DE725073C - Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen - Google Patents

Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen

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DE725073C
DE725073C DEST59349D DEST059349D DE725073C DE 725073 C DE725073 C DE 725073C DE ST59349 D DEST59349 D DE ST59349D DE ST059349 D DEST059349 D DE ST059349D DE 725073 C DE725073 C DE 725073C
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DE
Germany
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contact
switch
pressure
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contact pin
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Expired
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DEST59349D
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English (en)
Inventor
Friedrich Wilhelm Pape
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STUDIENGES HOCHLEISTUNGSSCHALT
Studiengesellschaft fuer Hochleistungs Schalter GmbH
Original Assignee
STUDIENGES HOCHLEISTUNGSSCHALT
Studiengesellschaft fuer Hochleistungs Schalter GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/98Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow

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  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen Es sind Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen bekannt, bei denen die durch die Lichtbögen erzeugten Druckgase durch den Hohlkontakt der einen der beiden Kontaktstellen zwecks Löschung des Lichtbogens ausströmen. Die eigentliche Gasausströmöfnung ist durch ein federbelastetes Auslaßorgan verschlossen, das dicht hinter dem Hohlkontakt der einen Kontaktstelle liegt. Die beiden Unterbrechungsstellen sind in demselben Druckraum angeordnet. Die Löschmittelströmung geht über den einen Lichtbogen hinweg durch den Hohlkontakt hindurch ins Freie. Diese Anordnung gibt wohl eine gute Strömung in dem Hohlkontakt und dicht davor. Der übrige Lichtbogen ist aber recht mäßig bespült. Auch fließen alle Ladungsträger von dem Stiftkontakt in Richtung der Strömung auf den Hohlkontakt zu. Sie verunreinigen daher immer von neuem die Lichtbogenstrecke und verursachen Rückzündungen. Auch das federbelastete Auslaßorgan arbeitet nicht zufriedenstcllend. Ist der Grenzdruck für dieses Organ überschritten, so öffnet das Ventil und läßt Gase über den Lichtbogen hinweg entweichen. Hat sich aber der Kammerdruck um ein geringes unter den Grenzdruck gesenkt, so schließt sich das Ventil sofort, so daß der Druck in der Kammer ungefähr der Grenzdr uck bleibt. Die Druckschwankung zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Ventils ist sehr klein und damit auch die jedesmalige Strömungsdauer sehr kurz. Die Expansionsströmung ist daher keine stetige und für eine wirkungsvolle Löschung genügend lang andauernde.
  • Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Löschgas einer Blaskammcr zuzuführen, durch die der Schaltstift hindurchtritt. Die Blaskammer besitzt dementsprechend zwei Führungsöffnungen für den Schaltstift, durch die der Lichtbogen hindurchgezogen und in entgegengesetzter Richtung bespült wird. In den Uffnungen selbst, die eine nur kurze Wandstärke haben, wird der Lichtbogen gut bespült, an den übrigen Stellen des Lichtbogens herrscht aber eine mäßige Strömung. Darüber hinaus wird diesem Schalter das Löschgas von außen als Fremdgas zugeführt, das für den Löschvorgang in reichlicher Menge zur Verfügung steht.
  • . Demgegenüber erstreckt sich die Erfindung auf einen Schalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen, dessen Gehäuse einen den Unterbrechungslichtbogen der einen Kontaktstelle enthaltenden Druckmittelerzeugungsraum und einen für den Unterbrechungslichtbogen der anderen Kontaktstelle dienenden Löschraum umfaßt, aus dem die Druckgase durch zwei den Kontaktstift im eingeschalteten Zustand eng umschließende Rohrkanäle in entgegengesetzter Richtung ausströmen. Nur bei diesem Schalter ist es im Gegensatz zu einem Schalter, dem das Löschmittel von aufen zugeführt wird, wichtig, daß die während der kurzen Unterbrechungszeit erzeugte geringe Menge an Druckgas ausreicht, die Säuberung und Abriegelung einer genügend langen Lichtbogenstrecke durchzuführen.
  • Bei dieser Schaltergattung besteht die Erfindung darin, daß die beiden Rohrkanäle in ihrer Gesamtlänge so bemessen sind, daß der durch das Löschmittel gesäuberte Kanalinnenraum für sich allein eine ausreichende Isolierstrecke zur Verhinderung einer Rückzündung darstellt.
  • Durch diesen Aufbau des Schalters wird ciie für die endgültige Stromunterbrechung benötigte Löschmittelmenge auf ein Minimum herabgesetzt. jedes einzelne der beiden Ausk' hat eine Länge von einem Vielfachen des Kanaldurchmessers, und es ist lediglich erforderlich, die ionisierte und mit Ladungsträgern verunreinigte dünne Gassäule im Innern dieser Auslaßrohre zu verdrängen und durch Löschgas zu ersetzen, um eilte Rückzündung zu verhindern. Weiterhin können die bei dein Löschvorgang außerhalb der Auslaßkanäle liegenden Kontakte verhältnismäßig dicht all den Rohrauslaß heranrücken, da ja der Innenraum der Rohre für eine genügende Isolierstrecke ausreicht. Die Kontakte brauchen nur so viel Raum freizulassen, wie für die ungehinderte Ausströmung der Gase benötigt wird. Diese ausströmenden Gase bespüleil die Kontakte mit einem noch nicht aufgelockerten Strahl und kühlen sie erheblich ab, so daß ein Nachglühen der Kontakte ariterbleibt.
  • Durch die vorgeschriebene Längenbemessung der Auslaßrohre hat man außerdem die Gewähr, daß der durch den Lichtbogen und durch die Druckgase in nächster Nähe des Lichtbogens in bekannter Weise in den Rohrenden hervorgerufene Staudruck ausreicht, eine frühzeitige Ausströmung der im Schaltergehäuse erzeugten Druckgase zu verhindern. Hierbei sind besondere bewegliche Absperreinrichtungen nicht erforderlich. Auch der Einschaltvorgang spielt sich unter günstigen Bedingungen ab. Nähert sich der bewegliche Kontakt dem ruhenden Gegenkontakt und erfolgt hierbei ein überschlag, so können die entstehenden Druckgase, da die Isolierrohre zum ruhenden Kontakt hin offen sind, in die freie Außenluft entweichen.
  • Alle übrigen Erfindungsmerkmale «-erden an Hand der Beschreibung der Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Abb. i befinden sich im Innern der Druckkammer i der ruhende Kontakt 2 und der zugehörige Kontaktstift 3 einer Kontaktstelle, während die Kontakte .4, 5 der mit dieser in Reihe liegenden Kontaktstelle außerhalb der Druckkammer angeordnet sind. Beim Einschalten bewegt sich der Kontaktstift 5 durch zwei Isolierhülsen 6, 7 hindurch, die in der Mitte einen nur für den Durchfluß des Löschmittels ausreichenden Ringspalt S bilden, der mit dem Druckerzeugungsraum i in Verbindung stellt. Zwischen dem Löschraum und dein Druckerzeugungsraum ist, wie es bereits bei anderen Schalterarten bekannt wurde, ein Verbindungskanal 9 vorgesehen, der all Rauminhalt ein Vielfaches von dem Rauminhalt der Isolierrohre 6, 7 enthält und mit einem Löschmittel angefüllt ist, das noch nicht mit dein Lichtbogen in Berührung war. Die Stromw-und -ableitung erfolgt an den Klemmen io und i i. Die Kontaktstifte 3 und 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel an einer Traverse ibefestigt und stehen miteinander in stromleitender Verbindung. Die Kontaktstifte können aber auch getrennt voneinander bewegt werden, z. B. mit Hilfe von Druckluftkolben. Auch kann die Druckluftschaltung für diese Verstellkolben so gewählt sein, dali nach erfolgter Ausschaltung der beiden Kontaktstifte selbsttätig eine Umschaltung der Druckluftzufuhr zu dem Verstellkolben des Kontaktstiften 3 im Druckerzeugungsraum geschieht, so daß dieser wieder in die Einschaltstellung zurückgeht. Durch diese Maßnahme werden größere Einschaltdruckstöße von dein Druckerzeugungsraum ferngehalten. Der Schaltstift 5 bewegt sich beim Einschalten durch den Löschraum, und es können beim Entstehen eines Einschaltlichtbogens die Druckgase dieser Schaltstelle frei über den ruhenden Kontakt 4. in die Außenluft entweichen. i Beim Ausschalten entsteht zwischen den ILontakten 2, 3 und .I, 5 je ein Lichtbogen. Die frei werdende Lichtbogenenergie im Innern der Kammer i verursacht einen Druckanstieg in dieser Kammer. Da der Lichtbogen zwischen den Kontakten q. und 5, der durch die Rohre 6 und 7 brennt, infolge des Druckanstieges in diesen Rohren den Durchflußquerschnitt dieser Rohre verstopft, so kann eine. Ausflußströmung erst dann einsetzen, wenn der Kammerdruck die in- den Rohren 6 und 7 durch den Lichtbogen hervorgerufenen Widerstandskräfte überwindet oder aber wenn im Stromnulldurchgang diese Kräfte verschwinden. Die Durchströmung der Rohrenden 6 und 7 geschieht mit Schallgeschwindigkeit, so daß in kürzester Zeit eine Säuberung des Lichtbogenweges in den Rohrenden erfolgt ist. Da die Länge der Rohrenden eine genügende Sicherheit gegen Spannungsdurchschlag gewährleistet, so ist auch mit Sicherheit beim ersten Stromnulldurchgang endgültige Löschung erfolgt.
  • Will man die in der Druckerzeugungskammer i enthaltene Gasmenge erhöhen, ohne den Rauminhalt der Kammer zu vergrößern, so kann dies leicht dadurch geschehen, daß man in bekannter Weise kurz vor Beginn der Kontakttrennung durch Öffnen eines Ventils fremde Druckgase einströmen läßt, während bei Beginn der Lichtbogenbildung die Druckgaszuleitung wieder verschlossen wird.
  • Es ist in manchen Fällen von Vorteil, den Antrieb für die beweglichen Kontakte der Schalteinrichtung so durchzubilden, daß der durch den Löschraum gleitende Kontaktstift reit größerer Geschwindigkeit als der Kontaktstift der im Druckerzeugungsraum angeordneten Kontaktstelle bewegt wird. Es ist hierdurch möglich, zu erreichen, daß der Ausströmquerschnitt der Löschkammer vom Schaltstift bereits freigelegt ist, bevor der Druck in dem Druckerzeugungsraum hohe Werte erreicht haben kann. Es ist dann der Löschraum nur durch die von dem Lichtbogen in der Isolierhülle hervorgerufenen Sperrkräfte verschlossen, so daß der Kammerdruck entweicht, sobald er diese Sperrkräfte überwinden kann. Die Kammer ist dadurch vor hohen Beanspruchungen mit Sicherheit geschützt. Das gleiche Ziel wird auch erreicht, wenn der durch den Löschraum gleitende Kontaktstift seine Ausschaltbewegung früher antritt als der Kontaktstift der im Druckerzeugungsraum befindlichen Kontaktstelle.
  • In der Abb. 2 sind die beiden Kontaktstellen, wie es an sich bereits bekannt ist, in derselben Achsenrichtung hintereinander angeordnet. In der Druckkammer 13 ist der elastisch angeordnete Kontakt 14 und der Zwischenkontakt i5 eingebaut. Letzterer wird durch eine Druckfeder 16 in Ausschaltrichtung belastet und kann sich mit seinem Anschlag 17 gegen die Kammerwand 18 anlegen. ig und 2o sind die beiden Isolierrohre, durch die der Kontaktstift 2i hindurchgleitet und die von der Mitte aus von den Druckgasen, die durch den Verbindungskana122 zuströmen, beaufschlagt werden. In diesem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 ist die Druckkammer von einem Flüssigkeitsbehälter 23 umgeben, der durch die Öffnung 2q. in der Druckkammerw andung mit dem Druckraum 13 in Verbindung steht. In der Öffnung 24. befindet sich ein federbelastetes Rückschlagventi125, das normalerweise die Öffnung frei läßt, sie aber verschließt, sobald sich während des Ausschaltens in der Kammer 13 ein Überdruck einstellt. Der Druckraum ist daher ständig zum Teil mit Flüssigkeit gefüllt, aus der beim Ausschalten die Löschgase erzeugt werden. Der Strom wird an der Klemme 26 zugeführt und vom Kontaktstift 21 abgeleitet.
  • In der Einschaltstellung drückt der Kontaktstift 21 den Zwischenkontakt 17 entgegen der Federkraft 16 gegen den Kontakt 1q.. In der Ausschaltstellung brennt sowohl in der Druckkammer 13 wie auch durch die Hülsen ig und 21 ein Lichtbogen. Kann der entstehende Kammerdruck den durch den Lichtbogen in den Rohren ig und 2o hervorgerufenen Gegendruck überwinden, so geht ein Löschmittelstrom in entgegengesetzter Richtung über den Lichtbogen hinweg, den außerhalb des Gehäuses liegenden Kontakten 17 und 21 entgegen und führt endgültige Löschung herbei.
  • Das gleiche Löschprinzip läßt sich auch für einen Flüssigkeitsströmungsschalter benutzen. Zu diesem -Zweck müßte vorteilhaft die Druckkammer umgekehrt mit der Kontaktstiftführung nach unten in ein Ölgefäß eingebaut werden, das außer der Ölfüllung auch noch einen genügend großen Gasraum enthält. Es bleiben dann beim Abschalten die entstehenden Druckgase oben in der Druck- , kammer zurück und drücken einen Flüssigkeitsstrom über den Lichtbogen der Kontakte q., 5 bzw. 17, 21 hinweg.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Druckgasschalter mit zwei in Reihe liegenden Kontaktstellen, dessen Gehäuse einen den Unterbrechungslichtbogen der einen Kontaktstelle enthaltenden Druckmittelerzeugungsraum und einen für den Unterbrechungslichtbogen der anderen Kontaktstelle dienenden Löschraum umfaßt, aus dem die Druckgase durch zwei den Kontaktstift im eingeschalteten Zustand engumschließende Rohrkanäle in entgegengesetzter Richtung ausströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrkanäle (6, 7 und i9, --o) in ihrer Gesamtlänge so bemessen sind, dar der durch das Löschmittel gesäuberte Kanalinnenraum für sich allein eine ausreichende Isolierstrecke zur Verhinderung einer Rückzündung darstellt.
  2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Löschraum gleitende Kontaktstift mit größerer Geschwindigkeit als der Kontaktstift der im Druckerzeugungsrauin angeordneten Kontaktstelle bewegt wird.
  3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Löschraum gleitende Kontaktstift seine Ausschaltbewegung früher antritt als der Kontaktstift der im Druckerzeugungsrauin befindlichen Kontaktstelle.
  4. Druckgasschalter nach Anspruch i bis 3, bei dem die Kontaktstifte getrennt voneinander mit Hilfe von Druckluftkolben geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftschaltung für die beiden Verstellkolben so gewählt ist, daß nach erfolgter Ausschaltung der beiden Kontaktstifte selbsttätig eine Umschaltung der Druckluftzufuhr zu dein Verstellkolben des Kontaktstiftes (3) im Druckerzeugungsraum geschieht, so daß dieser wieder in die Einschaltstellung zurückgeht.
  5. 5. Druckgasschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Reihe liegenden Kontaktstellen in derselben Achsenrichtung angeordnet sind.
  6. 6. Druckgasschalter nach Anspruch r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckerzeugungsrauin und den als Auslaß dienenden Rohrkanälen ein Verbindungskanal (9 bzw. 22) vorgesehen ist, der ein mit dem Lichtbogen noch nicht in Berührung gekommenes Löschmittel enthält.
  7. 7. Verwendung des Schalters nach Anspruch i bis 6 als Flüssigkeitsströmungsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungskammer mit der Kontaktstiftführung nach unten in ein Flüssigkeitsgefäß eingebaut ist, das außer der Flüssigkeit auch noch einen genügend großen Gasraum enthält.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2854551A (en) * 1954-06-18 1958-09-30 Lange Emil Device for disconnecting high-powered electric arcs

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2854551A (en) * 1954-06-18 1958-09-30 Lange Emil Device for disconnecting high-powered electric arcs

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