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Stromunterbrecher mit Löschung des Lichtbogens durch eine Flüssigkeitsströmung
Stromunterbrecher mit einer geschickt geleiteten Flüssigkeitsströmung zum Löschendes
Lichtbogens haben den Beweiserbracht, daß für die Erzeugung der Löschrnittelströmung
eine Druckdifferenz von nur ein paar Atmosphären geneigt, um größte Ströme gefahrlos
abzuschalten. Auch die zur Löschung erforderliche Flüssigkeitsmenge ist eine erstaunlich
geringe. Man hat daher .auch mit einer :einfachen Löschkammer, bei der der bewegliche
Schaltstift nach einer gewissen. Lichtbogenlänge aus der Kammer austritt und für
den Kammerinhalt einen Ausströmquerschnitt freilegt, schon recht ;gute Abschaltleistungen
beherrschen können. Diese hatten aber den Nachteil., daß erst nach einer bestimmten
Schaltdauer die Löschmittelatrömung einsetzt. Man war also nicht in der Lage, die
Löschmittelströmung dem Zeitpuvjct des Stromnmulldurchganges anzupassen oder die
Strömung sofort einsetzen zu lassen, sobald der durch -den Lichtbogen :erzeugte
-Druck die hierzu erforderliche Höhe erreicht hat. Auch war nach Beendigung des
Abschaltvorganges keine plötzliche und schnelle Gasentleerung und Wiederfüllung
der Löschkammer mit Flüssigkeit möglich, was sich recht unangenehm bemerkbar macht,
sobald kurz hintereinander mehrere Abschaltungen erfolgen mußten. Darüber hinaus
mußt:en besondere Vorrichtungen getroffen werden, um die beim Entstehen des Unterbrechungslichtbogens
,auftretenden sehr hohen Druckstöße zu mildern. Man half sich in der Weise, daß
man die Löschkammer dehnbar ausführte, also nachgiebige Wandungen anordnete, oder
aber mit der Löschkammer in Verbindung stehende Räume vorsah, die mit Gas gefüllt
waren und deren Inhalt sich beim Auftreten der Druckstöße verdichtete. Es wurden
auch Löschkammern in Vorschlag gebracht, die mit Druckentlastungsventilen versehen
waren, durch die Gas und Flüssigkeit :austreten konnte.
Darüber
hinaus ist .auch ein Schalter mit einer in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten
Löschkammer bekannt, in deren unterem Teil sich ein Hohlkontakt befindet. durch
dessen Bohrung der Kammerinhalt ausströmt. Bei diesem Schalter wird in der Hauptsache
der Lichtbo:genfußpunkt sich auf der Stirnfläche des Hohlkontaktes befinden. Wenn
auch der Lichtbogen in den Hohlkontakt hineingerissen werden kann, so ist dies nicht
zwingend. Geschieht es jedoch, so stellt das Brennen des Lichtbogens in dem engen
Kontaktkanal keinen stabilen Zustand dar. Der Lichtbogen wird sofort wieder am Eintrittsende
des Kontaktkanals kurzgeschlossen, so daß er von der Stirnfläche des Ringes aus
brennt. In diesem Zustand strömt .aber von der dem Lichtbogenfußpunkt gegenüberliegenden
Seite aus das Löschmittel ungehindert durch den Kontaktkanal in dein Schalterraum
niederen Druckes über, ohne in dem Hohlkontakt einen nennenswerten 'Staudruck überwinden
zu müssen.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Ausführungen ermöglicht die Erfindung
eine Schalteranordnung, bei der ein mit dem Außeniraum der Löschkammer in ständig
freier Verbindung stehender Abluß.kanal durch den Lichtbogen selbst und durch die
durch den Lichtbogen erzeugten Druckgase eindeutig und zuverlässig versperrt sind.
Der während der Lichtbogen:dauer in dem Kanal bestehen blieibende Staudruck wirkt
somit als Lichtbogen,-ventil ähnlich wie ein federbelastetes Absperrventil. Zur
Erreichung dieses Zieles um,- -eift bei einem Stromunterbrecher mit einer in einem
geschlossenen und nur zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordneten Löschkammer,
die über die im unteren Kammerboden vorgesehene Kontaktstelle mit dem äußeren Gehäuseraum
in ständig offener Verbindung steht und bei der die über die Kontaktstelle führende
Löschmittelströ@mwng, welche durch den vom Lichtbogen erzeugten Kammerdruck hervorgerufen
wird, durch eine dem ruhenden Kontakt vorgelagerte Isolierhülle auszutreten gezwungen
ist, gemäß der Erfindung die aus Isolierstoff bestehende Hülle den beweglichen Kontaktstift
im eingeschalteten Zustand mit geringem Spielraum und ist in Schaltrichtung des
Kontaktstiftes so groß bemessen,- daß der in der Isolierhülle brennende Lichtbogen
sowie die ihn umgebenden heißen. Druckgase den durch die Isolierhülle gebildeten
Verbindungskanal zwischen der Löschkammer und dem äußeren Schalterraum in bezug
auf eine nach außen gerichtete Flüssigkeitsströmung so lange pfro@pfenartig drosseln,
bis der Kammerdruiek diese den Ausströmquerschnitt in der Isolierhülle sperrenden
Kräfte überwindet. Bei dieser Anordnung der Kontakte in der Löschkammer und der
Ausbildtmg des Ausströmweges aus der Löschkammer wird der heim Entstehen des Schaltlichtbogens
plötzlich auftretende Druckanstieg in der Kammer bewirken; daß ein Teil der um den
Lichtbogen entstehenden Dämpfe durch die vorgesehene öffnung ausströmt. Der um den
Lichtbogen in dem Ausströmkanal entstehende Rückstau genügt zunächst, den Flüssigkeitsinhalt
der Kammer :am Austreten zu verhindern. Die zunehmende Länge des ausgezogenen Lichtbogens
bewirkt eine weitere Verdampfung von Flüssigkeit; ein Teil der um den Lichtbogen
entstehenden Gasblase steigt in der Löschkammeraufwärts, so, daß immer neue Flüsswgkeit
in die Nähe des Lichtbogens gelangt, dort erhitzt und verdampft wird. Es erreicht
der Kammerdruck sehr schnell eine Höhe, die imstande ist, den Rückstau in dem Ausströmkanal
zu überwinden. Von diesem Augenblick an wird, da die fortlaufend entwickelten Dämpfe
in der Kammer nach oben. steigen, Flüssigkeit dem an der tiefsten Stelle der Kammer
liegenden Ausströmkanal zufließen, die dort lagernde Dampfschicht verdrängen und
beim Ausströmen den dort befindlichen Pol kräftig kühlen: und zwar unabhängig da-"
von, ob der Stramnulldurchgang schon erreicht ist oder nicht. Eine Flüssgkeitsb
espülung des Lichtbogens setzt sofort ein, und zwar mit anwachsender Strömu;n:gsges.chwindigkeit,
da der Druckanstieg in der Kammer mit zunehmender Länge des Lichtbogens größer wird.
Beim ersten Stroinriulldurchgang wird der untere Teil der Lichtbogenstrecke gesäubert,
mit Flüssigkeit aufgefüllt und auf diese Weise die Dwrchschlagsfestgkeit der Lichtbogenstrecke
so schnell und so kräftig .gesteigert, daß ein Rückzünden des Lichtbogens mit Sicherheit
vermieden ist.
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Der dem im Kammerboden ei.ngebauteat ruhenden Kontakt zugeordnete
bewegliche Kontakt begibt sich vorteilhaft lotrecht nach oben in seine Ausschaltstellung
und tritt hierbei aus seiner im oberen Kammerdeckel angeordneten Führmigsbuchse
aus; dadurch wird den unter dem oberen Kammerdeckel lagernden Gasen Gelegenheit
gegeben, auszutreten, so daß ein schneller Druckausgleich und ein schnelles Wiederauffü@llen
der Kammer mit Flüssigkeit möglich ist.
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Die Ausschaltleistung kann noch dadurch erhöht werden, daß man in
der Lösehkammer während des Ausschaltens zwei in Reihe geschaltete Lichtbogen entstehen
läßt. Diese werden'dadurch hervorgerufen, daß innerhalb der Löschkammer zwischen
der dem ruhenden Kontakt vorgelagerten Isolierhülse und der oberen Führungsbuchse
für den Kontaktstift ein von beiden entfernt liegender, eine
Bohrung
für den hindurchtretenden Kontaktstift aufweisender Metallzylinder,eingebaut ist,
der den Ausschaltlichtbogen in zwei Teillichtbogen. zerlegt, von denen der untere,
vom ruhenden Kontakt ausgehende und von- der Flüssigkeitsströmung bespülte Lichtbogen
im einer begrenzten, kurzen Länge brennt. Hierbei werden die vorn dem längeren Lichtbogen
erzeugten Dämpfe in dem oberen Kammerteil verbleiben und infolge ihres Überdruckes
den flüssigen Kammerinhalt über den unteren Lichtbogen hinwegtreiben. Hierbei ist
!es wichtig, daß beim Ausschalten zuerst der durch die Flüssigkeitsströmung zu löschende
Lichtbogen und darauffolgend der Lichtbogen gezogen wird, der die zur Erzeugung
der Strömung ,erforderliche Druckdifferenz hervorruft. Es wird hierdurch sichergestellt,
daß keine unzulässig hohen Druckstöße auftreten, da vom ersten Augenblick des Vozhandens:eins
eines ausweichenden Kammerdruckes dife Löschmittelströmumg ohne Verzögerung über
den zu löschenden Lichtbogen hinw egspült.
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In der Zeichnung ist en Ausführungsbeispiel mit nur einem Lichtbogen
je Pol dargestellt. In einem nur zum Teil mit Flüssigkeit ,gefüllten, allseitig
geschlossenen Gehäuse i befindet sich .eine Löschkammer 2, in deren Boden .ein Hohlkontakt
q. eingebaut ist. Der zugehörige bewegliche Kontaktstift 5 wird nach oben gerichtet
ausgeschaltet. Es schließt sich oberhalb des ruhenden Kontaktes q. eine Isolierhülse
6 an, durch die hindurch während des Ausschalters :der Lichtbogen in das Innere
der Löschkammer 2 hineingezogen wird. Dme durch den Lichtbogen erzeugten Dämpfe
werden zum größten Teil aus der Umgebung des Lichtbogens hochsteigen und sich unterhalb
der oberen Deckelwandder Löschkammer ,ansammeln. Ei;n Teil der Dämpfe wind durch
die Hülse 6 und durch den Kanal um oder durch den ruhenden Kontakt nach unten ,gerichtet
in das Gehäuse i abströmen. Es entsteht um dein Lichtbogen herum in dem Abflußkanal
ein. Rückstau, der zunächst das Austreten von. Flüssigkeit verhindert, bis sie Druckdifferenz
zwischen dem Kammerinnern und dem äußeren Gehäuseraum den Stau überwindet und eine
kräftige Flüssigkeitsströmung über den unteren Teil des Lichtbogens hinweg hervorruft.
Beim ersten Stromnulldurchgang ist der Lichtbogenweg in der Hülse gesäubert und
durch frische Flüssigkeit aufgefüllt, wodurch der Lichtbogenweg eine derartig hohe
elektrische Festigkeit bekommt, daß Rückzündun .g ein nicht auftreten können. Ist
der Kontaktstift 5 aus der im oberen Kammerdeckel liegenden. Führungs, buchse ausgetreten,
so strömen die sich unter dem Löschkammerdeckel :angesammelten Gase zum Schaltergehäuse
i über, und es wird die Löschkammer sofort durch Flüssigkeit wieder aufgefüllt.
Es kann kurz nach der Kontakttrennung der Schalter wieder geschlossen werden mit
der Gewißheit, daß die Löschkammer für einen neuen Schaltvorgang vorbereitet ist.