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Leistungsschalter mit Lichtbogenlöschung nach dem Sauggasprinzip Neben
den Öl-, Expansions- und Druckgas-Schaltern werden für kleinere Schaltleistungen
seit längerer Zeit sogenannte Preßluft-oder Kompressionsschalter verwendet; die
beim Ausschaltvorgang durch die Bewegung der schiebbaren -Kontaktteile in Verbindung
mit Kolben in entsprechenden Zylindern atmosphärische Luft verdichten unid .durch
Düsen oder zweckmäßig ausgebildete Gegenkontaktstücke gegen den Lichtbogen blasen.
Derartige Hochspannungsschalter sind für
größere Leistungen nicht zu gebrauchen,
weit sie neben großem Kraftaufwand für die Bedienung sehr viel Raum benötigen und
weil sie das selbst vorbereitete Löschmittel nur für den Ausschaltvorgang liefern,
während das Einschalten wie bei einem offenen Spannungstrennschalter erfolgt und
denientsprechend eine nur geringe Einsch-altfestigkeit vorhanden ist. räumlich große
Ahniessungen sind erforderlich, weil bei e:ugliegenden Schalterpltasen und benachbarten,
geerdeten Anlageteilen Phasen- oder- Erdschlüsse durch die verhältnismäßig -großem
Abschaltlichtbögen. unvermeidlich sind.
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1 ach der Erfindung wird wie bei den. Kom-Pressions- oder Preßluftschaltern
atmospltärische Luft für die Löschung des Lichtbogens verwendet. Während bei den
bekannten mit Luft als Löschmittel arbeitenden Schaltern die atmosphärische Luft
in Zylindern durch Kolben vera.ichtet und <furch rohrartige Kanäle an die frei
liegende Unterbrechungsstelle der Schaltstücke gepreßt wird; ist das Kennzeichen
der Erfindungsgegenstandes eine Löschkammer, in der die Kontaktu.nterbrechunr und
Lichtbogenlöschung vor sich geht und die Löschung des Abschaltlichtbogens so erfolgt,
daßdurch einen oder mehrere Kolhen in 'die Kammer atuiospjiärischc Luft hintin-esaugt
wird; die -zumindest einen der Lichtl>ogeufiißpunkte einennend oder querströmend
itnd gleichzeitig kühlend umfäßt. Gleichzeitig wird eine hohe elektrische Einsclilltfesti-lce-it
mittels Durchpressen von Luft durch slic Ausschaltstrecke mit den für das
Einsaunen
beim Absclialtvorgang notweneligen Mitteln erzielt. Bei den bekannten CTeräten wird
der Abschaltlichtl)(Tgeii :in den Pauni der Schaltanlage geblasen, während er bei
dem neuen Saugleistungsschalter in der Löschkammer gelöscht wird. Dadurch können
die Phasenabstände mehrpoliger Schaltgeräte maßlich klein gehalten und Isoliertrennwände
eingespart «-erden. Weitere Vorteile bestehen neben, einer gegenüber Kompressionsschaltern
bedeutend höheren Absch,altleistung darin, daß gleichzeitig mit dem '\'errn-°_iden
der Absch.altlichtbögen im Raure der Schaltanlage Phasen- und Erdschlüsse so-,vie
Zerstörungen _ von Apparateteilen und Leitungen unterbunden werden. Es sind schon
Leistungstrennscha.lter mit Lichtbogenlöschung durch strömende Druckluft bekanntgeworden,
bei denen durch das Gegenblasen von Luft gegen das feststehende Schaltstück und
durch Saugwirkung der Luft am beweglichen- Schaltstück eine gegenläufige Bewegung
bzw. ein Wandern und begünstigtes Abreißen des frei im Raume brennenden Lichtbogens
entstehen soll. Diese Geräte weisen aber hinsichtlich Raumbedarf und Einschaltfestigkeit
genau die gleichen Nachteile wie die obenerwähnten Kompressionsschalter auf.
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Der wichtigste Teil eines Saug gasschalters, die Löschkammer, ist
4n Abb. i in' einer einfachen, für die Unterbrechung kleiner Ströme ausreichenden
Ausführungsform in1 Schnitt dargestellt. In. einem Isolierniantel a., der an seiner
oberen Seite durch das den Leitungsalischluß b tragende, feststehende Kontaktstück
c verschlossen ist, befindet sich ein Kolben d, der unmittelbar auf dem beweglichen
Schaltstift e befestigt ist. Zwischen dem Kolben d und dem Kontaktstück c ist ein
Isolierzwischenboden fmit einer Durchtrittsöffnung h in der Größe des Schaltstiftnuerschnittes
in der Kammer vorhanden. Über dem Zwischen-Boden f durchbrechen -Einströmöffnungen
g den Isoliermantel a, die so gerichtet sind, daia sie die bei der Abwärtsbewegung
des Schaltstiftes e mit dem Kolben d einströmende Luft direkt .auf den Lichtbogenfußpunkt
am Kontaktstück c blasen. Die Luft schnürt außerdem den Lichtbogen in der Durchtrittsöffnung
h des Zwischenbodens f sehr stark ein und bringt ihn zum Erlöschen.
Ein schnelles und sicheres Abreißen des Lichtbogens wird erreicht, wenn dieQuerschnitte
von Eintrittsströmöffnungen ä, Durchtrittsöffnung lt und Zylinder des Kolbens
d in einem günstigsten Verhältnis gewählt «erden. Nach Erl:cnntnis dieser Tatsache
haben Versuche ergeben, .daß die höchste Löschwirkung bei Ouerschnittsverhältnis'sen
.:von- g: ii : k - 1 : 0,3 :2 bis t : 2: 15 ei-zielt wird. Bei der \Vaiil anderer
Querschnitte bestellt die Gefahr- cies Aus-1>reclicns der Liclitbiiecen in den Rauei
der Scli@a.lt;uilagc. Die Querschnitte sind zu vorwernden hei einer Ausscli:ilt"escliwindigl:eit
des Schaltstiftes e bzw. des Kolbens d, die unterhalb der Grenze liegt, bei
der sich eia riacliteiliges @'akuun-ckissen über dein Kolben d bildet. `Vährend
boi den bekannten Kompressionsschaltern die selbsterzeugte rreßluft lediglich beim
Ausschalten gebildet und. für die Löschung des Abschaltlichtbogens verwendet wird,
säubert der Luftstrom des Saug,-" EI asschalters beim Einschalten die Unterbrechungsstrecke
in der Löschkammer von vorhandenen oder sich bildenden Ionen, kühlt die Schaltstücke
.und bewirkt somit eine erhöhte Einschaltfestigkeit. Der Isoliermantel a kann an
seiner unteren: Seite äffen sein und Glas Austreten des Schaltstiftes e mit..dem
Kolben. d bis auf eine Ausschaltweite .gestatten, welche die z. B. für Leistungstrennschalter
vorgeschriebene sichtbare Trennstrecke ergibt. Beim Austritt des Kolbens aus der
Löschkammer ergibt sich im Inneren eine Kaminwirkurng, wodurch eine Reinigung der
Trenr_-strecke auch beim Ausschaltvorgang erzielt und eine Neuzündung des Lichtbogens
verhindert wird. Bei Leistungsschaltern. nach dem Sauggasprinzip, die eine beschlossene
Löschkammer haben, können für die Entionisierung der ..Trennstrecke Abzugskammern
oder -leiturigen vorgesehen werden.
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Eine Steigerung der Abschaltleistung läßt sich bei Anwendung einer
von Ülströmungsschaltern her bekannten Querströmung des Löschmittels erreichen.
In Abb.2 ist eine Sauggaskammer im Schnitt dargestellt, bei der mit einfachen Mitteln
diese Querströmung der atmosphärischen Luft die Unterbrechung größerer Leistungen
bedingt. Auch hier ist, wie bei der Kammer nach Abb. i, der Kolben cl
unmittelbar
mit dem Schaltstift e verbunden. Der Isoliermantel a der Kammer bildet den Zylinder
für den Kolben d und besitzt keine Einströmöffn:ungen. Diese sind an der obereii-Kaminerseite
in. den Düsenkontakt -i des feststehenden Kontaktstückes c verlegt. Der Zwischenboden
f ist mit einem rohrartigen Zylincler"ansatz h ausgestattet, in denn sich der Schaltstifte
e bis zum Abreißen des Lichtbogens bewegt. Beire Ausschalten erfolgt (las Einziehen
der Luft in die Kammer in der Strömungsrichtung S durch die Einströmöffnungen g,
die untere Üffnung des an dieser Stelle eingeschnürten und mit Abbrandringversehenen
Düsenkontaktes i und durch die im Zwischenboden f angeordneten Saugöffliungen 1.
Dabei wird der mit seinem oberen Fußpunkt am Abbrandring des Düsenkontaktes i brennende
Lichtbogen voni Luftduerstroni S erfaßt und ausgeblasen. Es ist vorteilhaft, das
feststelien(le Kontaktstück c als
Finger- oder T'ulliniil:onf;ila
au:zuliildcn, damit schon bei der Einleitung des Lichtbogens eine kräftige Luftströmung
vorbanden ist.
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In Abb.3 wird eine Saug,askaniuier ini Schnitt gezeigt, die sich von
den vorher 1n:= schriel)enen Ausführungen hauptsächlich dadurch unterscheidet, daß
der Schaltstift nicht gleichzeitig die Kolbenstange bildet. Bei dieser Anordnung
besteht die Möglichkeit, den Kolben und den Schaltstift mechanisch zu kuppeln und
die Betätigung beider Organe von einem gemeinsamen Antrieb durchführen zu lassen
oder aber den Kolben völlig unabhängig von i Schaltstift zu bewegen. Durch <las
zuletzt genannte Verfahren sind Variationen hinsichtlich der Sauggeschwindigkeit
des Kolbens und-der eigentlichen Ausscb.altgeschwindigkeit des beweglichen Schaltgliedes
durchführbar. . Man, kann #damit die günstigste Geschwindigkeit des Saugkolbens
und .raine andere vorteilhafte Geschwindigkeit des Schaltstiftes für eine hohe Abschaltleistung
ermöglichen. Weiterhin können bei dieser Anordhung Klotz- oder Flächenkontakte verwendet
werden; weil der Saugkolben zeitlich vor dem Schaltstift bewegt werden und dadurch
bei der -Unterbrechung ein genügend starker und kühlender Luftstrom zur Ver-. fügung
stehen kann. lit ist ein Isoliergehäuse, in dem sich der Zylinderraum n für den
Kolben o und der Führungsraum @ für den Sch.altstift q befinden. Im oberen Teil
des Führungsraunies p ist das feststellende Kontaktstückruntergebracht.
Etwa in der Höhe der Unterkante dieses Kontaktstückes r befinden sich :in
der Außenwand ider Isolierkammer in hinströmöffnungen s und in der Trennwand zwischen
den Räumen n und p Durchtrittsöffnuiigen t für das Einsaugen des Lichtbogens in
den Zylinderraum ia. Die Anordnung nach Abb. 3 läßt auch eine mehrfache; zeitlich
gestaffelte Querströmung zu durch Untereinanderreihung von Saugkanälen (s1 und t1),
wodurch nicht: nur der Lichtbog enfußpunkt an dem feststellenden, sondern auch am
beweglichte Schaltstück voni Luftquerströin nach der Kontakttrennung noch einmal
oder des öfteren erfaßt werden läng. An der oberen abgeschlossenen Seite des Isoliergehäuses
nt kann ein Ventil zt angeordnet werden, das beim Einschalten einen gewissen Teil
der Luft abströmen läßt.
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In den Abb. d. und: G sind verschiedene I.ösclilaniinern der durch
Abb. 3 gekenezeiclincten Ausführung im Querschnitt dargestellt. Abb. q, zeigt eine
einfache Bauart, bei der zwei Isolierrohre den Zylinderrauinzt und den l@ülirungsratuii
p bilden. In Abb. 3 ist eine Löschkammer wiedergegeben, die aus einem Isolierstück
besteht und neben <lein Zvlinderratim it drei F iihrtingsräunie p ätifweist.
-1s wird liier gezeigt. wie je Schulterpol eine tlelirfachunterbrechung auf einfachste
Weise bciin Saul-gasschalter geschaffen und die damit verbundene; bekannte Erhöhung
der Abchaltleistutig auch auf -dieses System übertragen werden kann. Aus Abü. G
ist eine l:ösclikanimer im Querschnitt zu ersehen, die einen Führungsrauen p und
zwei Zylinderräume ein und im besitzt. Es können mit dieser Bauart die verschiedensten
Sauggas.anwendungen durchgeführt werden. Z. B. 'können die Saugkanäle s und t (vgl.
Abb. 3) in den Zylintderraum ein und die Saugkanäle s1 und t1 in den Zylinderraum
sa= eingeführt werden, oder es können ,zwei oder mehrere Führungsräu.mep bei mehrfacherKotitaktunterbrechtmg
je Phase anteilig auf- die Zylinderräume n1 und n_ verteilt werden. Besonders vorteilhaft
läßt sich auch mit !der in Abb. G dargestellten Löschkammer eine lange Saugdauer
bei kleinsten Schalter- bzw. Kolbenhubabmessungen erreichen, wenn die Kotbei in
den Zylinderräumen ein und n_ zeitlich nacheinander bewiegt werden.
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Allen beschriebenen Löschkaminerausbildurigen: liegt der Gedanke zugrunde,
die in ,den Freiluft- oder Innenraum-Schaltanlagen vorhandene atmosphärische Luft
für die Löschung des Lichtbogens zu verwenden. Es kann in bestirmiiten Fällen nützlich
sein, vor den Saugöffnungen in an sich bekannter Weise Luftfilter zur Reinigung
oder Entfeuchtung anzuordnen und/oder Kühler vorzuschalten, die dem ein-gesaügten
Gas eine gleichbleibende Temperatur verleihen. Für gekapselte oder schla.gwettersichere
Ausführungen kann das ganze Sauggasschaltersystem auch in einem geschlossenen Kessel
oder Gehäuse untergebracht-werden, die mit Luft unter bestimmtem Druck oder mit
einem:anderen, die Lichthogenlöschung günstig beeinflussendem Gas angefüllt sein
können.