Verbindungsöffnung erst dann freigelegt, wenn die Kompression im Pumpraume
so groß geworden ist, ,daß der Kolben in seiner Bewegungsgeschwindigkeit abgebremst
wird und sich nur mit kleinerer Geschwindigkeit weiterbewegt. Der Kontaktstift aber
behält seine Geschwindigkeit
bei, er legt die Ausströmöffnung der
Schaltkammer frei und zieht den Lichtbogen in den zylinderförmigen Kolbenansatz
hinein. Die durch die Verbindungsöffnung vom Pumpraum zum Lichtbogenraum einsetzende
Bespülung des Lichtbogens wird den Lichtbogen beim Stromnulldurchgang löschen. Geschieht
dies nicht, so folgt, nachdein der Kontaktstift den Auslaßquerschnitt der Schaltkammer
zur Außenluft freigegeben hat, ein Ausströriien auch durch den engen Kolbenkanal
über den gelängten und damit geschwächten Lichtbogen hinweg, so daß beim nächsten
Stromnulldurchgang die ganze Länge der engen Kolbenbohrung mit kühlem Gas angefüllt
ist. Die Länge des Kolbenansatzes ist so gewählt, daß bei der Höchstspannung, für
welche der Schalter bemessen ist, die Widerstandsstrecke .der Gassäule in der Kolbenbohrung
ausreicht, Rückzündungen zu vermeiden. Der Schaltstift erhält dadurch die genügende
Zeit, die sichtbare Lufttrennstelle einstellen zu können.Accordingly, has .bei a pressure gas switch with one in one
arranged switching chamber closed on all sides, surrounding the movable switching pin
and .the chamber dividing the chamber into two spaces differential piston, which by the from
The pressure increase caused by the arc is moved and when the passage opening is released
the moving contact allows the compressed air under the piston to flow through the
Arc drives through into the space above the differential piston, and at
which also encompasses the contact point of the switch and due to the switch-off movement
of the contact pin with the arc to be connected in series magnet coil is provided
is whose magnetic force causes the arc to rotate, according to the invention
the differential piston has a cylindrical extension that tightly encloses the contact pin
and penetrates the chamber on the side of the movable contact, wherein the piston bore
for the contact pin, which. through an annular channel with the below the
Piston lying chamber space is in connection, dimensioned so large in their total length
is that when filling this piston bore with the one from the lower chamber part
pumped cool gas the resistance path of this gas column at the voltage,
for which the Sehalter is designed is sufficient to avoid re-ignition: By
these measures, the extinguishing effect of the switch is reinforced with every breaking power.
The extinguishing time is shortened with very low cut-off currents, and with overcurrent cut-outs
one has the guarantee that due to the switching chamber structure higher currents than
can be easily dealt with with an ordinary extinguishing chamber switch. From: great
The benefit here is the special way in which the piston and the contact pin work together
With regard to the exposure of the transition cross-section in the piston: When switching off
z. B. a small amperage is the pressure rise in the arc chamber when
also increased by the concentricity of the arc, but still moderately. Still sets
the piston starts to move at the slightest overpressure in the arc chamber, because on
on the opposite side of the piston at the start of the movement there is no counterpressure
is. But after a relatively short piston stroke, one is ready for insertion
A sufficiently high compression achieved a pumping action. The piston has very fast
an overpressure corresponding to the area ratio of the piston in the pump chamber
generated in relation to the pressure in the arc chamber: Its speed of movement
is therefore already braked after a short distance: The contact pin moves with it
constant speed and opens the overflow cross-section in the piston.
A flow is created from the pumping chamber to the arc chamber, which is the case with the small
Arc current is sufficient to extinguish. But if a flashback occurs, see
the contact pin will soon also have the outlet cross-section in the piston to the space outside
the switching chamber exposed, so that the chamber contents over the elongated and thus
weakened arc away from .the switching chamber and the arc
can delete. When switching off high currents, however, the required
Piston travel far greater until the pumping effect occurs. It adapts to the interaction
of piston and contact pin in this gas pressure switch automatically the now
required pressure difference for the extinguishing flush to: According to the
At higher pressures in the arc chamber, the compression in the pump chamber must also be high
be. To do this, however, the piston has to cover a greater distance. Since at the beginning of the
Movement of the piston on its pump side only atmospheric tension prevails, so will
the piston is thrown forward by force; he reaches a higher speed,
than the switching pin, so that the connecting opening between the two chamber spaces
remains closed longer by the contact pin than with small currents.
The connection opening is only exposed when the compression in the pump room
has become so large that the piston slows down in its speed of movement
and only moves at a slower speed. But the contact pin
keeps its speed
at, he lays the outflow opening of the
Switching chamber free and draws the arc into the cylindrical piston base
into it. The one starting through the connecting opening from the pump chamber to the arc chamber
Flushing the arc will extinguish the arc when the current passes zero. Happens
this does not follow, after the contact pin passes the outlet cross-section of the switching chamber
has released to the outside air, a leakage also through the narrow piston channel
over the elongated and thus weakened arc, so that with the next
Zero current passage filled with cool gas along the entire length of the narrow piston bore
is. The length of the piston neck is chosen so that at the maximum voltage, for
which switch is dimensioned, the resistance path of the gas column in the piston bore
sufficient to avoid re-ignition. This gives the switch pin sufficient
Time to be able to adjust the visible air separation point.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es bezeichnet
Q eine Löschkammer, die von dem Isolator b getragen wird. In der Löschkammer ist
ein Differentialkolben c eingebaut, .durch den der bewegliche Kontaktstift d hindurchgleitet,
um in der Einschaltstellung mit dem ortsfesten Kontakt e eine stromleitende Verbindung
herzustellen. Dein festen Kontakt e ist ein Hilfskontakt fvorgelagert, durch den
die Magnetspule g in den Stromkreis eingeschaltet wird, sobald der Kontaktstift
d beim Ausschalten den Kontaktteil e verlassen hat. Der Stromverlauf erfolgt dann
vom Kontaktstift d über den Hilfskontakt f zur Magnetspule g und von dort über die
Stromschiene h zum Anschlußkontakt i. Der Differentialkolben c besitzt radial zum
Kontaktstift verlaufende Kanäle h, durch die die Druckluft aus dem Pumpraum
1 zum Lichtbogenraum m überströmt, wenn der Kontaktstift d die Verbindungsöffnung
n der beiden Räume verlassen hat. Der Kolben c enthält darüber hinaus noch Ausströmkanäle
o, durch die zusätzlich Druckgas über den Lichtbogenpfad zum Raum außerhalb der
Löschkammer ausströmen kann. Die Feder p dient dazu, den Kolben c nach beendetem
Löschvorgang wieder in die Anfangsstellung zurückzuführen.An exemplary embodiment is shown in the drawing. Q denotes an arcing chamber which is carried by the insulator b. A differential piston c is installed in the quenching chamber, through which the movable contact pin d slides in order to establish a current-conducting connection with the stationary contact e in the switched-on position. Your fixed contact e is preceded by an auxiliary contact f, through which the magnetic coil g is switched on into the circuit as soon as the contact pin d has left the contact part e when it is switched off. The current then flows from the contact pin d via the auxiliary contact f to the magnet coil g and from there via the busbar h to the connection contact i. The differential piston c has channels h extending radially to the contact pin, through which the compressed air flows from the pump chamber 1 to the arc chamber m when the contact pin d has left the connecting opening n of the two chambers. The piston c also contains outflow channels o, through which additional compressed gas can flow out via the arc path to the space outside the quenching chamber. The spring p is used to return the piston c to its initial position after the extinguishing process has ended.
Bei der Einleitung .des Ausschaltvorganges wird der Kontaktstift d
nach unten bewegt. Er verläßt den festen Kontakt e und kurz darauffolgend auch den
Hilfskontakt f, so daß zwischen dem Hilfskontakt f und dem Kontaktstift d ein Lichtbogen
brennt. Der Strom fließt nunmehr von dem Stift d über den Hilfsk ontakt f durch
.die Magnetspule,- und über die Leitung h zum Anschlußkontakt i. Die
durch die Magnetspule g hervorgerufene Blas, wirkung setzt den zwischen dem Kontakt
f und dem Stift d brennenden Lichtbogen in Umlauf, so daß eine gute Berührung mit
immer neuen Luftteilchen im Raume m zustande kommt. Der Druckanstieg in diesem Raum
erfolgt daher schnell und kräftig, so daß der Differentialkolben mit Wucht nach
unten getrieben wird. Auf seinem Wege verdichtet der Kolben den Luftinhalt im Raume
1. Während des Verdichtungsvorganges eilt der Differentialkolben der Kontaktstiftbewegung
voraus, und es bleibt die Verbindungsöffnung n zwischen den Druckräumen
1 und m verschlossen, bis der Druck im Pumpraum 1 so hoch ist, :daß er dem
Druck im Lichtbogenraum das Gleichgewicht hält, der Kolben also eine Gleichgewichtslage
erreicht hat. Erst jetzt öffnet der Kontaktstift d die Verbindungsöffnung jz, und
es entsteht eine Löschströmung vom Pumpraum 1 höheren Druckes zum Lichtbogenraum
m niedrigeren Druckes über den Lichtbogen hinweg. Hat der Kontaktstift d auf seinem
weiteren Ausschaltweg den Einlaßquerschnitt der Auslaßkanäle o überschritten, so
erfolgt ein zusätzliches Ausströmen des Löschmittels durch diese Auslaßkanäle hindurch,
und es wird zuverlässig gelöscht, da beirrt nächsten Stromnulldurchgang die ganze
Länge der Kolbenbohrung mit frischem Gas, das noch nicht mit dem Lichtbogen in Berührung
war, abgeriegelt wird.When initiating the switch-off process, the contact pin d is moved downwards. It leaves the fixed contact e and shortly thereafter also the auxiliary contact f, so that an arc burns between the auxiliary contact f and the contact pin d. The current now flows from the pin d via the auxiliary contact f through .die magnet coil, - and via the line h to the connection contact i. The blowing effect caused by the magnetic coil g sets the arc burning between the contact f and the pin d in circulation, so that there is good contact with ever new air particles in the space m. The pressure increase in this space is therefore rapid and powerful, so that the differential piston is driven downwards with force. On its way, the piston compresses the air content in space 1. During the compression process, the differential piston hurries ahead of the contact pin movement, and the connecting opening n between the pressure spaces 1 and m remains closed until the pressure in the pump space 1 is so high that it is the Pressure in the arc chamber keeps the equilibrium, i.e. the piston has reached an equilibrium position. Only now does the contact pin d open the connection opening jz, and an extinguishing flow is created from the pump chamber 1 of higher pressure to the arc chamber m of lower pressure across the arc. If the contact pin d has exceeded the inlet cross-section of the outlet channels o on its further switch-off path, an additional outflow of the extinguishing agent takes place through these outlet channels, and it is reliably extinguished because the next current zero passage confuses the entire length of the piston bore with fresh gas that is not yet with it the arc was in contact is sealed off.