DE713419C - Verfahren zur Unterbrechung eines Starkstromkreises - Google Patents

Description

Die Er-findung bezieht sich auf Verfahren zur Unterbrechung von - Starkstromkreisen durch in- Flüssigkeit arbeitende Leistungsschalter, im besonderen Leistungsschalter, die 5. einen den Lichtbogen einengenden .Schlitz oder Kanal verwenden, in dem der Lichtbogen einer starken entionisierenden Wirkung .dadurch unterworfen wird, daß der Lichtbogenströmung sich - unter heftiger Wirbelbildung unionisierte Gas- sowie Elüssigkeitsteilchen beimengen.

Es ist bisher versucht worden, die Entionisierung des Lichtbogens dadurch zu beschleunigen, daß man ihn in einen eingeschnürten Kanal trieb und einer starken Querströinung von Ql und Gas in unmittelbarem Anschluß an die Herstellung des Lichtbogens aussetzte, und zwar ohne Rücksicht auf die im Augenblick herrschenden Strom-Verhältnisse; Dadurch, daß- der Lichtbogen in einen sehr engen Schlitz hineingetrieben und einer starken Querströmung während des größerem TeMs der Wechselstroimperiode ausgesetzt wird, entsteht,. namentlich wenn die Augenblickswerte des Stroms Vergleichsweise hoch sind, eine störende Einwirkung auf die Leistungsfähigkeit des Unterbrechers. Das ungünstige Arbeiten unter diesen Verhältnissen wird zurückgeführt auf die resultierende hohe Lichtbogenspannung und den hohen inneren Druck, der in den unterbrechenden Teilen -erzeugt wird.' Eine genaue Untersuchung der Lichtbogenunterbrechungserscheinungen hat nun gezeigt, daß man das Arbeiten des Leistungsschalters dadurch verbessern kann, daß man die folgende Behandlungsfolge des Lichtbogens während des Unterbrechungsvorganges innehält:

Erstens soll zunächst während -des gröfieren Zeitteils des Lichtbogenstroms, im besonderen, in der Nähe des Scheitels der Strom-

welle, der lichtbogen so wenig wie möglich durch Blasen in der Querrichtung, durch einschnürende Wände oder starke Magneteinwirkumg gestört werden, damit die Bogenspannung und die daraus folgende Gaserzeugung so klein wie möglich ist. Zweitens sollen Gasablaßöffnungen, Kanäle und Flüssigkeitsströmung so angeordnet werden, daß sie die "Zerlegungserzeugnisse des Liehtbogens aus der Lichtbogenkammer so rasch herauszutreiben, wie sie gebildet werden, um ein hochwertiges Dielektrikum in der Lichtbogenkammer aufrechtzuerhalten und -den Innendruck nach Möglichkeit niedrig zu halten. Zum dritten soll, unmittelbar bevor der Strom auf Null absinkt, während der Lichtbogenstrom verhältnismäßig niedrig ist, eine starke Entioinisierungswirkung ine Spiel treten, beispielsweise dadurch, daß man den Lichtbogen einem wirbelnden, durch Flüssigkeit und Gas erzeugten Querblasvorgang aussetzt und ihn innerhalb eines eingeschnürten Durchgangs umgrenzt oder ihn rasch bewegt oder verlängert.

Demgemäß besteht die Erfindung in erster Linie in einem Verfahren zur Unterbrechung eines !elektrischen Stromkreises, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Lichtbogen in einer isolierenden Flüssigkeit herstellt, den Lichtbogen in seiner Ausgangsstellung wenigstens während des Fließens des maximalen Stromes der Stromwelle festhält, daß man das Gas, das der Lichtbogen erzeugt, auf der ganzen Lichtbogenlänge in seiner Längsrichtung im wesentlichen so rasch entfernt, wie es gebildet wird, sodann den Lichtbogen seitlich in der Flüssigkeit aus dieser festgelegten Stellung bewegt und ihn schließlich während der Sötenbewegung einem Anblasen mit Gas unterwirft.

Die Erfindung besteht weiter in einer Vorrichtung zur Ausführung· des Verfahrens. Diese Vorrichtung enthält im besonderen einen Leistungsschalter mit trennbaren Kontakten zur Herstellung eines Lichtbogens in einer im wesentlichen völlig geschlossenen Lichtbogenkammer von wenigstens teilweise isoliertem Werkstoff, die eine Isolierflüssigkeit enthält und die Einrichtungen aufweist, so um den Lichtbogen während der Anfangsstufe seiner Unterbrechung in einer bestimmten Lage aufrechtzuerhalten, weiter Einrichtungen zur zwangsläufigen Bewegung einer Menge von Isolierflüssigkeit in Berührung mit dem Lichtbogen, ohne jedoch den Zusammenhang der Lichtbogenströmung in dieser bestimmten Lage zu unterbrechen, sowie" Einrichtungen, danach den Lichtbogen seitlich durch die Flüssigkeit zu bewegen und ihn einer wirbelnden Strömung (Gas) auszusetzen, das durch die Einwirkung des Lichtbogens auf die Flüssigkeit während der seitlichen Lichtbogenbewegung entsteht. ^

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen beschrieben werden, die beispielsweise zwei konstruktive Ausführungsformen eines Leistungsschalters nach der Erfindung wiedergeben. Es ist

Fig. ι ein Aufriß (teilweise im Schnitt) durch eine Ausführungsform,

Fig. 2 eine im größeren Maßstabe gehaltene Teildarstellung durch eine Lichtbogenlöscheinheit des Leistungsschalters in einem senkrechten Schnitt;

Fig. 3 und 4 sind Schnitte nach Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 2; Fig. 4a ist ein Teilschnitt nach Linie 4 a-4 a in Fig. 3;

Fig. 5 bis 23 zeigen je in Aufsicht und Schnitt einzelne Platten, aus denen die Lichtbogenlöscheinheiten des Leistungsschalters zusammengesetzt sind;

Fig. 24 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 2 durch das zweite Ausführungsbeispiel: Fig. 25 und 26 sind Schnitte nach Linien 25-25 und 26-26 in Fig. 24, und

Fig. 27 ist eine Teildarstellung (teilweise im Schnitt;, die den Ausschalter gemäß Fig. 1 bei geöffnetem Stromkreis zeigt.

Ein zylindrisches, vorzugsweise aus Metall bestehendes Gehäuse 1 (Fig. ij, das einen Teil des Gehäuses des gesamten Leistungsschalters bildet, ist- mit einer ringförmigen Deckplatte 3 versehen, die einen druckfesten zylindrischen Behälter 5, vorzugsweise aus Isolierstoff, wie Fiber, oder einem sonstigen Kunststoff trägt. Der untere Teil des Kör · pers 5 ist mit einem Metallflansch 7 versehen. der z. B. an der Ringplatte 3 durch Schraubbolzen befestigt und dadurch gegen seitliche und Längsverschiebung gesichert ist. Das obere Ende des Zylinders 5 trägt gleichfalls einen Metallflansch 9, an dem durch Schraubbolzen, eine Deckplatte 11 angebracht ist. Den Körper 5 umschließt ein Wetterschutzgehäuse 13, vorzugsweise aus Porzellan oder einem sonstigen wetterfesten Werkstoff. Am unteren Ende des 'Gehäuses 13 ist ein Metallflansch 17 befestigt, der es ermöglicht, die Teile 13 und 15 durch Schraub bolzen in der dargestellten Weise zu ver- >i<> binden. Eine Dichtungsscheibe 19 aus Kork o. dgl. liegt zwischen den Gehäusen 13 und 15, so daß der Ringraum zwischen dem Körper 5 und dem Gehäuse 13 mit Isolierflüssigkeit gefüllt werden kann. us

Zwischen dem oberen Ende des Schutzgehäuses 13 und der Deckplatte 11 ist ein ringförmigen Dehnungskörper 21 von C-för migem Querschnitt vorgesehen. Zwischen ihm und dem oberen Ende ist eine für Abdichtung sorgende Scheibe 23 vorhanden, die das Entweichen der erwähnten Isolierflüssigkeit ver-

hindert. Auch zwischen dem Ring 21 und der Deckplatte 11 wird zweckmäßig eine Dichtungsscheibe angeordnet. Die Längsausdehnung des Druckkörpers 5 und des Schutzgehäuses 13 ist derart, daß nach Zusammenbau der elastische Ringkörper 21 auf das Gehäuse 13 einen Druck ausübt. Auf diese Weise "wird die Dichtung zwischen den Körpern 21 und 13 trotz der verschiedenen Ausdehnung des Innenkörpers 5 xind-des Schutzgehäuse 13 sichergestellt.

An der D eckplatte 11 ist eine Auf hängeplatte25 angebracht, an der die als ganzes mit dem Bezugszeichen 27 versehene Stronv unterbreehungs- bzw. Leistungsschaltereinrichtung angehängt ist. Dieser Leistungsschalter 27 kann mehrere Lichtbogenlöscheinheiten 29 umfassen, von denen zwei dargestellt sind. Jede Einheit 29 besteht aus einem Stapel von Platten, die im einzelnen durch die Fig·. 5 bis 23* dargestellt sind. Diese Platten sind auf isolierenden Verbindungsstangen 31 aufgereiht, deren Enden mit Metallteilen. 33 versehen sind, die mit Ge-

»5 winde zur Aufnahme von 'Kiemmuttern 35 versehen sind. Im Beispiel werden die beiden Einheiben 29 im Abstande voneinander durch vier auf den Stangen 31 angebrachte Absiaindshülsen 37 gehallen.

3<) Die ■ oberste Löscheinheit 29 ist an der Aufhängeplatte 25 durch vier Hängestangen 39 befestigt, deren untere Enden mit Gewinde in die Metallteile 33 der Verbindungsstaagen 31 eingreif en, während die oberen Enden mit Schraubengewinde durch -die Platte 25 hiaidurchreichen und durch Muttern 41 gehalten werden. Jede Hängestange 39 wird von einer zwischen der Platte 25 und der oberen Einheit 29 liegenden Abstandshülse 43 umschlossen.

Zu jeder Lichtbogenlöscheinheit 29 gehört eine Oberplatte 45 (Fig. 5 und 6), insbesondere aus Metall, die mit einer kreisförmigen Öffnung 47 zur Aufnahme .eines unten noch zu beschreibenden Kolbengliedes versehen ist, ferner mit einer rechteckigen Öffnung 49 zur Aufnahme eines ■ ruhenden Kontaktgliedes, zwei rechteckigen Öffnungen 51, die als Entlüftungsöffnungen dienen, und einer -,zum

So gleichen Zwecke dienenden kreisförmigen Öffnung 53. Die nächste Platte 55 (Fig. 7 bis 9) und auch die übrigen Platten besitzen eine kreisförmige Öffnung 47. Die Platte 55, · die im besonderen aus Isolierstoff, z. B. Fiber, besteht, hat eine kreisförmige Entlüftungsöffnung 53. Die Öffnung 47 in der Platte 55 steht mit einem Schlitz 57 unregelmäßiger Umrißform, in Verbindung (Fig. 7), dessen unteres Ende zu beiden Seiten Abschrägungen 59 (s. Fig. 8 und 9) zu einem noch zu schildernden Zweck aufweist

Die aus Fiber oder einem sonstigen Isolierstoff bestehende Platte 61 folgt unmittelbar auf die Platte 55. Diese Platte weist (Fig. 10 und 11) einen verhältnismäßig breiten Schliitz 63 auf, der sich an die kreisförmige Öffnung^ anschließt. Die Seitenflächen des Schlitzes 63 besitzen mehrere (im Beispiel drei) Aussparungen oder Nuten 65, von denen die mittlere tiefer ist als die an den beiden Enden.

Weiter hat die Platte 61 auch eine Öffnung 67, die in der Richtung des unteren Endes des. Schlitzes 63 liegt. Die nächste Platte 69 im Stapel ist in Fig. 12 und 13 dargestellt. Ihre kreisförmigen Öffnungen 47 und S3 fallen in -.Achsrichtung zusammen mit den Öffnungen 47 und 53 der Platte 45, und sie sind durch einen schlitzartigen Kanal 71 verbunden, der im Anschluß an die Öff- -nung 53 einen eng eingeschnürten Teil 72, aufweist und anschließend an die Öffnung 47 einen weiteren Teil 75.

Unmittelbar auf die Platte 69 folgt eine Platte Jj, die hauptsächlich aus Isolierstoff, z. B. Fiber, bestellt, jedoch einen U-förmigen Einsatz 79 aus magnetischem Werkstoff aufweist, sonst aber ganz der Platte 69 (Fig. 12 und 13) !entspricht. Der Einsatz 79 umschließt, wie Fig. 14 zeigt, den schlitzarti- 9" gen Kanal 71 zu 'einem noch zu erläuternden Zwecke.

Der Platte Jj folgt eine zweite Platte 69, an die sich eine Platte 81 größerer Dicke (Fig. 16 und ij) anschließt, 'deren Form gleichartig der der Platte 61 (Fig. 10) ist; sie unterscheidet sich dadurch, daß der Schlitz 83 etwas 'enger ist als der Schlitz 63 und sich in der Richtung nach unten verjüngt. Auch die Öffnung 85 in dieser Platte ist etwas breiter als die 'entsprechende Öffnung 67 der Platte 61, so daß ein engerer Werkstoffstreifen zwischen Öffnung und Schlitz verbleibt als bei der Platte 61. Die Stege 68 bzw. 8j zwischen den Öffnungen in den Platten 61 und >°5 81 bilden Hindernisse, deren Zweck noch erläutert wird.

Die weiteren Platten des Stapels, abgesehen von -einigen am unteren Ende des Stapels angeordneten, bestehen aus aufeinan- no derfolgenden Gruppen von Platten 69, Jj, 69 und 81 in der angegebenen Folge. Am unseren Ende trägt der Stapel eine Platte 89 (Fig. 18 und 19), die der Platte 77 gleichartig· ist; es fehlt ihr jedoch die Entlüftungsöffnung 53. Diese Platte 89 ist zwischen Platten 69 gleichartig der oben beschriebenen Plattenanordnung untergebracht. Die vorletzte Platte 91 des Stapels (Fig. 20, 21) entspricht den Platten 61 und ,81, nur hat der Schlitz 93 eine Breite zwischen den in den erwähnten Platten. Weiter untertschei-

det sie sich dadurch, ■ daß in dem Schlitz 93 die Zwischenwand entsprechend 68 und 87 der Platten 61 und 81 fehlt.

Die unterste Platte 95 (Fig. 22 und 23. des Stapels ist viel dicker als die anderen vorbeschriebenen Platten. Sie besteht vorzugsweise aus Isolierstoff (z. B. Fiber o. dgl.; und ist auch sonst erheblich baulich von den anderen Platten unterschieden. Die öffnung 47 ist in diesem Falle mit Gewinde zur Aufnahme einer Buchse versehen, und in der Nähe der Öffnung 47 liegt ein kurzer Kanal 97., dessen Tiefe etwa der Hälfte der Plattendicke entspricht.

Wie man erkennt, werden bei der Aufreihung auf die Stange 31 jeder Einheit 29 die Öffnungen 47 gemeinsam einen zylindrischen Kanal ι ο ι bilden. Die Schlitze 71 in den Platten 69, 77 und 89 bestimmen im allgemeinen die Umrißform eines Lichtbogenkanals 103. Dieser Kanal hat eine enge schlitzförmige Einschnürung 105 (Fig. 4), die durch den Schlitzteil 73 festgelegt wird. Der erweiterte Teil 75 der Schlitze 71 liefert die Wandungen eines erweiterten Teils 107 des Kanals 103, der in Verbindung mit dem Zylinderkanal 101 steht (s. Fig. 4).

Nach Fig. 2 und 3 ist die obere Platte 45 jeder Einheit 29 mit einem Kontakthalter 109 versehen, der sich quer über die Öffnung 49 erstreckt und in seiner Lage durch zwei im Abstande voneinander liegende Bolzen 111 gehalten wird, deren untere Enden mit der Platte 45 verbunden sind. Der Kon takt halter 109 kann sich senkrecht um eine Strecke bewegen, die bestimmt wird durch eine Schraubenfeder 113 zwischen dem Kopf jedes Bolzens 111 und dem , Kontakthalter selbst. Die Federn 113 suchen den Halter 109 in Richtung auf die Platte 45 zu treiben. Der Kontakthalter 109 trägt an der Unterseite einen Kontakt 115, der durch die Öffnung 49 und in den Schlitz 57 der Platte 55 hineinragt. Weiter trägt die Platte 45 ein oberes Lichtbogenhorn 117, das an ihr durch Schrauben 119 befestigt ist und in den Schlitz 57 der Platte 5 5 in unmittelbarer Nähe des ruhenden Kontaktes 115 hineinragt.

Die Öffnung 47 in der Platte 45 ist mit einer Führungsbuchse 121 zur Aufnahme eines Kolbens 123 versehen, der im Zylinderkanal 101 beweglich ist. Der Kolben 123 kann eine glatte Außenfläche haben, hat aber zweckmäßig Rohrgestalt mit Umfangsnuten und besteht zweckmäßig aus Isolierstoff, z. B, Fiber o. dgl. Die Umfangsmiten erhöhen die Überschlagsspannung in der Längsrichtung des Kolbens und gestatten eine Flüssigkeitsströmung von der entfernten Seite des Kanals 101 in Richtung auf den Lichtbogenkanal 103. Der Kolben 123 bildet einen Teil des beweglichen Kontaktgebildes, zu dem auch ein beweglicher Kontakt 125 rechteckigen Querschnitts gehört, der fest an dem Zylinderteil 127 sitzt. Dieser seinerseits ist auf einer rohrförmigen Metallkupplung 129 angebracht.

Diese Kupplung dient zur Aufnahme einer Verbindungsstange 131, die vorzugsweise aus Isolierstoff besteht, durch die Bohrung des 7<> Kolbens 123 hindurchtritt und am oberen Ende mit einem metallischen Kupplungsglied 133 ausgerüstet ist. Dieses hat bei 135 ein Gewinde zur Aufnahme einer Spannmutter 137, die den Kolben 123 und den beweglichen Kontakt 125 mit seinem Träger 127 in der gegenseitigen Lage sichert. Das obere metallische Kupplungsglied 133 sitzt an einer Antriiebsstange 139, die (s. Fig\ i) nach oben durch die Aufhängeplatte 25 hindurchtritt Und oben mit einer Führungsplatte 141 versehen ist, die in einem Zylindergehäuse 143 gleitet, das durch Bolzen 145 auf der Deckplatte 11 befestigt ist. Das Gehäuse 143 stützt am oberen geschlossenen Ende eine Beschleunigungsfeder 147, die am anderen Ende sich auf die Führungsplatte 141 stützt, und die die Stange 139 abwärts und damit den Kolben 123 mit dem beweglichen Kontakt 125 in die Unterbreehungsstellurig (Fig. 2 zu treiben sucht.

In der besonderen Anordnung nach Fig. 1 und 2 mit zwei Löscheinheiten 29 ist das untere metallische Kupplüngsglied 129 mit dem oberen metallischen Kupplungsglied 133 der untersten Einheit 29 gekuppelt. Demnach sind die beiden Kolben 123 der beiden Einheiten 29 axial gekuppelt, so daß sie sich gleichzeitig bewegen. Am metallischen Kupplungsglied 129 der untersten Einheit ist ein Paar von seitlich nachgiebigen Kontaktfingern 151 angebracht, die auf einen Kontaktantriebsteil ι S3 einwirken. Dieser hat im Beispiel ein unteres abgesetztes Stück 155 von kreisförmigem Querschnitt, das in einem rohrförmigen, durch den Schaltersockel hindurchragenden Führungskörper 157 gleiten kann. Die Achse des Antriebsteils 153 fällt mit der der Stange 139 und der Verbindungsstangen 131 zusammen. Wenn also der Teil no 153 hin und her bewegt wird, so werden es auch gleichzeitig die beiden Kolben 123 und die mit ihnen verbundenen Kontakte 125. Auf diese Weise werden also die beweglichen Kontakte 125 in oder außer Eingriff mit den zugeordneten ruhenden Kontakten 11 5 gebracht.

Die Bewegung des Antriebsteils 153 wird durch ein Geradführungsgetriebe herbeigeführt, das als Ganzes mit 159 bezeichnet ist und einen Kurbelarm 161 aufweist, der mittels einer Stange 163 von einer beliebigen nicht

dargestellten Kraftquelle aus bewegt werden kann.

Ist · der Leistungsschalter geschlossen (Fig. i), so vierläuft der !elektrische Strom kreis über eine Leitungsklemme 165, die (einen Teil der Deckplatte 11 bildet, £emer einen biegsamen Leiter 167, der die Deckplatte 11 mit dem Kontakthalter 109 der oberen Einheit 29 verbindet, wie bei 169 gezeigt. Der Kreis führt weiter vom Halter 109 zum Kontakt 115, der in Berührung mit dem beweglichen Kontakt 125 ist, der seinerseits am Kontakthalter befestigt ist, der mit dem metallische» Kupplungsglied 129 in Verbindung steht. Das Glied 129 ist mit dem metallischen Kupplungsglied 137 der nächsten Einheit 29 verbunden.

In der unteren Einheit 29 liegt ein elastischer Nebenschluß 171 zwischen der Mut- ter 137 und dem Kolben 123. Er ist zweckmäßig in der in Fig. 3 gezeigten Weise geteilt, und seine freien Enden sind an - entsprechenden Enden des Kontakthalters 109 durch Bolzen 173 befestigt. Somit führt der Stromkreis weiter vom Kontakthalter 109 der untersten Einheit über den entsprechenden festen Kontakt 115 zum zugehörigen beweglichen Kontakt 125 und zum unteren metallischen Kupplungsgliede 129. Von hier aus führt der Kreis weiter zu den Kontaktfingern j 151 und zum Antriebsteil 153. Hier ist eine elastische Nebenschlußverbindung 175 vorgesehen, die zu einer Klemme 177 weiterleitet, die ihrerseits durch einen Leiter 179 mit dem Sockel des Gehäuses 1 verbunden' ist. Der Sockel des Gehäuses 1 kann zweckmäßig mit einer Klemme 181 ausgestattet sein, die als die zweite Leitungsanschlußklemme des Schalters dient.

Jede der Lichtbogenlöscheinheiten 29 ist weiter mit einem unteren Lichtbogenhorn 183 ausgestattet, das im Beispiel durch Bolzen 185 mit der unteren Platte 9 S verbunden ist.- Das Horn 183 liegt im Schlitz 93 der Platte 91; sein eines Ende liegt in der Nähe des beweglichen Kontaktes 125, wenn dieser in die ganz geöffnete Stellung gemäß Fig. 2 bewegt worden ist. Eine nachgiebige Verbindungsleitimg 187, die am Bolzen 185 befestigt ist, verbindet das Horn 183 der oberen Einheit 29 mit dem Kontakthalter 109 der unteren Einheit 29- (s. Fig. 2). Eine ähnliche Verbindung 189 ist für den nachgiebigen Kontakt 151 der untersten Einheit 29 vorgesellen.

Bei einer Stromkreisunterbrechung arbeitet der Leistungschalter wie folgt: Beim Eintreten 'eines Überstroms in dem angeschlossenen Kreis oder beim Auslösen des nicht dargestellten Antriebswerks wird die Stange 163 (Fig. 1) aufwärts getrieben .und wirkt dadurch auf die Geradführung 159, so daß der Antriebsteil 153 in die tiefste Lage bewegt wird. Die Abwärtsbewegung wird beschleunigt durch die Wirkung der Feder 147, so daß die Trennung der Kontakte 115, 125 jeder Einheit sehr rasch erfolgt. Beim Trennen der Kontakte 115, 125 entsteht ein Lichtbogen in dem erweiterten Teil 107 des Lichtbogenkanals 103. Während der Bildung 7" des Lichtbogens hat sich der Kolben 123 in die Zylinderkammer 101 hineinbewegt und hat dadurch die lichtbogenlöschende Flüssigkeit, innerhalb deren die Einheiten 29 liegen, nach oben am beweglichen Kontakt 125 vorbei und in der Längsrichtung des Lichtbogens strömen lassen. Diese rasch strömende Flüssigkeit führt die Gase weg, die durch Einwirkung des Lichtbogens auf die Löschflüssigkeit erzeugt werden, und treibt sie nach oben sowie von der Lichtbogenströmung zu beiden Seiten des oberen Platte 55 sowie vorbei an den abgeschräg-Hornsii7 weg durch den Schlitz 57 der ten Flächen 59 der Platte 55 und schließlich zu den beiden rechteckigen Entlüftungsöffnungen 5.1. Die Anordnung der Entlüf tungsöffnungen5i zum Schlitze ζ/ der Platte 55 und zum oberen Horn 117 zeigt besonders Fig. 4 a. Entstand der Lichtbogen in einem Augenblick im Stromverlauf, der einem verhältnismäßig hohen Augenblicksstromwert entspricht, so wird der Lichtbogen einen verhältnismäßig großen Querschnitt haben. Da der Lichtbogenkanal 103 bei 107 aber verhältnismäßig weit ist, so wird er nicht wesentlich eingeengt.

Infolge der magnetischen Reaktion der U-förmigen Gebilde 79 in den Platten 77-und 89 wird der Lichtbogen in Richtung auf den "><> Eingang des eingeengten Teils 105 des Kanals 103 getrieben. Infolge des großen Lichtbogenquerschnitts und des verhältnismäßig schwachen Zuges der magnetischen Platten 79 wird aber der Bogen nicht in deneingesichnürten Teil hineinbewegt, sondern kann noch in dem erweiterten Teil 107 des Kanals 103 spielen. Sobald aber der Augenblickswert des Stromes sinkt, verringert sich auch die Quer- ■ schnittsfläche des Lichtbogens, und an einem no Punkt, bevor der Stromwert Null erreicht ist und nachdem der Lichtbogenquerschnitt genügend abgenommen hat, wird er seitlich durch die magnetische Einwirkung der Platten .79 in den eingeschnürten Teil 105 des Kanals 103 hineingedrängt werden. Sobald nun der Lichtbogen in diesen eingeschnürten Teil 105 übertragen worden ist, führt der elektrische Stromkreis durch jede Unterbrechungseinheit 29 weiter vom Halter 109 über die obere Platte 45 zum oberen Horn 117 und durch die Lichtbogenströmung zum

unteren Horn 183, dem Bolzen 185, dem biegsamen Leiter 187 und zum Kontakthalter 109 der unteren Einheit 29. In gleicher Weise verläuft der Stromkreis durch die untere Einheit20, nur daß das untere Horn 183 der unteren Einheit durch den biegsamen Leiter 189 mit den Kontakten 151 verbunden ist.

Die Bewegung des Lichtbogens in dem eingeschnürten Teil 105 des Kanals 103 wird. unterstützt durch den Druck im erweiterten Teil 107 des Lichtbogenkanals, der durch den Kolben 123 erzeugt wird. Sobald der Lichtbogen in den eingeschnürten Teil 105 eintritt, wird er einer starken Querströmung von Öl und Gas ausgesetzt, die eine Folge des innigen Zusammenwirkens von Lichtbogen und Flüssigkeit in den Aussparungen 65 ist, welche Taschen längs der Wandung des Kanals 103 bilden. Das hierbei erzeugte Gas muß durch den Lichtbogen in Richtung auf die hintere Seite des eingeschnürten Kanalteils 105 entweichen. Es strömt aufwärts durch die Entlüftungsöffnungen S3, die axial zusammenfallen, so daß sie einen Entlüftungsschacht für den gesamten Plattenstapel bilden. Dieser Schacht steht mit dem eingeschnürten Kanalteil 105 durch die verengten Schlitzteile 73 in den Platten 69, 77 und 89 in Verbindung. Dabei bilden die Teile 68 und 87 der 3" Platten 61 und 81 Schutzwände, die verhüten, daß sich der Lichtbogen gänzlich in den Entlüftungsschacht 53 hineinbewegen kann.

Da der eingeschnürte Teil 105 möglichst eng ist, sind auch die Gasabführkanäle zum Schacht 53 im großen Maß eng, und sie unterwerfen demnach den Lichtbogen, der sich bis zu einem Punkt in der Nähe der Schutzwände bewegt haben mag, einer Querströmung· von hoher Geschwindigkeit, die sichert, daß der Bogen in dem Augenblick unterbrochen wird, wo der Stromwert in der Stromwelle des Lichtbogens Null erreicht hat.

Die Entionisierung des Lichtbogens, während er sich im eingeschnürten Teil 105 befindet, ist besonders rasch infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der die dielektrische Festigkeit längs der Lichtbogenströmung anwächst. Die Flüssigkeits- (Öl-) Taschen 65 längs des Kanals sorgen für eine ausreichende Zufuhr von Lichtbogenlöschflüssigkeit. Wenn der Lichtbogen auf diese einwirkt, so werden ausreichende Mengen nicht ionisierter Gas- und Flüssigkeitsteilchen erzeugt, die sich wirbelnd mit den" ionisierten Teilen des Lichtbogenstromes mischen, somit einen Ionenverlust verursachen und ein erneutes Zünden des Lichtbogens nach Durchgang des Stromes durch Null verhüten. Die Lichtbogenunterbrechungsvorrichtung ist besonders aus dem Grunde wirksam, weil die Bogenenergie auf einem niedrigen Wert im besonderen an der Stromspitze des Bogens gehalten wird. Das wird dadurch erzielt, daß man den Bogen während der Zeit des Spitzenstromes oder während des Teils der Stromwelle, zu weleher ein beträchtlicher Augenblicksstrom fließt, in einem vergleichsweise wenig eingeschnürten Kanal hält. Die Wirkung des Kolbens, der gleichzeitig mit dem beweglichen Kontakt bewegt wird, verursacht eine Strömung von Bogenlöschflüssigkeit in Längsrichtung der Lichtbogenströmung. Dadurch werden die Zerlegungserzeugnisse des Lichtbogens aus dem von ihnen erfüllten Raum im wesentlichen mit der Geschwindigkeit ihrer Erzeugung abgeführt. Hierdurch wiederum wird der innere Druck der Löscheinheit auf einem niedrigen Wert gehalten, und die Stromkreisunterbrechung erfolgt in einem Augenblick, der für die Bogenlöschung am geeignet- 8n sten ist, dadurch, daß man den Bogen einer starken Querströmung aus nicht ionisierten Gas- und Flüssigkeitsteilchen kurz vor dem Stromnullwert aussetzt. Die besondere Entlüftungsanordnung, die bewirkt, daß Gas und Öl seitlich durch den Lichtbogen hindurchströmt, ist ebenfalls von Bedeutung für die Erzielung der verbesserten L^nterbrechiungsfähigkeit der Lichtbogenlöscheinheiten.

Im vorstehenden wurde besonders auf den Unterbrechungsvorgang in jeder der Einheiten 29 Bezug genommen. Während der Anfangsbewegung des Schalters bewegen sich die Antriebsstange 139, Kolben 123, Kontakte 125 und Antriebsteil 153 als Einheit abwärts, bis die Kontakte 125 sich auf den Boden der Schlitze 97 in der unteren Platte 95 ihrer Einheit aufsetzen. Der Teil 153 kann aber seine Abwärtsbewegung noch frei fortsetzen, bis sein »oo unteres Ende auf den Boden des Gehäuses 1 trifft. Diese zusätzliche Bewegung des Teils 153 gestattet ihm eine Trennung von den Kontaktringern 151, so daß eine weitere Unterbrechungsstelle im elektrischen Stromkreis »05 entsteht, wie Fig. 27 erkennen läßt. Da nun eine Lichtbogenlöschung in den Unterbrechungseinheiten 29 innerhalb einer verhältnismäßig sehr kurzen Zeit entsteht, so ist der Stromkreis unterbrochen, bevor sich der im Teil 153 von den Kontaktfingern 151 löst. Demnach entspricht die Unterbrechung zwischen den Kontaktfingern 151 und dem Teil 153 einer Trennschalterwirkung und schafft eine zusätzliche Sicherung gegen Überschlag bei geöffnetem Leistungsschalter.

Beim Schließen des Leistungsschalters wird der Kontaktantriebsteil 153 durch das Gestänge 159 nach oben in Berührung mit den Kontaktfingern 151 und dem Kupplungsglied 129 der unteren Löscheinheit 29 gebracht. Eine fortgesetzte Aufwärtsbewegung des Teils

Claims (13)

153 führt die beweglichen Kontakte 125 mit ihrem Kolben 123 unter Spannung der Beschleunigungsfeder 147 in die Schließlage. Bei geschlossenem Stromkreis wird der Kontaktdrudk zwischen dem ruhenden Kontakt 115 und. den beweglichen Kontakten 125 durch die Federn 113 aufrechterhalten. Diese Federn unterstützen beim Öffnen die Beschleunigungsfeder 147 bei Überwindung der 'ο Trägheit des beweglichen Kontaktgebildes des Öffnungsvorganges. Eine abgeänderte Form einer Löseheinheit ist in Fig. 24 bis 26 wiedergegeben. Die Einheit gleicht in wesentlichen Teilen der vor- '5 her beschriebenen, .nur arbeitet der Ölumlaufkolben, Mer mit 191 bezeichnet, in einem zylindrischen Kanal 193, der mit dem Lichtbogenkanal 195 (Fig. 26) nur an seinem oberen und unteren Ende bei 197, 199 (Fig. 26) nur an seinem oberen und unteren Ende bei I97; *99 in Verbindung steht. Der ruhende Kontakt 201 ist in diesem FaUe mit einer Öffnung 203 versehen, die in Achsrichtung zu der Außenseite der Löscheinheit führt. Diese Öffnung 203 bietet ein geeignetes Mittel zur Abführung der Lichtbogenzerlegungserzeugnisse, während der Bogen zwischen dem Kontakt 201 und dem beweglichen Kontakt 205 aufrechterhalten wird. Gemäß Fig. 24 tritt der bewegliche Kontakt 205 in die untere Platte 207 ein und wird durch ein Tragglied 209 gehalten, das an der Antriebsstange 211 befestigt ist. Die Stange 211 erstreckt sich axial durch den Kanal 193 iind trägt auch den Kolben 191. Die obere Platte 213 der Einheit trägt das obere Lichtbogenhorn 215, durch das bei 217 Kanäle hindurchführen, die mit einem Querkanal 219 in der Platte 213 in Verbindung stehen. Dieser wieder steht in Verbindung mit dem Kanal 197 zum Zylinder 193. Man erkennt also, daß beim Entstehen des Lichtbogens im Kanal 195 der Innendruck im Kanal eine Rückwirkung durch die Kanäle 217, 219, 197 undrückwärts auf den Kolben 191 ausübt; diese Kraft sucht der auf der unteren Seite des Kolbens wirkenden Kraft das Gleichgewicht zu 'halten. Durch Ausnutzen des Innendruckes der Unterbrechungseinheit zur Unterstützung der Bewegung des Kolbens 191 in die der Offenstellung entsprechende Lage wird die äußere Kraft, die zur Öffnung des Leistungsschalters erforderlich ist, erheblich verringert. Es läßt sich eine große Ölmenge mit verhältnismäßig kleinen auf die Antriebsstange 21-1 wirkenden Antriebskräften in Umlauf setzen. Der Lichtbogenlöschvorgang ist im übrigen für den Schalter nach Fig. 24 bis 2.6 im wesentliehen der gleiche wie bei dem vorbeschriebenen Schalter. rATEKTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Unterbrechung eines Starkstromkreises, bei dem ein Lichtbogen in einer Isolierflüssigkeit erzeugt wird, da-, durch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in seiner Ausgangsstellung· wenigstens während des Fiießens des maximalen Stroms in der Stromwelle festgehalten wird, daß das vom Lichtbogen durch diesen Strom erzeugte Gas in der Lichtbogen.-längsrichtung und über die ganze Lichtbogenlänge im weaentlichen ebenso rasch entfernt wird, wie es entsteht, daß danach der Lichtbogen seitlich in der Flüssigkeit aus seiner Stellung bewegt und schließlich während dieser seitlichen Bewegung über seine ganze Länge einer Gasquerströmung ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Querschnitt des Lichtbogens während seiner seitlichen Bewegung einengt und ihn in diesem eingeengten Zustande einer Querströmung von Isolierflüssigkeit unterwirft.

3. Verfahren nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lichtbogen während der seitlichen Bewegung einer kombinierten Querströmung go von Flüssigkeit und vom Lichtbogen erzeugtem Gas unterwirft, während er sich im eingeschnürten Zustande befindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zwangsläufig eine Menge von Flüssigkeit in nächster Nähe des Lichtbogens in Umlauf setzt, um dadurch das vom Lichtbogen erzeugte Gas in dessen Längsrichtung zu entfernen, ohne ein stärkeres Eindringen 10» der Flüssigkeit in den Lichtbogenkern hervorzurufen.

5. Leistungsschalter zur Ausführung der Verfahren nach irgendeinem der vorangegangenen AnEp.üche mit trennbaren Kontakten zur Erzeugung eines Lichtbogens in einem im wesentlichen völlig geschlossenen Kanal aus wenigstens teilweise isolierendem Werkstoff, der Isolierflüssigkeit enthält, gekennzeichnet durch im eine derartige Anordnung, daß der Lichtbogen während der Anfangsstufe der Unterbrechung in seiner Ausgangslage festgehalten wird, sowie durch Pumpeinrichtungen "(101, 123,· 191,193) zum Vor- us beitreiben einer Menge von Isolierflüssigkeit im Lichtbogerjikanal in solcher Weise, daß sie den Lichtbogen zunächst nicht unterbrechen, sowie weiter "durch magnetische Ablenkvorrichtungen (79), die den Lichtbogen seitlich in der Isolierflüssigkeit bewegen, sowie durch Führungsein-

richtungen,, die den Lichtbogen während der seitlichen Bewegung der wirbelnden Strömung des von ihm in der Flüssigkeit erzeugten ^Gases aussetzen.
6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Gasabführkanäle, die so angeordnet sind, daß die durch Lichtbogeneinwirkung erzeugten Gase in der Längsrichtung des Lichtbogens strömen, während dieser sich in der Ausgangslage befindet, wobei Entlüftungskanäle .(53) weiter so angeordnet sind, daß sie eine Gasströmung quer durch den Lichtbogen während seiner Seitenbewegung verursachen.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Kolben (123), der bei der Unterbrechungsbewegung in einem Zylinder (ι ο ι) beweg- lieh ist, der mit dem Lichtbogenkana]. (103) in Verbindung steht und die Flüssigkeitsströmung während der Öffnungsbewegung des Schalters herbeiführt.

8. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben

(123) den beweglichen Kontakt (125) trägt und mit diesem zusammen von einem gemeinsamen Antrieb (147, 159, 153) bewegt wird.

9. Leistungsschalter nach Anspruch 7 oder δ, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kanal (193) der Kolbenpumpe mit einer Seite der Lichtbogenkammer in ständiger Verbindimg ist.

10. Leistungsschalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden des zylindrischen Kanals (1931 der Kolbenpumpe in Verbindung '"Kanäle 197, 199) mit der Lichtbogenkammer derart stehen, daß der Druck in der Lichtbogenkammer auf beide Seiten des Kolbens f191, Fig. 24) in gleicher Weise einwirkt.

11. Leistungsschalter nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenkanal einen erweiterten Teil (103) "aufweist, in dem dor Lichtbogen erzeugt wird, sowie einen eingeschnürten schlitzartigen Teil (105), der so eng ist, daß er das Eintreten des Lichtbogens in der Anfangsstellung aussehiifßi.

12. Leistungsschalter nach Anspruch 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Gasabführungsöffnung (53) am Lichtbogenkana] sich an den eingeschnürten Lichtbogenkanalteil anschließt fFig. 12 und 14).

13. Leistungsschalter nach Ansprucn 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine sich an den erweiterten Teil des Lichtbogenkanals anschließende GiiHabfiihrungsleitung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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