DE7007773U

DE7007773U - Lichtbogen-unterbrechungs- und loescheinheit fuer einen elektrischen leistungsschalter.

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Publication number: DE7007773U
Application number: DE7007773U
Authority: DE
Original assignee: Magrini Fabbriche Riunite Magrini Scarpa e Magnano MSM SpA
Current assignee: Magrini Fabbriche Riunite Magrini Scarpa e Magnano MSM SpA
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1970-06-04
Also published as: GB1307895A; DE2009986A1; FR2037813A5; US3626127A; CH522946A; BE747144A

Description

HAMBURG-MÜNCHEN
ZÜSTEILTIXGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · SEPERWAU«

M.S.M. S.p.A. «i-e3eo.ee TELEOH. NEOXDAPaTENT MÜNCHEN Via F. Juvara 9

Mailand/Italien Hamburg, ^{2# 1}^¹* ¹⁹⁷°

Licbtbogen-TJnterbreebungs- and Locheinheit für einen elektrischen leistungsschalter

Sie Erfindung "besieht sich auf eine Einheit sum Unterbrechen und Löschen des «wischen den Zontakten eines sich öffnenden Iieistungsschalters überspringenden Lichtbogens und insbesondere auf Verbesserungen an den Tersohiedenen Löscheinrichtungen innerhalb der Lichtbogenkammer τοη elektrischen Leistungsschaltern, die daxäax getivetet sind, eiss gegssüber bekannten Löscheinrichtungsn bessere Lgscäwixkang su erzielen.

Ss ist bekannt, daß Leistungsschalter mit magnetischer BIasung für Abschaltung in der Luft ait einer LichtoogenlSscneinheit versehen sind, die zwei Kontakte aufweist, swiseben denen heim Öffnen des Leistungsschalter ein Lichtbogen

eingeleitet und vermittels bekannter Lichtbogenhörner und Lichtbogenverdrängungshörner nach oben in eine Unterbrechungskammer verlagert wird, die aus einem :Satz von Platten, im allgemeinen aus Hartporzellan, besteht, die in zwei Paketen oder Abschnitten von einem im wesentlichen zueinander identischen Aufbau angeordnet sind und in bekannter Weise zwei sich gegenüberliegende Löschkammern bilden.

Das eine Anschlusstück des Leistungsschalters mit magnetischer Blasung ist mit dem feststehenden Kontakt und mit dem diesem zugeordneten Lichtbogenhorn, and das andere Anschlufiatück mit dem beweglichen Kontakt und dessen LlehtbOgwBuOf u Tvrbuuuwü· Im ällgSülaiä Siod mit dvu geSSuuteu Abreißkontakten noch weitere Kontakte verbunden, die dazu dienen, bei vollständig geschlossenem Schalter den Betriebsstrom aufzunehmen. Im mittleren Teil der Löschkammer sind zwei Lichtbogenverdrängungshörner angeordnet, deren Anschlüsse mit den beiden in Seihe geschalteten Blasspulen verbunden sind.

Bei der Ausschaltung eines Stromreises bewegt sich der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt weg und verursacht damit das Sntstehen eines Lichtbogens, der als aus

drei Abschnitten bestehend bezeichnet werden ka&n. Der

. Lichtbogen neigt unter dem Einfluß der durch den Lichtbogen erwärmten Luft und infolge der magnetischen Kräfte, welche eine Terlängerung des Lichtbogens begünstigen, da» zu, nach oben zu wandern.

Der erste Lichtbogenabachnivc erstreckt sich zwischen dem an dem beweglichen Kontakt entsprechenden Lichtbogenhorn and dem diesem zugeordneten LichtbogenverdrSngungshorB, der zweite Lichtbogenabachnitt zwischen den beiden LichtbogenverdrängungshBrnern, und der dritte Abschnitt zwischen dem an dem feststehenden Lichtbogenhorn und dem diesem zugeordneten Lichtbogenverdrängerhorn.

j Zwei kleine Lösch- oder Hilfskammern, die sich in der Mitte

der Hauptkammer befinden, haben die Aufgabe, den zweiten

\ Lichtbogenabschnitt zu unterbrechen und die beiden vorge-

nannten, in Eeihe geschalteten Blasspulen in den Stromkreis

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einzuscnaj.ten. Sie AoBooxtiBBe qcst is —^--■■'»^ —— —^—^^ y

Spulen sind jeweils mit den beiden Lichtbogenverdrängongshörnern verbunden. Infolge der durch die Reaktanz der Spa-Isu ersesgtes gegsselektrcactcrisshgs Kraft- Nissan HilfelSschkammern fQr den verdrängten Lichtbogen vorgesehen sein, um nach dem !Sachen des zweiten Lichtbogenabschnitts die

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Blasspulen in Reihe mit den beißen übrigen Mchtbogenabschnittec einschalten xc könnet:.

Barch die Erregung dieser Spulen wird ein magnetischer in einem geeignet ausgebildeten magnetischen !reis

der ein Paar seitlich angeordneter magnetischer Polplatten aufweist. Die Polplatten bestehen rorsugsweise ans Blechen eines geeigneten magnet leben Materials· Sin ans dem gleichen Material hergestellter Magnetkern verbindet die beiden Polplatten miteinander* and die Blasspalen sind auf den Hagnetkern gewickelt.

Wie der Itechmann weiÄ, ersengt dieser magnetische Xrels (des B-fyps) im erregten Zustand einen magnetischen TIoS «wischen den Polplatten, der sich quer «wischen den Polplatten erstreckt and die nach oben gerichtete Verlagerung des ersten and des «weiten X-iehtbogenabechnltte in die Iiöschkammer hervorruft· Innerhalb der löschkammer η befinden sich Hartporeellanplattea einer solchen formgebung and 1· einer solchen Anordnung, dafi sie für den Lichtbogen einen «icksackförmlgen Weg bilden, wodurch dieser verlängert J

i und schnell gelöscht wird.

Scbalterausfi&rangen der vorstehend beschriebenen Art sind

im äUgemeinen sehr Terwicxwlt, empfindlich and baten groSe Abmessungen. Di· lonstruktion und di# gec*ss*itige Anoirdnung d«r r«ramikplatten, so*ie im *ll««««inen die ganse

ammer stollen eines der-wicbtigstec and empfindlichsten Sro'bleae derartiger Xeistongsec&alter dar· AoSerdem haben derartige Einheiten stets ein hohes Gewicht and sind sehr kostspielig.

Ss besteht daher ein großes Interesse an der Verbesserung von Unterbrechung- and Iröecheinrichtungen im Hinblick auf eine schnellere and wirksamere L&ichvirkung, wodurch sicn wiederum die GrSSe der Einheiten Terringera and diese toteinfachen lassen, mit den sieb, daraas ergebenden offensichtlichen technischen and wirtschaftliches Torteilen.

Es 1st daher AUfeabe der Erfindung, eine Terbesserte Tfaterbrechungs- und löscbeinheit zur Unterbrechung and XSscbang des Lichtbogens (in einem leistungsschalter des Torgenannten Typs) zu schaffen, durch welche die Schnelligkeit and Wirksamkeit der auf den lichtbogen ausgeübten löschwirkung erhöht und dadurch im Vergleich zu bekannten Einheiten be·» merkenswerte technische und wirtschaftliche Torteile erhalten werden.

Weiterhin sollen durch die Erfindung in der JOrm und Anord-

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nang verbesserte TJnterbrechangs- and Yerdrän&ungsvorrlcB-tangen (vie ζ. Β. Abreißkontakte und Lichtboganfcorner) geschaffen werden, welche eisen höheren Wirkungsgrad aod «ijae längere Lebensdauer haben.

Zar Lösung der gestellten Aufgabe wird eine im einzelnen aus der nachstehenden Beschreibung ersichtliche Lichtogen-UnterbrechangS" and LS&sfaeinbeit für einen elektrischen leistungsschalter, vorzugsweise einen Leistungsschalter mit magnetischer Slasung, vorgeschlagen,wiener Abreißkontakte, Lichtbogenbörner, üchtbogenverdrängangehörser and Xichtbogen-üöBchkanmern aufweist und erfindangegeeäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abreißkontakte sich gegenfiberliegende, im wesentlichen flache unterhalb des Lichtbogens befindliche and bei der Aasschaltung in einer parallelen Lage zueinander bleibende Abschnitte aufweisen^ welche dazu diesen, in den Kontakten zwei zueinander parallele and eine wechselseitige Indaktionswirkang aasübende Stroeflüsse za erzeugen, durch welche der Lichtbogen zwischen die Lichtbogenhörner gedrückt wird, die Lichtbogenhörner aas «it Langlöchern versehenen Metallstäben von einem im wesentlichen viereckigen Querschnitt bestehen, geneigt gegen die Waagerechte und symmetrisch zur Symmetrieebene der Löechkammern aasgerichtet sind, and die Löschkammer*! aas za Paketen zusammengefaßten Hartporzellanplatten

!bestehen und einen sur Leitung des erf orderlichen eagnetischtn Hasses dienenden magnetischen Kreta aufweisen.

Sin berorzugtss, jedoefc nicht ausschlieJäliches Acsführungsl^isplel der 2rf isdung wird im nachstehenden anhand de? Zeichnungen näher erläutert, in denen:

figuren 1 und 2 schematisch eines senkrechten Schnitt ! durch einen mit der erf lndungsgemäS rerbeesi

ten XSschelnheit rersehenen !leistungsschalter

mit magnetischer Blsssng zeigen, wobei sich die

I Abreilkontaicte in der teilweise pöffneten Stel» I

lung "befinden.

TIg. 5 schematisch einen waagerechten Schnitt durch die Löschkammer eines Schalters mit magnetischer Blasung entsprechend der Linie X-Z der TLg, 1 zeigt,

• 4 eine schematische Darstellung des Leistungsschalters der flg. 1 ist, wobei sich die Abreittontakte in einer Lage zu Beginn der trennung befinden, und

Tig. 5 einen längssctraltt durch einen Leiter xeigt, welcher ein Lichtbogenhorc nach der Erfindung "bildet

Der in den !Figuren dargestellte Leistungsschalter 1 besteht in einer Luft-Schältvorrichtung und weist in bekannter Weise Abreißkontakte 2 und 5, eine aus zwei gleichen Abschnitten 5 und 6 bestehende Unterbrechungskammer 4, LichtbogenhSrner 7 und 8 und Lichtbogenverdrängungsoder LichtbogenveLängerungshörner 10 und 11 auf· Die Hörner 10 und 11 befinden sich jeweils in der Sähe von HiA-kamaern 12 und 13 und haben die Aufgabe, den verdrängten Lichtbogen zu löschen, während sich die in Reihe geschalteten Blasspulen 14 und 15 wischen den Hilfskamaern befinden. Die Anschlüsse der in Reibe geschalteten Spulen sind mit den Lichtbogenverdrängungshörnern 10 biw. 11 verbunden. Außerdem weist der Leistungsschalter einen magnetischen xreis 16 aux, dex aus Böi^licu «agvufuavtsu Polplatten 17 und einem die Polplatten verbindenden Magnetkern 18 besteht, auf welchen die Spulen 14 und 15 aufgewickelt siaä*

Innerhalb der Löscheinheit befinden sich Plattenpakete 19 aus Hartprsellan, die einen ziekzackförmigen Weg bilden, durch den der Lichtbogen verlängert und schnell gelöscht wird.

Des Bezugszeicben A in Tig· 1 bezeichnet das mit dem fest-

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stehenden Kontakt 2 verbundene Schalteranscblußstück, während das Bezugszeichen B das mit dem beweglichen Kontakt 3 verbundene Anscblußetück bezeichnet.

Die den Gegenstand dieser Erfindung bildenden Verbesserungen sind, wie bereite ausgeführt, auf die Erhöhung der Wirksamkeit der lichtbogenlöschung uind damit auf die Verringerung der Abmessungen, sowie des Preises des gesamten Schalters gerichtet. Zu diesem Zweck weisen die Abreißkontakte 2 und 5 unterhalb der Koifcaktflachen, an denen der lichtbogen überspringt, sefcr groß bemessene, im wesentlichen ebene und beim Öffnen der Kontakte zunächst parallel zueinander aefindliche Kontaktflächen 20 und 21 auf. Es wurde festgestellt, daß eine solche Formgebung der Kontakte eine stärkere Komponente erzeugt, torch welche der lichtbogen 22 (Pig. 4) entlang der iichtbogenhörner 7 und 8 nach oben gedrückt wird. Sie große Oberfläche jedes Abreißkentaktes gestattet die leitung von Sfcomflüssen 23, 24 (Pig. 4), die parallel zueinander und dichter beieinander verlaufen als bei Kontakten herkömmlicher Pormgebung. Diese parallelen Ströme erzeugen entsprechend den Grundprinzipien der Elektrotechnik eine sehr starke Komponente, welche den lichtbogen 22 nach oben drückt.

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Es wurde festgestellt« daß die Zonen der Abreißkontakte, die unterhalb derjenigen liegen, an denen der Lichtbogen überspringt, zur Erzielung dieser starken Komponente ein so weit wie möglich geradliniges Profil aufweisen müssen. Dadurch wird erreicht, daß die Blasen der Xontakte auch j infer geöffneten Stellung (und für eine große Ausdehnung)

so nahe wie möglich beieinander liegen und die sich gegenseitig induzierenden Ströme 23 und 24 möglichst nahe einander verlaufen»

Es wurde weiterhin festgestellt« daß die formgebung und die Anordnung der Xicbtbogenbörner 7 und 8 in hohem Xaße die Schnelligkeit und Wirksamkeit der Mchtbogenverdrängung und damit dessen löschung beeinflussen· Aus diesem Grunde sind die Lichtbogenhörner 7 und 8 erfindungsgemäß aus Hetallstäben von einem im wesentlichen viereckigen

Xanglöcher 9 (fig* 5) in den Stäben befinden» An ihrem unteren Abschnitt sind äie Stäbe zur Syametrieebene Γ-Χ der OnterbrechungsjcuDaer 4 symmetrisch geneigt angeordnet»

Durch verschiedene Tersuche wurde ermittelt, daß der Winkel a (fig. 4) zwischen jedem lichtbogenhorn und einer

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waagerechten Ebene bei eine« !Leistungsschalter für eine Betriebsspannung von 6 - 12 WT zwischen 40° - 50°, und bei einem Leistungsschalter für eine Betriebsspannung von 15 - 24 kV zwischen 30° - 40° betragen mufi.

Infolge dieser Anordnung sind die Lichtbogenabsehnitte 25 und 26 (nämlich der Abschnitt swischen dem Lichtbogenhorn 8 und dem Licbtbogenverdrängungsborn 10, wie auch der Abschnitt zwischen dem Lichtbogenhorn 7 und dem Lietatbogenverdrängungshorn 11) einander gleich, und da die Abschnitte 5 und 6 der Löschkammer ebenfalls einander gleich sind, werden die Löschkammerabschnitt· in gleichem Maße beansprucht und das Hartporzellan der Löschplatten 19 wird uöäsex ausgenützt.

Die Platten, welche die Hilfskanaaern 12 und 13 sum Löschen des verdrängten Lichtbogens bilden (und im allgemeinen aus Sartporzellan bestehen), sind erfindangsgemäfi aus einem magnetischen Metall ausgebildet, so daß sie asu» Zwecke der Unterbrechung des verdrängten Lichtbogens die

magnetiehe Feldwirkung mit der Wirkung der BogenauJpel-.I
*» tung und -Verlängerung verknüpfen.

Ss hat sich gezeigt (Pig. 2), daß bei Bezeichnungen d«r

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unteren Süden der Mehtbogenverdrängungshörner nit a. und £ε der Spitzen der Lichtbogenhörner Kit e, und dt, des Endes des feststehenden Abreißkontaktes mit £ und der τοπ dem Ende des beweglichen Kontakt es 1/100 Sekunde nach seiner Trennung von dem feststehenden Kontakt eingenommenen lage mit f ein nahezu regelmäßiges Sechseck durch Verbinden dieser Punkte erhalten wird. Eine derartige Anordnung ist am besten dazu geeignet, den lichtbogen schnell nach oben zur Löseheinheit zu drücken.

Obwohl das zur !Beschreibung der Erfindung gewählte Ausführungsbeispiel auf einen Luft-Schalter mit magnetischer Blasung gerichtet ist, lassen sich die verschiedenen, beschriebenen besonderen Eigenschaften auch auf andere Schalterausführungen anwenden, wie z. B. ilüssigkeita- oder Gas-Schalter (andersartig als die Luft-Schalter). Darüber hinaus lassen sich die Verbesserungen in den verschiedenen Unterbrechungs- und Löscheinrichtungen auch weiter abwandeln oder in absprechender Weise ausgestalten, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

P a t e η t a η Sprüche

1. Xichtbogen-Tfoterbrechungs- and Iiöscbeinheit für einen elektrischen leistungsschalter, rorzagsweise einen Xei— stangsBCbalter mit magnetischer Blaeung, welcher Abreißkontakte, Iiicbtbogenbörner and einer Iiicfetbogenlöecbkanmer zageordnete McbtbogenTerdrängangsbörner aufweist, dadurcb gekennzeichnet* daß die Abreißkontakte (2, 5) sich gegenüberliegende, im wesentlichen flache unterhalb des !Lichtbogens befindliche and bei der Ausschaltung in einer parallelen Lage zueinander bleibende Abschnitte aufweisen, welche dazu dienen, in den Kontakten zwei zueinander parallele und eine wechselseitige Induktionewirkung ausübende Stromflüsse (23, 24) zu erzeugen, die tontakte (2, 3) einem Paar von Lichtbogenhörnern (7, 8) zugeordnet sind, die aus mit Langlöcbern (9) versehenen Metallstäben von einem im wesentlichen Tiereckigen Querschnitt bestehen, stark geneigt gegen die Waagerechte und symmetrisch zur Symmetrieebene der Unterbrecbungskammer (4) ausgerichtet sind, und die Unterbrechungekammer (4) aus zwei Paketen von Hartporzellanplatten (19) für die Hauptlichtbögen und zwei Paketen τοη magnetischen Metaliplatten (12, 13) für den verdrängten lichtbogen bestehen·

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2. Etnbeit nach Ansprach 1₉ dadurch ^ceenseichttet, d*f 41· Licbtbogenborner (?, 8) sos la wesentlichen gentdlinigen Metallstäben bestehen, die jeweils bei einem 1*1- j stungeschälter für 6 — 12 IdT enter einem «wischen 40^v * 50° liegenden Yiäkel, and bei eines leistungsschalter tür 15 - 24 Kf smter einem «wischen 30° - 40° liegenäea Viniel gegen die Vaagerecbte geneigt sind.

3· Einheit nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Xichtbogenhorn (7 oder 8) eine Eeibe von ΐΜφ-löchern (9) aufweist, die über die ganze länge des iiclrtbogenborns verteilt sind.

4· Einheit nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien, welche die unteren Enden der Lichtbogenverdrängungshörner (10, 11) mit den unterea Snden der XicbtbogenhSrner (7, 3) und mit den Snäen der Abreißkontakte (2, 3) verbinden, ein nahezu regelmäßiges Sechseck bilden, wenn sich der bewegliche Abreißkontakt in einer ge befindet, welche der lage entspricht, die er 0,01 Sekunden nach dem Beginn der Dennung der ioAkte einnimmt ·

5. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche» insbesondere zur Verwendung an einem Leistungsschalter mit

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«agnetisctaer Blasung, dadurch gekennzeichnet, dafi der Leistungsschalter entsprechend der oben angeführten Beschreibung ausgeführt und aus den Zeichnungen ersichtlich ist und für die angegebenen Zwecke verwendbar ist.