DE730505C - Elektrischer Stromunterbrecher, insbesondere Schalter mit Lichtbogenloeschung durch ein stroemendes Druckmittel - Google Patents

Description

• Elektrischer Stromunterbrecher, insbesondere Schalter mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Druckmittel Bei elektrischen Stromunterbrechern, insbesondere Schaltern für höhere Spannungen und größere Leistungen, ist es üblich, den Abschaltlichtbogen durch ein strömendes Druckmittel zu beeinflussen und zum Erlöschen ,zu bringen. So ist es beispielsweise bekannt, den Lichtbogen durch ein strömendes Druckmittel, wie Dampf oder Druckgas, zu löschen; das entweder beim Abschaltvorgang im Schalter selbst erzeugt oder unabhängig vom Schaltvorgang außerhalb des Schalters bereitgestellt und diesem zugeleitet wird.
• Diese Erzeugung und Bereithaltung des Druckmittels für die Lichtbogenlöschung kompliziert und verteuert natürlich den Schalter. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht kann gemäß der Erfindung durch Ausnutzung desjenigen Umstandes erzielt werden, daß der bei der Kontakttrennung entstehende Lichtbogen selbst einen Druckstoß bzw. eine Druckwelle in dem ihn umgebenden Medium, vorzugsweise Luft, erzeugt. Erfindungsgemäß wird dieser Druckstoß bzw. die Druckwelle in der Weise ausgenutzt, daß durch die Ausbildung der die Schaltkontakte enthaltenden Schaltkammer der vom Lichtbogen erzeugte Druckstoß bzw. die Druckwelle derart gelenkt wird, daß sie wieder auf den Lichtbogen auftrifft. Dies kann zweckmäßig in der Weise erfolgen, daß der Druckstoß bzw. die Druckwelle so .zur Reflexion gebracht wird, daß die reflektierte Welle in der stromschwachen Zeit des Wechselstromlichtbogens auf diesen auftrifft und ihn zum Erlöschen bringt.
• Es ist zwar bei elektrischen Gasschaltern, bei denen das in der Schaltkammer eingeschlossene Luftvolumen durch Erhitzung infolge des Lichtbogens auf einen hohen Druck gebracht ,wird und zur Lichtbogenlöschung dient, bekannt, mit der Schaltstelle Nebenräume zu verbinden., in welchen während der stromstarken Zeit des Wechselstromlichtbogens Gäs komprimiert wird, welches in den stromschwachen Pausen des Lichtbogens, die Lichtbogenlöschung unterstützend, ausströmt. Diese Anordnungen beruhen jedoch nicht auf der Energie des vom Lichtbogen erzeugten Druckstoßes oder der Druck-,velle, sondern stellen im wesentlichen eine Druckgasspeicherun.g dar. Weiter ist bereits vorgeschlagen worden, den Lichtbogen durch vermittels Schall erzeugteDruckwellen zu löschen,wobei der Schall in geeigneter Weise durch Knallfunkenstrecken oder durch das Entzünden explosibler Mischungen oder in ähnlicher Weise erzeugt wird. Auch diese Anordnungen unterscheiden sich weitgehend vom Erfindungsgegenstand, bei welchem besondere zusätzliche Schallerzeuger nicht benötigt werden.
• Die Erfindung zeichnet sich also gegenüber den bekannten undbereits vorgeschlagenen Anordnungen durch einen wesentlich einfacheren Aufbau aus. Vorzugsweise wird die Schaltstelle gemäß der Erfindung in einem einseitig abgeschlossenen Rohr untergebracht, das als Reflexionsrohr dient und so lang bemessen ist, daß der Druckstoß das .Rohr einschließlich der Reflexion innerhalb einer Viertelperiode eines 5operiodischen Wechselstro-IneS, .das sind o,oo5 Sek., durchläuft. Der reflektierte Stoß trifft dann im oder nahezu bei dem Stromnulldurchgang wieder auf den Lichtbogen auf und löscht ihn. So haben Versuche gezeigt, daß es beispielsweise möglich ist, Ströme von etwa 2o ooo Ampere bei einer Spannung von rund 6ooo Volt einwandfrei in der erfindungsgemäßen Weise zu löschen.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Abb. i ein Schaubild und die Abb. 2 bis 6 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schalters zeigen. Das Schaubild nach Abt). i dient zur Erläuterung des Löschvorganges. Es zeigt ein Stromzeitdiagramm eines 5operiodischen Wechselstromes. Wird der Lichtbogen beispielsweise in dem Punkt a der Stromkurve gezündet, so wird in dem mit b bezeichneten Bereich der Stromkurve infolge des explosionsartigen Charakters des Lichtbogens ein kräftiger Druckstoß bzw. eine Schallwelle erzeugt, die in dem Bereich c, beispielsweise in einem einseitig abgeschlossenen Rohr, einen bestimmten Weg zurücklegt und derart reflektiert wird, daß der Stoß in dem Bereich d wieder auf den Lichtbogen auftrifft und ihn, da er sich im stromschwachen Zusta.nd befindet, löscht. Sollte die Lichtbogenlöschung nicht bereits beim ersten Stromnulldurchgang gelungen sein, so wiederholt sich das Spiel.
• In den Abb. 2 und 3 ist .ein Ausführungsheispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, das in der vorgeschriebenen Weise wirkt. Der Schalter besteht dabei aus rlem Rohr i, das an seinem oberen offenen Ende die Kontakte .2 und 3 trägt und an seinem anderen Ende durch die Wand 1. verschlossen ist. Die Schaltkontakte liegen ,bei diesem Ausführungsbeispiel quer zur Rohrachse. Ein zwischen ihnen gezogener Lichtbogen erzeugt im Stromhöchstvert einen Druckstoß, der in ler Zeit VOTl 0,0025 Sek. gegen den Rohr-Boden 1. anläuft, von diesem zurückgeworfen WI'-',I- und in einer Gesamtzeit von o,oo5 Sek. wieder auf den sich in einem stromschwachen Zustand befindenden Lichtbogen auftrifft.
• Abb. q. zeigt eine Ausführung, bei der die Schaltstelle düsenartig ausgebildet ist. Dabei wird mit Vorteil die Düse 5 in an sich bekannter Weise. mit einer Auskleidung 6 aus einem unter der Lichtbogeneinwirkung gasabgebenden Material versehen, wodurch die Druckstoßerzeugung begünstigt wird. Weiter ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Zusatzbe,blasung durch außerhalb der Schaltkammer i erzeugtes Druckgas vorgesehen. Das Ventil 7, welches den Zustrom des Zusatzdruckgases durch die Rohrleitung S regelt, wird dabei in Abhängigkeit von der Stromkurve des Wechselstromlichtbogens gesteuert. Es kann aber auch als Riickschlagventil ausgebildet sein. Daneben ist es infolge des explosionsartigen Charakters der Lichtbogenbildung auch möglich, Drosselstreckenanordnungen an Stelle der Ventile zu verwenden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Abb.5, welches sich von den vorangegangenen dadurch unterscheidet, daß die Kontakte 2 und 3 etwa in der Mitte des Reflexionsrohres i angeordnet sind. Ferner ist das obere Ende des Rohres i durch einen Schalldämpfer 9 verschlossen, während an der Schaltstelle selbst eine Zwischenwand io aus gasabgebendem Stoff vorgesehen ist, durch die verhindert wird, daß der Lichtbogen durch die Düse hindurchbrennt. Bemerkenswert ist ferner die Gestalt des Schalldämpfers, dessen einzelne Elemente in der Länge abgestuft sind, wodurch die Vermeidung einer Reflexionswirkung an dieser Stelle angestrebt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.6 schließlich ist an dem durch den Schalldämpfer 9 verschlossenen Ende des Reflexionsrohres noch eine Reflexionswand i i eingebaut. Das Reflexionsrohr erstreckt sich bei dieser Anordnung nach beiden Seiten der Schaltstelle. Die in einer solchen Anordnung erzeugten Druckstöße werden dann zu beiden Seiten reflektiert und treffen wieder auf die Schaltstelle, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird. Dabei wird man zweckmäßig die Rohrlängen verschieden groß wählen, so daß -die reflektierten Druckstöße zu verschiedenen Zeiten auf die Schaltstelle auftreffen. Zweckmäßig werden bei derartigen Anordnungen dicht unterhalb der Schaltstelle Üffnungen i2 zur Außenluft in dem Reflexionsrohr i vorgesehen, die entweder ständig offen sind oder aber durch Ventile in Abhängigkeit von dem Löschvorgang gesteuert werden. Sie können auch zur Einleitung von Zusatzdruck-gas diezlen. Selbstverständlich können die Kontaktanordnung und die Schaltkammerausbildung auch anders getroffen werden, ohne daß man sich von der Erfindung entfernt. Beispielsweise kann der eineKontakt als Düsenkontakt und der andere Kontakt als ein beweglicher Stift ausgebildet sein, die nach Art der bekanntenDruckgasdüsenschalter in einem rohrförmigen Isolierkörper angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird dann dieserIsolierkörper als Reflexionsrohr ausgebildet.

Claims (3)

1. YA T ENTANSPRÜCIIE i. Elektrischer Stromunterbrecher, insbesondereSchalter mitLichtbogenlöschung durch ein -strömendes Druckmittel, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lichtbogenlöschung der . durch den Abschaltlichtbogen selbst in dem ihn umgebenden Medium, vorzugsweise Luft, hervorgerufene Druckstoß bzw. die hervorgerufene Druckwelle in der Weise ausgenutzt wird, daß durch die Ausbildung der die Schaltkontakte enthaltenden Schaltkammer der vom Lichtbogen erzeugte Druckstoß bzw. die Druckwelle d.Qrart gelenkt wird, daß sie wieder auf den Lichtbogen auftrifft.
2. 2. Stromunterbrecher nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkammer als ein einseitig abgeschlossenes Rohr (i) ausgebildet ist, in dem der vom Lichtbogen erzeugte Druckstoß reflektiert und auf den Lichtbogen zurückgeleitet wird.
3. 3. Stromunterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rohres (i) so bemessen ist, daß der reflektierte Druckstoß im oder nahezu beim Stromnulldurchgang auf den Lichtbogen auftrifft. 4.. Stromunterbrecher nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstelle (2, 3) düsenförmig ausgebildet ist. S. Stromunterbrecher nach Anspruch d., dadurch gekennzeichnet, daß die die Schaltstelle (2, 3) bildende Düse (5) mit einer Auskleidung (6) aus unter der Lichtbogeneinwirkung gasabgebendem Material versehen ist. 6. Stromunterbrecher nach Anspruch i ' und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaltkammer (i) fremderzeugtes Zusatzdruckgas eingeleitet wird. 7. Stromunterbrecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zu- I satzdruckluft in die Schaltkammer (i) einleitende Rohr (8) durch ein vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildetes Ventil (7) verschlossen ist. 8. Stromunterbrecher nach Anspruch ,^, dadurch gekennzeichnet, daß das dieRohrleitung (8) abschließende Ventil (7) in Abhängigkeit von dem Löschvorgang selbsttätig gesteuert wird. j. Stromunterbrecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zusatzdruckluft in die Schaltkammer (i) einleitende: Rohr (8) mit einer Drosselstreckenanordnung als Abschluß versehen ist. io. Stromunterbrecher nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen durch Isolierteile, insbesondere eine Scheidewand (io) aus gasabgebendem Material, an dem Austritt aus dein Reflexionsrohr (i) gehindert wird. i i. Stromunterbrecher nach Anspruch r-und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstelle (z, 3) mehr nach der Mitte des Reflexionsrohres (i) hin angeordnet ist und das obere offene Ende des Rohres (i) durch einen Kühler und Schalldämpfer (9) abgeschlossen ist. 12. Stromunt,-rhrechernachAnspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (9) so ausgebildet ist, daß an ihm keine oder nur eine geringe Reflexion des Druckstoßes auftritt. 13. Stromunterbrecher nachAnspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen Ende vorzugsweise außer dem Schalldämpfer (9) noch eine Reflexionswand (i i) vorgesehen ist. 14. StromunterbrechernachAnspruch 13. dadurch ,gekennzeichnet, d@aß die zweite Reflexionswand (i i) in einem anderen Abstand von der Schaltstelle (2, 3) angeordnet ist als die erste Reflexionswand (4). 15. Stromunterbrechernach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dicht unterhalb der Schaltstelle Austrittsöffnungen (I2) vorgesehen sind, die ständig offen sind oder in Abhängigkeit vom Löschvorgang gesteuert werden. 16. Stromunterbrecher nach Anspruch IS, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Öffnungen (I2) zur Einleitung von Zusatzdruckgas dienen. 17. Stromunterbrecher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Schaltkontakten (2, 3) der eine Kontakt als Düsenkontakt und der andere als beweglicher Schaltstift ausgebildet ist.